KR20070064063A - Four legs walking robot - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 평면도이다. 1 is a plan view schematically showing a quadruped robot according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating a quadruped robot according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇의 다리 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다. Figure 3 is a schematic diagram schematically showing the bridge structure of the quadruped robot according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇의 다리 구동 순서를 개략적으로 도시한 개요도이다. 4 is a schematic diagram schematically showing a leg driving sequence of a quadruped robot according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 양상에 따른 사족 로봇의 회전에서의 다리 구동 순서를 개략적으로 도시한 개요도이다. 5 is a schematic diagram schematically showing the leg driving sequence in the rotation of the quadruped robot according to one preferred aspect of the present invention.
도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 6 is a block diagram schematically illustrating a quadruped robot according to another aspect of the present invention.
본 발명은 사족 로봇의 주행 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수 족을 갖는 사족 로봇에서 다리의 구동 방법과 그를 이용한 사족 로봇의 주행 및 회전 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a traveling method of a quadruped robot, and more particularly, to a method of driving a leg in a quadruped robot having a large number of groups and a traveling and rotating technology of the quadruped robot using the same.
로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일환으로 사용되거나, 인간이 견딜 수 없는 극한의 환경에서 인간을 대신하여 정보를 수집하거나 채집하는데 사용되어 왔다. 이러한 로봇공학 분야는 근래에 들어 최첨단 우주개발산업에 사용되면서 발전을 거듭하여 왔고, 최근에 들어서는 인간 친화적인 가정용 로봇이 개발되기에 까지 이르렀다. 이러한 인간 친화적인 가정용 로봇의 대표적인 예가 바로 청소로봇이다.Robots have been developed for industrial use and as part of factory automation, or have been used to collect or collect information on behalf of humans in extreme environments that humans cannot tolerate. This field of robotics has been developed in recent years as it is used in the cutting-edge space development industry, and recently, until a human-friendly home robot was developed. A representative example of such a human-friendly home robot is a cleaning robot.
로봇의 하나인 청소로봇은 주택 또는 사무실과 같은 일정한 청소구역을 스스로 구동하면서, 먼지 또는 이물질을 흡입하는 기기이다. 이 같은 청소로봇은 먼지 또는 이물질을 흡입하는 진공 청소기의 구성은 물론 청소로봇을 주행시키기 위해 바퀴에 구동력을 전달하는 우륜 및 좌륜모터를 포함하는 주행수단이 구비되어 있다. 우륜 및 좌륜모터의 회전에 의해 바퀴가 회전하면서, 청소로봇은 주행할 수 있다. One of the robots, the cleaning robot, is a device that inhales dust or foreign substances while driving itself in a certain cleaning area such as a house or office. Such a cleaning robot is provided with a driving means including a right wheel and a left wheel motor for transmitting a driving force to a wheel to drive the cleaning robot as well as a vacuum cleaner that sucks dust or foreign matter. As the wheel is rotated by the rotation of the right wheel and the left wheel motor, the cleaning robot can travel.
한편, 청소로봇과 같이 바퀴를 이용하여 주행하는 방법 이외에 네 개의 다리를 이용하여 로봇을 주행시키는 사족 로봇이 있다. 이러한 사족 로봇은 다리의 전후 구동에 따라 주행한다. On the other hand, there is a quadruped robot that runs the robot using four legs in addition to the method of traveling using wheels, such as a cleaning robot. This quadruped robot travels according to the forward and backward driving of the bridge.
그러나 이러한 사족 로봇은 사족 로봇 좌우에 다수의 다리를 설치하고, 좌우에 설치된 다리들을 하나의 구동 수단에 연동하여 전후 좌우로 구동시킴으로써, 정확한 진행 방향 유지가 어렵고, 주행중인 바닥면과 사족 로봇의 좌우 균형에 따라 주행에 많은 영향을 받는 단점이 있다. However, such quadruped robots are provided with a plurality of legs on the left and right quadruped robots, and the legs installed on the left and right sides are driven back and forth and left and right by interlocking with one driving means, so that it is difficult to maintain an accurate direction of travel, and the running floor and the quadruped robot are left and right. There is a disadvantage in that the driving is affected by the balance a lot.
또한, 좌우에 설치된 다리들을 하나의 구동 수단에 연동하여 전후 좌우로 구동시키기 때문에 회전 반경이 넓어 좁은 공간에서 회전이 불가능하며, 정확한 회전 제어가 불가능한 단점이 있다. In addition, since the left and right legs are interlocked with each other by one driving means to drive the front, rear, left and right, the rotation radius is wide, so that rotation is impossible in a narrow space, and accurate rotation control is impossible.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 그 목적은 보다 정확한 진행 방향의 주행을 보장하는 사족 로봇을 제공하는 데 있다. The present invention was devised to solve this problem, and an object thereof is to provide a quadruped robot that guarantees driving in a more accurate traveling direction.
나아가 제자리에서 회전할 수 있도록 하여 좁은 공간에서도 회전이 가능하며, 정확한 회전 제어가 가능한 사족 로봇을 제공하는 데 있다. Furthermore, the present invention provides a quadruped robot capable of rotating in a narrow space and allowing accurate rotation control.
나아가 다수 구비된 다리의 구동을 각각 제어하여 보다 자연스러운 사족 로봇의 주행을 보장하는 사족 로봇을 제공하는 데 있다. Furthermore, the present invention provides a quadruped robot that controls the driving of a plurality of legs, thereby ensuring a more natural quadruped robot.
상술한 본 발명의 일 양상에 따른 사족 로봇은 사용자 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 무선 통신부와, 다리를 상승 또는 하강시키며, 상승한 다리를 전진 또는 후진시키는 다리 구동부와, 주행 및 회전 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램이 저장되는 메모리와, 장치 전반을 제어하며, 무선 통신부로부터 출력되는 주행 코스에 따라 주행 방향을 설정하는 주행 제어부와, 주행 제어부에 의해 설정된 주행 방향에 따라 각각의 다리를 순차적으로 구동하도록 다리 구동부로 제어신호를 출력하는 다리 제어부와, 주행 제어부의 회전 명령에 따라 다리 제어부로 두 개의 다리가 한 쌍을 이루어 서로 교번 동작하도록 다리 제어부로 제어신호를 출력하는 회전 제어 부를 포함하는 마이컴을 포함하여 구성된다. Quadruped robot according to an aspect of the present invention is a wireless communication unit for transmitting and receiving data to and from the user computer, a leg drive for raising or lowering the legs, advancing or retracting the raised leg, and an operating program including a driving and rotation algorithm The driving control unit controls the stored memory, the overall device, and sets the driving direction according to the driving course output from the wireless communication unit, and the leg driving unit to sequentially drive each leg according to the driving direction set by the driving control unit. And a microcomputer including a leg control unit for outputting a control signal and a rotation control unit for outputting a control signal to the leg control unit so that the two legs are alternately operated in pairs to the leg control unit according to the rotation command of the driving control unit. .
사용자가 예를 들면, 무선 통신으로 사족 로봇과 연결된 컴퓨터를 이용하여 해당 사족 로봇으로 주행 코스를 포함하는 주행 명령을 입력하면, 컴퓨터는 해당 조작명령을 무선 통신을 통해 사족 로봇으로 전송한다. For example, when a user inputs a driving command including a driving course to the quadruped robot using a computer connected to the quadruped robot by wireless communication, the computer transmits the operation command to the quadruped robot via wireless communication.
사족 로봇의 무선 통신부는 컴퓨터로부터 전송되는 주행 명령을 수신하여 마이컴으로 전송한다. 마이컴은 수신된 주행 명령의 주행 코스에 따라 진행 방향을 설정하고, 설정된 주행 방향에 따라 사족 로봇이 진행하도록 각각의 다리를 정해진 알고리즘에 의해 구동시킨다. The wireless communication unit of the quadruped robot receives a traveling command transmitted from a computer and transmits it to the microcomputer. The microcomputer sets the travel direction according to the travel course of the received travel command, and drives each leg by a predetermined algorithm so that the quadruped robot proceeds according to the set travel direction.
다리 구동부는 각각의 다리에 연결되어 있으며, 각각의 다리를 상승 또는 하강시키는 제 1 서보모터와, 제 1 서보모터에 의해 상승한 다리를 전진 또는 후진시키는 제 2 서보모터를 포함하여 구성된다. The leg drive unit is connected to each leg, and includes a first servomotor for raising or lowering each leg and a second servomotor for advancing or reversing the leg lifted by the first servomotor.
마이컴으로부터 정해진 알고리즘에 따라 선택적으로 구동되는 다리 구동부는 제 1 서보모터를 통해 다리를 상승시키고, 제 2 모터를 통해 주행 방향 즉, 전진 또는 후진에 따라 해당 다리를 이동시킨다. 제 2 모터를 통해 다리가 이동되면, 다리 구동부는 다시 제 1 서보모터를 구동시켜 상승되어 이동한 다리를 하강시킨다. 이때 나머지 다리들은 그 구동을 중지함으로써, 사족 로봇을 지지한다. 하나의 다리의 이동이 끝나면 순차적으로 다른 다리도 동일한 방법으로 이동시킨다. The leg drive unit selectively driven according to an algorithm determined from the microcomputer raises the leg through the first servomotor, and moves the leg along the driving direction, that is, forward or backward, through the second motor. When the leg is moved through the second motor, the leg driving unit drives the first servo motor again to lower the moved leg. At this time, the remaining legs stop the driving, supporting the quadruped robot. After one leg is moved, the other leg is sequentially moved in the same way.
또한, 사용자 컴퓨터로부터 좌우 회전 명령이 전송되면, 회전 제어부는 회전 알고리즘에 따라 다리 제어부로 제어신호를 출력한다. 회전 알고리즘은 서로 대각에 위치한 두 개의 다리를 한 쌍으로 하여 상승, 이동, 하강 과정을 교번하게 함으 로써 사족 로봇이 회전하게 한다. 상승한 한 쌍의 다리는 이동을 하강한 다른 한 쌍의 다리는 사족 로봇을 지지한다. In addition, when the left and right rotation commands are transmitted from the user computer, the rotation control unit outputs a control signal to the leg control unit according to the rotation algorithm. The rotation algorithm causes the quadruped robot to rotate by alternately raising, moving, and lowering the pair of two legs, which are positioned diagonally to each other. One pair of raised legs supports the quadruped robot, while the other pair of legs that are descending moves.
따라서, 각각의 다리를 상승하여 이동시킴으로써, 자연스러운 주행은 물론 사족 로봇의 균형과 바닥 상태에 관계없이 안정적인 주행을 보장할 수 있으며, 회전 알고리즘은 서로 대각에 위치한 두 개의 다리를 한 쌍으로 하여 상승, 이동, 하강 과정을 교번하게 함으로써 제자리에서 회전할 수 있어 좁은 공간에서도 회전할 수 있는 장점을 갖는다. Therefore, by raising and moving each leg, it is possible to ensure stable running regardless of the balance and the ground state of the quadruped robot as well as the natural driving, and the rotation algorithm raises the pair of two legs positioned diagonally to each other, By alternating the movement and descending process, it can rotate in place and has the advantage of being able to rotate in a narrow space.
본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇은 사족 로봇 배면에 바닥으로 레이저를 조사하는 발광부와, 바닥으로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수광부를 포함하며, 수광부에 의해 수신되는 반사광을 이용하여 이동량을 산출하여 출력하는 이동량 산출부를 더 포함하며, 마이컴은 이동량 산출부로부터 출력되는 이동량에 따라 사족 로봇의 진행 방향을 산출하고, 주행 제어부에 의해 설정된 진행 방향과 비교하여 진행 방향을 보정하는 진행방향 보정부를 더 포함한다. According to another aspect of the present invention, the quadruped robot according to the present invention includes a light emitting part for irradiating a laser to the bottom of the quadruped robot and a light receiving part for receiving the reflected light reflected from the bottom, and using the reflected light received by the light receiving part. And a moving amount calculating unit configured to calculate and output a moving amount, wherein the microcomputer calculates the moving direction of the quadruped robot according to the moving amount output from the moving amount calculating unit, and corrects the moving direction by comparing with the moving direction set by the driving controller. The apparatus further includes a direction corrector.
따라서, 사족 로봇의 보다 정확한 진행 방향 산출 및 보정이 가능한 장점을 갖는다. Therefore, it is possible to calculate and correct the heading of the quadruped robot more accurately.
본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇은 진행 방향상에 위치한 장애물을 감지하고 감지된 장애물을 회피하여 주행한다. 이에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇은 주행 방향 상의 장애물을 감지하여 감지신호를 출력하는 장애물 감지부를 더 포함하고, 마이컴은 장애물 감지부로부터 출력되는 장애물 감지신호에 따라 해당 장애물을 회피하도록 장애물 회피 처리부를 더 포함한다. 따라 서, 주행 방향 상에 장애물이 존재하더라도 이를 회피하여 주행할 수 있도록 한다. According to another aspect of the present invention, the quadruped robot according to the present invention detects an obstacle located in a traveling direction and runs by avoiding the detected obstacle. Accordingly, the quadruped robot according to the present invention further includes an obstacle detection unit for detecting an obstacle in a driving direction and outputting a detection signal, and the microcomputer avoids the obstacle avoidance processing unit so as to avoid the corresponding obstacle according to the obstacle detection signal output from the obstacle detection unit. It includes more. Therefore, even if an obstacle exists in the driving direction, it is possible to travel by avoiding it.
본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇은 상단으로부터 가해지는 압력을 감지하여 해당 압력이 사족 로봇의 주행에 장애를 가져올 정도의 압력일 경우 이를 통보하는 눌림 감지부를 더 포함한다. According to another aspect of the present invention, the four-foot robot according to the present invention further includes a press detection unit for detecting a pressure applied from an upper end and notifying the pressure when the pressure is enough to cause an obstacle in the running of the four-foot robot.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사족 로봇(100)은 사족 로봇(100) 구동을 위한 다수의 회로가 내부에 구비된 본체(110)와, 본체(110) 좌우에는 주행을 위한 다수의 다리(120)로 구성된다. 본체(110) 좌우의 다리(120)는 각각이 개별적으로 구동되어 사족 로봇(100)을 전후이동은 물론 좌우 회전을 가능하게 한다. 1 is a plan view schematically showing a quadruped robot according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a quadruped robot according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, as shown, the
본 발명에 따른 사족 로봇(100)은 사족 로봇(100) 구동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부(130)와, 전원 공급부(130)로부터 공급되는 전원을 장치 각 부분으로 인가하기 위한 전원 스위치(140)와, 사용자 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 무선 통신부(150)와, 다리를 상승 또는 하강시키며, 상승한 다리를 전진 또는 후진시키는 다리 구동부(160)와, 주행 및 회전 알고리즘을 포함하는 운영 프로그램이 저장되는 메모리(170)와, 장치 전반을 제어하며, 무선 통신부(150)로부터 출력되는 주행 코스에 따라 주행 방향을 설정하는 주행 제어부(181)와, 주행 제어부(181)에 의해 설정된 주행 방향에 따라 각각의 다리를 순차적으로 구동하도록 다리 구동부(160)로 제어신호를 출력하는 다리 제어부(182)와, 주행 제어부(181)의 회전 명령에 따라 다리 제어부(182)로 두 개의 다리가 한 쌍을 이루어 서로 교번 동작하도록 다리 제어부(182)로 제어신호를 출력하는 회전 제어부(183)를 포함하는 마이컴(180)을 포함하여 구성된다. The
전원 공급부(130)는 자율 주행하는 사족 로봇(100)인 점에 따라 배터리로 구성되는 것이 바람직하며, 전원 스위치(140)에 의해 선택적으로 사족 로봇(100) 구동을 위한 장치 각 부분에 전원을 공급한다. The
무선 통신부(150)는 예를 들면, 블루투쓰(Blue-tooth), 지그비(Zigbee), 적외선(IR)을 포함하는 다양한 방식의 무선 통신 모듈이면 족하며, 상술한 무선 통신 모듈이 탑재된 사용자 컴퓨터와 연결을 설정하고, 사용자 컴퓨터로부터 전송되는 제어신호를 수신하여 출력한다. The
다리 구동부(160)는 각각의 다리에 구비되되, 마이컴(180)의 다리 제어부(182)로부터 출력되는 구동 신호에 따라 다리를 상승 또는 하강시키며, 주행 방향에 따라 상승한 다리를 전진 또는 후진 시킨다. 이러한 각각의 다리 구동부(160)는 다리를 상승 또는 하강시키는 제 1 서보모터(161)와, 제 1 서보모터(161)에 의해 상승한 다리를 전진 또는 후진시키는 제 2 서보모터(162)를 포함하여 구성된다. The
예를 들어 설명하면, 좌우에 각각 2개씩의 다리를 갖는 사족 로봇(100)일 경우 각각의 다리에는 제 1 서보모터(161)와 제 2 서버모터로 구성된 다리 구동부(160)가 각각 설치된다. 따라서 사족 로봇(100)은 네 개의 다리 구동부(160)가 설 치되며, 각각의 다리 구동부(160)는 2개씩의 서보모터가 구비된다. For example, in the case of the
이와 같은 다리 구동부(160)의 상세한 설명은 도 3을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇의 다리 구조를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다리는 다수의 관절이 접철 가능하도록 힌지 연결되어 있다. 이에 따라 각각의 다리는 제 1 서보모터(161)의 회전축과 연결되어 상승 또는 하강되고, 제 2 서보모터(162)에 의해 전진 또는 후진 될 수 있는 것이다. Detailed description of the
도 3을 참조하여 다리 구조를 설명하면, 제 1 서보모터(161)의 회전축에는 원형판이 연결되며, 원형판은 원형판의 회전운동이 상하 운동으로 변환할 수 있도록 편심되게 로드(111)의 일단과 연결된다. 로드(111)의 타단은 제 1 관절(112)의 일단과 접철 가능하도록 제 1 힌지(113)로 연결된다. 또한, 제 1 관절(112)은 지지판(120)과 회전 가능하도록 제 2 힌지(114)로 연결되며, 그 타단은 제 2 관절(115)의 일단과 각회전 할 수 있도록 제 3 힌지(116)로 연결된다. 제 2 관절(115)은 다시 제 2 관절(115)을 지지하는 제 3 관절(117)과 제 4 힌지(118)를 통해 연결되며, 제 3 관절(117)의 타단은 상술한 지지판과 제 5 힌지(119)를 통해 회전 가능하게 연결된다. Referring to Figure 3, the bridge structure, a circular plate is connected to the rotation axis of the
이와 같은 구성을 통해 다리의 상승 또는 하강을 설명하면, 제 1 서보모터(161)가 회전하게 되면 로드(111)는 회전 운동을 상하 운동으로 변환한다. 원형 판의 회전에 따라 그와 연결된 로드(111)가 하강하게 되면, 로드(111)의 타단과 연결된 제 1 관절(112)은 제 2 힌지(114)를 중심으로 지렛대의 원리에 따라 일단은 하강하고 그 타단은 상승하게 된다. 타단이 상승하게 되면, 제 3 힌지(116)를 통해 연결된 제 2 관절(115)은 상승하게 된다. 이때 제 2 관절(115)과 제 4 힌지(118)를 통해 연결된 제 3 관절(117) 역시 상승한다. 여기서 제 3 관절(117)은 제 2 관절(115)을 지지하는 역할을 한다. Referring to the rise or fall of the leg through such a configuration, when the
한편, 지지판(120)의 양단은 본체와 회동 가능하게 수직으로 연결되어 있으며, 그 일측은 제 2 서보모터(162)와 기어를 통해 연결되어 있다. 제 1 서보모터(161)에 의해 다리가 상승하면, 다리 구동부(160)는 제 2 서보모터(162)로 제어신호를 출력하여 회전시키게 되며, 그 회전에 따라 기어로 연결된 지지판(120)은 본체와 연결된 연결 수단을 중심으로 회전하게 된다. 이에 따라 다리는 이동로봇(100)의 전후로 이동하게 된다. Meanwhile, both ends of the
제 2 서보모터(162)에 의해 다리가 전방 또는 후방으로 이동하게 되면, 다리 구동부(160)는 상승한 다리를 하강시키기 위해 제 1 서보모터(161)를 구동시키도록 제어신호를 출력한다. When the leg is moved forward or rearward by the
제 1 서보모터(161)의 회전에 따라 원형판이 다리 상승과 반대 방향으로 회전하게 되면, 로드(111)는 상승하게 되며, 로드(111)의 타단과 연결된 제 1 관절(112)은 제 2 흰지(114)를 중심으로 지렛대의 원리에 따라 일단은 상승하고, 제 2 관절(115)과 연결된 타단은 하강하게 된다. 이에 따라 제 3 힌지(116)를 통해 연결된 제 2 관절(115)은 하강하게 됨으로써, 상승되었던 다리는 하강하게 된다. 이때 나머지 다리들은 그 구동을 중지함으로써, 이동로봇(100)을 지지하도록 한다. 하나의 다리의 이동이 끝나면 순차적으로 다른 다리도 동일한 방법으로 이동시킴으 로써 이동로봇(100)을 주행하도록 한다. When the circular plate rotates in the opposite direction as the leg rises as the
메모리(170)는 예를 들면, EEPROM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자로 구현되며, 사족 로봇(100)의 운영 프로그램과 사용자 컴퓨터로부터 전송되는 사족 로봇(100)의 구동명령에 따른 주행 알고리즘이 저장된다. The
마이컴(180)은 연산을 위한 마이크로프로세서와 그 주변 회로가 하나의 칩에 탑재된 마이크로컨트롤러로 구현될 수 있으며 사족 로봇(100)의 장치 전반을 제어한다. 마이컴(180)은 무선 통신부(150)로부터 출력되는 주행 코스에 따라 주행 방향을 설정하는 주행 제어부(181)와, 주행 제어부(181)에 의해 설정된 주행 방향에 따라 각각의 다리를 순차적으로 구동하도록 다리 구동부(160)로 제어신호를 출력하는 다리 제어부(182)를 포함한다. The
주행 제어부(181) 무선 통신부(150)를 통해 출력되는 주행 방향을 포함하는 구동명령을 수신하여 사족 로봇(100)의 주행 코스에 따른 방향을 설정한다. 예를 들어 설명하면, 사용자가 전진 명령을 사용자 컴퓨터로 입력하면, 주행 제어부(181)는 무선 통신부(150)를 통해 해당 직진명령을 수신하여 주행 코스와 그에 따른 방향을 설정하여 다리 구동부(160)로 출력한다. The driving
다리 제어부(182)는 주행 제어부(181)로부터 출력되는 주행 코스와 그에 따른 방향 정보를 수신하여 메모리(170)에 저장된 주행 알고리즘을 엑세스하여 각각의 다리가 순차적으로 구동할 수 있도록 다리 구동부(160)로 제어신호를 출력한다. 다리 제어부(182)에 의해 출력되는 각각의 다리 제어 신호에 따른 다리의 구동 순서는 도 4를 통해 설명하기로 한다. The
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 사족 로봇의 다리 구동 순서를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 각각의 다리 구동부(160)는 순서정보가 부여되며, 다리 제어부(182)는 주행 알고리즘의 다리 구동 순서에 따라 각각의 다리 구동부(160)로 제어신호를 출력한다. 4 is a schematic diagram schematically showing a leg driving sequence of a quadruped robot according to an embodiment of the present invention. As shown, each
예를 들어 설명하면, 사용자로부터 전진 명령이 입력되면, 도 4에 도시된 1번 다리의 다리 구동부(160)로 제어신호를 출력한다. 1번 다리의 다리 구동부(160)는 제 1 서보모터(161)를 통해 다리를 상승시키고, 제 2 모터를 통해 1번 다리를 전진시킨다. 제 2 모터를 통해 다리가 전진 되면, 1번 다리의 다리 구동부(160)는 다시 제 1 서보모터(161)를 구동시켜 상승되어 이동한 다리를 하강시킨다. 이때 나머지 2, 3, 4번 다리들은 그 구동을 중지함으로써, 사족 로봇(100)을 지지한다. 1번 다리의 이동이 종료되면 차순의 2번 다리가 동일한 방법으로 이동됨으로써 사족 로봇(100)이 주행하게 된다. For example, when a forward command is input from the user, the control signal is output to the
회전 제어부(183)는 사용자 컴퓨터로부터 무선 통신부(150)를 통해 전송되는 회전 명령을 수신하여 메모리(170)에 저장된 회전 알고리즘에 따라 다리 제어부(182)로 제어신호를 출력한다. 이러한 사족 로봇(100)의 회전 과정은 도 5를 통해 보다 상세히 설명한다. The
도 5는 본 발명의 바람직한 일 양상에 따른 사족 로봇의 회전에서의 다리 구동 순서를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사족 로봇(100)은 회전시에 서로 대각에 위치한 두 개의 다리를 한 쌍으로 하여 상승, 이동, 하강 과정을 교번하게 함으로써 사족 로봇(100)이 회전하게 한다. 5 is a schematic diagram schematically showing the leg driving sequence in the rotation of the quadruped robot according to one preferred aspect of the present invention. As shown, the
도 5에 도시된 사족 로봇(100)에서 1번과 4번 다리는 한 쌍을 이루어 동일한 동작을 수행하며, 2번과 3번 다리는 다른 한 쌍을 이루어 1번과 4번 다리가 구동될 때 구동하지 않음으로써, 사족 로봇(100)을 지지한다. In the
예를 들어 설명하면, 우회전 명령이 입력되었을 경우 회전 제어부(183)는 다리 제어부(182)로 1번과 4번 다리의 구동에 따른 제어명령을 출력한다. 이에 해당 1번과 4번 다리 구동부(160)는 1번과 4번 다리를 상승시키고 상승한 1번 다리는 전방으로 4번 다리는 후방으로 다리를 이동시킨 후 두 개의 다리를 하강시킨다. 이때 2번과 3번 다리는 구동하지 않음으로써 회전시에 사족 로봇(100)을 지지한다. For example, when the right turn command is input, the
1번과 4번 다리의 구동이 종료되면, 회전 제어부(183)는 다시 다리 제어부(182)로 2번과 3번 다리의 구동에 따른 제어명령을 출력한다. 이에 해당 2번과 3번 다리 구동부(160)는 2번과 3번 다리를 상승시키고 상승한 2번 다리는 전방으로 3번 다리는 후방으로 다리를 이동시킨 후 두 개의 다리를 하강시킨다. 이때 1번과 4번 다리는 구동하지 않음으로써 회전시에 사족 로봇(100)을 지지한다. When driving of the first and fourth legs is finished, the
이러한 일련의 다리 운동을 반복함으로써, 제자리에서 사족 로봇(100)이 회전할 수 있으며, 보다 정확한 회전 제어가 가능한 장점을 갖는다. By repeating this series of leg movements, the
도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따른 사족 로봇을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사족 로봇(100)은 그 배면에 바닥으로 빛을 조사하는 발광부(191)와, 바닥으로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수광부(192)를 포함하며, 수광부(192)에 의해 수신되는 반사광을 이용하여 이동량을 산출하여 출력하는 이동량 산출부(190)를 더 포함하며, 마이컴(180)은 이동량 산출부 (190)로부터 출력되는 이동량에 따라 사족 로봇(100)의 진행 방향을 산출하고, 주행 제어부(181)에 의해 설정된 진행 방향과 비교하여 진행 방향을 보정하는 진행방향 보정부(184)를 더 포함한다. 6 is a block diagram schematically illustrating a quadruped robot according to another aspect of the present invention. As shown, the
이동량 산출부(190)는 사족 로봇(100)의 배면에 하나 이상 구비되며, 사족 로봇(100)이 주행중인 바닥으로 빛을 조사하는 발광부(191)와, 바닥으로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수광부(192)를 포함한다. 발광부(191)에 의해 조사되는 빛은 바닥에 의해 반사되어 수광부(192)에 의해 수신된 신호는 디지털 신호 처리장치(DSP)로 출력된다. DSP는 각 영상의 패턴을 감지하며, 사족 로봇(100)의 주행에 따라 입력되는 일련의 영상 패턴이 변화한 것을 토대로 DSP는 사족 로봇(100)의 이동량을 산출하여 출력한다. The movement
진행방향 보정부(184)는 마이컴(180)의 주행 제어부(181)에 의해 설정된 주행 방향과 이동량 산출부(190)에 의해 산출된 사족 로봇(100)의 실제 이동량을 비교하여 사족 로봇(100)이 산출된 주행 방향으로 이동중인지를 감시한다. 감시결과 산출된 주행 방향과 실제 이동에 따른 주행 방향이 서로 다를 경우 진행방향 보정부(184)는 다리 제어부(182)로 제어신호를 출력하여 주행 제어부(181)에 의해 산출된 주행 방향에 따라 사족 로봇(100)이 주행하도록 한다. The traveling direction correcting unit 184 compares the traveling direction set by the traveling
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇(100)은 주행 방향 상의 장애물을 감지하여 감지신호를 출력하는 장애물 감지부(200)를 더 포함하고, 마이컴(180)은 장애물 감지부(200)로부터 출력되는 장애물 감지신호에 따라 해당 장애물을 회피하도록 장애물 회피 처리부(185)를 더 포함한다. According to an additional aspect of the present invention, the
장애물 감지부(200)는 예를 들면, 초음파 또는 적외선 센서로 구성되며, 초음파 또는 적외선을 발산하여 장애물에 의해 반사되어 돌아오는 반사광을 이용하여 장애물을 감지한다. 이러한 장애물 감지부(200)는 사족 로봇(100)의 전면과 후면에 설치되어 사족 로봇(100)의 주행 상에 소정 거리 이내의 장애물을 감지하여 감지신호를 출력한다. 장애물 감지부(200)에 의해 출력되는 감지신호는 충돌 강도에 따른 전압 레벨일 수 있다. For example, the
장애물 회피 처리부(185)는 장애물 감지부(200)로부터 출력되는 감지신호를 수신하여 장애물 회피 알고리즘에 따라 방향전환 명령을 다리 제어부(182)로 출력한다. 다리 제어부(182)는 방향 전화 명령에 따라 다리 구동부(160)를 구동시켜 좌측 또는 우측으로 전환하여 해당 장애물을 회피하여 주행하도록 한다. The
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 사족 로봇(100)은 상단으로부터 가해지는 압력을 감지하는 압력센서를 포함하되, 압력센서에 의해 감지되는 압력이 소정 압력 이상일 경우 이를 통보하는 눌림 감지부(210)를 더 포함한다. According to an additional aspect of the present invention, the
눌림 감지부(210)는 예를 들면, 사족 로봇(100) 상단 중앙에 설치되며, 압력을 감지하는 압력센서로도 구현된다. 가해지는 압력이 소정 값 이상일 경우 눌림 감지부(210)는 감지신호를 마이컴(180)으로 출력한다. 마이컴(180)은 눌림 감지부(210)로부터 출력되는 감지신호를 수신하여 예를 들면, 스피커와 같은 음성 출력 수단을 통해 눌림 감지 음성 안내를 통보하도록 한다. Press detection unit 210 is, for example, is installed in the upper center of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사족 로봇은 다수 구비된 다리의 구동을 각각 제어하되, 각각의 다리를 상승 후 이동하고, 이동된 다리를 하강시키는 방법을 이용함으로써, 보다 자연스러운 사족 로봇의 주행과, 정확한 진행 방향의 주행을 보장할 수 있으며, 서로 대각에 위치한 두 개의 다리를 한 쌍으로 하여 상승, 이동, 하강 과정을 교번하게 함으로써, 제자리에서 회전할 수 있어 좁은 공간에서도 회전이 가능한 장점을 갖는다. As described above, the quadruped robot according to the present invention controls the driving of a plurality of legs, respectively, by moving each leg after lifting, and by using a method of lowering the moved leg, the more natural running and running of the quadruped robot It is possible to guarantee the driving in the correct direction, and as the pair of two legs located at diagonal to each other to alternate the ascending, moving, and descending processes, it can rotate in place and has the advantage of being able to rotate even in a narrow space. .
나아가 주행중인 바닥면을 감지하여 사족 로봇의 이동량을 산출하고, 산출된 이동량과 주행 방향을 비교하여 정확한 방향으로의 주행 여부를 감지는 물론 비정상적인 주행이 이루어질 경우 이를 보정할 수 있는 장점을 갖는다. Furthermore, it detects the floor surface being driven, calculates the movement amount of the quadruped robot, compares the calculated movement amount with the driving direction, detects the driving in the correct direction, and has the advantage of correcting the abnormal driving.
나아가 장애물을 감지하여 회피할 수 있음은 물론 상단으로 가해지는 압력을 체크하여 이를 사용자에게 통보함으로써, 사족 로봇의 기능 저하와 파손을 미연에 방지할 수 있는 장점을 갖는다. Furthermore, the obstacle can be detected and avoided, as well as the pressure applied to the upper end is checked and notified to the user, thereby preventing the deterioration and damage of the quadruped robot in advance.
이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출 가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다. The present invention has been described above with reference to preferred embodiments, but is not limited thereto, and is interpreted by the appended claims, which are intended to cover many modifications that will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Should be done.
Claims (5)
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KR1020050124576A KR100740663B1 (en) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | Four legs walking robot |
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Family Cites Families (2)
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2005
- 2005-12-16 KR KR1020050124576A patent/KR100740663B1/en not_active IP Right Cessation
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CN112758208A (en) * | 2020-12-24 | 2021-05-07 | 广州大学 | Multi-degree-of-freedom four-footed soft robot |
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