KR20210108793A - 무접점 무선 전력 및 데이터 통신 전송 구조를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

무접점 무선 전력 및 데이터 통신 전송 구조를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20210108793A
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박재석
유영호
이정만
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Abstract

본 개시에서는 전자 장치 및 그 제어 방법이 제공된다. 본 개시의 전자 장치는 제1 하우징; 상기 제1 하우징과 탈착되고, 상기 제1 하우징과 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 하우징과 결합시 내부에 공간을 형성하는 제2 하우징; 상기 제1 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제2 하우징을 향하여 연장된 제1 도파관; 상기 제2 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 하우징을 향하여 연장되며 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬된 제2 도파관; 상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일; 및 상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 도파관의 외부 및 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치된 제2 코일;을 포함할 수 있다.
본 개시의 전자 장치는 이 밖에 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

Description

무접점 무선 전력 및 데이터 통신 전송 구조를 포함하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING NON-CONTACT WIRELESS POWER TRANSMITTER AND NON-CONTACT SIGNAL DATA STRUCTURE}
본 개시의 다양한 실시예들은 무접점 무선 전력 송신 및 무접점 데이터 통신 전송 구조를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 또는 차량용 내비게이션과 같이, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선통신이 보편화되면서, 최근에는, 이동통신 단말기와 같은 하나의 전자 장치에 다양한 기능이 탑재될 수 있다. 예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리 또는 전자 지갑과 같은 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있는 것이다. 이러한 전자 장치는 사용자가 편리하게 휴대할 수 있도록 소형화되고 있다.
로봇(또는 로봇 시스템)은 하나 또는 둘 이상의 최첨단 전자 장치들이 조합된 전자 장치의 집약체이다. 하나의 로봇에 포함된 각각의 전자 장치들은 로봇 주변의 정보를 획득하거나 내/외부 통신망을 통한 정보 획득, 분석된 데이터를 표현하고 각종 동작을 수행하게 한다.
전자 장치에 포함된 각각의 전자 기기에 전력을 공급하는 것은 중요한 일이며 단순히 전력을 공급하는 것에서 끝나는 것이 아니라 각 기능별, 동작별 전력을 제어하고 최적의 효율을 유지하는 것 또한 중요하다.
로봇의 사용자는 각 기능별 전력 분석을 통한 최적 효율 동작점을 획득하여 로봇 운용의 시나리오 기반 사용/미사용/대기 등에 따른 전력 소모량을 모니터링하고 제어할 수 있어야 하며, 로봇은 훈련된 상황인지 기능 기반 최대 효율 동작점에서 구동될 수 있어야 한다.
또한, 로봇 기기의 기능 확장 및 어플리케이션(application) 변경을 위하여 로봇 내부 또는 외부에 모듈 또는 액세서리(accessory)를 추가적으로 부착하여 사용할 수 있다.
로봇을 이용한 각종 동작을 수행하기 위해, 로봇 기기의 기능 확장 및 어플리케이션(application) 변경을 할 수 있다. 로봇 기기의 기능 확장 및 어플리케이션 변경은 로봇 본체의 내부 또는 외부에 추가 모듈(module) 또는 액세서리(accessory)를 부착하여 사용할 수 있다.
로봇 본체에 추가 모듈 또는 액세서리를 부착할 경우 고속 데이터 통신 구현이 요구될 수 있으며, 기존에는 로봇 본체와 추가 모듈 또는 액세서리를 연결하는 가동용 전선(예: 케이블)을 이용하여 고속 데이터 통신 구현을 할 수 있었다. 이 경우, 전선의 구조적/전자기적 간섭으로 인해 이동 범위(또는 회전 반경)가 제한되고, 내구성이 문제될 수 있으며, 마찰 및 접점에 의한 회전 속도 및 전력량의 제한이 있을 수 있다. 또한, 로봇 본체에 외부 모듈을 추가할 경우, 로봇 본체에 대한 하드웨어가 수정되거나 전원부의 설계 변경을 해야하는 문제가 있을 수 있다.
로봇 본체에 부착된 추가 모듈 또는 액세서리에는 전력과 데이터를 각각 공급해야 한다. 이때, 추가되는 모듈에 전력과 데이터를 각각 효율적으로 공급하고, 소비자 요구에 따라 다양한 기능을 추가해도 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 공용 전원 모듈 플랫폼이 필요하다.
본 개시에서는 추가되는 모듈 또는 액세서리에 필요한 전력과 데이터(data)를 무접점으로 연결하는 케이블리스 접점 구조(cable-less joint structure)를 기반으로 전송하는 전자 장치(예: 로봇)를 제공하고자 한다.
본 개시에서는 추가되는 모듈 또는 액세서리에 필요한 전력과 데이터를 무접점으로 연결하며, 공용 전원 모듈(예: PMU(power management unit))을 통해 전력을 공급하는 전자 장치(예: 로봇)를 제공하고자 한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1 하우징; 상기 제1 하우징과 탈착되고, 상기 제1 하우징과 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 하우징과 결합시 내부에 공간을 형성하는 제2 하우징; 상기 제1 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제2 하우징을 향하여 연장된 제1 도파관; 상기 제2 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 하우징을 향하여 연장되며 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬된 제2 도파관; 상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일; 및 상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 도파관의 외부 및 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치된 제2 코일;을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1 도파관 및 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일을 포함하는 주변 전자 장치에 회전 가능하게 결합되는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치가 상기 주변 전자 장치에 결합 시, 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬되는 제2 도파관; 상기 제2 도파관의 외부에 배치되며, 상기 주변 전자 장치에 결합 시 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치되는 제2 코일; 및 상기 전자 장치를 상기 주변 전자 장치에 대하여 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 하는 회전 수단;을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 외부 장치와의 결합에 상응하여, 상기 외부 장치를 검출하는 동작; 제1 코일을 통해 상기 외부 장치의 프로세서를 구동시키기 위한 제1 전력을 전송하는 동작; 상기 외부 장치의 상기 프로세서의 구동에 따라 상기 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 관한 정보를 수신하는 동작; 상기 외부 장치로부터 수신된 정보에 기반하여 상기 외부 장치로 전송할 전력에 대한 전력 관련 파라미터를 결정하는 동작; 상기 결정된 전력 관련 파라미터에 기반하여 상기 제1 코일을 통해 제2 전력을 전송하는 동작; 및 제1 도파관을 통해 상기 외부 장치의 제2 도파관과 데이터를 송수신하는 동작;을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 의하여, 전자 장치들이 전력 및 데이터를 가동용 전선(예: 케이블)이 아닌 무접점 연결 구조를 통해 연결되므로 전선의 구조적/전자기적 간섭으로 인해 이동 범위(또는 회전 반경)가 제한되지 않고, 마찰 및 접점에 의해 회전 속도가 저하되지 않으며 내구성이 개선될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 의하여, 전자 장치들이 전력 및 데이터를 가동용 전선(예: 케이블)이 아닌 무접점 연결 구조를 통해 연결되고 전력 공급 장치를 통해 필요한 전력과 데이터가 효율적으로 관리될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇을 구성하는 전자 장치 및 기기 간 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치들의 세부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 3에 도시된 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조에 코일이 추가된 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 6c는 도 6b에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 7b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 7c는 도 7b에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7d는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 7e는 도 7d에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7f는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관 및 제2 도파관에 형성된 리세스를 나타내는 도면이다.
도 8b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관 및 제2 도파관에 형성된 리세스를 나타내는 도면이다.
도 8c는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관 및 제2 도파관에 형성된 리세스를 나타내는 도면이다.
도 8d는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관 및 제2 도파관에 형성된 리세스를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다.
도 11은 도 10에 도시된 A-A'라인을 따라 절단한, 전자 장치 및 기기 간 무접점 연결 구조에 대한 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 실시예에 따른 제1 전자 장치 및 제2 전자 장치가 서로 결합하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 중공형 모터의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치들 간의 동작을 나타내는 신호 흐름도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블럭도이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블럭도이다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블럭도이다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른 전력 관리 회로의 블럭도이다.
도 19a는 다양한 실시예들에 따른 로봇 몸체의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 19b는 다양한 실시예들에 따른 로봇 헤드의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 20a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 20b는, 도 20a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 20c는, 도 20a 및 도 20b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 20d는, 도 20a, 도 20b 및 도 20c와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 20e는, 도 20a, 도 20b, 도 20c 및 도 20d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21b는, 도 21a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21c는, 도 21a 및 도 21b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21d는, 도 21a, 도 21b 및 도 21c와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21e는, 도 21a, 도 21b, 도 21c 및 도 21d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22b는, 도 22a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22c는, 도 22a 및 도 22b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22d는, 도 22a, 도 22b 및 도 22c와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22e는, 도 22a, 도 22b, 도 22c 및 도 22d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23b는, 도 23a와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23c는, 도 23a 및 도 23b와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23d는, 도 23a, 도 23b 및 도 23c와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23e는, 도 23a, 도 23b, 도 23c 및 도 23d와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 24는 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇(10)을 구성하는 전자 장치(200)(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(300, 400)(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 연결을 설명하기 위한 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 로봇(10)은 스스로 이동, 판단 및/또는 동작이 가능한 전자 장치일 수 있다. 로봇(10)의 예로서, 무선 청소 로봇, 무인 로봇, 자율 주행 자동차, 무인 비행체(예: 드론)를 포함할 수 있다. 이 외에도, 자율(automatic)적으로 행동하거나, 자율적으로 이동 가능한 것이라면, 본 문서에서 언급하는 로봇(10)에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 후술하는 실시예들에서는 로봇(10)을 예로서 설명하나, 제1 전자 장치 및 제2 전자 장치가 서로 결합하여 통신하는 어떠한 전자 장치들에도 본 문서의 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 전자 장치(200)는 로봇(10)의 일부일 수 있다. 단, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 로봇(10)은 오로지 사용자의 명령 없이 자율적으로만 행동하는 것이 아니라, 사용자로 하여금 원격으로 제어되어 움직이는 로봇도 포함할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(200)에는 인공 지능(AI)이 탑재될 수 있으며, 이에 따라 상기 로봇(10)이 학습(머신 러닝, 딥 러닝)을 통해 구동될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(200)는 복수의 기기(300, 400)(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛)와 연결되어 사용될 수 있다. 전자 장치(200)에 복수의 기기(300, 400)가 연결됨으로써, 전자 장치(200)의 기능을 확장시킬 수 있다.
복수의 기기(300, 400)는 로봇의 기능 확장 및/또는 어플리케이션(application) 변경을 위하여 로봇 내부 또는 외부에, 전자 장치(200)의 다른 구성에 대하여 추가적으로 또는 대체적으로, 부착되어 사용될 수 있는 모듈(module)이나 액세서리(accessory)일 수 있다. 복수의 기기(300, 400)는 그 자체로 전자 장치(200)와 구별되는 별개의 전자 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 기기(300, 400)는 전자 장치(200)와 독립적으로 어떤 기능을 수행하거나 구동할 수도 있다. 도 1을 참조하면, 복수의 기기(300, 400)는 전자 장치(200)와 구별된 구성으로 도시되지만, 전자 장치(200)와 결합되었을 때 하나의 전자 장치(예: 완전체 로봇)로서 통합되어 사용될 수 있다.
예를 들면, 전자 장치(200)(제1 전자 장치)는 로봇의 몸체 유닛(body unit)에 해당하고, 복수의 기기(300, 400)(제2 전자 장치)는 로봇의 본체에 탈부착 가능하도록 결합되는 응용 유닛으로서 로봇 헤드(head), 로봇 팔(arm), 로봇 손(hand) 로봇 구동부, 기타 액세서리, 매니퓰레이터(manipulator), 또는 디스플레이일 수 있다. 이 밖에 다양한 기능을 수행할 수 있는 구성들이 복수의 기기(300, 400)에 포함될 수 있다. 또 한 예를 들면, 상기 로봇 구동부는 다양한 이동 수단이 적용되는 구성일 수 있다. 여기서 다양한 이동 수단이라 함은 주행 수단, 비행 수단 등과 같은 이동 수단을 포괄하는 개념일 수 있다. 전자 장치(200)의 위치를 변경시키기 위한 것이면 모두 본 문서의 다양한 이동 수단에 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 기기(300, 400) 중 적어도 어느 하나의 기기는 전자 장치(200)에 직접적으로 결합되는 것일 수도 있으며, 다른 기기를 통해 전자 장치(200)에 간접적으로 결합되는 것일 수도 있다. 예컨대, 어떤 기기는 다른 기기에 탈부착 가능하도록 결합되어 사용될 수 있으며, 일 예로서 디스플레이는 로봇 헤드에 결합되어 사용될 수 있다. 이 경우, 디스플레이는 로봇 헤드를 이용하여 전자 장치(200)(예: 몸체 유닛)에 간접적으로 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 간 결합 또는 연결은 물리적, 전기적 연결을 포함할 수 있고, 서로 다른 구성 요소의 직접적 또는 간접적인 연결을 포함할 수 있다. 상기 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 간 결합 또는 연결은 적어도 일부가 체결 수단(예: 볼트, 너트)을 통해 체결된 상태의 결합 또는 연결을 포함할 수 있다.
또한, 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 간 결합 또는 연결은 네트워크의 연결을 포함할 수 있다. 네트워크 연결은 두 장치(또는 기기) 사이에서 데이터가 송수신되거나 자원이 공유될 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 즉, 네트워크 연결은 두 장치(또는 기기)가 유무선 통신을 통해 네트워크로 연결된 상태를 지칭할 수 있다. 이를 위해, 두 장치(또는 기기)는 직접적으로 연결되는 통신 방식(D2D; Device-to-Device) 또는 두 장치가 다른 장치(예: AP(Access Point), 라우터(router) 등)를 통해 간접적으로 연결되는 통신 방식에 따라 네트워크로 연결될 수 있다.
또한, 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 간 결합 또는 연결은 '무접점 연결'을 포함할 수 있다. 상기 무접점 연결은 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400)가 특정 기능(예: 데이터 및/또는 전력 전송)을 구현함에 있어서, 그 기능 구현을 위한 연결 구조가 물리적으로 이격된 상태에서 구현되는 것일 수 있다. 다만, 상기 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400)가 특정 기능을 수행하기 위하여 무접점 연결 구조를 구성한다고 것이, 반드시 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 사이의 다른 연결 구조를 제한하는 것은 아님을 유의해야 한다. 예를 들면, 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400)가 데이터 및/또는 전력 전송 기능을 수행하기 위하여 무접점 연결 구조를 형성할 때, 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400)간 다른 부분(예: 하우징)은 직접적으로 결합 또는 체결되어, 동작 중에 서로 이탈되지 않도록 구성될 수 있다. 상기 전자 장치(200)와 복수의 기기(300, 400) 사이의 무접점 구조에 예시에 대해서는 도 3의 설명에서 후술하기로 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300))의 세부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 로봇(10)을 구성하는 제1 전자 장치(200)(몸체 유닛)는 적어도 하나의 제2 전자 장치(300)(응용 유닛)와 서로 결합하여 동작할 수 있다. 상기 도 2에서는 하나의 제1 전자 장치(200)가 복수의 제2 전자 장치들(300)과 서로 결합하여 동작하는 예를 도시한다.
상기 제1 전자 장치(200)와 상기 제2 전자 장치(300)가 결합된 상태에서, 상기 제2 전자 장치(300)는 상기 제1 전자 장치(200)에 대하여 회전할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 전자 장치(200)는 제1 프로세서(201), 전력 관리 회로(power management unit; PMU)(202), 적어도 하나의 제1 데이터 통신 모듈(203), 적어도 하나의 제1 무선 전력 송수신기(204)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제2 전자 장치(300)는 제2 프로세서(301), 배터리(302), 제2 데이터 통신 모듈(303), 제2 무선 전력 송수신기(304)를 포함할 수 있다. 상기 도 2에 도시되지는 않았으나, 상기 제2 전자 장치(300)는 전력 관리 회로(PMU)를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 제1 프로세서(201) 또는 제2 프로세서(301)는, 예를 들면, 소프트웨어를 구동하여 제1 프로세서(201) 또는 제2 프로세서(301)에 연결된 전자 장치(200, 300)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 프로세서(201)는, 다른 구성 요소인 전력 관리 회로(202), 제1 데이터 통신 모듈(203), 제1 무선 전력 송수신기(204)를 제어할 수 있으며, 전력 관리 회로(202), 제1 데이터 통신 모듈(203), 제1 무선 전력 송수신기(204)로부터 수신된 데이터를 처리할 수도 있다. 제2 프로세서(301)는, 다른 구성 요소인 제2 데이터 통신 모듈(303), 제2 무선 전력 송수신기(304)를 제어할 수 있으며, 제2 데이터 통신 모듈(303), 제2 무선 전력 송수신기(304)로부터 수신된 데이터를 처리할 수도 있다.
제1 데이터 통신 모듈(203)은 제1 프로세서(201)로부터 수신된 데이터를 외부 장치로 전송 가능한 형태의 신호로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 데이터 통신 모듈(203)은 변조기(modulator), D/A 컨버터(digital to analog converter), RF IC(radio frequency integrated circuit)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 프로세서(201)로부터 수신된 디지털 데이터를 고주파 무선 데이터 신호(예컨대, mmWAVE 대역 신호)로 변환시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 데이터 통신 모듈(203)은 제1 도파관(waveguide)(230)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 데이터 통신 모듈(203)에서 생성된 고주파 무선 데이터 신호는 상기 제1 도파관(230)을 통해 제2 전자 장치(300)의 제2 데이터 통신 모듈(303) 내에 포함된 제2 도파관(330)으로 전송될 수 있다. 상기 제1 전자 장치(200)의 상기 제1 도파관(230)과 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 도파관(330)은 상기 제1 전자 장치(200)와 상기 제2 전자 장치(300)가 결합됨에 따라 일정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 제1 도파관(230)과 상기 제2 도파관(330)의 구체적인 배치 관계는 도 3의 설명에서 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 전력 관리 회로(202)는 상기 제1 프로세서(201)의 제어에 따라 복수의 제1 무선 전력 송수신기(204)들 각각에서 출력되는 전력을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 관리 회로(202)는 상기 제1 프로세서(201)의 제어에 따라 제1 무선 전력 송수신기(204)로 출력되는 전력의 전류의 크기 및/또는 전압의 크기 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 상기 전력 관리 회로(202)는 상기 전자 장치(200)에 결합되는 복수의 제2 전자 장치들(300) 각각에 공급되는 전력을 제어 또는 관리할 수 있으며, 상기 제1 전자 장치(200) 내에 구성되는 각종 모듈 또는 회로(예컨대, 제1 프로세서(201), 제1 데이터 통신 모듈(203), 제1 무선 전력 송수신기(204))에 공급되는 전력을 제어 또는 관리할 수 있다. 이하 설명에서는 설명의 편의상 상기 복수의 제1 무선 전력 송수신기(204)들 중 하나의 제1 무선 전력 송수신기(204)에서 하나의 제2 전자 장치(300)로 전력을 공급하는 실시예를 설명하기로 한다. 상기 전력 관리 회로(202)에서 상기 제1 전자 장치(200)의 내부(예컨대, 제1 전자 장치(200) 내부의 모듈 또는 회로) 또는 외부(예컨대, 복수의 제2 전자 장치(300)들)로 제공되는 전력을 관리하는 구체적인 실시예는 도 15 내지 도 18의 설명에서 상세히 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따른 제1 무선 전력 송수신기(204)는 인버터(power inverter)(245) 및 제1 코일(coil)(240)을 포함할 수 있다. 상기 인버터(245)는 전력 관리 회로(202)로부터 직류 전력을 제공받고, 상기 제1 프로세서(202)의 전력 제어 신호에 따라 상기 제공된 직류 전력을 설정된 크기의 교류 전력으로 변환시켜 출력할 수 있다. 상기 제1 코일(240)은 상기 인버터(245)를 통해 변환된 교류 전력을 무선 공간으로 전송 또는 출력시킴으로써 충전하고자 하는 전자 장치(예컨대, 제2 전자 장치(300))에 무선 전력을 전송할 수 있다. 상기 인버터(245)는 적어도 하나의 트랜지스터(예컨대, FET(field effect transistor)), 반 브릿지(half bridge) 회로, 또는 풀 브릿지(full bridge) 회로 구조를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 도 2에서는 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)가 무선 전력을 송신하는 구성만을 도시하였으나, 정류 회로를 더 포함하여 상기 제1 코일(240)을 통해 수신된 무선 전력을 정류하는 기능을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)의 상세한 구현 예는 도 3의 설명에서 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)는 상기 제1 코일의 적어도 일부를 둘러싸는 제1 페라이트 코어(ferrite core)(250)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 페라이트 코어(350)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 페라이트 코어(250) 또는 상기 제2 페라이트 코어(350)는 각각 제1 코일(240) 또는 제2 코일(340)을 내부에 안착시킬 수 있는 팟 페라이트(pot ferrite) 형태로 구현될 수 있다. 상기 제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300)는 각각 상기 제1 페라이트 코어(250) 및 제2 페라이트 코어(350)를 구비함으로써, 전력 전달의 효율을 높임은 물론, 제1 코일(240) 및 제2 코일(340) 사이에 발생된 자기장의 누설을 막아, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)을 이용한 데이터 송/수신 효율의 저하를 방지할 수 있다. 상기 제1 도파관(230), 제2 도파관(330), 제1 코일(240), 제2 코일(340), 제1 페라이트 코어(250), 제2 페라이트 코어(350)의 배치 관계의 세부 실시예는 도 3의 설명에서 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 코일(240)로부터 전송된 전력을 제2 코일(340)을 통해 수신할 수 있다. 상기 제2 코일(340)을 통해 수신된 교류 전력은 정류 회로(rectifier)(345)를 통해 직류 전력으로 정류된 후, 제2 프로세서(301) 및/또는 배터리(302)로 공급될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)가 전력 관리 회로를 포함하는 경우, 상기 정류 회로(345)를 통해 정류된 직류 전력은 상기 전력 관리 회로로 제공되고, 상기 전력 관리 회로는 상기 제공된 직류 전력을 상기 제2 전자 장치(300) 내의 각 모듈 또는 회로(예컨대, 제2 프로세서(301))로 공급하거나, 다른 로드에 공급할 수도 있다.
상기 도 2에서는 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)가 무선 전력을 수신하는 구성만을 도시하였으나, 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 인버터를 통해 직류 전력을 교류 신호로 변환한 후, 상기 제2 코일(340)을 통해 교류 신호로 변환된 전력을 무선 공간으로 전송하는 기능을 더 포함할 수 있다.
이하, 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)가 상기 제1 전자 장치(200)와 결합함에 따라 서로 데이터를 통신하는 절차를 설명하기로 한다. 상기 제2 전자 장치(300)가 상기 제1 전자 장치(200)와 결합하면, 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)는 상기 제2 전자 장치(300)를 검출(detect)할 수 있다. 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)에서 상기 제2 전자 장치(300)를 검출하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전자 장치(200)는 상기 제1 전자 장치(200)에 구비된 센서(예컨대, 홀 센서)에 의해 상기 제2 전자 장치(300)와의 결합을 센싱하고, 상기 센싱된 신호를 상기 제1 프로세서(201)로 전달함으로써 제2 전자 장치(300)와의 결합을 검출할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 제1 전자 장치(200)는 상기 제1 코일(240)과 상기 제2 코일(340)이 근접함에 따라, 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)에서 전송되는 신호의 변화를 확인으로써 로드(load) 변화를 감지할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)는 상기 제1 코일(240)을 통해 전송되는 신호로부터 로드 변화를 감지하고, 그 결과를 제1 프로세서(201)로 전송할 수 있다. 상기 제1 프로세서(201)는 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)로부터 로드 변화 감지 결과를 수신하고, 상기 로드 변화가 감지된 제1 무선 전력 송수신기(204)의 대응하는 부분(예컨대, 로봇의 팔 또는 로봇의 머리)에 특정 제2 전자 장치(300)가 결합된 것으로 판단할 수 있다.(①)
다른 실시예에 따라, 상기 제1 전자 장치(200)는 근거리 무선 통신(예컨대, 블루투스 통신 또는 NFC(near field communication) 통신)을 통해 상기 제2 전자 장치(300)를 인식하고, 상기 인식 결과 상기 제2 전자 장치(300)로부터 수신된 정보에 기반하여 상기 제2 전자 장치(300)로 무선 전력을 전송하도록 구현할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 프로세서(201)는 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)를 통해 상기 결합된 제2 전자 장치(300)로 미리 설정된 전력(예컨대, 제1 전력)을 전송하도록 제어할 수 있다.(②) 다양한 실시예에 따라, 상기 미리 설정된 전력은 다양한 무선 충전 방식(예컨대, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식)에 따른 신호(예컨대, 핑(ping) 신호 또는 비콘(beacon) 신호)일 수 있다. 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)를 통해 전송되는 미리 설정된 전력은 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)를 구동시키기 위해 설정된 크기의 전력일 수 있다. 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)의 제1 코일(240)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다. 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 수신된 교류 전력을 정류 회로(345)를 통해 직류 전력으로 변환시킬 수 있다. 상기 정류 회로(345)를 통해 직류 전력으로 변환된 수신 전력은 제2 프로세서(301) 및/또는 배터리(302)로 전송될 수 있다.(③) 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)가 전력 관리 회로를 포함하는 경우, 상기 정류 회로(345)를 통해 정류된 직류 전력은 상기 전력 관리 회로로 제공되고, 상기 전력 관리 회로는 상기 제공된 직류 전력을 제2 프로세서(301) 및/또는 배터리(302)로 공급할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 프로세서(301)는 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)를 통해 수신된 전력에 의해 구동될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전자 장치(300)의 배터리(302)가 방전되어(예컨대, 데드(dead) 배터리 상태가 되어) 상기 제2 프로세서(301)가 오프(off) 상태인 경우, 상기 제2 프로세서(301)는 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)를 통해 수신된 전력에 의해 깨어나서(wake up) 정상적으로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 프로세서(301)가 구동함에 따라, 상기 제2 프로세서(301)는 제2 데이터 통신 모듈(303)을 통해 제1 전자 장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다.(④) 상기 제2 프로세서(301)에서 전송되는 데이터는 제2 전자 장치(300)와 관련된 정보(예컨대, 상기 제2 전자 장치의 ID, 상기 제2 전자 장치의 유형, 상기 제2 전자 장치의 요구 전력 정보, 상기 제2 전자 장치의 충전 전력과 관련된 전압 또는 전류 정보, 상기 제2 전자 장치의 정격(rating)(예컨대, 실효값) 정보)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)는 제1 데이터 통신 모듈(203)을 통해 상기 제2 전자 장치(300)로부터 전송된 데이터를 수신할 수 있다.
상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)는 상기 제2 전자 장치(300)로 전송할 전력과 관련된 파라미터들(예컨대, 해당 전자 장치(예컨대, 상기 결합된 것으로 판단된 제2 전자 장치(300)로 전송할 전력의 전압 또는 전류)을 미리 설정된 알고리즘에 따라 결정할 수 있다.(⑤) 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전자 장치(200)에 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)이 결합되고, 상기 제1 전자 장치(200)의 복수의 제1 무선 전력 송수신기(204)들에서 각각 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)에 동시에 전력을 전송하게 되는 경우, 상기 전력 관리 회로(202)는 상기 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)로부터 수신된 데이터들에 기반하여 최적의 충전 효율을 갖는 미리 설정된 알고리즘을 적용할 수 있다.(⑥) 상기 전력 관리 회로(202)에서 상기 제2 전자 장치(300)로 전송할 전력과 관련된 파라미터들을 결정하는 다양한 실시예들은 도 15 내지 도 18의 설명에서 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 제1 무선 전력 송수신기(204)는 상기 제1 프로세서(201)에 의해 결정된 전력과 관련된 파라미터에 따라 전력을 생성하고, 상기 생성된 전력(예컨대, 제2 전력)을 제1 코일(240)을 통해 무선 공간으로 전송할 수 있다.(⑦) 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)의 제1 코일(240)로부터 전송된 제2 전력을 수신할 수 있다. 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 교류 전력을 수신하고 상기 수신된 교류 전력을 정류 회로(345)를 통해 직류 신호로 변환시킬 수 있다. 상기 정류 회로(345)를 통해 직류 신호로 변환된 전력은 배터리(302)로 전송되어 충전되거나, 제2 프로세서(301)로 공급될 수 있다.(⑧) 전술한 바와 같이, 상기 제2 전자 장치(300)가 전력 관리 회로를 포함할 경우, 상기 정류 회로(345)를 통해 직류 신호로 변환된 전력은 상기 전력 관리 회로를 통해 상기 배터리(301), 제2 프로세서(301) 또는 상기 제2 전자 장치(300)의 각 회로 구성으로 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)는 상기 제1 전자 장치(200)로부터 전송된 전력에 의해 특정 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전자 장치(300)는 상기 제2 데이터 통신 모듈(303)(예컨대, 상기 제2 도파관(330))을 통해 상기 제1 전자 장치(200)와 데이터를 송수신할 수 있다.
도 3은, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(200) 및 기기(300)간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다. 도 3에는 전자 장치(200) 및 기기(300)의 하드웨어 구성 간 무접점 연결 구조가 도시된다. 이하의 설명에서, 전자 장치(200)는 도 2에서와 같이 '제1 전자 장치(200)'로 명명될 수 있고, 기기(300)는 도 2에서와 같이 '제2 전자 장치(300)'로 명명될 수 있다.
제1 전자 장치(200)는 데이터 및/또는 전력 송/수신을 위한 복수의 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 구성 요소들은 모듈(module)로 구성될 수 있다. 제2 전자 장치(300) 또한 데이터 및/또는 전력 송/수신을 위한 복수의 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 구성 요소들도 모듈로 구성될 수 있다. 여기서 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 일 실시예에 따르면 데이터 및/또는 전력 송/수신을 위한 복수의 구성이 제1 모듈과 제2 모듈로 구성될 수 있고, 상기 모듈들은 각각 제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300)에 설치될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300) 간 무접점 연결 구조는 제1 모듈과 제2 모듈 간 무접점 연결 구조를 의미할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 무접점 연결 구조는 제1 하우징(210), 제1 도파관(230), 제1 코일(240), 제2 하우징(310), 제2 도파관(330), 제2 코일(340)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예로서, 제1 전자 장치(200)는 제1 하우징(210), 스테이터(220), 제1 도파관(230), 제1 코일(240), 제1 페라이트 코어(250)를 포함할 수 있다. 제2 전자 장치(300)는 제2 하우징(310), 로터(320), 제2 도파관(330), 제2 코일(340), 제2 페라이트 코어(350)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 전자 장치(200) 또는 제2 전자 장치(300)에는 상기 언급한 구성요소 중 일부가 생략되거나, 일부가 다른 일부와 대체되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들이 더 추가될 수 있다.
제1 하우징(210)은 스테이터(220), 제1 도파관(230), 제1 코일(240) 등을 지지하기 위한 구성일 수 있다. 제1 하우징(210)은 스테이터(220), 제1 도파관(230), 제1 코일(240)을 제1 전자 장치(200) 내부의 적절한 위치에 배치하기 위한 영역(또는 공간)을 제공하는 구성일 수 있다. 제1 하우징(210)의 구체적인 형상은 특정한 형상으로 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(210)은 스테이터(220), 제1 도파관(230), 제1 코일(240)과 같은 구성들을 내부에 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 또는 제1 하우징(210)은 심플하게, 적어도 일부 편평한 플레이트 구조를 가질 수 있다. 또는 제1 하우징(210)은 상기 구성들을 외부의 물리적, 화학적, 전기적 충격 등으로부터 보호하기 위한 '커버(cover)' 구조를 가질 수 있다. 제2 하우징(310)은 로터(320), 제2 도파관(330), 제2 코일(340) 등을 지지하기 위한 구성일 수 있다. 제2 하우징(310)은 제1 하우징(210)과 유사한 구조를 가지며, 제1 하우징(210)과 유사한 기능을 수행할 수 있다. 이하 제2 하우징(310)에 대하여 제1 하우징(210)과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 3에 도시되지는 않았으나, 제1 하우징(210)과 제2 하우징(310)은 서로 탈착 가능하게 결합되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 몸체 유닛으로서 제1 전자 장치(200)를 포함하는 로봇(10)에 제2 전자 장치(300)의 기능을 추가하고자 할 경우, 사용자는 제2 전자 장치(300)의 제2 하우징(310)을 제1 전자 장치(200)의 제1 하우징(210)에 간단히 체결시킴으로써 원하는 기능을 추가할 수 있다. 제1 하우징(210)과 제2 하우징(310)의 체결을 위한 구성은 적어도 하나의 볼 베어링(ball bearing)을 포함할 수 있다. 이밖의 연결부(또는 체결부)에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 13을 참조하여 후술하도록 한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 로봇(10)에는, 제1 전자 장치(200) 및/또는 제2 전자 장치(300)에 포함되는 구성으로서, 제2 하우징(310)을 제1 하우징(210)에 대하여 회전시키기 위하여 회전 수단을 포함할 수 있으며, 상기 회전 수단은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(310)이 상호 결합되어 하나의 회전 수단(예: 모터(M))을 형성할 수 있다. 또는, 제1 하우징(210) 또는 제2 하우징(310)의 구성 중 하나의 하우징에 동력원이 연결되고 다른 하나의 하우징이 동력원이 연결된 하우징에 결합되어 일체로 움직이도록 설정될 수도 있다. 이 밖에 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300)에 포함되는 구성으로서, 모터(M)가 적용된 실시예가 도시된다. 일 실시예에 따르면, 스테이터(220)는 제1 하우징(210)의 일측에 배치되는 구성으로서 계자(예컨대, 자석)에 의한 전자기장을 발생시키되 정지 또는 이동하지 않는 부분일 수 있다. 로터(320)는 제2 하우징(310)의 일측에 배치되는 구성으로서, 스테이터(220)와 이격되어 배치될 수 있으며, 스테이터(220)에서 발생된 전자기장의 영향에 의해 회전하는 부분일 수 있다. 스테이터(220)와 로터(320)의 상호 작용을 위해 로봇(10)의 조인트(joint)나 매니퓰레이터(manipulator)의 회전 동작을 구현시킬 수 있다. 즉, 스테이터(220)와 로터(320)는 전기 모터(M)를 구성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스테이터(220)가 결합된 제1 하우징(210)은 정지된 상태를 유지하고, 로터(320)가 결합된 제2 하우징(310)은 제1 하우징(210)에 대하여 제1 회전축(X)을 중심으로 회전할 수 있다. 상세히 후술하겠으나, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 로봇(10)에는 무접점 연결 구조를 사용하고, 이에 따라 데이터나 전력을 송/수신하기 위한 케이블(또는 와이어)을 사용하지 않으므로 제2 하우징(310)은 회전 반경의 제약 없이 제1 하우징(210)에 대하여 제1 회전축(X)을 중심으로 360도로 회전할 수 있는 장점을 가진다. 이하 도 4 내지 도 13을 통해 후술하겠지만, 제2 하우징(310)이 제1 하우징(210)에 대하여 회전하기 위한 구체적인 구성은 상술한 실시예에 한정되지 않는다.
도 3에 도시된 실시예에 따르면, 스테이터(220)와 로터(320)를 포함한 모터(M)는 속이 빈 중공부(hollow portion)(H)가 형성된 모터(중공형 모터)일 수 있다. 스테이터(220)와 로터(320)는 서로 이격되어 배치될 뿐, 그 구체적인 배치 형태는 어떤 특정한 실시예에 국한되지 않는다. 도 3에는 스테이터(220)와 로터(320)가 높이 방향(예: 제1 하우징(210)에서 제2 하우징(310)를 바라보는 방향)으로 나란히 배치된 상태에서 중공부(H)를 형성한 것이 도시되나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니고, 스테이터(220) 내측에 로터(320)가 배치되어 중공부를 형성하는 것도 가능하다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 스테이터(220) 및/또는 로터(320)가 형성하는 중공부(H)에는 제1 도파관(230)과 제2 도파관(330)이 배치될 수 있다.
여기서 도파관(waveguide)이라 함은, 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로(또는 도파로)를 포함하는 관의 일종으로서, 전자기파가 통과하는 전송로를 전도체로 이루어진 관이 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 도파관의 단면 형상은 원형, 타원형, 또는 사각형을 포함한 다양한 형상을 가질 수 있고, 도파관의 재질은 구리, 금, 은과 같은 다양한 재질을 포함할 수 있다. 도파관(waveguide)의 단면의 직경은 도파관 내부를 통과하는 전자기파의 주파수에 따라, 실시예마다 다양한 직경을 가질 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 도파관을 이용하여 제1 전자 장치(200)와 제2 전자 장치(300) 간의 데이터 송/수신을 수행할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에서, 제1 전자 장치(200)에 연결된 제1 도파관(230)과 제2 전자 장치(300)에 연결된 제2 도파관(330) 내부에는 전자기파가 통과할 수 있으며, 이를 통해 제1 전자 장치(220)와 제2 전자 장치(300) 간 신호를 송/수신할 수 있다. 본 개시에서 제1 도파관(230)과 제2 도파관(330)은, 무접점 연결 구조를 가짐으로써, 데이터 송/수신 속도 및/또는 효율의 저하 없이 고속/고용량의 데이터 통신 구현이 가능하게 설계될 수 있다.
제1 도파관(230)은 제1 하우징(210)으로부터 지지되는 구성으로서, 중공부(H) 내에서 제2 하우징(310)을 향하여 연장된 부분을 포함할 수 있다. 제2 도파관(330)은 제2 하우징(310)으로부터 지지되는 구성으로서, 중공부(H) 내에서 제1 하우징(210)을 향하여 연장된 부분을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 도파관(230)의 연장된 부분과 제2 도파관(330)의 연장된 부분은 제1 회전축(X)을 따라 정렬되되, 무접점 연결 구조로서 일정 간격(예컨대, 0.5mm 또는 1mm) 이격되어 형성될 수 있다. 제1 도파관(230)과 제2 도파관(330)이 무접점 연결 구조를 가짐에 있어서, 그 이격된 형태는 실시예마다 다양할 수 있다. 이하 상세히 후술하겠지만, 본 개시의 제1 도파관(230)과 제2 도파관(330)의 이격된 형태는 도 6a의 'ㄷ'자로 분리 및 삽입된 형태의 도파관 구조와 도 7a 및 도 8a의 EBG(electro-magnetic band gap) 기반 분리 형태의 도파관 구조를 포함할 수 있다. 참고로, 이하 후술하는 도 6a, 도 7a, 및 도 8a의 실시예에서, 제1 도파관 및 제2 도파관은 임피던스 매칭(impedence matching)을 통하여 이격된 거리가 특정한 범위를 가질 수 있도록 설계될 수 있다. 서로 일정간격 이격된 상태에서 제1 도파관 및 제2 도파관을 통해 데이터를 송/수신 하는 경우에는 제1 도파관의 단면의 형상, 제2 도파관의 단면의 형상, 및 제1 도파관의 단면과 제2 도파관의 단면 사이의 거리에 따라 데이터 통신의 전송 특성이 변화할 수 있다. 따라서, 기 지정된 주파수 범위에서 최적의 전송 특성을 확보하기 위해, 제조 과정에서 주파수 특성에 따른 도파관의 설계가 필요할 수 있다. 상기 주파수 특성에 따라 설계된 도파관의 예시는 도 6a 내지 도 8a를 통해 후술하기로 한다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 로봇(10)은 데이터 송/수신뿐만 아니라, 전력 송/수신도 수행할 수 있다. 로봇(10)은 제1 전자 장치(200)에 포함된 제1 코일(240) 및 제2 전자 장치(200)에 포함된 제2 코일(340)을 이용하여 무접점 연결 구조에서도 전력을 송/수신할 수 있다.
제1 코일(240)은 제1 하우징(210)이 제공하는 공간 상에서 권취되어 제2 하우징(310)을 향하도록 배치되고, 제2 코일(340)은 제2 하우징(310)이 제공하는 공간 상에서 권취되어 제1 하우징(210)을 향하도록 배치될 수 있다. 본 개시의 제1 코일(240)은 제2 코일(340)과 무접점 연결된 상태에서 전력을 전달할 수 있는 구성이면, 그 구체적인 배치 형태는 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 코일(240)은 스테이터(220)의 내측에 형성된 중공부(H) 상에 배치되고, 제2 코일(340)은 로터(320)의 내측에 형성된 중공부(H) 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 다른 실시예들에 따르면, 제1 코일(240)은 스테이터(220)의 외측 및 제1 하우징(210)의 측벽(미도시) 사이의 공간 상에 배치되고, 제2 코일(340)은 로터(320)의 외측 및 제2 하우징(310)의 측벽(미도시) 사이의 공간 상에 상에 배치될 수 있다.
제1 코일(240)은 제1 도파관(230)의 외부에 배치될 수 있다. 제2 코일(340)은 제2 도파관(330)의 외부에 배치될 수 있다. 제1 코일(240) 및 제2 코일(340)은 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(inductive coupling) 방식과 특정 주파수의 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(electromagnetic resonance coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 무선 전력 수신 장치로 전력을 전달할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 코일(240) 및 제2 코일(340)은 다양한 무선 충전 방식(예컨대, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식)에 따라 무선 전력을 송수신할 수 있다. 예컨대, 전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 방법은, 1차 코일 및 2차 코일을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 하나의 코일에서 전자기 유도 현상에 의하여 생성되는 변화하는 자기장에 의하여 다른 코일 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달되는 것을 말한다. 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전송 방법은, 무선 전력 송신기에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 전자 장치에서 전자기적 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 무선 전력 송신기로부터 전자 장치로 전력이 전달되는 것을 말한다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 로봇(10)은, 제1 코일(240) 및 제2 코일(340)의 신호 송/수신 효율을 향상시키기 위한 구성으로서, 적어도 하나의 코어(예컨대, 페라이트 코어(ferrite core))를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 로봇(10)은 제1 코일(240)의 적어도 일부를 둘러싸는 제1 페라이트 코어(250)를 포함하고, 제2 코일(340)의 적어도 일부를 둘러싸는 제2 페라이트 코어(350)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 페라이트 코어(250)는 일면의 내측으로 인입되어 형성된 리세스를 포함한 'U'자 형상의 코어로서 상기 리세스에 제1 코일(240)을 수용할 수 있다. 제2 페라이트 코어(350)또한 일면의 내측으로 인입되어 형성된 리세스를 포함한 'U'자 형상의 코어로서 상기 리세스에 제2 코일(340)을 수용할 수 있다. 로봇(10)에 상기 제1 페라이트 코어(250) 및 제2 페라이트 코어(350)를 구비함으로써, 전력 전달의 효율을 높임은 물론, 제1 코일(240) 및 제2 코일(340) 사이에 발생된 자기장의 누설을 막아, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)을 이용한 데이터 송/수신 효율의 저하를 방지할 수 있다.
제1 코일(240) 및 제2 코일(340)을 이용한 전력 전달은, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)을 이용한 데이터 송수신과 동시에 또는 다른 시간에 수행되거나, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)을 이용한 데이터 송수신과 독립적 또는 종속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어 한 실시예에 따르면, 제1 코일(240) 및 제2 코일(340)을 이용한 전력 전달은, 사용자가 제2 전자 장치(300)를 제1 전자 장치(200)에 결합시키자마자, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330) 사이의 데이터 송/수신 동작과 함께 동시에 수행될 수도 있다. 또는 이와 달리, 다른 실시예에 따르면, 제1 전자 장치(200)에 제2 전자 장치(300)가 체결시 제1 프로세서(201)가 이를 검출하여 제1 코일(240) 및 제2 코일(340)을 이용한 전력 전달을 먼저 수행하고, 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)가 활성화되어(wave-up) 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330) 사이의 데이터 송/수신 동작을 수행하도록 할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 제1 전자 장치(200) 및 제2 전자 장치(300)에는 각각 제1 인쇄회로기판(260, first PCB), 제2 인쇄회로기판(360, second PCB)과 제1 전자부품(270), 제2 전자부품(370)이 포함될 수 있다.
제1 인쇄회로기판(260)은 제1 하우징(210)과 일체로 통합되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 하우징(210)와 별개로 형성되는 부분일 수 있다. 제1 인쇄회로기판(260)에는 제1 전자부품(270)을 포함한 다양한 전자부품들이 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 전자부품(270)은 프로세서(예컨대, 제1 프로세서(201))를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서를 통해 전력 송/수신 제어 및/또는 관리 또는 데이터 송/수신 제어 및/또는 관리를 수행할 수 있다. 또는 제1 전자부품(270)에는 인버터(power inverter)(245), 정류 회로(rectifier)(345), 전력 관리 회로(202) 중 적어도 하나가 포함될 수도 있다.
제2 인쇄회로기판(360) 또한 제2 하우징(310)과 일체로 통합되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 하우징(310)과 별개로 형성되는 부분일 수 있다. 제2 인쇄회로기판(360)에는 제2 전자부품(370)을 포함한 다양한 전자부품들이 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 전자부품(370)은 제1 전자부품(270)과 또 다른 프로세서(예컨대, 제2 프로세서(301))가 해당될 수 있으며, 상기 프로세서를 통해 전력 송/수신 제어 및/또는 관리 또는 데이터 송/수신 제어 및/또는 관리를 수행할 수 있다. 또는 제2 전자부품(370)에도 인버터(power inverter)(245), 정류 회로(rectifier)(345), 전력 관리 회로(202) 중 적어도 하나가 포함될 수도 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 제1 하우징; 상기 제1 하우징과 탈착되고, 상기 제1 하우징과 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 하우징과 결합시 내부에 공간을 형성하는 제2 하우징; 상기 제1 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제2 하우징을 향하여 연장된 제1 도파관; 상기 제2 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 하우징을 향하여 연장되며 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬된 제2 도파관; 상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일; 및 상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 도파관의 외부 및 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치된 제2 코일;을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관을 이용하여 무선 통신 신호가 송수신될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 이용하여 무선 전력이 송수신될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 코일을 적어도 일부 둘러싸는 제1 페라이트 코어(ferrite core); 및 상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 코일을 적어도 일부 둘러싸는 제2 페라이트 코어;를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 하우징은 구동부를 포함하고, 외부 동력원과 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 하우징은 중공형 모터에 의해 상기 제1 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치는, 복수의 제1 코일들을 포함하며, 상기 복수의 제1 코일들 각각은 대응하는 복수의 제2 코일들에 전력을 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치는, 전력 관리 회로;를 더 포함하며, 상기 전력 관리 회로는, 상기 복수의 제1 코일들 중 각각의 제1 코일을 통해 전송할 전력에 대한 전력 관련 파라미터를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 관련 파라미터는, 상기 전송할 전력의 전압 또는 전류를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관 사이에 이격된 간격은, 상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관 사이에 전송되는 신호의 주파수 특성에 기반하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 제1 도파관 및 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일을 포함하는 주변 전자 장치에 회전 가능하게 결합되는 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치가 상기 주변 전자 장치에 결합 시, 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬되는 제2 도파관; 상기 제2 도파관의 외부에 배치되며, 상기 주변 전자 장치에 결합 시 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치되는 제2 코일; 및 상기 전자 장치를 상기 주변 전자 장치에 대하여 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 하는 회전 수단;을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 도파관은 상기 제1 도파관과 무선 통신 신호를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 코일은 상기 제1 코일과 무선 전력을 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 코일을 적어도 일부 둘러싸는 페라이트 코어;를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무접점 연결 구조는 전자 장치(제1 전자 장치 또는 몸체 유닛)(200) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛)(300) 간 연결 구조를 의미할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전자 장치(200) 및 기기(300)는 서로 분리된 상태에서 필요에 따라 인접 배치 및 결합됨으로써, 상호 간에 데이터 통신 및 전력 전송이 이뤄질 수 있다. 앞서 설명한 도 3에 도시된 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전자 장치(200) 및 기기(300)가 인접 배치 및 결합된 하나의 실시예를 나타낼 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에 따르면, 동력 발생원으로서 모터(M)가 전자 장치(200) 내부에 배치된 것이 도시된다. 단, 이에 한정되는 것이 아니라, 동력 발생원으로서 전자 장치(200) 내부에 배치된 모터(M) 이외에 다른 동력 발생원도 본원 발명의 범주에 포함될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면, 모터(M)는 도 4에 도시된 바와 달리, 전자 장치(200)가 아니라 기기(300) 내부에 배치될 수 있다. 또는, 모터(M)는, 도 4에 도시된 바와 달리, 전자 장치(200)의 외부 및 기기(300)의 외부에 배치될 수도 있다. 도 4는, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)의 구성을 중심으로 간략히 나타낸 것으로 제1 코일 및 제2 코일은 생략되어 도시된다.
도 5는 도 3에 도시된 전자 장치(200)(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(300)(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 무접점 연결 구조에 코일이 추가된 모습을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 실시예에 따르면, 전자 장치(200) 및 기기(300)에는 각각 제1 무선 전력 송수신기(204)와, 제2 무선 전력 송수신기(304)가 배치되며, 제1 데이터 통신 모듈(203) 및 제2 데이터 통신 모듈(303)과 동시에 무접점으로 연결될 수 있다.
전자 장치(200)에 대하여, 기기(300)는 회전이 가능하게 설계되고, 기기(300)의 고속 회전 및/또는 자유로운 회전 중에서도 전자 장치(200) 및 기기(300) 간 전력 및 데이터가 손실 없이 전달될 수 있는 구조가 제공된다. 또한, 전자 장치(200) 및 기기(300) 사이에 케이블에 의한 유선 연결이 아닌, 무선 연결이므로 전자 장치(200) 및 기기(300) 사이의 조립이 간편하고 회전반경에 제약을 받지 않게 된다. 기기(300)의 동작시 케이블에 의한 구부림과 펴짐 등의 동작이 수반되지 않으므로 케이블의 비접촉, 단선과 같은 문제가 발생하지 않으며, 외부로 노출된 케이블이 생략되므로 심플한 디자인을 제공할 수 있으며, 전자 장치(200) 및 기기(300) 간의 호환성이 높아질 수 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관(230a)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330a)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 사시도이다. 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관(230a)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330a)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 6c는 도 6b에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
제1 도파관(230a)의 일면(231a)과 제2 도파관(330a)의 일면은 서로 대향하며, 축(X)을 따라 정렬된 구조를 가질 수 있다. 제1 도파관(230a) 및 제2 도파관(330a)이 축 정렬됨(axis alignment)에 따라, 제1 도파관(230a)에 포함된 제1 도파로(232a) 및 제2 도파관(330a)에 포함된 제2 도파로(332a)또한 축 정렬될 수 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 도파관(230a)에서 상기 제2 도파관(330a)과 대향하는 일측에는 리세스(recess)(233a)가 형성되며, 제2 도파관(330a)에서 상기 제1 도파관(230a)과 대향하는 일측에는 돌출부(333a)가 형성될 수 있다. 상기 돌출부(333a)는 상기 리세스에 적어도 일부분이 삽입될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서 제1 도파관(230a)에 형성된 리세스(233a)와 제2 도파관(330a)에 형성된 돌출부(333a) 사이의 거리(a, b)는 예컨대0.5mm 이상 2mm 이하의 범주에서 설정될 수 있다. 여기서의 리세스(233a)는, 제1 페라이트 코어(250) 및 제2 페라이트 코어(350)에 형성된 리세스와 달리, 폭이 좁고 제1 도파관(230a)의 일면(231a) 및 제2 도파관(330a)의 일면(331a)을 따라 길게 연장된 리세스(recess)일 수 있다.
한 예로, 상기 제2 도파관(330a)에 형성된 돌출부의 길이(c)가 1.75mm이고, 제1 도파관(230a)에 형성된 리세스(233a)와 제2 도파관(330a)에 형성된 돌출부(333a) 사이의 거리a와, b가 각각 0.5mm 인 상태에서 상기 제1 도파관(230a)으로부터 상기 제2 도파관(330a)으로 전송되는 신호의 주파수 특성은 도 6c에 도시된 바와 같다. 예컨대, 상기 도 6c를 참조하면 상기 제1 도파관(230a)으로부터 상기 제2 도파관(330a)으로 전송되는 신호의 삽입 손실(insertion loss)(실선으로 표시됨)은 전체 주파수 대역에서 대략적으로 -1dB 이내로 측정되고, 리턴 손실(return loss)(점선으로 표시됨)은 밀리미터파(mmWave) 대역인 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역에서 -15dB 이하로 측정될 수 있다. 상기 도 6a에 도시된 구조에 의하면, 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역의 신호는 상기 제1 도파관(230a)으로부터 상기 제2 도파관(330a)으로 효과적으로 전송될 수 있다.
도 7a는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230b)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330b)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 사시도이다. 도 7b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230b)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330b)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 7c는 도 7b에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 7d는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230c)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330c)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 7e는 도 7d에 도시된 실시예에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 7f는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230d)(예: 도 3의 제1 도파관(230))의 단면 및 제2 도파관(330d)(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 단면을 나타내는 측면도이다.
제1 도파관(230b, 230c)의 일면(231b, 231c)와 제2 도파관(330b, 330c)의 일면(331b, 331c)은 서로 대향하며, 축(X)을 따라 정렬된 구조를 가질 수 있다. 제1 도파관(230b, 230c) 및 제2 도파관(330b, 330c)이 축 정렬됨(axis alignment)에 따라, 제1 도파관(230b, 230c)에 포함된 제1 도파로(232b, 232c) 및 제2 도파관(330b, 330c)에 포함된 제2 도파로(333b, 333c)또한 축 정렬될 수 있다. 도 7a, 도7b 및 도 7d를 참조하면, 제1 도파관(230b, 230c)의 일면(231b, 231c)은 일정한 폭(예컨대, 0.8mm)의 리세스(233b, 233c)가 형성된 편평한 하부면을 가지며, 제2 도파관(330b, 330c)의 일면(331b, 331c) 또한 일정한 폭(예컨대, 0.8mm)의 리세스(333b, 333c)가 형성된 편평한 상부면을 가질 수 있다. 상기 제1 도파관(230b, 230c)의 일면(231b, 231c)에 형성된 리세스(233b, 233c)와 상기 제2 도파관(330b, 330c)의 일면(331b, 331c)에 형성된 리세스(333b, 333c)는 서로 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
도 7b 및 도 7d를 살펴보면, 제1 도파관(230b, 230c)의 일면(231b, 231c)과 제2 도파관(330b, 330c)의 일면(331b, 331c) 사이의 거리(d, e)는 대략 0.5mm 이상 1mm 이하의 범주에서 설정될 수 있다. 한 예로, 도 7b에서는 제1 도파관(230b)의 일면(231b)과 제2 도파관(330b)의 일면(331b) 사이의 거리(d)가 1mm인 상태의 실시예를 도시한다. 도 7b에 따른 실시예에서, 상기 제1 도파관(230b)으로부터 상기 제2 도파관(330b)으로 전송되는 신호의 주파수 특성은 도 7c에 도시된 바와 같다. 예컨대, 상기 도 7c를 참조하면 상기 제1 도파관(230b)으로부터 상기 제2 도파관(330b)으로 전송되는 신호의 삽입 손실(insertion loss)(실선으로 표시됨)은 전체 주파수 대역에서 대략적으로 -0.2dB 이내로 측정되고, 리턴 손실(return loss)(점선으로 표시됨)은 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역에서 -10dB 이하로 측정될 수 있다. 상기 도 7b에 도시된 구조에 의하면, 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역의 신호는 상기 제1 도파관(230b)으로부터 상기 제2 도파관(330b)으로 효과적으로 전송될 수 있다.
또 한 예로, 도 7d에서는 제1 도파관(230c)의 일면(231c)과 제2 도파관(330c)의 일면(331c) 사이의 거리(e)가 0.5mm인 실시예를 도시한다. 도 7d에 따른 실시예에 대한 주파수 특성은 도 7e에 도시된 바와 같다. 예컨대, 상기 도 7e를 참조하면 상기 제1 도파관(230c)으로부터 상기 제2 도파관(330c)으로 전송되는 신호의 삽입 손실(insertion loss)(실선으로 표시됨)은 전체 주파수 대역에서 대략적으로 -0.2dB 이내로 측정되고, 리턴 손실(return loss)(점선으로 표시됨)은 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역에서 -25dB 이하로 측정된다. 상기 도 7d에 도시된 구조에 의하면, 57GHz 내지 65GHz 주파수 대역의 신호는 상기 제1 도파관(230c)으로부터 상기 제2 도파관(330c)으로 효과적으로 전송될 수 있다.
상기 도 7a, 내지 도 7e를 참조하면, 제1 도파관의 단면의 형상, 제2 도파관의 단면의 형상, 및 제1 도파관의 단면과 제2 도파관의 단면 사이의 거리에 따라 데이터 통신의 전송 특성이 변화할 수 있다. 따라서, 데이터 통신의 전송 특성을 로봇(10)의 설계 사양에 따라 요구된 기 지정된 전송 특성과 맞추기 위하여 제1 도파관의 단면의 형상, 제2 도파관의 단면의 형상, 및 제1 도파관의 단면과 제2 도파관의 단면 사이의 거리를 다양하게 설정할 수 있다. 예컨대, 제1 도파관의 단면의 형상, 제2 도파관의 단면의 형상, 및 제1 도파관의 단면과 제2 도파관의 단면 사이의 거리를 설계함에 있어 임피던스 매칭을 고려하여 설계할 수 있다. 상기 제1 도파관과 제2 도파관은 특정 주파수 대역의 신호가 전송되는 하나의 전송 선로 역할을 하므로, 상기 제1 도파관과 상기 제2 도파관 간의 임피던스 미스 매칭이 발생할 경우, 신호 리플렉션(signal reflection)에 의해 전력 손실이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 도파관과 제2 도파관 간 임피던스 매칭이 되도록 상기 제1 도파관과 제2 도파관의 형상 및 거리를 설계함으로써 전송에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 도시된 실시예에 따르면, 리세스(233b, 233c, 333b, 333c)가 형성된 제1 도파관과 제2 도파관을 기준으로 설명하였다. 상술한 실시예에서 리세스(233b, 233c, 333b, 333c)는 그루브(groove), 홀(hole), 슬릿(slit), 개구(opening)과 같은 유사 형태를 모두 포함할 수 있다. 상술한 실시예에서는 음각(hollow relief)의 형태로 된 리세스(233b, 233c, 333b, 333c)를 개시하였으나 본원 발명의 범주는 이에 한정되지 않는다.
예컨대, 도 7f를 참조하면 또 다른 실시예로서, 서로 마주하는 도파로들(232d, 332d)이 X축을 따라 축 정렬된 제1 도파관(230d) 및 제2 도파관(330d)에 있어서, 제1 도파관(230d)의 일면(231d)에 양각(relief)의 형태로 된 돌출부(233d)가 형성되고, 이에 대응하여 제2 도파관(330d)의 일면(331d)에도 돌출부(333d)가 형성된 것이 개시될 수 있다. 도 7f에 도시된 돌출부들(233d, 333d)은 도 6a에 도시된 돌출부(233a, 333a)와 달리 축의 중심을 지나지 않고, 적어도 일부분이 고리 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에서 리세스(recess)에 대한 설명은 도 7f에 도시된 돌출부(233d, 333d)에 준용될 수 있다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 도파관(230)(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제2 도파관(330)(예: 도 3의 제2 도파관(330))에 형성된 리세스(233, 333)를 나타내는 도면이다. 도 8b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230)(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제2 도파관(330)(예: 도 3의 제2 도파관(330))에 형성된 리세스(231)를 나타내는 도면이다. 도 8c는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230)(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제2 도파관(330)(예: 도 3의 제2 도파관(330))에 형성된 리세스(233, 333)를 나타내는 도면이다. 도 8d는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 제1 도파관(230)(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제2 도파관(330)(예: 도 3의 제2 도파관(330))에 형성된 리세스(233, 333)를 나타내는 도면이다. 도 8a 내지 도 8d는, 다양한 실시예들에 따른 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)을 축 X와 평행한 방향에서 바라본 모습을 나타낼 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)에는 각각 링 형상의 리세스(233, 333)가 형성될 수 있다. 제1 도파관(230)에 형성된 리세스(233)와 제2 도파관(330)에 형성된 리세스(333)는 각 일면(231, 331)의 위에서 바라볼 때, 서로 대응되는 폭과 지름을 가지고 서로 대응된 위치에 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 도파관(230)에 형성된 리세스(233)의 폭과 상기 제2 도파관(330)에 형성된 리세스(333)의 폭은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 8b 및 도 8c를 참조하면, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)에는 각각 원호 또는 곡선 형상의 리세스(233, 333)가 형성될 수 있다. 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 리세스(233, 333)의 원호 둘레의 길이는 다양하게 설정될 수 있다.
도 8b 내지 도 8d를 함께 참조하면, 제1 도파관(230) 및 제2 도파관(330)에 형성된 리세스(233, 333)는 축 X를 포함하는 가상의 면을 기준으로 좌/우 대칭된 형태의 리세스(예: 도 8b 및 도 8c의 리세스(233, 333))를 포함할 수 있고, 또는, 축 X와 수직한 가상의 면을 기준으로 대칭된 형태의 리세스(예: 도 8d의 리세스(233, 333))를 포함할 수도 있다.
상술한 실시예들 이외에, 제1 도파관(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제2 도파관(예: 도 3의 제2 도파관(330))에 대한 더욱 다양한 실시예들에 대해서는 이하 도 20 내지 도 23을 참조로 상세히 후술한다.
도 9는, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 무접점 연결 구조를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 로봇(10)의 몸체를 구성하는 전자 장치(200)는 복수의 기기(300, 400)와 연결될 수 있다. 여기서 전자 장치(200)와 기기(300)는 도 3 내지 도 8을 통해 전술한 무접점 연결 구조가 적용되어 직접적으로 연결될 수 있고, 이와 마찬가지로, 기기(300)와 다른 기기(400) 간에도 도 3 내지 도 8을 통해 전술한 무접점 연결 구조가 적용되어 직접적으로 연결될 수 있다. 이 경우 전자 장치(200)와 다른 기기(400)는 기기(300)를 매개로 간접적으로 연결될 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에 따르면, 기기(300) 및 다른 기기(400)에는 각각 제2 무선 전력 송수신기(304) 및 제3 무선 전력 송수신기(404)가 배치되며, 이는 기기(300) 및 다른 기기(400)에 각각 배치된 제2 데이터 통신 모듈(303) 및 제3 데이터 통신 모듈(403)과 동시에 무접점으로 연결될 수 있다.
전자 장치(200)에 대하여, 기기(300)는 물론, 다른 기기(400) 또한 고속 회전이 가능하게 설계되고, 기기(300) 및 다른 기기(400)의 고속 회전 및/또는 자유로운 회전 중에서도 전자 장치(200) 및 기기(300)간, 또는 기기(300) 및 다른 기기(400) 간 전력 및 데이터가 손실 없이 전달될 수 있는 구조가 제공될 수 있다.
도 10은, 본 개시의 다른 실시예에 따른 전자 장치(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 무접점 연결 구조를 나타내는 개념도이다. 도 11은, 도 10에 도시된 A-A'라인을 따라 절단한, 전자 장치(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛) 간 무접점 연결 구조에 대한 단면이다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(예: 제1 전자 장치 또는 몸체 유닛)(600) 및 기기(예: 제2 전자 장치 또는 응용 유닛)(700) 간 무접점 연결 구조는 제1 하우징(610), 제1 도파관(630), 제1 코일(640), 제2 하우징(710), 제2 도파관(730), 제2 코일(740)을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시예로서, 제1 전자 장치(600)는 제1 하우징(610), 제1 베어링(620), 제1 도파관(630), 제1 코일(640), 제1 페라이트 코어(650)를 포함할 수 있다. 제2 전자 장치(700)는 제2 하우징(710), 제2 베어링(720), 제2 도파관(730), 제2 코일(740), 제2 페라이트 코어(750)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 전자 장치(600) 또는 제2 전자 장치(700)에는 상기 언급한 구성요소 중 일부가 생략되거나, 일부가 다른 일부와 대체되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들이 더 추가될 수 있다.
제1 하우징(610)은 제1 도파관(630), 제1 코일(640) 등을 지지하기 위한 구성일 수 있다. 제1 하우징(610)은 제1 도파관(630), 제1 코일(640)을 제1 전자 장치(600)에 배치하기 위한 영역(또는 공간)을 제공하는 구성일 수 있다. 제1 하우징(610)의 구체적인 형상은 특정한 형상으로 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 제1 하우징(610)은 제1 도파관(630), 제1 코일(640)과 같은 구성들을 내부에 수용하기 위한 공간을 제공하는 구조를 가질 수 있다. 또는 제1 하우징(610)은 심플하게, 적어도 일부 편평한 플레이트 구조를 가질 수 있다. 제1 하우징(610)은 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자장치(700)의 외부에 구비된 외부 장치(또는 구조물)(800)로부터 지지될 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(610)은 적어도 하나의 지지대(801)를 통해 외부 장치(800)로부터 지지될 수 있다. 지지대(801)의 일측에는 제1 하우징(610)을 지지대(801)에 고정시키기 위한 연결 부재(611)가 추가로 배치될 수 있다.
제2 하우징(710)은 제1 하우징(610)과 결합시 내부에 제1 도파관(630), 제1 코일(640), 제2 도파관(730), 제2 코일(640)과 같은 구성을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 제2 하우징(710)은 제2 도파관(730), 제2 코일(740) 등을 지지하기 위한 구성일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 하우징(710)은 제2 베어링을 지지하기 위한 구성일 수도 있다. 제2 하우징(710)은 제1 하우징(610)과 유사한 구조를 가지며, 제1 하우징(610)과 유사한 기능을 수행할 수 있다. 제2 하우징(710)은 상기 구성들을 외부의 물리적, 화학적, 전기적 충격 등으로부터 보호하기 위한 '커버(cover)' 구조를 가질 수 있다.
제1 하우징(610)과 제2 하우징(710)은 서로 탈착 가능하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 사용자는 제2 전자 장치(700)의 제2 하우징(710)을 제1 전자 장치(600)의 제1 하우징(610)에 간단히 체결시킬 수 있다. 제1 하우징(610)과 제2 하우징(710)의 체결을 위한 구성은 베어링(bearing)(620, 720)을 포함할 수 있다. 도 5 및 도 11을 함께 참조하면, 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자 장치(700) 간 무접점 연결 구조에서, 제1 베어링(620)은 회전축(X)의 중심에 배치되고, 제2 베어링(720)은 제1 베어링(620)의 주위를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 베어링(620) 및 제2 베어링(720)은 제2 전자 장치(700)의 회전시 제2 전자 장치(700)의 중심 축을 회전 축(X)에 일정하게 고정시키고, 축에 걸리는 하중을 지지하면서 제2 전자 장치(700)를 회전시키는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 로봇(예: 도1 의 로봇(10))에는, 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자 장치(700)의 외부 장치(또는 기구물)(800)에 포함되는 구성으로서, 동력원(810)을 포함할 수 있다. 동력원(810)은 외부 장치(800)의 지지대(802)로부터 지지되어 외부 장치(800)의 일측에 고정적으로 구비될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 동력원(810)의 구동을 위한 프로세서는 제1 전자 장치(600), 제2 전자 장치(700), 외부 장치(800) 및/또는 그 외 로봇(예: 도1 의 로봇(10))을 구성하는 다른 구성요소에 구비되어, 동력원(810)의 온/오프를 제어할 수 있다.
제2 하우징(710)은 동력원(810)과 연결된 회전 수단으로서 기어(gear, 712)(또는 풀리(pulley))를 더 포함할 수 있다. 제2 하우징(710)과 적어도 하나의 고정수단(713)으로 연결되고, 제1 하우징(610)과 제2 하우징(710) 사이에 공간을 형성하기 위한 커버부재(711)를 더 포함할 수 있다. 커버부재(711)의 일면에는 제2 베어링(720)이 구비될 수 있으며, 제2 베어링(720)의 내주면(721)은 제1 베어링(620)의 외주면(621)과 맞닿도록 정렬될 수 있다. 제2 베어링(720)은 기어(712)와 고정적으로 연결될 수 있다. 동력원(810)와 기어(712)는 벨트(820)를 통해 간접적으로 연결될 수 있으며, 벨트(820)를 통해 동력원(810)에서 발생된 동력을 기어(712)에 전달할 수 있게 된다. 동력원(810)과 고정핀(812)을 통해 연결된 축부(811)가 회전 축(Y)를 중심으로 회전하면, 벨트(820)가 일 방향으로 회전하고, 벨트(820)로부터 전달된 힘이 기어(712)를 일 방향으로 회전시킬 수 있다. 기어(712)는 제2 베어링(720)과 고정적으로 연결되어 있으므로, 기어(712)의 회전시 제2 하우징(710) 전체가 회전 축(X)을 중심으로 회전할 수 있게 된다.
도 12는, 도 10에 도시된 실시예에 따른 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자 장치(700)가 서로 결합하는 모습을 나타내는 사시도이다.
일 실시예에 따르면, 제1 전자 장치(600)는 제2 전자 장치(700)와 분리된 상태에서 필요 시 결합되어 사용할 수 있다. 또는 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 전자 장치(700)의 일부분은 제1 전자 장치(600)와 연결되고, 제2 전자 장치(700)의 나머지 부분이 제1 전자 장치(600)와 분리된 상태에서, 제2 전자 장치(700)의 나머지 부분이 제1 전자 장치(600)에 결합될 수 있다. 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자 장치(700)에 대한 결합 후의 모습은 도 10에 도시된 단면과 대응할 수 있다.
도 13은, 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 중공형 모터의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 13에 도시된 실시예에 따른, 중공형 모터는 스테이터(220)가 외측에 배치되고 로터(320)가 내측에 배치된 것이 도시된다. 이와 달리, 중공형 모터로서 스테이터가 내측에 배치되고 로터가 외측에 배치된 형태도 본 개시의 다양한 실시예에 적용될 수 있다. 또 한 예로, 스테이터 및 로터가 서로 적층된 형태도 가능할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 스테이터(220) 및 로터(320)로 구성된 모터(M)는 도 18에 도시된 중공형 모터의 한 예시에 해당할 수 있다.
상술한 내용을 종합하면, 도 10에 도시된 실시예는, 동력원(810)이 제1 전자 장치(600) 및 제2 전자 장치(700) 외부에 위치하고, 제1 하우징(610) 및/또는 제2 하우징(710)에 모터가 배치되는 것이 아니라, 외부에 위치한 동력원(810)으로부터 동력을 전달하기 위한 기어(712) 구성만이 배치된 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 달리, 도 3에 도시된 실시예는 제1 하우징(610) 및/또는 제2 하우징(710)에 자체 동력원(M)이 구비된 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같이 본 개시의 동력 발생 및 전달 구성은 실시예마다 다양할 수 있다. 달리 말해, 본원의 다양한 실시예에 따른 무접점 연결 구조는 반드시 도 3 및 도 10에 도시된 실시예에 다른 동력 전달 체계만이 적용되는 것이 아니라 다른 다양한 동력 전달 체계가 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 나타내는 신호 흐름도이다. 도 14를 참조하면, 동작 1402에서 복수의 제2 전자 장치(300)들 중 적어도 하나의 제2 전자 장치(300)(예컨대, 응용 유닛)가 제1 전자 장치(200)(예컨대, 몸체 유닛)에 결합하면, 상기 제1 전자 장치(200)는 제1 무선 전력 송수신기(204)의 제1 코일(240)을 통해 상기 제2 전자 장치(300)로 미리 설정된 전력(예컨대, 제1 전력)을 전송하도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 미리 설정된 전력은 다양한 무선 충전 방식(예컨대, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식)에 따른 신호(예컨대, 핑(ping) 신호 또는 비콘(beacon) 신호)일 수 있다. 상기 제1 전자 장치(200)에서 전송되는 미리 설정된 전력은 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)를 구동시키기 위해 설정된 크기의 전력일 수 있다. 동작 1408에서 상기 제1 전자 장치(200)에서 제2 전자 장치(300)로 무선 공간을 통해 전력이 전송되면, 동작 1410에서, 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)의 제1 코일(240)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 동작 1412에서 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)는 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)를 통해 수신된 전력에 의해 구동될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전자 장치(300)의 배터리(302)가 방전되어(예컨대, 데드(dead) 배터리 상태가 되어) 상기 제2 프로세서(301)가 오프(off) 상태인 경우, 상기 제2 프로세서(301)는 상기 제2 무선 전력 송수신기(304)를 통해 수신된 전력에 의해 깨어나서(wake up) 정상 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)가 구동함에 따라, 동작 1414에서 상기 제2 전자 장치(300)의 상기 제2 프로세서(301)는 제2 데이터 통신 모듈(303)을 통해 제1 전자 장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 상기 제2 프로세서(301)에서 전송되는 데이터는 제2 전자 장치(300)와 관련된 정보(예컨대, 상기 제2 전자 장치의 ID, 상기 제2 전자 장치의 유형, 상기 제2 전자 장치의 요구 전력 정보, 상기 제2 전자 장치의 충전 전력과 관련된 전압 또는 전류 정보, 상기 제2 전자 장치의 정격(rating)(예컨대, 실효값) 정보)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)는 제1 데이터 통신 모듈(203)을 통해 상기 제2 전자 장치(300)로부터 전송된 상기 제2 전자 장치(300)와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
동작 1416에서, 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 프로세서(201)는 상기 제2 전자 장치(300)로부터 수신된 정보에 기반하여 상기 제2 전자 장치(300)로 전송할 전력과 관련된 파라미터들(예컨대, 전송할 전력의 전압 또는 전류)을 미리 설정된 알고리즘에 따라 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전자 장치(200)에 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)이 결합되고, 상기 제1 전자 장치(200)에서 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)에 동시에 전력을 전송하게 되는 경우, 상기 제1 전자 장치(200)의 전력 관리 회로(202)는 상기 다수의 제2 전자 장치들(300, 400)로부터 수신된 데이터들에 기반하여 최적의 충전 효율을 갖는 미리 설정된 알고리즘을 적용할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 무선 전력 송수신기(204)는 상기 제1 프로세서(201)에 의해 결정된 전력과 관련된 파라미터에 따라 전력을 생성하고, 동작 1418에서 상기 생성된 전력(예컨대, 제2 전력)을 제1 코일(240)을 통해 무선 공간으로 전송할 수 있다. 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 상기 제1 무선 전력 송수신기(204)의 제1 코일(240)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다. 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 무선 전력 송수신기(304)는 상기 제2 코일(340)을 통해 수신된 교류 전력을 정류 회로(345)를 통해 직류 신호로 변환시킬 수 있다. 동작 1420에서 상기 제2 전자 장치(300)는 상기 정류 회로(345)를 통해 직류 신호로 변환된 전력을 배터리(302)에 충전할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전자 장치(300)의 제2 프로세서(301)는 상기 제1 전자 장치(200)로부터 전송된 전력에 의해 상기 제2 전자 장치(300)의 특정 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 동작 1422에서 상기 제2 전자 장치(300)는 상기 제2 데이터 통신 모듈(303)(예컨대, 상기 제2 도파관(330))을 통해 상기 제1 전자 장치(200)의 제1 데이터 통신 모듈(203)과 데이터를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 외부 장치와의 결합에 상응하여, 상기 외부 장치를 검출하는 동작; 제1 코일을 통해 상기 외부 장치의 프로세서를 구동시키기 위한 제1 전력을 전송하는 동작; 상기 외부 장치의 상기 프로세서의 구동에 따라 상기 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 관한 정보를 수신하는 동작; 상기 외부 장치로부터 수신된 정보에 기반하여 상기 외부 장치로 전송할 전력에 대한 전력 관련 파라미터를 결정하는 동작; 상기 결정된 전력 관련 파라미터에 기반하여 상기 제1 코일을 통해 제2 전력을 전송하는 동작; 및 제1 도파관을 통해 상기 외부 장치의 제2 도파관과 데이터를 송수신하는 동작;을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치가 상기 외부 장치에 결합 시, 상기 제1 도파관은 상기 제2 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 외부 장치에 관한 정보는, 상기 외부 장치의 ID, 상기 외부 장치의 유형, 상기 외부 장치의 요구 전력 정보, 상기 외부 장치의 충전 전력과 관련된 전압 또는 전류 정보, 상기 외부 장치의 정격(rating) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 외부 장치를 검출하는 동작은, 상기 전자 장치에서 상기 제1 코일을 통해 전송되는 신호의 변화에 기반하여 상기 외부 장치를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 외부 장치를 검출하는 동작은, 상기 전자 장치에서 상기 외부 장치가 근접하는 위치에 배치된 홀 센서를 통해 상기 외부 장치의 결합 여부를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 관련 파라미터는, 상기 전송할 전력의 전압 또는 전류를 포함할 수 있다.
도 15는, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블럭도이다.
도 15를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)(예컨대, 제1 전자 장치(200))는, 인터페이스(103), 무선 충전 모듈(104), 배터리(105), 프로세서(120), 전력 관리 회로(202), 또는 복수 개(예: N개)의 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 전술한 복수의 기기(300, 400)를 포함할 수 있으며, 로봇의 기능 확장 및/또는 어플리케이션(application) 변경을 위하여 로봇 내부 또는 외부에, 전자 장치(200)의 다른 구성에 대하여 추가적으로 또는 대체적으로, 부착되어 사용될 수 있는 모듈(module)이나 액세서리(accessory)일 수 있다. 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 그 자체로 전자 장치(200)와 구별되는 별개의 전자 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 전자 장치(200)와 독립적으로 어떤 기능을 수행하거나 구동할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 전자 장치(200)와 구별된 구성으로 도시되지만, 전자 장치(200)와 결합되었을 때 하나의 전자 장치(예: 완전체 로봇)로서 통합되어 사용될 수 있다.
예를 들면, 전자 장치(101)(제1 전자 장치)는 로봇의 몸체 유닛(body unit)에 해당하고, 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 로봇의 본체에 탈부착 가능하도록 결합되는 응용 유닛으로서 로봇 헤드(head), 로봇 팔(arm), 로봇 손(hand) 로봇 구동부, 기타 액세서리, 매니퓰레이터(manipulator), 또는 디스플레이일 수 있다. 이 밖에 다양한 기능을 수행할 수 있는 구성들이 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)는 상기 도 2에서 전술한 전자 장치(200) 내에 구성되는 각종 모듈 또는 회로(예컨대, 제1 프로세서(201), 제1 데이터 통신 모듈(203), 제1 무선 전력 송수신기(204))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 인터페이스(103)는, 외부의 전력 소스에 유선으로 연결되어, 외부의 전력 소스로부터의 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달할 수 있다. 인터페이스(103)는, 예를 들어 전력을 제공하기 위한 케이블을 연결하기 위한 커넥터로 구현될 수 있거나, 또는 전력을 제공하기 위한 케이블 및 케이블을 외부의 전력 소스로 연결하기 위한 커넥터로 구현될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(103)는, 다양한 USB(universal serial bus) 타입의 커넥터로 구현될 수 있으나, 커넥터의 종류에는 제한이 없다. 만약, 외부의 전력 소스로부터 직류의 전력을 수신하는 경우에는, 인터페이스(103)는 수신한 직류의 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달하거나, 또는 전압의 크기를 컨버팅하여 전달할 수 있다. 만약, 외부의 전력 소스로부터 교류의 전력을 수신하는 경우, 인터페이스(103)는, 직류 전력으로 컨버팅 및/또는 전압의 크기를 컨버팅을 수행하여 전력 관리 회로(202)로 전달할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 무선 충전 모듈(104)은, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 충전 모듈(104)은, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 무선 충전 모듈(104)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다. 무선 충전 모듈(104)은, 수신용 코일, 적어도 하나의 커패시터, 임피던스 매칭 회로, 정류기, DC-DC 컨버터, 또는 통신 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통신 회로는, 온/오프 키잉 변복조 방식의 인-밴드(In-band) 통신 회로로 구현되거나, 또는 아웃-밴드(Out-of-Band) 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)로 구현될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 충전 모듈(104)은, RF 방식에 기반하여 빔-포밍된 RF 웨이브를 수신할 수도 있다. 구현에 따라서, 무선 충전 모듈(104)은 전자 장치(101)에 포함되지 않을 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 배터리(105)는, 충전이 가능한 이차 전지로 구현될 수 있다. 배터리(105)는, 예를 들어 인터페이스(103)를 통하여 수신되는 전력 및/또는 무선 충전 모듈(104)을 통하여 수신되는 전력을 이용하여 충전될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 다양한 실시예에 따라, 인터페이스(103) 및/또는 무선 충전 모듈(104)은 차저(charger)(또는, 컨버터)(미도시)로 연결될 수 있으며, 배터리(105)는 차저에 의하여 조정된 전력을 이용하여 충전될 수도 있다. 차저 및/또는 컨버터는, 전력 관리 회로(202)로부터 독립적인 소자로 구현되거나, 또는 전력 관리 회로(202)의 적어도 일부로 구현될 수도 있다. 배터리(105)는, 저장된 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달할 수도 있다. 인터페이스(103)를 통한 전력 및/또는 무선 충전 모듈(104)을 통한 전력은, 배터리(105)로 전달되거나, 및/또는 전력 관리 회로(202)로 전달될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어를 구동하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는, 다른 구성 요소인 로드(예: 제1 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 및/또는 MCU(131)를 제어할 수 있으며, 로드(예: 제1 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 및/또는 MCU(131)로부터의 데이터를 수신하여 처리할 수도 있다. 프로세서(120)는 다른 로드(예: 입력 장치, 센서 모듈 및/또는 통신 모듈)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(예:RAM)에 로드(load)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(예:NAND)에 저장할 수 있다.
일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 운영되고, 추가적으로 또는 대체적으로, 메인 프로세서보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화된 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 여기서, 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로 또는 임베디드되어 운영될 수 있다. 즉, 연산을 수행할 수 있는 칩 또는 회로는, 전자 장치(101)내에 복수 개 포함될 수 있다. 보조 프로세서는, 예를 들면, 메인 프로세서가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서를 대신하여, 또는 메인 프로세서가 액티브(예: 어플리케이션 수행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 로드(예: 출력 장치, 센서 모듈, 또는 통신 모듈)와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 로드(예: 카메라 또는 통신 모듈)의 일부 구성 요소로서 구현될 수 있다.
메모리(미도시)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈)에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(미도시)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 메모리(미도시)는, 다양한 태스크에 대응하는 태스크 수행 조건에 대한 정보가 저장될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 사용자 식별 정보별로 태스크 수행 조건을 대응시켜 저장할 수 있다. 메모리(미도시)는, 전자 장치(101)의 다양한 동작을 위한 로드 제어 정보를 저장할 수 있다. 프로세서(120)는, 로드(예: 센서 모듈 또는 통신 회로)에 기반하여 획득된 정보에 기반하여, 연산된 정보를 출력하거나, 또는 다른 지점을 이동하도록 구동 회로를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(101)의 동작을 위한 적어도 일부의 프로그램이 외부 장치(예: 서버)에 저장될 수도 있다. 이 경우, 전자 장치(101)는, 쿼리를 상기 외부 장치로 송신할 수도 있으며, 외부 장치는 쿼리에 포함된 데이터를 이용하여 응답을 생성하여 전자 장치(101)로 송신할 수도 있다.
본 문서에서, 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행하는 것은, 전자 장치(101)에 포함된 다양한 로드, 예를 들어 프로세서(120) 및/또는 MCU(Micro Controller Unit)(131) 같은 제어 회로, 또는 다른 로드가 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 제어 회로, 또는 다른 로드가 특정 동작을 수행됨에 다라 전력이 소비될 수 있다. 또는, 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서(120) 및/또는 MCU(micro controlling unit)(131)가 다른 로드로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)가 특정 동작을 수행하는 것은, 전자 장치(101)의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 인스트럭션이 실행됨에 따라, 프로세서(120) 및/또는 MCU(micro controlling unit)(131) 또는 다른 로드가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있으며, 또는 인스트럭션이 저장 회로에 저장됨을 의미할 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 전력 관리 회로(202)는, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m)을 포함할 수 있다. 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m)의 개수(예: M개)는, 복수 개의 포트(134a, 134b, 134c,…, 134m)의 개수(예: N개)와 동일할 수도 있으며, 또는 복수 개의 포트(134a, 134b, 134c, 134m)의 개수(예: N개)보다 작은 수이거나, 또는 큰 수 일수도 있다. 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각은, 수신된 전력을 레귤레이팅하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각은, 수신된 전력의 전류의 크기 및/또는 전압의 크기 중 적어도 하나를 조정하여 출력할 수 있다. 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각은, 노이즈(noise)(또는, 리플(ripple))를 억제(또는, 제거)할 수 있다. 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각은, 예를 들어, LDO(linear dropout) 레귤레이터(예: RT 9011 모델, 또는 AP 7343 모델), 스텝 다운(step down) 레귤레이터(예: LM 3655 모델, 도는 TPS 54331 모델)과 같은 종류일 수 있으나, 레귤레이터의 종류에는 제한이 없으며, 또한 레귤레이터의 모델에도 제한이 없음을 당업자는 이해할 것이다.
다양한 실시예에 따라서, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 중 적어도 일부는, 서로 동일한 타입으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m)의 전체가 동일한 타입으로 구현될 수도 있거나, 또는 적어도 일부의 레귤레이터가 상이한 타입으로 구현될 수도 있다. 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m)는 스위칭 회로(133)로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 스위칭 회로(133)는 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각을 복수 개(예: N개)의 포트(134a, 134b, 134c, 134n) 중 적어도 일부에 선택적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 중 하나의 레귤레이터(예: 제1 레귤레이터(132a))는, 스위칭 회로(133)를 통하여 복수 개(예: N개)의 포트(134a, 134b, 134c, 134n) 중 하나 또는 그 이상에 연결될 수 있다. 스위칭 회로(133)는, 복수 개(예: M개)의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 각각을 복수 개(예: N개)의 포트(134a, 134b, 134c, 134n) 중 적어도 하나에 연결하도록 하는 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있다. 스위칭 회로(133)에 포함된 복수 개의 스위치들 각각은, 예를 들어 MCU(131)로부터의 제어 신호에 기반하여, 온 상태 또는 오프 상태로 제어될 수 있다. 복수 개의 스위치들 각각은, 예를 들어 다양한 타입의 MOSFET으로 구현될 수 있으며, 게이트에 인가되는 전압이 조정됨에 따라서 스위치 각각의 상태가 제어될 수도 있다. 본 문서에서, 스위치가 온 상태로 제어될 수 있도록 게이트에 특정 전압이 인가되는 동작이 전자 장치(101)(예: MCU(131))에 의하여 수행될 수 있다. 또는, 게이트에 특정 전압이 인가되지 않는 경우 또한, 전자 장치(101)(예: MCU(131))에 의하여 스위칭 회로(133)가 제어된다고 표현될 수도 있다.
다양한 실시예에 따라서, MCU(131)는, 프로세서(120)로부터 수신한 정보에 기반하여 스위칭 회로(133)의 제어 신호를 출력할 수 있다. MCU(131)는, 예를 들어 SPI, I2C, GPIO, UART, ADC 등의 다양한 칩간 인터페이스에 기반하여 데이터를 프로세서(120)로부터 수신하거나, 또는 데이터를 프로세서(120)로 전달할 수 있으며, 전달 인터페이스의 종류에는 제한이 없다. MCU(131)는 수신한 정보를 처리하여, 스위치 제어 신호를 출력할 수 있는 연산이 가능한 칩으로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 구현에 따라서, 프로세서(120)가 AP로 구현되는 경우에, MCU(131)는 AP보다는 연산 능력이 낮은 칩으로 구현될 수도 있으나, 구현 형태에는 제한이 없다. MCU(131)는, 프로세서(120)로부터 수신한 정보(예: 전자 장치(101)의 상태 정보, 및/또는 적어도 하나의 로드의 구동(또는, 소비 전력)과 연관된 정보)에 기반하여, 동작할 레귤레이터를 선택할 수 있다. MCU(131)가 전자 장치(101)의 상태 정보를 수신한 경우, 상태 정보에 대응하는 로드의 구동(또는, 소비 전력)과 연관된 정보를 확인할 수 있다. 예를 들어, MCU(131)는, 상태 정보 식별자와, 로드 별 전류 크기 및/또는 전압 크기 사이의 관계를 나타태는 정보 또는, 상태 정보 식별자와, 레귤레이터, 레귤레이터 제어 정보, 스위치 온/오프 정보 사이의 관계를 나타태는 정보를 확인할 수 있다. MCU(131)는, 로드의 구동(또는, 소비 전력)과 연관된 정보에 기반하여, 스위칭 회로의 제어 신호를 제공할 수 있다. 또는, MCU(131)는 전자 장치(101)의 상태 정보에 기반하여 바로 스위칭 회로의 제어 신호를 제공할 수도 있다. MCU(131)는, 스위치들의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 스위치 온/오프 제어 정보를 스위칭 회로(133)로 전달할 수 있다. 스위칭 회로(133)의 스위치들 각각의 상태는, 수신한 스위치 온/오프 제어 정보에 기반하여, 상태를 온 상태 또는 오프 상태로 제어될 수 있다. 스위치 온/오프 제어 정보는, 직접 스위치들로 전달될 수 있다. 또는, 스위칭 회로(133)는 제어 신호를 생성하기 위한 소자를 포함할 수도 있으며, 이 경우에 제어 신호를 생성하기 위한 소자는 스위치 온/오프 제어 정보를 이용하여, 스위치들 중 적어도 하나의 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 전달할 수도 있다.
더욱 상세하게, 프로세서(120)는, 복수 개(예: N개)의 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 중 구동시킬 적어도 하나의 로드를 선택할 수 있다. 상술한 바와 같이, 프로세서(120)는, 입력 장치를 통하여 수신된 데이터, 센싱 데이터 및/또는 통신을 통하여 수신된 데이터에 기반하여 수행할 동작을 결정할 수 있으며, 수행할 동작에 기반하여 적어도 로드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)가, 현재 전자 장치(101)의 위치로부터 다른 위치로 이동시키는 동작을 수행하도록 결정한 경우, 프로세서(120)는 해당 동작에 대응하는 전자 장치(101)의 상태 정보, 및/또는 구동 장치의 동작 조건에 대한 정보를 MCU(131)로 전달할 수 있다. MCU(131)는, 전달받은 정보에 기반하여, 복수 개(예: N개)의 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 중 구동시킬 로드(예: 모터)를 선택할 수 있다. 또는, 프로세서(120)가, 음성을 출력하는 동작을 수행하도록 결정한 경우, 프로세서(120)는 복수 개(예: N) 의 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 중 스피커를 선택할 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세서(120)는 복수 개의 동작을 동시에 수행할 것을 결정할 수도 있으며, 이 경우 복수 개의 로드를 선택할 수도 있다. 또는, 프로세서(120)는, 하나의 동작을 수행하는 경우에도 복수 개의 로드를 선택할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(120)는, 선택된 적어도 하나의 로드와 연관된 정보를 MCU(131)로 전달할 수 있다. 프로세서(120)는, 선택된 로드 및 그 동작 조건(예: 전압의 크기, 및/또는 전류의 크기)에 대한 정보를 MCU(131)로 전달할 수 있거나, 또는 전자 장치(101)의 상태 정보를 MCU(131)로 전달할 수도 있다. MCU(131)는 수신한 정보에 기반하여, 구동할 적어도 하나의 레귤레이터를 선택할 수 있다. 예를 들어, MCU(131)는, 선택된 적어도 하나의 로드에서 요구하는 전류의 크기에 기반하여 구동할 적어도 하나의 레귤레이터를 선택할 수 있다. 더욱 상세하게 후술할 것으로, 레귤레이터의 출력 전류의 크기에 따라 레귤레이터의 효율이 변경될 수 있다. 예를 들어, 특정 레귤레이터의 출력 전류가 제1 크기인 경우에는 제1 효율일 수 있으며, 레귤레이터의 출력 전류가 제2 크기인 경우에는 제2 효율일 수 있으며, 제1 효율이 상대적으로 높은 크기일 수 있으며, 이는 특정 레귤레이터에서 제1 크기의 출력 전류가 출력되는 경우가 상대적으로 높은 효율에서 동작하는 것을 의미할 수 있다. MCU(131)는, 구동되는 레귤레이터의 효율이 최대가 되도록, 선택된 적어도 하나의 로드에 기반하여 레귤레이터를 선택할 수 있다. 여기에서, 구동되는 레귤레이터의 효율이 최대가 되는 것의 의미는, 선택된 레귤레이터 전체의 효율이, 다른 선택 조합에 따른 효율에 비하여 높은 것을 의미할 수 있다. 만약, 제1 로드 (140a)가 동작하도록 결정된 경우에, 제1 로드 (140a)가 제2 크기의 전류를 요구할 수 있다. MCU(131)는, 하나의 레귤레이터가 제2 크기의 전류를 출력하도록 구동시키기 보다는, 두 개의 레귤레이터 각각이 제1 크기의 전류를 출력하도록 구동시키도록 제어할 수 있다. 이 경우, 두 개의 레귤레이터의 전체 효율은 하나의 레귤레이터의 효율보다 높을 수 있으며, 다양한 예시에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. MCU(131)는, 선택된 적어도 하나의 레귤레이터가 로드에 연결되도록 스위칭 회로(133)를 제어할 수 있다.
상술한 바에 따라서, 복수 개의 레귤레이터(132a, 132b, 132c, 132m) 중 적어도 일부가 복수 개의 포트(134a, 134b, 134c, 134n) 중 적어도 일부에 연결될 수 있으며, 연결은 MCU(131)로부터의 제어 신호에 기반하여 변경이 가능할 수 있다. MCU(131)는, 동작하는 로드 및 로드의 동작 조건에 기반하여, 최적의 효율을 위한 연결을 결정할 수 있다. 복수 개의 복수 개의 포트(134a, 134b, 134c, 134n) 각각은 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)에 연결될 수 있다. 복수 개의 복수 개의 포트(134a, 134b, 134c, 134n)은 전력 관리 회로(202)와 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n)을 연결하기 위한 구조일 수 있으나, 구현에 따라 생략될 수도 있다. 상술한 바와 같이, MCU(131)는 전력 제공과 연관된 연산을 수행하고, 프로세서(120)는 실제 동작을 위한 연산을 수행함으로써, 연산이 이원화될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 복수 개의 로드(140a, 140b, 140c, 140n) 각각은 전력을 소모하는 전자 장치(101)의 구성 요소(component), 또는 구성 요소의 집합을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 로봇으로 구현되는 경우에는, 로드는, 프로세서, 메모리, 통신 회로, 화면을 표시하기 위한 디스플레이, 음성을 출력하기 위한 스피커, 음성을 획득하기 위한 마이크, 센서, 액츄에이터를 포함할 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 로드는, 하드웨어, 클라이언트, 주변 장치, 전력 소비 소자, 소자와 같이 명명될 수도 있다. 로드는, 전자 장치(101)의 구성 요소 하나를 의미할 수도 있으나, 복수 개의 구성 요소의 집합을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가, 인간형 로봇으로 구현되는 경우, 제1 로드(140a)는 디스플레이일 수도 있으나, 헤드 유닛(head unit)에 포함된 디스플레이, 헤드 유닛의 구동을 위한 액츄에이터, 헤드 유닛에 포함된 스피커를 포함하는 헤드 유닛의 일부분일 수도 있다.
도 16은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 16의 실시예에 따른 전자 장치(101)(예컨대, 도 2의 제1 전자 장치(200))의 전력 관리 회로(202)는, 도 15의 전력 관리 회로(202)와 비교하여, MCU(131)를 포함하지 않을 수 있다. 다양한 실시예에 따른 전력 관리 회로(202)의 외부의 프로세서(120)는, 스위칭 회로(133)의 포함된 스위치들의 온/오프 제어 정보를 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 프로세서(120)는, 전자 장치(101)의 동작을 결정할 수 있으며, 이에 대응하는 적어도 하나의 로드 및 그 동작 조건을 결정할 수 있다. 프로세서(120)는, 적어도 하나의 로드 및 그 동작 조건에 기반하여, 적어도 로드에 연결할 적어도 하나의 레귤레이터를 결정할 수 있다. 프로세서(120)는, 결정된 레귤레이터가 적어도 하나의 로드에 연결할 수 있도록 하는 스위칭 회로(133) 내의 스위치들의 온/오프 상태를 결정할 수 있다. 프로세서(120)는, 스위치들의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 스위치 온/오프 제어 정보를 전력 관리 회로(202)로 전달할 수 있다. 전력 관리 회로(202)의 스위치들 각각의 상태는, 수신한 스위치 온/오프 제어 정보에 기반하여, 상태를 온 상태 또는 오프 상태로 제어될 수 있다. 스위치 온/오프 제어 정보는, 직접 스위치들로 전달될 수 있다. 또는, 스위칭 회로(133)는 제어 신호를 생성하기 위한 소자를 포함할 수도 있으며, 이 경우에 제어 신호를 생성하기 위한 소자는 스위치 온/오프 제어 정보를 이용하여, 스위치들 중 적어도 하나의 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 전달할 수도 있다.
도 17은 다양한 실시예에 따른 전력 관리 회로를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에 따라서, 전력 관리 회로(202)의 복수 개의 포트들(134a, 134b, 134c, 134d)은 각각 서브 복수 개의 포트들(161a, 162a, 163a, 164a, 161b, 162b, 163b, 164b, 161c, 162c, 163c, 164c, 161d, 162d, 163d, 164d)을 포함할 수 있다. 서브 복수 개의 포트들(161a, 162a, 163a, 164a)은 각각 상이한 전압들을 출력할 수 있도록 설정되나, 이에 제한은 없다. 예를 들어, 제1 포트(134a)의 제1 서브 포트(161a)는 12V, 제2 서브 포트(162a)는 5V, 제3 서브 포트(163a)는 3.3V를 출력하도록 설정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 로드(140a)는 두 개 이상의 전압(예: 12V, 5V, 3.3V)의 전력을 요구할 수도 있다. 이 경우, 제1 로드(140a)는 제1 서브 포트(161a), 제2 서브 포트(162a) 및 제3 서브 포트(163a)에 연결되어, 제1 레귤레이터(132a), 제2 레귤레이터(132b), 및 제3 레귤레이터(132c)로부터 각각 처리된 전력을 수신할 수 있다. 제2 로드(140b)는, 예를 들어 12V의 단일 전압의 전력을 요구할 수 있다. 제2 로드(140b)는, 예를 들어 제1 서브 포트(161a) 및 제5 서브 포트(161b)에 연결되어, 제1 레귤레이터(132a) 및 제4 레귤레이터(132d)로부터의 전력을 수신할 수 있다. 제3 로드(140c)는, 예를 들어 12V의 단일 전압의 전력을 요구할 수 있다. 제3 로드(140c)는, 예를 들어 제9 서브 포트(161c)에 연결되어, 제5 레귤레이터(132e)로부터의 전력을 수신할 수 있다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른 전력 관리 회로의 블럭도이다. 도 18을 참조하면, 전력 관리 회로(202)는 제1 전자 장치(200) 내에 포함된 복수의 모듈 또는 회로(1860)에 전력을 공급하거나, 상기 제1 전자 장치(200)에 탈부착 가능하도록 결합되는 복수의 모듈들(1820)(예컨대, 제2 전자 장치(300)에 전력을 공급할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 관리 회로(202)는 MCU(131)를 포함할 수 있다. 상기 MCU(131)는 GPIO(general-purpose input/output) 인터페이스를 포함할 수 있으며, PWM(pulse width modulation) 또는 PFM(pulse frequency modulation) 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 MCU(131)는, OVP(over voltage protection)/OCP(over current protection), OTP(over temperature protection) 기능을 포함할 수 있으며, V/I 센싱 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 MCU(131)는 SPI(serial peripheral interface), I2C(inter-IC), UART(universal asynchronous receiver/transmitter) 인터페이스를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)은, 외부 전원(1840)에 유선으로 연결되어, 외부의 전력 소스로부터의 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달할 수 있다. 상기 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)은 예를 들어 전력을 제공하기 위한 케이블을 연결하기 위한 커넥터로 구현될 수 있거나, 또는 전력을 제공하기 위한 케이블 및 케이블을 외부의 전력 소스로 연결하기 위한 커넥터로 구현될 수 있다. 상기 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)은 다양한 USB(universal serial bus) 타입의 커넥터로 구현될 수 있으나, 커넥터의 종류에는 제한이 없다. 만약, 외부의 전력 소스로부터 직류의 전력을 수신하는 경우에는, 상기 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)은 수신한 직류의 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달하거나, 또는 전압의 크기를 컨버팅하여 전달할 수 있다. 만약, 외부의 전력 소스로부터 교류의 전력을 수신하는 경우, 상기 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)은 직류 전력으로 컨버팅 및/또는 전압의 크기를 컨버팅을 수행하여 전력 관리 회로(202)로 전달할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 무선 전력 수신기(1812)는 무선 충전 송신기(1830)로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(1812)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식 또는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 배터리(1850)는, 충전이 가능한 이차 전지로 구현될 수 있다. 배터리(1850)는, 예를 들어 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)을 통하여 수신되는 전력 및/또는 제1 무선 전력 수신기(1812)를 통하여 수신되는 전력을 이용하여 충전될 수 있다. 배터리(1850)는, 저장된 전력을 전력 관리 회로(202)로 전달할 수도 있다. 입력 전력 관리/충전 모듈(1813)을 통한 전력 및/또는 제1 무선 전력 수신기(1812)를 통한 전력은, 배터리(1850)로 전달되거나, 및/또는 전력 관리 회로(202)로 전달될 수도 있다.
상기 MCU(131)는 상기 외부 전원(1840) 또는 배터리(1850)로부터 전력을 수신하고, 수신된 전력을 L개의 무선 전력 송신기들(1811)(예컨대, 제1 무선 전력 송수신기(204)) 각각을 통해 상기 제1 전자 장치(200)에 결합되는 복수의 모듈들(1820)(예컨대, 헤드 회전 모듈, 손 회전 모듈, 다리 회전 모듈, 액세서리 모듈)로 무선 전력을 전송할 수 있다. 상기 복수의 모듈들(1820)은 L개의 무선 전력 수신기들(예컨대, 제2 무선 전력 송수신기(304)) 중 대응하는 각 무선 전력 송수신기를 통해 무선 전력을 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기 내지 제L 무선 전력 수신기의 각각은 도 2의 제2 무선 전력 송수신기(304)에 대응할 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 무접점 데이터 통신 및 전력 공급이 가능한 모듈 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 관리 회로(202)는 제1 전자 장치(200)의 내부에 구성된 모듈들(1860) 중 N개의 모듈에 대응하여 N개의 벅 컨버터(buck converter)(1814)를 통해 해당 전력을 공급할 수 있다. 상기 N개의 벅 컨버터(1814)는 프로그램에 의해 전력 설정 또는 변환이 가능한 스탭 다운(Step-down) DC/DC 컨버터를 적용할 수 있다. 예컨대, 상기 프로그램에 의해 제1 벅 컨버터는 3.3V~5.0V의 전력을 출력하여 상기 제1 전자 장치(200) 내에 포함된 회로들 간의 데이터 송수신에 사용할 수 있으며, 제2 벅 컨버터는 5V~12V의 전력을 출력하여 센서 모듈을 구동시킬 수 있으며, 제N 벅 컨버터는 12~28V의 전력을 출력하여 제1 전자 장치(200)의 모션을 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 MCU(131)는 상기 각 모듈의 필요한 전력에 대응하여 DC/DC 피드백 저항을 가변시키거나, PWM 신호를 제어함으로써 각각의 벅 컨버터(1814)를 통해 상기 해당 전압의 전력을 출력시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 MCU(131)는 모듈러 무선 전력 송신기(1815)를 통해 헤드 모듈로 무선 전력을 공급할 수 있다. 상기 MCU(131)는 제1 전자 장치(200)의 내부에 구성된 모듈들(1860) 중 M개의 모듈에 대응하여 M개의 부스트 컨버터(boost converter)(1816)를 통해 해당 전력을 공급할 수 있다. 상기 M개의 부스트 컨버터(1816)는 프로그램에 의해 전력 설정 또는 변환이 가능한 스텝-업(Step-up) DC/DC 컨버터를 적용할 수 있다. 예컨대, 상기 프로그램에 의해 제1 부스트 컨버터는 24V~36V의 전력을 출력하여 상기 제1 전자 장치(200) 내에 포함된 디스플레이 모듈로 전력을 공급할 수 있으며, 제N 부스트 컨버터는 24~48V의 전력을 출력하여 매니퓰레이터 모듈의 모션을 제어할 수 있다.
도 19a는 다양한 실시예들에 따른 로봇 몸체의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 도 19a를 참조하면, 로봇(10a)에 포함된 로봇 몸체(예: 제1 전자 장치 또는 몸 체 유닛)(200)는 다양한 모듈 또는 회로와 연결되어 전력을 공급하거나 데이터를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 로봇 몸체(200)는 복수의 휠 모터와 UART 인터페이스에 의해 통신할 수 있으며, 복수의 헤더 모터와 UART 인터페이스에 의해 통신할 수 있다. 상기 로봇 몸체(200)는 매니퓰레이터(300)와 무선으로 전력을 송수신할 수 있으며, 손 모듈과 무선으로 전력을 송수신할 수 있다.
상기 로봇 몸체(200)는 각종 센서들(예컨대, LiDAR, 트레이(Tray) 센서, LED, 클리프(cliff) 센서, IR 센서, 초음파(ultrasonic) 센서)로부터 센싱된 신호를 다양한 인터페이스(예컨대, USB, MIPI)를 통해 수신할 수 있다. 상기 로봇 몸체(200)는 USB 허브 IC와 USB 인터페이스를 통해 통신할 수 있다.
도 19b는 다양한 실시예들에 따른 로봇 헤드의 연결 관계를 나타내는 도면이다. 19b를 참조하면, 로봇(10b)에 포함된 로봇 헤드(예: 제2 전자 장치 또는 기기)(400)는 다양한 모듈 또는 회로와 연결되어 전력을 공급하거나 데이터를 송수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 로봇 헤드(400)는 로봇 몸체의 MCU와 I2C 통신 인터페이스를 통해 통신할 수 있다. 상기 로봇 헤드(400)는 RF 프론트엔드 모듈과 통신할 수 있으며, 근거리 통신 모듈(예컨대, BT/Wi-Fi 모듈)과 통신할 수 있다. 상기 로봇 헤드(400)는 8MPCAM 또는 오디오 코덱 신호를 UART 인터페이스를 통해 수신할 수 있으며, D-Mic 4 신호를 수신할 수 있다.
상기 로봇 헤드(400)는 다양한 모듈들(예컨대, 로봇 헤드 MCU, NFC 모듈, 헤드 디스플레이, 터치 모듈)과 무선으로 전력을 송수신할 수 있다.
이하, 도 20a 내지 도 23e를 참조하여, 제 1 도파관(예: 도 3의 제1 도파관(230)) 및 제 2 도파관(예: 도 3의 제2 도파관(330))의 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
먼저 도 20a 내지 도 20e를 통해, 제 1 리세스(2020, 2030)가 형성된 제 1 도파관(2002) 및 제 2 도파관(2003)에 대한 실시예들을 개시할 수 있다.
도 20a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 20a 내지 도 20e에 도시된 제1 도파관(2002)은 도 7a 내지 도 8d에 도시된 제1 도파관(230, 230b, 230c)에 대응될 수 있다. 제2 도파관(2003)또한, 도 7a 내지 도 8d에 도시된 제2 도파관(330, 330b, 330c)과 대응될 수 있다. 따라서 제1 도파관(2002) 및 제2 도파관(2003)은 각각 제1 하우징(예: 도 3의 210) 및 제 2 하우징(예: 도 3의 310)으로부터 지지된 구성일 수 있다. 제1 도파관(2002)과 제2 도파관(2003)은 제1 회전축(X)을 따라 정렬되되, 무접점 연결 구조로서 일정 간격(예컨대, 0.5mm 내지 1mm) 이격되어 형성될 수 있다. 도 20a 내지 도 20d에 도시된 제1 도파관(2002) 및 제2 도파관(2003)은 EBG(electro-magnetic band gap) 기반 분리 형태의 도파관 구조를 가질 수 있다. 제1 도파관(2002) 및 제2 도파관(2003)은 전자 장치(예: 도 1의 로봇(10) 또는 도 2의 전자 장치(200, 300))가, 특정 주파수 범위 내에서 기 설계된 주파수 특성으로 데이터 통신을 할 수 있도록, 기 지정된 폭(aa)과 기 지정된 깊이(cc)로 형성된 리세스를 포함할 수 있다.
도 20a는, 일 실시예에 따른, 제1 도파관(2002)의 단면 및 제2 도파관(2003)의 단면을 나타내는 측면도이다. 제1 도파관(2002)의 일면(2002a) 및 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)에는 제1 폭(aa)과 제1 깊이(cc)를 가진 제1 리세스(2020, 2030)가 형성될 수 있다. 도면에 도시되진 않았으나, 도 20a에 도시된 축 X를 기준으로 좌측에 도시된 제1 도파관(2002)의 제1-1 리세스(2021)와, 축 X를 기준으로 우측에 도시된 제1 도파관(2002)의 제1-2 리세스(2022)는 서로 연결되어 하나의 리세스(2020)를 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1-1 리세스(2021) 및 제1-2 리세스(2022)는, X축과 평행한 방향에서 제1 도파관(2002)의 일면(2002a)을 바라볼 때, 링 형상의 리세스(예: 도 8a의 리세스(233))를 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 도파관(2002)의 일면(2002a)과 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)이 대향함에 따라, 상기 제1 도파관(2002)의 일면(2002a)에 형성된 제1 리세스(2020)와 상기 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)에 형성된 제1 리세스(2030)는 서로 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따르면, 도 20a에 도시된 축 X를 기준으로 좌측에 도시된 제2 도파관(2003)의 제2-1 리세스(2031)와, 축 X를 기준으로 우측에 도시된 제2 도파관(2003)의 제2-2 리세스(2032)도 서로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2-1 리세스(2031) 및 제2-2 리세스(2032)는, X축과 평행한 방향에서 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)을 바라볼 때, 링 형상의 리세스(예: 도 8a의 리세스(333))를 형성할 수 있다.
도 20b는, 도 20a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 20c는, 도 20a 및 도 20b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 20b에는 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)에만 제1 리세스(2030)가 형성된 것이 도시된다. 이와 반대로 도 20c에는 제1 도파관(2002)의 일면(2002a)에만 제1 리세스(2020)가 형성된 것이 도시된다. 도 20b 및 도 20c의 각각의 실시예에서 제1 리세스(2020)는 링 형상의 리세스를 형성할 수 있다.
상술한 도 20a 내지 도 20c의 실시예에서, 제1 리세스(2020, 2030)는 폐루프(closed loop) 형상의 리세스를 형성할 수 있다.
도 20d는, 도 20a, 도 20b 및 도 20c와 다른 실시예에 따른, 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 도면이다. 도 20d에는 제 1 도파관(2002)의 일면(2002a) 및 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)에 제1 리세스(2021, 2032)를 형성할 수 있다. 여기서 제1 도파관(2002)에 형성된 제1 리세스(2021)와 제2 도파관(2003)에 형성된 제2 리세스(2032)는 원호 형상 또는 고리 형상의 리세스(예: 도 8b 또는 도 8c의 리세스(233, 333))를 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 도파관(2002)에 형성된 제1 리세스(2021)는 제2 도파관(2003)에 형성된 제1 리세스(2032)와 대면하지 않고, 제1 도파관(2002) 및 제2 도파관(2003) 사이 공간 상의 가상의 점(P)을 중심으로 대칭된 위치에 형성될 수 있다.
도 20e는, 도 20a, 도 20b, 도 20c 및 도 20d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 도면이다. 도 20e에는 제 1 도파관(2002)의 일면(2002a) 및 제2 도파관(2003)의 일면(2003a)에 제1 리세스(2021, 2031)를 형성할 수 있다. 여기서 제1 도파관(2002)에 형성된 제1 리세스(2021)와 제2 도파관(2003)에 형성된 제2 리세스(2031)는 원호 형상 또는 고리 형상의 리세스(예: 도 8d의 리세스(233, 333))를 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 도파관(2002)에 형성된 제1 리세스(2021)는 제2 도파관(2003)에 형성된 제1 리세스(2031)와 대면할 수 있으며, X축과 수직한 가상의 면(Y)을 중심으로 대칭된 위치에 형성될 수 있다.
도 21a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 21b는, 도 21a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 21c는, 도 21a 및 도 21b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 21d는, 도 21a, 도 21b 및 도 21c와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 21e는, 도 21a, 도 21b, 도 21c 및 도 21d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제2 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 21a 내지 도 21e를 통해, 제 1 리세스(2121a, 2122a)와 제2 리세스(2121b, 2122b)가 형성된 제 1 도파관(2102) 및 제 1 리세스(2131a. 2132a) 및 제2 리세스(2131b, 2132b)가 형성된 제 2 도파관(2103)에 대한 실시예들을 개시할 수 있다.
도 21a 내지 도 21e의 실시예를 설명함에 있어서, 도 20a 내지 도 20e의 실시예와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제1 도파관(2102) 및 제2 도파관(2103)은 각각 제1 폭(aa)과 제1 깊이(cc)로 형성된 제1 리세스(2121a, 2122a, 2131a, 2132a)와 제2 폭(bb)과 제2 깊이(dd)로 형성된 제2 리세스(2131b, 2132b, 2131b, 2132b)를 포함할 수 있다. 제1 리세스(2121a, 2122a, 2131a, 2132a)는 제1 도파관(2102) 및 제2 도파관(2103) 각각의 일면(2102a, 2103a)에 형성된 것이며, 제2 리세스(2131b, 2132b, 2131b, 2132b)는 제1 리세스(2121a, 2122a, 2131a, 2132a)로부터 더욱 인입되어 형성된 것일 수 있다.
제1 리세스(2121a, 2122a, 2131a, 2132a) 및 제2 리세스(2131b, 2132b, 2131b, 2132b)는 각각 다양한 치수를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도 21a 내지 도 21e에 도시된 다양한 실시예와 같이 다양하게 조합될 수 있다.
도 22a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 22b는, 도 22a와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 22c는, 도 22a 및 도 22b와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 22d는, 도 22a, 도 22b 및 도 22c와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 22e는, 도 22a, 도 22b, 도 22c 및 도 22d와 다른 실시예에 따른, 제1 리세스 및 제3 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 22a 내지 도 22e를 통해, 제 1 리세스(2221a, 2222a)와 제3 리세스(2221b, 2222b)가 형성된 제 1 도파관(2202) 및 제 1 리세스(2231a. 2232a)과 제2 리세스(2231b, 2232b)가 형성된 제 2 도파관(2203)에 대한 실시예들을 개시할 수 있다.
도 22a 내지 도 22e의 실시예를 설명함에 있어서도, 도 20a 내지 도 20e의 실시예와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제1 도파관(2202) 및 제2 도파관(2203)은 각각 제1 폭(aa)과 제1 깊이(cc)로 형성된 제1 리세스(2221a, 2222a, 2231a, 2232a)와 제2 폭(bb)과 제2 깊이(dd)로 형성된 제3 리세스(2231b, 2232b, 2231b, 2232b)를 포함할 수 있다. 제1 리세스(2221a, 2222a, 2231a, 2232a)는 제1 도파관(2202) 및 제2 도파관(2203) 각각의 일면(2202a, 2203a)에 형성된 것이며, 제3 리세스(2231b, 2232b, 2231b, 2232b)는 제1 리세스(2221a, 2222a, 2231a, 2232a)로부터 더욱 인입되어 형성된 것일 수 있다.
제1 리세스(2221a, 2222a, 2231a, 2232a) 및 제3 리세스(2231b, 2232b, 2231b, 2232b)또한 각각 다양한 치수를 갖도록 형성될 수 있다. 제3 리세스(2231b, 2232b, 2231b, 2232b)는 도 21a 내지 도 21e에 도시된 실시예에서 축 X와 멀어지는 방향으로 연장된 형태가 도시되나, 이와 달리 축 X와 가까워지는 방향으로 연장된 형태를 가질 수도 있다. 또한, 도 22a 내지 도 22e에 도시된 다양한 실시예와 같이 다양하게 조합될 수 있다.
도 23a는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 23b는, 도 23a와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 23c는, 도 23a 및 도 23b와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 23d는, 도 23a, 도 23b 및 도 23c와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다. 도 23e는, 도 23a, 도 23b, 도 23c 및 도 23d와 다른 실시예에 따른, 제4 리세스 및 제5 리세스가 형성된 제1 도파관의 단면 및 제2 도파관의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 23a 내지 도 23e를 통해, 제 4 리세스(2321a, 2322a)과 제5 리세스(2321b, 2322b)가 형성된 제 1 도파관(2302) 및 제4 리세스(2331a. 2332a)와 제5 리세스(2331b, 2332b)가 형성된 제 2 도파관(2303)에 대한 실시예들을 개시할 수 있다.
도 23a 내지 도 23e의 실시예를 설명함에 있어서도, 도 20a 내지 도 20e의 실시예와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제1 도파관(2302) 및 제2 도파관(2303)은 각각 제1 폭(aa)과 제1 깊이(cc)로 형성된 제4 리세스(2321a, 2322a, 2331a, 2332a)와 제2 폭(bb)과 제2 깊이(dd)로 형성된 제5 리세스(2331b, 2332b, 2331b, 2332b)를 포함할 수 있다. 제4 리세스(2321a, 2322a, 2331a, 2332a)는 제1 도파관(2302) 및 제2 도파관(2303) 각각의 일면(2302a, 2303a)에 형성된 것이며, 제5 리세스(2331b, 2332b, 2331b, 2332b)는 제5 리세스(2321a, 2322a, 2331a, 2332a)로부터 더욱 인입되어 형성된 것일 수 있다. 앞선 실시예와 달리, 본 실시예에서는 제4 리세스(2321a, 2322a, 2331a, 2332a)의 제1 폭(aa)이 제5 리세스(2331b, 2332b, 2331b, 2332b)의 제2 폭(bb)보다 크게 형성될 수 있다.
제4 리세스(2321a, 2322a, 2331a, 2332a) 및 제5 리세스(2331b, 2332b, 2331b, 2332b)는 각각 다양한 치수를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도 23a 내지 도 23e에 도시된 다양한 실시예와 같이 다양하게 조합될 수 있다.
상술한 실시예에서는, 임피던스 매칭을 위한 리세스가 형성된 제1 도파관 및 제2 도파관에 대한 다양한 실시예들을 개시한다. 이 밖에도 다양한 형태의 리세스 (및/또는 돌출부(예: 도 7f의 돌출부))가 적용될 수 있다.도 24은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(2400) 내의 전자 장치(101)(예컨대, 도 1의 로봇(10) 또는 도 2의 제1 전자 장치(200) 또는 제2 전자 장치(300, 400))의 블럭도이다. 도 24를 참조하면, 네트워크 환경(2400)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(2498)(예: 근거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(2402)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(2499)(예: 원거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(2404) 또는 서버(2408)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(2408)를 통하여 전자 장치(2404)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(2420)(예컨대, 도 3의 컨트롤러(310)), 메모리(2430), 입력 장치(2450), 음향 출력 장치(2455), 표시 장치(2460), 오디오 모듈(2470), 센서 모듈(2476), 인터페이스(2477), 햅틱 모듈(2479), 카메라 모듈(2480), 전력 관리 모듈(2488), 배터리(2489)(예: 도 3의 배터리 팩(110)), 통신 모듈(2490), 가입자 식별 모듈(2496)), 및 안테나 모듈(2497)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(2460) 또는 카메라 모듈(2480))가 생략되거나 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 예를 들면, 표시 장치(2460)에 임베디드된 센서 모듈(2476)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)의 경우와 같이, 일부의 구성요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
프로세서(2420)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(2440))를 구동하여 프로세서(2420)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(2420)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(2476) 또는 통신 모듈(2490))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(2432)에 로드하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(2434)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(2420)는 메인 프로세서(2421)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 운영되고, 추가적으로 또는 대체적으로, 메인 프로세서(2421)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화된 보조 프로세서(2423)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 여기서, 보조 프로세서(2423)는 메인 프로세서(2421)와 별개로 또는 임베디드되어 운영될 수 있다.
이런 경우, 보조 프로세서(2423)는, 예를 들면, 메인 프로세서(2421)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(2421)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(2421)가 액티브(예: 어플리케이션 수행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(2421)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(2460), 센서 모듈(2476), 또는 통신 모듈(2490))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(2423)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(2480) 또는 통신 모듈(2490))의 일부 구성 요소로서 구현될 수 있다. 메모리(2430)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(2420) 또는 센서모듈(2476))에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(2440)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(2430)는, 휘발성 메모리(2432) 또는 비휘발성 메모리(2434)를 포함할 수 있다.
프로그램(2440)은 메모리(2430)에 저장되는 소프트웨어로서, 예를 들면, 운영 체제(2442), 미들 웨어(2444) 또는 어플리케이션(2446)을 포함할 수 있다.
입력 장치(2450)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(2420))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신하기 위한 장치로서, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(2455)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력하기 위한 장치로서, 예를 들면, 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용되는 스피커와 전화 수신 전용으로 사용되는 리시버를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 일체 또는 별도로 형성될 수 있다.
표시 장치(2460)는 전자 장치(101)의 사용자에게 정보를 시각적으로 제공하기 위한 장치로서, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(2460)는 터치 회로(touch circuitry) 또는 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(2470)은 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(2470)은, 입력 장치(2450)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(2455), 또는 전자 장치(101)와 유선 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2402)(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(2476)은 전자 장치(101)의 내부의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(2476)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(2477)는 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2402))와 유선 또는 무선으로 연결할 수 있는 지정된 프로토콜을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(2477)는 HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(2478)는 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2402))를 물리적으로 연결시킬 수 있는 커넥터, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(2479)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(2479)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(2480)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(2480)은 하나 이상의 렌즈, 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서, 또는 플래시를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(2488)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리하기 위한 모듈로서, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
배터리(2489)(예컨대, 배터리 모듈 또는 배터리 팩(110))는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(2490)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(2402), 전자 장치(2404), 또는 서버(2408))간의 유선 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(2490)은 프로세서(2420)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되는, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(2490)은 무선 통신 모듈(2492)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(2094)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함하고, 그 중 해당하는 통신 모듈을 이용하여 제1 네트워크(2498)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(2499)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 상술한 여러 종류의 통신 모듈(2490)은 하나의 칩으로 구현되거나 또는 각각 별도의 칩으로 구현될 수 있다.
일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(2492)은 가입자 식별 모듈(2496)에 저장된 사용자 정보를 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 구별 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(2497)은 신호 또는 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신하기 위한 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 일시예에 따르면, 통신 모듈(2490)(예: 무선 통신 모듈(2492))은 통신 방식에 적합한 안테나를 통하여 신호를 외부 전자 장치로 송신하거나, 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있다.
상기 구성요소들 중 일부 구성요소들은 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되어 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(2499)에 연결된 서버(2408)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(2404)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(2402, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 외부 전자 장치에서 실행될 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 외부 전자 장치에게 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 외부 전자 장치는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 컨트롤러(310))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 발명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 로봇 200 : 제1 전자 장치
201 : 제1 프로세서 202 : 전력 관리 회로
203 : 제1 데이터 통신 모듈 204 : 제1 무선 전력 송수신기
230 : 제1 도파관 240 : 제1 코일
245 : 인버터 250 : 제1 페라이트 코어
300 : 제2 전자 장치 301 : 제2 프로세서
302 : 배터리 303 : 제2 데이터 통신 모듈
304 : 제2 무선 전력 송수신기 330 : 제2 도파관
340 : 제2 코일 345 : 정류 회로
350 : 제2 페라이트 코어

Claims (20)

  1. 제1 하우징;
    상기 제1 하우징과 탈착되고, 상기 제1 하우징과 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 하우징과 결합시 내부에 공간을 형성하는 제2 하우징;
    상기 제1 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제2 하우징을 향하여 연장된 제1 도파관;
    상기 제2 하우징으로부터 지지되고, 상기 공간 내에서 상기 제1 회전축을 따라 상기 제1 하우징을 향하여 연장되며 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬된 제2 도파관;
    상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일; 및
    상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 도파관의 외부 및 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치된 제2 코일;을 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관을 이용하여 무선 통신 신호가 송수신되며,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 이용하여 무선 전력이 송수신되는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도파관에서 상기 제2 도파관과 대향하는 일측에는 리세스(recess) 또는 돌출부가 형성되거나,
    상기 제2 도파관에서 상기 제1 도파관과 대향하는 일측에는 리세스 또는 돌출부가 형성되는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징에 배치되고, 상기 제1 코일을 적어도 일부 둘러싸는 제1 페라이트 코어(ferrite core); 및
    상기 제2 하우징에 배치되고, 상기 제2 코일을 적어도 일부 둘러싸는 제2 페라이트 코어;를 더 포함하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하우징은 구동부를 포함하고, 외부 동력원과 전기적으로 연결된 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하우징은 중공형 모터에 의해 상기 제1 회전축을 중심으로 회전하는 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자 장치는,
    복수의 제1 코일들을 포함하며,
    상기 복수의 제1 코일들 각각은 대응하는 복수의 제2 코일들에 전력을 전송하는, 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자 장치는,
    전력 관리 회로;를 더 포함하며,
    상기 전력 관리 회로는,
    상기 복수의 제1 코일들 중 각각의 제1 코일을 통해 전송할 전력에 대한 전력 관련 파라미터를 결정하는, 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전력 관련 파라미터는,
    상기 전송할 전력의 전압 또는 전류를 포함하는, 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관 사이에 이격된 간격은,
    상기 제1 도파관 및 상기 제2 도파관 사이에 전송되는 신호의 주파수 특성에 기반하여 결정되는, 전자 장치.
  11. 제1 도파관 및 상기 제1 도파관의 외부에 배치된 제1 코일을 포함하는 주변 전자 장치에 회전 가능하게 결합되는 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치가 상기 주변 전자 장치에 결합 시, 상기 제1 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬되는 제2 도파관;
    상기 제2 도파관의 외부에 배치되며, 상기 주변 전자 장치에 결합 시 상기 제1 코일과 대응되는 위치에 배치되는 제2 코일; 및
    상기 전자 장치를 상기 주변 전자 장치에 대하여 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 하는 회전 수단;을 포함하는, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 도파관은 상기 제1 도파관과 무선 통신 신호를 송수신하며,
    상기 제2 코일은 상기 제1 코일과 무선 전력을 송수신하는, 전자 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 도파관에서 상기 제2 도파관과 대향하는 일측에는 리세스(recess) 또는 돌출부가 형성되거나,
    상기 제2 도파관에서 상기 제1 도파관과 대향하는 일측에는 리세스 또는 돌출부가 형성되는, 전자 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 코일을 적어도 일부 둘러싸는 페라이트 코어;를 더 포함하는, 전자 장치.
  15. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    외부 장치와의 결합에 상응하여, 상기 외부 장치를 검출하는 동작;
    제1 코일을 통해 상기 외부 장치의 프로세서를 구동시키기 위한 제1 전력을 전송하는 동작;
    상기 외부 장치의 상기 프로세서의 구동에 따라 상기 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 관한 정보를 수신하는 동작;
    상기 외부 장치로부터 수신된 정보에 기반하여 상기 외부 장치로 전송할 전력에 대한 전력 관련 파라미터를 결정하는 동작;
    상기 결정된 전력 관련 파라미터에 기반하여 상기 제1 코일을 통해 제2 전력을 전송하는 동작; 및
    제1 도파관을 통해 상기 외부 장치의 제2 도파관과 데이터를 송수신하는 동작;을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전자 장치가 상기 외부 장치에 결합 시, 상기 제1 도파관은 상기 제2 도파관과 일정 간격 이격되도록 정렬되는, 전자 장치의 동작 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 외부 장치에 관한 정보는,
    상기 외부 장치의 ID, 상기 외부 장치의 유형, 상기 외부 장치의 요구 전력 정보, 상기 외부 장치의 충전 전력과 관련된 전압 또는 전류 정보, 상기 외부 장치의 정격(rating) 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 외부 장치를 검출하는 동작은,
    상기 전자 장치에서 상기 제1 코일을 통해 전송되는 신호의 변화에 기반하여 상기 외부 장치를 검출하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 외부 장치를 검출하는 동작은,
    상기 전자 장치에서 상기 외부 장치가 근접하는 위치에 배치된 홀 센서를 통해 상기 외부 장치의 결합 여부를 검출하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 전력 관련 파라미터는,
    상기 전송할 전력의 전압 또는 전류를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.

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