KR20150020954A - 감정적 반응을 표현하는 청소로봇 - Google Patents

Abstract

감정적 반응을 표현하는 청소로봇의 일 실시예는, 행동에 관한 신호를 수신하는 수신장치; 외부환경의 변화를 감지하는 감지장치; 및 애완동물의 제스처에 관한 데이터를 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 데이터로부터 선택되고, 상기 행동에 관한 신호 또는 상기 외부환경의 변화 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제스처를 표현할 수 있다.

Description

감정적 반응을 표현하는 청소로봇{Cleaning Robot Expressing Emotional Reaction}

본 발명의 실시예는, 입력되는 신호 또는 외부환경의 변화에 따라 애완동물과 유사한 감정적 반응을 할 수 있어, 애완동물과 유사한 역할을 할 수 있는 감정적 반응을 표현하는 청소로봇에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

청소로봇은 여러 종류의 감지센서를 구비하여 문턱, 가구의 다리 등의 장애물과 먼지 등의 청소대상을 구별하여, 장애물을 건너거나 회피하여 거실의 바닥 등을 청소함으로써, 사람이 직접 청소를 하는 경우에 비해 편리함을 주므로, 최근 그 사용량이 증가하고 있으며, 이에 따라 청소로봇의 성능향상을 위한 연구 및 개발이 활발히 진행하고 있다.

특히 가정용 청소로봇은 사람 및 가정에서 기르는 애완동물의 안전을 고려한 안전장치를 구비하고 있으며, 사람 및 애완동물의 신경을 자극하지 않도록 하기 위해 비교적 소음이 작도록 제작된다.

이러한 이유로 가정용 청소로봇은 호기심이 많은 유아, 애완동물의 관심을 자극할 수 있으며, 이에 따라, 청소 이외에 사람에게 정서적 안정을 주거나, 놀이상대가 되는 것 등 애완동물과 유사한 역할을 할 수도 있을 것이다.

그러나, 청소로봇은 사람이나 동물처럼 감정적 반응을 표현하지 못하므로, 여러가지 상황에서 다양한 감정적 반응을 보이는 애완동물에 비하여 사람 또는 동물의 큰 관심을 끌기 힘들고, 따라서 애완동물에 비하여 사람에게 큰 정서적 안정을 주거나 적극적인 놀이상대가 될 수는 없다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 입력되는 신호 또는 외부환경의 변화에 따라 애완동물과 유사한 감정적 반응을 할 수 있어, 애완동물과 유사한 역할을 할 수 있는 감정적 반응을 표현하는 청소로봇을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

감정적 반응을 표현하는 청소로봇의 일 실시예는, 행동에 관한 신호를 수신하는 수신장치; 외부환경의 변화를 감지하는 감지장치; 및 애완동물의 제스처에 관한 데이터를 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 데이터로부터 선택되고, 상기 행동에 관한 신호 또는 상기 외부환경의 변화 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제스처를 표현할 수 있다.

이때, 상기 제스처는, 식사, 배설, 취침, 싸움, 기쁨, 슬픔, 좋아함, 싫어함, 놀람, 두려움, 반가움, 아픔 및 경계 중 적어도 하나에 관한 것일 수 있다.

또한, 상기 수신장치는, 애완동물용 먹이, 애완동물용 장난감, 동물 및 사람 중 적어도 하나를 의미하는 신호를 입력하는 신호입력장치와 연결되고, 상기 감지장치는, 이미지, 소리, 광량, 온도, 연기 및 외부물체와 접촉 여부 중 적어도 하나를 감지하는 것일 수 있다.

전술한 실시예의 청소로봇은, 입력되는 신호 또는 외부환경의 변화에 따라 애완동물과 유사한 감정적 반응을 할 수 있어, 애완동물과 유사한 역할을 할 수 있다. 따라서, 전술한 실시예의 청소로봇은, 청소기능에 더하여 애완동물처럼 사람에게 정서적 안정을 주고, 사람의 적극적인 놀이상대가 될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇과 이에 신호를 입력하는 신호입력장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇의 충전에 사용하는 충전도크 시스템을 나타낸 구성도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇(10)의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 청소로봇(10)은 수신장치(100), 감지장치(200), 저장부(300) 및 중앙처리부(400)를 포함한다.

수신장치(100)는, 신호입력장치(20)로부터 전송받는 청소로봇(10)의 행동에 관한 신호를 수신하는 장치이다. 이때, 수신장치(100)는 신호입력장치(20)로부터 애완동물용 먹이, 애완동물용 장난감, 동물, 사람 등을 의미하는 신호를 입력받고, 입력받은 신호를 중앙처리부(400)로 전달한다.

감지장치(200)는, 이미지, 소리, 광량, 온도, 연기, 외부물체와 접촉 여부 등을 감지하고, 감지된 신호를 중앙처리부(400)로 전달한다.

저장부(300)는, 애완동물의 제스처에 관한 데이터를 저장한다. 이때, 상기 제스처는 예를 들어 식사, 배설, 취침, 싸움, 기쁨, 슬픔, 좋아함, 싫어함, 놀람, 두려움, 반가움, 아픔, 경계 등에 관한 것일 수 있다.

청소로봇(10)은 소리, 빛의 깜박임, 브러시(700)의 움직임, 바퀴를 이용한 구동 등의 방법을 통해 식사, 배설, 취침, 싸움, 기쁨, 슬픔, 좋아함, 싫어함, 놀람, 두려움, 반가움, 아픔, 경계 등에 관한 제스처를 표현할 수 있다. 따라서, 저장부(300)는 예를 들어 식사, 배설 등을 표현하는 청소로봇(10)의 제스처를 청소로봇(10)이 내는 소리, 빛의 깜박임, 브러시(700)의 움직임, 바퀴를 이용한 구동에 관한 각각의 정형적인 패턴으로 저장하는데, 이러한 각각의 정형적인 패턴은 애완동물의 행동, 반응을 모방하여 형성된 것이다. 이때, 애완동물은 특정한 동물이 될 수 있다. 즉, 애완동물이 개인 경우 애완용 개의 행동, 반응을 모방한 여러 가지 패턴이 저장부(300)에 저장된다.

중앙처리부(400)는, 수신장치(100)로부터 전달받은 신호 또는 감지장치(200)로부터 전달받은 신호에 대응하는 제스처를 선택하여 표현장치가 이러한 제스처를 표현하도록 명령하는 역할을 한다. 중앙처리부(400)의 처리방식은 예를 들면 다음과 같다.

신호입력장치(20)로부터 애완동물용 먹이를 의미하는 신호를 입력받은 경우, 상기 신호는 신호입력장치(20)를 거쳐 중앙처리부(400)로 전달된다. 중앙처리부(400)는 청소로봇(10)에 저장된 정형적인 패턴이 예를 들어 애완용 개의 것인 경우, 애완동물용 먹이가 애완용 개가 좋아하는 것인지를 먼저 판단한다. 애완동물용 먹이가 개가 좋아하는 것인 경우, 식사, 기쁨, 좋아함 등에 관한 각각의 제스처를 저장부(300)로부터 선택하고, 이러한 각각의 제스처를 청소로봇(10)이 표현하도록 명령한다. 그러나, 애완동물용 먹이가 개가 좋아하는 것이 아닌 경우, 싫어함 등에 관한 제스처를 저장부(300)로부터 선택하고, 이러한 각각의 제스처를 청소로봇(10)이 표현하도록 명령한다. 한편, 애완동물용 먹이가 개가 좋아하는 것이라도 이러한 먹이가 반복되어 입력되는 경우 싫어함 등에 관한 제스처를 표현할 수 있도록 하여 청소로봇(10)이 실제 애완동물에 가까운 감정적 반응을 나타내도록 표현할 수도 있다.

또한, 감지장치(200)로부터 사람을 감지한 신호를 입력받은 경우, 중앙처리부(400)는 감지된 사람이 주인 또는 친밀한 사람인지 여부를 판단한다. 주인 또는 친밀한 사람으로 판단된 경우, 기쁨, 좋아함, 반가움 등에 관한 각각의 제스처를 저장부(300)로부터 선택하고, 이러한 각각의 제스처를 청소로봇(10)이 표현하도록 명령한다. 그러나, 주인 또는 친밀한 사람이 아닌 것으로 판단된 경우, 싫어함, 경계 등에 관한 각각의 제스처를 저장부(300)로부터 선택하고, 이러한 각각의 제스처를 청소로봇(10)이 표현하도록 명령한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇(10)을 나타낸 사시도이다. 청소로봇(10)은 감지장치(200)로 카메라(500), 광케이블센서(600), 적외선센서, 온도센서, 습도센서, 연기감지센서 등을 구비한다. 다만, 소리감지센서, 적외선센서, 온도센서, 습도센서 및 연기감지센서는 청소로봇(10)의 적절한 위치에 설치될 수 있으므로 구체적 도시는 생략한다.

카메라(500)는 외부의 이미지를 감지하는 장치이다. 특히, 외부환경의 변화를 정밀하게 감지하는 경우, 예를 들어 사람이 주인 또는 친밀한 사람인지 여부를 판단하는데 유용하다. 주인 또는 친밀한 사람인 경우 전술한 바와 같이, 청소로봇(10)은 기쁨, 좋아함, 반가움에 관한 제스처를 표현할 수 있고, 충전을 요구하는 제스처를 표현할 수도 있다. 또한, 주인 또는 친밀한 사람의 손짓 등을 인식하여 이에 대응하는 제스처를 표현할 수 있도록 하여 청소로봇(10)이 실제 애완동물에 가까운 감정적 반응을 나타내도록 표현할 수도 있다. 한편, 청소로봇(10)이 이동하는 경우, 사람의 손짓이 빠른 경우, 이미지를 청소로봇(10)이 정확하게 인식하지 못할 수 있으므로, IMU센서, Kalman필터 등의 각종 센서 및 필터를 청소로봇(10)에 내장하여 움직이는 이미지를 보정하여 이미지를 더욱 정확하게 해석하여 인식할 수도 있다.

광케이블센서(600)는 광케이블을 포함하고, 사람, 동물 기타 외부사물과 직접 접촉하여 그 존재 여부를 감지한다. 광케이블에는 빛이 형성되고, 청소로봇(10) 이동 중 사물과 광케이블이 접촉하면 광케이블을 구부러지며, 이에 따라 광케이블의 광량이 변하게 되는데 광케이블센서(600)는 광량의 변화를 감지하여 외부사물의 존재 여부를 감지할 수 있다. 또한, 광케이블은 광량, 빛의 색깔 등을 변화시켜 제스처를 표현하는 수단으로 사용될 수도 있다.

소리감지센서는 외부에서 발생하는 소리를 감지할 수 있다. 따라서, 외부사물이 내는 소리를 감지하여 외부사물의 존재 여부, 외부상황을 로봇센서가 감지할 수 있다.

적외선센서는 청소로봇(10)에 설치되어 외부사물의 존재 여부, 위치 등을 감지할 수 있으며, 카메라(500)와 달리 큰 공간을 차지하지 않고 청소로봇(10)에 설치할 수 있는 장점이 있다.

온도센서와 습도센서는 온도와 습도를 감지하여 청소로봇(10)이 계절의 변화 등을 감지할 수 있으며, 계절의 변화에 따라 각각의 계절에 알맞은 제스처를 표현할 수 있다. 또한, 사람의 쾌적한 생활환경을 유지하기 위해 냉방기, 난방기, 제습기, 가습기 등의 가동을 권유하는 제스처를 청소로봇(10)이 표현할 수도 있다.

연기감지센서는 청소로봇(10)이 연기를 감지할 수 있고, 연기가 감지되면 화재의 발생을 경고하는 제스처를 표현할 수 있고, 주위환경에 대한 환기를 권유할 수 있는 제스처를 표현할 수도 있다.

청소로봇(10)은 제스처를 표현하는 표현장치로 사용할 수 있는 브러시(700), 바퀴, 스피커, LED 등을 구비할 수 있다. 다만, 바퀴, 스피커 및 LED는 청소로봇(10)의 적절한 위치에 설치될 수 있으므로 구체적 도시는 생략한다.

브러시(700)는 청소로봇(10)이 청소에 사용하는 도구로 일반적으로 구비되어 있다. 다만, 브러시(700)는 여러 가지 동작을 표현할 수 있으므로 식사, 배설, 취침, 싸움, 기쁨, 슬픔, 좋아함, 싫어함, 놀람, 두려움, 반가움, 아픔, 경계 등에 관한 제스처의 적어도 일부를 표현할 수 있다.

바퀴는 청소로봇(10)의 이동속도, 이동방향, 회전 등을 조절할 수 있다. 따라서, 바퀴에 의해 청소로봇(10)의 이동을 조절하여 상기 제스처의 적어도 일부를 표현할 수 있다.

스피커는 여러 가지의 소리를 낼 수 있다. 따라서, 스피커로부터 나오는 소리의 종류, 음색, 소리의 크기, 소리의 주기 등을 조절하여 청소로봇(10)이 표현하려는 상기 제스처의 적어도 일부를 표현할 수 있다.

LED는 광량, 빛의 깜박임과 깜박이는 주기, 빛의 색깔 등의 조절이 가능하다. 따라서, 이러한 것들을 조절하여 LED를 사용하여 청소로봇(10)이 표현하려는 상기 제스처의 적어도 일부를 표현할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇(10)과 이에 신호를 입력하는 신호입력장치(20)를 나타낸 사시도이다.

신호입력장치(20)는 애완동물용 먹이, 애완동물용 장난감, 동물, 사람 등을 의미하는 신호를 전송한다. 이때, 사용자의 편의를 위해 모바일 기기에 애플리케이션(application) 프로그램을 설치하여 신호입력장치(20)로 사용할 수 있다.

이때, 모바일 기기는 터치 스크린 기능을 가지고, 애완동물용 먹이, 애완동물용 장난감, 동물, 사람 등을 표현한 이미지가 스크린에 표시되고, 사용자가 상기 이미지를 드래그하여 청소로봇(10)에 던져주는 효과를 구현할 수 있다. 이때, 모바일 기기가 구비한 UI프로그램을 통해 사용자가 드래그하여 던져주는 이미지에 따라 청소로봇(10)은 각각 다른 신호를 입력받고, 이에 대응하는 각각의 제스처를 청소로봇(10)은 표현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 청소로봇(10)의 충전에 사용하는 충전도크(dock, 30) 시스템을 나타낸 구성도이다.

충전도크(30)는 청소로봇(10)이 구동에 필요한 전력을 충전하는 장치이다. 이때, 충전도크(30)는 애완동물의 집 형상으로 형성할 수 있다.

예를 들어 청소로봇(10)에 저장된 정형적인 패턴이 예를 들어 애완용 개의 것인 경우 충전도크(30)를 애완견하우스 형상으로 표현하여 청소로봇(10)과 사람의 감정적 친밀감을 높일 수 있다. 즉, 청소로봇(10)이 애완견하우스에서 살고, 잠을 자는 등의 제스처를 표현함으로써 마치 애완견과 같은 느낌을 주면서 충전을 하게 되므로 사람은 청소로봇(10)을 단순한 로봇이 아닌 애완견과 유사한 정도의 정서적 친밀감을 느낄 수 있다.

또한, 충전도크(30)는 텔레비전(40)과 전기적으로 연결되고, 충전도크(30) 또는 텔레비전(40)에 구비되는 아바타 대화프로그램을 통해 텔레비전(40) 화면에 청소로봇(10)이 표상하는 애완동물의 아바타가 표현되고, 사용자와 아바타 간 대화를 나눌 수 있도록 하여 사람과 청소로봇(10) 간 정서적 친밀감을 높일 수도 있다.

한편, 주차장 관리시스템, 아파트 현관 출입관리시스템 등의 관리시스템을 과 청소로봇(10)을 연동시켜 관리시스템이 청소로봇(10)에게 미리 신호를 전송하도록 하면, 청소로봇(10)은 주인이 들어온다는 것을 예측할 수 있다. 따라서, 청소로봇(10)은 관리시스템으로부터 신호를 전송받으면 주택의 현관으로 이동하여 주인이 들어오기를 기다릴 수 있다. 또한, 주인이 집안으로 들어오면 기쁨, 반가움 등에 관한 제스처를 취하여 사람과 청소로봇(10) 간 정서적 친밀감을 높일 수도 있다.

또한, 청소로봇(10)에 대해 애완동물과의 접촉을 모방할 수 있고, 애완동물에 대한 상벌행위를 모방한 행위를 할 수도 있다. 구체적으로, 청소로봇(10)에 구비되는 접촉센서, 모션인식센서 등을 통해 청소로봇(10)은 사용자의 접촉을 인식할 수 있다. 이때, 사용자가 청소로봇(10)을 쓰다듬거나, 토닥이거나, 때리는 행위 등 애완동물에 일반적으로 행하는 상벌행위를 하는 경우 청소로봇(10)은 사용자의 행위를 인식하여 이에 대응하는 제스처를 표현할 수 있다.

또한, 청소로봇(10)은 갑작스런 외부환경의 변화에 대처할 수 있다. 예를 들어, 사람이 쓰러지는 경우 큰 소리가 날 수 있는데, 청소로봇(10)은 구비된 소리감지센서로부터 소리를 인식하여, 놀람, 경계 등의 제스처를 표현할 수 있고, 사람의 안위를 위해 사람을 탐색할 수 있다. 청소로봇(10)은 소리를 인식하면 구비된 카메라(500), 적외선센서 등을 사용하여 사람의 위치를 탐색한다. 이 경우 청소로봇(10)이 이동하면서 외부환경에 대해 수집하고 저장한 데이터를 통해 사람이 있을 확률이 높은 장소로부터 확률이 낮은 장소로 순서에 따라 사람의 위치를 탐색한다. 또한, 사람의 위치를 확인한 경우, 사람의 움직임, 카메라(500) 등을 통해 확인되는 예를 들어 피를 흘리는 등의 사람의 외형적 상태, 사람의 신음소리 등을 인식하여 사람이 응급조치가 필요한 경우 내장된 전송장치를 통해 응급구조기관, 다른 사람 등에게 응급상황임을 알리는 음성, 메시지 등을 전송할 수도 있다.

한편, 청소로봇(10)은 외부충격에 대해 반응할 수도 있다. 즉, 사람 또는 동물이 발로 차거나 물어뜯는 등 청소로봇(10)에 충격을 가하는 경우, 청소로봇(10)이 벽, 기둥 등과 충돌하는 경우 등 청소로봇(10)이 외부충격을 받는 경우 구비된 접촉센서, 가속도센서 등을 통해 외부충격을 감지할 수 있고, 놀람, 아픔, 경계 등에 관한 제스처를 표현할 수도 있다.

또한, 청소로봇(10)은 일화를 기억할 수 있고, 일화와 유사한 상황에서 적절한 제스처를 표현할 수도 있다. 즉, 청소로봇(10)은 과거에 경험한 사건에 관한 상황과 그 상황에서 표현했던 제스처 기타의 행동을 저장부(300) 또는 별도로 구비된 저장장치에 저장할 수 있다. 이때, 일화에 대해 망각할 수 있고 기억을 강도별로 나누어 저장할 수도 있다. 즉, 자주 반복되는 것, 외부로부터 큰 충격을 받은 것 등에 대한 일화는 기억되지만, 자주 반복되지 않는 것, 자극의 정도가 미미한 것 등에 대한 일화는 기억되지 않거나 일정기간이 사라지면 저장된 일화에 관한 데이터가 사라질 수도 있다. 이는 청소로봇(10)이 애완동물이 가지는 망각, 상황별 기억의 강도차이 등을 구현하여 청소로봇(10)과 사람 간 친밀감을 높이기 위함이다. 한편, 청소로봇(10)은 저장된 일화와 유사한 상황이 발생한 경우 저장된 일화를 토대로 상황을 인식하고 제스처를 취하거나 기타의 행동을 취한다.

전술한 방식으로 청소로봇(10)은 애완동물의 행동과 반응을 모방한 제스처 표현하고, 애완동물과 유사한 행동을 함으로써 사람과 친밀해질 수 있고, 이에 따라 청소로봇(10)은 청소기능에 더하여 애완용 동물처럼 사람에게 정서적 안정을 주고 사람의 적극적인 놀이상대가 될 수 있으며, 응급상황에서 사람의 생명을 구할 수도 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 상기와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 표현될 수도 있다.

10: 청소로봇
20: 신호입력장치
30: 충전도크
40: 텔레비전
100: 수신장치
200: 감지장치
300: 저장부
400: 중앙처리부
500: 카메라
600: 광케이블센서
700: 브러시

Claims (3)

1. 행동에 관한 신호를 수신하는 수신장치;
   외부환경의 변화를 감지하는 감지장치; 및
   애완동물의 제스처에 관한 데이터를 저장하는 저장부를 포함하고,
   상기 데이터로부터 선택되고, 상기 행동에 관한 신호 또는 상기 외부환경의 변화 중 적어도 하나에 대응하는 상기 제스처를 표현하는 청소로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제스처는,
   식사, 배설, 취침, 싸움, 기쁨, 슬픔, 좋아함, 싫어함, 놀람, 두려움, 반가움, 아픔 및 경계 중 적어도 하나에 관한 것임을 특징으로 하는 청소로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 수신장치는, 애완동물용 먹이, 애완동물용 장난감, 동물 및 사람 중 적어도 하나를 의미하는 신호를 입력하는 신호입력장치와 연결되고,
   상기 감지장치는, 이미지, 소리, 광량, 온도, 연기 및 외부물체와 접촉 여부 중 적어도 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 청소로봇.

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