KR20190007458A - 실제적인 감지 시스템 - Google Patents

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KR20190007458A
KR20190007458A KR1020187035802A KR20187035802A KR20190007458A KR 20190007458 A KR20190007458 A KR 20190007458A KR 1020187035802 A KR1020187035802 A KR 1020187035802A KR 20187035802 A KR20187035802 A KR 20187035802A KR 20190007458 A KR20190007458 A KR 20190007458A
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웃쿠 부육사힌
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센소브라이트 인더스트리즈, 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따른 감지 시스템에서, 인가된 힘의 위치 및 강도는 용이하고 실제적인 방식으로 검출되고 주변 환경의 이미지 및 비디오가 취해지며, 그 3-차원 스캐닝이 수행되고, 크리프(creep) 및 터치되는 오브젝트의 표면 질감이 검출되고; 2-차원 및 3-차원 이미지(홀로그램)가 생성될 수 있고 물리적 및/또는 화학적 특징들이 검출된다. 상기 감지 시스템(S)은 탄성층(1); 상기 탄성층(1) 아래에 위치되어 이미지(P)를 생성하고 생성된 이미지를 탄성층(1) 상에 반영하는 이미지 소스(5); 탄성층(1) 아래에 위치되고, 탄성층(1) 또는 주변 환경으로부터 오는 이미지를 캡처하는 이미지 센서(7); 상기 이미지 소스(5)에 의해 생성되는 이미지(P)를 제어하고 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 이미지 센서(7)에 의해 캡처된 이미지를 분석하여 주변 환경에 관한 데이터를 검출하는 제어 유닛; 이미지 소스(5)와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 제1 데이터 링크(8); 및 이미지 센서(7)와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 제2 데이터 링크(9)를 포함한다.

Description

실제적인 감지 시스템
본 발명은 특히 로봇 시스템들에서 사용되는 감지 시스템들에 관한 것이다.
사람에게 위험할 수 있는 지역들(예를 들어, 다른 행성들, 지하 터널들 또는 동굴들)을 탐사하기 위해, 탐사 로봇들이 사용된다. 탐사 로봇들은 그들이 보내지는 지역 내의 오브젝트들을 검출하기 위한 그리고 상기 오브젝트들의 특성들을 식별하기 위한 다양한 센서들을 포함한다. 상기 탐사 로봇들에서 사용되는 센서들 중 하나는 촉각 센서들이다. 촉각 센서들에 의해, 특정 오브젝트들의 존재, 이들에 의해 인가되는 힘 및 이들의 일부 물리적 특징들, 예컨대 압력 및 강성이 검출될 수 있다.
제US2010155579A1호에 개시된 바와 같이, 종래의 촉각 센서들은 탄성 표면 아래에 위치되는 광원 및 상기 표면으로부터 반사되는 광의 양을 감지하기 위한 광 감지 엘리먼트를 포함한다. 이러한 촉각 센서들에서, 힘이 탄성 표면 상에 인가될 때, 상기 표면은 광원 및 광 감지 엘리먼트에 접근한다. 이러한 접근의 결과, 광감지 엘리먼트 상에 입사하는 광의 양이 증가한다. 광 감지 엘리먼트에 의해 감지되는 광의 양 및 표면의 탄성 특징들은 표면에 인가되는 힘의 양을 계산하기 위해 사용된다. 그러나, 이 실시예에서, 유닛 표면 아래에 위치될 수 있는 광원들의 개수 및 광 감지 엘리먼트들의 개수는 제한되며, 많은 수의 광 감지 엘리먼트들로부터 수신되는 데이터를 프로세싱하는 것이 까다롭다.
상기 문제들은 WO2014011126A1에 개시된 모듈에 의해 해결된다. 상기 모듈은 광 반사를 제공하는 층으로 커버되는 탄성 재료; CMOS 또는 CCD 이미지 센서; 적어도 하나의 광원; 복수의 제1 광섬유 케이블― 복수의 제1 광섬유 케이블의 팁들이 층 아래에 위치됨으로써 상기 층을 통해 주변 환경으로부터 분리되고 복수의 제1 광섬유 케이블의 다른 팁들이 상기 광원과 접속하고, 상기 제1 광섬유 케이블은 광원으로부터의 광 빔들을 상기 층에 반송함 ― ; 복수의 제2 광섬유 케이블 ― 복수의 제2 광섬유 케이블의 팁들이 층 아래에 위치되고 층 쪽으로 향함으로써 상기 층을 통해 주변 환경으로부터 분리되고 복수의 제2 광섬유 케이블의 다른 팁들이 상기 이미지 센서와 접속됨으로써 각각의 제2 광섬유 케이블이 이미지 센서의 하나의 픽셀과 페어링되고, 층으로부터 반사되는 광 빔들은 상기 제2 광섬유 케이블들에 의해 이미지 센서로 전달됨 ― ; 이미지 프로세싱 기법들을 사용함으로써 층의 변위에 응답하여 이미지 센서에 의해 생성되는 포토 프레임의, 제2 광섬유 케이블과 접속되는 각각의 픽셀의 광 강도 변경들에 따라 층에 인가되는 모든 개별 힘을 계산하는 프로세서를 포함한다. 제WO2014011126A1호에 개시된 모듈에서, 탄성 재료가 오브젝트에 접촉할 때, 탄성 재료 및 상기 층에서 변형이 발생한다(예를 들어, 광섬유 케이블들 쪽으로의 층의 변위). 이러한 변위의 결과, 층으로부터 광섬유 케이블로 반사되는 광의 양이 변경된다. 광의 양에서의 상기 변경은 이미지 센서에서 생성되는 포토 프레임에서의 컬러 변경으로서 검출된다. 프로세서는 포토의 컬러 변경들, 및 따라서 층의 변위의 양을 측정하기 위해 상기 포토프레임에 이미지 프로세싱 기법들을 적용한다. 계산된 변위의 양에 기초하여, 탄성 재료 상에 인가된 힘 역시 계산된다. 이미지에서 컬러 변경의 영역으로 표현되는 변위 영역에 의해, 가해진 압력이 계산된다. 촉각적 감각이 제WO2014011126A1호에 개시된 모듈에 의해 고해상도로 검출되지만, 모듈이 단지 터치만 감지할 수 있기 때문에, 그것은 탐사 로봇에 의해 요구되는 다른 감지 기능들을 제공할 수는 없다.
본 발명의 간략한 설명
본 발명을 이용하여, 특히 로봇 시스템에서 사용하기에 적합한 감지 시스템이 제공된다. 상기 감지 시스템은 적어도 탄성층; 상기 탄성층 아래에 위치되어 적어도 하나의 이미지를 생성하고 생성된 이미지를 탄성층 상에 반영하는 적어도 하나의 이미지 소스; 탄성층 아래에 위치되고, 탄성층 또는 주변 환경으로부터 오는 이미지를 캡처하는 적어도 하나의 이미지 센서(즉, CCD, CMOS 센서 등); 상기 이미지 소스에 의해 생성된 이미지를 제어하고, 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 이미지 센서에 의해 캡처된 이미지를 분석하여 주변 환경에 관한 적어도 하나의 데이터를 검출하는 적어도 하나의 제어 유닛; 이미지 소스와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제1 데이터 링크; 및 이미지 센서와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제2 데이터 링크를 포함한다.
본 발명에 따른 감지 시스템에서, 이미지 소스로부터 유래하는 이미지는 탄성층으로 전달되어, 탄성층 및/또는 주변 환경의 이미지가 이미지 센서에 의해 캡처되고 제어 유닛에서 처리되고, 그에 의해 탄성층에 접촉하는 오브젝트가 검출될 수 있다. 따라서, 용이하고 실제적인 방식으로 탄성층 상에 인가되는 힘을 검출함으로써 촉각적 감각이 제공되며, 또한 주변 환경이 스캐닝될 수 있다.
본 발명의 목적
본 발명의 목적은 로봇 시스템들에서 사용하기에 적합한 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 터치를 감지할 수 있는 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 2-차원 스캐닝(이미지의 포토 및 비디오를 캡처하는 것) 및 3-차원 스캐닝을 수행할 수 있는 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 크리프(creep) 및 터치되는 오브젝트의 표면 질감을 감지할 수 있는 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 2-차원 및 3-차원(홀로그램) 이미지를 생성할 수 있는 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 제조하기 용이한(easy-to-manufacture) 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 물리적 및/또는 화학적 특징들을 감지할 수 있는 감지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 감지 시스템이 예시적인 실시예들이 동봉된 도면들에 예시된다.
도 1은 감지 시스템의 측면도이다.
도 2는 감지 시스템의 예시적인 실시예의 투시도이다.
도 3은 감지 시스템의 또다른 예시적인 실시예의 투시도이다.
도 4는 감지 시스템의 추가적인 예시적인 실시예의 투시도이다.
도면들에 예시된 모든 부분들에는 참조 번호가 개별적으로 할당되며, 이들 번호들의 대응하는 항목들은 다음과 같이 열거된다:
감지 시스템 (S)
이미지 (P)
탄성층 (1)
상위면 (2)
하위면 (3)
광원 (4)
이미지 소스 (5)
로봇 손 (6)
이미지 센서 (7)
제1 데이터 링크 (8)
제2 데이터 링크 (9)
바닥 (10)
오브젝트 (11)
진보된 로봇 기술을 이용하여, 보기, 듣기, 터칭과 같은 감각들이 센서 시스템들에 의해 검출될 수 있다. 특히, 사람들에게 위험하거나 인류가 도달할 수 없는 지역들을 탐사하기 위해 사용되는 탐사 로봇들에 있어서, 탐사 중인 지역들의 특성들이 상기 센서 시스템들에 의해 정확하게 검출될 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하여, 상이한 감지 기능들을 이행할 수 있는 감지 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 감지 시스템(S)은, 도 1 내지 도 4에 예시된 바와 같이, 적어도 탄성층(1); 상기 탄성층(1) 아래에 위치되어 적어도 하나의 이미지(P)를 생성하고 생성된 이미지를 상기 탄성층(1) 상에 반영하는 적어도 하나의 이미지 소스(5); 탄성층(1) 아래에 위치되고, 탄성층(1) 또는 주변 환경으로부터 오는 이미지를 캡처하는 적어도 하나의 이미지 센서(7)(즉, CCD, CMOS 센서 등); 상기 이미지 소스(5)에 의해 생성되는 이미지(P)를 제어하고 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 이미지 센서(7)에 의해 캡처되는 이미지를 분석하여 주변 환경에 관한 적어도 하나의 데이터를 검출하는 적어도 하나의 제어 유닛(도면들에 도시되지 않음)을 포함한다. 감지 시스템(S)은 이미지 소스(5)와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제1 데이터 링크(8); 및 이미지 센서(7)와 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제2 데이터 링크(9)를 또한 포함한다. 제1 데이터 링크(8) 및 제2 데이터 링크(9)는 유선 접속 또는 무선 접속일 수 있다. 상기 탄성층(1)은 주변 환경에 대면하는 적어도 하나의 상위면(2) 및 이미지 소스(5) 및 이미지 센서(7)에 대면하는 적어도 하나의 하위면(3)을 포함한다.
발명의 예시적인 실시예에서, 상기 상위면(2)은 차광성이며(불투명하거나 밝음), 바람직하게는 광을 흡수하지 않는다. 이 실시예에서, 특정 패턴을 갖는 이미지(P)는 상위면(2) 상에 패턴(예를 들어, 정사각 체스판 패턴)을 생성하기 위해 상기 이미지 소스(5)에 의해 탄성층(1)에 반영된다. 상위면(2) 상에 형성된 패턴의 이미지 프레임은 이미지 센서(7)에 의해 생성된다. 여기서, 힘이 상기 탄성층(1) 상에 가해질 때(예를 들어, 오브젝트가 탄성층(1) 상에 배치될 때), 상위면(2)이 하위면(3)에 접근하도록 각자의 영역 상의 탄성층(1)이 찌그러진다(yield). 탄성층(1)의 이러한 변위의 결과로서, 상위면(2) 상에 생성된 패턴이 변형된다. 따라서, 변형된 패턴을 포함하는 이미지 프레임이 이미지 센서(7)에서 실현된다. 획득된 이미지 프레임의 패턴이 변형되는 방식은 상위면(2)의 어느 부분이 그리고 어느 정도로 하위면(3)에 접근하는지를 결정하기 위해 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 제어 유닛에 의해 분석된다. 탄성층(1)에 인가되는 힘 및 압력은 결정된 접근의 정도, 찌그러지는 영역의 면적, 및 탄성층(1)의 탄성률에 기초하여 계산된다.
발명의 또다른 예시적인 실시예에서, 상기 상위층(2)은 투명하다(광 투과성). 이 실시예에서, 특정 패턴을 갖는 이미지(P)는 이미지 소스(5)에 의해 탄성층(1)을 통해 주변 환경으로 전달된다. 주변 환경에 전달되는 이미지(P)가 바닥(10) 및/또는 오브젝트(11)에 입사될 때, 바닥(10) 및/또는 오브젝트(11)의 이미지는 이미지 프레임을 획득하기 위해 이미지 센서(7)에 의해 캡처된다. 여기서, 이미지 소스(5)에 의해 획득되는 이미지는 고정된 패턴(예를 들어, 체스판 패턴)을 가질 수 있거나, 또는 가변 패턴이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 체스판 패턴의 흑백 정사각형들의 장소들을 변경함으로써, 상이한 이미지 프레임들이 상이한 패턴들로부터 이미지 센서(7)에서 획득될 수 있다. 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 제어 유닛에서 획득된 이미지 프레임 또는 이미지 프레임들을 분석함으로써, 바닥(10) 및/또는 오브젝트(11)의 시각적 데이터(예컨대, 오브젝트(11)의 표면 패턴, 전체 형상 등)가 획득될 수 있다. 또한, 탄성층(1) 상의 크리프 움직임이 검출될 수 있다.
상위면(2)이 투명한 실시예들에서, 오브젝트가 그 위에 힘을 가하기 위해 탄성층(1) 상에 배치될 때, 상기 오브젝트 상에 전송되는 이미지가 이미지 센서(7)에 의해 캡처되고, 캡처된 이미지 프레임은 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 제어 유닛에서 분석되고 따라서 오브젝트가 하위면(3)에 얼마나 가까운지가 결정될 수 있다. 하위면(3)으로부터의 오브젝트의 거리가 또한 하위면(3)으로부터의 상위면(2)의 거리를 제공하기 때문에, 상위면(2)의 어느 부분이 그리고 어느 정도로 하위면(3)에 접근한지가 결정된다. 탄성층(1)에 인가되는 힘과 압력은 하위면(3)에 대한 상위면(2)의 접근의 정도, 찌그러지는 영역의 면적 및 탄성층(1)의 탄성률에 기초하여 획득된다.
상위층(2)이 투명한 대안적인 실시예에서, 이미지 소스(5)에서 생성된 이미지(P)의 밝기는 탄성층(1)이 조명되지만 임의의 이미지(P)나 광이 주변 환경에 전송되지 않는 레벨(제한 레벨)로 설정된다. 이 실시예에서, 오브젝트가 탄성층(1) 상에 접촉할 때, 탄성층(1)에 접촉하는 상기 오브젝트의 영역들 역시 조명된다. 따라서, 상기 오브젝트의 이미지는, 심지어 탄성층(1) 상에 상기 오브젝트에 의해 인가되는 힘이 없더라도, 이미지 센서(7)에 의해 캡처될 수 있다. 이 실시예에서, 탄성층(1) 상의 크리프 움직임이 검출될 수 있다. 광의 강도를 제한 레벨로부터 특정 정도로 증가시킴으로써, 오브젝트는 그것이 시스템에 접근하기 이전에, 그리고 광의 강도를 제한 레벨로부터 특정 정도로 감소시킴으로써 감지될 수 있고, 그것은 적은 투과가 발생한 이후 감지될 것이며, 따라서 그것은 특정 임계 값을 가지고 감지될 것이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 발명의 또다른 예시적인 실시예에서, 본 발명에 따른 감지 시스템(S)은 로봇 손(6)에서 사용된다. 감지 시스템(S)은 로봇 손(6)의 손가락의 단부에 배치될 수 있거나, 또는 별개의 감지 시스템(S)이 각각의 손가락의 단부에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 로봇 손(6)에서, 탄성층(1)은 사람 살을 모방한다(시뮬레이트한다). 탄성층(1)의 상위면(2)이 투명한 실시예에서, 원하는 패턴을 갖는 이미지(P)는 로봇 손(6)의 원하는 위치들(감지 시스템(S)을 포함하는 그러한 위치들)로부터 주변 환경으로 전달될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥(10)이 그것의 2-차원 이미지를 획득하기 위해 스캐닝되거나, 또는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 오브젝트(11)가 3D 프린터와 같은 3-차원 생산 도구들에 의해 생성되고 그리고/또는 카피되기에 적합한 높은 정확도로 그것의 3-차원 이미지 뿐만 아니라 포인트 클라우드 데이터 및 그것의 측정들을 획득하기 위해 스캐닝된다. 대안적인 실시예에서, 주변 환경의 이미지는 주변 환경에 패턴 또는 이미지(P)를 전송하지 않고 직접 레코딩될 수 있다. 다시 말해, 로봇 손(6)은 카메라로서 사용될 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 로봇 손(6)은 바람직하게는, 평탄한 바닥(10) 상에 이미지(P)를 전달함으로써 2-차원 프로젝터로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 로봇 손(6)은 이미지들(P)을 로봇 손(6)의 상이한 위치들로부터 입자들을 포함하는 매질(예를 들어, 수증기를 포함하는 매질)로 전송함으로써 3-차원 프로젝터로서 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 로봇 손(6)은, 수증기와 같은 매질을 생성하기 위해, 적어도 증기 또는 또다른 조밀한 매질을 생성할 수 있는 소스를 포함할 수 있다.
발명의 대안적인 실시예들에서, 감지 시스템(S)은 로봇 손(6) 대신, 유사한 특징들을 갖는 장갑 내에 배치될 수 있다. 따라서, 사용자가 장갑을 착용하는 경우, 로봇 손(6)에 의해 수행되는 임의의 애플리케이션들은 또한 장갑에 의해서도 수행될 수 있다.
발명의 바람직한 실시예에서, 상기 이미지 소스(5)는 LCD 패널이다. 이 실시예에서, 감지 시스템(S)은 탄성 엘리먼트(1)에 대면하지 않는 이미지 소스(5)의 측면에 위치되는 적어도 하나의 광원(4)을 또한 포함한다. LCD 패널 내의 각각의 픽셀의 컬러 및 밝기 값들은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 탄성층(1)에 전송되는 광의 컬러 및 밝기는 개별적으로 제어될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 이미지 소스(5)는 패널의 형태이고, 패널의 각각의 픽셀이 RGB LED를 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 픽셀의 컬러 및 밝기 값들은 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
광원(4)에 의해 방출되는 광은 가변 파장들을 가질 수 있거나(가시광, 적외선 광 등), 또는 상이한 깜박임 주파수들에 있을 수 있다(예를 들어, 지속적인 깜박임, 고정된-주파수 깜박임, 미리 결정된 순서로 변경되는 주파수에서의 깜박임). 따라서, 감지하기 위해 시스템에 의해 전송되는 광은 주변 환경으로부터 올 수 있는 이미지들 및 다른 광들과 구별될 수 있고, 시스템에 의해 전송되는 것이 아닌 광들이 잘못된 검출을 야기하는 것이 방지될 수 있다. 상기 실시예들에서, 이미지 센서(7)는 그것이 사용되는 광원(4)의 파장(즉, 적외선) 및 그것의 주파수를 감지하도록 선택된다(예를 들어, 고주파수 카메라 센서).
발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 감지 시스템(S)의 이미지 센서(7)는 특정 물리적 및/또는 화학적 특징들을 검출하기 위한 특수 센서들을 포함한다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(7)가 열 카메라 센서를 포함하기 때문에, 오브젝트의 또는 주변 환경의 온도가 검출될 수 있다.
발명의 대안적인 실시예에서, 감지 시스템(S)은 적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들(도면들에 도시되지 않음)을 포함하고, 적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들(도면들에 도시되지 않음)의 팁들이 이미지 센서(7)의 적어도 하나의 픽셀과 페어링되고 적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들(도면들에 도시되지 않음)의 다른 팁들이 상기 탄성층(1)으로부터 주변 환경으로 연장하는 적어도 하나의 광섬유 케이블을 포함하고, 케이블 또는 케이블 번들은 주변 환경으로부터 수신된 이미지를 이미지 센서(7)로 전송한다. 이 실시예에서, 상기 광섬유 번들에 의해 주변 환경으로부터 획득된 이미지들은 이미지 센서(7)에 직접 전송될 수 있다. 따라서, 탄성층(1)이 투명하지 않은 실시예들에서, 주변 환경의 이미지가 획득될 수 있다. 또한, 이것은, 적절한 방식으로 상기 광섬유 케이블 또는 케이블 번들을 선택하고, 고전력의 대안적인 광원에 의해 생성되는 절단 및/또는 연소를 위해 적합한 레이저 광을 주변 환경에 전달함으로써, 산업용 절단 및 연소 뿐만 아니라 수술 로봇들을 이용한 연소에 의한 절개 및 봉합에서 유리할 것이다.
본 발명의 또다른 대안적인 실시예에서, 상기 광섬유 번들은 다중-피스 번들이다. 이 실시예에서, 광섬유 번들은 복수의 광섬유 케이블을 포함하는 제1 섹션; 복수의 광섬유 케이블을 포함하는 제2 섹션; 및 캐리어 광섬유 케이블을 포함하고, 캐리어 광섬유 케이블의 단부에 상기 제1 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블들의 팁이 접속되고 캐리어 광섬유 케이블의 또다른 단부에 상기 제2 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블의 팁이 접속되고, 캐리어 광섬유 케이블의 직경이 제1 섹션 및 제2 섹션 내의 광섬유 케이블들의 직경보다 더 크고, 캐리어 광섬유 케이블은 제1 섹션 내의 광섬유 케이블들에 의해 반송되는 광들을 제2 섹션 내의 광섬유 케이블들에 그리고 제2 섹션 내의 광섬유 케이블들에 의해 반송되는 광들을 제1 섹션 내의 광섬유 케이블들에 전송한다. 이러한 방식으로, 광섬유 케이블들의 길이가 길어야 하는 실시예들에서, 많은 수의 광섬유 케이블들 대신, 하나의 또는 제한된 개수의 광섬유 케이블들(캐리어 섬유)이 긴 것이 충분할 것이다. 캐리어 섬유의 또다른 실시예에서, 상기 캐리어 광섬유 케이블의 직경은 제1 섹션 및 제2 섹션의 직경보다 더 낮다. 이 실시예에서, 제1 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블의 제2 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블과의 정확한 페어링을 가지기 위해(즉, 상이한 광섬유 케이블들로부터 오는 광 빔들이 서로 가로막지 않음을 보장하기 위해), 광섬유 번들 역시, 캐리어 광섬유 케이블과 제1 섹션 사이에, 그리고 캐리어 광섬유 케이블과 제2 섹션 사이에 각각 개재되는, 적어도 2개의 광학 엘리먼트를 포함한다. 상기 광학 엘리먼트들은 캐리어 광섬유 케이블을 통해 흐르는 광 빔들이 서로 가로막는 것을 방지한다.
발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 감지 시스템(S)은 적어도 하나의 사운드 센서(예를 들어, 마이크로폰)를 포함한다. 상기 사운드 센서는 바람직하게는 탄성층(1)의 하위면(3) 상에 위치된다. 따라서, 크리프-유도형 음파들 역시 사운드 센서에 의해 검출되고, 정확한 검출이 수행된다. 대안적인 실시예들에서, 복수의 사운드 센서가 사용되고, 센서들에 의해 검출되는 음파들이 비교되고 따라서 터치의 좌표들이 정확하게 검출될 수 있다.
본 발명에 따른 감지 시스템(S)에서, 이미지 소스(5)로부터 유래하는 이미지는 탄성층(1)으로 전달되어, 탄성층(1) 및/또는 주변 환경의 이미지가 이미지 센서(7)에 의해 캡처되고 제어 유닛에서 처리되고, 그에 의해 탄성층(1)에 접촉하는 오브젝트가 검출될 수 있다. 따라서, 용이하고 실제적인 방식으로 탄성층(1)에 의해 인가되는 힘을 검출함으로써 촉각적 감각이 제공되고, 또한 외부 환경이 스캐닝될 수 있다.

Claims (18)

  1. 감지 시스템(S)으로서,
    - 적어도 탄성층(1);
    - 상기 탄성층(1) 아래에 위치되어 적어도 하나의 이미지(P)를 생성하고 생성된 상기 이미지를 상기 탄성층(1) 상에 반영하는 적어도 하나의 이미지 소스(5);
    - 상기 탄성층(1) 아래에 위치되고, 상기 탄성층(1) 또는 주변 환경으로부터 오는 이미지를 캡처하는 적어도 하나의 이미지 센서(7);
    - 상기 이미지 소스(5)에 의해 생성된 상기 이미지(P)를 제어하고, 이미지 프로세싱 기법들을 사용하여 상기 이미지 센서(7)에 의해 캡처된 상기 이미지를 분석하여 상기 주변 환경에 관한 적어도 하나의 데이터를 검출하는 적어도 하나의 제어 유닛;
    - 상기 이미지 소스(5)와 상기 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제1 데이터 링크(8); 및
    - 상기 이미지 센서(7)와 상기 제어 유닛 사이의 데이터 통신을 위한 적어도 제2 데이터 링크(9)
    를 포함하는, 감지 시스템(S).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성층(1)은 상기 주변 환경에 대면하는 적어도 하나의 상위면(2) 및 상기 이미지 소스(5) 및 상기 이미지 센서(7)에 대면하는 적어도 하나의 하위면(3)을 포함하는, 감지 시스템(S).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상위면(2)은 차광성(light-proof)인, 감지 시스템(S).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상위면(2)은 광을 흡수하지 않는, 감지 시스템(S).
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상위면(2)은 투명한, 감지 시스템(S).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 소스(5)는 LCD 패널의 형태인, 감지 시스템(S).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성 엘리먼트(1)에 대면하지 않는 상기 이미지 소스(5)의 측면에 위치되는 적어도 하나의 광원(4)을 포함하는, 감지 시스템(S).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 소스(5)는 패널의 형태이고, 패널의 각각의 픽셀이 RGB LED를 포함하는, 감지 시스템(S).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서(7)는 특정 물리적 및/또는 화학적 특징들을 검출하기 위한 특수 센서들을 포함하는, 감지 시스템(S).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특수 센서는 열 카메라 센서인, 감지 시스템(S).
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들을 포함하고, 적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들의 팁들이 상기 이미지 센서(7)의 적어도 하나의 픽셀과 페어링되고 적어도 광섬유 케이블 또는 케이블 번들의 다른 팁들이 상기 탄성층(1)으로부터 주변 환경으로 연장하는 적어도 하나의 광섬유 케이블을 포함하고, 케이블 또는 케이블 번들은 상기 주변 환경으로부터 수신된 상기 이미지를 상기 이미지 센서(7)로 전송하는, 감지 시스템(S).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광섬유 번들은 복수의 광섬유 케이블을 포함하는 제1 섹션; 복수의 광섬유 케이블을 포함하는 제2 섹션; 및 캐리어 광섬유 케이블을 포함하고, 캐리어 광섬유 케이블의 단부에 상기 제1 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블들의 팁이 접속되고 캐리어 광섬유 케이블의 또다른 단부에 상기 제2 섹션 내의 각각의 광섬유 케이블의 팁이 접속되고, 캐리어 광섬유 케이블의 직경이 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 내의 상기 광섬유 케이블들의 직경보다 더 크고, 캐리어 광섬유 케이블은 상기 제1 섹션 내의 상기 광섬유 케이블들에 의해 반송되는 상기 광들을 상기 제2 섹션 내의 상기 광섬유 케이블들에 그리고 상기 제2 섹션 내의 상기 광섬유 케이블들에 의해 반송되는 상기 광들을 상기 제1 섹션 내의 상기 광섬유 케이블들에 전송하는, 감지 시스템(S).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광섬유 번들은, 상기 캐리어 광섬유 케이블과 상기 제1 섹션 사이에, 그리고 상기 캐리어 광섬유 케이블과 상기 제2 섹션 사이에 각각 개재되는 적어도 2개의 광학 엘리먼트를 포함하는, 감지 시스템(S).
  14. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 사운드 센서를 포함하는, 감지 시스템(S).
  15. 제7항에 있어서,
    상기 광원(4)은 가변 파장들의 광을 방출하도록 구성되는, 감지 시스템(S).
  16. 제7항에 있어서,
    상기 광원(4)은 상이한 주파수들에서 깜빡이는 광을 방출하도록 구성되는, 감지 시스템(S).
  17. 로봇 손(6)으로서,
    제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 감지 시스템(S)을 포함하는, 로봇 손(6).
  18. 제17항에 있어서,
    적어도 증기 또는 또다른 조밀한 매질을 생성할 수 있는 소스를 포함하는, 로봇 손(6).
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