KR20120111016A - 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인간의 얼굴과 외관이 유사하게 형성되어 감정 표현을 할 수 있도록 한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것으로서,
인간의 얼굴과 유사한 형태를 갖는 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 구강 내부에 혀 모듈이 설치되고; 상기 혀 모듈은, 실리콘 재질의 혀 본체(10)와, 상기 혀 본체(10)를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부(20)와, 상기 혀 본체(10)를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명의 안드로이드 얼굴 로봇에서는 구강 내부에 혀 본체가 전후 및 상하 방향으로 움직일 수 있도록 한 혀 모듈이 설치되므로 턱 관절과 함께 혀가 움직임으로써 더 다양한 얼굴 표현이 가능하게 되고, 2개의 서보 모터를 이용하여 혀 본체를 전후 방향 또는 상하 방향으로 움직이게 되므로 구조가 간단하고 혀 모듈의 크기를 소형화할 수 있게 된다.

Description

혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇{Android Face Robot with Tongue}

본 발명은 인간의 얼굴과 외관이 유사하게 형성되어 감정 표현을 할 수 있도록 한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것으로서, 특히 전후 및 상하로 움직이는 혀 모듈을 설치하여 다양한 표정의 구사가 가능하게 한 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업 현장에서 사용되는 산업용 로봇과 인간과 유사한 형태도 이루어진 인간형 로봇으로 구분된다. 산업용 로봇은 인간이 직접 작업하기가 어려운 환경에서 원격 조정에 의해 작동하여 작업을 수행하거나, 자유도 1~2의 단순 반복 작업 또는 전자 제어를 이용하여 자유도 3 이상의 작업을 수행하는 로봇으로서, 무인화 생산시스템(Flexible Manufacturing System;FMS)을 실현하기 위한 작업원으로 이용되고 있다.

인간형 로봇은 사람의 형태를 가지는 로봇으로서, 로봇 기술의 궁극적인 목표에 해당하며, 크게 휴머노이드 로봇과 안드로이드 로봇으로 구분된다. 휴머노이드 로봇은 외모가 인간과 유사한 로봇으로, 두 팔과 두 다리 및 머리를 가지고 있고 어느 정도의 거리를 이동할 수 있는 일체의 로봇을 의미한다. 일본 혼다(Honda)사에서 개발한 "아시모(ASIMO)"와 국내 연구진(KAIST)에 의해 개발된 휴보(HUBO) 등이 이에 속한다.

반면, 안드로이드 로봇은 인간을 닮은 로봇으로서 겉보기에는 인간과 거의 구별이 되지 않는 로봇을 의미한다. 이러한 안드로이드 로봇은 아직 제작할 수 없지만, 감정을 표현할 수 있는 로봇에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 이에 따라 다양한 로봇들이 개발되고 있는데, 현재까지 개발된 로봇들은 사람의 얼굴을 본 딴 기계적인 얼굴로 그 심리상태나 감정 등을 표현하고 있다. 이러한 로봇으로는 기계적으로 얼굴의 근육을 모사한 미국 MIT에서 개발한 키스멧(Kissmet)이 있으며, 실리콘을 사용하여 사람의 피부와 비슷하게 만든 일본 도쿄대학의 사야(SAYA) 등이 있다.

이러한 안드로이드 로봇의 얼굴 부분만을 별도로 안드로이드 얼굴 로봇이라 하며, 이러한 안드로이드 얼굴 로봇은 도 1에 도시한 바와 같이, 다양한 감정표현을 구현하기 위해 사람과 유사하게 설계되며, 피부와 얼굴 골격이 존재하고 얼굴 근육을 움직이는 기구부가 배치되어 있다.

즉, 안드로이드 얼굴 로봇은 다른 로봇들과 같이 강체로 된 케이스가 아니라 실제 사람 피부와 유사한 피부를 갖도록 실리콘이나 핫폼과 같은 유연한 재질의 외피(110)를 얼굴 골격에 해당하는 내피(120)에 접착제에 의해 고정하여 그 형상을 유지한다. 그리고, 인간의 뇌에 해당하는 기구부(130)는 내피(120) 안에 유기적으로 연결 배치되어 얼굴 근육 운동과 감정표현을 구현할 수 있도록 마이크로프로세서, 센서, 모터, 액츄에이터 등으로 구성되며, 이러한 기구부(130)는 강성이 작은 와이어나 실 등의 선재를 이용하여 내피에 연결하여, 기구부(130)가 움직이면 내피(120)와 외피(110) 또한 기구부(130) 움직임에 준하여 움직이도록 설계되어 있다. 상기 내피(120)는 턱을 이루는 하부내피(120a)과 턱을 제외한 안면부를 이루는 상부내피(120b)로 이루어져 있다.

이와 같은 형상의 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 표정을 나타내기 위한 수단으로 구강의 움직임을 구현할 수 있는 구강 구조가 있으며, 이러한 안드로이드 얼굴 로봇의 구강 구조는 인간과의 친밀감을 줄 수 있도록 하기 위해 인간의 구강 구조와 거의 유사하게 설계되어 있다. 또한, 표정을 나타내는 다른 요소인 윗입술을 움직일 수 있도록 설계하기도 한다.

그러나, 종래에는 안드로이드 얼굴 로봇은 표정을 나타내는 여러 요소 중 하나인 혀가 없거나 단순히 형태만 있는 모조 혀만을 가지고 있어 더 다양한 표정의 구현이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전후 및 상하로 움직이는 혀 모듈을 설치하여 더욱 다양한 얼굴 표현이 가능하도록 한, 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인간의 얼굴과 유사한 형태를 갖는 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 구강 내부에 혀 모듈이 설치되고, 상기 혀 모듈은, 실리콘 재질의 혀 본체와, 상기 혀 본체를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부와, 상기 혀 본체를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 상기 전후 구동부는 고정 브래킷에 설치되는 제1 서보모터에 의해 작동하는 크랭크 암을 이용하여 상기 혀 본체를 전후 이동시키고, 상기 상하 구동부는 상기 크랭크 암에 의해 전후로 이동하는 가동 브래킷에 설치된 제2 서보모터에 의해 작동하는 와이어를 이용하여 상기 혀 본체를 상하로 굴곡시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 상기 혀 모듈은, 상기 크랭크 암에 의해 상기 가동 브래킷이 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체를 구비하고; 상기 리니어 레일 조립체는, 상기 고정 브래킷과 가동 브래킷 중 어느 일측에 설치되는 리니어 가이드와, 상기 고정 브래킷과 가동 브래킷 중 타측에 설치되어 상기 리니어 가이드에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은, 구강 내부에 혀 본체가 전후 및 상하 방향으로 움직일 수 있도록 한 혀 모듈이 설치되므로 턱 관절과 함께 혀가 움직임으로써 더 다양한 얼굴 표현이 가능한 효과가 있다.

또, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 2개의 서보 모터를 이용하여 혀 본체를 전후 방향 또는 상하 방향으로 움직이게 되므로, 구조가 간단하고 혀 모듈의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 안드로이드 얼굴 로봇이 개략적으로 도시된 구성도.
도 2는 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇의 개념도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 혀 모듈의 사시도.
도 4는 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에서 혀 모듈의 움직임을 나타낸 개요도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은, 도 2와 같이 로봇의 구강 내부에 혀 모듈이 설치된 것으로, 상기 혀 모듈은 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 실리콘 재질의 혀 본체(10)와, 상기 혀 본체(10)를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부(20)와, 상기 혀 본체(10)를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30)와, 상기 전후 구동부(20)에 의해 상기 혀 본체(10)가 움직일 때 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체(40)로 이루어진다.

여기서, 상기 전후 구동부(20)는 고정 브래킷(21)에 설치되는 제1 서보모터(25)에 의해 작동하는 크랭크 암(26)을 이용하여 상기 혀 본체(10)를 전후 이동시키도록 구성되고, 상기 상하 구동부(30)는 상기 크랭크 암(26)에 의해 전후로 이동하는 가동 브래킷(22)에 설치된 제2 서보모터(35)에 의해 작동하는 와이어(36)를 이용하여 상기 혀 본체(10)를 상하로 굴곡시키도록 구성된다.

그리고, 상기 리니어 레일 조립체(40)는 상기 크랭크 암(26)에 의해 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 구성된다. 상기 리니어 레일 조립체(40)는, 상기 고정 브래킷(21)에 설치되는 리니어 가이드(42)와, 상기 가동 브래킷(22)에 설치되어 상기 리니어 가이드(42)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바(41)로 이루어진다. 물론, 상기 가동 브래킷(22)에 리니어 가이드(42)가 설치되고, 상기 고정 브래킷(21)에 리니어 바(41)가 설치되더라도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은 턱관절과 함께 혀가 움직이도록 함으로써 더욱 다양한 표정을 구사할 수 있게 한다.

일반적으로 혀는 생물의 조직 중에서도 가장 다채로운 움직임을 보여주는 기관에 해당하므로, 혀의 움직임을 구체적으로 구현하기에는 많은 제약이 따른다. 이에 혀의 움직임 중 가장 많이 쓰이는 내밀기와 들이기, 위 아래로 굽히기 등 2 자유도의 움직임이 가능하도록 혀 모듈을 구성하며, 혀의 부드러운 질감을 표현하기 위하여 실리콘 복합물로 혀 본체(10)를 제작한다.

혀의 내밀기와 들이기를 모사하기 위해서는 전후 구동부(20)를 구성하는 제1 서보모터(25)를 작동시킨다. 상기 제1 서보모터(25)를 작동시키면 크랭크 암(26)에 의해 상기 혀 본체(10)가 전후 방향으로 움직임으로써 내밀기와 들이기 동작을 수행한다. 즉, 상기 제1 서보모터(25)에 의해 상기 크랭크 암(26)이 회전하고, 상기 크랭크 암(25)의 회전에 따라 상기 혀 본체(10)가 설치된 가동 브래킷(22)이 전후 방향으로 이동함으로써, 상기 혀 본체(10)가 전후로 이동하게 하는 것이다. 이때, 상기 제1 서보모터(25)가 설치된 고정 브래킷(21)과 상기 가동 브래킷(220 사이에 설치되는 리니어 레일 조립체(40)는 리니어 가이드(42)와 리니어 바(41)를 이용하여 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 한다. 이러한 방식을 통해 상기 혀 본체(10)를 구강의 바깥쪽으로 내밀거나 구강의 안쪽으로 끌어들일 수 있게 되므로, 턱 관절과 함께 혀가 움직여 다양한 표정을 구현할 수 있게 된다.

또, 혀를 위 아래로 구부려지는 동작을 모사하기 위해서는 상하 구동부(30)를 구성하는 제2 서보모터(35)를 작동시킨다. 상기 가동 브래킷(22)에 설치된 상기 제2 서보모터(35)를 회전시키면 양측 단부에 와이어(36)가 연결된 회전 암(37)이 회전하게 되고, 상기 회전 암(37)에 의해 상기 와이어(36)의 일측 단부는 당겨지고 타측 단부는 풀려 상기 혀 본체(10)가 상하로 구부려지게 된다.

지금까지는 상기 제1 서보모터(25)와 제2 서보모터(35)가 각각 작동하는 것에 대하여 기재하였으나, 상기 제1 서보모터(25)와 제2 서보모터(35)는 서로 독립적으로 작동하여 상기 혀 본체(10)의 위치와 구부림 정도를 나타내게 되며, 경우에 따라 동시에 작동함으로써 더욱 다양한 표정을 표출할 수 있게 된다.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 혀 본체
20: 전후 구동부
21: 고정 브래킷
22: 가동 브래킷
25: 제1 서보모터
26: 크랭크 암
30: 상하 구동부
35: 제2 서보모터
36: 와이어
40: 리니어 레일 조립체
41: 리니어 바
42: 리니어 가이드

Claims (3)

1. 인간의 얼굴과 유사한 형태를 갖는 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서,
   구강 내부에 혀 모듈이 설치되고,
   상기 혀 모듈은, 실리콘 재질의 혀 본체(10)와, 상기 혀 본체(10)를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부(20)와, 상기 혀 본체(10)를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전후 구동부(20)는 고정 브래킷(21)에 설치되는 제1 서보모터(25)에 의해 작동하는 크랭크 암(26)을 이용하여 상기 혀 본체(10)를 전후 이동시키고,
   상기 상하 구동부(30)는 상기 크랭크 암(26)에 의해 전후로 이동하는 가동 브래킷(22)에 설치된 제2 서보모터(35)에 의해 작동하는 와이어(36)를 이용하여 상기 혀 본체(10)를 상하로 굴곡시키는 것을 특징으로 하는 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 혀 모듈은, 상기 크랭크 암(26)에 의해 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체(40)를 구비하고,
   상기 리니어 레일 조립체(40)는, 상기 고정 브래킷(21)과 가동 브래킷(22) 중 어느 일측에 설치되는 리니어 가이드(42)와, 상기 고정 브래킷(21)과 가동 브래킷(22) 중 타측에 설치되어 상기 리니어 가이드(42)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바(41)로 이루어진 것을 특징으로 하는 안드로이드 얼굴 로봇.

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