KR20100085644A

KR20100085644A - 텔레로봇 시스템

Info

Publication number: KR20100085644A
Application number: KR1020090005052A
Authority: KR
Inventors: 이정익
Original assignee: 인하공업전문대학산학협력단
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2010-07-29

Abstract

본 발명은 텔레로봇 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 모바일 무선 로봇으로 구현된 텔레로봇 시스템에 관한 것이다. 텔레로봇 시스템은 모바일 무선 로봇; 모바일 무선 로봇과 무선 통신이 가능한 컴퓨터; 무선 모바일 로봇과 컴퓨터 사이에 영상신호, 음성신호 및 제어 신호를 송수신하는 RF 모듈; 및 컴퓨터를 인터넷에 연결하고 그리고 회원 관련 데이터베이스를 저장하는 서버를 포함하고, 상기 모바일 무선 로봇은 토이 로봇 기능을 가지고, 컴퓨터를 통한 원격 제어에 의하여 감시 기능을 수행하고 그리고 가정에 설치된 전자 기기와 무선 통신할 수 있는 것을 특징으로 한다.

텔레 로봇, 토이 로봇, USN, RF 모듈, 광센서

Description

텔레로봇 시스템{Telerobot System}

본 발명은 텔레로봇 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 모바일 무선 로봇으로 구현된 텔레로봇 시스템에 관한 것이다.

로봇은 사람의 손발과 같은 동작을 할 수 있는 기계를 말하며 산업용, 의료용, 우주용 또는 해저용과 같이 다양한 분야에 응용이 된다. 로봇은 일반적으로 원격 조정이 되고 그리고 일련의 동작을 미리 저장된 지시에 따라 행한다. 이와 같은 로봇은 특정 분야에서 정해진 일련의 작업을 수행하도록 개발되고 있고 특히 정보통신기술의 발달과 함께 정보통신분야에서 로봇을 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

로봇과 정보통신분야의 기술과 접목시킨 선행기술로 특허공개번호 제2005-56824호 “유비쿼터스 네트워크 기반의 로봇을 이용한 시스템 및 로봇의 전이 및 이동방법”이 있다. 상기 선행기술은 인터넷을 포함하는 다양한 정보단말기로 이동 및 전이되어 작동하며 사용자가 원하는 정보를 서비스하는 소프트웨어 로봇에 대하여 개시하고 있다.

로봇과 네트워크 기술을 연계시킨 다른 선행기술로 특허공개번호 제2007- 12122호 “이동로봇을 이용한 홈 네트워킹 시스템”이 있다. 상기 선행기술은 이동 로봇과 네트워크를 통하여 연결된 다수 개의 외부기기를 실내 또는 외부에서 무선으로 제어할 수 있는 기술에 관하여 개시하고 있다. 상기 선행기술은 무선으로 전송되는 신호를 수신하여 접근 가능한 외부 기기로 제어 신호를 출력하는 이동 로봇; 이동 로봇의 발신 신호에 따라 구동되면서 상태 정보를 전송하고 그리고 방향 전환 신호를 발신하는 다수 개의 신호 발신 장치; 및 외부 기기의 제어 신호를 출력하는 무선조작기로 이루어진 홈 네트워킹 시스템에 대하여 개시하고 있다.

공지된 선행기술의 로봇은 기능의 구현을 위하여 복잡한 소프트웨어와 시스템이 요구되거나 또는 제한된 기능만을 가진다는 단점을 가진다. 정보통신분야의 기술과 로봇은 접목은 적은 비용으로 구현되거나 또는 이미 구현된 기능에 확장성을 부여하여 간단한 시스템으로 제어되도록 하는 것이 유리하다. 이와 같은 관점에서 선행기술은 별도의 시스템 구현으로 인하여 실행 비용을 증가시키는 한편 로봇 기능성의 확장이 제한된다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 로봇의 기능성을 확장시키는 것에 의하여 적은 비용으로 구현가능하면서 제어가 간단한 텔레로봇 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 모바일 텔레로봇 시스템은 모바일 무선 로봇; 모바일 무선 로봇과 무선 통신이 가능한 컴퓨터; 모바일 무선 로봇과 컴퓨터 사이에 영상신호, 음성신호 및 제어 신호를 송수신하는 RF 모듈; 및 컴퓨터를 인터넷에 연결하고 그리고 회원 관련 데이터베이스를 저장하는 서버를 포함하고, 상기 모바일 무선 로봇은 토이 로봇 기능을 가지고, 컴퓨터를 통한 원격 제어에 의하여 감시 기능을 수행하고 그리고 가정에 설치된 전자 기기와 무선 통신할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 모바일 무선로봇의 자기 귀환을 위한 로봇 홈을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 자기 귀환은 접촉 자극 센서 또는 외부의 제어 신호 발생에 의하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 모바일 무선 로봇은 로봇 홈에서 탄성 접촉 접점에 의하여 충전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 텔레로봇 시스템은 저렴한 비용으로 유비쿼터스 센서 네트워 크(Ubiquitous Sensor Network) 환경이 구축될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 사용자의 요구에 따라 별도의 시스템을 구축하지 않고 다양한 기능의 추가가 가능하다는 이점을 가진다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것이므로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)은 모바일 무선 로봇(11); 모바일 무선 로봇(11)과 무선 통신이 가능한 컴퓨터(12); 무선 로봇과 컴퓨터 사이에 영상신호, 음성신호 및 제어 신호를 송수신하는 RF 모듈; 및 컴퓨터를 인터넷에 연결하고 그리고 회원 관련 데이터베이스를 저장하는 서버(14)를 포함한다. 본 발명에 따른 모바일 무선 로봇(11)은 상기 모바일 무선 로봇(11)은 토이 로봇 기능을 가지고, 컴퓨터(12)를 통한 원격 제어에 의하여 감시 기능을 수행하고 그리고 가정에 설치된 전자 기기와 무선 통신할 수 있다. 본 명세서에서 토이 로봇 기능이란 학습용 기능, 완구용 기능 또는 노약자 보조 기능과 같이 제조된 로봇에게 의도된 모든 용도를 통칭하는 용어로 사용된다.

아래에서 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)에 대하여 구체적으로 설명을 한다.

모바일 무선 로봇(11)은 임의의 형태의 가정용 로봇이 될 수 있지만 바람직하게 가정용 토이 로봇이 될 수 있다. 토이 로봇은 이동성을 가지면서 필요시 음성 신호를 스피커와 같은 장치를 통하여 외부로 송출할 수 있다는 점에서 본 발명에 따른 모바일 무선 로봇(11)으로 적합하다. 모바일 무선 로봇(11)은 시각센서 및 감지 센서를 가질 수 있고 그리고 가정용 전화기와 같은 전기 기기를 통하여 비상 상황의 발생을 외부로 전달할 수 있다. 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)에 적용되는 모바일 무선 로봇(11)은 아래와 같은 기능을 가질 수 있다.

가. 인터넷(15)과 서버(14)를 경유하여 예를 들어 직장에 설치된 컴퓨터(161) 또는 셀룰러 폰(162)과 같은 인터넷에 접속 가능한 수단을 통하여 무선 원격 조정이 가능하다.

나. 열 감지 센서 또는 이상 음향 탐지가 가능하고 그리고 상황 기록과 필요시 전송이 가능하다. 이러한 기능은 가정 침입자의 탐지와 증거 확보가 가능하고, 예를 들어 경보음을 발생하여 침입자의 퇴거를 유도할 수 있도록 하고, 가정을 방문하는 A/S 요원 및 물품 배달원에 대하여 필요한 대응이 가능하도록 하고 그리고 가정에 남겨진 아동 및 노약자 비상 상태 발생 여부를 탐지하여 신속한 대응이 가능하도록 한다.

다. 아래에서 설명을 하는 것처럼, 모바일 무선 로봇(11)에 카메라, 마이크 및 스피커가 장착되어 무선 이동 화상 통화가 가능하도록 한다. 이와 같은 기능은 가정에 남겨진 아동 및 노약자의 상황 점검과 지도를 위하여 필요하다.

라. 모바일 무선 로봇(11)은 광센서 및 접촉 센서 자극에 의하여 일정한 소 리를 발생하거나 또는 자세를 바꾸는 것과 같은 동작을 할 수 있어 토이 로봇의 기능을 가질 수 있다. 토이 로봇은 예를 들어 동물, 자동차 또는 완구 로봇과 같은 형태가 될 수 있다. 이와 같은 토이 로봇의 기능은 모트 컨트롤러에 의하여 동작이 제어될 수 있다.

마. 모바일 무선 로봇(11)은 감시 또는 충전을 위하여 일정한 위치로 귀환하는 기능을 가질 수 있다. 이러한 자기 귀환 기능은 접촉 센서 자극에 의하거나 또는 사용자 접속 수단에 의한 제어 신호에 따라 이루어질 수 있다.

위에서 제시된 기능은 예시적인 것으로 모바일 무선 로봇(11)은 필요에 따라 다양한 기능 및 그에 따른 장치를 가질 수 있다. 아래에서 이와 같은 기능을 위한 각각의 장치 및 장치의 연결 관계에 대하여 설명을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)의 장치 구성을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에서 좌측 부분은 모바일 무선 로봇(11)을 도시한 것이고 그리고 우측 부분은 모바일 무선 로봇(11)과 통신하는 장치의 연결 관계를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 모바일 무선 로봇(11)은 예를 들어 마이컴과 같은 제어 유닛(21)에 의하여 동작이 제어될 수 있다. 제어 유닛(21)은 관련 장치의 구동을 위한 프로그램을 내장하고 그리고 외부로부터 입력된 제어 신호에 따라 각각의 장치를 작동시킬 수 있다.

모바일 무선 로봇(11)은 아날로그 카메라(111a), 스피커(111b) 및 마이크(111c)를 포함한다. 아날로그 카메라(111a)는 모바일 무선 로봇(11)이 머리에 해 당하는 부분을 가지는 경우 눈에 장착될 수 있다. 아날로그 카메라(111a)는 예를 30만 화소와 같은 일정한 해상도, 컬러 처리 및 CMOS 센서를 가질 수 있고 그리고 60도의 렌즈 화각을 가질 수 있다. 모바일 무선 로봇(11)의 감시 기능을 구현하기 위하여 모바일 무선 로봇(11)은 이동성을 가져야 하고 그리고 예를 들어 머리 부분과 같이 특정한 부분이 다른 부분과 독립적으로 운동할 수 있어야 한다. 예를 들어 모바일 무선 로봇(11)이 동물 형상의 토이 로봇이 되는 경우 머리 부분은 상하 및 좌우로 예를 들어 0 ~ 90도 및 0 ~ 300도로 회전 가능하도록 만들어 질 수 있다. 그리고 눈에 아날로그 카메라(111a)와 고휘도 LED, 코에 마이크(111b), 귀에 스피커(111c) 그리고 정수리에 예를 들어 적외선 광센서(112a)와 같은 장치가 각각 설치될 수 있다. 다른 한편으로 모바일 무선 로봇(11)이 자동차의 형상이 되는 경우 자동차의 앞부분에 위와 같은 장치들이 각각 설치될 수 있다. 모바일 무선 로봇(11)은 관절 기구로 문턱 극복 기능을 가질 수 있다. 모바일 무선 로봇(11)을 구동하기 위한 장치로 예를 들어 2개의 모터에 의한 후륜 구동과 볼 조인트에 의한 전륜 종동이 사용될 수 있다. 이와 같은 구동장치를 이용하여 모바일 무선 로봇(11)이 제자리에서 360도로 회전이 가능하도록 만들어질 수 있다.

모바일 무선 로봇(11)의 이동과 완구 기능을 위하여 광센서(112a)와 접촉 센서(112b)가 설치될 수 있다. 위에서 설명을 한 것처럼 예를 들어 모바일 무선 로봇(11)이 동물 형상을 가지는 경우 광센서(112a)와 접촉 센서(112b)는 정수리 부분에 설치될 수 있다. 만약 모바일 무선 로봇(11)이 토이 차량 형태라면 차량의 앞부분과 뒷부분에 광센서(112a)가 설치되고 그리고 접촉센서(112b)는 측면 또는 앞쪽 윗부분에 설치될 수 있다. 이와 같이 광센서(112a) 및 접촉센서(112b)는 모바일 무선 로봇(11)의 형태, 이동성 및 완구 기능을 고려하여 적절하게 설치될 수 있다.

모바일 무선 로봇(11)은 휠 모터(113a)에 의하여 이동되고 그리고 휠 모터(113a)는 배터리(113b)에 의하여 구동될 수 있다. 휠 모터(113a)에 의한 구동 방식은 예를 들어 2개의 모터에 의한 후륜 구동 및 볼 조인트에 의한 전륜 종동이 될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 배터리(113b)는 모터의 동력에 따라 적절한 전압을 가진 충전식 배터리가 될 수 있다. 또한 모바일 무선 로봇(11)은 충전 및 감시를 위하여 로봇 홈(23)으로 귀환할 수 있고 그리고 로봇 홈(23)에서 모바일 무선 로봇(11)은 탄성 접점 접촉과 같은 방식에 의하여 충전될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

모바일 무선 로봇(11)은 RF 모듈(Radio Frequency Module)(13a, 13b)을 통하여 컴퓨터(12)와 통신할 수 있다. RF 모듈(13a, 13b)은 이미지, 음성 및 제어 신호를 송수신할 수 있고 그리고 컨버터(22)를 경유하여 컴퓨터(12에 신호를 전달하거나 또는 컴퓨터(12)로부터 신호를 전달받을 수 있다. RF 모듈(13a,13b)은 무선통신을 위하여 이 분야에서 사용되는 임의의 형태가 될 수 있다. 예를 들어 RF 모듈(13a, 13b)은 2.4 GHz의 통신 대역으로 영상 단방향 송수신, 음향 양방향 송수신 및 제어신호 양방향 송수신이 가능한 형태가 될 수 있다. 또한 컴퓨터(12)는 전달된 신호를 처리하기 위한 비디오 카드 또는 관련 드라이버와 같은 하드웨어와 소프트웨어를 가진다.

컴퓨터(12)는 서버(14)를 경유하여 인터넷(15)으로 접속될 수 있다. 서 버(14)는 예를 들어 인터넷 서비스 제공자(ISP)에 의하여 제공되는 서버가 되거나 또는 별도의 구축된 서버가 될 수 있고 그리고 회원관리를 위한 별도의 데이터베이스(141)를 가진 서버가 설치될 수 있다. 이와 같은 서버(14)를 통한 인증, 과금 및 접속은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어질 수 있다.

위에서 이미 설명을 한 것처럼, 모바일 무선 로봇(11)의 원격 제어 또는 원격 통신은 인터넷(15)에 접속 가능한 모바일 기기 또는 외부 컴퓨터와 같은 외부 접속 수단(16)을 통하여 이루어질 수 있다.

위에서 설명한 구성을 가진 텔레로봇 시스템의 제어 시스템 설계에 대한 실시 예를 도 3으로 제시하였다. 도 3은 예시적인 것으로 다양한 형태의 기능이 모바일 무선 로봇에 추가될 수 있다. 도 3에서 AD/C는 아날로그-디지털 변환, R은 오른쪽 그리고 L은 각각 왼쪽을 나타낸다.

아래에서 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)의 작동 과정에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)에서 모바일 무선 로봇(11)은 예를 들어 이동성을 가진 토이 로봇이 될 수 있고 예를 들어 학습용 로봇, 동물 형상의 로봇 또는 자동차 형상의 로봇이 될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 모바일 무선 로봇(11)은 리모트 컨트롤러에 의하여 제어될 수 있고 그리고 평소에 어린이 완구용 또는 학습용과 같은 용도로 이용될 수 있다. 만약 집안에 어린이 또는 노약자만 남게 되는 경우 모바일 무선 로봇(11)은 정해진 곳에 위치하는 로봇 홈(23)에 위치하게 된다.

외부에서 모바일 무선 로봇(11)에 접속하기 위하여 사용자는 외부 컴퓨터(161) 또는 셀룰러 폰(162)과 같은 외부 접속 수단(16)에 의하여 인터넷(15)에 접속하여 서버(14)에서 사용자 인증을 받아 가정 내에 위치하는 컴퓨터(12)에 연결될 수 있다. 그리고 사용자는 예를 들어 집안 상황 정보 보고 지시를 전송할 수 있고 그리고 전송된 지시는 RF 모듈(13a, 13b)을 통하여 모바일 무선 로봇(11)에 전달된다. 모바일 무선 로봇(11)은 전달된 지시에 따라 정해진 위치로 이동하면서 영상 정보를 수집하여 컴퓨터(12)를 통하여 사용자에게 전달할 수 있다. 한편, 집안 내에서 예측하지 못한 상황이 발생한 경우 모바일 무선 로봇(11)은 일정한 데시벨 이상의 소리 또는 영상 정보에 의하여 상황을 탐지할 수 있다. 그리고 이와 같은 상황이 만약 정해진 연락을 취해야 할 상황이라면 영상 정보 또는 음성 정보와 함께 모바일 무선 로봇(11)은 상황 발생을 사용자에게 전송한다. 그리고 사용자는 전달된 영상 정보 또는 음성 정보로부터 상황을 파악하여 필요한 조치를 취할 수 있게 된다.

모바일 무선 로봇(11)은 이와 같은 감시 상황이 아닌 평상시에 학습용, 완구용 또는 노약자 보조 기기와 같은 본래의 용도로 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)은 모바일 무선 로봇(11)에 간단한 장치를 추가하는 것에 의하여 원래의 기능을 유지하면서 집안 감시 기능과 같은 추가적인 기능이 가능하도록 한다. 또한 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)은 모바일 무선 로봇(11)에 의하여 외부 침입자가 탐지되는 경우 관련 기관에 연락을 하거나 또는 전자 기기의 온-오프(on-off) 작동을 하는 것과 같이 외부에서 집 안 내의 전자 기기의 원격 조정을 가능하도록 한다. 달리 말하면 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템(10)은 간단한 모바일 무선 로봇(11)으로 낮은 비용으로 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)의 구축이 가능하도록 한다는 이점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

도 1은 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 텔레로봇 시스템의 장치 구성을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 텔레로봇 시스템의 제어 시스템 설계에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

Claims

모바일 무선 로봇;

모바일 무선 로봇과 무선 통신이 가능한 컴퓨터;

모바일 무선 로봇과 컴퓨터 사이에 영상신호, 음성신호 및 제어 신호를 송수신하는 RF 모듈; 및

컴퓨터를 인터넷에 연결하고 그리고 회원 관련 데이터베이스를 저장하는 서버를 포함하고,

상기 모바일 무선 로봇은 토이 로봇 기능을 가지고, 컴퓨터를 통한 원격 제어에 의하여 감시 기능을 수행하고 그리고 가정에 설치된 전자 기기와 무선 통신할 수 있는 것을 특징으로 하는 텔레로봇 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 모바일 무선로봇의 자기 귀환을 위한 로봇 홈을 더 포함하는 텔레로봇 시스템.
청구항 2에 있어서, 자기 귀환은 접촉 센서 자극 또는 외부 제어 신호에 의하여 행해지는 것은 특징으로 하는 텔레로봇 시스템.
청구항 2에 있어서, 모바일 무선 로봇은 로봇 홈에서 탄성 접촉 접점에 의하여 충전되는 것을 특징으로 하는 텔레로봇 시스템.