KR20160068521A - 인간-서비스 로봇 충돌 안전성 평가 시험장치 - Google Patents

인간-서비스 로봇 충돌 안전성 평가 시험장치 Download PDF

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신용선
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Abstract

본 발명은 로봇의 충돌과 관련하여 그 안전성을 평가할 수 있는 시험 기술에 관한 것이다. 특히, 로봇이 주행하면서 인간과 충돌하거나 인간을 벽으로 밀어붙여 압박하여 발생시키는 안전사고와 관련하여 그 안전성을 평가하기 위한 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

인간-서비스 로봇 충돌 안전성 평가 시험장치{Test Apparatus for Assessing Human-Service Robot Collision Safety}
본 발명은 인간-서비스 로봇의 충돌상황에서 그 안전성을 평가할 수 있는 시험 장치에 관한 것이다. 특히, 로봇이 주행하면서 인간과 충돌하거나 인간을 벽으로 밀어붙여 압박하여 발생시키는 안전사고와 관련하여 그 안전성을 평가하기 위한 시험장치에 관한 것이다.
이하의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
인체에 대한 안전사고와 관련하여 수행되는 시험으로서는, 자동차 충돌 시험과 보행자 충돌 시험이 널리 알려져 있다.
자동차 장애물 충돌 시험은 주행중이던 차량이 다른 차량 또는 장애물과 충돌하는 경우를 고려하여 수행되는 시험으로서, 승객 또는 운전자 대신 시험용 더미를 차량 내에 탑승시킨 채 차량을 일정속도로 고정벽에 충돌시켜 충돌시에 더미가 받는 가속도를 측정하여 시험차량의 안전도를 평가하는 방식이다.
자동차 보행자 충돌 시험은 최근에 보행자에 대한 안전사고 방지에 대한 인식이 강화되면서 그 필요성이 높아진 시험으로서, 보행자의 머리에 해당하는 부분이나 다리에 해당하는 부분만을 더미로 만들어 고속으로 시험대상 차량에 쏘아 더미에 부착된 가속도를 측정하는 방식으로 이루어지고 있다.
자동차와 관련된 위와 같은 충돌 시험은 충돌로 인해 인체에 미치는 상해 정도를 판단하기 위해, 더미에서 측정된 가속도 값을 이용하고 있다. 충돌 상황에서는 그러한 충돌이 인체에 주는 충격의 정도가 중요하며, 그러한 충격의 정도는 더미가 받는 가속도와 관계가 있으므로, 충돌시에 더미가 받는 가속도를 측정하여 그 가속도 값을 인체의 상해 정도와 연관시켜 해당 차량에 대한 안전도를 평가하게 된다.
한편, 최근 로봇기술의 발전으로 인해 서비스 로봇의 현장적응이 급증하고 있다. 작업공간이 엄격히 제한되던 산업용 로봇과 달리, 인간과 상호적용이 많은 서비스 로봇은 안전사고가 유발될 가능성이 높다. 특히, 주행 로봇의 충돌 안전도가 이슈가 되고 있어, 그러한 안전도를 평가할 수 있는 시험장치 및 방법이 요구되고 있다.
로봇이 주행하면서 인간과 충돌할 경우 인체에 미치는 상해와 관련하여 연구가 수행되었지만, 차량과는 달리 로봇의 주행속도는 대략 20km/h 이하로서 현저히 낮기 때문에 로봇이 충돌로 인해 인체에 주는 상해는 미미하다는 보고가 있다.
따라서, 로봇에 대한 안전 평가 시험을 위해 전술한 자동차 충돌 시험의 방법을 이용하는 것을 생각할 수 있지만, 상대적으로 고속에서의 안전사고를 고려하여 마련된 자동차 충돌 시험의 장치 및 방법은 로봇에 대해서는 적합하지 않다.
또한, 시험장치와 더불어 시험용 더미에 대한 고려도 필요한데, 기존의 자동차 충돌용 더미는, 고가일 뿐만 아니라, 고속의 충돌 시험용으로 만들어진 것이기 때문에 저속으로 주행되는 로봇에 대한 시험에는 적합하지 않다.
주행 로봇의 안전도에 대한 관심이 높아지고 있는 상황에서, 미국에서 2012년도에 로봇에 의해 벽면에 몰려 사망사고가 발생하였으며, 이를 계기로 주행 로봇의 안전도를 평가할 수 있는 로봇의 상황에 적합한 장치 및 방법의 개발이 시급하다는 인식이 더욱 확대되고 있다.
로봇의 안전성을 높이기 위해 로봇이 주행하면서 인간과 충돌하거나 인간을 벽으로 밀어붙여 압박하여 발생되는 안전사고와 관련하여, 그 안전성을 평가하고 실험 데이터를 축적 하여 보다 안전한 주행로봇을 제조하기 위한 로봇 충돌 안전성 평가 시험과 관련된 새로운 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 로봇 이외에도 저속으로 동작하거나 주행하는 기타 장치에 대해 가슴압박과 관련된 안전도를 평가할 수 있는 기술을 제공한다.
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 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예는, 저속으로 주행 또는 작동되는 로봇이나 장치의 인체에 대한 가슴부위 충돌 또는 압박에 대한 그 안전성을 평가할 수 있는 장치 또는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예는, 그러한 저속 상황에서의 가슴 충돌 또는 압박에 대한 시험을 수행하기에 적합한 새로운 구조의 더미를 포함한다.
장치의 일실시예로서, 안전성 시험 평가 장치는, 고정 벽체와, 고정 벽체 전방에 설치되는 승강프레임과, 승강프레임과 연결되어 승강프레임을 따라 상하로 승강되는 승강대와, 등부분이 고정 벽체와 대향되고, 가슴부분이 고정 벽체의 전방을 향해 정면으로 위치되며, 승강대에 지지되어 승강대와 함께 승강 조절됨에 따라 지면으로부터의 높이가 조절되는 더미와, 시험 평가 대상이 더미의 가슴부분을 가압함에 따라, 더미의 가슴부분의 변형량을 측정하기 위한 변형량 측정기기를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 시험 대상이 정지상태에서 가속되어 설정속도에서 더미에 초기 충돌할 수 있도록, 더미로부터 전방으로 설정 거리의 직선로를 포함하여 형성된 주행로가 추가로 포함할 수 있다.
주행로만을 이용하는 경우, 시험에 필요한 설정 거리 이상의 직선로를 확보하여야 하므로, 시험공간에 제약이 있는 경우에는 적합하지 않을 수 있다. 이를 위해, 더미로부터 전방으로 설정된 거리로 이격되어 설치되며, 시험 대상이 제자리에서 시동 가속되어 설정속도로 주행하도록 하기 위한 트레드밀이 추가로 포함될 수 있다.
또한, 트레드밀 대신에, 더미 전방으로 설정거리의 직선로로 형성된 레일과, 시험대상물(예컨대, 시험대상의 주행 로봇)이 고정되며, 시험대상물이 설정 속도에서 더미에 초기 충돌되도록 레일을 따라 가속 주행되는 대차가 포함될 수 있다.
시험대상물과 더미의 충돌 시에, 시험대상물의 설정된 충돌 부위 및 더미의 설정된 충돌 부위 사이의 오프셋을 확인하기 위한 충돌오프셋 확인수단이 추가로 포함될 수 있다.
충돌오프셋 확인수단은, 시험대상물과 더미의 충돌 시에, 시험대상물 및 더미의 설정된 충돌 부위를 촬상하거나, 또는 시험대상물의 후방 또는 더미의 후방에서 시험대상물 및 더미의 충돌을 촬상하는 카메라, 및 시험대상물의 설정된 충돌 부위 및 더미의 설정된 충돌 부위 중 적어도 하나에 도색 또는 부착되어 충돌 시에 다른 하나에 묻게 되는 특정 색상의 마킹수단 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한, 충돌오프셋 확인수단으로서, 충돌 시에 더미의 가슴부분의 가속도를 측정하는 가속도 센서가 이용될 수도 있다. 바람직하게는 3축 가속도 센서가 이용된다.
한편, 변형량 측정기기로는, 시험대상물이 더미에 충돌됨에 따라 변형되는 더미의 가슴부분을 촬상하는 카메라, 더미의 가슴부분의 가속도를 측정하기 위한 가속도 센서, 더미에 설치된 변위센서나 엘브이디티(LVDT) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
또한, 더미는, 더미의 가슴부분 내측에 설치되며, 설정된 질량을 가지는 제1매스와, 시험대상물과의 충돌시에 제1매스가 변위 됨에 따라 탄성적으로 압축 변형되고, 설정된 스프링 정수를 가지는 제1탄성체와, 제1매스가 변위 됨에 따라 제1매스에 대해 설정된 감쇠력을 제공하는 제1감쇠기를 포함할 수 있다.
더미는 등부분 내측에 설치되어 제1탄성체 및 제1감쇠기와 연결되며, 설정된 질량을 가지는 제2매스를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 더미는, 각각 설정된 질량값을 가지며, 서로 독립적으로 분할되어 위치되는 복수의 매스와, 복수의 매스 각각에 연결되어 각각의 매스가 변위 됨에 따라 탄성적으로 압축 변형되며, 각각 설정된 스프링 정수를 가지는 복수의 탄성체와, 복수의 매스 중 적어도 일부와 각각 연결되며, 각각 설정된 감쇠력을 제공하는 복수의 감쇠기를 포함할 수 있다. 이 경우의 더미는 다자유도의 더미가 된다.
안전성 시험 평가 장치의 또 다른 일 실시예는, 고정 벽체와, 등부분이 고정 벽체와 대향되고, 가슴부분이 고정 벽체의 전방을 향해 정면으로 위치되며, 지면으로부터 설정된 높이에 설치된 더미와, 시험대상물이 더미의 가슴부분을 가압함에 따라, 더미의 가슴부분의 변형량을 측정하기 위한 변형량 측정기기와, 시험대상물이 정지상태에서 가속되어 설정속도에서 더미에 초기 충돌할 수 있도록 더미로부터 전방으로 설정거리의 직선로를 포함하여 형성된 주행로, 더미로부터 전방으로 설정된 거리로 이격되어 설치되며 시험대상물이 제자리에서 주행하도록 하기 위한 트레드밀, 더미 전방으로 설정거리의 직선로로 형성된 레일과 시험대상물이 고정되며 레일을 따라 가속 주행되는 대차를 포함하는 대차 주행장치 중 적어도 하나와, 시험대상물과 더미의 충돌 시에, 시험대상물의 설정된 충돌 부위 및 더미의 설정된 충돌 부위 사이의 오프셋을 확인하기 위한 충돌오프셋 확인수단을 포함한다.
저속의 주행 또는 이동체에 대한 충돌 안전성을 평가할 수 있으며, 그로 인해 안전도가 높은 주행 또는 이동체의 개발에 도움이 된다.
또한, 충돌과 관련된 안전성만이 아니라, 가슴부위 압박과 관련된 안전성에 대한 시험 평가를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 주행 안정성 평가 시험장치의 측면부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험대상 로봇의 전면부와 타격지점을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미와 승강프레임을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 더미에 있어 가슴부분이 변형된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미가 변형될 때를 촬상하는 카메라의 위치를 도시한 도면이다.
도 7은 시험대상 주행로봇의 시험부위(충돌부위)와 더미의 타겟 중심과의 오프셋된 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 로봇 주행 안정성 평가 시험장치에서 트레드밀이 추가로 구성된 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 주행 안정성 평가 시험장치에서 주행로에 레일과 대차가 추가로 구성된 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 안전성 평가 시험 방법의 플로우차트를 나타낸다.
도 11은 더미의 가슴부분 변형에 대한 시간에 따른 압축률 그래프를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 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.
로봇 주행 안정성 평가 시험장치는 고정 벽체(300)와 고정 벽체(300) 전방에 설치되는 승강프레임(310, 311), 승강프레임(310, 311)과 연결되어 승강프레임(310, 311)을 따라 상하로 승강되는 승강대(320), 그리고 인체의 흉부를 재현한 더미(200)가 포함될 수 있다.
고정 벽체(300)는 시험장의 일반적인 벽면일 수 있고, 시험을 위해 인위적으로 만들어진 벽체(300)일 수도 있다. 또한 충돌 및 압박 사고 발생 시, 날카로운 부분에 의한 상해를 배제하고 단순 압박에 의한 상해만을 고려하기 위해 벽면은 평평한 형태이며, 정면 중심 충돌 및 압박을 고려하기 위해 벽면은 로봇(100)의 주행 방향과 수직하게 위치되는 것이 바람직하다.
승강프레임(310, 311)은 한 쌍으로 이루어져 있고 고정 벽체(300)에 수직으로 평행하게 마련될 수 있다.
승강대(320)는 한 쌍의 승강프레임(310, 311) 사이에 수평으로 설치되되, 상하로 이동 가능하게 설치되어, 높이 조절이 가능하다.
그리고, 승강대(320)에 사람의 가슴부분을 모방한 더미(200)가 결합된다. 더미(200)를 변경하면서 시험을 수행할 수 있도록, 승강대(320)와 더미(200)는 착탈가능한 수단에 의해 고정될 수 있다. 그리고, 더미(200)는 성인남자용 더미, 성인여자용 더미, 소아용 더미, 노인용 더미 등등 다양하게 준비될 수 있다.
승강대(320)와 더미(200)는 승강프레임(310, 311)에 의해 상하로 움직이면서 가이드 될 수 있다.
승강프레임(310, 311)을 통해 더미(200)가 상하로 움직임으로써 어린아이와 성인을 가정하여 다양하게 시험을 수행할 수 있고 사람마다 다른 키 차이도 적절히 대응하여 시험할 수 있는 장점이 있다. 또한, 시험 대상 로봇(100)에 있어, 그 시험부위(110)(또는 충돌부위(110))의 높이에 맞게 더미(200)의 위치를 조절할 수 있다. 또한, 더미(200)의 높이를 조절할 수 있기 때문에, 인체 자세에 따른 가슴 높이의 변경도 고려하여 시험할 수 있게 된다.
더미(200)는 등부분이 고정 벽체(300)와 대향되고, 가슴부분이 고정 벽체(300)의 전방을 향해 정면으로 위치되며, 승강대(320)에 지지되어 승강대(320)와 함께 조절됨에 따라 지면으로부터의 높이가 조절될 수 있다. 즉, 승강대(320)의 상하 조절을 통해, 더미(200)의 타겟 중심(210)의 높이(h2)를 조절할 수 있다. 그와 같이 더미(200)의 높이를 조절함에 있어서는, 도 2에 보이는 바와 같은 시험 대상 로봇(100)의 설정된 충돌부위(110)의 지면에 대한 높이가 고려될 수 있다. 구체적으로는, 더미(200)의 타겟 중심(210)의 높이가 로봇(100)의 충돌부위(110)의 지면에 대한 높이와 같아지도록 더미(200)를 상하 위치 조절한다. 여기서, 로봇(100)의 충돌부위(110)(또는 시험부위)는 좌우 폭(a)과 상하 높이(b)의 크기를 가지며, 그러한 충돌부위(110)의 선정에 대해서는 후술한다.
또한, 더미(200) 내부에는 제1매스(230)와 제2매스(231), 제1탄성체(232), 그리고 제1감쇠기(233)가 포함될 수 있다.
제1매스(230)는 더미(200)의 가슴부분에 해당되는 스킨(220) 내부에 마련된다. 여기서 제1매스(230)는 사람의 흉골에 대응되는 질량을 가질 수 있다.
제1탄성체(232)는 제1매스(230) 후면에 마련되어 로봇(100)과의 충돌시에 제1매스(230)가 변위됨에 따라 탄성적으로 압축 변형되고, 설정된 스프링 정수를 가지게 된다.
제1감쇠기(233)는 제1매스(230) 후면에 마련되어 제1매스(230)가 변위됨에 따라 제1매스(230)에 대해 설정된 감쇠력을 제공할 수 있다.
제2매스(231)는 더미(200)의 등부분에 해당되는 스킨(220)에 설치되어 상기 제1탄성체(232) 및 제1감쇠기(233)와 연결되며, 설정된 질량을 가질 수 있다. 여기서, 제2매스(231)의 질량은 사람의 척추에 대응되는 질량일 수 있다.
또한, 더미(200)는 제1매스(230)와 제2매스(231) 사이에서 추가로 제2탄성체(234)와 제2감쇠기(235)가 직렬로 연결된다.
본 실시예에서의 더미(200)는 M-C-K계로 이루어지며, 제1매스의 질량(M1)은 0.45kg, 제2매스의 질량(M2)은 27.2kg, 제1탄성체(232)의 스프링 정수(K1)는 0.263kN/cm, 제1감쇠기(233)의 감쇠계수(C1)는 0.525kN/m/s, 제2탄성체(234)의 스프링 정수(K2)는 0.132kN/cm, 제2감쇠기(235)의 감쇠계수(C2)는 0.180kN/m/s이다. 이러한 M, C, K의 값들은 더미(200)의 종류(즉, 성인남자용, 성인여자용, 소아용, 노인용 등)에 따라 적절히 선정될 수 있다.
또한, 더미(200)의 가슴과 등 사이의 폭 또는 제1매스(230) 전면과 제2매스(231) 후면 사이의 거리는, 더미의 측면 가슴 두께에 해당하는데, 22.2cm이다.
도 4에 1자유도의 제1매스(230)를 가지는 더미(200)를 나타내었지만, 제1매스(230)가 각각 독립적으로 분할된 다수의 매스일 수 있으며, 그러한 각각의 매스에 스프링과 감쇠기가 각각 마련되어 다자유도의 더미를 구현할 수도 있다. 이 경우, 제2매스(231) 또한 제1매스(230)에 대응되어 복수의 매스로 분할되어 형성될 수도 있다.
변형량 측정기기는 시험 평가 대상의 로봇(100)이 더미(200)의 가슴부분을 가압함에 따라, 더미(200)의 가슴부분의 변형량을 측정할 수 있다.
변형량 측정기기는, 로봇(100)이 더미(200)에 충돌될 때 변형되는 더미(200)의 가슴부분을 촬상하는 카메라(도6의 400), 더미(200)의 가슴부분의 가속도를 측정하기 위한 가속도 센서(미도시), 더미(200)에 설치된 변위측정센서나 엘브이디티(LVDT)(미도시)중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 변형량뿐만 아니라 본 발명은 로봇(100)이 더미(200)를 압박하는 힘을 측정하게 되는데 이때 힘이나 하중을 전기적 신호로 변형하여 측정하는 로드셀(Load Cell)이 더미(200) 내부에 설치되어 사용될 수도 있다.
카메라(400)를 사용하여 변형량을 측정할 경우, 도 6과 같이, 더미(200)의 측면부를 촬상하며 로봇(100)과 충돌할 때 더미(200)의 가슴부분이 어느 정도의 변형량으로 변형되는지를 촬상하게 된다. 충돌 순간은 매우 짧은 시간이므로 카메라(400)는 초고속 카메라를 이용하여 촬상하는 것이 바람직할 수 있다. 그리고, 충돌과정 동안 복수의 프레임을 촬상하여 시간에 따른 변형량의 변화를 확인하는 것이 바람직하다.
또 따른 실시예인 가속도센서를 이용할 경우, 도면에 도시되지는 않았지만 더미(200)의 전방부에 장착하여 로봇(100)이 충돌할 때의 가속도를 측정할 수 있다. 로봇(100)이 더미(200)에 충돌하면 더미(200)의 가슴부분은 정지상태에서 순간적으로 가속도 센서가 후방으로 밀리면서 가속도가 발생한다.
측정된 가속도 값을 시간에 대해 적분하면 거리가 산출될 수 있다. 시간에 따른 가속도 값으로부터 변형량을 계산하는 것은 프로그램으로 자동화할 수 있다. 이러한 가속도 센서는 로봇(100)과 더미(200)의 충돌 오프셋을 확인하는데에도 이용될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 로봇(100)의 충돌로 인한 더미(200)의 변형량을 측정하기 위해 엘브이디티(LVDT)가 사용될 수 있다. 엘브이디티(LVDT)는 제1매스(230)와 제2매스(231) 사이에 마련되어 더미(200)의 가슴부분이 어느정도 수축했는지 측정할 수 있다.
엘브이디티(LVDT)는 나란히 위치된 3개의 코일 중 코일중앙부 코일에 전류가 흐르고, 변위가 생겨 자성 코어가 움직이면 양측 코일에 유도전류가 발생하여 변형량이 측정되는 장치로서 이미 잘 알려져 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
로드셀은 더미(200) 내부에 마련되어 로봇(100)의 타격점에 의해 압박이 될 경우 압박되는 힘을 측정할 수 있다. 로드셀은 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서, 출력을 전기적으로 측정할 수 있는 것을 말한다.
로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치는 로봇(100)이 정지상태에서 가속되어 설정속도에서 상기 더미(200)에 초기 충돌할 수 있도록, 상기 더미(200)로부터 전방으로 설정거리의 직선로를 포함하여 형성된 주행로(1)를 포함할 수 있다.
시험 시에 주행로의 재질을 바꿔 마찰계수를 변경하여 주행로의 종류에 따른 다양한 시험도 가능하다.
여기서, 주행로는 로봇(100)이 정지상태에서 가속하여 정해진 충돌속도로 더미(200)에 충돌할 수 있도록 충분한 거리의 직선로를 갖는다. 로봇(100)은 그러한 주행로 상에서 충돌속도에 도달하기에 필요한 주행거리만큼 더미(200)로부터 이격되어 설치되게 된다. 로봇(100)이 자체적으로 가속을 하도록 긴 주행로가 마련될 경우 실제 로봇(100)에 의한 충돌상황을 사실적으로 재현할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 시험 공간 확보의 어려움으로 충분한 주행로가 확보되지 않으면 주행로의 출발지점에 로봇(100)이 정지상태에서 충분이 가속될 수 있도록 하는 트래드밀(420)을 바닥에 설치할 수 있다. 트래드밀(420)은 로봇(100)이 정지상태에서 충분히 최고 속도에 도달할 수 있도록 하여 짧은 주행로에서도 시험할 수 있는 장점이 있다.
또한, 주행로에 레일(411)을 설치하고 로봇(100)을 대차(410)에 올린 뒤에 대차(410)가 레일(411)을 따라 주행로를 주행할 경우에도 짧은 거리에서도 로봇(100)이 설정된 속도를 낼 수 있다. 또한 레일(411)을 통해 로봇(100)이 더미(200) 쪽으로 이동할 수 있도록 가이드 하여 로봇(100)이 더미(200)에 정확히 충돌할 수 있도록 할 수 있다.
로봇(100)과 더미(200)의 충돌 시에, 로봇(100)의 설정된 충돌 부위 및 더미(200)의 설정된 충돌 부위 사이의 오프셋이 발생될 수 있다. 이는 특히, 위에서 설명한 주행로에서 로봇(100)을 더미(200)를 향해 주행을 할 경우 주행거리가 길어짐으로써 약간의 각도 틀어짐 만으로 오프셋이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 오프셋을 확인하기 위한 충돌오프셋 확인수단이 추가로 포함될 수 있다.
여기서, 충돌오프셋 확인수단은 로봇(100)과 더미(200)의 충돌 시에, 로봇(100) 및 더미(200)의 설정된 충돌 부위를 촬상하거나 더미(200)의 상부나 로봇(100)의 후방 또는 더미(200)의 후방에서 로봇(100) 및 더미(200)의 충돌을 촬상하는 카메라(미도시)가 마련될 수 있다.
또한 로봇(100)의 설정된 충돌 부위 및 더미(200)의 설정된 충돌 부위 중 적어도 한곳에 도색이나 마킹수단이 형성되어 충돌 시에 다른 하나에 묻게 되도록 할 수 있다.
이하에서는 시험방법에 대해 도10의 플로우차트를 통해 더 상세히 설명한다.
먼저, 시험 대상인 로봇(100)에 대해 시험부위(110)를 설정한다.
시험부위(110)의 설정은 시험부위(110)를 결정하는 단계와 결정된 시험부위(110)를 표시하는 단계를 포함한다.
시험부위(110)에 대한 결정은 로봇(100)이 충돌 시 인간에게 가장 크게 상해를 줄 수 있는 부분이 어디인지에 따라 결정된다. 즉, 인체의 가슴을 압박하여 상해를 주기에 가장 위험한 부분으로서, 로봇(100)의 돌출된 부위가 후보 시험 부위로 선정된다. 그러한 돌출 부위는 하나만이 아니라 복수로 결정될 수 있으며, 시험은 그와 같은 후보 돌출 부위들 전체에 대해 수행될 수도 있고, 그 중 가장 위험도가 높다고 평가되는 부위가 하나 또는 복수로 선정될 수 있다.
여기서, 시험부위(110)는 주행방향을 고려해서 결정될 수 있다. 예컨대, 전진 및 후진만이 가능한 로봇(100)의 경우에는 전면부와 후면부 중에서 돌출된 부위를 후보 시험부위(110)로 선정할 수 있다. 그리고, 측방향으로 주행 가능한 로봇(100)의 경우에는 측면부에 대한 돌출 부위를 후보 시험부위(110)로 선정할 수 있다.
시험부위(110)를 선정함에 있어서는 돌출 부위의 돌출된 정도와, 그 부분의 경도, 그리고, 지면으로부터의 높이 등이 고려될 수 있다.
시험부위(110)가 결정되면, 도2에 보이는 바와 같이, 그 시험부위(110)를 표시하기 위해 마킹한다. 그러한 표시는 시험부위(110)에 대한 좌우의 폭(a)과 상하의 높이(b) 등 특정의 크기를 가지도록 표시할 수 있다.
도 2에는 시험 대상 로봇(100)의 가슴 부분에 돌출된 부분이 시험부위(110)로 선정된 경우를 나타내고 있다.
다음으로, 로봇(100)의 시험부위(110)의 높이에 따라 더미(200)를 고정 벽체(300) 전방에 위치시킨다. 이때, 더미(200)의 가슴부분이 로봇(100)의 시험부위(110)에 대응되는 높이에 위치되도록 더미(200)를 위치시킨다. 예컨대, 더미(200)의 가슴부분 중 타겟 중심(210)의 높이(h2)와 로봇(100) 시험부위(110)의 중앙부 높이(h1)가 지면으로부터 일치되도록 더미(200)를 위치시킨다.
도 3에 보이는 바와 같은 시험장치가 이용되는 경우, 승강대(320)를 승하강시켜 그 높이를 조절함으로써 원하는 높이로 더미(200)를 위치시킬 수 있다.
더미(200)의 가슴부분 높이(h2)와 로봇(100)의 시험부위(110) 높이(h1)를 맞추는 것은, 안전사고의 발생이 성인은 물론 어린이에 대해서도 발생할 수 있으며, 성인이라도 키가 큰 사람이 있고 작은 사람이 있기 때문이다. 또한, 동일한 성인이라도 자세에 따라 가슴부분의 높이가 다를 수 있기 때문이다.
여기서, 고정 벽체(300)는, 전술한 바와 같이, 건물의 벽체가 그대로 이용될 수도 있고, 시험을 위해 마련된 별도의 벽체일 수도 있다. 고정 벽체(300)는 로봇(100)이 더미(200)에 충돌되거나 또는 더미(200)를 압박할 때 더미(200)가 뒤로 밀리지 않도록 더미(200)의 등부분을 지지하게 된다. 건물 벽체가 아니라 별도로 고정 벽체(300)를 제작함에 있어서는 그와 같이 더미(200)에 대한 시험 시에 더미(200)가 밀리지 않는 정도의 강성을 갖도록 함이 중요하다.
더미(200)는 시험 조건 또는 상황에 따라 성인용 더미(200), 어린이용 더미(200), 노인용 더미(200) 등등 다양한 더미(200) 중에서 선택할 수 있다. 그리고, 그러한 더미(200)의 선택은 더미(200)가 설치되는 높이(h2)가 고려될 수도 있다. 왜냐하면, 성인과 어린이는 키에 의해 구분 가능하듯이 더미(200)도 설치 높이를 고려하여 성인용으로 선택할지 어린이용으로 선택할지 결정될 수 있다.
더미(200)가 위치되고나면, 시험 대상 로봇(100)을 준비시킨다. 먼저, 시험대상 로봇(100)을 더미(200)와 정렬시킨다. 로봇(100)과 더미(200)의 정렬은 시험 결과의 신뢰성에 매우 중요하다. 로봇(100)의 시험부위(110)(또는 충돌부위)로 결정된 부분이 더미(200)의 가슴부분을 정확히 충돌 또는 압박하도록 로봇(100)을 정렬시킬 필요가 있다.
로봇(100)의 정렬은, 로봇(100)의 시험부위(110)의 중심(도 7의 '110'으로 표시된 부분의 중심)과 더미(200)의 타겟 중심(210)을 로봇(100)의 주행 경로 상에서 일직선으로 정렬시켜 맞추는 것이 중요하다.
로봇(100)을 주행로 상에서 주행시켜 더미(200)에 충돌시키고 더미(200)를 압박하도록 하는 경우에는 원하는 충돌속도에서 로봇(100)이 더미(200)에 충돌되도록 주행거리를 계산할 필요가 있으며, 더미(200)로부터 그러한 주행거리로 이격시켜 로봇(100)을 정렬시킬 필요가 있다.
로봇(100)의 충돌속도 결정은 시험 대상의 로봇(100)과 관계없이 결정될 수도 있으며, 또한, 로봇(100)의 정격 주행속도 또는 최고 주행속도에 의해 결정될 수도 있다.
하나의 대상 로봇(100)에 대해 충돌속도를 달리하여 여러 번 시험이 진행될 수도 있다.
도 1에 보이는 바와 같이, 로봇(100)을 주행로(1)에서 자유 주행시켜 시험을 하는 경우에는 로봇(100)이 충돌속도에 도달하도록 하기 위해 주행거리(d1)의 확보가 필요하다. 그리고, 전술한 바와 같이 그러한 주행거리(d1)만큼 더미(200)로부터 이격시켜 로봇(100)을 정렬시킨다.
한편, 그러한 주행로의 확보가 용이하지 않은 시험공간에서는 전술한 트레드밀(420)이나 대차(410) 등이 이용될 수 있다.
시험준비단계에서는, 로봇(100)의 주행모드에 대한 관련된 설정이 필요할 수 있다. 예컨대, 로봇(100)의 전면부에 있는 시험부위(110)에 대해 시험을 수행하는 경우에는 직진 주행모드로 설정할 필요가 있다. 또한, 로봇(100)에 따라서는 충돌회피를 위한 센서가 설치되고 그러한 센서에 의한 충돌회피 제어(예컨대, 브레이크 작동에 의한 주행 정지, 바퀴 방향 제어에 의한 주행 방향 전환 등)가 가능할 수 있는데, 본 시험을 수행함에 있어서는 그러한 충돌회피 제어를 오프(0ff)로 설정하고 진행하여야 할 수도 있다. 물론, 그러한 충돌회피 제어의 성능을 포함해서 시험을 수행하고자 하는 경우에는 충돌회피 제어를 온(On)으로 유지한 채 시험을 수행할 수도 있다.
충돌회피와 같은 안전기능에 에러가 발생하는 경우를 상정하여 시험을 수행할 수도 있으며, 그러한 기능이 고려된 채로 시험이 수행될 수도 있다. 이는, 충돌의 경우만이 아니라, 더미(200)에 대한 가슴 압박시험을 할 때에도 마찬가지이다. 로봇(100)에 따라서는 장애물로 인해 주행해 오던 방향으로의 주행을 계속할 수 없는 경우 주행 방향을 바꾸거나 뒤로 물러나는 주행 제어가 포함될 수도 있는데, 시험에서는 그러한 주행 제어에 에러가 있는 경우를 상정하여 그러한 기능이 오프된 상태에서 진행될 수도 있고, 그러한 제어기능을 그대로 정상 작동시켜 진행될 수도 있다.
또한, 로봇(100)을 정렬시켜 준비시킬 때에는 로봇(100)의 주행방향을 고려하여 수행한다. 즉, 로봇(100)을 전진 주행시켜 시험을 할 경우에는 로봇(100)이 더미(200)를 정면으로 바라보도록 위치시키지만, 로봇(100)의 전진 주행에 대한 시험이 아니라 로봇(100)이 측면 방향으로 주행가능하고 그러한 방향의 주행에 대해서 시험하고자 하는 경우에는 로봇(100)의 측면부가 더미(200)의 정면을 바라보도록 정렬시킨다.
로봇(100)을 정렬시켜 준비시키고, 충돌속도가 결정되고 나면, 로봇(100)을 작동시켜 더미(200)를 압박시키는 시험을 진행한다.
본 실시예에서는 로봇(100)을 더미(200)를 향하여 주행시켜, 설정된 충돌속도에서 충돌시키고, 충돌 후에도 로봇(100)이 계속 압박하는 시험을 수행한다.
주행로 상에서 주행시켜 시험을 수행하는 경우에는, 충돌속도에 맞추어 결정된 주행거리(d1)만큼 로봇(100)을 더미(200)로부터 이격시킨 후 로봇(100)을 주행시켜 더미(200)에 충돌시키게 된다.
한편, 트레드밀(420)을 이용하는 경우에는, 로봇(100)을 트레드밀(420)에 올려 놓고, 로봇(100)을 제자리 주행시켜 설정속도에 도달했을 때 트레드밀(420)을 정지시켜 로봇(100)이 더미(200)를 향해 주행되도록 한다. 이때, 트레드밀(420)을 정지시키는 시점은, 로봇(100)과 더미(200)의 충돌속도를 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 미리 결정된 더미(200)와 로봇(100)의 충돌속도에 도달하기 위해서 트레드밀(420)에서 제자리 주행을 결정된 바퀴 속도에 도달할 때까지 한 후 트레드밀(420)을 정지시켜 로봇(100)이 전진 주행하여 더미(200)에 충돌되도록 한다.
또한, 대차(410)를 이용하는 경우, 로봇(100)을 대차(410)에 고정시키고, 대차(410)를 가속시켜 설정된 충돌속도에서 더미(200)에 충돌되도록 할 수 있다. 더미(200)으로부터 대차(410)까지의 거리(d3)는 마찬가지로 충돌속도를 고려하여 결정된다. 이때, 대차(410)에 대한 주행 제어는 적어도 충돌이 발생한 이후에 로봇(100)의 주행제어와 동일하게 제어되도록 설정하여 제어할 수 있다. 즉, 로봇(100)을 실제로 주행 정지시키고 대차(410)를 대신 주행시키는 경우에, 대차(410)의 주행 제어는 로봇(100)이 자율주행하는 경우와 유사하게 제어되도록 한다. 짧은 거리에서 가속하여 충돌속도의 주행속도에 도달시키기 위해서는 대차(410)를 주행시키는 모터는 로봇(100)에 탑재된 주행 모터보다는 파워가 더 큰 것이 이용될 것이지만, 충돌이 발생한 시점 이후에는 로봇(100)의 주행 모터와 같은 모드로 제어되도록 프로그램 제어됨이 바람직하다. 이는, 로봇(100) 주행을 대차(410)로 구현하는 것이기 때문이다.
한편, 대차(410)를 이용하더라도, 대차(410)는 더미(200) 전방의 설정된 거리에서 정지되고 로봇(100)이 관성에 의해 그대로 진행되면서 로봇(100)의 주행 모터가 작동하여 충돌속도에 빠르게 도달하도록 하는 방법도 이용될 수 있다. 즉, 대차(410)는 짧은 주행거리 동안에 로봇(100)에 대해 적당한 진행 속도를 부여하는 역할을 하고, 대차(410)가 정지되는 시점에서는 관성에 의해 로봇(100)이 그대로 진행하면서 자체 탑재된 주행 모터에 의해 충돌속도까지 도달하면서 더미(200)에 충돌되도록 하는 방법이다. 이 경우에, 로봇(100)을 대차(410)에 고정시키는 고정장치는 대차(410)가 주행되는 동안 적당한 시점에서 해제될 필요가 있을 수 있다.
로봇(100)이 더미(200)에 충돌되는 시점에서 더미(200)의 가슴부분 변형량을 측정한다.
가슴부분 변형량은 더미(200)의 가슴부분 변형 모습을 고속카메라(400)로 촬상하여 구할 수 있다. 충돌이 일어나고 로봇(100)이 더미(200)의 가슴을 계속 압박하는 동안 더미(200)의 가슴부분 변형 사진을 복수로 촬상하여 그 이미지의 분석을 통해 시간에 따른 가슴부분 변형량을 얻을 수 있다. 이를 위해, 도6과 같이, 더미(200)의 측방향에서 더미(200)를 향하여 카메라(400)가 설치될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 가슴부분의 가속도를 센싱하는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 더미(200)의 가슴부분의 변형량을 얻을 수 있다. 충돌 및 압박 과정에서 얻어진 가속도를 적분하면 속도를 얻을 수 있으며, 한 번 더 적분하면 변위, 즉 변형량을 얻을 수 있다. 이러한 가속도 센서는 도4의 더미(200)에 있어 제1매스(230)나 또는 제1매스(230)와 가슴부위 스킨(220) 사이에 설치될 수 있다. 또한, 가속도 센서는 로봇(100)에 설치되어 측정될 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 더미(200)에 설치된 변위센서나 엘브이디티(LVDT)에 의해 변형량이 측정될 수도 있다.
이렇게 얻어진 가슴부분의 변형량을 통해 가슴부분의 압축정도를 확인할 수 있으며, 가슴부분의 압축정도에 따라 인체에 미치는 상해 정도를 나타내는 상해데이터를 통해 상해 정도를 파악할 수 있다.
변형량은 아래에 보이는 식과 같은 압축률로 환산될 수 있으며, 시간에 따른 변형량을 아래 식을 통해 시간에 따른 압축률로 환산하여 얻을 수 있다.
압축률[%] = 변형량/(제1매스와 제2매스 사이의 거리) X 100
얻어진 압축률로부터, 최대 압축률, 설정된 압축률 이상으로 유지되는 시간, 설정된 시간 동안의 압축률 평균의 최대치 등을 얻을 수 있다.
예컨대, 도 11과 같은 시간에 따른 압축률 그래프가 얻어진 경우, 최대 압축률 Cmax, 설정된 압축률(Ccrt) 이상으로 유지되는 시간 tcrt, 설정된 시간(tavg,max) 동안의 압축률 평균의 최대치 Cavg,max 등을 얻을 수 있다.
위와 같이 얻어진 정보들은 인체에 주는 상해치를 환산하는데 유용하게 이용될 수 있다. 예컨대, Cmax가 20% 이상이면 가슴뼈가 골절되는 중대한 상해로 판단될 수 있으며, 30% 이상이면 사망에 이를 수도 있는 치명적인 상해로 판단될 수도 있다. 또 다른 예로서, 설정된 압축률(Ccrt)인 15% 이상의 압축률로 5분 이상 지속되면 호흡곤란에 의한 치명적인 상해가 발생한다고 판단될 수도 있다.
그러한 압축률과 상해에 대한 정확한 데이터가 확보되면 더 정확한 상해 판단이 가능해 질 것이다.
한편, 시험을 수행함에 있어서, 로봇(100)이 제대로 더미(200)에 충돌되었는가를 확인할 필요가 있다. 로봇(100)과 더미(200)의 정해진 부위 간의 충돌의 정확성은 시험의 신뢰도에 큰 영향을 주기 때문이다. 이를 위해 로봇(100)과 더미(200)의 충돌 오프셋 확인을 수행한다.
충돌 오프셋 확인은, 로봇(100)과 더미(200)의 충돌 시에 그 충돌 과정을 촬상하여 수행할 수 있다. 즉, 로봇(100)의 후방이나 더미(200)의 후방에서 로봇(100)과 더미(200)의 충돌과정을 촬상하여 오프셋 확인을 수행할 수 있다.
충돌 시 로봇(100)의 시험부위(110) 중심선(도 7 참조)과 더미(200)의 가슴부분 타겟 중심선(도 7의 참조) 사이의 오프셋 거리(od)를 촬상된 이미지를 통해 확인할 수 있다.
또는, 로봇(100)의 시험부위(110) 중심 및 더미(200)의 타겟 중심(210) 중 어느 하나에 잉크(또는 충격에 의해 터져 잉크가 나오는 것일 수도 있음)를 착색하고, 충돌 후에 다른 하나에 묻어난 그 잉크의 위치를 이용하여 오프셋을 확인할 수도 있다.
또한, 더미(200)에 설치된 가속도 센서를 이용하여 충돌 오프셋을 확인할 수도 있다. 즉, 더미(200)에 3축 가속도 센서를 설치하여 충돌시의 그 가속도에 대해 주행방향에 대한 가속도와 그 외의 다른 2개 축에 대한 가속도 값을 비교하여 오프셋 정도를 확인할 수 있다. 오프셋 거리가 제로인 경우에는 주행방향의 가속도가 크게 나타나고 그 외의 다른 축들의 가속도는 현저히 작게 나올 것이며, 그러한 가속도들의 값 차이는 오프셋 거리(od)에 따라 다르게 나타날 것이므로 이를 이용하면 오프셋 정도를 확인할 수 있다.
위와 같이 확인된 충돌 오프셋이 기준값 이상이 되면 시험 부적합으로 판단할 수 있다. 또는, 여기서 충돌 오프셋은 오프셋 거리(od)를 이용하거나, 그러한 오프셋 거리(od)의 백분률 값을 이용할 수 있다. 오프셋 거리 백분률 값의 예로서 아래와 같은 식이 이용될 수 있다.
오프셋 거리 백분률 [%] = od / a X 100
(여기서, od는 오프셋 거리, a는 도2에 보이는 바와 같이 로봇 시험부위의 폭이다)
예컨대, 오프셋 거리 백분률이 5% 이상이면 그 시험은 부적합한 것으로 평가될 수 있다.
시험이 완료되고, 충돌 오프셋이 적합한 것으로 확인되었다면, 전술한 바와 같은 더미(200)의 압축률 또는 가슴부분 변형량 등을 통해 해당 시험의 대상 로봇(100)의 충돌 안전도를 최종 평가한다.
전술한 내용에 있어서, 더미(200) 가슴부분의 변형량 또는 압축률 계산 등과 오프셋 확인(촬상에 의한 경우 이미지 프로세싱 이용) 등은 그에 적합한 프로그램을 작성하여 자동화할 수 있다.
한편, 충돌과정에서 더미(200)의 가속도가 측정될 수 있으며, 그러한 가속도 값은 자동차 충돌의 경우와 마찬가지로 충돌에 의한 안전도 판단에 이용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 로봇(100)이 더미(200)에 충돌과 함께 가슴부분을 압박하는 시험을 수행할 수 있으므로, 실제 주행 상황에서 발생될 수 있는 사고상황을 근접하게 모사하여 시험하는 결과가 된다.
전술한 안전성 평가 시험장치 및 방법은, 주행 로봇만이 아니라 저속으로 주행 또는 이동되는 물체의 안전성 평가에 이용될 수도 있다. 특히, 인체의 가슴부분을 구현하도록 만들어진 더미는 다양한 시험 대상체에 대한 가슴 압박 시험을 수행하기에 매우 유용할 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1: 지면 (주행로)
100: 시험대상 로봇
110: 시험부위
200: 더미
210: 타겟 중심
220: 스킨
230: 제1매스
231: 제2매스
232: 제1탄성체(스프링)
233: 제1감쇠기
234: 제2탄성체(스프링)
235: 제2감쇠기
300: 고정 벽체
310, 311: 승강프레임
320: 승강대
330: 고정수단(고정브라켓 및 볼트)
400: 카메라
410: 대차
411: 레일
420: 트레드밀

Claims (11)

  1. 고정 벽체;
    상기 고정 벽체 전방에 설치되는 승강프레임;
    상기 승강프레임과 연결되어 상기 승강프레임을 따라 상하로 승강되는 승강대;
    등부분이 상기 고정 벽체와 대향되고, 가슴부분이 상기 고정 벽체의 전방을 향해 정면으로 위치되며, 상기 승강대에 지지되어 상기 승강대와 함께 승강 조절됨에 따라 지면으로부터의 높이가 조절되는 더미; 및
    시험대상 로봇이 상기 더미의 가슴부분을 가압함에 따라, 상기 더미의 가슴부분의 변형량을 측정하기 위한 변형량 측정기기;
    를 포함하여 구성되는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시험대상 로봇이 정지상태에서 가속되어 설정속도에서 상기 더미에 초기 충돌할 수 있도록, 상기 더미로부터 전방으로 설정거리의 직선로를 포함하여 형성된 주행로를 추가로 포함하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 더미로부터 전방으로 설정된 거리로 이격되어 설치되며, 상기 로봇이 제자리에서 주행하도록 하기 위한 트레드밀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 더미 전방으로 설정거리의 직선로로 형성된 레일; 및
    상기 로봇이 고정되며, 상기 로봇이 설정 속도에서 상기 더미에 초기 충돌되도록 상기 레일을 따라 가속 주행되는 대차
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 로봇과 상기 더미의 충돌 시에, 상기 로봇의 설정된 충돌 부위 및 상기 더미의 설정된 충돌 부위 사이의 오프셋을 확인하기 위한 충돌오프셋 확인수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 충돌오프셋 확인수단은,
    상기 로봇과 상기 더미의 충돌 시에, 상기 로봇 및 상기 더미의 설정된 충돌 부위를 촬상하거나, 또는 상기 로봇의 후방 또는 상기 더미의 후방에서 상기 로봇 및 상기 더미의 충돌을 촬상하는 카메라, 및
    상기 로봇의 설정된 충돌 부위 및 상기 더미의 설정된 충돌 부위 중 적어도 하나에 도색 또는 부착되어 충돌 시에 다른 하나에 묻게 되는 특정 색상의 마킹수단
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 변형량 측정기기는,
    상기 로봇이 상기 더미에 충돌됨에 따라 변형되는 상기 더미의 가슴부분을 촬상하는 카메라,
    상기 더미의 가슴부분의 가속도를 측정하기 위한 가속도 센서,
    상기 더미에 설치된 변위 센서 또는 엘브이디티(LVDT),
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 더미는:
    상기 더미의 가슴부분 내측에 설치되며, 설정된 질량을 가지는 제1매스;
    상기 로봇과의 충돌시에 상기 제1매스가 변위됨에 따라 탄성적으로 압축 변형되고, 설정된 스프링 정수를 가지는 제1탄성체; 및
    상기 제1매스가 변위됨에 따라 상기 제1매스에 대해 설정된 감쇠력을 제공하는 제1감쇠기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 더미는 상기 더미의 등부분 내측에 설치되어 상기 제1탄성체 및 제1감쇠기와 연결되며, 설정된 질량을 가지는 제2매스를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 더미는:
    각각 설정된 질량값을 가지며, 서로 독립적으로 분할되어 위치되는 복수의 매스;
    상기 복수의 매스 각각에 연결되어 각각의 매스가 변위됨에 따라 탄성적으로 압축 변형되며, 각각 설정된 스프링 정수를 가지는 복수의 탄성체; 및
    상기 복수의 매스 중 적어도 일부와 각각 연결되며, 각각 설정된 감쇠력을 제공하는 복수의 감쇠기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
  11. 고정 벽체;
    등부분이 상기 고정 벽체와 대향되고, 가슴부분이 상기 고정 벽체의 전방을 향해 정면으로 위치되며, 지면으로부터 설정된 높이에 설치된 더미;
    시험 평가 대상의 로봇이 상기 더미의 가슴부분을 가압함에 따라, 상기 더미의 가슴부분의 변형량을 측정하기 위한 변형량 측정기기;
    상기 로봇이 정지상태에서 가속되어 설정속도에서 상기 더미에 초기 충돌할 수 있도록 상기 더미로부터 전방으로 설정거리의 직선로를 포함하여 형성된 주행로, 상기 더미로부터 전방으로 설정된 거리로 이격되어 설치되며 상기 로봇이 제자리에서 주행하도록 하기 위한 트레드밀, 상기 더미 전방으로 설정거리의 직선로로 형성된 레일과 상기 로봇이 고정되며 상기 레일을 따라 가속 주행되는 대차를 포함하는 대차 주행장치 중 적어도 하나; 및
    상기 로봇과 상기 더미의 충돌 시에, 상기 로봇의 설정된 충돌 부위 및 상기 더미의 설정된 충돌 부위 사이의 오프셋을 확인하기 위한 충돌오프셋 확인수단
    을 포함하여 구성되는 로봇 충돌 안전성 시험 평가 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109910057A (zh) * 2019-03-22 2019-06-21 上海电气集团股份有限公司 康复机器人的碰撞测试方法及系统
KR20210001339A (ko) 2019-06-27 2021-01-06 경희대학교 산학협력단 로봇-인간 동적 충돌 안정성 평가 시험장치
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