KR20150071198A - 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼굴 로봇의 얼굴 골격과 그 얼굴 골격에 씌워지는 외피가 손쉬운 착탈이 가능하도록 자석을 띠는 구성에 의해 흡착결합될 수 있도록 함은 물론 그 얼굴 골격에 외피가 씌워지는 경우 틀어짐 없이 정확히 조립될 수 있도록 하는 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇에 관한 것이다.
본 발명은 로봇의 얼굴 형상을 이루도록 구성되되 턱부분이 턱관절엑추에이터에 의해 상하동작하도록 이루어진 얼굴 골격, 상기 얼굴 골격의 외측면에 설치되어 눈썹엑추에이터에 의해 동작되는 눈썹모듈, 상기 얼굴골격의 위에 장착되는 외피를 포함하여 구성된 얼굴 로봇에 있어서, 상기 외피는 상기 얼굴골격의 전면에서 후면 방향으로 씌워지도록 구성되고, 상기 눈썹모듈은 상기 눈썹엑추에이터에 연결되어 회전되는 제1회전구와, 상기 제1회전구에 연결관절을 매개로 연결되는 제2회전구로 구성되며, 상기 외피의 눈썹부위 내측면에 설치되는 제1자성체가 상기 제1회전구 및 제2회전구 중 어느 하나에 설치되는 제2자성체에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 눈썹모듈의 동작에 따라 상기 외피의 눈썹부위가 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇{FACE ROBOT ASSEMBLING AND SEPARATING TYPE OF EXTERIOR SKIN}

본 발명은 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼굴 로봇의 얼굴 골격과 그 얼굴 골격에 씌워지는 외피가 손쉬운 착탈이 가능하도록 자석을 띠는 구성에 의해 흡착결합될 수 있도록 함은 물론 그 얼굴 골격에 외피가 씌워지는 경우 틀어짐 없이 정확히 조립될 수 있도록 하는 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇에 관한 것이다.

종래 산업용 로봇과는 달리 최근 로봇의 사용 범위는 매우 넓어져, 인간이 생활하는 환경으로 확대되고 있는 추세이다. 이러한 추세로 인해 인간과의 상호작용이 무엇보다 중요하게 요구되고 있으며, 그 상호작용에 있어서 거부감이 없는 로봇들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

최근에는, 인간과 로봇 간의 원활한 상호작용을 위해 실제 인간과 외관이 유사한 인간형 로봇들이 개발되고 있는 추세이며, 이러한 추세에 따라 감정표현이 간으한 로봇들에 대한 연구가 진행되고 있다.

이러한 연구에 따라 다양한 로봇들이 개발되고 있으며, 현재까지 개발된 로봇들은 그 심리상태나 감정을 표현함에 있어서 사람의 얼굴을 본 따서 만든 기계적인 얼굴을 표현한다. 이러한 로봇의 대표적인 예로서, 기계적으로 얼굴의 근육을 묘사한 미국 MIT의 kismet와, 실리콘을 사용하여 사람의 피부와 비슷학 만든 일본도쿄기술대학의 Roterta와 Saya 등이 있다.

그러나, 지금까지 개발된 로봇의 기계적 얼굴은 사람과 비슷한 자연스러운 표정을 생성할 수 없으며, 생성된 표정이 사람들에게 거부감을 주기도 하는 등의 문제점이 있다. 또한, 인간의 얼굴이 아닌 가공의 생명체에 대한 얼굴 형태여서, 인간의 심리상태와 비슷한 유형의 감정을 표정으로서 표현할 수 없는 문제가 있다.

상기와 같은 실정을 감안하여 선출원 된 표정 구현이 가능한 얼굴 로봇인 등록특허공보 제10-1002619호에서는 인공피부를 유연한 소재로 형성시킴으로써 자연스러운 감정 표현을 가능하게 하고, 접촉 모듈을 사용함으로써 상기 인공피부와 액추에이터간 연결을 용이하게 하여 인간과 최대한 유사한 표정 구현을 가능하게 하는, 표정 구현이 가능한 얼굴 로봇을 제공하고 있다.

그러나, 종래기술은 로봇 얼굴의 외피를 단순히 접착제에 의해서 로봇 얼굴의 골격에 결합함에 따라 표정구현을 위한 센서 및 모터등의 손상에 의해 부품을 교체하여야 하는 경우 외피를 로봇의 얼굴 골격으로부터 원형의 손상 없이 분리하는데 상당한 어려움이 있는 실정이며, 외피를 로봇의 얼굴 골격에 결합할때 틀어짐 없이 정확히 조립하는 것이 어려울 뿐만 아니라 외피와 로봇의 얼굴 골격의 재조립시 얼굴 외형의 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은 얼굴 로봇의 얼굴 골격에 씌워지는 외피가 신속하고 간단히 착탈이 가능하도록 자석을 띠는 구성에 의해 흡착결합될 수 있도록 함으로서 다양한 형상의 얼굴을 필요에 따라 신속하고 간단히 교체가능하도록 하는 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇를 제공하는 데 있다.

그리고, 상기 얼굴 골격에 외피가 씌워지는 경우 외피의 눈썹부위와 얼굴골격의 눈썹모듈에 설치되는 제1,2자성체 및 외피의 턱부위와 얼굴골격의 턱부위에 설치되는 제1,2자력구에 의해 틀어짐 없이 용이하고 정확히 조립될 수 있도록 한다.

또한, 상기 얼굴 골격에 설치되는 눈썹모듈 및 턱 관절의 동작시 그 동작에 대응하여 외피의 눈썹부위 및 턱 부위가 움직이도록 함으로써 자연스런 표정구현이 가능하도록 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇의 얼굴 형상을 이루도록 구성되되 턱부분이 턱관절엑추에이터에 의해 상하동작하도록 이루어진 얼굴 골격, 상기 얼굴 골격의 외측면에 설치되어 눈썹엑추에이터에 의해 동작되는 눈썹모듈, 상기 얼굴골격의 위에 장착되는 외피를 포함하여 구성된 얼굴 로봇에 있어서, 상기 외피는 상기 얼굴골격의 전면에서 후면 방향으로 씌워지도록 구성되고, 상기 눈썹모듈은 상기 눈썹엑추에이터에 연결되어 회전되는 제1회전구와, 상기 제1회전구에 연결관절을 매개로 연결되는 제2회전구로 구성되며, 상기 외피의 눈썹부위 내측면에 설치되는 제1자성체가 상기 제1회전구 및 제2회전구 중 어느 하나에 설치되는 제2자성체에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 눈썹모듈의 동작에 따라 상기 외피의 눈썹부위가 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외피의 턱부위 내측면에 설치되는 제1자력구가 상기 얼굴 골격의 턱 부위에 설치되는 제2자력구에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 턱관절엑추에이터에 의해 상기 얼굴 골격의 턱부분의 동작에 따라 상기 외피의 턱부위가 움직여 외피의 입부분이 움직일 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 얼굴 로봇의 얼굴 골격에 씌워지는 외피가 자석을 띠는 구성에 의해 흡착결합되어 다양한 형상의 얼굴을 필요에 따라 신속하고 간단히 교체할 수 있게 되고, 상기 제1,2자성체 및 제1,2자력구에 의해 외피가 얼굴 골격에 틀어짐 없이 용이하고 정확히 조립될 수 있게 된다.

또한, 상기 얼굴 골격에 설치되는 눈썹모듈 및 턱 관절의 동작시 그 동작에 대응하여 외피의 눈썹부위 및 턱 부위가 움직이게 되어 자연스런 표정구현이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 얼굴 골격에 외피가 씌워진 상태를 나타낸 상태도,
도 2는 본 발명에 따른 얼굴 골격의 골격상태를 나타낸 상태도,
도 3은 본 발명에 따른 얼굴 골격의 상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 얼굴 골격에서 턱부분이 움직인 상태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 얼굴골격의 눈썹모듈과 외피가 연결되는 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 얼굴골격의 턱부분과 외피가 연결되는 상태를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇에 관해 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자나 제조자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있을 것이며, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇의 얼굴 골격에 외피가 씌워진 상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 얼굴 골격의 골격상태를 나타낸 상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 얼굴 골격의 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 얼굴 골격에서 턱부분이 움직인 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 얼굴골격의 눈썹모듈과 외피가 연결되는 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 얼굴골격의 턱부분과 외피가 연결되는 상태를 나타낸 단면도이다.

상기 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇은 로봇의 얼굴 형성을 이루도록 구성되되 턱부분이 턱관절엑추에이터에 의해 상하동작하도록 이루어진 얼굴 골격(10), 상기 얼굴 골격(10)의 외측면에 설치되어 눈썹엑추에이터(30)에 의해 동작되는 눈썹모듈(20), 상기 얼굴 골격(10)의 위에 장착되는 외피(50)를 포함하여 구성된 얼굴 로봇에 있어서, 상기 외피(50)는 상기 얼굴골격의 전면에서 후면 방향으로 씌워지도록 구성된다.

즉, 상기 외피(50) 외관적으로 사람의 피부와 유사한 효과를 낼 수 있으면서도 표정의 표현을 용이하게 하기 위해 유연한 재질로 형성되는 것이 바람직한데, 이를 위해 실리콘 재질의 일종인 랜드류와 같은 물질을 외피의 재질로 선택할 수 있을 것이다. 이때, 상기 외피(50)의 색깔은 황색이나 흰색, 검은색 등과 같이 다양한 색상으로 형성될 수 있을 것이며, 얼굴의 눈썹 및 입술, 코의 형상이 형성되고, 머리카락의 형상도 다양하게 형성될 수 있을 것이다.

또한, 상기 외피(50)를 상기 얼굴 골격(10)의 전면에서 후면방향으로 씌워지도록 구성함으로써 필요에 따라 다른 형상의 외피(50)를 얼굴 골격(10)에 설치시 원활한 착탈이 가능하도록 하기 위함인 것이다.

상기 눈썹모듈(20)은 상기 얼굴 골격(10)의 내측에 설치된 눈썹엑추에이터(30)에 연결되어 회전되는 제1회전구(21)와, 상기 제1회전구(21)에 연결관절(25)을 매개로 연결되는 제2회전구(27)로 구성된다.

즉, 상기 눈썹엑추에이터(30)의 구동에 의해 상기 제1회전구(21)가 동작하게 되면 상기 제1회전구(21)에 연결관절(25)을 매개로 연결된 제2회전구(27)가 동작하게 되는 것으로, 상기 눈썹모듈(20)에 밀착된 상기 외피(50)의 눈썹(51)부위가 그 눈썹모듈(20)의 움직임에 따라 움직이도록 함으로써 자연스런 표정구현이 가능하게 되는 것이다.

이때, 상기 제1회전구(21) 및 제2회전구(27)에는 설치홈(22)이 형성되고, 그 설치홈(22)에는 제2자성체(23)가 설치된다.

즉, 상기 외피(50)의 눈썹부위 내측면에 설치되는 제1자성체(53)가 상기 설치홈(22)에 설치되는 제2자성체(23)에 자력에 의해 흡착되어 상기 눈썹모듈(20)의 동작에 따라 상기 외피(50)의 눈썹부위가 움직일 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 제1,2자성체(53,23)에 의해 상기 외피(50)를 상기 얼굴 골격(10)에 씌워 결합하는 과정에서 상기 외피(50)의 눈썹(51)부위가 눈썹모듈(20)이 틀어짐 없이 정확하고 손쉽게 조립될 수 있게 된다.

한편, 상기 외피(50)의 턱부위에는 제1자력구(55)가 설치되고, 그 제1자력구(55)는 상기 얼굴 골격(10)의 턱부위에 설치되는 제2자력구(45)에 자력에 의해 흡착 결합된다.

즉, 상기 외피(50)의 턱부위 내측면에 설치되는 제1자력구(55)가 상기 얼굴 골격(10)의 턱부위 외측면에 설치되는 제2자력구(45)에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 턱관절엑추에이터에 의해 상기 턱관절의 동작에 따라 상기 외피(50)의 턱부위가 움직여 외피(50)의 입부분이 움직일 수 있도록 하는 것이다.

다시 말해, 상기 턱관절엑추에이터에 의해 상기 턱관절(40)이 동작하게 되면 상기 제1자력구(55)와 제2자력구(45)를 매개로 연결되는 상기 외피(50)의 턱부위가 움직이게 됨으로서 결과적으로는 상기 외피(50)의 입술이 움직이는 것과 같은 효과를 발휘할 수 있게 되어 자연스런 표정의 연출이 가능하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 얼굴 로봇은 얼굴 골격(10)의 전면에서 후면방향으로 외피(50)를 씌우는 과정에서 상기 제1,2자성체(53,23) 및 제1,2자력구(55,45)가 자력에 의해 흡착결합되어 외피가 얼굴 골격에 틀어짐 없이 신속하고 정확히 조립되어 조립성이 향상됨은 물론 상기 외피(50)를 다른 형상의 얼굴모양으로 된 외피로 교체하는 경우, 상기 얼굴 골격(10)에서 손쉽게 분리가 가능하여 다양한 형상의 얼굴을 필요에 따라 신속하고 간단히 착탈결합할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 외피(50)의 볼부분, 코, 이마 부분과 그와 대응되는 얼굴골격의 볼부분, 코 이마 부분에 다수개의 부착자력구(미도시)를 설치하여 상기 얼굴 골격(10)에 씌워지는 상기 외피(50)의 결속력을 증가시킬 수 있도록 구성할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

또한, 상기 얼굴 골격(10)에는 안구(35)가 상하, 좌우로 움직이게 하는 안구 운동부가 설치될 수 있고, 이러한 상태에서 상기 얼굴 골격(10)에 씌워지는 상기 외피(50)에는 상기 안구(35)가 노출될 수 있도록 하는 안구 노출공(57)이 형성되는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에서의 제1,2자성체(53,23) 및 제1,2자력구(55,45)는 자력이 강한 강자석이 사용되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 자성을 갖는 것이라면 어떠한 구조라도 상관없을 것임을 밝혀두는 바이다.

이와 같이 본 발명에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정하지 않고, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 얼굴골격 20: 눈썹모듈
30: 눈썹엑추에이터 40: 턱관절
50: 외피

Claims (2)

1. 로봇의 얼굴 형상을 이루도록 구성되되 턱부분이 턱관절엑추에이터에 의해 상하동작하도록 이루어진 얼굴 골격, 상기 얼굴 골격의 외측면에 설치되어 눈썹엑추에이터에 의해 동작되는 눈썹모듈, 상기 얼굴골격의 위에 장착되는 외피를 포함하여 구성된 얼굴 로봇에 있어서,
   상기 외피는 상기 얼굴골격의 전면에서 후면 방향으로 씌워지도록 구성되고, 상기 눈썹모듈은 상기 눈썹엑추에이터에 연결되어 회전되는 제1회전구와, 상기 제1회전구에 연결관절을 매개로 연결되는 제2회전구로 구성되며, 상기 외피의 눈썹부위 내측면에 설치되는 제1자성체가 상기 제1회전구 및 제2회전구 중 어느 하나에 설치되는 제2자성체에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 눈썹모듈의 동작에 따라 상기 외피의 눈썹부위가 움직일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외피의 턱부위 내측면에 설치되는 제1자력구가 상기 얼굴 골격의 턱 부위에 설치되는 제2자력구에 자력에 의해 흡착 결합되어 상기 턱관절엑추에이터에 의해 상기 얼굴 골격의 턱부분의 동작에 따라 상기 외피의 턱부위가 움직여 외피의 입부분이 움직일 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 외피의 착탈이 가능한 얼굴 로봇.

Images