KR102484768B1

KR102484768B1 - 터칭 로봇

Info

Publication number: KR102484768B1
Application number: KR1020220106593A
Authority: KR
Inventors: 황보연종; 염주백
Original assignee: 주식회사 엔에스로보텍
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2023-01-09

Abstract

본 발명은 무인환경측정소 등에 설치되는 각종 측정 장비(설비)의 터치스크린을 원격으로 간편하게 터치 또는 클릭시켜 측정 장비를 재설정하거나 정상 동작시킬 수 있도록 한 터칭 로봇에 관한 것으로, 소정의 평면적을 가진 편판형의 베이스(2)와, 베이스(2)의 일측 상부면에 고정되는 고정부재(3)와, 고정부재(3)에 복수의 체결부재로 고정되는 제1 구동수단(4)과, 제1 구동수단(4)의 구동축(5)에 일측이 고정되는 제1 아암(6)과, 제1 아암(6)의 타측에 고정되는 제2 구동수단(7)의 구동축(8)과, 제2 구동수단(7)에 일측이 고정되는 제2 아암(9)과, 제2 아암(9)의 타측에 고정되는 제3 구동수단(10)의 구동축(11)과, 제3 구동수단(10)에 일측이 고정되는 제3 아암(12)과, 제3 아암(12)의 타측에 고정되는 제4 구동수단(13)과, 제4 구동수단(13)의 구동축(14)에 고정되는 회동부재(15)와, 회동부재(15)에 고정되는 터치포인터(16)를 포함한다.
상기 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)은 서보모터 및/또는 스테핑모터일 수 있으며, 상기 회동부재(15)에 형성되고 소정 길이의 터치포인터(16)가 체결부재(17)에 의해 고정되는 장공(18)을 더 포함한다.

Description

터칭 로봇{Touching Robot}

본 발명은 터칭 로봇에 관한 것으로, 상세하게는 무인환경측정소 등에 설치되는 각종 측정 장비(설비)의 터치스크린을 원격으로 간편하게 터치 또는 클릭시켜 측정 장비를 재설정하거나 정상 동작시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 여러 곳에 산재하는 무인환경측정소에는 대기(大氣)속의 각종 유해 물질을 측정하는 측정 장비들이 설치되어 24시간 가동되므로 고장이나 오동작 또는 셧다운(Shutdown)되는 경우가 종종 발생하고 있으며, 이러한 경우 담당자가 무인환경측정소로 직접 방문하여 측정 장비의 이상유무를 체크하고 측정 장비를 재설정하거나 재동작(Reset 등)시키게 되므로, 측정 장비가 정상 동작할 때까지 측정시간 공백이 발생할 뿐 아니라, 측정 장비를 단순히 재동작(Reset)시키는 경우 정상 동작하는 경우가 많아 이동에 따른 시간손실과 더불어 비용손실 또한 큰 편이다.

따라서, 담당자가 무인환경측정소에 직접 가지 않고서도 원격으로 무인환경측정소의 측정 장비를 온(ON)/오프(OFF)시키거나 측정 장비의 터치스크린을 통하여 원하는 메뉴를 터칭(Click)할 수 있는 방법이나 수단이 제공된다면 담당자의 방문 처리에 따른 측정 데이터 손실 뿐 아니라, 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있어 매우 바람직하다 할 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1171164호(발명의 명칭: 터치스크린 장치 및 터치스크린 개체 선택 제어 방법, 2012. 08. 06, 2005 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-2379599호(발명의 명칭: 터치스크린 제어용 부가입력장치 및 방법, 2022. 03. 28. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1911680호(발명의 명칭: 터치 감지 디스플레이 장치 및 그 화면 제어 방법, 2018. 10. 25. 특허공고)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무인환경측정소 등에 설치되는 각종 측정 장비(설비)의 터치스크린을 원격으로 간편하게 터치 또는 클릭시켜 측정 장비를 재설정하거나 정상 동작시킬 수 있는 터칭 로봇을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 구성의 브라켓 아암으로 구동수단을 각각 연결시켜 견고하면서 정확한 동작이 구현되고 제조비용이 저렴한 스마트형 다관절 터칭 로봇을 제공함에 있다.

본 발명 터칭 로봇은, 무인환경측정소에 설치되는 각종 측정 장비의 터치스크린을 터치시켜 원격 조작 및 재설정하는 터칭로봇을 구성함에 있어서, 소정의 평면적을 가진 베이스와, 상기 베이스의 상부면 일측에 고정되는 고정부재와, 상기 고정부재에 복수의 체결부재로 고정되는 제1 구동수단과, 상기 제1 구동수단의 구동축에 일측이 고정되는 제1 아암과, 상기 제1 아암의 타측에 고정되는 제2 구동수단의 구동축과, 상기 제2 구동수단에 일측이 고정되는 제2 아암과, 상기 제2 아암의 타측에 고정되는 제3 구동수단의 구동축과, 상기 제3 구동수단에 일측이 고정되는 제3 아암과, 상기 제3 아암의 타측에 고정되는 제4 구동수단과, 상기 제4 구동수단의 구동축에 고정되는 회동부재와, 상기 회동부재에 고정되고 선단부에 만곡형의 터치부가 형성되는 터치포인터와, 상기 베이스의 일측 상부면에 고정되는 수직부재와, 상기 수직부재의 상단부에 고정되는 수평부재 및 상기 수평부재의 상부면에 설치되고 상기 터치포인터의 터치 상태 및 터치 위치를 촬상한 다음 유,무선 통신으로 환경공단 서버에 전송하는 CCD 카메라를 포함한다.

상기 제1 내지 제4 구동수단은 서보모터 및/또는 스테핑모터이거나, 서보모터와 스테핑모터가 복합 구성될 수 있다.

상기 회동부재에 길이방향으로 형성되고 터치포인터가 체결되는 장공을 더 포함한다.

상기 제1 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 복수의 체결부재로 체결된 'H' 형상이고, 하부 브라켓의 양측 하단부에는 제1 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 구동축을 따라 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정되고, 상부 브라켓의 양측 상단부는 제2 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 구동축을 따라 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정될 수 있다.

상기 제2 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 복수의 체결부재로 체결된 'H' 형상이고, 하부 브라켓의 양측 하단부에 제2 구동수단의 몸체 상부 양측이 체결부재로 고정되고, 상부 브라켓의 양측 상단부에 제3 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정될 수 있다.

상기 제3 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 체결부재로 체결된 'H' 형상이고, 하부 브라켓에는 제3 구동수단의 몸체 하부 양측이 체결부재로 고정되고, 상부 브라켓에는 제4 구동수단의 하부 몸체 양측이 체결부재로 고정될 수 있다.

상기 터치포인터는 베이스의 상부면에 닿아 대기하도록 함으로써 터칭 로봇이 자중과 중력에 의한 각 구동부 및 구동수단의 백레시와 수명 단축이 방지되도록 함을 특징으로 할 수 있다.

상기 터치포인터의 선단부에 형성되는 반원형이나 만곡형의 터치부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 간단하면서 견고한 구성의 브라켓 아암(6)(9)(12)으로 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)을 각각 연결시켜 다관절 운동이 달성되므로 원격제어로 무인환경측정소 측정 장비(T)의 터치스크린(S)을 정확히 터치시켜 정상 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 무인환경측정소의 측정 장비(T) 중에서 고장이나 오동작 또는 셧다운(Shutdown)된 측정 장비(T)를 원격으로 온(ON)/오프(OFF)/리셋(RESET)시키거나 측정 장비(T)의 터치스크린(S)을 통하여 원하는 메뉴(메뉴바, 설정버튼, 아이콘, 선택버튼, 라디오 버튼, ON/OFF 버튼, 리셋버튼, 슬라이드 바 등) 등의 타켓을 터치하거나 클릭(Click)하는 방법으로 실시간 바로 처리할 수 있어 담당자가 무인환경측정소에 직접 가지 않아도 되므로, 측정 장비(T)가 정상 동작할 때 까지의 측정 데이터 손실이 방지될 뿐 아니라, 담당자의 방문 처리에 따른 시간과 비용이 대폭 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 제1 아암 내지 제3 아암(6)(9)(12)은 중간 부분이 'H' 형상으로 연결되어 견고하면서 심플한 구성이며, 소정 두께와 전후 폭에 의해 뒤틀림이 방지되며, 간단한 구성에 의해 가벼우면서도 견고할 뿐 아니라 최소 공간을 차지하며, 스마트하면서 맵시 있는 아암이 제공되는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 외관 사시도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 분해 사시도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 초기 상태(대기 상태) 측면도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 1차 동작 상태 측면도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 2차 동작 상태 측면도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 3차 동작 상태 측면도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇이 터치스크린을 터치한 상태의 측면도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇의 터치포인터 부분 정면도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇을 측정 장비에 사용하는 상태의 사시도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇을 측정 장비에 사용하는 상태의 측면도.
도 11: 본 발명 일 예로 도시한 UART 단자에 접속되는 제1 내지 제4 구동수단 회로블럭도.
도 12: 본 발명 일 예로 도시한 서보 제어회로 블럭도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

본 발명의 터칭 로봇은 간단한 구성의 브라켓 아암으로 구동수단을 각각 연결시켜 견고하면서 정확한 동작이 구현되고 제조비용이 저렴한 스마트형 다관절 터칭 로봇이 제공된다.

본 발명 터칭 로봇은, 도면으로 예시한 바와 같이 무인환경측정소 등에 설치되는 각종 측정 장비(T)에 일체형으로 구성되는 터치스크린(S) 또는 각종 측정 장비(T)에 접속되는 모니터(M)의 터치스크린(S)을 터치(드래그 및 드래그와 터치가 복합된 것을 포함한다)하거나 또는 각종 측정 장비(T)의 스위치 등을 원격으로 조작하거나 재설정하거나 정상 동작시킬 수 있도록 구성된다.

도 1은 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇(1)의 사시도이고, 도 2는 터칭 로봇(1)의 분해 사시도로, 복수의 구동수단(엑추에이터)과, 구동수단과 구동수단을 연결하는 복수의 아암 및 터치스크린(S)을 터치하는 터치포인터(16)를 포함하며, 도 3은 터칭 로봇(1)의 초기 상태(대기 상태) 측면도로, 터치포인터(16)가 하부에 위치하는 베이스(2)의 상부면에 닿아 지지되면서 자중이나 중력 등에 의한 각 구동부 및 구동수단의 백레시나 경년변화 등이 방지되고 수명 단축 또한 방지된다.

본 발명 터칭 로봇(1)은, 소정의 평면적을 가진 평판형의 베이스(2)와, 베이스(2)의 일측 상부면에 고정되는 고정부재(3)와, 고정부재(3)에 복수의 체결부재로 고정되는 제1 구동수단(4)과, 제1 구동수단(4)의 구동축(5)에 일측이 고정되는 제1 아암(6)과, 제1 아암(6)의 타측에 고정되는 제2 구동수단(7)의 구동축(8)과, 제2 구동수단(7)에 일측이 고정되는 제2 아암(9)과, 제2 아암(9)의 타측에 고정되는 제3 구동수단(10)의 구동축(11)과, 제3 구동수단(10)에 일측이 고정되는 제3 아암(12)과, 제3 아암(12)의 타측에 고정되는 제4 구동수단(13)과, 제4 구동수단(13)의 구동축(14)에 고정되는 회동부재(15)와, 회동부재(15)에 고정되는 터치포인터(16)를 포함한다.

상기 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)은 서보모터 및/또는 스테핑모터일 수 있으며, 이들 모터가 복합적으로 구성될 수도 있다. 이를테면, 제1 내지 제3 구동수단(4)(7)(10)은 서보모터로 구성되고, 제4 구동수단(13)은 스테핑모터로 구성될 수 있다.

상기 회동부재(15)에 형성되고 소정 길이의 터치포인터(16)가 체결부재(17)에 의해 고정되는 장공(18)을 더 포함한다. 상기 장공(18)을 이용하여 터치포인터(16)의 고정높이를 정밀하게 조정할 수 있다.

도 2는 본 발명 터칭 로봇(1)의 분해 상태 예시도로, 베이스(2)의 상부면 일측에 '∪' 형상의 브라켓으로 구성되는 고정부재(3)가 복수의 체결부재(31)로 고정되고, 고정부재(3)의 양측에 형성되는 상향 돌부에는 제1 구동수단(4)의 몸체 하부가 끼워진 다음 복수의 체결부재(32)에 의해 체결됨으로써 제1 구동수단(4)이 베이스(2) 일측에 견고하게 고정된다.

상기 제1 구동수단(4)의 구동축(5)과 제2 구동수단(7)의 구동축(8)은 상하 브라켓(61)(62)으로 구성되는 제1 아암(6)으로 연결되어 관절운동이 달성된다.

상기 제1 아암(6)은 '∩' 형상의 하부 브라켓(61)과 '∪' 형상의 상부 브라켓(62)의 수평부가 서로 접촉된 다음 복수의 체결부재(63)로 체결되어 'H' 형상으로 구성되며, 하부 브라켓(61)의 양측 하단부에는 제1 구동수단(4)의 구동축(5) 양측 단부에 결합되어 구동축(5)을 따라 연동 회전하는 플랜지(51)(55)의 외측면에 접촉된 다음 복수의 체결부재(52)(56)로 각각 고정되고, 상부 브라켓(62)의 양측 상단부에는 제2 구동수단(7)의 구동축(8) 양측 단부에 결합되어 구동축(8)을 따라 연동 회전하는 플랜지(81)(85)의 외측면에 접촉된 다음 복수의 체결부재(82)(86)로 각각 고정된다.

따라서, 제어수단(MCU)에 의해 제1 구동수단(4)의 구동축(5)이 시계방향으로 회전하면 제1 아암(6)과 제2 구동수단(7) 또한 시계방향으로 연동 회전하고, 제1 구동수단(4)의 구동축(5)이 반시계방향으로 회전하면 제1 아암(6)과 제2 구동수단(7) 또한 반시계방향으로 회전하게 되며, 이와 병행하여 제어수단(MCU)에 의해 제2 구동수단(7)이 동시 또는 시간차를 두고 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다.

상기 제2 구동수단(7)의 몸체 상부와 제3 구동수단(10)의 구동축(11)은 상하 브라켓(91)(92)으로 구성되는 제2 아암(9)으로 연결되어 관절운동이 달성된다.

상기 제2 아암(9)은 '∩' 형상의 하부 브라켓(91)과 '∪' 형상의 상부 브라켓(92)의 수평부가 서로 접촉된 다음 복수의 체결부재(93)로 체결되어 'H' 형상으로 구성되며, 하부 브라켓(91)의 양측 하단부에는 제2 구동수단(7)의 몸체 상부 양측이 복수의 체결부재(90)로 체결되어 고정되며, 상부 브라켓(62)의 양측 상단부에는 제3 구동수단(10)의 구동축(11) 양측 단부에 결합되어 구동축(11)을 따라 연동 회전하는 플랜지(111)(115)의 외측면에 접촉된 다음 복수의 체결부재(112)(116)로 각각 고정된다.

따라서, 제어수단(MCU)에 의해 제2 구동수단(7)의 구동축(8)이 시계방향으로 회전하면 제2 구동수단(7)과 제2 아암(9)과 제3 구동수단(10) 또한 시계방향으로 회전하고, 제2 구동수단(7)의 구동축(8)이 반시계방향으로 회전하면 제2 구동수단(7)과 제2 아암(9)과 제3 구동수단(10) 또한 반시계방향으로 회전하게 되며, 이와 병행하여 제어수단(MCU)에 의해 제3 구동수단(10)이 동시 또는 시간차를 두고 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다.

상기 제3 구동수단(10)의 구동축(11)과, 제4 구동수단(13)의 몸체 하부는 상하 브라켓(121)(122)으로 구성되는 제3 아암(12)으로 연결되어 관절운동이 달성된다.

상기 제3 아암(12)은 '∩' 형상의 하부 브라켓(121)과 '∪' 형상의 상부 브라켓(122)의 수평부가 서로 접촉된 다음 복수의 체결부재(123)로 체결되어 'H' 형상으로 구성되며, 하부 브라켓(121)의 양측 하부로 돌출되는 돌출부에는 제3 구동수단(10)의 몸체 하부 양측이 복수의 체결부재(124)로 체결되어 고정되며, 상부 브라켓(122)의 양측 상부로 둘출되는 돌출부에는 제4 구동수단(13)의 하부 몸체 양측에 결합된 다음 복수의 체결부재(126)로 각각 고정되면서 제3 구동수단(10)과 제4 구동수단(13)의 관절운동이 배제된다.

따라서, 제어수단(MCU)에 의해 제3 구동수단(10)의 구동축(11)이 시계방향으로 회전하면 제3 구동수단(10)과 제3 아암(12)과 제4 구동수단(13) 또한 시계방향으로 회전하고, 제3 구동수단(10)의 구동축(11)이 반시계방향으로 회전하면 제3 구동수단(10)과 제2 아암(9)과 제4 구동수단(13) 또한 반시계방향으로 회전하게 되며, 이와 병행하여 제어수단(MCU)에 의해 제4 구동수단(13)이 동시 또는 시간차를 두고 정회전 또는 역회전하면서 터치포인터(16)의 Y축 좌표를 변경하거나 이동할 수 있다.

상기 제4 구동수단(13)의 구동축(14)에는 구동축(14) 단부에 결합되어 구동축(14)을 따라 연동 회전하는 플랜지의 외측면에는 회동부재(15)의 고정부(151)가 접촉된 다음 복수의 체결부재(141)로 각각 고정되고, 회동부재(15)에 형성되는 세로 장공(18)에는 체결부재(17)가 끼워진 다음 회동부재(15) 전면에 위치하는 터치포인터(16)가 고정된다.

상기 터치포인터(16)의 선단부에는 다소 연질 재질의 반원형 또는 만곡형의 터치부(161)가 구성된다.

한편, 터치스크린(S)의 종류는 감압식, 정전식, 적외선식 등이 있으며, 상기 터치포인터(16)는 이들 터치스크린(S)의 종류를 감안하여 원활한 터칭이 이루어질 수 있도록 구성된다. 즉, 터치스크린(S)의 종류에 알맞는 구성의 터치포인터(16)가 사용된다.

상기 플랜지(51)(55)(81)(85)(111)(115)의 일측으로 돌출되는 축부(53)(83)(113)에는 구동축(5)(8)(11)의 단부가 각각 결합될 수 있도록 결합공(54)(84)(114)이 각각 형성된다.

상기 결합공(54)(84)(114)은 구동축(5)(8)(11)과 같은 형상으로 구성하여 연동 회전할 수 있게 구성된다. 예컨대 구동축(5)(8)(11)의 단면 형상이 사각형이나 다각형인 경우 상기 결합공(54)(84)(114) 또한 사각형이나 다각형으로 억지결합되게 구성함으로써 구동축(5)(8)(11)과 플랜지(51)(55)(81)(85)(111)(115)가 연동 회전하게된다.

상기 구동축(5)(8)(11)(14)과 결합공(54)(84)(114)은 키(Key) 결합되거나 스플라인(spline) 결합으로 연동 회전되게 구성할 수도 있다.

상기에서 일측 플랜지(51)(81)(111)는 구동축(5)(8)(11)과 연동 회전하도록 구성하고, 타측 플랜지(55)(85)(115)는 구동축(5)(8)(11)(14)의 단부에 아이들(idle) 결합시켜 공회전하도록 구성하더라도 다관절 운동이 달성됨은 물론이다.

상기 제1 구동수단(4) 내지 제4 구동수단(13)의 회전속도와 회전각도 및 회전방향은 제어수단(MCU)에 의해 터치포인터(16)가 터치스크린(S) 상의 타켓(터치스크린 상의 메뉴바, 슬라이드 바, 설정버튼, 아이콘, 선택버튼, 라디오 버튼, ON/OFF 버튼, 리셋버튼 등)을 터치할 수 있도록 각각, 또는 순차적, 또는 비순차적으로 제어될 수 있으며, 미리 설정된 동작순서와, 속도 및 방향과 각도 및 토크로 제어될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 아암(6) 내지 제3 아암(12)은 중간 부분이 'H' 형상으로 연결되어 견고하면서 심플한 구성의 아암이 구성된다. 소정 두께와 전후 폭에 의해 뒤틀림이 방지되며, 간단한 구성에 의해 가벼우면서도 견고할 뿐 아니라 최소 공간을 차지하며, 스마트하면서 맵시 있는 아암이 제공된다.

상기 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)은 모터 내부에 감속기, 엔코더, 제어부가 설치되어 정밀 서보제어 되며, 충분한 회전토크를 가진 소형으로 구성되어 협소한 공간에도 무리없이 쉽게 설치할 수 있으며, X,Y,Z 이동 영역이나 이동구간이 작은 장소에서도 사용할 수 있다.

상기 구동수단(4)(7)(10)(13)의 제어신호는 펄스폭 변조 형태의 PWM값으로 제어되며, RS-232 또는 RS-485 통신을 통하여 원격지의 컴퓨터로 제어할 수 있다.

본 발명에서는 TTL 통신과 RS-232 또는 RS-485 통신으로 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)의 시계방향이나 반시계방향 회전각도와 토크 및 정회전 및 역회전 각도와 토크를 제어하는 방법으로 원격지의 무인 환경측정소의 측정 장비(T)의 터치포인터(16)의 터치 타켓을 소정시간 터치하는 방법으로 상기 측정 장비(T)를 제어하거나 온(ON)/오프(OFF)시킬 수 있다.

상기 TTL(Transistor Transistor Logic)은 트랜지스터와 트랜지스터를 조합한 논리 회로(論理回路)를 뜻하며, 컴퓨터에 의한 제어(制御)에서는 가장 흔히 사용되는 요소로서, 본 발명에서는 도 11과 같이 제어수단(MCU)의 UART 단자에 접속되는 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)을 동시에 제어할 수 있게 된다.

상기 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter)는 병렬 데이터의 형태를 직렬 방식으로 전환하여 데이터를 전송하는 컴퓨터 하드웨어의 일종으로 RS-232, RS-422, RS-485와 같은 통신 표준과 함께 사용한다.

상기 UART 단자에서 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)에 제어 명령어를 전송하기 위해서는 도 11과 같이 인에이블(Enable) 단자를 HIGH(5V)로 인가하면서 TX단자를 통해 명령어를 전송하고, 반대로 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)으로부터 명령어를 수신받기 위해서는 인에이블(Enable) 단자를 LOW(0V)로 인가하면서 RX단자로 입력되는 명령어를 폴링 방식 또는 인터럽트 방식으로 수신받을 수 있다.

상기 무인환경측정소의 측정 데이터는 제어수단(MCU)에 의해 처리 및 저장되고, 자료수집센터(환경공단 또는 국가대기오염정보관리시스템 등)에 보안이 유지되는 가상 사설 네트워크인 VPN 통신망을 통하여 전송된다.

본 발명에서 상기 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)은 각도 제어로 터치스크린(S)의 상하(Y좌표)로 이동하며 제4 구동수단(13)은 정회전(도 8의 G 방향) 또는 역회전(도 8의 F 방향)하는 방법으로 터치포인터(16)를 좌우(X 좌표)로 이동시켜 터치스크린(S)의 전체 영역으로 이동할 수 있다.

도 3은 터칭 로봇(1)의 초기 상태 측면도로, 터치포인터(16)가 하부에 위치하는 베이스(2)의 상부면에 닿아 대기하면서 터칭 로봇(1)의 자중이나 중력 등에 의한 각 구동부 및 구동수단(4)(7)(10)(13)의 백레시나 경년변화 등이 방지되고 수명 단축 또한 방지된다.

도 4 내지 도 7은 유,무선 통신을 통하여 전달되는 환경공단 관제서버의 원격 제어명령에 의해, 고장이나 오동작 또는 셧다운(Shutdown)된 무인환경측정소의 측정 장비(T)를 제어하는 과정을 예시한 것으로, 도 4는 제어명령에 의해 제어수단(MCU)이 UART를 통하여 제2 구동수단(7)이 시계방향(A 방향)으로 소정 각도 회전하면서 베이스(2)의 상부면에 닿아 대기하고 있는 초기 상태의 터치포인터(16)가 위로 들어올려진 상태이고, 도 5는 제어명령에 의해 제어수단(MCU)이 UART를 통하여 제1 구동수단(4)이 반시계방향(B 방향)으로 소정 각도 회전하면서 위로 들어올려진 터치포인터(16)가 터치스크린(S) 방향으로 일부 전진한 상태이고, 도 6은 터치스크린(S) 상의 타켓을 향하거나 조준하기 위하여 제1 구동수단(4)이 반시계방향(C 방향)으로 소정 각도 회전하고, 제2 구동수단(7)은 시계방향(D 방향)으로 소정 각도 회전하면서 터치스크린(S) 방향으로 일부 전진한 터치포인터(16)가 터치스크린(S) 상의 타켓을 항하거나 조준한 상태이고, 도 7은 제3 구동수단(10)이 반시계방향(E 방향)으로 소정 각도 회전하면서 터치포인터(16)가 터치스크린(S) 방향으로 전진하여 터치스크린(S) 상의 타켓을 소정시간 터치하여 제어명령에 따른 임무를 완성한 상태이다.

상기에서 타켓이 좌측 또는 우측으로 벗어나 있는 경우 제4 구동수단(13)이 소정 각도 정회전(도 8의 G 방향)하거나, 또는 소정 각도 역회전(F 방향)하는 방법으로 터치스크린(S) 상의 타켓을 향하게 된다.

상기 임무를 완수한 터칭 로봇(1)은 상기의 제1 내지 제4 구동수단(4)(7)(10)(13)과 아암(6)(9)(12)들이 상기의 역순으로 관절운동하면서 도 3과 같이 터치포인터(16)가 하부에 위치하는 베이스(2)의 상부면에 닿으면서 초기 상태로 진입하여 다음번 제어 명령을 수행할 수 있도록 대기하게된다.

도 9는 본 발명 일 예로 도시한 터칭 로봇(1)을 무인환경측정소의 측정 장비(T)에 설치하여 사용하는 상태의 사시도이고, 도 10은 그 측면도로, 테이블(100) 위에 설치되는 측정 장비(T)의 모니터(M) 전면에 본 발명의 터칭 로봇(1)을 설치하여 고정하되 조임수단(103)을 이용하여 탈부착할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 테이블(100)의 상부 전면에 소정길이의 하부 프로파일(99)을 얹고, 하부 프로파일(99)의 전면 가로홈에 '」' 형상의 클램프(102)가 체결부재로 체결되며, 클램프(102) 하부에 체결되는 조임수단(103)에 의해 하부 프로파일(99)를 클램핑시키거나 언클램핑 시킬 수 있게된다.

상기 하부 프로파일(99)의 상부면에 수직 프로파일(98)이 하부 브라켓(101)과 체결부재로 고정되고, 수직 프로파일(98)의 일측면에는 상부 프로파일(94)이 상부 브라켓(95)과 체결부재로 고정되고, 베이스(2)의 고정공(2a)에는 복수의 체결부재(97)가 끼워져 상부 프로파일(94) 상부면에 견고하게 고정된다. 따라서 본 발명의 터칭 로봇(1)이 다관절운동하면서 터치포인터(16)가 터치스크린(S) 상의 타켓을 터치하여 측정 장비(T)를 온/오프/리셋 및 제어할 수 있게 된다.

상기 베이스(2)의 일측 상부면에는 수직부재(106)가 체결부재(105)로 고정되고, 수직부재(106)의 상단부에는 수평부재(108)가 고정되고, 수평부재(108)의 상부면에는 터치스크린(S)를 향하여 촬상하는 웹카메라 또는 CCD 카메라(107)가 설치되어 터치포인터(16)의 터치 상태 및 터치 위치를 관망할 수 있도록 구성된다.

상기 터칭 로봇(1)은 무인환경측정소를 제어 및 관제하는 환경공단의 서버와 유,무선통신으로 연결되어 제어되며, 상기 웹카메라 또는 CCD 카메라(107)는 상기 유,무선 통신을 통하여 환경공단의 서버로 전송되므로 관리자가 터칭 로봇(1)의 동작상태 및 타켓 터치 상태 등을 육안으로 확인할 수 있으며, 응용프로그램을 이용하여 터칭 로봇(1)의 터치 좌표 등을 교정할 수 있다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

(1)--터칭 로봇 (2)--베이스
(2a)--고정공 (3)--고정부재
(4)--제1 구동수단 (5)(8)(11)(14)--구동축
(6)--제1 아암 (7)--제2 구동수단
(9)--제2 아암 (10)--제3 구동수단
(12)--제3 아암 (13)--제4 구동수단
(15)--회동부재 (16)--터치포인터
(17)(52)(56)(63)(82)(86)(93)(90)(112)(116)(124)(126)--체결부재
(61)(62)(91)(92)(95)(101)(121)(122)--브라켓
(51)(55)(81)(85)(111)(115)--플랜지 (94)(98)(99)--프로파일
(100)--테이블 (102)--클램프
(103)--조임수단 (106)--수직부재
(108)--수평부재 (107)--CCD 카메라
(161)--터치부 (M)--모니터
(MCU)--제어수단 (S)--터치스크린
(T)--측정 장비

Claims

무인환경측정소에 설치되는 측정 장비의 터치스크린을 터치시켜 원격 조작하는 터칭로봇을 구성함에 있어서;
소정의 평면적을 가진 베이스;
상기 베이스의 상부면 일측에 고정되는 고정부재;
상기 고정부재에 복수의 체결부재로 고정되는 제1 구동수단;
상기 제1 구동수단의 구동축에 일측이 고정되는 제1 아암;
상기 제1 아암의 타측에 고정되는 제2 구동수단의 구동축;
상기 제2 구동수단에 일측이 고정되는 제2 아암;
상기 제2 아암의 타측에 고정되는 제3 구동수단의 구동축;
상기 제3 구동수단에 일측이 고정되는 제3 아암;
상기 제3 아암의 타측에 고정되는 제4 구동수단;
상기 제4 구동수단의 구동축에 고정되는 회동부재;
상기 회동부재에 고정되고 선단부에 만곡형의 터치부가 형성되는 터치포인터;
상기 베이스의 일측 상부면에 고정되는 수직부재;
상기 수직부재의 상단부에 고정되는 수평부재; 및
상기 수평부재의 상부면에 설치되고 상기 터치포인터의 터치 상태 및 터치 위치를 촬상한 다음 유,무선 통신으로 환경공단 서버에 전송하는 CCD 카메라;
를 포함하는 터칭 로봇.
청구항 1에 있어서:
상기 제1 내지 제4 구동수단은 서보모터 또는 스테핑모터 중 적어도 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 터칭 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서:
상기 회동부재에 길이방향으로 형성되고 터치포인터가 체결되는 장공;
을 더 포함하는 터칭 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서:
상기 제1 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 복수의 체결부재로 체결된 'H' 형상이고,
하부 브라켓의 양측 하단부에는 제1 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 구동축을 따라 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정되고,
상부 브라켓의 양측 상단부는 제2 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 구동축을 따라 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정됨을 특징으로 하는 터칭 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서:
상기 제2 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 복수의 체결부재로 체결된 'H' 형상이고,
하부 브라켓의 양측 하단부에 제2 구동수단의 몸체 상부 양측이 체결부재로 고정되고,
상부 브라켓의 양측 상단부에 제3 구동수단의 구동축 단부에 결합되어 연동 회전하는 플랜지에 체결부재로 고정됨을 특징으로 하는 터칭 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서:
상기 제3 아암은 '∩' 형상의 하부 브라켓과 '∪' 형상의 상부 브라켓의 수평부가 체결부재로 체결된 'H' 형상이고,
하부 브라켓에는 제3 구동수단의 몸체 하부 양측이 체결부재로 고정되고,
상부 브라켓에는 제4 구동수단의 하부 몸체 양측이 체결부재로 고정됨을 특징으로 하는 터칭 로봇.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서:
상기 터치포인터는 베이스의 상부면에 닿아 대기하도록 함으로써 터칭 로봇이 자중과 중력에 의한 백레시가 방지되도록 함을 특징으로 하는 터칭 로봇.