KR20000053977A - 팬으로 문자를 그림으로서 대화하는 로봇완구 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬을 들고 이동하면서 글씨를 쓰는 로봇완구에 관한 것으로

본체에 팬을 껴주고 쓰고자 원하는 문자의 바코드를 입력해준 다음 종이 위에 본 로봇을 올려 놓으면 입력된 글자를 팬을 이동시켜 쓰는 로봇이므로 처음 글씨를 배우는 아이들에게 글을 쓰는 방법을 쉽게 가르칠 수 있을 뿐만 아니라 로봇이 글씨를 통해 여러 가지 자신의 의사를 표현 할 수 있어서 간단한 대화도 가능하다. 이러한 놀이를 통하여 부모의 도움이 없이도 글자에 대한 친숙함을 기를 수 있도록 하는 완구를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명은 바퀴를 구동시켜 본체가 이동하게 하는 스테핑 모터(11)(12)와 이를 정교게 컨트롤 하기 위한 처리 장치, 적외선 센서입력으로 바코드를 인식하는 장치 그리고 문자를 저장하고 원하는 글자를 선택하여 쓸 수 있게 하는 프로그램이 내장된 마이크로 컨드롤러 와 메모리 및 적외선 센서 ,그리고 스피커, 글자간 이동을 위해 팬을 들고 내릴수 있로록하는 모터로 구성된 팬 상하 이동 장치로 구성되어진다.

상기와 같은 구성에 의해 하나의 작동로봇을 통해 문자의 쓰는 법을 어린이 혼자서도 쉽게 배우고 나아가 로봇과 문자를 이용한 대화를 통해 정서 함양에 도움이 되는 효과가 있다.

Description

팬으로 문자를 그림으로서 대화하는 로봇완구 및 그 제어 방법 {Toy of writing letter with pan and writing method}

본 발명은 고도의 스테핑 모터 컨트롤 과 적외선 센서 입력처리 부분 및 마이크로 컨드롤러로 구성된 문자로 대화가 가능한 로봇 완구에 관한 것이다. 일반적인 완구에 대한 개념이 기술수준의 발달과 더불어 첨단화 정밀화 인공지능화가 이루어지고 있는 시점이다. 이는 인간의 본성이 대화, 상호반응인 점을 감안할 때, 이를 보다 자연스럽게 기술적으로 구현하느냐에 초점이 모아지고 있다고 볼 수 있다. 이러한 시대적 흐름에 맞추어 다양한 제품이 출시되고 있다. 기존의 상호 반응형 완구로는 대한민국특허공고(공개번호: 특-1999-0085355, '상호반응하는 완구 및 작동방법' 및 공개번호: 10-2000-012347,'학습기능을 갖는 음성 인식 완구 시스템 및 이의 제어 방법'등 ) 이 있으나 이는 몸체에 달린 센서에 의해 미리 기억된 음성이나 빛을 단순히 출력하는 형태 또는 사용자의 음성에 의해 소리 또는 동작으로 반응하는 형태로 음성이나 빛, 간단한 동작 이외의 정교함은 없다. 게다가 음성을 메모리로 저장하는 형태를 취하였다. 이 경우 음성데이터가 대용량임을 감안 할 때, 완구가 다양한 표현으로 반응을 하도록 구현하는데 어려움이 많았다. 또한 완구에게 전달하는 명령의 갯수도 그 한계가 명확히 드러나는 문제점이 있다. 또 다른 형태의 완구로는 원격제어를 통해 작동시키거나 제어를 하는 완구로써 대한민국특허등록 (등록번호: 10-136553-000,'로보트 완구') 가 있긴 하나 단순히 원격 또는 유선으로 팔이나 허리 등을 회전하는 동작을 하도록 지시 하여 동작을 만들도록 하는 수준이다. 또한 일본의 경우 시중에 유통되고있는 강아지 로봇 'AIBO'로봇 (제작:일본 소니사 출시일:1999.3 )또는 고양이 로봇'BN-1'( 제작:일본 소니사 출시일:2000.1 ) 은 음성인식, 화상인식 기능이 들어가긴 하였으나 로봇이 표현하는 형태는 간단한 동작과 빛,소리로 표현의 한계성을 나타네고 있다. 국내의 경우 '푸치'(제작사:손오공 출시일: 2000.4)라는 상품이 있으나 일본의 경우와 같다.

따라서, 본 발명품은 위의 문제점을 해결하기 위하여 사용자와의 상호작용을 바코드 및 문자의 표시를 통해 해결하였다. 즉 여러 문자의 입력을 바코드를 이용하여 문자 뿐 만 아닌 대화수준의 문장도 완구에 입력이 가능하고 완구의 대응표현 또한 완구가 문자를 종이 위에 그림으로써 다양한 표현(심심해, 사랑해, 난 널 좋아해, 놀아 줘 등등)을 최소의 메모리를 차지하면서 표현 가능하다. 이는 음성의 경우 한 단어를 기억시키려면 최소 1000 BYTE(메모리 저장 단위 1 BYTE = 8 BIT)에서 5000 BYTE 이상이 필요한 반면 문자는 1 BYTE 에서10 BYTE 면 충분하기 때문이다. 문자를 종이 위에 그리기 위해서는 모터의 정교한 제어가 뒤따라야 한다. 이를 위해 중앙 처리 장치와 스텝모터 구동시스템을 구현하고 이를 바탕으로 문자를 그리는 소형 완구를 개발해, 다양한 대화 수준의 상호작용을 사용자가 작동시킴 으로써 문자 공부 및 정서함양에 도움이 되는 완구를 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 기본 구조를 보여주는 사시도

제2도는 제1도를 보다 명확히 보기위한 측면도

제3도는 본 발명을 구현하기 위한 스테핑 모터 제어/적외선 센서 입력 회로도

제4도는 본 발명에 의한 문자 그리기 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 왼쪽 바퀴 구동용 스텝모터 12 : 오른쪽 바퀴 구동용 스텝모터

13 : 팬을 상하 이동용 스텝모터 14 : 왼쪽바퀴

15 : 오른쪽 바퀴 16 : 적외선 센서

17 : 스프링 18 : 힌지(링크(19)의 회전축)

19: 팬 상하 이동용 링크 20 : 팬고정대

21 : 팬 22 : 링크

23 : 팬 하강용 스프링

30 : 중앙처리장치 31 : 제1롬

32 : 제2롬 33 : 스텝모터 구동 회로

34 : 적외선 센서 감도조정 회로

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 문자를 그리기 위한 팬과 팬을 고정하는 팬 고정대(20), 팬을 들고 내리기 위한 팬 고정대 상하이동 장치(19)와 팬 고정대가 부착된 몸체를 이동시키기 위한 동력원인 스텝모터(11)(12)와 스텝 모터 출력 축에 부착되는 바퀴(14)(15), 그리고 각 스테핑 모터를 컨드롤 하는 연산부가 내장된 마이크로 컨트롤러 (30) 와 바코드입력을 받아 마이컴이 전달하기 위한 발광 및 수광 적외선 다이오드(16) 그리고 바코드 입력시 올바른 입력인가를 알려주기 위한 스피커(31)로 구성된다.

각 부분에 대한 자세한 작동 원리 설명은 다음과 같다.

도면1과 도면 2에서 스텝모터(11) 스텝모터(12) 에 연결된 바퀴의 정교한 정 역 회전에 의하여 팬 고정대(20)에 고정된 팬(15) 가 종이위에 문자그림을 그린다.팬을 들어주는 역할을 하는 스텝모터(13)가 회전하면 링크(22)에 연결된 스프링(17)을 당기게 되고 스프링(17)의 반대쪽에 연결된 링크(19)를 잡아당김으로써 힌지(18)을 기준으로 팬 고정대가 상승하게 된다.

팬고정대의 하강은 스텝모터(13)의 역회전과 스프링(23)의 인장력에 의해 이루어 진다. 도면2 는 측면도로서 보다 이해가 쉽도록 도안하였다.

도3 은 스텝 모터(11)(12)(13) 및 바코드 입력을 위한 적외선 센서(16)을 컨드롤 하기 위한 회로를 간략히 설명하고 있다. 중앙 처리장치 (30)은 적외선 센서로부터 입력받은 바코드를 기반으로 어떤 질의를 사용자가 하였는가를 판별한 후 그 질의에 적당한 대답이 저장된 제2롬(32)으로부터 대답으로 쓰일 문장을 가져온다. 이 문장은 여러 개의 문자로 구성되어 있는데 각 문자를 종이 위에 표기하기 위해서는 각 문자별로 스텝모터를 구동하기 위한 테이블이 필요하다. 이 테이블을 제1롬(31)으로부터 가져온다. 상기에서 가져온 문자 그리기 용 스텝모터 작동 테이블을 스텝모터 구동회로(33)에 출력하여 스텝모터를 회전시킴으로써, 몸체 전체가 이동을 하게 되고 팬 고정대(20)에 고정된 팬(15)촉이 밀착된 바닥에 놓인 종이 위에 문자 그림을 그리게 되는 것이다.

도3의 중앙처리장치(30)의 작동 순서는 도4에 표기하였다.

도5는 도3의 제1롬(31)과 제2롬(32) 의 구성을 간략히 나타낸 것으로 제2롬(32)에서 대답에 사용될 문장의 저장을 코드형식으로 저장한다. 상기와 같은 방식으로 문장을 저장함으로써 적은 메모리로도 많은 량의 대화용 문장를 기억시킬 수 있다. 제1롬(31)은 스텝모터 구동 테이블로서 도3의 스텝모터 구동회로(33) 에 보내질 신호의 형태 저장한다. 한 스텝 모터를 구동하기 위해서는 2개의 신호선이 필요하다. 상기 2개의 신호선이 DEMULTPLEXER(33)를 통해 4개의 스텝모터용 신호선으로 바뀌고 이는 스텝모터를 1스텝 간격으로 정 역회전 가능하도록 한다.

예를 들어 제1롬(31)의 다수의 테이터중 1번째 00010101 의 경우 첫 번째 2개 00은 스텝모터(11)애 보내어지고 두 번째 01은 스텝모터(12)에 다음 01은 스텝모터 (13)에 전달한다고 보면 된다. 이와 같은 처리가 반복되어 문자 그림을 그리게 된다. 상기 제1롬(31)에 있는 스텝모터 구동 테이블은 각 문자별로 각 문자를 그릴 수 있도록 작성해 저장해 놓는 것이다.

본 발명품은 문자 그리기라는 다양한 의사 전달 수단을 구현함으로써 기존 완구에서 보지 못했던 사용자와의 상호 작용 즉 보다 친밀한 대화 형식의 놀이가 가능하며, 이를 토대로 어린이들이 문자에 친숙함을 느껴 재미있게 문자나 문장을 배울수 있다. 기존에 어린이에게 글자 쓰는 법을 가르치려면 부모가 직접 쓰는 모습을 보여주고 따라 하도록 하는 방법 이였으나 본 발명품이 획순에 맞춰 글을 쓰므로 그걸 보고 어린이가 따라서 쓸 수 있어 문자 학습의 길잡이 역할이 가능하다. 또한 완구에 미리 저장할 수 있는 문장의 길이도 여타 다른 완구에 비해 문자라는 형식으로 저장,많은 단어를 저장 할 수 있어 보다 다양한 대화가 가능한 완구제작이 가능하여 이용자의 정서함양에도 도움이 된다.

Claims (1)

1. 바코드로 질의 문자를 입력받아 대답에 해당하는 문자나 그림을 팬을 이용하여 종이 위에 돌아다니며 그리는 로봇 완구

   상기 팬으로 문자나 그림을 그림에 있어 각스텝 모터가 각 문자나 그림을 그리도록 작성한 동작데이터를 미리 메모리 저장시켜놓음으로서 작동하게 하는 방법