KR19990083727A

KR19990083727A - 학습용조립로봇구조

Info

Publication number: KR19990083727A
Application number: KR1019990026731A
Authority: KR
Inventors: 황난자
Original assignee: 황란자; 미왕산업 주식회사
Priority date: 1999-07-03
Filing date: 1999-07-03
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 학습용 로봇에 관한 것으로서, 로봇을 구성하는 부품을 지지대(캐노피)가 조립되는 차대와 차대 양측 전후에 위치하는 앞·뒷바퀴 및 바퀴 궤도, 바퀴를 구동하는 모터, 전·후진 및 방향 전환 기억 장치인 CPU와 전방에서 음향 수신 하여 모터에 전원을 공급하도록 된 음향 수신부를 갖는 회로기판과 이 회로기판을 보호할 수 있도록 된 투명 커버 등으로 이루어져 그 구성이 간단하고 조립이 용이하여 학생들이 쉽게 로봇을 조립할 수 있도록 함과 동시에 로봇 작동시 외부에서 각 부품의 작동 원리를 직접 눈으로 보면서 조작할 수 있게 된 것으로서, 학생들이 로봇을 직접 조립하도록 하여 로봇의 구조를 보다 더 쉽게 파악하고 생동감 있는 학습 교육으로 창의력을 증진시킬 수 있도록 하며, 다양한 로봇의 프로그램을 설계 및 조립할 수 있도록 발명된 것이다.

Description

학습용 조립 로봇 구조{A STRUCTURE OF ASSEMBLY ROBOT FOR THE STUDYING}

본 발명은 초·중·고 학생들이 교육용으로 사용할 수 있도록 된 로봇에 관한 것으로서, 학생들은 로봇하면 우선 어렵고 복잡하다는 선입관을 갖고 있으므로 이를 해소하기 위해 로봇을 바퀴의 궤도, 차대, 바퀴, 회로기판, 음향 수신부, 투명 커버 등의 각 부품을 1차 조립한 후 다시 전체를 결합하여 로봇을 완성한 후 음향 수신부의 소리감지에 의하여 모터를 구동시켜 로봇이 전·후진 및 방향 전환할 수 있도록 함으로써 학생들이 흥미를 갖고 로봇의 제어와 작동 원리를 쉽게 이해 하고 향후 산업 현장의 주축이 되는 로봇의 기초 연구를 도모할 수 있도록 발명된 학습용 조립 로봇 구조에 관한 것이다.

기존에도 모터의 구동에 의하여 바퀴가 회전하면 움직일 수 있도록 한 로봇이 있었으나 이는 완구 제품으로서 부품이 완제품으로 조립되어 판매되거나, 사용자가 조립할 수 있도록 된 것이라 하더라도 학습 교육을 위한 로봇이 아니라 단순한 완구인 장난감에 불과한 것이며, 또한 지금까지 학생들이 직접 조작하여 동작시킬 수 있도록 된 것은 무선자동차와 무선비행기 등이 있었으나 이러한 것들은 기계적인 구성보다 전자회로 장치의 비중이 큰 것으로서, 제작 회사에서 중요한 전자 장치와 구동부는 완전 조립시켜 제공함으로써 학생들이 해체할 수 없도록 제작되어 있어, 조립할 수 있는 것은 케이스와 보조 부품 등의 몇 가지 부속에 불과한 것으로 학습 교육의 실효를 얻지 못하게 되었을 뿐만 아니라 그 부품 또한 고가 제품인 관계로 학부모들의 경제적 부담을 가중시키는 문제가 발생되었다. 따라서 초·중·고 학생들이 저렴한 가격으로 부품을 구입하여 교육 및 연구 목적으로 사용할 학습용 로봇이 제공되지 못하여 이론 교육에 편중되다 보니 학생들은 로봇이 복잡하다는 선입관을 갖게 되고 교육의 흥미를 잃고 시간만 보내기가 급급하여 창의력 있는 현장 교육을 실현하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 로봇을 구성하는 부품을 지지대(캐노피)가 조립되는 차대와 차대 양측 전후에 위치하는 앞·뒷바퀴 및 바퀴 궤도, 바퀴를 구동하는 모터, 전·후진 및 방향 전환 기억 장치인 CPU와 전방에서 음향 수신하여 모터에 전원을 공급하도록 된 음향 수신부를 갖는 회로기판과 이 회로기판을 보호할 수 있도록 된 투명 커버 등으로 이루어져 그 구성이 간단하고 조립이 용이하여 학생들이 쉽게 로봇을 조립할 수 있도록 함과 동시에 로봇 작동시 외부에서 각 부품의 작동 원리를 직접 눈으로 보면서 조작할 수 있게 된 것으로서, 학생들이 로봇을 직접 조립하도록 하여 로봇의 구조를 보다 더 쉽게 파악하고 생동감 있는 학습 교육으로 창의력을 증진시킬 수 있도록 하며, 다양한 로봇의 프로그램을 설계 및 조립할 수 있도록 발명된 것이다.

도1은 본 발명의 결합 상태의 사시도.

도2는 본 발명의 조립, 분해 구성도.

도3은 본 발명의 우측면 구성도.

도4는 본 발명의 평면 구성도.

도5는 본 발명의 차대에 볼트공이 배열된 예시도.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호 설명>

1:로봇, 2,2':차대, 3:연결편, 4:지지대, 5:볼트공,

6:앞바퀴, 7,7':앞바퀴 축, 8:뒷바퀴, 9:뒷바퀴 축,

10:바퀴 궤도, 11:회로기판, 12:간격 유지봉,

13:음향 수신부, 14:투명 커버, 15:배터리, 16:온/오프 스위치,

17:브싱, D1,D2:구동기어, M1,M2:모터,

이하 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 결합 상태 사시도이며, 도2는 본 발명의 로봇 조립 부품과 그 배열 구성을 나타낸 조립·분해 구성도이고, 도3은 본 발명의 우측면 구성도이며, 도4는 본 발명의 평면 구성도이고, 도5는 차대에 연결편과 지지편을 조립하기위한 볼트공 배열 예시도이다.

본 발명은 다수의 볼트공(5)을 갖는 2개의 차대(2)(2')와 이 차대(2)와 차대(2')의 1번, 3번, 5번, 9번, 11번 볼트공(5) 사이에는 수평 유지 연결편(3)을 각각 결합하며, 차대(2)와 차대(2')의 4번, 7번 볼트공(5)에는 지지대(4)(캐노피)가 입설되도록 설치하여 로봇(1)의 골조를 형성한 구성과;

상기 로봇(1) 골조의 차대(2)(2') 1번 볼트공(5)에 결합된 연결편(3) 전면 중앙 볼트공(5)에는 2개로 나누어진 앞바퀴 축(7)(7') 양측에 앞바퀴(6)가 설치된 한 쌍의 구동기어(D1)(D2)를 작동시킬 수 있도록 된 한 쌍의 모터(M1)(M2)를 결합하고, 차대(2)(2')의 6번 볼트공(5)에는 뒷바퀴 축(9)을 끼워 양측에 뒷바퀴(8)를 삽입한 후 브싱(17)으로 고정하며, 양측 앞바퀴(6)와 후부의 뒷바퀴(8)에는 46개의 체인이 결합된 바퀴 궤도(10)가 각각 연결되어 구륜을 형성한 구성과;

차대(2)(2')에 입설된 4개의 지지대(4) 상단에는 중공된 간격 유지봉(12)을 대응시켜 그 위에 볼트로 회로기판(11)을 고정하되 회로기판(11) 상에는 기판 전방에 돌출되도록 설치된 음향 수신부(13)의 소리를 수신하여 배터리(15)의 전원을 한 쌍의 모터(M1)(M2)에 각각 출력하여 전진 및 후진의 진행 방향을 결정할 수 있도록 통제 기능을 갖는 CPU(마이크로 프로세서)와 주변 회로 소자가 설치된 구성과;

상기 회로기판(11) 상에는 기판이 씌워질 수 있도록 4등분으로 분할 조립되는 투명 커버(14)가 결합되고, 투명 커버(14) 후면 회로기판(11) 상에는 전원 온/오프(ON/OFF) 스위치가 설치된 구성이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 조립 순서를 먼저 설명하면, 다수의 볼트공(5)을 갖는 2개의 차대(2)(2') 사이에 연결편(3)을 결합하여 사각틀을 형성할 수 있도록 전·후면 1번과 11번 볼트공(5)(차대 첫번째 볼트공은 항상 1번으로 명명될 수 있으나, 후면의 말단 볼트공은 차대의 길이에 따라서 10번 또는 11번, 12번 등으로 정해질 수 있다) 및 3번, 5번, 9번 볼트공(5)에 [ 형의 연결편(3)을 볼트로 결합한 후 양측 차대(2)(2')의 4번, 7번 볼트공(5)에 [ 형의 지지대(캐노피)(4)가 입설되도록 볼트로 고정시켜 로봇(1)의 기본 골조를 형성한 다음 차대(2)(2) 1번 볼트공(5)에 결합된 연결편(3) 전면 중앙에 모터(M1)(M2)를 설치하되 이의 모터는 한 쌍으로 이루어져 각각의 모터 축에 감속 기능을 갖는 2개의 구동기어(D1)(D2)가 연결되고 구동기어(D1)(D2)에는 동일 선상에 앞바퀴 축(7)(7')을 각각 축삽시켜 양측단에 앞바퀴(6)가 장착되도록 하고, 차대의 6번 볼트공(5)에는 뒷바퀴 축(9)을 끼운 후 양측에 뒷바퀴(8)를 삽입한 후 브싱(17)으로 고정한다.

상기와 같이 앞바퀴(6)와 뒷바퀴(8)를 고정시킨 후에는 46개의 체인 부품으로 바퀴 궤도(10)1개를 형성하여 일측의 앞 뒷바퀴를 연결하고 또다른 46개의 체인부품으로 바퀴 궤도(10)를 형성하여 타측의 앞·뒷바퀴를 연결시켜 모터(M1)(M2)에서 발생되는 구동력을 뒷바퀴에 전달할 수 있도록 한다. 이 때 바퀴 궤도(10) 결합시 소요되는 체인의 숫자는 로봇의 크기에 따라서 차이를 갖게 되며, 학생들이 선택적으로 조립할 수 있게 된다.

이렇게 로봇(1)의 하체에 바퀴 장착 조립이 완성되면 차대(2)(2')의 4번과 7번 볼트공(5)에 입설된 지지대(캐노피)(4) 상단에 합성수지의 재질을 갖는 중공된 간격 유지봉(12)을 각각 올려 놓고 그 상면에 회로기판(11)을 대응시켜 볼트로 고정하고, 회로기판(11)에는 4등분으로 분해 조립되는 투명 커버(14)가 씌워져 회로기판의 전자소자를 보호할 수 있도록 된 것이다.

또한 투명 커버(14) 전면 회로기판(11) 상에는 음향을 수신하여 CPU에 전달할 수 있도록 된 음향 수신부(13)가 설치되고, 투명 커버(14) 후면 회로기판 상에는 전원 온/오프(ON/OFF) 스위치가 설치된 것이다.

따라서 상기와 같이 로봇(1)의 결합이 완성되면 회로기판(11) 후면에 설치된 스위치를 "온"(ON)시킨 후 손뼉이나 기타 물체 등으로 소리를 발생시키면 회로기판(11) 전면에 돌출된 음향 수신부(13)에서 소리를 수신한 감지 신호를 트랜지스터(TR1-TR3)와(도시없음) 접속된 중앙 제어 및 처리부(CPU)에 제공하게 된다. 이 중앙 제어 및 처리부(CPU)에는 로봇(1)의 진행 상태나, 진행 속도, 동작 상태를 알리기 위한 LCD 구동부(도시없음)와 CPU에서 출력되는 보정 신호를 입력받아 로봇을 전방으로 이동시키는 한 쌍의 모터(M1(M2)를 구동시키는 로봇 구동부가 연결되어 있으므로 하단 차대(2)(2') 사이에 안치된 배터리(15)의 전원이 2개의 모터(M1)(M2)에 인가시켜 구동시키게 되면 모터 축 기어에 맞물린 한 쌍의 구동기어(D1)(D2)가 구동되면서 구동기어(D1)(D2)에 축삽된 2개의 앞바퀴 축(7)(7')이 앞바퀴(6)를 회전시키면 바퀴 궤도(10)가 앞바퀴(6)의 회전력을 뒷바퀴(8)에 전달하여 로봇(1)을 전진 또는 후진하게 된다. 이 때 로봇이 전방으로 진행 중에 소리를 발생시키면 음향 수신부(13)가 소리를 수신하는 동시에 CPU에서 배터리(15)의 전원을 차단시켜 모터의 구동이 중단되도록 하며, 다시 한 번 손뼉 및 기타 물체를 이용하여 소리를 발생시키면 역시 음향 수신부(13)에서 수신된 신호를 CPU에서 입력하는 동시에 배터리의 전원이 재인가되어 한 쌍의 모터가 역회전하도록 출력하므로 로봇(1)은 후진을 하게 된다. 상기에 회로기판에 있어서, 로봇(1)의 구동은 CPU에서 출력되는 보정 신호에 의해 구동되는 트랜지스터(TR1)(TR6)와 이 트랜지스터(TR4)(TR6)에 연동되어 구동 모터(M1)(M2)에 공급되는 구동 전원(Vcc)을 단속하게 되는 트랜지스터(TR5)(TR7)로 이루어져 있다.(도시없음)

또한 본 발명의 로봇은 구동을 전달하는 앞바퀴의 축이 2개로 나누어져 있으므로 전진 또는 후진시 일측 바퀴가 물체에 걸리게 되면 걸리지 않은 바퀴가 계속 회전하여 방향 전환하여 전진 및 후진하게 된다.

이렇게 된 본 발명은 학생들의 조립 수준에 따라서 회로기판 상의 전자 회로 소자를 직접 납땜 연결할 수 있도록 된 것과, 공장에서 기판 상에 회로소자를 부착시킨 상태의 회로기판을 제공하여 학생들이 필요에 따라서 선택적으로 사용할 수 있게 된 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 학생들이 로봇의 조립을 직접함으로써, 창작 교육을 실현할 뿐만 아니라 자신들이 직접 조립한 로봇의 부품 하나하나의 동작 상태를 눈으로 확인하면서 잘못된 점과 잘된 점을 비교 파악할 수 있게 되므로 학생들이 로봇 제작에 흥미를 갖는 동시에 로봇의 전기적 기계적 제어 부분과 작동 과정을 이해할 수 있도록 하며, 특히 미래의 산업 공학에 있어서 로봇이 차지하는 비중은 산업 전분야를 포함한 생활 수단의 일환으로 활용될 것이 자명한 것인 바, 본 발명은어린 학생들이 로봇의 조립과 연구 과정에서 습득한 지식과 창의력이 로봇 산업 분야 발전의 초석이 될 수 있도록 하는 효과를 갖게 되었다.

Claims

로봇을 이동시키는 바퀴(6)(8)가 하부에 장착되고, 이의 바퀴에 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 구동 전원을 공급하는 배터리(15)를 갖는 로봇(1)의 구조에 있어서,

다수의 볼트공(5)을 갖는 2개의 차대(2)(2')와 이 차대(2)와 차대(2')의 1번, 3번, 5번, 9번, 11번 볼트공(5) 사이에는 수평 유지 연결편(3)을 각각 결합하며, 차대(2)와 차대(2')의 4번, 7번 볼트공(5)에는 지지대(4)(캐노피)가 입설되도록 설치하여 로봇(1)의 골조를 형성한 구성과;

상기 로봇(1) 골조의 차대(2)(2') 1번 볼트공(5)에 결합된 연결편(3) 전면 중앙 볼트공(5)에는 2개로 나누어진 앞바퀴 축(7)(7') 양측에 앞바퀴(6)가 설치된 한 쌍의 구동기어(D1)(D2)를 작동시킬 수 있도록 된 한 쌍의 모터(M1)(M2)를 결합하고, 차대(2)(2')의 6번 볼트공(5)에는 뒷바퀴축(9)을 끼워 양측에 뒷바퀴(8)를 삽입한 후 브싱(17)으로 고정하며, 양측 앞바퀴(6)와 후부의 뒷바퀴(8)에는 46개의 체인이 결합 된 바퀴 궤도(10)가 각각 연결되어 구륜을 형성한 구성과;

차대(2)(2')에 입설된 4개의 지지대(4) 상단에는 중공된 간격 유지봉(12)을 대응시켜 그 위에 볼트로 회로기판(11)을 고정하되 회로기판(11) 상에는 기판 전방에 돌출되도록 설치된 음향 수신부(13)의 소리를 수신하여 배터리(15)의 전원을 한 쌍의 모터(M1)(M2)에 각각 출력하여 전진 및 후진의 진행 방향을 결정할 수 있도록 통제 기능을 갖는 CPU(마이크로 프로세서)와 주변 회로 소자가 설치된 구성과;

상기 회로기판(11) 상에는 기판이 씌워질 수 있도록 4등분으로 분할 조립되는 투명 커버(14)가 결합되고, 투명 커버(14) 후면 회로기판(11) 상에는 전원 ON/OFF(온/오프) 스위치가 설치된 구성을 특징으로 하는 학습용 조립 로봇 구조.