KR20160105053A

KR20160105053A - 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR20160105053A
Application number: KR1020150028215A
Authority: KR
Inventors: 장홍민; 이성훈
Original assignee: 주식회사 로보빌더
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-06

Abstract

본 발명은 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터에 이용하여 원격지의 로봇의 동작을 제어하도록 하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템은, 제1위치의 사용자이 착용가능하고 사용자의 관절에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모센센서를 이용하여 상기 모션센서별로 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하고 상기 모션캡쳐 데이터를 원격지의 제2위치로 전송하는 제1위치의 모션슈트; 다수의 액츄에이터모듈로 구성되어 상기 액츄에이터모듈의 구동에 따라 모션을 수행하되, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 대응하여 상기 모션슈트를 착용한 사용자의 움직임과 동일한 모션을 수행하는 제2위치의 로봇장치; 및 상기 모션슈트 및 로봇장치 간의 데이터 통신을 처리하는 통신망; 을 포함한다.

Description

모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법{System and method for remote controlling robot using motion capture}

본 발명은 원격지의 로봇 제어시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터에 이용하여 원격지의 로봇의 동작을 제어하도록 하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

로봇 기술이 발달함에 따라 로봇의 관절 등을 모듈화하여 로봇을 구축하는 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 로봇을 구성하는 다수의 액츄에이터 모듈(actuator module)을 전기적 및/또는 기계적으로 연결 및 조립하여 인간이나 동물 등의 형태로 로봇을 만들 수 있도록 하고 있다.

로봇의 관절을 이루는 액츄에이터 모듈에는 내부에 모터가 구비되고 그 모터의 회전에 따라 관절을 움직이도록 하여 로봇의 모션(motion)들이 구현된다. 이때, 모터의 회전값을 제어함으로써 로봇의 모션을 제어할 수 있다.

최근 로봇의 움직임을 조종하기 위해 모션캡쳐(motion capture) 기술이 등장하고 있다. 모션챕쳐는 대상체인 사용자의 움직임에 대한 데이터를 추출하고 컴퓨터가 사용할 수 있는 형태의 정보로 획득하여 분석 및 응용하는 기술이다. 이러한 모션캡쳐 기술은 제작비 절감, 콘텐츠의 리얼리티 향상 등의 장점이 있어 지속적으로 활용되고 있다. 모션캡쳐 기술을 적용한 시스템을 모션캡쳐 시스템이라 한다.

즉, 모션캡쳐 시스템은 대상체인 사용자의 몸에 감지장치를 부착하여 움직임을 감지하여 3차원 공간상에서 대상체의 움직임에 대한 위치와 방위를 측정하고 컴퓨터가 사용할 수 있는 형태의 정보로 기록하는 것이다. 이러한 모션 캡처 시스템을 통해 얻은 정보를 모션캡쳐 데이터라고 한다.

이러한 모션캡쳐 데이터는 디지털 콘텐츠 분야(애니메이션, 영화, 게임 등), 의학 분야(동작 분석, 재활 등), 과학 분야(기체 역학, 원격 제어 등)에서 다양하게 활용된다. 하지만, 아직까지 모션캡쳐 데이터를 원격지의 로봇의 모션을 제어하는데는 사용되고 있지 않다.

따라서, 해당 기술분야에서는 모션챕처 데이터를 이용하여 원격지의 로봇의 움직임을 조정하도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제1053467호 대한민국 등록특허 제1427365호 대한민국 공개특허 제2013-0104778호

본 발명은 상기한 요구에 부응하기 위해 개발된 것으로서, 제1위치에 있는 사용자의 관절부위에 부착된 다수의 감지센서로부터 획득한 모션챕처 데이터를 유무선통신을 통해 제2위치의 로봇으로 전송하고 그 로봇은 모션캡쳐 데이터에 따라 모션을 수행하도록 하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제2위치의 로봇에 설치된 카메라장치로 주변영상을 촬영하여 유무선통신을 통해 제1위치의 프로젝터로 전송하면 제1위치의 사용자이 프로젝터를 통해 제2위치의 주변영상을 확인할 수 있도록 하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템 및 제어방법을 제공하는데 추가적인 목적이 있다.

본 발명에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템은,

제1위치의 사용자이 착용가능하고 사용자의 관절에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모센센서를 이용하여 상기 모션센서별로 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하고 상기 모션캡쳐 데이터를 원격지의 제2위치로 전송하는 제1위치의 모션슈트; 다수의 액츄에이터모듈로 구성되어 상기 액츄에이터모듈의 구동에 따라 모션을 수행하되, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 대응하여 상기 모션슈트를 착용한 사용자의 움직임과 동일한 모션을 수행하는 제2위치의 로봇장치; 및 상기 모션슈트 및 로봇장치 간의 데이터 통신을 처리하는 통신망; 을 포함한다.

본 발명에서, 상기 모션슈트의 모션센서와 상기 로봇장치의 액츄에이터모듈은 동일한 개수로 동일한 관절위치에 서로 1:1로 대응하도록 형성된다.

본 발명에서, 상기 모션센서는 상기 사용자의 움직임에 따라 내부에 설치된 모터의 회전방향 및 회전각도로부터 상기 모션캡쳐 데이터를 획득한다.

본 발명에서, 상기 모션슈트는, 상기 모션슈트에 장착되어 상기 사용자의 관절의 움직임 방향 및 움직임 각도를 획득하는 다수의 모션센서; 상기 관절의 움직임 방향 및 움직임 각도에 따라 내부의 액츄에이터모듈의 회전방향 및 회전각도를 검출하고 상기 검출된 회전방향 및 회전각도에 대응하는 모션캡쳐 데이터를 생성하는 모션캡쳐데이터 생성부; 및 상기 생성된 모션캡쳐 데이터를 자신의 고유정보(ID)와 함께 상기 통신망을 통해 상기 원격지의 로봇장치로 전송하는 제1통신부를 포함한다.

본 발명에서, 상기 원격지 로봇 제어시스템은, 상기 제1위치의 사용자의 음성을 입력하기 위한 음성입력부; 상기 제2위치의 사용자의 음성을 출력하기 위한 음성출력부; 및 상기 로봇장치로부터 수신된 영상을 출력하기 위한 영상출력부; 중 적어도 하나를 더 포함한다.

본 발명에서, 상기 음성입력부, 음성출력부 및 영상출력부는 일체형으로 구현된다.

본 발명에서, 상기 로봇장치는, 상기 통신망을 통해 상기 모션슈트와 데이터를 송수신하는 제2통신부; 상기 로봇장치의 관절을 형성하고 내부에 모터가 포함되어 상기 모터의 회전에 따라 상기 로봇장치의 모션을 실행하는 다수의 액츄에이터모듈; 및 상기 모션슈트로부터 전송된 모션캡쳐 데이터로부터 상기 모션슈트의 각 모션센서의 모션방향과 모션각도를 확인하고 상기 각 모션센서별 모선방향 및 모션각도에 따라 각 대응되는 액츄에이터모듈의 내부 모터를 구동하는 모션구동부; 를 포함한다.

본 발명에서, 상기 모션구동부는 상기 액츄에이터모듈의 내부에 장착된 모터를 구동하되, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 각 모션센서의 고유정보별로 구분하여 상기 각 모션센서에 대응하는 액츄에이터모듈의 모터를 구동하도록 한다.

본 발명에서, 상기 로봇장치는, 상기 로봇장치의 주변에 대한 영상을 촬영하는 카메라부; 상기 제2위치의 사용자의 음성을 입력하기 위한 음성입력부; 및 상기 제1위치의 사용자의 음성을 출력하기 위한 음성출력부; 를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법은,

제1위치에서 모션슈트를 착용한 사용자의 움직임에 따라 사용자의 각 관절부위에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모션센서에서 상기 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하는 데이터획득단계; 상기 모션슈트에서 상기 획득된 모션캡쳐 데이터를 통신망을 통해 제2위치의 로봇장치로 전송하는 데이터전송단계; 및 상기 로봇장치에서 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 대응하는 모션을 수행하는 모션수행단계; 를 포함한다.

본 발명에서, 상기 데이터획득단계는, 상기 다수의 모션센서에서 사용자의 움직임에 따라 상기 모션센서의 내부에 설치된 모터의 회전방향과 회전각도를 검출하고 상기 검출된 모터의 회전방향과 회전각도를 상기 모션캡쳐 데이터로 변환한다.

본 발명에서, 상기 데이터전송단계는, 상기 모션슈트에서 상기 모션캡쳐 데이터와 함께 모션센서의 고유정보(ID)를 상기 로봇장치로 전송한다.

본 발명에서, 상기 모션수행단계는, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 모션센서의 회전방향 및 회전각도와 상기 로봇장치의 관절을 구성하는 액츄에이터모듈의 회전방향 및 회전각도가 동일하게 상기 액츄에이터모듈을 구동한다.

본 발명에서, 상기 모션슈트는 상기 제1위치의 사용자으로부터 발생되는 음성을 자신의 음성입력부를 통해 입력받아 상기 로봇장치로 전송하고, 상기 로봇장치는 상기 전송받은 음성을 자신의 음성출력부를 통해 출력한다.

본 발명에서, 상기 로봇장치는 상기 제2위치의 사용자으로부터 발생되는 음성을 자신의 음성입력부를 통해 입력받아 상기 모션슈트로 전송하고, 상기 모션슈트는 상기 전송받은 음성을 자신의 음성출력부를 통해 출력한다.

본 발명에서, 상기 로봇장치는 카메라부를 이용하여 제2위치의 주변에 대한 영상을 촬영하여 상기 모션슈트로 전송하고, 상기 모션슈트는 상기 전송받은 영상을 영상출력부를 통해 출력한다.

본 발명에 의하면 제1위치에 있는 사용자의 움직임에 대응하여 원격지인 제2위치에 있는 로봇이 동일한 움직임(모션)을 수행할 수 있으므로, 이에 따라 사용자이 직접 방문하지 않아도 제1위치에서 제2위치에서의 업무를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 제2위치의 로봇에 설치된 카메라장치를 통해 주변영상을 촬영하여 제1위치의 사용자이 확인할 수 있도록 하기 때문에 화재지역이나 터널 등 사용자이 접근하기 어려운 곳에서 로봇을 투입하고 제1위치에서 사용자이 구조활동 등을 펼칠 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 제1위치에서 제2위치의 로봇을 원격으로 동일한 동작으로 제어할 수 있기 때문에 보호와 주의가 필요한 사용자을 대상으로 말동무, 놀이 등이 가능하고, 원격지에서 교육이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템의 개념을 설명하기 위한 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모션슈트의 예시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션슈트의 내부 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영상출력부, 음성입력부 및 음성출력부의 연결 예시도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇장치의 구성도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법을 보이는 흐름도.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템의 개념을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템은 모션슈트(motion suit)(110), 통신망(120) 및 원격지의 로봇장치(130)를 포함하여 구성된다. 모션슈트(110)는 사용자(10)의 몸에 다수의 모션센서(111)를 장착하기 위한 것으로서, 특히 사용자(10)의 관절에 대응되는 위치에 모션센서(111)가 각각 위치되어 사용자(10)의 관절의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하게 된다. 예컨대 사용자(10)가 모션슈트(110)을 착용한 후 자신의 각 관절을 움직임으로써 어떤 동작을 취하면 각 관절에 대응하는 모션센서(111)에서 해당 관절의 모션캡쳐 데이터를 획득하게 된다. 이때의 모션캡쳐 데이터는 각 관절마다 구분하여 내부에 저장된다. 이와 같이 획득된 사용자(10)의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터는 통신망(120)을 통해 원격지의 로봇장치(130)로 전송된다. 또한, 이러한 모션슈터(110)는 로봇장치(130)로부터 전송되는 각종 데이터를 통신망(120)을 통해 수신할 수도 있다.

통신망(120)은 제1위치의 모션슈트(110)와 제2위치의 로봇장치(130) 간의 데이터 통신을 담당한다. 이러한 통신망(120)은 모션슈트(110)와 로봇장치(130)의 거리에 따라 다양한 통신방식을 수행할 수 있다. 예컨대, RF, WiFi, NFC, Zigbee 등의 통신방식을 사용할 수도 있으며, 또한 인터넷망, 이동통신망, CDMA, WCMA 등과 같은 통신망으로 구현될 수도 있다.

로봇장치(130)는 모션슈트(110)로부터 전송되는 모션캡쳐 데이터를 수신하고 그 모션캡쳐 데이터에 대응하는 모션을 실행하도록 한다. 이때, 사용자(10)의 각 관절에 대응하는 위치에 모션슈트(110)의 모션센서(111)가 형성되고 로봇장치(130)에서도 각 관절에 대응되는 위치에 액츄에이터 모듈을 형성한다. 이와 같이 사용자(10)의 각 관절과 로봇장치(130)의 각 관절이 서로 동일한 위치별로 1:1로 대응되도록 하여 사용자(10)의 각 관절별로 모션슈트(110)의 모션센서(111)에서 획득된 모션캡쳐 데이터에 따라서 로봇장치(130)의 각 관절별로 액츄에이터 모듈을 동작시킴으로써 로봇장치(130)가 사용자(10)와 동일한 동작을 수행하도록 한다. 또한, 로봇장치(130)에는 카메라가 장착되어 있어 주변 영상을 촬영하여 통신망(120)을 통해 모션슈트(110)로 전송한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모션슈트의 외관 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 모션슈트(110)는 프레임(20)을 포함한다. 이러한 프레임(20)은 사용자의 몸체에 장착되는 부분이다. 도면에는 설명의 편의상 일례로 상반신 모션슈트(110)의 예를 도시하고 있다. 이 경우 프레임(20)은 사용자의 등에 장착된다. 프레임(20)에는 양측으로 제1 및 제2 수평연결부(21,21')가 형성되고, 이러한 각 수평연결부(21,21')에는 사용자(10)의 팔에 대응하는 각각 제1부재(22) 및 제2부재(22')가 형성된다.

이때, 사용자(10)의 움직임(모션)에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하기 위하여 사용자(10)의 관절에 대응하는 위치에 다수의 모션센서(111)가 형성된다. 예컨대 양쪽 어깨 부분, 몸통과 팔이 연결되는 부분, 팔꿈치 부분, 손목 부분 등에 다양한 위치에 설치될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 모션센서(111)를 액츄에이터 모듈로 구현할 수 있다. 이러한 액츄에이터 모듈은 내부에 모터가 탑재되며 사용자의 관절이 움직임에 따라 모터가 회전하고 그 모터의 회전방향 및 회전각도를 처리하여 모션캡쳐 데이터를 획득하도록 하는 것이다.

도면에는 일례로 상반신 모션슈트(110)의 예를 도시하고 있다. 물론 다양한 형태로 변형이 가능하고 하반신 모션슈트도 동일한 원리로 제작가능하다. 또한, 사용자마다 체격이 다를 수 있으므로 제1,2수평연결부(21,21')와 제1,2부재(22,22')는 바람직하게는 길이가 조절될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나 각 모션센서(111)는 전력선으로 컨트롤러(미도시)와 연결되며 전력선통신을 통해 상호간에 데이터 통신을 수행한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션슈트의 내부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모션슈트(110)는 다수의 모션센서(111), 모션캡쳐데이터 생성부(112), 제1통신부(113) 및 슈트제어부(114)를 포함하여 구성된다. 여기서, 다른 실시 예에서 모션슈트(110)는 영상출력부(115), 음성입력부(116) 및 음성출력부(117)를 더 포함할 수도 있다.

다수의 모션센서(111)는 상술한 바와 같이 모션슈트(110)에서 사용자의 관절에 대응하는 위치마다 각각 설치된다. 이러한 모션센서(111)는 액츄에이터 모듈로 구현되어 관절의 움직임에 연동하여 내부에 장착된 모터가 회전하게 되고, 이에 따라 모터의 회전값, 즉 회전방향 및 회전각도를 슈트제어부(114)로 전송한다. 여기서, 각 모션센서(111)는 자신의 고유정보, 즉 ID가 할당되어 있으며, 슈트제어부(114)는 각 ID별로 모터의 회전값을 내부 메모리(미도시)에 저장한다.

모션캡쳐데이터 생성부(112)는 슈트제어부(114)로부터 각 모션센서(111)별 모터의 회전방향 및 회전각도를 수신하여 모션캡쳐 데이터를 생성한다. 이와 같이 생성된 모션캡쳐 데이터는 모션센서(111)의 ID별로 구분하여 메모리에 저장된다.

제1통신부(113)는 통신망(120)을 통해 로봇장치(130)와 통신한다.

슈트제어부(114)는 모션슈트(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 슈트제어부(114)는 모션슈트(110)를 착용한 사용자이 움직이면 그 움직임에 따라 각 모션센서(111)에서 모션방향과 모션각도를 검출하고, 그 검출된 모션방향 및 모션각도에 따른 모션캡쳐 데이터를 제1통신부(133)를 통해 전송하도록 한다. 또한, 슈트제어부(114)는 로봇장치(130)로부터 전송되는 원격지의 주변영상을 수신하여 표시하도록 한다.

영상출력부(115)는 로봇장치(130)로부터 수신된 영상을 표시하도록 한다. 이러한 영상은 다양한 방식으로 표시될 수 있다. 일례로, 소정의 모니터에 표시될 수도 있다.

음성입력부(116)는 사용자이 하는 말을 입력받는 장치로서, 예컨대 마이크로폰으로 구현할 수 있다. 또한 음성출력부(117)는 로봇장치(130)로부터 수신된 음성을 출력하는 장치로서, 예컨대 스피커로 구현할 수 있다. 이로써, 제1위치의 사용자이 발생하는 음성을 제2위치의 로봇장치(130)로 전달하여 로봇장치(130)의 주변에 있는 사용자이 들을 수 있도록 하고, 제2위치의 로봇장치(130)로부터 수신된 음성을 제1위치의 사용자이 들을 수 있도록 한다. 이는 제1위치의 사용자과 원격지인 제2위치의 사용자 간에 음성 통신이 가능하도록 하기 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영상출력부, 음성입력부 및 음성출력부의 연결 예시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 영상출력부(115), 음성입력부(116) 및 음성출력부(117)는 모션슈트(110)의 슈트제어부(114)와 전기적으로 연결되고 전력선통신을 통해 서로 통신한다. 본 발명에서는 일례로 HMD(Head Mounted Display) 장치(30)에 영상출력부(115), 음성입력부(116) 및 음성출력부(117)가 탑재된다. 이러한 HMD 장치(30)는 사용자가 머리에 착용하는 장치로서, 내부에 영상출력부(115)와 소정의 스크린(미도시)가 탑재된다. 이로써 사용자가 눈에 착용한 상태에서 영상출력부(115)에서 스크린으로 출력되는 영상을 눈으로 확인할 수 있도록 한다. 또한, 바람직하게는 사용자의 입과 귀의 위치에 음성입력부(116) 및 음성출력부(117)가 각각 설치될 수 있다. 이와 같이 영상출력부(115), 음성입력부(116) 및 음성출력부(117)는 바람직하게는 일체형으로 구현된다. 상기한 HMD 장치(30)는 일례에 불과하며 헤드셋, 핼멧 등의 형태로 다양하게 구현되어 장착될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇장치의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 로봇장치(130)는 제2통신부(131), 액츄에이터모듈(132), 모션구동부(133) 및 로봇제어부(134)를 포함하여 구성된다. 이러한 로봇장치(130)은 선택적으로 카메라부(135), 음성입력부(136) 및 음성출력부(137)를 더 포함할 수도 있다.

제2통신부(131)는 통신망(120)을 통해 모션슈트(110)로부터 데이터를 수신한다. 이러한 데이터는 모션슈트(110)에서 사용자의 움직임에 따라 획득한 모션캡쳐 데이터로서, 로봇장치(130)의 모션을 제어하기 위한 데이터이다.

다수의 액츄에이터모듈(132)는 로봇장치(130)의 각 관절을 형성하는 장치로서, 내부에 소정의 모터가 포함되어 모터의 회전에 따라 로봇장치(130)의 모션이 실행된다. 이러한 액츄에이터모듈(132)은 모션슈트(110)에 장착된 모션센서(111)와 같은 개수로 같은 위치에 설치된다. 즉, 모션슈트(110)에 모션센서(111)가 사용자의 팔과 팔꿈치, 그리고 손목에 설치된 경우 로봇장치(130)에서도 이와 동일한 위치에 각각 액츄에이터모듈(132)가 설치되는 것이다. 그래야, 사용자이 각 부위별로 움직일 때 해당 위치의 모션에 따라 로봇장치(130)가 그 움직을 따라할 수 있다.

모션구동부(133)는 모션슈트(110)로부터 전송된 모션캡쳐 데이터로부터 모션슈트(110)의 각 모션센서(111)의 모션방향과 모션각도를 확인한다. 예컨대, 모션센서(111)를 액츄에이터모듈로 구현하는 경우 그 액츄에이터모듈 내 모터의 회전각도 및 회전방향을 확인하는 것이다. 이러한 모션방향 및 모션각도를 통해 사용자의 움직임을 파악할 수 있게 된다. 또한, 모션구동부(133)는 상기 확인된 모션방향 및 모션각도에 따라 로봇장치(130)가 동일하게 따라하도록 로봇장치(130)의 모션을 구동한다. 이는 모션슈트(110)를 입은 사용자의 동작을 동일하게 따라하도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여 모션구동부(133)는 로봇장치(130)를 구성하는 다수의 액츄에이터모듈(132)의 내부에 장착된 모터를 구동하되, 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 모션센서(111)의 ID별로 구분하여 각 모션센서(111)에 대응하는 위치의 액츄에이터모듈(132)의 모터를 구동하도록 한다. 이는 모션슈트(110)와 로봇장치(130) 간에 서로 대응되는 위치의 액츄에이터모듈(132)의 모터에 대하여 동일한 모션방향 및 모션각도로 제어함으로써 로봇장치(130)가 사용자의 움직임과 동일한 모션을 수행하도록 하기 위한 것이다.

로봇제어부(134)는 로봇장치(130)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 로봇제어부(134)는 모션슈트(110)로부터 모션캡쳐 데이터가 수신되면, 그 모션캡쳐 데이터를 분석하여 모션캡쳐 데이터에 대응하는 모션을 수행하도록 로봇장치(130)에서의 액츄에어터모듈(132)의 모터를 구동하도록 모션구동부(133)를 제어한다.

카메라부(135)는 로봇장치(130)에 장착되어 제2위치의 주변에 대한 영상을 촬영한다. 이러한 영상은 제1위치의 모션슈트(110)로 전송되어 모션슈트(110)를 장착한 사용자이 볼 수 있도록 한다. 이는 원격지인 제2위치에 있는 로봇장치(130)의 주변상황을 제1위치에 있는 사용자이 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다.

음성입력부(136)는 제2위치의 로봇장치(130)의 주변에 있는 사용자의 음성을 입력하기 위한 장치로서, 마이크로폰으로 구현할 수 있다. 또한, 음성출력부(137)는 모션슈트(110)로부터 수신된 음성을 출력하는 장치로서, 예컨대 스피커로 구현할 수 있다. 이로써, 로봇장치(130)의 주변에 있는 제2위치의 사용자의 음성을 제1위치의 사용자에게 전달할 수 있고, 반대로 제1위치의 모션슈트(110)로부터 수신된 음성을 제2위치의 로봇장치(130)를 통해 들을 수 있도록 한다. 이는 제1위치의 사용자과 제2위치의 사용자 간에 음성 통신이 가능하도록 하기 위한 것이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법을 보이는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법에서는, 먼저 제1위치에 있는 사용자이 모션슈트(110)을 착용하여 움직임을 실행하면 모션슈트(110)에서 사용자의 각 관절에 대응하는 위치에 설치된 모션센서(111)에서 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득한다(S101). 이러한 모션캡쳐 데이터는 사용자의 관절에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모션센서(111)에서 사용자의 움직임에 따라 모션센서(111)의 내부에 설치된 모터의 회전방향과 회전각도를 검출하고 이를 모션캡쳐 데이터로 변환함으로써 획득될 수 있다. 이때, 모션캡쳐 데이터는 각 모션센서(111)별로 구분된다.

이어, 모션슈트(110)는 상기 획득된 모션캡쳐 데이터를 통신망(120)을 통해 원격지인 제2위치에 있는 로봇장치(130)로 전송한다(S103). 본 실시 예에서 제1위치 및 제2위치 간의 거리는 근거리통신이 가능한 거리이거나 인터넷망이나 이동통신망 등 원거리통신이 가능한 거리일 수 있다. 이러한 각 모션캡쳐 데이터에는 해당 모션센서(111)의 고유정보(ID)가 포함된다.

계속해서, 로봇장치(130)는 통신망(120)을 통해 모션슈트(110)로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 따라 모션을 수행한다(S105). 이러한 모션의 수행은 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 각 모션센서(111)의 고유정보(ID)를 확인하고, 해당 고유정보에 대응되는 위치의 액츄에이터모듈(132)를 구동하도록 함으로써 사용자과 동일한 동작을 수행할 수 있도록 한다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 사용자 20 : 프레임
21,21' : 수평연결부 22 : 제1부재
22' : 제2부재 110 : 모션슈트
111 : 모션센서 112 : 모션캡쳐데이터 생성부
113 : 제1통신부 114 : 슈트제어부
115 :영상출력부 116 : 음성입력부
117 : 음성출력부 120 : 통신망
130 : 로봇장치 131 : 제2통신부
132 : 액츄에이터모듈 113 : 모션구동부
134 : 로봇제어부 135 : 카메라부
136 : 음성입력부 137 : 음성출력부

Claims

제1위치의 사용자가 착용가능하고 사용자의 관절에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모센센서를 이용하여 상기 모션센서별로 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하고 상기 모션캡쳐 데이터를 원격지의 제2위치로 전송하는 제1위치의 모션슈트;
다수의 액츄에이터모듈로 구성되어 상기 액츄에이터모듈의 구동에 따라 모션을 수행하되, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 대응하여 상기 모션슈트를 착용한 사용자의 움직임과 동일한 모션을 수행하는 제2위치의 로봇장치; 및
상기 모션슈트 및 로봇장치 간의 데이터 통신을 처리하는 통신망; 을 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 모션슈트의 모션센서와 상기 로봇장치의 액츄에이터모듈은 동일한 개수로 동일한 관절위치에 서로 1:1로 대응하도록 형성되는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 모션센서는 상기 사용자의 움직임에 따라 내부에 설치된 모터의 회전방향 및 회전각도로부터 상기 모션캡쳐 데이터를 획득하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 모션슈트는,
상기 모션슈트에 장착되어 상기 사용자의 관절의 움직임 방향 및 움직임 각도를 획득하는 다수의 모션센서;
상기 관절의 움직임 방향 및 움직임 각도에 따라 내부의 액츄에이터모듈의 회전방향 및 회전각도를 검출하고 상기 검출된 회전방향 및 회전각도에 대응하는 모션캡쳐 데이터를 생성하는 모션캡쳐데이터 생성부; 및
상기 생성된 모션캡쳐 데이터를 자신의 고유정보(ID)와 함께 상기 통신망을 통해 상기 원격지의 로봇장치로 전송하는 제1통신부; 를 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1위치의 사용자의 음성을 입력하기 위한 음성입력부;
상기 제2위치의 사용자의 음성을 출력하기 위한 음성출력부; 및
상기 로봇장치로부터 수신된 영상을 출력하기 위한 영상출력부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제5항에 있어서,
상기 음성입력부, 음성출력부 및 영상출력부는 일체형으로 구현되는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 로봇장치는,
상기 통신망을 통해 상기 모션슈트와 데이터를 송수신하는 제2통신부;
상기 로봇장치의 관절을 형성하고 내부에 모터가 포함되어 상기 모터의 회전에 따라 상기 로봇장치의 모션을 실행하는 다수의 액츄에이터모듈; 및
상기 모션슈트로부터 전송된 모션캡쳐 데이터로부터 상기 모션슈트의 각 모션센서의 모션방향과 모션각도를 확인하고 상기 각 모션센서별 모선방향 및 모션각도에 따라 각 대응되는 액츄에이터모듈의 내부 모터를 구동하는 모션구동부; 를 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제7항에 있어서,
상기 모션구동부는 상기 액츄에이터모듈의 내부에 장착된 모터를 구동하되, 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 각 모션센서의 고유정보별로 구분하여 상기 각 모션센서에 대응하는 액츄에이터모듈의 모터를 구동하도록 하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제7항에 있어서, 상기 로봇장치는,
상기 로봇장치의 주변에 대한 영상을 촬영하는 카메라부;
상기 제2위치의 사용자의 음성을 입력하기 위한 음성입력부; 및
상기 제1위치의 사용자의 음성을 출력하기 위한 음성출력부; 중 적어도 하나를 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제1위치에서 모션슈트를 착용한 사용자의 움직임에 따라 사용자의 각 관절부위에 대응하는 위치에 설치된 다수의 모션센서에서 상기 사용자의 움직임에 따른 모션캡쳐 데이터를 획득하는 데이터획득단계;
상기 모션슈트에서 상기 획득된 모션캡쳐 데이터를 통신망을 통해 제2위치의 로봇장치로 전송하는 데이터전송단계; 및
상기 로봇장치에서 상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 대응하는 모션을 수행하는 모션수행단계; 를 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 데이터획득단계는,
상기 다수의 모션센서에서 사용자의 움직임에 따라 상기 모션센서의 내부에 설치된 모터의 회전방향과 회전각도를 검출하고 상기 검출된 모터의 회전방향과 회전각도를 상기 모션캡쳐 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 데이터전송단계는,
상기 모션슈트에서 상기 모션캡쳐 데이터와 함께 모션센서의 고유정보(ID)를 상기 로봇장치로 전송하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어시스템.
제10항에 있어서, 상기 모션수행단계는,
상기 모션슈트로부터 수신된 모션캡쳐 데이터에 포함된 모션센서의 회전방향 및 회전각도와 상기 로봇장치의 관절을 구성하는 액츄에이터모듈의 회전방향 및 회전각도가 동일하게 상기 액츄에이터모듈을 구동하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 모션슈트는 상기 제1위치의 사용자으로부터 발생되는 음성을 자신의 음성입력부를 통해 입력받아 상기 로봇장치로 전송하고, 상기 로봇장치는 상기 전송받은 음성을 자신의 음성출력부를 통해 출력하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 로봇장치는 상기 제2위치의 사용자으로부터 발생되는 음성을 자신의 음성입력부를 통해 입력받아 상기 모션슈트로 전송하고, 상기 모션슈트는 상기 전송받은 음성을 자신의 음성출력부를 통해 출력하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 로봇장치는 카메라부를 이용하여 제2위치의 주변에 대한 영상을 촬영하여 상기 모션슈트로 전송하고, 상기 모션슈트는 상기 전송받은 영상을 영상출력부를 통해 출력하는 모션캡쳐를 이용한 원격지 로봇 제어방법.