KR20190043852A

KR20190043852A - 병렬 로보틱 시스템, 컴퓨터프로그램, 및 상기 병렬 로보틱 시스템을 포함하는 콘텐츠 서비스 제공 방법

Info

Publication number: KR20190043852A
Application number: KR1020170135874A
Authority: KR
Inventors: 정원숙; 강창욱; 김진헌
Original assignee: 주식회사 롤랩스
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-04-29
Also published as: US20190118373A1; KR101996464B1

Abstract

병렬 로보틱 시스템이 개시된다. 상기 병렬 로보틱 시스템은 베이스와, 각각이 상기 베이스에서 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제1액티브 조인트들과, 각각이 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결되고, 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제2액티브 조인트들과, 상기 제2액티브 조인트들에 연결되고, 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 트러스 구조를 포함한다.

Description

병렬 로보틱 시스템, 컴퓨터프로그램, 및 상기 병렬 로보틱 시스템을 포함하는 콘텐츠 서비스 제공 방법{PARALLEL ROBOTICS SYSTEM, COMPUTER PROGRAM THEREOF, AND METHOD FOR PROVIDING CONTENTS SERVICE}

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 로보틱 시스템(robotic system)에 관한 것으로, 특히 말단장치(엔드 이팩터; end effector)에 연결할 수 있는 작업 대상물의 자중(自重 self-load)를 액티브 조인트들 각각으로 분산함으로써 상기 엔드 이팩터에 연결되는 상기 작업 대상물의 자중과 거의 동일한 자중을 갖는 병렬 로보틱 시스템, 상기 병렬 로보틱 시스템을 작동하기 위한 컴퓨터프로그램, 및 상기 병렬 로보틱 시스템을 포함하는 콘텐츠 서비스 제공 방법에 관한 것이다.

기존의 직렬 메커니즘(serial mechanism)과 대비할 때 높은 강성(stiffness)과 빠른 속도라는 장점 때문에 스튜어트-고우(Stewart-Gough) 플랫폼으로 대표되는 병렬 메커니즘(parallel mechanism)은 학계나 연구소뿐만 아니라 산업계에서도 관심이 증가하고 있으며, 고속 조립용 로봇 분야, 다축 CNC(computer numerical control) 머신닝 분야, 및 비행 시뮬레이터와 같은 가상현실(virtual reality) 분야와 같은 다양한 분야에서 연구되고 있다.

병렬 메커니즘에 관련된 연구는 병렬 메커니즘이 갖는 장점을 높이는 대신에 병렬 메커니즘에 내재적으로 존재하는 기구학적 해석(forward kinematics와 backward kinematics) 문제와 로봇의 엔드 이팩터를 움직이기 위해서 피해야만 하는 특이성 자세(singular configuration) 분석과 해석 등 여러 분야에서 수학적이고, 해석적인 방법론에 대한 많은 연구결과가 제시되고 있다.

기존의 병렬 메커니즘을 이용한 병렬 로봇은 직렬 로봇의 링크를 서로 기구학적 제약 조건을 적용하여 엔드 이팩터와 직접 연결하는 구조이며, 이를 통해 구조적인 강성(rigidity)을 높이고 정확도를 높이는 구조를 가지고 있었다.

그러나 로봇의 엔드 이팩터의 자세에 따라, 병렬 로봇의 조인트에 응력 집중이 발생하는 경우가 많으며, 이를 극복하기 위해 실제 병렬 로봇을 제작하는 경우에 조인트 부위에 보강재를 사용하게 되었다. 이는 병렬 로봇의 가격을 높이는 원인으로 작용하게 될 뿐만 아니라, 병렬 로봇의 크기 또한 증가시키는 단점으로 작용하게 된다.

등록특허공보: 등록번호 10-1579550 (2015.12.16.등록)

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 엔드 이팩터에 연결할 수 있는 작업 대상물의 자중을 서로 커플링(coupling)된 액티브 조인트들(예컨대, 제1액티브 조인트들과 제2액티브 조인트들) 각각으로 분산함으로써 상기 엔드 이팩터에 연결할 수 있는 상기 작업 대상물의 자중과 거의 동일한 자중을 갖는 병렬 로보틱 시스템, 상기 병렬 로보틱 시스템을 작동하기 위한 컴퓨터프로그램, 및 상기 병렬 로보틱 시스템을 포함하는 콘텐츠 서비스 제공 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 상기 제1액티브 조인트들 각각은 베이스에 배치되고 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이고, 각각이 상기 제1액티브 조인트들 중에서 대응되는 액티브 조인트에 커플링된 상기 제2액티브 조인트들은 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이고, 트러스 구조는 상기 제2액티브 조인트들에 연결 또는 커플링된다.

본 발명의 실시 예에 따른 병렬 로보틱 시스템은 베이스와, 각각이 상기 베이스에서, 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제1액티브 조인트들과, 각각이 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결되고, 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제2액티브 조인트들과, 상기 제2액티브 조인트들에 연결되고, 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 트러스 구조를 포함한다.

본 발명의 실시 예들에 따라, 하드웨어와 결합되어 병렬 로보틱 시스템을 제어하기 위해 데이터 저장장치에 저장된 컴퓨터 프로그램은 상기 병렬 로보틱 시스템의 베이스에서 제1액티브 조인트들 각각이 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 상기 제1액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계와, 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결된 제2액티브 조인트들 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 상기 제2액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제2액티브 조인트들 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 사이에 연결된 연결 장치들 각각은 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직인다.

본 발명의 실시 예들에 따라, 콘텐츠 획득 장치, 서버, 및 병렬 로보틱 시스템을 이용하여 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법은, 상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 서버로부터 제1콘텐츠 데이터를 수신하는 단계와, 상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 제1콘텐츠 데이터에 기초하여 제1제어 신호들과 제2제어 신호들을 생성하는 단계와, 상기 병렬 로보틱 시스템이, 상기 제1제어 신호들을 이용하여, 상기 병렬 로보틱 시스템의 베이스에서 제1액티브 조인트들 각각이 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록 상기 제1액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계와, 상기 병렬 로보틱 시스템이, 상기 제2제어 신호들을 이용하여, 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결된 제2액티브 조인트들 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록 상기 제2액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제2액티브 조인트들 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 사이에 연결된 연결 장치들 각각은 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직인다.

본 발명의 실시 예에 따른 병렬 로보틱 시스템은 엔드 이팩터에 연결할 수 있는 작업 대상물의 자중을 서로 커플링된 액티브 조인트들(예컨대, 제1액티브 조인트들과 제2액티브 조인트들) 각각으로 분산할 수 있는 효과가 있다.

따라서 상기 병렬 로보틱 시스템은, 상기 병렬 로보틱 시스템 자중(즉, 상기 병렬 로보틱 시스템 자체의 무게) 대비 엔드 이팩터에 연결할 수 있는 작업 대상물의 자중의 비율이 거의 1인 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1a부터 도 2 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 병렬 로보틱 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3과 도 4 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 병렬 로보틱 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 5는 도 1a부터 도 4에 도시된 병렬 로보틱 시스템의 구성 요소들을 제어하는 제어 장치의 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 컴퓨터프로그램의 작동을 설명하는 플로우차트이다.
도 7은 콘텐츠 획득 장치, 서버, 및 병렬 로보틱 시스템을 이용하여 콘텐츠 서비스를 제공하는 시스템의 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 방법을 시스템의 작동을 설명하는 플로우차트이다.

도 1a부터 도 2 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 병렬 로보틱 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1a부터 도 2를 참조하면, 병렬 로보틱 시스템(100A) 또는 병렬 매커니즘(100A)은 베이스(110), 제1액티브 조인트들(120-1~120-3), 제2액티브 조인트들(130-1~130-3), 및 트러스(truss) 구조를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 병렬 로보틱 시스템(100A, 100B, 또는 100C; 총칭하여 100)은 말단장치(엔드 이팩터(end effector); 160)에 연결할 수 있는 장치(또는 작업 대상물)의 자중(自重)을 트러스 구조를 이용하여 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각으로 분산할 수 있는 효과가 있으므로, 병렬 로보틱 시스템(100)은 병렬 로보틱 시스템(100) 자체의 무게 대비 엔드 이팩터(160)에 연결할 수 있는 상기 장치(또는 상기 작업 대상물) 자체의 무게의 비율을 거의 1로 할 수 있는 효과가 있다.

실시 예들에 따라, 병렬 로보틱 시스템(100)은 비행기 조정, 선박 조정, 자동차 주행, 또는 가상현실과 같이 다양한 시뮬레이션을 위한 시뮬레이터로 구현될 수 있다.

베이스(110)는 베이스 플레이트라고도 불린다. 수직 프레임들(115-1~115-3) 각각은 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각에 연결된다. 수직 프레임들(115-1~115-3) 각각은 볼 스크류(ball screw), 볼 스크류 샤프트(ball screw shaft), 또는 나사 축(screw axis)으로 불릴 수 있다.

제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각은 베이스(110)에 연결(또는 배치)되고 제1방향(D1)을 따라 서로 독립적으로 움직인다. 제1방향(D1)은 베이스(110)의 중심에 대한 동심원(concentric circle) 방향 또는 수평 방향을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각은 베이스(110)에 형성된 안내 공 (guide hole) 또는 안내 레일(guide rail)을 따라 서로 독립적으로 움직일 수 있다.

제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각은 기어를 이용한 액티브 조인트일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 액티브 조인트(120-1 또는 120-2)가 움직이는 방향은 액티브 조인트(120-3)가 움직이는 방향과 같을 수도 있고 반대 방향일 수도 있다.

제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각은 수직 프레임들(115-1~115-3) 각각을 통해 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각에 연결되고, 도 1b에 도시된 바와 같이 각각의 제2액티브 조인트(130-1~130-3)는 제2방향(D2)을 따라 서로 독립적으로 움직인다. 예컨대, 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 수직일 수 있다.

액티브 조인트(130-1 또는 130-2)가 움직이는 방향은 액티브 조인트(130-3)가 움직이는 방향과 같을 수도 있고 반대 방향일 수도 있다. 제2액티브 조인트들 (130-1~130-3) 각각은 수직 프레임들(115-1~115-3) 각각을 따라 위로 또는 아래로 움직일 수 있다.

본 명세서에서 액티브 조인트(active joint)는 상기 액티브 조인트를 이동시킬 수 있는 액추에이터(예컨대, 모터)와, 특정 시간에 상기 액티브 조인트의 위치에 관한 정보를 제공하는 인코딩 장치(예컨대, 인코더)를 포함하고 능동적으로 움직이는 조인트를 의미하고, 패시브 조인트(passive joint)는 상기 액추에이터와 상기 인코딩 장치를 포함하지 않는 조인트로서 액티브 조인트의 움직임에 따라 수동적으로 움직이는 조인트를 의미할 수 있다.

실시 예들에 따라, 액티브 조인트는 상기 액티브 조인트와 수직 프레임 모두를 포함하는 장치로 정의될 수 있다. 실시 예에 따라, 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각은 볼 스크류를 이용한 액티브 조인트일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 트러스 구조는 제2액티브 조인트들(130-1~130-3)에 연결되고, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각의 움직임과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각의 움직임에 따라 종속적으로 움직인다. 즉, 상기 트러스 구조의 움직임은 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각의 움직임과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각의 움직임에 따라서 결정된다.

상기 트러스 구조는 연결 장치들(140-1~140-3), 강체들(150-1~150-3), 및 엔드 이팩터(160)를 포함한다. 상기 트러스 구조가 삼각형 또는 정삼각형일 때, 각 연결 장치(140-1~140-3)는 상기 삼각형 또는 상기 정삼각형의 각 변에 해당한다.

연결 장치들(140-1~140-3) 각각은 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2, 130-2와 130-3, 및 130-3과 130-1) 사이에 연결되고, 각각의 연결 장치(140-1~140-3)는 제1액티브 조인트들 (120-1~120-3) 각각의 움직임과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각의 움직임에 종속적으로 움직인다. 실시 예들에 따라, 각 액티브 조인트(120-1~120-3, 및 130-1~130-3)는 프리즈매틱 조인트(prismatic joint)일 수 있다.

강체들(150-1~150-3) 각각은 연결 장치들(140-1~140-3) 중에서 대응되는 각각의 연결 장치에 연결된다. 강체들(150-1~150-3) 각각은 원통형 로드(rod)로 구현될 수 있으나 강체들(150-1~150-3) 각각의 모양이 원통형 로드에 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 따라 연결 장치들(140-1~140-3) 각각은 스페리컬 조인트로 구현될수 있다.

엔드 이팩터(160)는 강체들(150-1~150-3)에 연결된다. 엔드 이팩터(160)는 무빙 플랫폼(moving platform)이라고 할 수 있고, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각에 직접적으로 연결되지 않는다.

연결 장치들(140-1~140-3) 각각은 패시브 조인트(예컨대, 스페리컬 조인트)를 포함하는 슬라이더 블록, 제1슬라이더(예컨대, 패시브 조인트), 및 제2슬라이더 (예컨대, 패시브 조인트)를 포함한다. 연결 장치들(140-1~140-3) 각각의 구조와 작동은 서로 동일하므로, 이하에서는 제1연결 장치(140-1)의 구조와 작동을 설명한다.

제1연결 장치(140-1)의 제1슬라이더 블록(또는 고정된 링크(fixed link); 142-1)은 패시브 조인트(144-1), 제1슬라이더(또는 제1슬라이딩 링크(first sliding link); 146-1), 및 제2슬라이더(또는 제2슬라이딩 링크; 148-1)를 포함한다. 각 슬라이더(146-1과 148-1)는 각 제1액티브 조인트(120-1과 110-2) 및/또는 각 제2액티브 조인트(130-1과 130-2)가 움직임에 따라 움직(또는 일정 각도만큼 회전)일 수 있다.

패시브 조인트(144-1)는 강체(150-1)에 연결되고, 제1연결 장치(140-1)의 중앙에 배치(또는 설치)될 수 있다. 강체(150-1)가 연결된 엔드 이팩터(160)의 움직임에 따라, 강체(150-1)는 패시브 조인트(144-1)에 의해 제3방향(D3)을 따라 움직일 수 있다.

제1슬라이더(146-1)는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2) 중에서 어느 하나(130-1)와 제1슬라이더 블록(142-1) 사이에 연결되고, 도 1b와 도 1c에 도시된 바와 같이 제1슬라이더 블록(144-1)의 제1내부 공간(SP1)에서 앞으로 또는 뒤로 움직일 수 있다.

제2슬라이더(148-1)는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2) 중에서 어느 하나(130-2)와 제1슬라이더 블록(142-1) 사이에 연결되고, 도 1b와 도 1c에 도시된 바와 같이 제1슬라이더 블록(144-1)의 제2내부 공간(SP2)에서 앞으로 또는 뒤로 움직일 수 있다.

도 1c의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 제1슬라이더 블록(142-1)에 연결된 각 슬라이더(146-1과 148-1)의 길이(dl1, dl2, dl3, 및 dl4)는, 제1연결 장치(140-1)가 두 개의 제1액티브 조인트들(120-1과 120-2) 및/또는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2)에 의해 움직일 때, 증가 또는 감소한다.

예컨대, 도 1c의 (a)에 도시된 바와 같이 베이스(110)와 제1연결 장치(140-1)가 평행일 때 각 슬라이더(146-1 또는 148-1)의 길이의 변화량(dl1 또는 dl2)은 최소이고, 도 1c의 (b)에 도시된 바와 같이 액티브 조인트들(130-1과 130-2)이 서로 반대 방향으로 작동 한계점까지 움직일 때 각 슬라이더(146-1 또는 148-1)의 길이의 변화량(dl3와 dl4)은 최대이다.

도 1c의 (a)에 도시된 바와 같이 또는 제1시점에서 제1슬라이더(146-1)의 길이의 변화량(dl1)은 제2슬라이더(148-1)의 길이의 변화량(dl2)은 같고, 도 1c의 (b)에 도시된 바와 같이 또는 제2시점에서 제1슬라이더(146-1)의 길이의 변화량 (dl3)은 제2슬라이더(148-1)의 길이의 변화량(dl4)은 같다.

예컨대, 도 1a, 도 1b, 및 도 1c의 (a)는 제1시점에서의 병렬 로보틱 시스템 (100A)의 작동을 나타내고, 도 2와 도 1c의 (b)는 상기 제1시점과 서로 다른 제2시점에서의 병렬 로보틱 시스템(100A)의 작동을 나타낸다.

도 3과 도 4 각각은 본 발명의 실시 예들에 따른 병렬 로보틱 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1a부터 도 4를 참조하면, 병렬 로보틱 시스템(100B)은 병렬 로보틱 시스템(100A)의 구성 요소들과 조절 장치들(170-1~170-3)을 더 포함한다. 조절 장치들(170-1~170-3) 각각은 스카치 요크(scotch yoke)로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

각 조절 장치(170-1~170-3)는 각 슬라이더 블록(142-1), 각 제1슬라이더 (146-1), 및 각 제2슬라이더(148-1)에 연결된다. 각 조절 장치(170-1, 170-2, 및 170-3)는 각 슬라이더 블록(142-1)이 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2, 130-2와 130-3, 및 130-3과 130-1)의 중앙(또는 중심점)에 항상 위치하도록 각 연결 장치(140-1~140-3)를 조절하는 기능을 수행한다.

도 5는 도 1a부터 도 4에 도시된 병렬 로보틱 시스템의 구성 요소들을 제어하는 제어 장치의 작동을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 도 5에 도시된 컴퓨터프로그램의 작동을 설명하는 플로우차트이다.

병렬 로보틱 시스템(100C)은 앞에서 설명된 병렬 로보틱 시스템(100A 또는 100B)의 구성 요소들과 제어 장치(200)를 더 포함한다. 실시 예들에 따라 병렬 로보틱 시스템(100C)은 오디오 실행 장치(155) 및/또는 비디오 실행 장치(265)를 더 포함할 수 있다.

하드웨어(200 또는 100C)와 결합되어, 병렬 로보틱 시스템(100C)을 제어하기 위해 컴퓨터프로그램(PROG)은 데이터 저장 장치(220), 예컨대 메모리 장치(220)에 저장된다. 제어 장치(200)가 실행 또는 부트(boot)될 때, 컴퓨터프로그램(PROG)은 메모리 장치(220)로부터 프로세서(230)로 로드(load)된다.

메모리 장치(220)는 불휘발성 메모리 장치와 휘발성 메모리 장치를 총칭하고, 상기 불휘발성 메모리 장치는 하드디스크 드라이브(hard disk drive(HDD)), 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive(SSD)), 또는 플래시 메모리-기반 장치 등을 포함하고, 상기 휘발성 메모리 장치는 RAM(random access memory), SRAM (static RAM), 또는 DRAM(dynamic RAM)을 포함한다.

비록, 도 5에서는 메모리 장치(220)가 프로세서(230)의 외부에 도시되어 있으나, 메모리 장치(220)는 프로세서(230) 내부에 구현되는 메모리 장치를 의미할 수 있다. 메모리 장치(220)는 메모리 장치(220)의 타입과 배치되는 위치에도 불구하고, 컴퓨터프로그램(PROG)의 작동에 관련된 메모리 장치를 의미한다.

제어 장치(200)는 제1인터페이스(210), 메모리 장치(220), 프로세서(230), 및 제2인터페이스(240)를 포함하고, 실시 예들에 따라 오디오 드라이버(250), 및/또는 비디오 드라이버(260)를 더 포함할 수 있다.

제1인터페이스(210)는 호스트 장치와 통신을 위한 인터페이스이고, 도 7에 도시된 바와 같이 제2통신 네트워크(360)를 통해 서버(330)와 신호들(또는 데이터)을 주고받는 기능을 수행할 수 있다.

메모리 장치(220)는 컴퓨터프로그램(PROG)과 제어 장치(200)의 작동에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.

프로세서(230)는 컴퓨터프로그램(PROG)을 실행할 수 있고, 구성 요소들(210, 220, 240, 250, 및 260)의 작동을 제어할 수 있다. 프로세서(230) 또는 프로세서 (230)에 의해 실행되는 컴퓨터프로그램(PROG)에 의해 생성된 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)과 제2제어 신호들(CTR2-1~CTR2-3)은 제2인터페이스(240)를 통해 제1액티브 조인트들(120-1~120-3)과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3)로 전송된다. 각 제어 신호(CTR1-1~CTR1-3, CTR2-1~CTR2-3)에 따라, 각 액티브 조인트(120-1~120-3, 및 130-1~130-3)는 독립적으로 움직인다.

제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은, 병렬 로보틱 시스템(100C)의 베이스(110)에 부착된 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각이 제1방향(D1)을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각을 제어한다(S110).

제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각에 연결된 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각이 제2방향(D2)을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각을 제어한다(S120).

제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2, 130-2와 130-3, 및 130-3과 130-1) 사이에 연결된 연결 장치들(140-1~140-3) 각각은, 독립적으로 움직이는 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각과 독립적으로 움직이는 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각에 종속적으로 움직인다.

제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은, 병렬 로보틱 시스템(100C)에 연결된 호스트 장치부터 움직임 데이터를 수신하도록, 병렬 로보틱 시스템 (100C)의 제1인터페이스(210)를 제어한다.

제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은, 상기 호스트 장치로부터 전송된 움직임 데이터를 이용하여, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각의 움직임을 제어하는 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)을 생성하고, 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각의 움직임을 제어하는 제2제어 신호들(CRR2-1~CTR2-3)을 생성할 수 있다.

상기 호스트 장치로부터 전송되는 움직임 데이터는 상기 호스트 장치와 통신하는 콘텐츠 획득 장치로부터 라이브 스트리밍(live streaming) 되는 움직임 데이터, 또는 상기 호스트 장치에 의해 액세스되는 데이터베이스에 저장된 후 상기 호스트 장치에 의해 VOD (video on demand) 스트리밍되는 움직인 데이터일 수 있다.

실시 예들에 따라, 병렬 로보틱 시스템(100C)이 센서들을 더 포함할 때, 제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은 상기 센서들로부터 출력된 감지 신호들을 이용하여 움직임 데이터를 생성하고, 상기 움직임 데이터를 이용하여 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)과 제2제어 신호들(CRR2-1~CTR2-3)을 생성할 수 있다.

상기 센서들은 컬러 이미지 정보를 생성할 수 있는 이미지 센서, 깊이(또는 거리) 정보를 생성할 수 있는 깊이 센서, 상기 컬러 이미지 정보와 상기 깊이 정보를 함께 생성할 수 있는 센서, 및 움직이는 병렬 로보틱 시스템(100C)의 각속도에 대한 정보와 가속도에 대한 정보를 생성할 수 있는 센서를 포함할 수 있다.

병렬 로보틱 시스템(100C)이 오디오 실행 장치(255)와 비디오 실행 장치 (265)를 더 포함할 때, 제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은, 호스트 장치로부터 오디오 데이터와 비디오 데이터를 상기 움직임 데이터와 함께 수신하도록, 병렬 로보틱 시스템(100C)의 제1인터페이스(210)를 제어할 수 있다.

제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은 상기 오디오 데이터를 이용하여 생성된 오디오 신호(AS)를 오디오 실행 장치(255)로의 출력 및/또는 상기 비디오 데이터를 이용하여 생성된 비디오 신호(VS)를 비디오 재생 장치(265)로의 출력을 제어할 수 있다.

상기 오디오 데이터를 이용하여 오디오 신호(AS)를 생성하는 오디오 드라이버(250)는 하드웨어 장치로 구현되거나 컴퓨터프로그램(PROG)의 일부로서 구현될 수 있다.

상기 비디오 데이터를 이용하여 비디오 신호(VS)를 생성하는 비디오 드라이버(260)는 하드웨어 장치로 구현되거나 컴퓨터프로그램(PROG)의 일부로서 구현될 수 있다. 제어 장치(200) 또는 컴퓨터프로그램(PROG)은 상기 오디오 데이터를 오디오 드라이버(250)로 전송할 수 있고, 상기 비디오 데이터를 비디오 드라이버(260)로 전송할 수 있다.

도 7은 콘텐츠 획득 장치, 서버, 및 병렬 로보틱 시스템을 이용하여 콘텐츠 서비스를 제공하는 시스템의 개략도이고, 도 8은 도 7에 도시된 방법을 시스템의 작동을 설명하는 플로우차트이다.

도 1a부터 도 8을 참조하면, 콘텐츠 서비스를 제공하는 콘텐츠 서비스 제공 시스템(300)은 콘텐츠 획득 장치(310), 서버(330), 및 병렬 로보틱 시스템(100)을 포함한다. 병렬 로보틱 시스템(100)은 각 병렬 로보틱 시스템(100A, 100B, 또는 100C)을 총칭할 수 있다.

콘텐츠 획득 장치(310)와 서버(330)는 제1통신 네트워크(320)를 통해 신호(정보 또는 데이터)를 주고받을 수 있고, 서버(330)와 병렬 로보틱 시스템(100)은 제2통신 네트워크(360)를 통해 신호(정보 또는 데이터)를 주고받을 수 있다. 제1통신 네트워크(320)는 인터넷 또는 Wi-Fi 네트워크일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제2통신 네트워크(360)는 유선 통신 네트워크 또는 블루투스 통신 네트워크일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

콘텐츠 획득 장치(310)는 시각적 및/또는 청각적 데이터를 포함하는 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 생성할 수 있는 장치를 의미한다. 콘텐츠 획득 장치(310)는 카메라(312), 센서들(314), 및 프로세서(316)를 포함한다.

카메라(312)는 비디오 데이터(예컨대, 정지 영상 또는 동영상)를 생성할 수 있고, 센서들(314)은 콘텐츠 획득 장치(310)의 각속도에 대한 정보 및/또는 가속도에 대한 정보를 생성할 수고, 프로세서(316)는 카메라(312)와 센서들(314)의 작동을 제어할 수 있다. 센서들(314)은 오디오 정보를 생성할 수 있는 장치를 포함한다.

프로세서(316)는 센서들(314)로부터 출력된 각속도에 대한 정보 및/또는 가속도에 대한 정보를 이용하여 콘텐츠 획득 장치(310)의 움직임(motion)을 나타내는 움직임 데이터를 생성할 수 있다. 프로세서(316)는 상기 비디오 데이터(실시 예에 따라서는 오디오 데이터를 포함하는 비디오 데이터)와 상기 움직임 데이터를 서로 동기시켜 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 생성하고, 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 제1통신 네트워크(320)로 전송할 수 있다.

콘텐츠 획득 장치(310), 서버(330), 및 병렬 로보틱 시스템(100)을 이용하여 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 병렬 로보틱 시스템(100)은 서버(330)로부터 제1콘텐츠 데이터(CTD1)를 수신한다(S330).

병렬 로보틱 시스템(100)은 제1콘텐츠 데이터(CTD1)에 기초하여(또는 제1콘텐츠 데이터(CTD1)에 포함된 움직인 데이터를 이용하여) 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)과 제2제어 신호들(CTR2-1~CTR2-3)을 생성한다(S340).

병렬 로보틱 시스템(100)은, 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)을 이용하여, 병렬 로보틱 시스템(100)의 베이스(110)에 배치된 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각이 제1방향(D1)을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각을 제어한다(S342).

병렬 로보틱 시스템(100)은, 제2제어 신호들(CTR2-1~CTR2-3)을 이용하여, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각에 연결된 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각이 제2방향(D2)을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각을 제어한다(S344). 각 시점에서 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 수직일 수 있다.

제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들(130-1과 130-2, 130-2와 130-3, 및 130-3과 130-1) 사이에 연결된 연결 장치들(140-1~140-3) 각각은, 제1액티브 조인트들(120-1~120-3) 각각의 움직임과 제2액티브 조인트들(130-1~130-3) 각각의 움직임에 종속적으로 움직인다(S350).

상기 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 콘텐츠 획득 장치(310)는 카메라 (312)를 이용하여 비디오 데이터를 생성하고, 센서들(314)을 이용하여 콘텐츠 획득 장치(310)의 각속도와 가속도를 측정하고, 측정의 결과에 해당하는 움직임 데이터를 생성하고, 상기 비디오 데이터와 상기 움직임 데이터를 서로 동기시켜 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 생성하고, 생성된 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 서버(330)로 전송한다(S310). 실시 예들에 따라, 센서들(314)이 오비오 데이터를 생성할 수 있는 센서일 때, 제2콘텐츠 데이터(CTD2)는 서로 동기된 움직임 데이터, 비디오 데이터, 및 오디오 데이터를 포함할 수 있다.

상기 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 서버(330)는 병렬 로보틱 시스템 (100)으로 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 제1콘텐츠 데이터(CTD1)로서 전송한다 (S330).

상기 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 서버(330)의 프로세서(332)는 메모리 장치(334)에 저장된 전송 모드 신호를 분석(또는 판단)하고(S320), 상기 전송 모드 신호가 라이브 스트리밍을 지시하는 신호일 때 프로세서(332)는 콘텐츠 획득 장치(310)로부터 전송되는 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 제1콘텐츠 데이터(CTD1)로서 병렬 로보틱 시스템(100)으로 라이브 스트리밍한다(S326).

그러나 상기 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 상기 전송 모드 신호가 VOD 스트리밍을 지시하는 신호일 때 프로세서(332)는 콘텐츠 획득 장치(310)로부터 전송되는 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 데이터베이스(350)에 저장한다(S322). 프로세서(332)는, 병렬 로보틱 시스템(100)으로부터 전송된 VOD 데이터 전송 요청에 응답하여, 데이터베이스(350)로부터 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 검색하고, 검색된 제2콘텐츠 데이터(CTD2)를 제2통신 네트워크(360)를 통해 제2콘텐츠 데이터(CTD2)로서 VOD 스트리밍한다(S324).

병렬 로보틱 시스템(100)이 비디오 실행 장치(265)로서 HMD(head mounted display; 265)를 더 포함할 때, 상기 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에서, 병렬 로보틱 시스템(100)은 제1콘텐츠 데이터(CTD1)로부터 비디오 데이터와 움직임 데이터를 추출하고, 추출된 움직임 데이터를 이용하여 제1제어 신호들(CTR1-1~CTR1-3)과 제2제어 신호들(CTR2-1~CTR2-3)을 생성하고, 추출된 비디오 데이터에 해당하는 비디오 신호(VS)를 HMD(265)로 전송한다. 상술한 바와 같이, 병렬 로보틱 시스템(100)에서 수행되는 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법은 프로그램(PROG)의 제어에 따라 수행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100A, 100B, 100C, 100: 병렬 로보틱 시스템, 병렬 매커니즘
110: 베이스 또는 베이스 플레이트
115-1~115-3: 수직 프레임들 또는 나사축들
120-1~120-3: 제1액티브 조인트들
130-1~130-3: 제2액티브 조인트들
140-1~140-3: 연결 장치들
142-1~142-3: 슬라이더 블록들
144-1: 패시브 조인트
146-1: 제1슬라이더
148-1: 제2슬라이더
150-1~150-3: 강제 또는 로드(rod)
160: 엔드 이팩터(end effector)
170-1~170-3: 지지 장치들, 또는 스카치 요크들(scotch yokes)
200: 제어 장치
210: 제1인터페이스
220: 메모리 장치 또는 데이터 저장 장치
230: 프로세서
240: 제2인터페이스
250: 오디오 드라이버
255: 오디오 실행 장치
260: 비디오 드라이버
265: 비디오 실행 장치
310: 콘텐츠 획득 장치
330: 서버
350: 데이터베이스

Claims

베이스;
각각이 상기 베이스에서 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제1액티브 조인트들;
각각이 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결되고, 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이는 제2액티브 조인트들; 및
상기 제2액티브 조인트들에 연결되고, 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 트러스 구조를 포함하는 병렬 로보틱 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1액티브 조인트들 각각은 기어를 이용한 액티브 조인트인 병렬 로보틱 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2액티브 조인트들 각각은 볼 스크류를 이용한 액티브 조인트인 병렬 로보틱 시스템.
제1항에 있어서, 상기 트러스 구조는,
각각이 상기 제2액티브 조인트들 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 사이에 연결되고, 각각이 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 연결 장치들;
각각이 상기 연결 장치들 각각에 연결된 강체들; 및
상기 강체들 각각에 연결된 엔드 이팩터를 포함하는 병렬 로보틱 시스템.
제4항에 있어서,
상기 연결 장치들 각각의 길이는 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 따라 변하는 병렬 로보틱 시스템.
제4항에 있어서, 상기 연결 장치들 각각은,
상기 강체들 중에서 대응되는 하나의 강체에 연결된 패시브 조인트를 포함하는 슬라이더 블록;
상기 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 중에서 어느 하나와 상기 슬라이더 블록 사이에 연결되고 상기 슬라이더 블록의 제1내부 공간을 따라 움직일 수 있는 제1슬라이더; 및
상기 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 중에서 다른 하나와 상기 슬라이더 블록 사이에 연결되고 상기 슬라이더 블록의 제2내부 공간을 따라 움직일 수 있는 제2슬라이더를 포함하는 병렬 로보틱 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1슬라이더의 길이 변화량과 상기 제2슬라이더의 길이 변화량은 서로 동일한 병렬 로보틱 시스템.
제6항에 있어서, 상기 연결 장치들 각각은,
상기 슬라이더 블록, 상기 제1슬라이더, 및 상기 제2슬라이더에 연결된 스카치 요크를 더 포함하는 병렬 로보틱 시스템.
하드웨어와 결합되어, 병렬 로보틱 시스템을 제어하기 위해 데이터 저장장치에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
상기 컴퓨터프로그램은,
상기 병렬 로보틱 시스템의 베이스에서 제1액티브 조인트들 각각이 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 상기 제1액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계; 및
상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결된 제2액티브 조인트들 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록, 상기 제2액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 제2액티브 조인트들 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 사이에 연결된 연결 장치들 각각은 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 컴퓨터프로그램.
제9항에 있어서,
상기 병렬 로보틱 시스템에 연결된 서버로부터 움직임 데이터를 수신하도록, 상기 병렬 로보틱 시스템을 제어하는 단계; 및
상기 움직임 데이터를 이용하여, 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임을 제어하는 제1제어 신호들을 생성하고 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임을 제어하는 제2제어 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터프로그램.
제10항에 있어서, 상기 움직임 데이터는,
상기 서버와 통신하는 콘텐츠 획득 장치로부터 라이브 스트리밍되는 움직임 데이터, 또는
상기 서버에 의해 액세스되는 데이터베이스에 저장된 후, 상기 서버에 의해 VOD 스트리밍되는 움직인 데이터인 컴퓨터프로그램.
제10항에 있어서,
상기 병렬 로보틱 시스템이 오디오 재생 장치와 비디오 재생 장치를 더 포함할 때,
상기 서버로부터 오디오 데이터와 비디오 데이터를 상기 움직임 데이터와 함께 수신하도록, 상기 병렬 로보틱 시스템을 제어하는 단계;
상기 오디오 데이터를 이용하여 생성된 오디오 신호를 상기 오디오 재생 장치로 출력하는 단계; 및
상기 비디오 데이터를 이용하여 생성된 비디오 신호를 상기 비디오 재생 장치로 출력하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터프로그램.
콘텐츠 획득 장치, 서버, 및 병렬 로보틱 시스템을 이용하여 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 서버로부터 제1콘텐츠 데이터를 수신하는 단계;
상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 제1콘텐츠 데이터에 기초하여 제1제어 신호들과 제2제어 신호들을 생성하는 단계;
상기 병렬 로보틱 시스템이, 상기 제1제어 신호들을 이용하여, 상기 병렬 로보틱 시스템의 베이스에서 제1액티브 조인트들 각각이 제1방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록 상기 제1액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계; 및
상기 병렬 로보틱 시스템이, 상기 제2제어 신호들을 이용하여, 상기 제1액티브 조인트들 각각에 연결된 제2액티브 조인트들 각각이 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 서로 독립적으로 움직이도록 상기 제2액티브 조인트들 각각을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 제2액티브 조인트들 중에서 대응되는 두 개의 제2액티브 조인트들 사이에 연결된 연결 장치들 각각은 상기 제1액티브 조인트들 각각의 움직임과 상기 제2액티브 조인트들 각각의 움직임에 종속적으로 움직이는 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 콘텐츠 획득 장치의 카메라를 이용하여 비디오 데이터를 생성하는 단계;
상기 콘텐츠 획득 장치의 센서들을 이용하여 상기 콘텐츠 획득 장치의 각속도와 가속도를 측정하고, 측정의 결과에 해당하는 움직임 데이터를 생성하는 단계;
상기 콘텐츠 획득 장치를 이용하여 상기 비디오 데이터와 상기 움직임 데이터를 동기시켜 제2콘텐츠 데이터를 생성하고, 상기 제2콘텐츠 데이터를 상기 서버로 전송하는 단계; 및
상기 서버가 상기 병렬 로보틱 시스템으로 상기 제2콘텐츠 데이터를 상기 제1콘텐츠 데이터로서 전송하는 단계를 포함하는 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 제2콘텐츠 데이터를 상기 제1콘텐츠 데이터로서 전송하는 단계는,
전송 모드 신호에 기초하여, 상기 서버가 VOD 스트리밍을 위해 상기 제2콘텐츠 데이터를 상기 제1콘텐츠 데이터로서 데이터베이스에 저장하거나 상기 제2콘텐츠 데이터를 상기 제1콘텐츠 데이터로서 상기 병렬 로보틱 시스템으로 라이브 스트리밍하는 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 병렬 로보틱 시스템이 HMD(head mounted display)를 더 포함할 때,
상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 제1콘텐츠 데이터로부터 상기 비디오 데이터와 상기 움직임 데이터를 추출하는 단계;
상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 움직임 데이터를 이용하여 상기 제1제어 신호들과 상기 제2제어 신호들을 생성하는 단계; 및
상기 병렬 로보틱 시스템이 상기 비디오 데이터를 상기 HMD로 전송하는 단계를 더 포함하는 콘텐츠 서비스를 제공하는 방법.