KR20150031733A - 전기적 모듈러 빌딩 장치 - Google Patents

전기적 모듈러 빌딩 장치 Download PDF

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Abstract

특히 다양한 기능을 가지고 있는 블럭 등을 조립하여 전기적 에너지에 의해 작동되도록 할 수 있는 전기적 모듈러 빌딩 장치에 관한 것이다.
본 발명의 전기적 모듈러 빌딩 장치는, 내부에 제어부가 장착된 허브와; 상기 허브에 장착된 다수개의 제1커넥터부와; 하나 이상의 기능을 갖는 기능부가 장착된 블럭과; 상기 블럭의 일면에 장착되고, 상기 제1커넥터부에 탈착 가능하게 결합되는 제2커넥터부를 포함하여 이루어지되, 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부는 전기적으로 연결되어 상기 제어부와 기능부를 전기적으로 연결하고, 상기 제1커넥터부 또는 제2커넥터부 중 어느 하나 이상에는 자석이 장착되어 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부를 탈착 가능하게 결합시키는 것을 특징으로 한다.

Description

전기적 모듈러 빌딩 장치 { MODULAR ELECTRONIC BUILDING APPARATUS }
본 발명은 전기적 모듈러 빌딩 장치에 관한 것으로서, 특히 다양한 기능을 가지고 있는 블럭 등을 조립하여 전기적 에너지에 의해 작동되도록 할 수 있는 전기적 모듈러 빌딩 장치에 관한 것이다.
로봇 또는 블럭 등을 조립하는 장난감 조립 시스템은 수십 년 동안 알려져 왔다.
단순한 조립 블록들은 놀이 가치를 향상시키기 위해서 특정의 외관이나 기계적 또는 전기적 기능을 갖는 전용의 조립 요소들로 보완되었다.
이러한 기능들은, 예를 들어, 모터, 스위치 및 램프를 포함하지만, 또한 센서로부터의 입력을 받고 수신된 센서 입력에 응답하여 기능 요소들을 작동시킬 수 있는 프로그램가능 프로세서도 포함한다.
사전 구성된 기능을 수행하도록 되어 있는 기능 장치, 기능을 수행하기 위해 기능 장치에 에너지를 제공하는 에너지원, 및 외부 트리거 이벤트에 응답하여 기능을 수행하기 위해 기능 장치를 트리거하는 트리거를 갖는 자체 완비된(self-contained) 기능조립요소가 존재한다.
미국 특허 제6,773,322호에는 서로 다른 입력 유닛 및 출력 유닛을 포함하는 모듈식 장난감 조립 시스템(modular toy construction system)을 개시하고 있다.
이 유닛들은 송수신기/제어기 모듈에 연결되어 있고, 이 송수신기/제어기 모듈은 또한 컴퓨터와 통신을 하며, 이 컴퓨터로부터 모듈식 유닛들이 제어될 수 있다.
그렇지만, 이상의 종래의 시스템은 비교적 복잡한 구성 및 프로그래밍 프로세스를 필요로 하고, 프로그램의 작성이 원하는 거동(behaviour)을 프로그램하기 위해 비교적 높은 수준의 컴퓨터에 대한 친숙도는 물론 비교적 높은 수준의 추상 인지 능력을 필요로 함으로써, 이러한 장난감은 어느 정도 나이가 있는 아이들 및/또는 컴퓨터에 친숙한 아이들만 사용할 수 있는 한계가 있었다.
1. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0087159호(2010년08월03일)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 다양한 기능을 갖는 블럭들을 용이하게 결합시켜 새롭고 다양한 로봇 또는 장난감을 제작할 수 있고, 이렇게 제작된 로봇 또는 장난감을 스마트기기 등을 통해 조작할 수 있는 전기적 모듈러 빌딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기적 모듈러 빌딩 장치는, 내부에 제어부가 장착된 허브와; 상기 허브에 장착된 다수개의 제1커넥터부와; 하나 이상의 기능을 갖는 기능부가 장착된 블럭과; 상기 블럭의 일면에 장착되고, 상기 제1커넥터부에 탈착 가능하게 결합되는 제2커넥터부를 포함하여 이루어지되, 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부는 전기적으로 연결되어 상기 제어부와 기능부를 전기적으로 연결하고, 상기 제1커넥터부 또는 제2커넥터부 중 어느 하나 이상에는 자석이 장착되어 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부를 탈착 가능하게 결합시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제2커넥터부는, 상기 블럭의 일면에 결합되는 제2지지부와; 상기 제2지지부에 결합되고, 일단이 상기 제2지지부의 일면에서 돌출 형성되며, 타단이 상기 기능부에 연결되는 단자핀으로 이루어지고, 상기 제1커넥터부는, 상기 허브에 결합되고, 상기 단자핀이 삽입되는 삽입공이 형성된 제1지지부와; 상기 제1지지부의 내부에 장착되어 상기 제어부와 연결된 연결단자로 이루어지되, 상기 삽입공이 삽입된 상기 단자핀은 상기 연결단자와 접촉하여, 상기 제어부와 기능부를 연결한다.
상기 제2지지부에는 상기 단자핀의 둘레에서 상기 단자핀의 일단방향으로 안착돌기가 돌출 형성되고, 상기 제1지지부에는 상기 삽입공의 둘레를 따라 오목하게 형성되어 상기 안착돌기가 안착되는 안착홈이 형성되되, 상기 자석은 상기 안착돌기 또는 안착홈에 장착된다.
상기 안착돌기 및 안착홈은 각각 상하방향 또는 좌우방향으로 비대칭 형상으로 형성된다.
상기 제1지지부에는 제1자석이 장착되고, 상기 제2지지부에는 제2자석이 장착되되, 상기 제1자석과 제2자석은 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부의 연결방향으로 N극과 S극이 분극되어 있고, 상기 제1자석과 제2자석은 서로 다른 자극으로 마주보게 배치되어 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부를 자력에 의해 탈착 가능하게 결합시킨다.
상기 제1자석은 중공형상으로 이루어져 상기 단자핀의 둘레를 따라 배치되고, 상기 제2자석은 중곡형상으로 이루어져 상기 삽입공의 둘레를 따라 배치되되, 상기 제1자석과 제2자석의 이격거리는, 상기 단자핀과 연결단자의 이격거리와 같거나 크도록 한다.
상기 연결단자는 판 스프링 형상으로 형성되어, 상기 삽입공을 통해 삽입되는 상기 단자핀에 의해 압축된다.
상기 허브 및 블럭에는 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부가 결합되었을 때 점등되는 램프가 장착된다.
그리고, 상기 블럭의 타면에는 상기 제2커넥터부와 전기적으로 연결된 제3커넥터부가 장착되되, 상기 제3커넥터부는 상기 제1커넥터부의 구조와 동일하고, 상기 제2커넥터부와 제3커넥터부에 의해 다수개의 상기 블럭이 연속적으로 연결되도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 허브에 장착되는 무선송수신부와; 상기 무선송수신부와 무선으로 데이터통신이 이루어지는 휴대용 스마트기기를 더 포함하여 이루어지되, 상기 휴대용 스마트기기에 의한 조작에 의해 상기 허브에 결합된 상기 블럭의 기능부가 작동되도록 할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전기적 모듈러 빌딩 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
다양한 기능을 갖는 블럭들을 용이하게 결합시켜 새롭고 다양한 로봇 또는 장난감을 제작할 수 있고, 이렇게 제작된 로봇 또는 장난감을 스마트기기 등을 통해 조작할 수 있다.
특히, 자석을 통해 제1커넥터부와 제2커넥터부를 보다 용이하게 결합시키고, 전기적 연결이 잘 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기적 모듈러 빌딩 장치의 대략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 허브에서 분리된 제1커넥터부와 블럭의 일방향 분해사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 허브에서 분리된 제1커넥터부와 블럭의 타방향 분해사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기적 모듈러 빌딩 장치의 단면 구조도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블럭의 사시도,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기적 모듈러 빌딩 장치의 대략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 허브에서 분리된 제1커넥터부와 블럭의 일방향 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 허브에서 분리된 제1커넥터부와 블럭의 타방향 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기적 모듈러 빌딩 장치의 단면 구조도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블럭의 사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 전기적 모듈러 빌딩 장치는, 허브(10)와, 제1커넥터부(20)와, 블럭(30)과, 제2커넥터부(40)와, 자석(50) 등을 포함하여 이루어진다.
상기 허브(10)는 내부에 제어부(11)가 장착되어 있다.
본 실시예에서 상기 허브(10)를 납작한 육면체 형상으로 형성되어 있으나, 상기 허브(10)의 형상은 이에 한정하지 않고 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1커넥터부(20)는 다수개로 이루어져 상기 허브(10)에 장착된다.
본 실시예에서 상기 제1커넥터부(20)는 상기 허브(10)의 측면에 장착되어 있는데, 상기 제1커넥터부(20)는 상기 허브(10)의 측면뿐만 아니라 상면 및 하면에도 장착될 수 있다.
상기 블럭(30)은 상기 허브(10)보다 작은 크기로 이루어져, 하나 이상의 기능을 갖는 기능부(31)가 장착되어 있다.
상기 기능부(31)는, 모터, 바퀴, 관절, 램프, 센서, 스위치, 배터리, 카메라, 연결소켓 등 다양한 구성들로 이루어져, 그 기능을 수행할 수 있도록 되어 있다.
상기 제2커넥터부(40)는 상기 블럭(30)의 일면에 장착되고 상기 제1커넥터부(20)에 탈착 가능하게 결합되어, 상기 블럭(30)을 상기 허브(10)에 탈부착할 수 있게 한다.
이러한 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)의 결합시, 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)는 전기적으로 연결되어 상기 제어부(11)와 기능부(31)를 전기적으로 연결한다.
상기 허브(10)에 결합된 상기 제1커넥터부(20)는, 제1지지부(21)와, 연결단자(22)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1지지부(21)는 상기 허브(10)에 결합되고, 다수개의 삽입공(24)이 관통 형성되어 있다.
상기 연결단자(22)는 상기 제1지지부(21)의 내부에 장착되어 상기 제어부(11)와 연결된다.
이때, 상기 연결단자(22)는 절곡된 판스프링 형상으로 형성되도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 블럭(30)에 결합된 상기 제2커넥터부(40)는, 제2지지부(41)와, 단자핀(42)으로 이루어진다.
상기 제2지지부(41)는 상기 블럭(30)의 일면에 결합된다.
상기 단자핀(42)은 다수개로 이루어져 상기 제2지지부(41)에 결합되고, 일단이 상기 제2지지부(41)의 일면에서 돌출 형성되며, 타단이 상기 기능부(31)에 연결되어 있다.
이러한 상기 단자핀(42)은 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)의 결합시 상기 삽입공(24)에 삽입되어 상기 연결단자(22)에 접촉됨으로써, 상기 제어부(11)와 기능부(31)를 전기적으로 연결하게 된다.
이때, 상기 연결단자(22)는 판스프링으로 이루어져 있어, 상기 삽입공(24)을 통해 삽입되는 상기 단자핀(42)에 의해 압축됨으로써, 상기 연결단자(22)와 단자핀(42)의 접촉이 보다 잘 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1지지부(21)에는 상기 삽입공(24)을 둘레를 따라 오목하게 안착홈(23)이 형성되어 있다.
그리고 상기 제2지지부(41)에는 상기 단자핀(42)의 둘레에서 상기 단자핀(42)의 돌출된 일단방향으로 안착돌기(43)가 돌출 형성되어 있다.
상기 안착돌기(43)는 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)의 결합시 상기 안착홈(23)에 삽입 안착된다.
상기 안착돌기(43) 및 안착홈(23)은 각각 상하방향 또는 좌우방향으로 비대칭 형상으로 형성되어, 다수개의 상기 단자핀(42)이 잘못된 삽입공(24)에 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
위와 같은 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)는 상술한 것과 달리, 상기 제1커넥터부(20)가 상기 블럭(30)에 장착되고, 상기 제2커넥터부(40)가 상기 허브(10)에 장착되도록 할 수도 있다.
상기 자석(50)은 상기 제1커넥터부(20) 및/또는 제2커넥터부(40) 중 어느 하나 이상에 장착되어, 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)가 보다 용이하게 탈부착될 수 있도록 한다.
이러한 상기 자석(50)은 상기 안착돌기(43) 및/또는 안착홈(23)에 장착된다.
바람직하게는 상기 자석(50)이 상기 제1커넥터부(20) 및 제2커넥터부(40)에 각각 장착되어있도록 한다.
상기 자석(50)은 상기 제1지지부(21)의 안착홈(23)에 장착되는 제1자석(51)과, 상기 제2지지부(41)의 안착돌기(43)에 장착되는 제2자석(52)으로 이루어진다.
상기 제1자석(51)과 제2자석(52)은 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)의 연결방향으로 N극과 S극이 분극되어 있고, 상기 제1자석(51)과 제2자석(52)은 서로 다른 자극으로 마주보게 배치되어 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)를 자력에 의해 탈착 가능하게 결합시킨다.
그리고, 상기 자석(50)은 다양한 형상으로 이루어져 다양한 위치에 장착될 수도 있으나, 본 실시예와 같이 중공형상으로 형성되어 장착되도록 함이 바람직하다.
즉, 상기 제1자석(51)은 중공형상으로 이루어져 상기 단자핀(42)의 둘레를 따라 배치되고, 상기 제2자석(52)은 중곡형상으로 이루어져 상기 삽입공(24)의 둘레를 따라 배치되도록 한다.
위와 같이 상기 제1자석(51) 및 제2자석(52)의 형상 및 결합위치에 의해, 자력의 상쇄없이 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)가 보다 잘 결합되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1자석(51)과 제2자석(52)의 이격거리는, 상기 단자핀(42)과 연결단자(22)의 이격거리와 같거나 크도록 한다.
이로 인해, 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)를 상호 결합할 경우, 상기 제1자석(51)과 제2자석(52)은 상기 단자핀(42)과 연결단자(22)가 상호 접촉할 때까지 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40) 상호간을 잡아당기게 되는바, 상기 단자핀(42)과 연결단자(22) 비접촉됨이 없이 접촉된 상태를 유지하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 허브(10) 및 블럭(30)에는 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)가 결합되었을 때 점등되는 램프(13,33)가 장착되어, 결합여부를 시각적으로 보다 잘 보여주도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 상기 블럭(30)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 타면이 막혀 있을 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 제3커넥터부(60)가 장착되어 있을 수도 있다.
상기 제3커넥터부(60)는 상기 제2커넥터부(40)에 전기적으로 연결되어 있다.
그리고, 상기 제3커넥터부(60)는 상술한 상기 제1커넥터부(20)의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있다.
따라서, 상기 제3커넥터부(60)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
위와 같은 상기 제3커넥터부(60)에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2커넥터부(40)와 제3커넥터부(60)의 결합에 의해 다수개의 상기 블럭(30)이 연속적으로 연결되도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 허브(10)에 장착되는 무선송수신부(12)와, 휴대용 스마트기기(70)를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 무선송수신부(12)는 상기 제어부(11)와 연결되어 있다.
상기 휴대용 스마트기기(70)는, 스마트폰, 스마트패드, 태블릿PC등으로 이루어지고, 상기 무선송수신부(12)를 통해 상기 허브(10)와 무선으로 데이터통신이 가능하도록 되어 있다.
따라서, 사용자가 상기 휴대용 스마트기기(70)에 설치된 프로그램을 이용하여 조작 등과 관련된 데이트 등을 입력하게 되면, 입력신호는 상기 무선송수신부(12)를 통해 상기 제어부(11)로 전송된 후, 상기 제1커넥터부(20)와 제2커넥터부(40)의 전기적 연결라인을 따라 상기 블록에 장착된 상기 기능부(31)에 전달되어, 상기 기능부(31) 특유의 기능이 작동되도록 할 수 있다.
위와 같은 본 발명은, 어린이를 포함한 학생들이 다양한 기능을 갖는 부품(모터, 배터리, 블루투스, 센서, 바퀴, 램프 등)으로 이루어진 상기 블럭(30)들을 조립하여 매우 다양한 장난감 또는 로봇 등을 제작하고, 이렇게 제작된 로봇 등을 스마트기기(70)를 이용하여 작동시킴으로써 교육적으로 매우 유용하게 활용할 수 있다.
또한 본 발명은 자석(50)이 구비되어 있기 때문에, 상기 허브(10)와 블럭(30), 또는 블럭(30)과 블럭(30) 상호간의 조립이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명인 전기적 모듈러 빌딩 장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 허브, 11 : 제어부, 12 : 무선송수신부, 13 : 램프,
20 : 제1커넥터부, 21 : 제1지지부, 22 : 연결단자, 23 : 안착홈, 24 : 삽입공,
30 : 블럭, 31 : 기능부, 33 : 램프,
40 : 제2커넥터부, 41 : 제2지지부, 42 : 단자핀, 43 : 안착돌기,
50 : 자석, 51 : 제1자석, 52 : 제2자석,
60 : 제3커넥터부,
70 : 스마트기기,

Claims (10)

  1. 내부에 제어부가 장착된 허브와;
    상기 허브에 장착된 다수개의 제1커넥터부와;
    하나 이상의 기능을 갖는 기능부가 장착된 블럭과;
    상기 블럭의 일면에 장착되고, 상기 제1커넥터부에 탈착 가능하게 결합되는 제2커넥터부를 포함하여 이루어지되,
    상기 제1커넥터부와 제2커넥터부는 전기적으로 연결되어 상기 제어부와 기능부를 전기적으로 연결하고,
    상기 제1커넥터부 또는 제2커넥터부 중 어느 하나 이상에는 자석이 장착되어 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부를 탈착 가능하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 제2커넥터부는,
    상기 블럭의 일면에 결합되는 제2지지부와;
    상기 제2지지부에 결합되고, 일단이 상기 제2지지부의 일면에서 돌출 형성되며, 타단이 상기 기능부에 연결되는 단자핀으로 이루어지고,
    상기 제1커넥터부는,
    상기 허브에 결합되고, 상기 단자핀이 삽입되는 삽입공이 형성된 제1지지부와;
    상기 제1지지부의 내부에 장착되어 상기 제어부와 연결된 연결단자로 이루어지되,
    상기 삽입공이 삽입된 상기 단자핀은 상기 연결단자와 접촉하여, 상기 제어부와 기능부를 연결하는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  3. 청구항2에 있어서,
    상기 제2지지부에는 상기 단자핀의 둘레에서 상기 단자핀의 일단방향으로 안착돌기가 돌출 형성되고,
    상기 제1지지부에는 상기 삽입공의 둘레를 따라 오목하게 형성되어 상기 안착돌기가 안착되는 안착홈이 형성되되,
    상기 자석은 상기 안착돌기 또는 안착홈에 장착된 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  4. 청구항3에 있어서,
    상기 안착돌기 및 안착홈은 각각 상하방향 또는 좌우방향으로 비대칭 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  5. 청구항2 또는 청구항3에 있어서,
    상기 제1지지부에는 제1자석이 장착되고,
    상기 제2지지부에는 제2자석이 장착되되,
    상기 제1자석과 제2자석은 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부의 연결방향으로 N극과 S극이 분극되어 있고,
    상기 제1자석과 제2자석은 서로 다른 자극으로 마주보게 배치되어 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부를 자력에 의해 탈착 가능하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  6. 청구항5에 있어서,
    상기 제1자석은 중공형상으로 이루어져 상기 단자핀의 둘레를 따라 배치되고,
    상기 제2자석은 중곡형상으로 이루어져 상기 삽입공의 둘레를 따라 배치되되,
    상기 제1자석과 제2자석의 이격거리는, 상기 단자핀과 연결단자의 이격거리와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  7. 청구항2에 있어서,
    상기 연결단자는 판 스프링 형상으로 형성되어,
    상기 삽입공을 통해 삽입되는 상기 단자핀에 의해 압축되는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  8. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 허브 및 블럭에는 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부가 결합되었을 때 점등되는 램프가 장착된 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  9. 청구항1 내지 청구항3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블럭의 타면에는 상기 제2커넥터부와 전기적으로 연결된 제3커넥터부가 장착되되,
    상기 제3커넥터부는 상기 제1커넥터부의 구조와 동일하고,
    상기 제2커넥터부와 제3커넥터부에 의해 다수개의 상기 블럭이 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
  10. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 허브에 장착되는 무선송수신부와;
    상기 무선송수신부와 무선으로 데이터통신이 이루어지는 휴대용 스마트기기를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 휴대용 스마트기기에 의한 조작에 의해 상기 허브에 결합된 상기 블럭의 기능부가 작동되는 것을 특징으로 하는 전기적 모듈러 빌딩 장치.
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