KR20160045985A - 식사 보조 로봇, 이를 포함하는 식사 보조 시스템 - Google Patents

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박윤근
송래근
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Abstract

식사 보조 로봇, 이를 포함하는 식사 보조 시스템이 개시된다.
식사 보조 시스템은 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공하고, 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면, 선택된 식사 메뉴를 사용자에게 배식하며, 배식량을 조절할 수 있는 식사 보조 로봇과 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적하는 시선 추적 장치 및 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 식사 보조 로봇이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 관리 서버를 포함한다.

Description

식사 보조 로봇, 이를 포함하는 식사 보조 시스템{MEAL ASSISTANCE ROBOT AND MEAL ASSISTANCE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 식사 보조 로봇과 이를 포함하는 식사 보조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상지가 불편한 환자 또는 노약자의 식사를 보조하는 식사 보조 로봇과 이를 포함하는 식사 보조 시스템에 관한 것이다.
상지가 불편한 환자 또는 노약자는 스스로 식사를 할 수 없어 보호자의 도움을 필요로 하며, 보호자의 도움으로 식사를 하는 시간이 부담이 될 수 있다. 이에 따라 상지가 불편한 환자 또는 노약자들로 하여금 제 3자의 도움 없이 식사를 하도록 하는 식사 보조 기구 또는 로봇에 대한 기술 연구가 활발히 이루어지고 있다.
식사 보조 로봇의 종래 기술은 사용자의 제어에 의해 로봇 암이 구동되며, 이에 따라 로봇 암이 구비된 음식을 사용자에게 전달 하는 방식을 사용하고 있다. 사용자가 직관적으로 식사 보조 로봇을 제어하기 위한 방법으로 사용자의 신체를 이용하여 버튼을 누르거나, 음성 인식을 수행하거나 안구 움직임을 추적하는 방법 등을 사용할 수 있다. 안구 움직임을 추적하는 방법을 통해 식사 보조 로봇을 제어하는 것은 상지가 불편한 환자 또는 노약자의 움직임을 최소화 할 수 있는 이점이 있어 이를 이용한 식사 보조 로봇에 대한 연구가 이루어 지고 있다.
KR 10-2011-0112690 A
본 발명의 일측면은 상지가 불편한 환자 또는 노약자에게 배식량을 조절하여 배식할 수 있는 식사 보조 로봇 및 이를 포함하는 식사 보조 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상지가 불편한 환자 또는 노약자에게 식사 보조 시 복수개의 식사 메뉴에 있어서, 식사 패턴에 따라 식사를 제공할 수 있는 식사 보조 로봇 및 이를 포함하는 식사 보조 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면은 식사 보조 로봇에 있어서, 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공하는 스크린, 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면, 선택된 식사 메뉴를 사용자에게 배식하는 로봇 암 및 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장하며 하단으로 음식을 내려 보낼 수 있도록 배출구를 구비하는 컨테이너부와, 컨테이너부의 하단에 마련되며 회전에 의해 컨테이너부에서 배출되는 음식을 하단으로 배출하는 톱니형 휠부를 구비하는 음식 박스를 포함할 수 있다.
한편, 로봇 암은 회전 운동 및 상하 운동이 가능하도록 구동하는 복수 개의 암 액추에이터를 포함하며, 복수 개의 암 액추에이터의 구동에 의해 회전 운동 및 상하 운동하는 복수 개의 링크를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 링크 중 어느 하나의 링크는 음식을 수용할 수 있는 음식 수용부와 연결되며, 음식 박스 하단에서 좌우로 회전하여 음식 박스로부터 배출되는 음식을 수용할 수 있다.
또한, 복수 개의 암 액추에이터는 각각 외부와 통신할 수 있도록 통신 모듈을 구비하며, 통신 모듈에 전달되는 명령 정보에 따라 개별적인 제어가 가능하도록 마련될 수 있다.
또한, 식사 보조 로봇은 내부적으로 공간이 구획되어 마련되는 상층 공간부 및 하층 공간부를 포함하며, 상층 공간부는 음식 박스가 마련되고, 음식 박스로부터 하층 공간부로 음식을 배출하며, 하층 공간부는 로봇 암이 이동하여 상층 공간부를 통해 배출되는 음식을 수용하여 외부로 배출할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 로봇 암은 하층 공간부에서 좌우로 회전하며 음식 박스로부터 배출된 음식을 받고, 상하 또는 좌우로 움직이며 사용자의 입의 위치로 이동하여 음식을 배식할 수 있다.
또한, 음식 박스는 로봇 암이 움직이는 루트의 상단에 대응하도록 상층 공간부에 배치되고, 로봇 암이 사용자가 선택한 식사 메뉴의 음식 박스 하단에 정지하면 음식을 배출할 수 있다.
또한, 톱니형 휠부는 휠 액추에이터와 연결되어 회전하며 컨테이너부로부터 음식을 내려 받고, 톱니 사이 공간의 크기에 따라 음식의 양이 조절될 수 있다.
또한, 휠 액추에이터와 연결되어 회전하며 컨테이너부로부터 음식을 내려 받는 것은, 톱니형 휠부는 휠 액추에이터에 의해 회전하여 컨테이너부의 배출구로부터 배출되는 음식을 톱니형 휠부의 연속되는 톱니 사이 공간으로 내려 받을 수 있다.
또한, 톱니 사이 공간의 크기에 따라 음식의 양이 조절되는 것은, 톱니형 휠부가 회전하며 컨테이너부에서 배출된 음식이 톱니 사이 공간에 놓이고, 톱니형 휠부가 회전하며 톱니 사이 공간에 놓인 음식이 하단으로 배출되어, 톱니 사이 공간의 크기에 따라 컨테이너부에서 배출되는 음식의 양이 조절될 수 있다.
또한, 휠 액추에이터는 외부에 마련된 서버와 직접적으로 통신할 수 있도록 각각의 통신 모듈을 구비하며, 통신 모듈에 전달되는 명령 정보에 따라 구동 될 수 있다.
또한, 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받고, 사용자의 안구 움직임을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하고, 생성된 식사 패턴에 따라 사용자에게 음식을 배식하는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한, 사용자의 시선을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하는 것은, 사용자의 안구 움직임을 통해 복수 개의 식사 메뉴를 선택 받고, 복수 개의 식사 메뉴가 선택된 순서에 따라 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 사용자의 시선을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하는 것은, 사용자가 미리 정해진 일정 횟수 이상 동일한 순서로 식사 메뉴를 선택하면, 식사 메뉴를 선택한 순서에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 식사 보조 시스템에 있어서, 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공하는 스크린과, 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면 선택된 식사 메뉴를 사용자에게 배식하는 로봇 암과, 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장하며 하단으로 음식을 내려 보낼 수 있도록 배출구를 구비하는 컨테이너부 및 컨테이너부의 하단에 마련되며 회전에 의해 컨테이너부에서 배출되는 음식을 하단으로 배출하는 톱니형 휠부를 구비하는 음식 박스를 포함하는 식사 보조 로봇, 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적하는 시선 추적 장치 및 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 식사 보조 로봇이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 관리 서버를 포함할 수 있다.
한편, 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적하는 것은, 사용자가 식사 화면을 응시하면 사용자의 얼굴을 촬상하고, 촬상된 이미지를 이용하여 사용자의 안구 영역을 추출하고, 추출한 사용자의 안구 영역에서 사용자의 동공을 분석하여, 식사 화면 상에서 사용자의 시선이 머무르는 영역을 추적할 수 있다.
또한, 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 식사 보조 로봇이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 것은, 시선 추적 장치로부터 식사 화면에 대한 사용자의 시선을 추적한 정보를 수신하고, 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인하여 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식 박스에서 음식을 배출하도록 제어하고, 로봇 암이 음식 박스 하단으로 이동하도록 제어하고, 로봇 암에 음식이 놓이면 사용자의 입의 위치로 이동하도록 제어할 수 있다.
또한, 관리 서버는 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하여 식사 패턴에 따라 식사 보조 로봇이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한, 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 것은, 시선 추적 장치로부터 사용자가 선택한 복수 개의 식사 메뉴 정보를 수신하고, 복수 개의 식사 메뉴가 선택된 순서에 따라 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 것은, 시선 추적 장치로부터 사용자가 선택한 식사 메뉴 정보를 순서에 따라 저장하고, 저장된 식사 메뉴 정보를 분석하여 사용자가 미리 정해진 일정 횟수 이상 동일한 순서로 식사 메뉴를 선택하면, 식사 메뉴를 선택한 순서에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 상지가 불편한 환자 또는 노약자의 식사 보조 시 각 음식별로 배식량을 조절할 수 있어 식단의 조절이 용이해진다.
또한, 상지가 불편한 환자 또는 노약자의 식사 보조 시 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받을 수 있어 사용자는 본인의 선택에 따라 음식을 배식 받을 수 있다.
또한, 상지가 불편한 환자 또는 노약자의 식사 보조 시 사용자의 안구 움직임을 통해 복수개의 식사 메뉴를 선택 받아 식사 패턴을 생성할 수 있어 사용자는 본인의 선택으로 생성된 식사 패턴에 따라 음식을 배식 받을 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 시스템의 제어 블록도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 로봇 암의 음식 박스의 하단에서 구동되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 로봇 암의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 음식 박스의 예시도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 의한 음식 박스에 포함되는 톱니형 휠부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 시스템의 제어 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 식사 보조 시스템의 제어 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식사 보조 시스템의 제어 블록도이다.
식사 보조 시스템(1)은 시선 추적 장치(100), 관리 서버(200) 및 식사 보조 로봇(300)을 포함할 수 있다.
시선 추적 장치(100)는 사용자의 안구 움직임을 추적할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 후술하는 식사 보조 로봇(300)에서 마련되는 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 상술한 식사 화면에 적어도 하나의 식사 메뉴가 표시되고, 사용자가 식사 메뉴 중 특정 메뉴를 응시하는 동작을 추적할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 사용자의 시선 추적 시, 특정 메뉴에 대한 시선 추적뿐만 아니라, 복수 개의 식사 메뉴에 대한 응시 패턴을 추적할 수 있다.
더 구체적으로는, 시선 추적 장치(100)는 식사 보조 로봇(300)의 근방에 배치되며, 미리 정해진 위치에 배치될 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 사용자가 식사 화면에 대해 실제로 바라보고 있는 응시점을 추적하는 기법을 사용할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 사용자의 얼굴을 촬상하고, 촬상된 이미지를 이용하여 사용자의 안구 영역을 추출할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 추출한 사용자의 안구 영역에서 사용자의 동공을 분석할 수 있다. 이에 따라 시선 추적 장치(100)는 식사 화면 상에서 사용자의 시선이 머무르는 영역을 확인하여 얻은 식사 메뉴 응시 정보를 관리 서버(200)로 전송 할 수 있다. 이상 상술한 시선 추적 장치(100)의 스크린(310)에 대한 사용자의 시선 추적 기법에 대해서는 한국 공개 특허 제10-2013-0043366에 자세히 설명되어 있다.
관리 서버(200)는 시선 추적 장치(100)와 통신하며, 시선 추적 장치(100)에 의해 전달되는 정보에 따라 식사 보조 로봇(300)을 제어할 수 있다. 관리 서버(200)는 시선 추적 장치(100)로부터 사용자의 식사 메뉴 응시 정보를 전송 받을 수 있다. 관리 서버(200)는 전송된 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 사용자에게 해당 음식을 배식하도록 식사 보조 로봇(300)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 관리 서버(200)는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 사용자가 선택한 음식을 확인할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자가 선택한 음식을 식사 보조 로봇(300)이 사용자에게 배식하도록 제어할 수 있다.
관리 서버(200)는 시선 추적 장치(100)로부터 전송되는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 식사 패턴을 생성할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자가 복수 개의 식사 메뉴를 응시하는 순서에 따라 식사 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(200)는 사용자가 제1메뉴, 제2메뉴 및 제3메뉴 순으로 응시를 하는 경우, 사용자의 식사 패턴을 제1메뉴, 제2메뉴 및 제3메뉴 순으로 정할 수 있다.
관리 서버(200)는 사용자에 의해 선택된 식사 메뉴의 배식 순서를 학습하고, 학습된 배식 순서에 따라 식사 패턴을 생성할 수도 있다. 즉, 관리 서버(200)는 사용자가 미리 정해진 일정 횟수 이상 동일한 패턴의 식사 메뉴를 선택하면, 해당 패턴을 사용자의 일반적인 식사 패턴으로 저장하여 저장된 식사 패턴에 따라 사용자에게 음식을 배식할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 밥, 김치, 콩나물 순서로 식사 메뉴를 선택하며, 전체적으로 동일한 순서로 식사 메뉴를 미리 정해진 횟수 이상 선택하는 경우, 해당 식사 순서는 해당 사용자의 식사 패턴으로 저장될 수 있다.
식사 보조 로봇(300)은 관리 서버(200)에 의한 제어에 따라 사용자에게 음식을 배식할 수 있다. 식사 보조 로봇(300)은 스크린(도 2 참조)에 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공할 수 있다. 식사 보조 로봇(300)은 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면, 선택된 식사 메뉴에 해당하는 음식을 배출하여 사용자에게 배식할 수 있다.
식사 보조 로봇(300)은 사용자에게 식사 메뉴 제공 시, 식사 메뉴 별로 음식의 양을 조절하여 사용자에게 제공할 수 있다. 식사 보조 로봇(300)은 내부에 마련된 톱니형 휠부(도 4 참조)의 톱니 사이 공간의 크기를 조절하여 식사 메뉴 별로 그 양을 조절하여 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 시선 추적 장치(100)에 의해 생성된 사용자의 식사 메뉴 응시 정보를 관리 서버(200)에서 수신하고, 수신된 정보에 따라 관리 서버(200)에서 식사 보조 로봇(300)에 제어 정보를 전송하는 것을 일예로 설명하였으나, 시선 추적 장치(100)에 의해 획득된 정보가 바로 식사 보조 로봇(300)에 전달되고, 식사 보조 로봇(300)에서 해당 정보를 이용하여 사용자에게 배식하는 구성 또한 본 발명의 일실시예에 포함되는 것은 물론이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 의한 식사 보조 로봇의 예시도이다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 식사 보조 로봇(300)은 스크린(310), 로봇 암(320) 및 음식 박스(330)를 포함할 수 있다.
스크린(310)은 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 외부로 표시할 수 있다. 스크린(310)은 식사 화면을 사용자에게 제공하여 사용자로 하여금 식사 메뉴를 선택하도록 할 수 있다.
로봇 암(320)은 식사 보조 로봇(300)의 일측에 고정되어, 회전 운동 및 상하 운동을 수행하여 음식 박스(300)로부터 음식을 전달 받을 수 있다. 로봇 암(320)은 음식을 사용자에게 제공할 수 있도록 외부로 움직일 수 있다.
음식 박스(330)는 식사 화면에 제공되는 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장할 수 있다. 음식 박스(330)는 로봇 암(320)이 하단에 정지하면 음식을 배출할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 식사 보조 로봇(300)은 적어도 하나의 식사 메뉴를 표시할 수 있는 스크린(310)을 구비할 수 있다.
스크린(310)은 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 외부로 표시할 수 있다. 스크린(310)은 식사 화면을 사용자에게 제공하여 사용자로 하여금 식사 메뉴를 선택하도록 할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 식사 보조 로봇(300)은 내부적으로 로봇 암(320)과 음식 박스(330)가 구비될 수 있으며, 로봇 암(320)은 외부로 이동할 수 있다.
식사 보조 로봇(300)은 상층 공간부(341) 및 하층 공간부(342)를 포함할 수 있다. 상층 공간부(341)는 적어도 하나의 음식 박스(330)가 마련될 수 있다. 상층 공간부(341)는 구획판(340)에 의해 하층 공간부(342)와 구획된다. 구획판(340)의 상단에는 음식 박스(330)가 마련되며, 음식 박스(330)가 마련되는 지점에는 하단으로 음식을 전달할 수 있도록 배출구가 형성되어 있다.
상층 공간부(341)에는 로봇 암(320)의 일단이 고정될 수 있다. 상층 공간부(341)에 일단이 고정된 로봇 암(320)은 복수 개의 링크(도 4a및 도4b 참조) 및 복수 개의 암 액추에이터(도 4a및 도4b 참조)에 의해 회전 운동 및 상하 운동을 할 수 있다. 상층 공간부(341)와 하층 공간부(342)를 구획하는 구획판(340)은 상술한 로봇 암(320)의 동작 영역 이외의 영역에 마련될 수 있다.
로봇 암(320)은 하층 공간부(342)를 이동하며, 상층 공간부(341)에 위치한 음식 박스(330)를 통해 배출되는 음식을 수용할 수 있다. 로봇 암(320)은 음식을 외부에 위치한 사용자에게 배식하도록 이동할 수 있다.
음식 박스(330)는 상층 공간부(341)에서 로봇 암(320)이 움직이는 루트에 대응하도록 배치될 수 있다. 음식 박스(330)가 로봇 암(320)이 움직이는 루트에 대응하도록 배치되는 것은, 음식 박스(330)는 로봇 암(320)이 하층 공간부(342)에서 좌우로 회전하는 루트의 상단에 배치되는 것을 의미 할 수 있다.
음식 박스(330)는 식사 화면에 제공되는 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장할 수 있다. 음식 박스(330)는 로봇 암(320)이 하단에 정지하면 음식을 배출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 로봇 암의 음식 박스의 하단에서 구동되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 이해의 편의를 위해, 음식 박스(330) 내부에 포함되는 컨테이너부(331) 및 톱니형 휠부(332)에 대한 구성은 생략 도시하였다.
로봇 암(320)은 식사 보조 로봇(300)에 일측이 고정되며, 구획판(340)의 하단에서 좌우로 회전하여 각각의 음식 박스(330)로부터 배출되는 음식을 수용할 수 있다. 즉, 로봇 암(320)은 음식 박스(330)의 하단으로 이동하여 각각의 음식 박스(330)로부터 배출되는 음식을 수용할 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 로봇 암의 예시도이다.
로봇 암(320)은 회전 운동 및 상하 운동이 가능한 복수개의 링크(321,322)와, 링크(321,322)에 연결되어 회전 운동 및 상하 운동하도록 구동하는 복수개의 암 액추에이터(A1,A2,A3)를 포함할 수 있다.
제 2링크(322)는 음식을 수용할 수 있는 음식 수용부(323)와 연결되며, 하층 공간부(342)에서 좌우로 회전하여 음식 박스(330)로부터 배출되는 음식을 수용할 수 있다.
로봇 암(320)에 구비되는 복수개의 암 액추에이터(A1,A2,A3)는 관리 서버(200)와 직접적으로 통신할 수 있도록 각각의 통신 모듈(미도시)을 구비하며, 통신 모듈(미도시)에 전달되는 명령 정보에 따라 개별적으로 구동될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 로봇 암(320)은 제 1 암 액추에이터(A1)에 의해 제 1링크(321) 및 제 2링크(322)가 좌우로 회전할 수 있다. 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 로봇 암(320)이 좌우로 회전하여 각각의 음식 박스(330)로부터 배출되는 음식을 수용할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 로봇 암(320)은 음식 수용부(323)에 놓인 음식을 사용자에게 제공할 수 있도록 구동될 수 있다. 로봇 암(320)은 복수 개의 액추에이터(A1,A2,A3)에 의한 동작으로 제 1링크(321) 및 제 2링크(322)가 회전 운동 및 상하 운동을 수행할 수 있다. 이에 따라 로봇 암(320)은 사용자의 입의 위치로 이동할 수 있으며, 사용자에게 음식을 배식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 로봇에 포함되는 음식 박스의 예시도이다.
음식 박스(330)는 컨테이너부(331), 톱니형 휠부(332)를 포함할 수 있다.
컨테이너부(331)는 식사 화면에 제공되는 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장할 수 있다. 컨테이너부(331)는 하단의 톱니형 휠부(332)로 음식을 내려 보낼 수 있도록 배출구를 구비할 수 있다.
톱니형 휠부(332)는 컨테이너부(331)의 하단에 마련될 수 있다. 톱니형 휠부(332)는 휠 액추에이터(A)와 연결되어 회전할 수 있다. 톱니형 휠부(332)는 회전에 의해 컨테이너부(331)로부터 음식을 받을 수 있다. 톱니형 휠부(332)는 컨테이너부(331)로부터 받은 음식을 하단의 하층 공간부(342)로 배출할 수 있다.
더 구체적으로, 식사 메뉴의 음식 박스(330)에 구비된 톱니형 휠부(332)는 휠 액추에이터(A)에 의해 회전하여 컨테이너부(331)의 배출구로부터 톱니 사이 공간으로 받을 수 있다. 사용자에 의해 식사 메뉴가 선택 되면, 해당 메뉴의 음식 박스(330)에 구비된 톱니형 휠부(332)가 회전하여 톱니 사이 공간에 놓인 음식을 하단으로 배출할 수 있다. 이에 따라 식사 보조 로봇(300)은 톱니 사이 공간으로 받은 음식의 양을 1회 배식량으로 하여 사용자에게 배식할 수 있다.
톱니형 휠부(332)는 톱니 사이 공간의 크기에 따라 1회 배식량을 조절할 수 있다. 더 구체적으로, 톱니형 휠부(332)가 회전하며 컨테이너부(331)에서 배출된 음식이 톱니 사이 공간에 놓이고, 톱니형 휠부(332)가 회전하며 톱니 사이 공간에 놓인 음식이 하단으로 배출되므로, 톱니형 휠부(332)의 톱니 사이 공간의 크기에 따라 컨테이너부(331)에서 배출되는 음식의 양이 조절될 수 있다. 이에 따라 사용자에게 배식되는 1회 배식량이 조절될 수 있다.
톱니형 휠부(332)에 구비되는 휠 액추에이터(A)는 관리 서버(200)와 직접적으로 통신할 수 있도록 통신 모듈(미도시)을 구비하며, 통신 모듈(미도시)에 전달되는 명령 정보에 따라 구동될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 의한 음식 박스에 포함되는 톱니형 휠부(332)의 평면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 톱니형 휠부(332)는 복수 개의 톱니를 구비하며, 연속되는 톱니 사이에 공간이 생성될 수 있다. 각각의 톱니형 휠부(332)는 톱니 사이 공간의 크기가 서로 다를 수 있다. 톱니형 휠부(332)는 톱니 사이 공간의 크기에 따라 배출하는 음식의 양을 조절할 수 있다.
톱니 사이 공간의 크기에 따라 배출하는 음식의 양을 조절하는 것은, 톱니형 휠부(332)는 회전하며 톱니를 이용하여 컨테이너부(331)의 배출구로부터 음식을 받을 수 있다. 컨테이너부(331)로부터 받은 음식은 톱니 사이 공간에 수용될 수 있다. 톱니형 휠부(332)는 톱니 사이 공간의 크기에 따라 컨테이너부(331)로부터 받는 음식의 양을 조절할 수 있다.
도 6a에 예시된 톱니형 휠부(332)는 도 6b에 예시된 톱니형 휠부(332)보다 톱니 사이의 공간이 크므로 도 6a에 예시된 톱니형 휠부(332)는 도 6b에 예시된 톱니형 휠부(332)보다 더 많은 양의 음식을 수용할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 톱니형 휠부(332)는 톱니 사이 공간의 크기에 따라 배출하는 음식의 양을 조절함으로써 사용자에게 배식되는 1회 배식량을 조절할 수 있다.
또한, 도 6a 및 도 6b에 예시된 톱니형 휠부(332)와 다른 크기의 톱니 사이의 공간을 구비한 톱니형 휠부(332)를 사용하여 사용자에게 배식되는 음식의 양을 조절할 수도 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 식사 보조 시스템의 제어 흐름도이다.
식사 보조 시스템(1)은 식사 보조 로봇(300)의 스크린(310)에 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공할 수 있다(400).
식사 보조 시스템(1)은 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받을 수 있다. 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받는 것은, 사용자가 식사 화면에 포함된 식사 메뉴를 응시함에 따라 식사 메뉴를 선택 받을 수 있다(410).
식사 보조 시스템(1)은 시선 추적 장치(100)를 통해 사용자의 안구 움직임을 추적하고, 관리 서버(200)를 통해 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 식사 화면에서 사용자의 시선이 머무는 영역을 확인 할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보를 관리 서버(200)로 전송할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인할 수 있다(420).
식사 보조 시스템(1)은 사용자가 선택한 식사 메뉴를 식사 보조 로봇(300)을 통해 배식할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자가 선택한 식사 메뉴를 식사 보조 로봇(300)이 1회 배식량에 따라 사용자에게 배식하도록 제어할 수 있다.
더 구체적으로, 관리 서버(200)는 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식 박스(330)를 제어하여 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식의 1회 배식량을 배출하도록 제어할 수 있다. 관리 서버(200)는 로봇 암(320)이 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식 박스(330)의 하단으로 이동하도록 제어할 수 있다. 관리 서버(200)는 로봇 암(320)이 음식을 수용하면, 사용자의 입의 위치로 이동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 식사 보조 로봇(300)은 사용자에게 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식을 1회 배식량에 따라 배식할 수 있다(430).
식사 보조 시스템(1)은 사용자의 식사가 종료되기 전까지 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받고, 사용자의 안구 움직임을 추적하여 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인하고, 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식을 배식하는 과정을 반복할 수 있다(440).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 식사 보조 시스템의 제어 흐름도이다.
식사 보조 시스템(1)은 식사 보조 로봇(300)의 스크린(310)에 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공할 수 있다(500).
식사 보조 시스템(1)은 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받을 수 있다. 사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받는 것은, 사용자가 식사 화면에 포함된 식사 메뉴를 응시함에 따라 식사 메뉴를 선택 받을 수 있다(510).
식사 보조 시스템(1)은 시선 추적 장치(100)를 통해 사용자의 안구 움직임을 추적하고, 관리 서버(200)를 통해 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 식사 화면에서 사용자의 시선이 머무는 영역을 확인 할 수 있다. 시선 추적 장치(100)는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보를 관리 서버(200)로 전송할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인할 수 있다.
이에 더하여, 관리 서버(200)는 시선 추적 장치(100)로부터 전송되는 사용자의 식사 메뉴 응시 정보에 따라 식사 패턴을 생성할 수 있다. 관리 서버(200)는 사용자가 복수 개의 식사 메뉴를 응시하는 순서에 따라 식사 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(200)는 사용자가 제1메뉴, 제2메뉴 및 제3메뉴 순으로 응시를 하는 경우, 사용자의 식사 패턴을 제1메뉴, 제2메뉴 및 제3메뉴 순으로 정할 수 있다(520).
식사 보조 시스템(1)은 생성된 식사 패턴에 따라 식사 보조 로봇(300)을 통해 사용자에게 음식을 배식할 수 있다. 관리 서버(200)는 생성된 식사 패턴에 따라 식사 보조 로봇(300)이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어할 수 있다. 관리 서버(200)가 생성된 식사 패턴에 따라 식사 보조 로봇(300)이 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 것은, 관리 서버(200)는 음식 박스(330)를 제어하여 음식을 배출하고, 로봇 암(320)을 제어하여 음식을 수용하고, 수용한 음식을 사용자에게 배식하는 과정을 생성된 식사 패턴의 식사 메뉴 순서대로 반복하여 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 것을 의미할 수 있다(530).
식사 보조 시스템(1)은 사용자의 식사가 종료되기 전까지 사용자로부터 복수개의 식사 메뉴를 선택 받고, 식사 패턴을 생성하여 식사 패턴에 따라 음식을 배식하는 과정을 반복할 수 있다(540).
이와 같은, 식사 보조 로봇, 시선 추적 장치 및 관리 서버를 통해 사용자의 식사를 보조하는 기술은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 시선 추적 장치 200: 관리 서버
300: 식사 보조 로봇 310: 스크린
320: 로봇 암 330: 음식 박스
340: 구획판 A1: 제 1 암 액추에이터
A2: 제 2 암 액추에이터 A3: 제 3 암 액추에이터
A: 휠 액추에이터

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공하는 스크린;
    상기 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면, 상기 선택된 식사 메뉴를 사용자에게 배식하는 로봇 암; 및
    상기 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장하며 하단으로 음식을 내려 보낼 수 있도록 배출구를 구비하는 컨테이너부와, 상기 컨테이너부의 하단에 마련되며 회전에 의해 상기 컨테이너부에서 배출되는 음식을 하단으로 배출하는 톱니형 휠부를 구비하는 음식 박스를 포함하는 식사 보조 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇 암은,
    회전 운동 및 상하 운동이 가능하도록 구동하는 복수 개의 암 액추에이터를 포함하며, 상기 복수 개의 암 액추에이터의 구동에 의해 회전 운동 및 상하 운동하는 복수 개의 링크를 포함하는 것인 식사 보조 로봇
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 링크 중 어느 하나의 링크는 음식을 수용할 수 있는 음식 수용부와 연결되며, 상기 음식 박스 하단에서 좌우로 회전하여 상기 음식 박스로부터 배출되는 음식을 수용하는 식사 보조 로봇.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 암 액추에이터는 각각 외부와 통신할 수 있도록 통신 모듈을 구비하며, 상기 통신 모듈에 전달되는 명령 정보에 따라 개별적인 제어가 가능하도록 마련되는 식사 보조 로봇.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 식사 보조 로봇은 내부적으로 공간이 구획되어 마련되는 상층 공간부 및 하층 공간부를 포함하며,
    상기 상층 공간부는 상기 음식 박스가 마련되고, 상기 음식 박스로부터 상기 하층 공간부로 상기 음식을 배출하며,
    상기 하층 공간부는 상기 로봇 암이 이동하여 상기 상층 공간부를 통해 배출되는 음식을 수용하여 외부로 배출할 수 있도록 마련되는 것인 식사 보조 로봇.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 로봇 암은 상기 하층 공간부에서 좌우로 회전하며 상기 음식 박스로부터 배출된 음식을 받고, 상하 또는 좌우로 움직이며 사용자의 입의 위치로 이동하여 상기 음식을 배식하는 식사 보조 로봇.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 음식 박스는 상기 로봇 암이 움직이는 루트의 상단에 대응하도록 상기 상층 공간부에 배치되고, 상기 로봇 암이 사용자가 선택한 식사 메뉴의 음식 박스 하단에 정지하면 음식을 배출하는 식사 보조 로봇.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 톱니형 휠부는,
    휠 액추에이터와 연결되어 회전하며 상기 컨테이너부로부터 음식을 내려 받고, 톱니 사이 공간의 크기에 따라 음식의 양이 조절되는 식사 보조 로봇.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 휠 액추에이터와 연결되어 회전하며 상기 컨테이너부로부터 음식을 내려 받는 것은,
    상기 톱니형 휠부는 휠 액추에이터에 의해 회전하여 컨테이너부의 배출구로부터 배출되는 음식을 톱니형 휠부의 연속되는 톱니 사이 공간으로 내려 받는 식사 보조 로봇.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 톱니 사이 공간의 크기에 따라 음식의 양이 조절되는 것은,
    상기 톱니형 휠부가 회전하며 상기 컨테이너부에서 배출된 음식이 톱니 사이 공간에 놓이고, 상기 톱니형 휠부가 회전하며 톱니 사이 공간에 놓인 음식이 하단으로 배출되어, 상기 톱니 사이 공간의 크기에 따라 상기 컨테이너부에서 배출되는 음식의 양이 조절되는 식사 보조 로봇.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 휠 액추에이터는 외부에 마련된 서버와 직접적으로 통신할 수 있도록 각각의 통신 모듈을 구비하며, 상기 통신 모듈에 전달되는 명령 정보에 따라 구동되는 식사 보조 로봇.
  12. 제 1항에 있어서,
    사용자의 안구 움직임을 통해 식사 메뉴를 선택 받고, 사용자의 안구 움직임을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하고, 생성된 식사 패턴에 따라 상기 사용자에게 음식을 배식하는 기능을 더 포함하는 식사 보조 로봇.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 사용자의 시선을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하는 것은,
    상기 사용자의 안구 움직임을 통해 복수 개의 식사 메뉴를 선택 받고, 복수 개의 식사 메뉴가 선택된 순서에 따라 패턴을 생성하는 식사 보조 로봇.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 사용자의 시선을 추적하여 적어도 하나 이상의 식사 패턴을 생성하는 것은,
    사용자가 미리 정해진 일정 횟수 이상 동일한 순서로 식사 메뉴를 선택하면, 상기 식사 메뉴를 선택한 순서에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 식사 보조 로봇.
  15. 적어도 하나의 식사 메뉴를 포함하는 식사 화면을 제공하는 스크린과, 상기 식사 화면에 포함된 식사 메뉴 중 적어도 하나의 식사 메뉴가 사용자의 안구 움직임에 의해 선택되면 상기 선택된 식사 메뉴를 사용자에게 배식하는 로봇 암과, 상기 식사 메뉴에 포함되는 음식을 저장하며 하단으로 음식을 내려 보낼 수 있도록 배출구를 구비하는 컨테이너부 및 상기 컨테이너부의 하단에 마련되며 회전에 의해 상기 컨테이너부에서 배출되는 음식을 하단으로 배출하는 톱니형 휠부를 구비하는 음식 박스를 포함하는 식사 보조 로봇;
    상기 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적하는 시선 추적 장치; 및
    상기 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 상기 식사 보조 로봇이 상기 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 관리 서버를 포함하는 식사 보조 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 식사 화면에 대한 사용자의 안구 움직임을 추적하는 것은,
    상기 사용자가 상기 식사 화면을 응시하면 사용자의 얼굴을 촬상하고, 촬상된 이미지를 이용하여 사용자의 안구 영역을 추출하고, 추출한 사용자의 안구 영역에서 사용자의 동공을 분석하여, 상기 식사 화면 상에서 사용자의 시선이 머무르는 영역을 추적하는 식사 보조 시스템.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 상기 식사 보조 로봇이 상기 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 것은,
    상기 시선 추적 장치로부터 상기 식사 화면에 대한 사용자의 시선을 추적한 정보를 수신하고, 사용자가 선택한 식사 메뉴를 확인하여 상기 사용자가 선택한 식사 메뉴에 해당하는 음식 박스에서 음식을 배출하도록 제어하고, 상기 로봇 암이 음식 박스 하단으로 이동하도록 제어하고, 상기 로봇 암에 음식이 놓이면 사용자의 입의 위치로 이동하도록 제어하는 식사 보조 시스템.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    상기 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하여 상기 식사 패턴에 따라 상기 식사 보조 로봇이 상기 사용자에게 음식을 배식하도록 제어하는 기능을 더 포함하는 식사 보조 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 것은,
    상기 시선 추적 장치로부터 사용자가 선택한 복수 개의 식사 메뉴 정보를 수신하고, 복수 개의 식사 메뉴가 선택된 순서에 따라 패턴을 생성하는 식사 보조 시스템.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 시선 추적 장치로부터 얻은 정보에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 것은,
    상기 시선 추적 장치로부터 사용자가 선택한 식사 메뉴 정보를 순서에 따라 저장하고, 저장된 식사 메뉴 정보를 분석하여 사용자가 미리 정해진 일정 횟수 이상 동일한 순서로 식사 메뉴를 선택하면, 식사 메뉴를 선택한 순서에 따라 사용자의 식사 패턴을 생성하는 식사 보조 시스템.

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