KR20080107936A - Educational robot applying structural module system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명의 일실시형태를 나타내는 도로서, 구조적 모듈이 결합된 로봇의 개략적인 구성을 나타내는 외관사시도.1 is a view showing an embodiment of the present invention, an external perspective view showing a schematic configuration of a robot combined with a structural module.
도 2 는 본 발명의 일실시형태를 나타내는 도로서, 구조적 모듈이 결합된 로봇의 개략적인 구성을 나타내는 내부사시도.2 is an internal perspective view showing a schematic configuration of a robot in which a structural module is coupled, showing an embodiment of the present invention.
도 3 은 로봇의 구조적 모듈로서의 예를 나타내는 도면.3 shows an example as a structural module of a robot;
도 4 는 로봇의 구조적 모듈로서의 예를 나타내는 도면.4 shows an example as a structural module of a robot;
도 5 는 로봇의 베이스 플레이트, 덮개를 나타내는 도면.5 shows a base plate and a cover of a robot;
도 6 은 본 발명에 따른 실시형태의 예를 나타내는 도면.6 shows an example of an embodiment according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 브레인 모듈 2 : 휠 모듈1: Brain Module 2: Wheel Module
3 : 암 모듈 (MANIPULATOR) 4 : 범퍼 모듈3: Arm Module (MANIPULATOR) 4: Bumper Module
5 : 베이스 플레이트 6 : 측면 덮개5: base plate 6: side cover
7 : 컨트롤 모듈 (DSP Module) 8 : 배터리 모듈7: DSP Module 8: Battery Module
9 : 상부 덮개9: top cover
본 발명은 구조적 모듈 시스템이 적용된 교육용 로봇으로서, 보다 구체적으로는 사용자가 원하는 부분을 움직일 수 있도록 조립가능한 교육용 로봇 모듈 및 모듈 단위로 구조를 임의로 변경할 수 있는 교육용 로봇이다. The present invention is an educational robot to which a structural module system is applied, and more specifically, an educational robot module that can be assembled to move a desired part by a user and an educational robot that can arbitrarily change the structure by a module unit.
로봇 산업은 IT, BT, NT 등과 더불어 미래 지향적 산업으로 주목을 받는 분야로서 그 산업 규모 역시 매년 가파르게 증가하고 있는 추세이다. 또한, 과거의 산업현장의 로봇과 달리 현재의 로봇은 사람의 문화 및 생활 속으로 친밀하게 다가오고 있는 것이 특징이다. 이에 따라, 로봇에 관심을 가지는 사람들이 증가하고 로봇 산업의 육성을 위해 이를 장려하려는 요구가 많으나, 많은 공학적 지식을 요구하는 로보틱스를 일반인이 손쉽게 접근하기는 어려운 것이 사실이다. The robot industry is attracting attention as a future-oriented industry along with IT, BT, and NT, and its size is increasing rapidly every year. In addition, unlike the industrial robots of the past, the present robot is characterized by intimate approach into human culture and life. Accordingly, there is a growing demand for robots and encouraging them to foster the robot industry. However, it is difficult for the general public to easily access robotics, which requires a lot of engineering knowledge.
교육용 로봇은 일반인도 로봇에 쉽게 접근할 수 있도록 학문적인 영역과 놀이의 영역을 조화시킨 것으로서 사용자가 직접 로봇을 제작하고 이를 사용함으로써, 놀이를 통해 자연스럽게 로봇에 대한 흥미를 유발하고 친근감을 느끼게 한다. 따라서, 교육용 로봇은 산업용 로봇과는 달리 단순히 목적하는 기능을 수행하는 것 외에도 사용자의 흥미를 지속적으로 유발하고 창의력을 자극시켜 놀이와 교육이 유기적으로 연결되도록 하는 것이 중요하다. The educational robot combines the academic and play areas so that the general public can easily access the robots. The robots create and use the robots by themselves, which naturally induces interest and affinity for the robots through play. Therefore, in addition to simply performing the desired function, the educational robot is important to make the connection between play and education organically by continuously inducing interest of the user and stimulating creativity.
종래의 교육용 로봇 제품의 경우, 이미 구조가 완성이 된 상태에서 사용자가 단순히 작동만을 할 수 있거나, 로봇을 사용자가 조립하는 경우에도 조립가능한 방식이 제한적이어서 사용자는 정해진 매뉴얼에 따라 조립할 뿐이다. 특히, 로봇 의 구동부나 컨트롤부와 같이 핵심적인 부분의 배치는 제한적인 상태로 단순히 로봇의 외형이나 부가적 기능에 대한 조립의 자유도가 주어지고 있다. 이에 따라, 로봇 구성에 대한 사용자의 자유도가 떨어지는 바, 사용자의 흥미를 지속적으로 유발할 수 없고 사용자가 창의성을 발휘할 수 없다는 문제점이 있다. In the case of the conventional educational robot product, the user can simply operate in a state where the structure is already completed, or the assembly method is limited even when the user assembles the robot, and the user only assembles according to a predetermined manual. In particular, the arrangement of the core parts such as the robot drive unit and the control unit is limited, and the freedom of assembly of the robot's appearance and additional functions is given. Accordingly, there is a problem that the degree of freedom of the user with respect to the robot configuration is low, so that the user's interest cannot be continuously induced and the user cannot exhibit creativity.
따라서, 사용자의 지속적인 흥미 유발과 창의적 사고의 개발을 위하여 사용자가 능동적으로 모듈 단위로 구조를 변경하고 조립할 수 있는 로봇이 요구되는 바 이를 위한 교육용 로봇을 개시한다. Therefore, in order to continuously induce interest of users and develop creative thinking, a robot capable of actively changing and assembling a structure in a module unit is disclosed.
또한, 이를 위하여 로봇의 구성요소들이 모듈 단위로 제공되고, 각 모듈 단위가 베이스 플레이트의 임의의 위치에 결합 가능하도록 호환가능한 결합수단을 구비하는 로봇 모듈을 개시한다. Further, for this purpose, a robot module having a coupling unit compatible with the components of the robot is provided in a module unit and each module unit can be coupled to an arbitrary position of the base plate.
본 발명의 제 1 양태는 모듈 단위로 구조를 자유자재로 변경할 수 있는 교육용 로봇 제품으로서, 베이스 플레이트 및 하나 이상의 로봇 모듈을 포함하고, 베이스 플레이트의 상부 및 측면부에는 다수의 홀이 형성되어 있다. 하나 이상의 로봇 모듈 역시 베이스 플레이트와 동일한 형상 및 크기의 홀이 형성되어 있고, 베이스 플레이트와 로봇 모듈은 상기 홀을 연결하는 결합수단에 의해 결합되어 고정된다. 여기서 하나 이상의 로봇 모듈에는 모터를 포함하는 구동부 모듈이 포함될 수 있고, 또한, 외부로부터의 입력에 따라 모터에 대한 제어신호를 전송하는 컨트롤 모듈이 포함될 수 있다. 또한, 상기 교육용 로봇 제품은 컨트롤 모듈에 제어신호를 송신하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. A first aspect of the present invention is an educational robot product capable of freely changing a structure in a module unit, the base robot comprising a base plate and one or more robot modules, and a plurality of holes are formed in upper and side portions of the base plate. One or more robot modules are also formed with holes of the same shape and size as the base plate, and the base plate and the robot module are coupled and fixed by coupling means for connecting the holes. Here, the at least one robot module may include a driver module including a motor, and may also include a control module for transmitting a control signal for the motor according to an input from the outside. In addition, the educational robot product is characterized in that it further comprises a transmitter for transmitting a control signal to the control module.
본 발명의 제 2 양태는 사용 용도에 따라 위치를 조정하여 조립할 수 있는 교육용 로봇 모듈로서, 각각의 로봇 모듈의 지지부에는 홀이 형성되어 있고, 이를 이용하여 베이스 플레이트와 결합가능한 결합수단을 구비하는 교육용 모듈이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an educational robot module that can be assembled by adjusting its position according to a use purpose, wherein a support part of each robot module is provided with a hole, and the educational device includes a coupling means that can be combined with a base plate using the same. Module.
로봇 모듈은 예컨대, 서보모터를 구비하는 휠 모듈, 암 모듈 등일 수 있다. 사용자는 송신기를 통해 제어신호를 송신하고, 컨트롤 모듈은 이를 수신하여 구동부에 전송함으로써, 사용자가 상기 로봇 모듈을 제어할 수 있다. 또한, 상기 로봇 모듈은 그 지지부에 홀을 형성하고 있어, 같은 크기 및 형상의 홀이 형성된 베이스 플레이트와 예컨대, 볼트 및 너트 등의 결합수단을 통해 결합될 수 있다. 이러한 홀은 베이스 플레이트의 상부 및 측면부에 균일하게 배치되어 있어 사용자는 상기 로봇 모듈을 원하는 위치에 고정시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 원하는 로봇 모듈을 선택하여 이를 사용 용도에 따라 원하는 위치에 조립함으로써, 자신이 원하는 형태의 로봇을 구성할 수 있다. The robot module may be, for example, a wheel module having a servomotor, an arm module, or the like. The user transmits a control signal through the transmitter, and the control module receives the signal and transmits it to the driving unit, so that the user can control the robot module. In addition, the robot module forms a hole in the support portion, it can be coupled to the base plate formed with the same size and shape of the hole through a coupling means such as bolts and nuts. These holes are uniformly arranged on the upper and side portions of the base plate so that the user can fix the robot module at a desired position. Therefore, the user can configure the robot of the desired form by selecting the desired robot module and assembling it in a desired position according to the intended use.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1 은 구동부로서 암 모듈 (3; MANIPULATOR) 과 휠 모듈 (2) 을 구비하고 있는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면이다. 또한 도 2 는 본 실시형태의 내부에 위치한 모듈을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 로봇은 베이스 플레이트 (5) 의 상부 및 측면에 동일한 크기 및 형상을 갖는 다수의 홀이 형성되어 있다. 베이스 플레이트 (5) 에 결합되는 모듈로서는 브레인 모듈 (1), 휠 모듈 (2), 암 모듈 (3), 범퍼 모듈 (4), 컨트롤 모듈 (7) 및 배터리 모듈 (8) 이 있으며 덮개 (6, 9) 가 베이스 플레이트 (5) 와 결합되어 로봇 내부에 위치하는 모듈을 둘러싼다. 이 외에도 각종 센서 모듈이 원하는 장소에 결합될 수도 있다. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention having an arm module 3 (MANIPULATOR) and a
도 3 내지 5 는 본 발명의 실시예에 사용되는 각 모듈을 나타낸다. 브레인 모듈 (1) 은 4.3 inch TFT LCD 를 사용할 수 있게 구성되어 있으며, 1.3 M CMOS SENSOR 를 사용하여 영상을 LCD 에 구현할 수 있다. CAN, SPI, UART, USB 등을 사용하여 로봇을 직접 제어할 수 있는 로봇 제어기로서 Windows CE 및 Linux 의 Operating System 을 포팅하여 사용할 수 있다. 사용자가 OS 기반의 프로그램을 사용할 수 있으며, 블루투스 무선통신을 이용하여 로봇을 컨트롤할 수 있다. 브레인 모듈 (1) 의 하면에는 베이스 플레이트 (5) 에 형성되어 있는 홀과 동일한 홀이 형성되어 있어, 사용자는 볼트 및 너트를 이용하여 브레인 모듈을 원하는 위치에 배치시킬 수 있다. 본 실시예에서는 브레인 모듈 (1) 은 상부 덮개 (6) 의 상부면에 결합되어 있다. 3 to 5 show each module used in the embodiment of the present invention. The brain module (1) is configured to use 4.3 inch TFT LCD, and the image can be realized on the LCD by using 1.3 M CMOS sensor. It is a robot controller that can directly control robots using CAN, SPI, UART, USB, etc., and can be used by porting the operating system of Windows CE and Linux. The user can use the OS-based program and control the robot using Bluetooth wireless communication. The same hole as that formed in the
또한, 브레인 모듈 (1) 은 로봇 컨트롤 외에도 PDA, 네비게이션, MP3 플레이어, PMP, DMB 로도 이용할 수 있다. In addition to the robot control, the
휠 모듈 (2) 은 구동축의 양단부에 휠을 구비하고 있고, 휠의 구동축 양단에는 휠과 근접하고 평행하게 판이 배치되어 있고, 판에는 베이스 플레이트 (5) 의 홀과 동일한 홀이 형성되어 있어 베이스 플레이트 (5) 의 측면에 결합될 수 있다. 실시예에서는 하나의 휠 모듈 (2) 이 사용되었으나 하나 이상의 휠 모듈 (2) 이 결합 가능하다. 휠 모듈 (2) 은 모터부를 구비하고 사용자의 조작에 따라 구동이 가능하여 로봇을 사용자가 원하는 대로 이동시킬 수 있다. The
암 모듈 (3) 은 하나 이상의 관절을 가지고 모터부를 구비하고 있어 로봇이 목적하는 대상을 포획할 수 있도록 구동한다. 암 모듈 (3) 의 구동은 사용자가 외부 송신기를 통해 송신하는 제어 신호를 브레인 모듈 (1) 이 수신하여 이를 컨트롤 모듈 (7) 로 전송하고, 컨트롤 모듈의 Mobile Motor Driver 에 의해 구동된다. 또한, 암 모듈 (3) 의 하면에는 베이스 플레이트 (5) 에 형성된 홀과 동일한 홀이 형성되어 있어 베이스 플레이트 (5) 의 원하는 위치에 배치될 수 있다. The
컨트롤 모듈 (7) 은 DSP 모듈로서 메인 DSP 보드, 2 개의 Mobile Motor Driver, DSP Interface top 및 DSP Interface bottom 을 포함하는 5 개의 보드로 이루어진다. 메인 제어기인 DSP 보드는 로봇의 두뇌에 해당하여, Mobile Motor Driver 는 암 모듈을 자유롭고 부드럽게 움직일 수 있도록 해준다. DSP Interface top 은 로봇의 감각기관인 센서와의 데이터 통신을 하며, DSP Interface bottom 은 DSP Module 에 들어가는 모든 보드를 연결해 주는 역할을 한다. The
베터리 모듈 (8) 은 로봇에 전원을 공급하는 역할을 하고, 마찬가지로 하면에 홀이 형성되어 있어 베이스 플레이트 (5) 의 임의의 위치에 접속될 수 있다. 또한, 범퍼 모듈 (4) 은 로봇이 이동중 외부와 충돌하는 경우 충격을 흡수하는 기능을 하는 것으로 실시예에서는 로봇의 전면부에 배치하였다. The
본 실시형태의 구동형태를 살펴보면, 우선 사용자는 상기 제시된 구조적 모듈들을 사용하여 사용자가 원하는 구조의 로봇을 조립한다. 각 모듈에는 베이스 플레이트 (5) 의 홀과 동일한 홀이 형성되어 있어 사용자는 베이스 플레이트 (5) 의 원하는 위치에 모듈을 배치할 수 있다. 홀과 홀은 양 홀을 공통으로 관 통하는 볼트와 이를 고정하는 너트에 의하여 결합된다. Looking at the driving form of the present embodiment, first, the user assembles a robot having a desired structure by using the structural modules presented above. Each module is formed with the same hole as that of the
특정 형태의 구조가 형성되면 사용자는 외부 송신기를 이용하여 로봇을 구동할 수 있다. 외부 송신기는 원격 제어 송신기로서 공지된 기술 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이 때, 배터리 모듈 (8) 에서는 송신되는 신호의 수신, 구동 모듈, 컨트롤 모듈, 브레인 모듈을 작동하는데 필요한 전원을 공급한다. When a specific structure is formed, the user can drive the robot using an external transmitter. The external transmitter can select and use one of the known techniques as the remote control transmitter. At this time, the
사용자가 외부 송신기를 이용하여 신호를 송신하면 브레인 모듈 (1) 에서는 신호를 수신하고 이를 컨트롤 모듈 (7) 에 전달한다. 컨트롤 모듈 (7) 에서는 휠 모듈 (2) 의 모터를 제어하는 신호를 발생시키고 이에 따라 휠 모듈 (2) 이 구동하게 되어 로봇을 이동시킬 수 있게 된다. 또한, 컨트롤 모듈 (7) 은 암 모듈 (3) 에 제어 신호를 송신하여 암 모듈 (3) 의 모터를 제어한다. 입력된 신호에 따라 암 모듈 (3) 의 모터가 구동하여 사용자가 원하는 대로 암 모듈 (3) 을 구동할 수 있게 된다. When the user transmits a signal using an external transmitter, the
센서 모듈 (미도시) 은 CDS 센서, 컬러 센서, IR 센서, 초음파 센서, PSD 센서 등을 탑재할 수 있고, 센서 모듈에도 홀이 형성되어 로봇에 결합될 수 있다. 센서가 감지한 신호는 컨트롤 모듈 (7) 의 DSP Interaface top 을 통해 데이터 통신하게 되고 이는 통신 포트를 통하여 사용자의 PC 또는 HMP 등으로 신호를 전달할 수 있다. The sensor module (not shown) may include a CDS sensor, a color sensor, an IR sensor, an ultrasonic sensor, a PSD sensor, and the like, and holes may be formed in the sensor module to be coupled to the robot. The signal detected by the sensor communicates data through the DSP interface top of the control module (7), which can transmit the signal to the user's PC or HMP through the communication port.
사용자는 단순히 볼트와 너트를 푸는 것만으로 상기 조립된 로봇을 분해할 수 있고, 각 모듈의 위치를 재배치하여 새로운 형태의 로봇을 제작할 수 있다. 이 때, 사용자는 모듈의 종류 및 개수를 변경할 수도 있으므로 로봇의 형태뿐만 아 니라 기능도 변경할 수 있다. The user can disassemble the assembled robot simply by loosening the bolts and nuts, and reposition the modules to produce a new type of robot. At this time, the user can change the type and number of modules, so the function as well as the type of the robot can be changed.
상기 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부한 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.The above embodiments are merely examples for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited to these embodiments. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the invention. The present invention is not limited by the above description, but only by the scope of the appended claims.
본 발명은 교육용 로봇 제품에 있어 사용자가 사용 용도에 따라 모듈의 위치를 조정하여 조립할 수 있게 함으로써, 사용자 각자의 개성에 따라 고유의 로봇을 조립할 수 있고, 이를 통해 사용자의 흥미를 지속적으로 유발하며, 창의력을 키울 수 있도록 한다.The present invention enables the user to assemble the robot by adjusting the position of the module in accordance with the intended use in the educational robot product, it is possible to assemble a unique robot according to the individuality of the user, thereby causing the user's interest continuously, Encourage your creativity.
또한, 구조적 모듈 시스템이 적용되는 로봇에 사용되는 로봇의 구성을 모듈로서 제공한다. In addition, the configuration of the robot used in the robot to which the structural module system is applied is provided as a module.
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