KR20210128609A - 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇 - Google Patents

센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반려동물을 중심으로 친구 역할을 하며, 반려동물의 건강 증진을 도모하며 반려동물의 활동량 기반으로 급식을 수행하여 비만도 억제하고, 반려동물의 행동을 분석하여 지능적으로 상황에 맞게 행동할 수 있도록 한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇에 관한 것이다.

Description

센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇{Modular form of pet care robot using sensor system}
본 발명은 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반려동물을 중심으로 친구 역할을 하며, 반려동물의 건강 증진을 도모하며 반려동물의 활동량 기반으로 급식을 수행하여 비만도 억제하고, 반려동물의 행동을 분석하여 지능적으로 상황에 맞게 행동할 수 있도록 한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇에 관한 것이다.
소득 수준의 향상, 인구 고령화에 따른 독신 가구의 증가에 따라 강아지, 고양이 등과 같은 반려동물을 집안에서 기르는 추세가 증가하고 있다. 이러한 반려동물은 단순히 기르는 동물의 범주를 벗어나 마치 가족의 구성원 처럼 받아들인다.
그런데 주인이 직장이나 외출 등으로 인해 반려동물과 함께 있기 어려운 상황이 종종 발생한다. 주인이 반려동 물과 함께 있지 못할 때는 반려동물을 보살피는 것이 현실적으로 불가능하여 방치될 수밖에 없고, 반려동물의 위급 상황 등을 인지할 수 없어 그에 대처하기 어렵다. 특히, 집에 홀로 남은 반려동물은 불안과 스트레스에 시달리게 되며, 불안과 스트레스로 인한 이상 행동을 보이기도 한다.
따라서 집에 홀로 남은 반려동물을 관리해주고, 건강을 도모하며, 필요에 따라 반려동물의 상태를 측정하여 원격에 위치한 주인에게 알려주며, 외부의 침입을 감지하여 이를 관제센터에 전달하거나 원격의 주인에게 이를 알려주려는 기술이 요구되고 있다.
즉, 산업이 고도로 발달하고 생활이 윤택해 지면서 각 가정에서는 정서함양 등의 목적으로 애완 동물의 사육이 날로늘고 있다. 특히 애완동물을 사육함에 있어 영향 결핍과 과식문제를 해결하기 위해서는 적시에 정량의 급식은 필수적으로 이루어져야 한다. 그러나 가족들이 모두 외출을 하거나 휴가 등으로 장시간 집을 비울 경우, 또는 맞벌이 부부가 애완동물을 사육할 경우, 애완동물은 혼자 집에 남게 되어 급식문제가 제기된다.
종래 선행기술들은, 동물을 관리하기 위한 로봇이 가춰야할 형상, 구조, 로봇을 이루는 필수 구성, 구성들 간의 배치나 연결관계에 대해 개시하고 있지 못하고 있다.
또한, 선행기술들은, 실제로 로봇을 실시하였을 때, 동물과의 관계에서 로봇의 필수적으로 취해야할 움직임이나, 동작 등에 대한 어플리케이션 개발이 부족하다.
더욱이, 종래 관련 선행기술들의 로봇을 구현하기 위해서는, 프로세서, 메모리, 각종 센서부들을 필요로 하기 때문에, 로봇 제조비용이 과다하게 발생하여 판매성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 최근 스마트 폰에 대한 개발이 활발히 이루어 짐에 따라서, 스마트 폰 교체 주기가 짧아짐에 따라서, 다수의 교체 된 구 스마트 폰이 사용되지 않고 버려지는 문제가 발생하고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2018-0065850호 대한민국 특허등록공보 제10-1721386호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 반려동물을 중심으로 친구 역할을 하며, 반려동물의 건강 증진을 도모하도록 한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 반려동물의 활동량 기반으로 급식을 수행하여 비만도 억제하고, 반려동물의 행동을 분석하여 지능적으로 상황에 맞게 행동할 수 있도록 한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇으로서, 반려동물을 인식하기 위한 사물 인식부; 로봇 활동을 위한 환경 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 사물 인식부와 정보 수집부와 연계하여 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 동작을 수행하고, 반려동물의 행동 및 상태를 분석하여 연계된 허브 및 보안장치에 전송하는 메인 제어부; 및 상기 메인 제어부의 제어에 따라 반려동물의 흥미 유발과 활동량 유발을 위한 동작을 수행하는 반려동물 케어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 상기 사물 인식부는 반려동물을 촬영하는 사물인식 카메라; 상기 사물인식 카메라에 의해 촬영된 영상을 이미지 처리하여 반려동물의 행동 분석 정보로 제공하는 이미지 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 상기 환경 정보는 장애물 정보, 온도 정보, 접촉 정보, 거리 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 상기 반려동물의 상태 분석을 위해 반려동물의 소리를 입력받는 마이크; 상기 메인 제어부의 제어에 따라 반려동물 상태 정보, 활동량 기반의 급식 정보를 상기 허브 및 보안장치에 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 상기 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 프로그램, 반려동물의 행동 분석을 위한 제어 프로그램이 저장되며, 반려동물 케어를 위한 케어 프로그램, 반려동물 친구 동작 시 수집한 각종 정보를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 상기 정보 수집부에서 수집한 각종 정보를 상기 메인 처리부에 인터페이스 하는 센서신호 처리부; 상기 메인 제어부의 제어에 따라 상기 반려동물 케어부를 동작시키는 모션 제어기; 및 구동용 전원을 제공 해주는 전원부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 상기 전원부는 전원 커넥터를 통해 상용 교류 전원을 공급받아 구동 전원을 공급하거나 내장된 배터리를 이용하여 전원을 공급받아 구동 전원을 공급하거나 무선 충전 모듈을 이용하여 무선 방식으로 전원을 충전하여 구동 전원을 공급해줄 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 상기 반려동물 케어부는 반려동물의 활동량 증가를 위해 이동을 제어하는 구동부; 및 상황에 따라 반려동물에 소리를 발생하기 위한 스피커;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 반려동물의 활동량 증가를 위해 특정 영상을 표출해주는 영상 출력부; 반려동물의 흥미 유발을 위한 냄새를 송출하는 방향부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 다른 실시예에서, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 상기 메인 제어부는 반려동물의 활동량 증가를 위한 구동을 제어하고, 활동량 기반의 급식 제어를 위한 급식 제어 정보를 생성하며, 수집한 이미지 정보 및 입력된 소리 정보를 분석하여 반려동물의 행동 및 상태를 분석하며, 상기 반려동물의 행동 및 상태 분석 정보를 기반으로 지능적으로 그에 대응하는 동작을 제어하며, 상기 급식 제어 정보 및 반려동물의 행동 및 상태 정보를 통신부를 통해 상기 허브 및 보안장치로 전송할 수 있다.
본 발명의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 반려동물과 친구 역할을 하여, 반려동물의 정신적인 건강 및 신체 건강 증진을 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 반려동물의 활동량 기반으로 급식을 수행하여 비만도 억제하고, 반려동물의 행동을 분석하여 지능적으로 상황에 맞게 행동하여 반려동물을 자동으로 관리할 수 있는 장점도 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇에 의해 사물인터넷 기기와 접속하여 사물인터넷 기기의 상태 검출, 감시, 제어를 총괄적으로 제어할 수 있으며, 침입 감지나 사물인터넷 기기 이상 검출 시 문자 메시지를 생성하여 실시간으로 사용자에게 전송함으로써, 사용자가 실시간으로 상황을 인지하도록 도모해주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 블록 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 개략 구성도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 반려동물 관리시스템의 기기 간 연결 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇이 사료를 투하하는 모습을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇은 사물 인식부(110), 정보 수집부(120), 메인 제어부(130), 반려동물 케어부(140), 모션 제어기(150), 센서신호 처리부(160), 통신부(170), 마이크(180), 메모리(190), 전원부(195)를 포함한다.
사물 인식부(110)는 반려동물을 인식하는 역할을 한다. 이러한 사물 인식부(110)는 반려동물을 촬영하는 사물인식 카메라; 상기 사물인식 카메라에 의해 촬영된 영상을 이미지 처리하여 반려동물의 행동 분석 정보로 제공하는 이미지 처리부를 포함한다. 상기 사물인식 카메라 대신에 영상을 통해 사물을 인식하는 다양한 이미지 센서로 대체하는 것도 가능하다.
정보 수집부(120)는 로봇 활동을 위한 환경 정보를 수집하는 역할을 한다. 여기서 환경 정보는 장애물 정보, 온도 정보, 접촉 정보, 거리 정보, 체온 정보, 위치 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
이를 위해 정보 수집부(120)는 장애물 인식센서, 온도 센서, 체온 센서, 터치 센서, 초음파 센서 등을 구비할수 있다. 여기서 언급한 환경 정보 이외에 로봇의 활동을 제어하기 위해서 필요한 이미 알려진 환경 정보를 추가 사용하는 것은 당해 분야의 기술자이면 자명하다 할 것이다.
마이크(180)는 반려동물의 상태 분석을 위해 반려동물의 소리를 입력받아 상기 메인 제어부(130)에 전달하는 역할을 하며, 통신부(170)는 상기 메인 제어부(130)의 제어에 따라 반려동물 상태 정보, 활동량 기반의 급식 정보를 연계된 허브 및 보안장치(200)에 전송하는 역할을 한다.
여기서 통신부(170)는 상기 허브 및 보안장치(200) 와 와이-파이 통신, Z-wave 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신 등의 무선 통신 모듈을 이용하여 통신하는 것이 바람직하다. 여기서 허브 및 보안장치(200)는 가정이나 사무실 내에서 구비된 다양한 사물인터넷 기기인 스마트 기기와 통신을 통해 접속하여 정보를 수집하고, 스마트 기기를 제어하는 장치를 의미한다.
메모리(190)는 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 프로그램, 반려동물의 행동 분석을 위한 제어프로그램이 저장되며, 반려동물 케어를 위한 케어 프로그램, 반려동물 친구 동작 시 수집한 각종 정보를 저장하는 저장장치를 의미한다.
센서신호 처리부(160)는 상기 정보 수집부(120)에서 수집한 각종 정보를 상기 메인 처리부(130)에 인터페이스하는 역할을 한다.
모션 제어기(150)는 상기 메인 제어부(130)의 제어에 따라 상기 반려동물 케어부(140)를 동작시키는 역할을 하며, 전원부(195)는 구동용 전원을 제공해주는 역할을 한다.
여기서 전원부(195)는 전원 커넥터를 통해 상용 교류 전원을 공급받아 구동 전원을 공급할 수 있고, 내장된 배터리를 이용하여 전원을 공급받아 구동 전원을 공급할 수 있으며, 무선 충전 모듈을 이용하여 무선 방식으로 전원을 충전하여 구동 전원을 공급해줄 수 있다.
상기 세 가지 전원 공급 방식을 모두 구비할 수 있고, 두 가지또는 어느 한 가지만을 이용하는 것도 가능하다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 무선 충전 모듈을 이용하여 구동용 전원을 공급해주는 것으로 가정한다.
반려동물 케어부(140)는 상기 메인 제어부(130)의 제어에 따라 반려동물의 흥미 유발과 활동량 유발을 위한 동작을 수행하는 역할을 한다.
이를 위해 반려동물 케어부(140)는 반려동물의 활동량 증가를 위해 이동을 제어하는 구동부; 상황에 따라 반려동물에 소리를 발생하기 위한 스피커; 반려동물의 활동량 증가를 위해 특정 영상을 표출해주는 영상 출력부; 반려동물의 흥미 유발을 위한 냄새를 송출하는 방향부를 포함할 수 있다.
메인 제어부(130)는 상기 사물 인식부(110)와 정보 수집부(120)와 연계하여 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 동작을 수행하고, 반려동물의 행동 및 상태를 분석하여 연계된 허브 및 보안장치(200)에 전송하는 역할을 한다.
이러한 메인 제어부(130)는 반려동물의 활동량 증가를 위한 구동을 제어하고, 활동량 기반의 급식 제어를 위한 급식 제어 정보를 생성하며, 수집한 이미지 정보 및 입력된 소리 정보를 분석하여 반려동물의 행동 및 상태를 분석하며, 상기 반려동물의 행동 및 상태 분석 정보를 기반으로 지능적으로 그에 대응하는 동작을 제어하며, 상기 급식 제어 정보 및 반려동물의 행동 및 상태 정보를 통신부(170)를 통해 상기 허브 및 보안장치(200)로 전송하도록 제어한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 반려동물 친구로봇의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 반려동물 친구로봇(100)은 주인이 없어 집안이나 사무실 등에 홀로 있어 심심한 반려동물의 친구가 되어주고, 주인 없어도 반려동물과 함께 놀아주어 심리불안을 해소해주는 역할을 한다.
아울러 반려동물의 행동이나 상태 분석을 통해 반려동물의 상황을 정확하게 인지하고, 그에 맞게 지능적으로 대응하여 반려동물의 문제를 자체적으로 해결하도록 한다. 아울러 반려동물의 활동량을 증가시켜 비만을 억제하고, 반려동물의 소음으로 인해 이웃에게 피해가 가는 것을 방지하도록 한 것이다.
이러한 본 발명의 개념을 달성하기 위해서, 사용자가 구동 스위치(도면에는 도시하지 않음)를 온(on) 상태로 동작시키면, 전원부(195)에 의해 구동 전원이 공급된다. 여기서 전원부(195)는 주지한 바와 같이, 무선 충전 모듈을 이용하고, 전원을 공급해주는 단자에 무선 전원 충전장치를 연결하여, 무선으로 전원이 충전되도록 한다.
반려동물 친구로봇(100)의 휴식 시 자동으로 위치를 찾아 무선 전원 충전장치에 도킹방식으로 결합하여, 전원을 충전하는 것도 가능하다.
전원 공급이 이루어지고 동작 명령이 입력되면, 메인 제어부(130)는 자동으로 반려동물 친구로봇(100)을 제어하기 위한 제어동작을 시작한다.
제어동작의 시작을 위해 메모리(190)에 저장된 반려동물 케어 프로그램을 추출하여 실행한다. 이어, 반려동물 케어 프로그램에 의해 반려동물과 친구가 되기 위한 행동을 시작한다.
만약, 반려동물과 친구가 되기 위한 첫 번째 동작이 활동량 증가와 비만을 방지하기 위한 놀아주기라면, 반려동물 찾기를 시작한다. 반려동물 찾기는 사물 인식부(110)를 통해 사물을 촬영하고, 그 촬영된 사물로부터 반려동물이 존재하는지를 인식한다.
여기서 반려동물 인식을 위해 일반적인 영상 인식 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 반려동물에 대한 정보(색채, 전체 이미지, 기타)를 사전에 입력하고, 촬영된 영상과 반려동물에 대한 이미지를 비교하거나 데이터 분석을 통해 반려동물을 추출하는 것으로서, 용이하게 반려동물을 찾을 수 있다. 이러한 방식은 영상 처리 기술에서 이미 널리 알려진 영상 처리 기술을 그대로 채택하여 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 촬영된 영상으로부터 반려동물이 탐색되지 않으면, 메인 제어부(130)는 모션 제어기(150)를 이용하여 반려동물 케어부(140)를 구동시킨다. 여기서 반려동물 케어부(140)에는 구동부가 있으며, 이러한 구동부는 반려동물 친구로봇(100)을 이동시키는 역할을 한다. 반려동물 친구로봇은 다양한 방식으로 구현할 수 있으나, 본 발명에서는 사족 로봇을 이용하는 것으로 가정한다.
아울러 사족 로봇에 일반적으로 마련되는 자율주행 알고리즘을 이용하여 추적 목표를 자동 추종하도록 한다. 사족 로봇의 자율 주행시 전복이나 기타 장애물과의 충돌로 인해 파손되는 것을 방지하기 위해서, 정보 수집부(120)의 수집 정보를 이용한다. 즉, 장애물 인식센서 에 의한 장애물 인식 정보, 터치 센서에 의한 장애물 접촉 정보, 초음파 센서에 의한 거리 정보 등을 이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 자율주행과 영상 인식을 통해 반려동물을 추적하는 것도 가능하며, 현재 위치에서 반려동물의 흥미유발을 통해 반려동물을 접근시키는 것도 가능하다. 이를 위해 반려동물 케어부(140)의 방향부를 통해 반려동물이 좋아하는 냄새를 방출시켜 반려동물의 접근을 유도하거나, 스피커를 통해 반려동물이 좋아하는 소리를 출력하여 반려동물의 접근을 유도할 수 있다.
이러한 방식으로 반려동물을 찾게 되면, 이후 반려동물의 흥미를 유발시켜 활동량 증가를 도모하여, 신체적인 건강과 정신적인 건강을 도모하고, 비만도 방지한다.
흥미 유발을 위해 다양한 방법이 있을 수 있으며, 예를 들어 반려동물이 강아지일 경우 좋아하는 공을 움직여 강아지가 함께 놀도록 유도하여 활동량을 증가시킬 수있다. 반려동물이 고양이일 경우, 레이저와 같은 영상 출력부를 통해 쥐 영상을 디스플레이하고, 구동부를 동작시켜 이동하면서 쥐 영상의 위치를 움직이거나, 영상 출력부 자체를 이동시켜 쥐 영상을 움직이는 방식으로 고양이의 흥미 유발과 함께 놀기를 유도한다.
반려동물의 활동량 증가를 위한 동작을 수행하는 도중에도 지속적으로 사물 인식부(110) 및 정보 수집부(120)를 통한 정보를 기반으로, 사족 로봇의 이동 동작을 제어한다.
예컨대, 반려동물이 미리 설정된 일정 거리 이내로 접근을 하면 초음파 센서를 통해 거리를 측정하여 자동으로 물러나는 것에 의해 거리를 떨어뜨리거나, 반려동물이 터치를 하게 되면 터치 센서에서 이를 감지하여 자동으로 위치를 이동하는 것 등이 동작을 수행할 수 있다.
여기서 메인 제어부(130)는 반려동물을 찾게 되고, 활동량 증가를 위한 제어 동작을 시작하면, 그와 동시에 활동량 시간을 관리한다.
예컨대, 메인 제어부(130)는 반려동물이 활동을 시작하면 활동 시간을 누적 카운트하고, 이를 활동량 정보로 활용한다.
한편, 상기와 같은 과정으로 활동량을 측정하면서 활동량 증가를 도모하다가 제어 프로그램에 의해 식사 시간이 되었거나 상기 활동량에 따라 급식 또는 간식 등이 필요하다고 분석이 되면, 급식 제어 정보를 생성하여 통신부(170)를 통해 허브 및 보안 장치(200)에 이를 전송해준다.
여기서, 활동량 판단은 메모리(190)에 미리 활동량 판단 정보를 저장하고, 현재 활동량과 활동량 판단정보를 비교하여 판단할 수 있다. 여기서 반려동물의 활동량 판단정보는 1일 활동량(또는, 칼로리 소모량)으로서, 실험이나 동물 학계를 통해 미리 획득한 기준 정보를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 활동량 판단정보는 특정 수치로 고정될 수도 있으나, 바람직하게 일정 범위로 설정된다. 그리고 상기 판단한 실제 활동량에 따라 급식 조절 데이터를 산출한다.
예컨대, 추출한 활동량 정보와 활동량 판단정보를 비교하여, 상기 활동량 정보가 활동량 판단정보보다 크면 활동량이 많은 것으로 판단을 하며, 활동량 정보가 활동량 판단정보보다 작으면 활동량이 적은 것으로 판단을 한다.
아울러 활동량 정보와 활동량 판단정보가 동일하면 적당한 활동량으로 판단을 한다. 이러한 활동량 판단 정보를 실제 활동량이라고 칭한다.
그리고 활동량 정보와 활동량 판단정보를 비교하여 그 차이를 산출하고, 산출한 차이만큼 메모리(190)에 기저장된 급식 테이블로부터 급식 제어 데이터를 추출한다. 여기서 급식 제어 데이터는 기준량보다 활동량이 많으면 급식량을 증가하는 방향의 급식 조절 데이터이며, 기준량보다 활동량이 적으면 급식량을 줄이는 방향의 급식 조절 데이터가 된다. 급식 조절 데이터에 의해 반려동물의 비만을 관리할 수 있다.
이렇게 산출한 급식 조절 데이터는 급식 제어 정보로 통신부(170)를 통해 허브 및 보안 장치(200)로 전송된다.
상기 허브 및 보안 장치(200)는 연계된 사물인터넷 기기인 스마트 급식기를 제어하여, 급식을 수행하게 된다.
한편, 본 발명은 다른 특징으로서 반려동물의 행동 분석 및 상태 분석을 할 수 있다는 것이다.
예컨대, 사물 인식부(110)는 행동 및 상태 분석 대상인 반려동물을 촬영하여 반려동물 영상 정보를 획득한다. 아울러 마이크(180)는 반려동물이 토출하는 소리를 입력받는다. 메인 제어부(130)는 획득한 반려동물 영상정보와 음성 정보를 메모리(190)에 저장한다.
이어, 메모리(190)에 저장된 행동 분석 및 상태 분석 프로그램을 이용하여, 행동 및 상태를 분석한다. 여기서 행동 분석의 일 예로, 움직임 감지와 움직이지 않는 시간 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 영상 정보를 분석한 결과 반려동물이 움직이지 않고 있으며, 그 움직이지 않는 시간을 카운트한 결과, 수면 시간 이외에 움직이지 않는 시간이 많게 되면 반려동물의 이상이 발생한 것으로 판단한다. 여기서 수면 시간은 반려동물의 특성에 따라 다를 수 있으나, 보편적으로 사람이 통상적으로 수명을 취하는 밤늦은 시간과 새벽 시간으로 설정할 수 있다.
이러한 수면 시간 이외에 낮잠을 자는 경우도 있으나, 낮잠을 자는 시간 이외에 활동량 증가를 위해 흥미 유발을 시도하였으나 전혀 움직임이 없는 경우에는 반려동물의 이상이 발생한 것으로 간주한다.
아울러 마이크(180)를 통해 입력된 음성 분석을 통해 반려동물의 이상 여부를 판단한다. 음성 분석은 전문가를 통해 획득한 반려동물의 정상적인 소리와 아프거나 기타 문제가 발생하였을 경우에 발생하는 소리를 빅 데이터 형태로 저장하고, 입력 음성과 빅 데이터 음성을 비교하여 분석할 수 있다.
행동 분석이나 음성 분석을 통해 이상이 발생한 것으로 판단되면, 행동 및 상태 정보를 생성하고, 이를 통신부(170)를 통해 허브 및 보안장치(200)로 전송한다. 허브 및 보안장치(200)는 수신한 정보가 반려동물의 행동 및 상태 분석정보 이면, 이를 메시지 형태로 만들어 네트워크를 통해 사용자 단말(500)로 전송하여,원격에 위치한 사용자가 실시간으로 반려동물의 상태를 인지하도록 한다.
반려동물의 건강을 위해, 행동 이외에 상태 분석 방법으로서, 반려동물의 체온 등을 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 체온계를 목걸이 형태로 제작하여 반려 동물에게 장착시키고, 주기적 또는 실시간으로 정보 수집부(120)를 통해 체온을 측정한다. 이렇게 측정한 체온 정보와 메모리(190)에 기준으로 저장한 기준 체온 정보를비교하여, 측정한 체온 정보가 상기 기준 체온 정보보다 높을 경우 또는 측정한 체온 정보가 상기 기준 체온 정보와 현저한 차이가 있을 경우, 반려동물의 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
필요에 따라 또는 사용자의 요청에 따라 반려동물의 배설물 또는 반려동물을 촬영하고, 이를 영상 이미지로 상기 허브 및 보안장치(200)로 전송하여, 원격의 사용자가 반려동물 배설물 이미지 또는 반려동물 이미지를 보고, 반려동물 상태를 인지하도록 하는 것도 가능하다.
아울러 반려동물의 행동 및 상태를 분석하고, 반려동물의 흥미를 유발하거나 반려동물의 정신적인 건강을 위해, 자동으로 스피커를 통해 현재 상태에 맞는 음악 등을 출력해주는 것도 가능하다. 여기서 반려동물의 감성에 맞는 음악은 미리 학계의 반려동물 전문가의 도움을 통해, 선정하는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 본 발명에 따른 반려동물 친구로봇은 사용자(주인)의 중심에서 반려동물을 관리하는 것이 아니고, 반려동물의 중심에서 반려동물 친구로서 동작함으로써, 반려동물의 신체적인 건강은 물론 정식적인 건강을 도모할 수 있으며, 흥미 유발과 급식 조절을 통해 정신적인 건강을 해치지 않으면서도 비만을 방지할 수있게 되는 것이다.
참조부호 200은 상기 반려동물 친구로봇(100)으로부터 전송된 급식 제어 정보에 따라 연계된 스마트 급식기(310)를 제어하여 급식을 유도하며, 상기 반려동물의 행동 및 상태 정보를 원격에 위치한 사용자에게 전송해주며, 침입 감지를 통해 보안 기능을 수행하는 허브 및 보안장치를 의미한다.
예컨대, 허브 및 보안장치(200)는 연계된 사물인터넷 기기인 스마트 기기에서 측정된 상태 정보를 기반으로 해당 스마트 기기의 동작을 제어하며, 상태 정보를 분석하여 긴급 상황 발생 시 긴급 상황 메시지를 생성하여 등록된 사용자 단말로 실시간 전송하며, 상기 사용자 단말로부터 전송된 동작 제어 명령에 따라 연계된 스마트 기기의 동작을 제어하는 역할을 한다.
여기서, 허브 및 보안장치(200)는 카메라를 포함하는 촬영수단과 같은 기기를 이용할 수 있다.
참조부호 310 내지 360은 가정이나 사무실에 마련된 사물인터넷 기기로서, 스마트 기기를 의미한다. 310은 스마트 급식기, 320은 파워 스위치, 330은 파워 모니터 스위치, 340은 LED 디머(Dimmer), 350은 스마트 도어 록, 360은 가스 잠금 제어기를 의미한다. 도 2에서는 가정에 구비된 몇 가지의 스마트 기기만을 제한적으로 언급한것이며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 가정이나 사무실에서 구비된 모든 스마트 기기를 연계하여 제어하는 것이 가능하다.
상기 허브 및 보안 장치(200)는 상기 반려동물 친구로봇(100)으로 무선으로 전송되는 정보를 수신하고, 수신한 정보를 분석하여 급식 제어 정보이면 자동으로 스마트 급식기(310)를 제어하여, 급식을 제어한다. 여기서 급식제어는 급식량 조절과 간식 제공 등을 포함한다.
아울러 수신한 정보가 반려동물 이상상태를 나타내는 행동 및 상태정보이면, 이를 문자 메시지와 같은 형태로 만들어, 네트워크를 통해 사용자 단말(500)로 전송한다. 사용자는 원격에 위치하면서도 상기 촬영수단인 허브 및 보안장치(200)를 통해 반려동물의 이상 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 이어 마치 가족구성원의 일원에 건강 문제가 발생하였을 때 신속하게 조치를 취하는 것과 동일하게 후속 조치를 취하게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 반려동물 관리시스템을 이용하여, 보안도 가능하다는 것이다.
예컨대, 침입 감지를 위해 적외선 센서, 초음파 센서, 움직임 감지센서(모션 센서) 등을 이용하여 침입을 감지한다. 아울러 긴급 상황(화재, 누전, 과열, 기타)도 감지한다. 이어, 긴급 상황이 발생하거나 침입이 감지되면 자동으로 카메라를 통해 자동 위치 추적을 시작하고, 문자 생성을 통해 사용자 단말로 이를 전송하여, 사용자에게 알린다. 여기서 문자 메시지는 긴급 상황이 발생했는지, 아니면 침입자가 감지되었는지를 구분하여 생성하는것이 바람직하다. 즉, 침입자 감지시 침입자 감지와 같은 문자 메시지가 될 수 있으며, 가스 누출시에는 가스 누출이라는 문자 메시지가 될 수 있고, 화재 감지 시에는 화재 감지라는 문자 메시지가 될 수 있다.
또한, 이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
또한 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇
110: 사물 인식부
120: 정보 수집부
130: 메인 제어부
140: 반려동물 케어부
150: 모션 제어기
160: 센서신호 처리부
170: 통신부
180: 마이크
190: 메모리
195: 전원부
200: 허브 및 보안장치
310: 스마트 급식기

Claims (10)

  1. 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇으로서,
    반려동물을 인식하기 위한 사물 인식부;
    로봇 활동을 위한 환경 정보를 수집하는 정보 수집부;
    상기 사물 인식부와 정보 수집부와 연계하여 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 동작을 수행하고, 반려동물의 행동 및 상태를 분석하여 연계된 허브 및 보안장치에 전송하는 메인 제어부; 및
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 반려동물의 흥미 유발과 활동량 유발을 위한 동작을 수행하는 반려동물 케어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사물 인식부는 반려동물을 촬영하는 사물인식 카메라;
    상기 사물인식 카메라에 의해 촬영된 영상을 이미지 처리하여 반려동물의 행동 분석 정보로 제공하는 이미지 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환경 정보는 장애물 정보, 온도 정보, 접촉 정보, 거리 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반려동물의 상태 분석을 위해 반려동물의 소리를 입력받는 마이크;
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 반려동물 상태 정보, 활동량 기반의 급식 정보를 상기 허브 및 보안장치에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반려동물의 흥미 유발과 활동량 증가를 위한 제어 프로그램, 반려동물의 행동 분석을 위한 제어 프로그램이 저장되며, 반려동물 케어를 위한 케어 프로그램, 반려동물 친구 동작 시 수집한 각종 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정보 수집부에서 수집한 각종 정보를 상기 메인 처리부에 인터페이스 하는 센서신호 처리부;
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 상기 반려동물 케어부를 동작시키는 모션 제어기; 및
    구동용 전원을 제공 해주는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원부는 전원 커넥터를 통해 상용 교류 전원을 공급받아 구동 전원을 공급하거나 내장된 배터리를 이용하여 전원을 공급받아 구동 전원을 공급하거나 무선 충전 모듈을 이용하여 무선 방식으로 전원을 충전하여 구동 전원을 공급해주는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반려동물 케어부는 반려동물의 활동량 증가를 위해 이동을 제어하는 구동부; 및
    상황에 따라 반려동물에 소리를 발생하기 위한 스피커;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    반려동물의 활동량 증가를 위해 특정 영상을 표출해주는 영상 출력부;
    반려동물의 흥미 유발을 위한 냄새를 송출하는 방향부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 반려동물의 활동량 증가를 위한 구동을 제어하고, 활동량 기반의 급식 제어를 위한 급식 제어 정보를 생성하며, 수집한 이미지 정보 및 입력된 소리 정보를 분석하여 반려동물의 행동 및 상태를 분석하며, 상기 반려동물의 행동 및 상태 분석 정보를 기반으로 지능적으로 그에 대응하는 동작을 제어하며, 상기 급식 제어 정보 및 반려동물의 행동 및 상태 정보를 통신부를 통해 상기 허브 및 보안장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서체계를 활용한 모듈화 형태의 반려동물 돌봄 로봇.
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