KR20030029789A - 2각 보행식 인형 로봇 - Google Patents

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KR20030029789A
KR20030029789A KR10-2003-7000965A KR20037000965A KR20030029789A KR 20030029789 A KR20030029789 A KR 20030029789A KR 20037000965 A KR20037000965 A KR 20037000965A KR 20030029789 A KR20030029789 A KR 20030029789A
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후루타다카유키
도미야마켄
기타노히로아키
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가가쿠 기쥬츠 신코 지교단
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    • B25J19/0091—Shock absorbers

Abstract

전도 시 등에 각 부분에 작용하는 충격을 완화시키는 동시에, 전도 상태를 검출하도록 한 2각 보행식 인형 로봇으로, 이 로봇은 접촉 검지부(40)를 구비하고 있고, 각 접촉 검지부(40)가 각각 외장 표면을 구성하는 외장부(41), 이 외장부에 작용하는 압력을 검지하는 압력 센서(42), 및 이 외장부에 작용하는 충격을 완화하는 충격 흡수재(43)로 구성되고, 로봇의 전도 시에 바닥면 등에 접촉하고 있는 부분의 접촉 검지부의 압력 센서가 압력을 검지하고, 제어부가 로봇의 전도 상태를 파악하고, 현재의 전도 상태에 따라서 구동 수단을 구동 제어하고, 전도될 때에 몸체를 지지하는 동작을 하거나, 기립 동작에 의해서 2각으로 직립한 상태로 이행한다.

Description

2각 보행식 인형 로봇 {TWO-LEG WALKING HUMANOID ROBOT}
종래, 소위 2각 보행식 인형 로봇은 미리 설정된 보행 패턴 데이터를 생성하고, 이 보행 패턴 데이터에 따라서 보행 제어를 하여, 소정의 보행 패턴으로 다리부를 동작시킴으로써 2각 보행을 실현하도록 하고 있다.
그런데, 이러한 2각 보행식 인형 로봇은 예를 들면 바닥면 상황, 로봇 자체의 물리적 파라미터의 오차 등에 의해 보행 때의 자세가 불안정하게 되기 쉽고, 경우에 따라서는 전도(轉倒)되는 일이 있다.
그러나, 종래의 2각 보행식 인형 로봇은 될 수 있는 한 전도되지 않도록 설계는 되어 있지만, 전도 시에 몸체를 지지하는 동작을 하거나 전도된 상태로부터 기립하도록 설계되어 있지는 않다. 즉, 종래의 2각 보행식 인형 로봇은 전도 시에, 각 부분에 작용하는 충격을 완화시키거나, 전도된 상태를 검출하도록 설계되어 있지는 않다. 또, 종래의 2각 보행식 인형 로봇은 몸통부나 다리부, 팔부의 외장 표면이 비교적 평탄한 면으로 구성되어 있기 때문에, 전도 시에 기립 동작을 행하게 하려고 해도, 동적이면서 원활한 연속 동작을 실현하는 것은 곤란했다. 또한, 2각 보행식 인형 로봇이 앞구르기 등의 바닥면 상에서의 운동을 행하게 하는 경우에도 동일한 문제가 있었다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여, 전도 시 등에 각 부분에 작용하는 충격을 완화시키는 동시에, 전도 상태를 검출하도록 한 2각 보행식 인형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 2각 보행식 인형 로봇, 특히, 로봇의 전도(轉倒) 시 등에 각 부분에 작용하는 충격을 완화시키는 동시에, 전도 상태를 검출하도록 한 2각 보행식 인형 로봇에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇의 일 실시예의 외관을 나타내는 도면이며, (A)는 개략정면도, (B)는 개략측면도이다.
도 2는 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 기계적 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 접촉 검지부의 구성을 나타내는 확대분해사시도이다.
도 4는 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 전굴부 및 다리부의 각 관절부의 전방으로의 요동 한계를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 전굴부 및 다리부의 각 관절부의 전방으로의 요동 한계를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 다리부에서의 각 관절 구동용 모터의 배치를 나타내는 도면이며, (A)는 직립시, (B)는 요동시의 개략도이다.
도 7은 도 1의 2각 보행식 인형 로봇의 전기적 구성의 블럭도이다.
도 8은 도 1의 2각 보행식 인형 로봇이 전방으로 전도될 때 몸체를 지지하는 동작을 나타내는 도면으로, (A)는 전도 전, (B)은 전도 시, (C)는 도복(倒伏) 시에 몸체를 지지하는 동작을 나타내는 개략도이다.
도 9는 도 1의 2각 보행식 인형 로봇이 후방으로 전도될 때의 (A)전도 전, (B)전도 시 및 (C)몸체를 지지하는 동작을 나타내는 개략도이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 몸통부, 몸통부의 하부 양측에 장착된 다리부, 몸통부의 상부 양측에 장착된 팔부, 및 몸통부의 상단에 장착된 두부(頭部)를 구비하고 있고, 상기 다리부는 몸통부에 대하여 3축 방향으로 요동가능하게 장착된 2개의 대퇴부, 각 대퇴부의 하단에 대하여 각각 1축 방향으로 요동가능하게 장착된 하퇴부, 및 각 하퇴부의 하단에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 발부(足部)를 포함하고 있으며, 상기 팔부는 몸통부에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 2개의 상완부, 각 상완부에 대하여 각각 1축 방향으로 요동가능하게 장착된 하완부, 및 각 하완부에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 손부(手部)를 포함하고 있고, 또한 상기 몸통부는 중간의 전굴부(前屈部)에서 전굴가능하게 구성되어 있으며, 또한, 상기 다리부의 발부, 하퇴부, 대퇴부, 그리고 상기 팔부의 손, 하완부 및 상완부, 그리고 전굴부를 각각 요동시키는 구동 수단과, 각 구동 수단을 각각 구동 제어하는 제어부를 가지고 있는 2각 보행식 인형 로봇에 있어서, 상기 각 팔부의 상완부 및 하완부 사이의 팔꿈치부 외측, 상기 각 팔부의하완부와 손부 사이의 손목부 외측과, 상기 발부의 발끝부 하측, 상기 발부의 발꿈치부 하측, 상기 발부의 대퇴부 및 하퇴부 사이의 무릎부 외측, 및 상기 몸통부의 엉덩이부, 등부에 각각 접촉 검지부를 구비하고 있고, 각 접촉 검지부는 각각 외장 표면을 구성하는 외장부, 이 외장부에 작용하는 압력을 검지하는 압력 센서, 및 이 외장부에 작용하는 충격을 완화하는 충격 흡수재로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇은 바람직하게는 상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서 및 충격 흡수재가 일체로 구성되고, 더욱 바람직하게는 상기 각 접촉 검지부에서 외장부, 압력 센서 및 충격 흡수재가 일체로 구성되어 있다. 본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇은 바람직하게는 상기 각 접촉 검지부에서 외장부가 가장 외측에 배치되어 있거나, 상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서가 가장 외측에 배치되어 있거나, 또는 상기 각 접촉 검지부에서 충격 흡수재가 가장 외측에 배치되어 있다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇은 바람직하게는 상기 몸통부, 팔부의 상완부와 하완부, 다리부의 대퇴부와 하퇴부가 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 가지고 있다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇은 바람직하게는 상기 발부가 하퇴부에 대하여 전후 방향으로 -20도 내지 +20도 이상의 각도 범위로 요동가능하고, 상기 하퇴부가 대퇴부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +60도 이상의 각도 범위로 요동가능하고, 상기 대퇴부가 몸통부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +45도 이상의각도 범위로 요동가능하며, 또한 상기 몸통부가 전후 방향으로 0도 내지 +30도 이상의 각도 범위로 전굴가능하다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇은 바람직하게는 상기 다리부의 발부, 하퇴부, 대퇴부를 각각 요동시키기 위한 구동 수단이 서로 발부, 하퇴부 및 대퇴부의 요동을 방해하지 않도록 서로 경사지게 배치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 2각 보행식 인형 로봇이 전도될 때, 또는 엎드리기 등의 바닥면 상에서의 운동을 하는 경우에, 바닥면 등에 충돌할 수 있는 부분, 즉 각 팔부의 상완부 및 하완부의 사이의 팔꿈치부 외측, 상기 각 팔부의 하완부와 손부의 사이의 손목부 외측, 상기 발부의 발끝부 하측, 상기 발부의 발꿈치부 하측, 상기 발부의 대퇴부 및 하퇴부의 사이의 무릎부 외측, 및 상기 몸통부의 엉덩이부, 등부에 각각 접촉 검지부가 구비되어 있기 때문에, 이들 부분이 바닥면 등에 충돌했다고 해도, 접촉 검지부의 충격 흡수재에 의해서 충돌에 의한 충격이 흡수된다. 따라서, 전도 시 등에서 2각 보행식 인형 로봇의 각 부분에서의 내부 구조에 대한 충격이 완화되고, 전도 시 등에 각 부분이 파손되는 일은 없다.
그리고, 2각 보행식 인형 로봇의 전도 시에, 상기 각 부분 중 바닥면 등에 접촉하고 있는 부분의 접촉 검지부의 압력 센서가 압력을 검지함으로써 제어부에 의해 2각 보행식 인형 로봇의 전도 상태가 파악된다. 따라서, 제어부가 현재의 전도 상태로 따라서 구동 수단을 구동 제어하여, 팔부 및 다리부를 적당히 동작시킴으로써, 전도될 때에 몸체를 지지하는 동작을 하거나, 기립 동작에 의해 2각으로 직립한 상태로 이행할 수 있다.
상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서 및 충격 흡수재를 일체로 구성하거나, 또는 상기 각 접촉 검지부에서 외장부, 압력 센서 및 충격 흡수재를 일체로 구성하면, 각 접촉 검지부를 간단한 구성으로 용이하게 조립할 수 있다.
상기 각 접촉 검지부에서 외장부가 가장 외측에 배치되어 있는 경우에는 2각 보행식 인형 로봇의 전도 시에 각 접촉 검지부가 바닥면 등에 충돌했다고 해도, 외장부가 직접 바닥면 등과 접촉하고, 내측의 압력 센서, 충격 흡수재, 더 나아가 내부 구조를 충격으로부터 보호할 수 있다.
상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서가 가장 외측에 배치되어 있는 경우에는 2각 보행식 인형 로봇의 전도 시에, 각 접촉 검지부의 압력 센서가 바닥면 등에 직접 접촉하고, 압력 센서가 바닥면 등과의 접촉을 확실하게 검출할 수 있다.
상기 각 접촉 검지부에서의 충격 흡수재가 가장 외측에 배치되어 있는 경우에는 2각 보행식 인형 로봇의 전도 시에 각 접촉 검지부가 바닥면 등에 충돌했다고 해도, 충격 흡수재가 직접 바닥면 등과 접촉하여 충격이 확실하게 흡수되어, 내측의 외장부, 압력 센서 및 내부 구조를 충격으로부터 보호할 수 있다.
상기 몸통부, 팔부의 상완부 및 하완부, 다리부의 대퇴부 및 하퇴부가 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 가지고 있는 경우에는 2각 보행식 인형 로봇이 전도 상태로부터의 기립 동작을 할 때에, 이들 곡면 형상의 외장 표면이 바닥면 등에 접촉하여 기립 동작을 원활히 할 수 있다.
또, 상기 발부가 하퇴부에 대하여 전후 방향으로 -20도 내지 +20도 이상의 각도 범위로 요동가능하고, 상기 하퇴부가 대퇴부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +60도 이상의 각도 범위로 요동가능하고, 상기 대퇴부가 몸통부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +45도 이상의 각도 범위로 요동가능하며, 또한 상기 몸통부가 전후 방향으로 0도 내지 +30도 이상의 각도 범위로 전굴가능한 경우에는 2각 보행식 인형 로봇이 전도 상태로부터의 기립 동작을 할 때에, 상술한 동작 범위에 의해 확실하게 기립 동작을 할 수 있다.
상기 다리부의 발부, 하퇴부, 및 대퇴부를 각각 요동시키기 위한 구동 수단이 서로 발부, 하퇴부, 및 대퇴부의 요동을 방해하지 않도록 서로 경사지게 배치되어 있는 경우에는 2각 보행식 인형 로봇이 전도 상태로부터의 기립 동작을 할 때에, 다리부의 발부, 하퇴부, 및 대퇴부가 서로 간섭하지 않고 요동가능하므로 확실하게 기립 동작을 할 수 있다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면에 따라 보다 잘 이해될 것이다. 또, 첨부 도면에 나타내는 실시예는 본 발명을 특정 또는 한정하는 것을 의도하는 것이 아니고, 단순히 본 발명의 설명 및 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 2각 보행식 인형 로봇의 일 실시예의 구성을 나타내고 있다. 도 1에서, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 몸통부(11), 몸통부(11)의 하부 양측에 장착된 다리부(12L, 12R), 몸통부의 상부 양측에 장착된 팔부(13L, 13R), 및 몸통부의 상단에 장착된 두부(14)를 포함하고 있다.
상기 몸통부(11)는 상부(11a)와 하부(11b)로 분할되어 있고, 상부(11a)가 전굴부(11c)에서 하부(11b)에 대하여 전후 방향으로 요동가능하게, 특히 전방으로 전굴가능하게 지지되어 있다. 또한, 상기 몸통부(11)에는 후술하는 제어부가 내장되어 있다. 또, 상기 전굴부(11c)는 관절 구동용 모터(도 2참조)에 의해 구성되어 있다.
상기 다리부(12L, 12R)는 각각 대퇴부(15L, 15R), 하퇴부(16L, 16R), 및 발부(17L, 17R)로 구성되어 있다. 여기에서, 상기 다리부(12L, 12R)는 도 2에 도시한 바와 같이 각각 6개의 관절부, 즉 상방으로부터 순차로, 몸통부(11)에 대한 허리의 다리부 선회용 관절부(18L, 18R), 허리의 롤 방향(x축 주위) 관절부(19L, 19R), 허리의 피치 방향(y축 주위) 관절부(20L, 20R), 대퇴부(15L, 15R)와 하퇴부(16L, 16R)의 접속 부분인 무릎부(21L, 21R)의 피치 방향 관절부(22L, 22R), 발부(17L, 17R)에 대한 발목부의 피치 방향 관절부(23L, 23R), 및 발목부의 롤 방향 관절부(24L, 24R)를 구비하고 있다. 또, 각 관절부(18L, 18R 내지 24L, 24R)는 각각 관절 구동용 모터에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 허리 관절은 상기 관절부(18L, 18R, 19L, 19R, 20L, 20R)로 구성되며, 또한 발 관절은 관절부(23L, 23R, 24L, 24R)로 구성되는 것이 된다.
이에 따라, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 좌우 양측의 다리부(12L, 12R)에는 각각 6개의 자유도가 부여되어, 보행 중에 이들 12개의 관절부를 각각 구동 모터에 의해 적절한 각도로 구동 제어함으로써, 다리부(12L, 12R) 전체에 원하는 동작을 부여하여, 임의로 삼차원 공간을 보행할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 팔부(13L, 13R)는 각각 상완부(25L, 25R), 하완부(26L, 26R), 및손부(27L, 27R)로 구성되어 있다. 여기에서, 상기 팔부(13L, 13R)의 상완부(25L, 25R), 하완부(26L, 26R), 및 손부(27L, 27R)는 상술한 다리부(12L, 12R)와 같이 하여, 각각 관절부에 의해 축 방향 또는 2축 방향으로 요동가능하게 지지되어 있고, 각 관절부는 각각 관절 구동용 모터에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 좌우 양측의 팔부(13L, 13R)에는 각각 적절한 자유도가 부여되어 각종 동작을 한다.
상기 두부(14)는 몸통부(11) 상부(11a)의 상단에 장착되어 있고, 예를 들면 시각으로서의 카메라나 청각으로서의 마이크가 탑재되어 있다.
이상의 구성은 종래의 2각 보행식 인형 로봇과 대략 동일한 구성이지만, 본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 인형 로봇(10)에서는 이하의 점에서 다른 구성으로 되어 있다.
즉, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 상술한 몸통부(11)의 상부(11a)와 하부(11b), 다리부(12L, 12R)의 대퇴부(15L, 15R)와 하퇴부(16L, 16R), 그리고 팔부(13L, 13R)의 상완부(25L, 25R)와 하완부(26L, 26R)가 각각 예를 들면 발포 스티롤(styrol) 등의 충격 내성 재료에 의해 형성된 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 구비하고 있다.
또한, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 전도 시에 바닥면 등에 충돌할 수 있는 부분, 즉 상기 각 팔부(13L, 13R)의 상완부(25L, 25R)와 하완부(26L, 26R) 사이의 팔꿈치부(28L, 28R) 외측, 상기 각 팔부(13L, 13R)의 하완부(26L, 26R)와 손부(27L, 27R) 사이의 손목부(29L, 29R) 외측, 상기 발부(17L, 17R)의 하면 중앙,발끝부(30L, 30R)의 하측, 발꿈치부(31L, 31R)의 하측 및 무릎부(21L, 21R)의 외측, 및 상기 몸통부(11)의 하부(11b) 후측인 엉덩이부(32) 및 상부(11a) 후측인 등부(33)에 각각 접촉 검지부(40)를 구비하고 있다. 이 접촉 검지부(40)는 도 3에 도시한 바와 같이 외장 표면을 구성하는 외장부(41), 외장부(41)의 내측에 배치된 압력 센서(42), 및 그 내측에 배치된 충격 흡수재(43)로 구성되어 있다.
상기 외장부(41)는 예를 들면 발포 스티롤 등의 충격 내성 재료 등으로 구성되어 있고, 상술한 각 부분과 같이 돌출형의 곡면 형상으로 구성되어 있다.
상기 압력 센서(42)는 상기 접촉 검지부(40)가 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시 등에서 바닥면 등에 접촉하고 있을 때, 접촉 압력을 검출하여 그 검출 신호를 후술하는 제어부에 출력하도록 되어 있다.
상기 충격 흡수재(43)는 예를 들면 솔보세인(sorbothane) 등으로 구성되며, 상기 접촉 검지부(40)가 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시 등에 의하여 바닥면 등에 충돌했을 때, 그 충격을 흡수하도록 되어 있다.
또, 상기 접촉 검지부(40)는 외측으로부터 순차로, 외장부(41), 압력 센서(42), 및 충격 흡수재(43)를 구비하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 임의의 순차로 배치되어 있을 수도 있다. 이 경우, 외장부(41)가 가장 외측에 배치되면, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시에, 각 접촉 검지부(40)가 바닥면 등에 충돌했다고 해도, 외장부(41)가 직접 바닥면 등과 접촉하고, 내측의 압력 센서(42), 충격 흡수재(43), 더 나아가 내부 구조를 충격으로부터 보호할 수 있다. 또, 압력 센서(42)가 가장 외측에 배치되면, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시에, 압력센서(42)가 바닥면 등과 직접 접촉하고, 바닥면 등과의 접촉을 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 충격 흡수재(43)가 가장 외측에 배치되면, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시에, 각 접촉 검지부(40)가 바닥면 등에 충돌했다고 해도, 충격 흡수재(43)가 직접 바닥면 등과 접촉되어 충격이 확실하게 흡수된다.
또, 상기 접촉 검지부(40)는 외장부(41), 압력 센서(42), 및 충격 흡수재(43)가 별도로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 압력 센서(42) 및 충격 흡수재(43), 또는 외장부(41), 압력 센서(42), 및 충격 흡수재(43)가 서로 일체로 구성되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 2각 보행식 인형 로봇(10)에서는 몸통부(11)의 전굴부(11c)와, 다리부(12L, 12R)의 전후 방향의 관절부, 즉 허리 관절의 관절부(20L, 20R), 무릎부의 관절부(22L, 22R), 및 발목부의 관절부(23L, 23R)는 도 4 및 도 5에 나타내는 각도 범위로 요동가능하게 지지되어 있다. 즉, 발목부의 관절부(23L, 23R)는 그 요동 각도(θ1)가 -20도 내지 +20도 이상의 각도 범위로 요동가능하다.
또, 무릎부의 관절부(22L, 22R)는 그 요동 각도(θ2)가 0도 내지 +60도 이상의 각도 범위로 요동가능하다.
또한, 허리 관절의 관절부(20L, 20R)는 그 요동 각도(θ3)가 0도 내지 +45도 이상의 각도 범위로 요동가능하다.
또, 몸통부(11)의 전굴부(11c)는 그 요동 각도(θ4)가 0도 내지 +30도 이상의 각도 범위로 요동가능하다.
상술한 전굴부(11c) 및 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R, 23L, 23R)의 요동 각도 범위를 실현하기 위해, 전굴부(11c) 및 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R, 23L, 23R)의 관절 구동용 모터는 도 6에 나타낸 바와 같이 배치되어 있다. 즉, 도 6에 있어서, 전굴부(11c) 및 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R, 23L, 23R)의 관절 구동용 모터(M2, M3, M4)는 각각 모터의 구동축이 감속기(G2, G3, G4)를 통하여, 그 출력축(G2a, G3a, G4a)에 의해 전굴부(11c) 및 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R, 23L, 23R)를 구동하고, 각각 몸통부(11)의 상부(11a), 대퇴부(15L, 15R), 하퇴부(16L, 16R) 그리고 발부(17L, 17R)를 요동시키도록 되어 있다. 그리고, 감속기(G2, G3, G4)를 포함하는 각 모터(M2, M3, M4)는 서로 전굴부(11c)와 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R)의 요동을 방해하지 않도록 도 6(A)에 나타낸 바와 같이 서로 경사지게 배치되어 있다. 이에 따라, 전굴부(11c)와 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R)가 요동했을 때, 도 6(B)에 도시한 바와 같이 각 모터(M2, M3, M4)는 전굴부(11c)와 각 관절부(20L.20R, 22L, 22R)의 요동과 간섭하지 않는다. 이러한 구성에 의해, 다리부(12L, 12R)의 길이를 필요 이상 길게 하지 않고 전굴부(11c) 및 각 관절부(20L, 20R, 22L, 22R)의 요동의 각도 범위를 확보할 수 있다. 또, 도 6에 있어서, 모터(M1)는 관절부(24L, 24R)의 관절 구동용 모터이며, 또한 모터(M5)는 관절부(19L, 19R)용 관절 구동용 모터이다.
도 7은 도 1 내지 도 6에 나타낸 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전기적 구성을 나타내고 있다. 도 7에 있어서, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 구동 수단, 즉 상술한 전굴부(11c), 그리고 각 관절부, 즉 관절 구동용 모터(18L, 18R) 내지 (24L, 24R)를 구동 제어하는 보행 제어 장치(50)를 구비하고 있다.
상기 보행 제어부(50)는 제어부(51)와 모터 제어 유닛(52)으로 구성되어 있다. 상기 제어부(51)는 전과 마찬가지로 정해진 동작 패턴에 따라 각 관절 구동용 모터의 제어 신호를 생성하도록 되어 있다. 상기 모터 제어 유닛(5)은 제어부(51)로부터의 제어 신호에 따라서 각 관절 구동용 모터를 구동 제어하도록 되어 있다. 또한, 상기 제어부(51)는 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시에는 그 전도 상태, 즉 각 접촉 검지부(40)의 압력 센서(42)로부터의 검출 신호에 따라 전도 상태(전도 자세)를 판별하여, 이 전도 자세에 대한 동작 패턴에 따라 전도 시의 몸체를 지지하는 동작, 전도 후의 기립 동작을 하도록, 전과 마찬가지로 정해진 동작 패턴에 따라 각 관절 구동용 모터의 제어 신호를 생성한다.
본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 인형 로봇(10)은 이상과 같이 구성되어 있고, 보통의 보행 동작은 보행 제어 장치(50)의 제어부(51)가 전과 마찬가지로 정해진 보행 동작 패턴에 따라 제어 신호를 생성하여 모터 제어 유닛(52)에 출력한다. 이에 따라, 모터 제어 유닛(52)이 전굴부(11c) 및 각 관절부(18L, 18R) 내지 (24L, 24R)의 관절 구동용 모터를 구동 제어한다. 이렇게 하여 2각 보행식 인형 로봇(10)은 보행 동작을 하게 된다.
여기에서, 2각 보행식 인형 로봇(10)이 예를 들면 보행 자세가 불안정하게 되어 앞쪽으로 전도되는 경우, 도 8(A)에 도시한 바와 같이 보통의 보행에서는 발부(17L, 17R)의 하면 중앙 부근에 설치된 접촉 검지부(40)의 압력 센서가 압력을 검출하여 그 검출 신호를 제어부(51)에 출력한다. 이에 따라, 제어부(51)는 안정된 보행 상태로 판단하여 보통의 보행 동작을 계속한다.
이에 반하여, 2각 보행식 인형 로봇(10)이 도 8(B)에 나타낸 바와 같이 앞쪽으로 전도되면, 한 쪽의 팔부(13L) 또는 (13R)의 손목부(29L, 29R)에 설치된 접촉 검지부(40)의 압력 센서가 압력을 검출하여, 그 검출 신호를 제어부(51)에 출력한다. 이것에 의해 제어부(51)는 손목부(29L, 29R)의 압력 센서(42)로부터의 검출 신호에 따라 2각 보행식 인형 로봇(10)이 전방으로 전도되고 있는 것을 판별하여, 몸체를 지지하는 동작을 하도록 모터 제어 유닛(52)에 대하여 제어 신호를 출력한다. 따라서, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 도 8(C)에 도시한 바와 같이 몸체를 지지하는 동작에 의해, 양 팔꿈치부(28L, 28R), 양 무릎부(21L.21R)를 바닥면에 붙인 상태가 된다. 이 경우, 양 팔꿈치부(28L, 28R), 양 무릎부(21L, 21R)에는 각각 접촉 검지부(40)가 설치되어 있기 때문에, 양 팔꿈치부(28L, 28R), 양 무릎부(21L, 21R)가 바닥면에 충돌했다고 해도, 접촉 검지부(40)의 충격 흡수재(43)가 충돌에 의한 충격을 흡수한다.
또, 제어부(51)는 도시한 바와 같이 양 팔꿈치부(28L, 28R), 양 무릎부(21L, 21R) 그리고 한 쪽 발부(17L) 또는 (17R)의 발끝부(30L, 30R)에 설치된 접촉 검지부(40)로부터의 검출 신호가 입력되는 것에 의해, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 자세를 파악할 수 있다. 따라서, 제어부(51)는 이 전도 상태로부터 기립 동작을 하도록 모터 제어 유닛(52)에 대하여 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 기립 동작을 하여, 2각으로 직립한 상태로 이행할 수 있다. 이때, 각 부의 외장 표면이 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 가지고 있기 때문에, 기립 동작을 원활히 할 수 있다.
또, 2각 보행식 인형 로봇(10)이 예를 들면 보행 자세가 불안정하게 되어 뒤쪽으로 전도되는 경우, 도 9(A)에 도시한 바와 같이 보통의 보행으로서는 발부(17L, 17R)의 하면 중앙 부근에 설치된 접촉 검지부(40)의 압력 센서가 압력을 검출하여, 그 검출 신호를 제어부(51)에 출력한다. 이에 따라, 제어부(51)는 안정된 보행 상태라고 판단하여 보통의 보행 동작을 계속한다.
이에 반하여, 2각 보행식 인형 로봇(10)이 도 9(B)에 나타낸 바와 같이 뒤쪽으로 전도되면, 한 쪽의 발부(17L) 또는 (17R)의 발꿈치부(31L, 31R)에 설치된 접촉 검지부(40)의 압력 센서(42)가 압력을 검출하여, 그 검출 신호를 제어부(51)에 출력한다. 이에 따라, 제어부(51)는 발꿈치부(31L, 31R)의 압력 센서(42)로부터의 검출 신호에 따라, 2각 보행식 인형 로봇(10)이 후방으로 전도되고 있는 것을 판별하여, 몸체를 지지하는 동작을 하도록 모터 제어 유닛(52)에 대하여 제어 신호를 출력한다. 따라서, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 도 9(C)에 나타낸 바와 같이 몸체를 지지하는 동작에 의해, 엉덩이부(32), 등부(33), 및 양 팔꿈치부(28L, 28R)를 바닥면에 붙인 상태가 된다. 이 경우, 엉덩이부(33), 등부(33), 및 양 팔꿈치부(28L, 28R)에는 각각 접촉 검지부(40)가 설치되어 있기 때문에, 엉덩이부(32), 등부(33), 및 양 팔꿈치부(28L, 28R)가 바닥면에 충돌했다고 해도 접촉 검지부(40)의 충격 흡수재(43)가 충돌에 의한 충격을 흡수한다.
또, 제어부(51)는 도시한 바와 같이 엉덩이부(32), 등부(33), 및 양 팔꿈치부(28L, 28R)에 설치된 접촉 검지부(40)로부터의 검출 신호가 입력되는 것에 의해, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 자세를 파악할 수 있다. 따라서, 제어부(51)는이 전도 상태로부터 기립 동작을 하도록 모터 제어 유닛(52)에 대하여 제어 신호를 출력한다. 이에 따라, 2각 보행식 인형 로봇(10)은 기립 동작을 하여, 2각으로 직립한 상태로 이행할 수 있다. 이때, 마찬가지로, 각 부의 외장 표면이 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 가지고 있기 때문에, 기립 동작을 원활히 할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 인형 로봇(10)에 의하면, 양 팔꿈치부(28L, 28R), 손목부(29L, 29R), 양 무릎부(21L, 21R), 발부(17L, 17R)의 하면 중앙부, 팔꿈치부(31L, 31R) 및 발끝부(30L, 30R)에 설치된 접촉 검지부(40)에 의해 전도 자세를 검출할 수 있기 때문에, 2각 보행식 인형 로봇(10)의 전도 시에는 그 전도 자세에 대응한 몸체를 지지하는 동작을 할 수 있는 동시에, 전도 자세에 따른 기립 동작에 의해서 2각으로 직립한 상태로 원활히 이행할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 인형 로봇(10)에 의하면, 전도 상태(전도 자세)를 파악할 수 있기 때문에, 예를 들면 바닥면 상에서의 엎드리기, 뒤로눕기 등의 운동을 하는 것도 가능하다.
상술한 실시예에서는 팔부(13L, 13R)가 몸체를 지지하는 동작 및 기립 동작 시에 어떻게 동작하는가에 대하여 설명되어 있지 않지만, 이들 몸체를 지지하는 동작 및 기립 동작 시에 적당히 동작하도록 할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 2각 보행식 인형 로봇이 전도될 때, 또는 엎드리기 등의 바닥면 상에서의 운동을 하는 경우에, 바닥면 등에 충돌할 수 있는 부분, 즉 각 팔부의 상완부 및 하완부 사이의 팔꿈치부 외측, 상기 각 팔부의 하완부와 손부 사이의 손목부 외측, 상기 발부의 발끝부 하측, 상기 발부의 발꿈치부 하측, 상기 발부의 대퇴부 및 하퇴부 사이의 무릎부 외측, 상기 몸통부의 엉덩이부와 등부에 각각 접촉 검지부가 구비되어 있기 때문에, 이들 부분이 바닥면 등에 충돌했다고 해도 접촉 검지부의 충격 흡수재에 의해서 충돌에 의한 충격이 흡수된다. 따라서, 전도 시 등의 때에, 2각 보행식 인형 로봇의 각 부분에서 내부 구조에 대한 충격이 완화됨으로써 각 부분이 파손되는 일은 없다.
그리고, 2각 보행식 인형 로봇의 전도 시에, 상기 각 부분 중 바닥면 등에 접촉하고 있는 부분의 접촉 검지부의 압력 센서가 압력을 검지하여, 제어부에 의해 2각 보행식 인형 로봇의 전도 상태가 파악된다. 따라서, 제어부가 현재의 전도 상태에 따라서 구동 수단을 구동 제어하여, 팔부 및 다리부를 적당히 동작시킴으로써, 전도될 때에 몸체를 지지하는 동작을 하거나, 기립 동작에 의해서 2각으로 직립한 상태로 이행할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 의하면, 전도 시 등에 각 부분에 작용하는 충격을 완화시키는 동시에, 전도 상태를 검출하도록 한 매우 우수한 2각 보행식 인형 로봇이 제공된다.

Claims (9)

  1. 몸통부, 상기 몸통부의 하부 양측에 장착된 다리부, 상기 몸통부의 상부 양측에 장착된 팔부, 및 상기 몸통부의 상단에 장착된 두부(頭部)를 포함하고,
    상기 다리부는 상기 몸통부에 대하여 3축 방향으로 요동가능하게 장착된 2개의 대퇴부, 상기 각 대퇴부의 하단에 대하여 각각 1축 방향으로 요동가능하게 장착된 하퇴부, 및 상기 각 하퇴부의 하단에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 발부를 포함하고,
    상기 팔부는 상기 몸통부에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 2개의 상완부, 상기 각 상완부에 대하여 각각 1축 방향으로 요동가능하게 장착된 하완부, 및 상기 각 하완부에 대하여 2축 방향으로 요동가능하게 장착된 손부를 포함하고,
    상기 몸통부는 중간의 전굴부(前屈部)에서 전굴가능하게 구성되어 있으며,
    상기 다리부의 발부, 하퇴부, 대퇴부, 그리고 상기 팔부의 손, 하완부, 상완부, 그리고 전굴부를 각각 요동시키는 구동 수단, 및 상기 각 구동 수단을 각각 구동 제어하는 제어부를 가지고 있는 2각 보행식 인형 로봇으로서,
    상기 각 팔부의 상완부 및 하완부 사이의 팔꿈치부 외측, 상기 각 팔부의 하완부와 손부 사이의 손목부 외측, 상기 발부의 발끝부 하측, 상기 발부의 발꿈치부 하측, 상기 발부의 대퇴부 및 하퇴부 사이의 무릎부 외측, 및 상기 몸통부의 엉덩이부와 등부에 각각 접촉 검지부를 포함하고,
    상기 각 접촉 검지부는 각각 외장 표면을 구성하는 외장부, 상기 외장부에작용하는 압력을 검지하는 압력 센서, 및 상기 외장부에 작용하는 충격을 완화하는 충격 흡수재로 구성되어 있는
    2각 보행식 인형 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서 및 충격 흡수재가 일체로 구성되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉 검지부에서 외장부, 압력 센서 및 충격 흡수재가 일체로 구성되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉 검지부에서 외장부가 가장 외측에 배치되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉 검지부에서 압력 센서가 가장 외측에 배치되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 접촉 검지부에서 충격 흡수재가 가장 외측에 배치되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸통부, 상기 팔부의 상완부와 하완부, 및 상기 다리부의 대퇴부와 하퇴부가 돌출형의 곡면 형상으로 이루어지는 외장 표면을 가지고 있는 2각 보행식 인형 로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발부가 상기 하퇴부에 대하여 전후 방향으로 -20도 내지 +20도 이상의 각도 범위로 요동가능하고,
    상기 하퇴부가 상기 대퇴부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +60도 이상의 각도 범위로 요동가능하고,
    상기 대퇴부가 상기 몸통부에 대하여 전후 방향으로 0도 내지 +45도 이상의 각도 범위로 요동가능하고,
    상기 몸통부가 전후 방향으로 0도 내지 +30도 이상의 각도 범위로 전굴가능한
    2각 보행식 인형 로봇.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다리부의 발부, 하퇴부, 및 대퇴부를 각각 요동시키기 위한 구동 수단이 상기 발부, 하퇴부, 및 대퇴부의 요동을 방해하지 않도록 서로 경사지게 배치되어 있는 2각 보행식 인형 로봇.
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