KR20090027301A - 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈 - Google Patents

기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20090027301A
KR20090027301A KR1020070092413A KR20070092413A KR20090027301A KR 20090027301 A KR20090027301 A KR 20090027301A KR 1020070092413 A KR1020070092413 A KR 1020070092413A KR 20070092413 A KR20070092413 A KR 20070092413A KR 20090027301 A KR20090027301 A KR 20090027301A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
actuator module
main processor
processor unit
robot
unit
Prior art date
Application number
KR1020070092413A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101437148B1 (ko
Inventor
장홍민
Original Assignee
주식회사 로보빌더
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 로보빌더 filed Critical 주식회사 로보빌더
Priority to KR1020070092413A priority Critical patent/KR101437148B1/ko
Publication of KR20090027301A publication Critical patent/KR20090027301A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101437148B1 publication Critical patent/KR101437148B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/006—Controls for manipulators by means of a wireless system for controlling one or several manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명은 장치를 추가하여 기능을 확장시키는 기능 확장이 가능한 로봇용 액츄에이터 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 상호 전기적 및/또는 기계적인 결합으로 다양한 로봇을 구현하는 다수의 액츄에이터 모듈 및 상기 각 액츄에이터 모듈과 통신하여 해당 액츄에이터 모듈의 전원 및 동작을 제어하는 메인프로세서유닛을 포함하는 로봇 시스템에서, 추가적인 기능 확장을 위해 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하는 입출력 포트가 형성되고, 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛과 액츄에이터 모듈과의 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 하는 액츄에이터 모듈을 제공한다.
로봇용 액츄에이터 모듈, 다관절, 기능 확장, 입출력 포트

Description

기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈{Robot actuator module capable of easily expanding functions}
본 발명은 로봇용 액츄에이터(actuator) 모듈에 관한 것으로서, 특히 로봇을 구성하는 액츄에이터 모듈에 통신선과 프로토콜을 공유하는 외부 입출력장치를 추가 설치하여 특정 기능을 확장할 수 있도록 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈에 관한 것이다.
로봇(Robot) 산업은 나날이 발전하고 있고 가까운 미래에 국가 경쟁력을 결정짓는 중요한 산업 중 하나가 될 것이라 예상된다. 이에 따라 로봇 산업과 로봇 기술의 대중화를 위한 가정용 로봇을 비롯하여, 교육용 및 완구용 로봇에 대한 관심이 증대되고 있다. 현재 다수의 업체가 산업용 로봇뿐만 아니라 가정, 교육, 완구 로봇을 중심으로 로봇 산업화에 크게 기여하고 있으며 향후에 지능형 로봇에 대한 투자 및 기술 개발이 가속화될 것으로 기대된다.
최근에 로봇을 구성하는 다수의 액츄에이터 모듈을 전기적 및/또는 기계적으로 연결 및 조립하여 여러 형상의 로봇, 예를 들어 강아지 로봇, 공룡 로봇 또는 인간 로봇으로 제작하도록 된 교육/완구용 로봇이 각광받고 있다. 로봇용 액츄에이 터 모듈은 다수 개가 네트워크 구조로 이루어져 체계적인 구성이 가능하고 다양한 형태의 로봇 창작이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 다수의 액츄에이터 모듈을 조립하여 구현되는 로봇의 대표적인 일례가 모듈러 로봇(Modular robot)이라 할 수 있다.
도 1은 일반적인 로봇용 액츄에이터 모듈을 이용하여 구현된 모듈러 로봇의 일례에 대한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 모듈러 로봇(10)은 상기 모듈러 로봇(10)을 구성하는 기본단위로서 로봇(10)의 동작을 수행하는 다수의 액츄에이터 모듈(20), 상기 다수의 액츄에이터 모듈(20)을 서로 연결하는 조인트부재(30) 및 상기 다수의 액츄에이터 모듈(20)을 제어하는 메인프로세서유닛(Main Processor Unit:MPU)(미도시)으로 구성된다. 상기 각 액츄에이터 모듈(20)에는 상기 메인프로세서유닛(MPU)으로부터 제어신호를 수신하여 해당 제어신호에 따라 상기 액츄에이터 모듈(20)의 세부 동작을 제어하는 제어부(미도시)가 제공되며, 상기 메인프로세서유닛(MPU)과 상기 제어부는 마스터-슬레이브의 관계를 유지하여 로봇(10)의 각종 동작을 제어하도록 한다. 도 1에는 일례로서 휴먼노이드 로봇을 나타냈지만 액츄에이터 모듈(20) 및 조인트부재(30)들을 이용하여 강아지, 공룡 등 다양한 형태의 로봇으로도 구현이 가능하다.
도 2는 종래의 로봇용 액츄에이터 모듈의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 로봇용 액츄에이터 모듈(20)은 타원형상의 제1하우징(21), 상기 제1하우징(21)과 결합되는 지지부(22) 및 상기 지지부(22)가 내부에 포함되도록 상기 제1하우징(21)과 결합되는 제2하우징(23)으로 구성된다. 일반적으로 상기 지지부(22)에는 기구부와 회로부가 장착되며, 이러한 기구부에는 모터, 결합샤프트, 기어부 등이 포함되고, 회로부에는 메인프로세서유닛(MPU), 전원부, 전압/전류검출부, 모터구동부, A/D컨버터, 인터페이스 등이 포함된다.
상기한 바와 같이 종래의 로봇용 액츄에이터 모듈(20)은 조인트부재(30)를 이용하여 서로 결합 및 조립될 수 있어 액츄에이터 모듈(20)의 확장성을 구현할 수 있고 이로써 다양한 모듈러 로봇을 제작할 수 있게 된다.
그러나, 종래의 로봇용 액츄에이터 모듈의 경우 전체 로봇 시스템 내에서 상기 액츄에이터 모듈의 기능 이외에 별도의 추가적인 기능을 확장하여 구현하고자 하는 경우 상기 액츄에이터 모듈에서 기능확장을 위하여 상기 액츄에이터 모듈을 분해하여 해당 기능을 위한 장치 또는 프로그램을 설정해야 하는 어려움이 있다. 또한, 액츄에이터 모듈의 외부면에 확장된 기능을 갖는 장치를 추가하는 경우에도 상기 추가된 장치에 별도의 전원선과 통신선을 추가적으로 구성해야 하는 번거로움과 이에 따른 추가 비용이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 상기한 바와 같이 다수의 로봇용 액츄에이터 모듈(20)을 조립하여 하나의 로봇을 구현하는 모듈러 로봇에서 동작(모션)을 수행하기 위해서는 메인프로세서유닛(MPU)에서 각각의 액츄에이터 모듈(20)별로 대응되는 제어명령을 내려야 한다. 이때 각 액츄에이터 모듈(20)에는 고유 식별자(ID)가 할당되고 상기 메인프로세서유닛(MPU)에서는 각 고유 ID에 따라 해당 액츄에이터 모듈(20)을 구분하여 각각에 대응되는 제어명령을 전달한다.
그러나 종래에는 로봇용 액츄에이터 모듈(20)에 대한 고유 ID를 할당하는 경우에 모듈러 로봇(10)이 조립된 상태에서는 각각의 액츄에이터 모듈(20)의 고유 ID 할당이 불가능하기 때문에 조립 전에 각각의 액츄에이터 모듈(20)에 대한 고유 ID를 메인프로세서유닛(MPU)에 할당한 후 다시 조립하여 로봇을 구동해야만 했다. 특히 로봇의 다른 동작을 실행하기 위하여 액츄에이터 모듈(29)에 대한 고유 ID를 변경하고자 하는 경우에는 다시 조립을 풀어 ID를 변경한 후 재조립해야 하는 어려움이 존재한다.
나아가, 모듈러 로봇(10)이 동작하는 중에 넘어지거나 물체에 부딪히는 경우 등 액츄에이터 모듈(20)의 갑작스런 속도 변화를 감지하지 못하기 때문에 상기 모듈러 로봇(10)을 제어하는데 어려움이 있다. 이와 같이 프로그램되지 않은 동작을 수행하는 경우 의도하지 않은 동작패턴에 대하여 이를 감지하는 기능이 없어 모듈러 로봇(10)의 전체적인 제어가 어려워지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 로봇용 액츄에이터 모듈에 통신선 및 프로토콜을 공유하는 외부 입출력 포트를 형성하여 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 간편하게 연결할 수 있도록 함으로써 추가적인 기능확장을 용이하게 할 수 있는 로봇용 액츄에이터 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모듈러 로봇에서 다수의 로봇용 액츄에이터 모듈이 조립된 상태에서 상기 각 액츄에이터 모듈에 대한 고유 ID를 간편하게 할당하고, 나아가 상기 할당된 고유 ID를 간단히 변경할 수 있도록 구현된 로봇용 액츄에이터 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모듈러 로봇이 동작함에 있어서 프로그램되어 있지 않은 동작으로 인하여 로봇용 액츄에이터 모듈의 갑작스런 속도 변화를 감지하고 이를 메인프로세서유닛으로 통지할 수 있는 로봇용 액츄에이터 모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈은, 상호 전기적 및/또는 기계적인 결합으로 다양한 로봇을 구현하는 다수의 액츄에이터 모듈 및 상기 각 액츄에이터 모듈과 통신하여 해당 액츄에이터 모듈의 전원 및 동작을 제어하는 메인프로세서유닛을 포함하는 로봇 시스템에서, 추가적인 기능 확장을 위해 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하는 입출력 포트가 형성되고, 상기 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛과 액츄에이터 모듈과의 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 한다.
또한, 상기 외부 입출력 장치는 외부로부터 입력되는 신호를 수신하여 상기 메인프로세서유닛으로 전송하는 외부 입력장치 및 상기 메인프로세서유닛으로부터 출력되는 신호를 수신하여 외부로 시각적 또는 청각적으로 출력하는 외부 출력장치 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 외부 입출력 장치는 검출영역 내의 물체를 감지하여 상기 메인프로세서유닛으로 전송하는 광센서(optical sensor), 상기 메인프로세서유닛의 제어신호에 따라 빛, 경고음, 동영상을 각각 외부로 출력하는 발광다이오드(LED), 부저(buzzer), 액정표시장치(LCD) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기 통신선은 상기 메인프로세서유닛으로부터 상기 액츄에이터 모듈 및 외부 입출력 장치로 전원 및 제어신호를 전송하기 위한 전원선 및 신호선을 포함한다.
상기 액츄에이터 모듈은 상기 액츄에이터 모듈의 속도변화를 감지하는 가속도센서를 더 포함하며, 액츄에이터 모듈의 외부에 일부 노출되어 형성되고 상기 메인프로세서유닛에 상기 해당 액츄에이터 모듈의 고유 ID를 할당하는 딥 스위치(dip switch)를 더 포함한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈은, 상기 메인프로세서유닛의 제어신호에 따라 구동하는 모터부와, 상기 메인프로 세서유닛에 설정된 상기 모듈러 로봇의 동작패턴에 따른 상기 모터의 회전방향 및 회전속도를 연산하는 연산부와, 상기 액츄에이터 모듈에 할당된 고유 ID를 저장하고, 상기 모듈러 로봇의 동작패턴을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 저장부와, 상기 액츄에이터 모듈에 추가적인 기능 확장을 위해 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하는 입출력 포트 및 상기 메인프로세서유닛과의 통신을 수행하고, 상기 메인프로세서유닛으로부터 상기 액츄에이터 모듈의 제어신호를 수신하여 상기 모터부, 연산부 및 저장부를 각각 제어하고, 상기 입출력 포트를 통해 입출력되는 신호를 처리하는 제어부를 포함하며, 상기 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛 및 상기 액츄에이터 모듈과의 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 한다.
본 발명에 의하면, 로봇을 구성하는 다수의 로봇용 액츄에이터 모듈에 추가적인 전원선 및 통신선을 설치할 필요 없이 외부 입출력 장치를 간단하게 설치할 수 있게 되고, 이로써 다양한 기능을 추가적으로 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 로봇의 갑작스런 동작을 감지할 수 있게 되고, 나아가 로봇으로 조립된 상태에서도 각 액츄에이터 모듈에 대한 고유 ID 할당 및 변경이 가능하므로 조립된 상태에서 다양한 프로그램에 따른 로봇 동작패턴을 설정할 수 있게 된다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈을 설명하기로 한다. 이때 본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어 본 발명의 요지를 흐리거나 이미 공지된 기술에 대해서는 설명을 생략할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈의 배선도에 대한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다수의 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 메인프로세서유닛(MPU)(200)과 통신선을 통하여 각각 연결되며, 상기 메인프로세서유닛(MPU)(200)은 상기 각 액츄에이터 모듈(100) 내부에 마련된 제어부(도 4의 도면부호 150)와는 마스터-슬레이브 관계를 유지하여 상기 제어부(150)는 상기 메인프로세서유닛(MPU)(200)로부터 전송된 제어신호를 수신하고 상기 제어신호에 따라 해당 액츄에이터 모듈(100)을 제어한다. 상기 통신선은 전원선 및 신호선을 포함하며 상기 전원선을 통해 각 액츄에이터 모듈(100)에 전원을 공급하고 상기 신호선을 통해 상기 제어신호가 전송된다. 본 발명의 일 실시형태에서 상기 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 메인프로세서유닛(200)과 1:n으로 연결되어 통신할 수 있다. 이러한 배선은 다양하게 설정될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일례에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 통신부(110), 모터부(120), 연산부(130), 저장부(140), 제어부(150) 및 추가적인 기능을 확장하기 위한 입출력 포트(160)를 포함한다. 본 발명의 다른 일례에서는 상 기 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 딥스위치(dip switch)(170) 및 가속도센서를 더 포함할 수도 있다.
상기 통신부(110)는 메인프로세서유닛(200)와 제어부(150) 간의 통신을 위한 인터페이스를 제공하기 위한 것으로서, 상기 메인프로세서유닛(200)으로부터 전송되는 전원 및 제어신호를 수신하여 상기 제어부(150)로 전달하며, 반대로 상기 제어부(150)로부터 출력된 소정의 신호를 상기 메인프로세서유닛(200)로 전송하는 기능을 수행한다.
상기 모터부(120)는 상기 메인프로세서유닛(200)의 제어신호에 따라 구동하여 액츄에이터 모듈(100)의 동작 및 상기 로봇(10) 전체의 동작 패턴을 구현하도록 한다. 이러한 모터부(120)의 구동은 후술하는 연산부(130)에서 연산된 회전방향 및 회전속도에 따라 구동하게 된다. 상기 모터부(120)는 실제 구동하는 모터 및 상기 모터의 구동을 제어하는 모터구동부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 연산부(130)는 상기 메인프로세서유닛(200)에 의해 설정된 모듈러 로봇의 동작패턴에 따라 상기 모터부(120)의 회전방향 및 회전속도를 연산하며, 액츄에이터 모듈(100)을 구동할 때의 각도를 계산하는 과정을 반복한다. 즉 상기 모듈러 로봇의 동작 패턴(모션)을 제어하기 위하여 상기 메인프로세서유닛(200)에 의해 설정된 위치로 상기 액츄에이터 모듈(100)이 이동할 수 있도록 상기 모터부(120)의 구동값을 연산하는 것이다.
상기 저장부(140)는 상기 메인프로세서유닛(200)에 설정된 모듈러 로봇의 동작 패턴대로 구동하기 위한 프로그램 및 데이터를 저장한다. 이때, 상기 데이터는 상기 메인프로세서유닛(200)으로부터 전송된 액츄에이터 모듈(100)의 위치값, 상기 연산부(130)에서 연산된 모터의 회전방향 및 회전속도, 액츄에이터 모듈(100)이 움직일 수 있는 각도의 범위 등 해당 액츄에이터 모듈(100)의 전체적인 동작에 필요한 데이터를 포함하며, 상기 프로그램은 미리 설정된 로봇 및 액츄에이터 모듈의 동작 패턴에 따라 구동하기 위한 액츄에이터 모듈(100)의 동작 프로그램 등을 포함한다.
상기 입출력 포트(160)는 상기 액츄에이터 모듈(100)에 추가적인 기능을 확장하기 위하여 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하기 위한 것이다. 상기 외부 입출력 장치는 외부로부터 입력되는 신호를 수신하여 상기 제어부(150)를 통해 메인프로세서유닛(200)으로 전송하는 외부 입력장치 및 상기 메인프로세서유닛(200)으로부터 출력되는 신호를 수신하여 외부로 시각적 또는 청각적으로 출력하는 외부 출력장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 입력 장치는 검출영역 내의 물체를 감지하여 상기 제어부(150)을 통해 상기 메인프로세서유닛(200)으로 전송하는 광센서(optical sensor), 주변의 가스를 감지하는 가스센서, 온도를 감지하는 온도센서, 진동을 감지하는 진동센서 등과 같이 주변의 특정 상황을 감지하여 그 값을 출력하는 각종 센서 등을 포함할 수 있고, 상기 외부 출력장치는 상기 메인프로세서유닛(200)의 제어신호에 따라 빛, 경고음, 동영상 등을 외부로 각각 출력하는 발광다이오드(LED), 부저(buzzer), 액정표시장치(LCD) 등을 포함할 수 있다. 상기 입출력 포트(160)는 외부 입출력 장치를 간편하게 연결할 수 있도록 바람직하게는 상기 액츄에이터 모듈(100)의 외부면에 노출되도록 설치되는 것이 바람직 하다. 또한 상기 입출력 포트(160)에 연결되는 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛(200)와 상기 액츄에이터 모듈(100)과의 통신을 위해 연결된 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 하는 것이 바람직하다. 이로써 상기 액츄에이터 모듈(100)에 연결된 외부 입출력 장치를 위하여 별도의 통신선을 추가로 설치할 필요 없게 되어 추가 비용 없이 간편하게 외부 입출력 장치를 연결할 수 있어 새로운 기능확장이 용이하게 구현된다.
상기 제어부(150)는 상기 액츄에이터 모듈(100)의 전반적인 동작을 제어하며 상기 메인프로세서유닛(200)으로부터 전송된 제어신호에 따라 상기 해당 액츄에이터 모듈(100)이 동작하도록 상기 통신부(110), 모터부(120), 연산부(130) 및 저장부(140)를 제어한다. 나아가 상기 제어부(150)는 상기 외부 입출력 포트(160)와 연결되어 상기 외부 입출력 포트(160)에 연결되는 외부 입출력 장치의 동작을 제어할 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 딥스위치(170) 및 가속도센서(180) 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 더 포함할 수도 있다.
상기 딥스위치(170)는 상기 로봇용 액츄에이터 모듈(100)의 외부에 일부가 노출되어 형성되는 것이 바람직하며, 특히 외부에서 사용자가 딥스위치(170)를 조작할 수 있도록 스위칭부가 외부로 노출되는 것이 더 바람직하다. 또한 상기 딥스위치(170)는 상기 액츄에이터 모듈(100)의 표면보다 약간 안쪽으로(음각으로) 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 로봇이 동작하거나 사용자가 실수로 상기 딥스위 치(170)를 조작할 수 없도록 하기 위한 것이다. 따라서 상기 딥스위치(170)는 로봇의 움직임이나 외부 물체에 의해 쉽게 눌려지는 스위치 형태가 아니라 사용자가 세심한 주의를 기울임으로써 눌려지는 스위치 형태로 이루어진다.
또한 상기 딥스위치(170)는 각 액츄에이터 모듈(100)에 대한 고유 ID를 상기 메인프로세서유닛(200)에 할당하는 기능을 수행한다. 상기 액츄에이터 모듈(100)에는 각각의 고유 ID가 할당되는데 상기 메인프로세서유닛(200)에서 각각의 액츄에이터 모듈(100)로 제어신호를 전송할 때 각 액츄에이터 모듈(100)의 제어신호를 각각의 고유 ID별로 구분하여 전송하고, 상기 각 액츄에이터 모듈(100)의 제어부(150)는 상기 제어신호에서 자신의 고유 ID에 대응되는 제어신호만을 추출하여 해당 동작패턴을 수행한다. 이와 같이 상기 딥스위치(170)는 각 액츄에이터 모듈(100)에 대한 고유 ID를 할당 및 변경할 수 있다. 이러한 할당 및 변경 내용은 제어부(150)에서 메인프로세서유닛(200)으로 전송하고 상기 메인프로세서유닛(200)은 이를 저장한 후 향후에 해당 액츄에이터 모듈(100)을 동작을 제어할 때 참고하게 된다. 상기 고유 ID의 할당 및 변경은 예를 들어 5개의 스위치로 구성된 딥스위치(170)의 경우, 제 1 액츄에이터 모듈에는 00001로, 제2 액츄에이터 모듈에는 00010, 제3 액츄에이터 모듈에는 00011 등으로 할당 및 변경할 수 있다. 본 발명에서는 상기 각 액츄에이터 모듈(100)을 이용하여 모듈러 로봇을 조립한 상태에서 상기 고유 ID의 할당 및 변경이 가능하다. 따라서 로봇이 조립된 상태에서 동작패턴을 위한 동작 프로그램을 수정하거나 새로운 프로그램을 추가하는 경우에 쉽게 고유 ID를 할당 및 변경할 수 있는 장점이 있다. 이러한 딥스위치(170)의 조작방법은 공지기술이므 로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 가속도센서(180)는 상기 액츄에이터 모듈(100)의 내부에 제공되며 상기 액츄에이터 모듈(100)의 속도변화를 감지하여 상기 제어부(150)를 통해 상기 메인프로세서유닛(200)으로 전송한다. 이러한 가속도센서(180)를 이용하면 갑작스런 동작을 감지함으로써 로봇이 넘어지거나 외부 물체에 충돌하는 경우에 이를 감지할 수 있다. 상기 가속도센서(180)를 각속도센서와 같이 사용하면 운동에 의해 발생하는 가속도센서 자신의 운동 가속도를 추정하고, 가속도센서의 가속도 검출값과 각속도센서의 각속도 검출값을 기초로 액츄에이터 모듈의 실제 자세를 추정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입출력 포트 및 딥스위치를 구현한 로봇용 액츄에이터 모듈이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈(100)은 새로운 기능확장을 위하여 입출력 포트(160)를 포함하며, 나아가 선택적으로 딥스위치(170)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 입출력 포트(160) 및 딥스위치(170)는 상기 액츄에이터 모듈(100)의 외부에 적어도 일부가 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 입출력 포트(160)에는 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 간편하기 연결할 수 있도록 하기 위하여 외부로 입출력 포트(160)가 노출되는 것이 바람직하며, 상기 딥스위치(170)의 경우도 사용자가 약간의 주의를 기울여 외부에서 스위칭 조작을 할 수 있도록 적어도 스위칭부가 노출되는 것이 바람직하다. 이때 다른 일 례에서 가속도센서(180)는 내부에 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈의 입출력 포트에 외부 출력장치를 연결한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 로봇용 액츄에이터 모듈의 입출력 포트(160)에 예를 들어 발광다이오드(LED) 소자(61)를 연결하는 예를 도시하고 있다. 이와 같이 본 발명의 로봇용 액츄에이터 모듈(100)에는 외부에서 입출력 장치를 간편하기 연결하여 사용할 수 있다. 이때 상기 입출력 포트(160)에 연결된 외부 입출력 장치, 즉 발광다이오드(LED) 소자(61)는 상기 메인프로세서유닛(200)과 액츄에이터 모듈(100)이 서로 통신하는 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 함으로써 상기 LED 소자(61)의 동작을 위한 추가 배선이 필요 없게 된다.
도 6은 본 발명의 일례로서 발광다이오드(LED) 소자(61)를 연결한 예를 도시하고 있으나, 이러한 외부 입출력 장치는 다양하게 제공될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
최근 IT, BT, NT 등의 신기술과 전자, 기계 등의 기존 전통기술이 접목되어 지능형 로봇이라는 새로운 상품이 등장하게 되었다. 현재 지능형 로봇의 산업적 규모는 그다지 크지 않으나 국내 로봇 산업은 꾸준히 발전을 거듭해 오고 있으며 국내 업체의 꾸준한 투자와 기술개발에 힘입어 향후 수년 이내에 세계 로봇 산업의 선두 주자로 나설 수 있을 것으로 기대된다.
특히 교육/완구용 로봇은 다양한 형태의 변형이 가능하고 새로운 기능확장이 용이하게 되어 더욱 각광을 받고 있다. 이러한 추세로 볼 때 본 발명은 다양한 형태로 확장 조립이 가능하므로 그 활용가치는 더욱 증가할 것으로 판단된다.
도 1은 일반적인 로봇용 액츄에이터 모듈을 이용하여 구현된 모듈러 로봇의 일례에 대한 사시도이다.
도 2는 종래의 로봇용 액츄에이터 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈의 배선도에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입출력 포트 및 딥스위치를 구현한 로봇용 액츄에이터 모듈이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 로봇용 액츄에이터 모듈의 입출력 포트에 외부 출력장치를 연결한 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 로봇용 액츄에이터 모듈 110: 통신부
120: 모터부 130: 연산부
140: 저장부 150: 제어부
160: 입출력 포트 170: 딥 스위치
180: 가속도 센서 200: 메인프로세서유닛

Claims (11)

  1. 상호 전기적 및/또는 기계적인 결합으로 다양한 로봇을 구현하는 다수의 액츄에이터 모듈 및 상기 다수의 액츄에이터 모듈과 통신하여 각 액츄에이터 모듈의 전원 및 동작을 제어하는 메인프로세서유닛을 포함하는 모듈러 로봇 시스템에서,
    상기 액츄에이터 모듈은,
    추가적인 기능 확장을 위해 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하는 입출력 포트가 형성되고, 상기 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛과 액츄에이터 모듈과의 통신선 및 프로토콜을 공유하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 입출력 장치는,
    외부로부터 입력되는 신호를 수신하여 상기 메인프로세서유닛으로 전송하는 외부 입력장치 및 상기 메인프로세서유닛으로부터 출력되는 신호를 수신하여 외부로 시각적 또는 청각적으로 출력하는 외부 출력장치 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈
  3. 제2항에 있어서, 상기 외부 입출력 장치는,
    검출영역 내의 물체를 감지하여 상기 메인프로세서유닛으로 전송하는 광센서(optical sensor), 상기 메인프로세서유닛의 제어신호에 따라 빛, 경고음, 동영 상을 각각 외부로 출력하는 발광다이오드(LED), 부저(buzzer), 액정표시장치(LCD) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 통신선은,
    상기 메인프로세서유닛으로부터 상기 액츄에이터 모듈 및 외부 입출력 장치로 전원 및 제어신호를 전송하기 위한 전원선 및 신호선을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 모듈은,
    상기 액츄에이터 모듈의 속도변화를 감지하는 가속도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 모듈은,
    상기 액츄에이터 모듈의 외부에 일부 노출되어 형성되며 상기 메인프로세서유닛에 상기 해당 액츄에이터 모듈의 고유 ID를 할당하는 딥스위치(dip switch)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 액츄에이터 모듈.
  7. 모듈러 로봇을 구성하는 다수의 액츄에이터 모듈 및 상기 액츄에이터 모듈을 제어하는 메인프로세서유닛을 포함하는 모듈러 로봇에 있어서,
    상기 액츄에이터 모듈은,
    상기 메인프로세서유닛의 제어신호에 따라 구동하는 모터부;
    상기 메인프로세서유닛에 설정된 상기 모듈러 로봇의 동작패턴에 따른 상기 모터의 회전방향 및 회전속도를 연산하는 연산부;
    상기 액츄에이터 모듈에 할당된 고유 ID를 저장하고, 상기 모듈러 로봇의 동작패턴을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 저장부;
    상기 액츄에이터 모듈에 추가적인 기능 확장을 위해 특정 기능을 갖는 외부 입출력 장치를 연결하는 입출력 포트; 및
    상기 메인프로세서유닛과의 통신을 수행하고, 상기 메인프로세서유닛으로부터 상기 액츄에이터 모듈의 제어신호를 수신하여 상기 모터부, 연산부 및 저장부를 각각 제어하고, 상기 입출력 포트를 통해 입출력되는 신호를 처리하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 외부 입출력 장치는 상기 메인프로세서유닛 및 상기 액츄에이터 모듈과의 통신선 및 프로토콜을 공유하도록 하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 액츄에이터 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 외부 입출력 장치는,
    검출영역 내의 물체를 감지하여 상기 메인프로세서유닛으로 전송하는 광센서(optical sensor), 상기 메인프로세서유닛의 제어신호에 따라 빛, 경고음, 동영상을 각각 외부로 출력하는 발광다이오드(LED), 부저(buzzer), 액정표시장치(LCD) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 통신선은,
    상기 메인프로세서유닛으로부터 상기 액츄에이터 모듈 및 외부 입출력 장치로 전원 및 제어신호를 전송하기 위한 전원선 및 신호선을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  10. 제7항에 있어서, 상기 액츄에이터 모듈은,
    상기 액츄에이터 모듈의 속도변화를 감지하는 가속도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈.
  11. 제7항에 있어서, 상기 액츄에이터 모듈은,
    상기 액츄에이터 모듈의 외부에 일부 노출되어 형성되며 상기 메인프로세서유닛에 상기 해당 액츄에이터 모듈의 고유 ID를 할당하는 딥스위치(dip switch)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능확장이 용이한 액츄에이터 모듈.
KR1020070092413A 2007-09-12 2007-09-12 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈 KR101437148B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070092413A KR101437148B1 (ko) 2007-09-12 2007-09-12 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070092413A KR101437148B1 (ko) 2007-09-12 2007-09-12 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090027301A true KR20090027301A (ko) 2009-03-17
KR101437148B1 KR101437148B1 (ko) 2014-09-02

Family

ID=40694935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070092413A KR101437148B1 (ko) 2007-09-12 2007-09-12 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101437148B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015500720A (ja) * 2011-12-22 2015-01-08 サノフィ−アベンティス・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置ならびにそのような装置を作動させるための方法
WO2015167030A1 (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 주식회사 로보티즈 탈착식 산업용 네트워크 모듈

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102486660B1 (ko) 2017-09-29 2023-01-10 삼성전자주식회사 협력하여 작동하는 복수의 전자 장치 및 복수의 전자 장치의 제어 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030087810A (ko) * 2002-05-10 2003-11-15 로보랜드(주) 로봇용 서보모터 구동모듈 및 제어방법
KR20060123015A (ko) * 2005-05-28 2006-12-01 (주)로보티즈 만능결합구조를 가진 다관절 로봇

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015500720A (ja) * 2011-12-22 2015-01-08 サノフィ−アベンティス・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置ならびにそのような装置を作動させるための方法
US9813003B2 (en) 2011-12-22 2017-11-07 Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh Apparatus with a main control unit, a control unit and an electromechanical device and a method for operating such an apparatus
EP2793979B1 (en) * 2011-12-22 2021-01-20 Sanofi-Aventis Deutschland GmbH Apparatus with a main control unit, a control unit and an electromechanical device
WO2015167030A1 (ko) * 2014-04-28 2015-11-05 주식회사 로보티즈 탈착식 산업용 네트워크 모듈
US10135174B2 (en) 2014-04-28 2018-11-20 Robotis Co., Ltd. Detachable industrial network module

Also Published As

Publication number Publication date
KR101437148B1 (ko) 2014-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100945884B1 (ko) 내장형 로봇 제어 시스템
Oltean Mobile robot platform with arduino uno and raspberry pi for autonomous navigation
KR102235168B1 (ko) 계층적 아키텍처를 갖는 실시간 디바이스 제어 시스템 및 이를 이용한 실시간 로봇 제어 시스템
Bergbreiter et al. Cotsbots: An off-the-shelf platform for distributed robotics
Mondada et al. The e-puck, a robot designed for education in engineering
Araújo et al. Integrating Arduino-based educational mobile robots in ROS
US8972053B2 (en) Universal payload abstraction
US20080046121A1 (en) Developing system of re-configurable modularized robot
KR20090027301A (ko) 기능확장이 용이한 로봇용 액츄에이터 모듈
KR101379430B1 (ko) 독립된 기능을 갖는 로봇용 액츄에이터 모듈
KR20200099896A (ko) 인공지능 학습이 가능한 교육용로봇 제어모듈
WO2023213510A1 (en) Modular robotic system
CN111380527A (zh) 一种室内服务机器人的导航方法及导航控制器
KR20120105798A (ko) 탈부착 허브 메커니즘 구조를 가지는 교육용 모듈러 로봇
Pedre et al. A mobile mini-robot architecture for research, education and popularization of science
KR101399096B1 (ko) 모듈러 로봇의 영점 설정방법 및 그 모듈러 로봇
KR20070034149A (ko) 로봇용의 모듈화된 센서부
Christensen et al. The assemble and animate control framework for modular reconfigurable robots
KR200420206Y1 (ko) Ｉ2ｃ 통신을 이용한 센서 모듈 인터페이스 키트
Bonarini et al. Modular low-cost robotics: What communication infrastructure?
NL2026533B1 (en) Modular robot control system
KR20120104838A (ko) 교육용 로봇의 액츄에이터 모듈
Adamides A Time of Flight on-Robot Proximity Sensing System for Collaborative Robotics
Sharma Pioneer Robot
Andrade et al. Rehabilitating a Nomad SuperScout Robot

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190809

Year of fee payment: 6