KR20220026196A - 전자 조립 블록 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전자 조립 블록은 원통 형상의 전원데이터 단자와 전원데이터 단자의 외측에 이격되어 배치된 원통 형상의 접지단자로 구성된 제1 커넥터가 배치되는 제1 회로기판, 원통 형상의 돌기를 구비하고 돌기의 내측면에 형성된 전원데이터 피스와 돌기의 외측면에 형성된 접지 피스로 구성된 제2 커넥터가 배치되는 제2 회로기판, 제1 회로기판과 제2 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부, 중공 내에 제1 회로기판과 제2 회로기판이 배치되고, 외곽을 형성하는 하우징, 및, 하우징과 결합되며, 결합시 제2 커넥터가 노출되도록 제2 커넥터에 대응하는 부분에 관통홀이 형성되는 서브 하우징을 포함한다. 이로써, 본 발명은 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합함으로써 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 구축할 수 있는 전자 조립 블록을 제공한다.

Description

전자 조립 블록{ELECTRONIC BUILDING BLOCK}
본 발명은 전자 조립 블록에 관한 것으로서, 특히 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합함으로써 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 구축할 수 있는 전자 조립 블록에 관한 것이다.
레고는 세계적으로 유명한 완구 제조업체로, 자체적으로 발명한 조립 완구는 아이들의 지능을 키우고 실습 능력을 발휘할 수 있다. 현재 시장에는 레고 스타일로 조립된 완구가 많이 있는데, 대부분의 완구는 크기가 다른 블록을 쌓아서 다양한 테마의 완구 모델을 만든다.
전통적인 조립 블록 완구는 사용자와의 상호 작용 기능이 없기 때문에 전통적인 조립식 쌓기 블록 완구는 재미를 줄이고 아이들은 점차적으로 흥미를 잃어 버리게 된다.
이에, 전자 기술의 발달에 따라 국내 대형 완구 제조업체 중 일부는 모듈형 전자 로봇 키트를 도입했지만, 이러한 로봇은 기본적으로 연결 와이어와 외부 와이어를 통해 전자 장치가 내장된 다양한 모듈과 연결된다. 그런데, 전선과 인터페이스가 많을 경우 사용자에게 혼동을 일으키기 쉬워 모델 구성이 어려우며, 어린이의 오조작으로 인해 인터페이스를 손상시켜 연결 단자 사이의 접촉 불량을 유발하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 등록특허 제0946794호에 개시된 자력 조립형 발광 블록 장치에는 자력에 의해 상호 접속 및 전기적 결선이 이루어지도록 상호 적층이 가능하게 형성된 육면체 형상의 단위 블록과, 단위 블록에 전원을 공급할 수 있도록 된 전원공급체를 구비하고, 단위 블록은 내부에 장착되어 공급된 전력에 의해 외부로 발광하는 발광다이오드와, 발광다이오드로 전력을 공급할 수 있게 단위 블록의 표면에 노출되게 형성되되 도전성을 갖는 자성소재로 형성되어 발광다이오드와 배선된 복수개의 중계 자성전극을 구비하고, 전원공급체는 전원에서 공급된 전력을 단위 블록에 공급할 수 있도록 단위 블록의 중계 자성전극 형성 패턴에 대응되게 상면에 중계 자성전극과 자력에 의해 전기적인 접촉이 될 수 있게 도전성을 갖는 자성소재로 형성된 복수개의 메인 자성전극이 마련된 본체를 구비한다. 이러한 자력 조립형 발광 블록 장치에 의하면, 단위 블록 상호간이 자력에 조립됨과 아울러 전기적인 결선이 이루어져 발광되기 때문에 완구용으로 사용시에는 블록 조립에 대한 흥미 유발을 더욱 증진시킬 수 있고, 다양한 형태의 발광 장식물을 용이하게 조립할 수 있는 장점을 제공한다
그러나, 상기 발명은 자성체를 이용한 연결 방식은 자력에 의해 전자 장치 기능의 회로에 영향을 주게 되어 오동작을 유발하며, 특히, 어린이나 유아가 블록을 조립하는데 있어 자성전극을 일치시켜야만 하는 제약을 둠으로써 다양한 형태의 조립 모델을 구현하는데 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제0946794호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합함으로써 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 구축할 수 있는 전자 조립 블록을 제공하는 것이다.
또한, 기존의 레고와 같은 조립 블록과 함께 사용할 수 있으며 제어 블록 및 입출력 블록들을 통해 상호 연결되어 통신함으로써 사용자-완구의 상호 작용이 유연한 완구 로봇 모델을 구축할 수 있는 전자 조립 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 모듈은 원통 형상의 전원데이터 단자와 상기 전원데이터 단자의 외측에 이격되어 배치된 원통 형상의 접지단자로 구성된 제1 커넥터가 배치되는 제1 회로기판; 원통 형상의 돌기를 구비하고 상기 돌기의 내측면에 형성된 전원데이터 피스와 상기 돌기의 외측면에 형성된 접지 피스로 구성된 제2 커넥터가 배치되는 제2 회로기판; 상기 제1 회로기판과 상기 제2 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부; 중공 내에 상기 제1 회로기판과 상기 제2 회로기판이 배치되고, 외곽을 형성하는 하우징; 및, 상기 하우징과 결합되며, 결합시 상기 제2 커넥터가 노출되도록 상기 제2 커넥터에 대응하는 부분에 관통홀이 형성되는 서브 하우징;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 상기 제1 커넥터가 배치된 상기 제1 회로기판의 반대면에 배치되며, 전기적 접점과 접촉하는 일단과 핀을 수용하도록 개구가 형성된 타단으로 구성되는 연결 소켓; 및 상기 제2 커넥터가 배치된 상기 제2 회로기판의 반대면에 배치되며, 전기적 접점과 접촉하는 일단과 상기 개구에 대응하여 결합되도록 상기 핀이 형성된 타단으로 구성되는 연결 핀;을 포함할 수 있다.
나아가, 하나 이상의 전자 조립 블록이 결합되면, 상기 제1 커넥터의 상기 원통 형상의 전원 데이터 단자와 상기 제2 커넥터의 돌기의 내측면에 형성된 상기 전원데이터 피스가 접촉되고, 상기 제1 커넥터의 상기 원통형상의 접지 단자와 상기 제2 커넥터의 돌기의 외측면에 형성된 상기 접지 피스가 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 전력선 통신으로 데이터를 송수신할 수 있다.
또한, 조립되는 전자 조립 블록 간의 제어 신호를 주고 받으며 데이터 통신을 수행하는 제어블록; 외부로부터 감지된 입력 신호를 상기 제어 블록으로 전송하는 입력 블록; 및 상기 제어 블록으로부터 받은 요청 신호에 따라 데이터를 출력하는 출력 블록;을 포함할 수 있다.
상기 제어 블록은 상기 입력 블록 및 상기 출력 블록과 직렬 또는 병렬로 연결되어, 전력선 통신으로 데이터 통신을 수행할 수 있다.
상기 제어블록, 상기 입력 블록, 및 상기 출력 블록은, PLC 라인을 통해 전원을 공급하거나 공급받고, 데이터를 송수신하는 PLC 모듈; 및, 상기 PLC 모듈과 제어 신호를 송수신하는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 제어 블록은, 무선 통신 모듈을 통해 조립되는 블록 간의 데이터 통신을 무선으로 수행하는 통신 블록; 및, 전원저장부를 통해 조립되는 블록 간의 전원을 공급하는 전원 블록을 포함할 수 있다.
상기 입력 블록은, 상기 하우징의 내측에서 감지하여 동작하는 센서로 구성되는 센서 모듈, 상기 하우징의 내측에서 소리를 감지하여 소리의 크기를 아날로그 값으로 변경해 주는 사운드 센서로 구성되는 음향 모듈, 영상을 촬영하는 카메라로 구성되는 촬영 모듈, 및 상기 하우징의 외측에 구성되어 눌림-안눌림 상태를 입력 받을 수 있는 스위치로 구성되는 스위치 모듈 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 센서 모듈은, 자이로(Gyro) 센서, 컬러(Color) 센서, 적외선(IR) 센서, 초음파(Ultra-Sonic) 센서, 레이저(Laser(distance)) 센서, 빛(Light) 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 출력 블록은, 구동 블록, 발광 블록 및 멜로디 블록 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제어 블록은 상기 입력 블록과 상기 출력 블록 간의 연결 유무를 체크하기 위하여 블록 스캔 동작을 수행할 수 있다.
상기 제어 블록은 전원 스위치가 켜지면 데이터 초기화 과정을 수행하기 위해 상기 통신 블록은 상기 전원 블록으로부터 초기화 데이터를 읽는 동작을 수행할 수 있다.
상기 제어 블록은 상기 출력 블록의 출력값이 변경되어야 하는 경우, 상기 출력 블록으로 상기 출력값 변경을 요청하는 동작을 수행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전자 조립 블록은 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합함으로써 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 만들 수 있다.
또한, 기존의 레고와 같은 조립 블록과 함께 사용할 수 있으며 제어 블록 및 입출력 블록들을 통해 상호 연결되어 통신함으로써 사용자-완구의 상호 작용이 유연한 완구 로봇 모델을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 투시하여 나타내는 분해 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록의 저면을 나타내는 저면도이다.
도 5는 도 1의 A-A'의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록의 전력선 통신을 간략하게 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록들이 조립되어 전원 및 데이터 전송 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록 간의 데이터 초기화 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 입출력 블록간의 연결을 확인하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 입력 블록 사이의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 출력 블록 사이의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13a와 도 13b는 본 발명에 따른 전자 조립 블록을 조립한 완구 로봇 모델의 일 실시예를 나타내는 사용상태도이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록을 투시하여 나타내는 분해 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록의 저면을 나타내는 저면도이고, 도 5는 도 1의 A-A'의 단면을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 전자 조립 블록은 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합하여 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 만들 수 있다. 여기서, 전력선 통신(Power Line Communication; PLC)은 전력선을 이용하여 데이터를 송수신하는 통신 방식으로, CPU(Central Processing Unit), 통신, 특수, 입출력 등의 기능 모듈을 조합해 시스템을 다양하게 구성할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 전자 조립 블록은 하우징(10), 하우징(10)의 상부 표면에 형성된 돌출부(15) 및 하우징(10)의 하부에 결합되며, 돌출부(15)에 대응하도록 형성된 관통홀(H)을 구비하는 서브 하우징(80)을 포함할 수 있다. 하우징(10)은 중공 내에 회로기판(30, 60)을 배치하고 외부로부터 노출을 방지하는 외곽을 형성할 수 있다.
돌출부(15)는 외부로 노출되는 관통홀(H)을 구비할 수 있다. 돌출부(15)는 블록 간의 결합을 위하여 전자 조립 블럭의 형태에 따라 하나 이상의 돌출부(15)를 구비할 수 있다. 실시예에서, 4개의 돌출부(15)를 구비한 사각 형상의 하우징(10)을 구현할 수 있다. 더 나아가, 실시예에 따라 2개, 6개, 8개, 12개, 16개의 돌출부를 구비한 직각사각 형상의 하우징, 2개의 돌출부를 구비한 사다리꼴 형상의 하우징 등 설계자의 설계에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 하우징(10)은 기존의 레고와 같은 조립 블록과 호환 가능한 형상으로 구현될 수 있다.
회로기판(30, 60)은 제1 회로 기판(30) 및 제2 회로 기판(60)을 포함할 수 있다.
제1 회로 기판(30)은 제1 커넥터(20)가 배치되어 전기적 신호를 주고 받을 수 있다. 제1 회로 기판(30)은 솔더링을 통해 제1 커넥터(20)를 접합할 수 있다.
제1 커넥터(20)는 돌출부(15) 내에 배치되며, 상부 관통홀(H)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 제1 커넥터(20)는 원통 형상의 전원데이터 단자(21)와 전원데이터 단자(21)의 외측에 이격되어 배치된 원통 형상의 접지단자(23)로 구성될 수 있다. 제1 커넥터(20)는 전원데이터 단자(21) 및 접지단자(23)가 금속 재질의 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 제1 커넥터(20)는 전원데이터 단자(21)를 통해 전원 및 데이터를 송수신할 수 있으며, 전력선 통신으로 송수신될 수 있다. 제1 커넥터(20)는 접지 단자(23)를 통해 접지와 연결될 수 있다.
제2 회로 기판(60)은 제2 커넥터(70)가 배치되어 전기적 신호를 주고 받을 수 있다. 제2 회로 기판(60)은 솔더링을 통해 제2 커넥터(70)를 접합할 수 있다.
제2 커넥터(70)는 서브 하우징(80)에 구비된 관통홀(H)을 통해 외부로 노출될 수 있다. 제2 커넥터(70)는 원통 형상의 돌기를 구비하되, 돌기의 내측면에 전원데이터 피스(71)를 형성하고, 돌기의 외측면에 접지 피스(73)를 형성할 수 있다. 제2 커넥터(70)는 플라스틱 재질과 같은 절연성 물질로 이루어질 수 있으며, 전원데이터 피스(71) 및 접지 피스(73)는 금속 재질의 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 제2 커넥터(70)는 전원데이터 피스(71)를 통해 전원 및 데이터를 송수신할 수 있으며, 전력선 통신으로 송수신될 수 있다. 제2 커넥터(70)는 접지 피스(73)를 통해 접지와 연결될 수 있다.
제1 회로 기판(30)과 제2 회로 기판(60)은 연결부(40, 50)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
연결부(40, 50)는 연결 소켓(40) 및 연결 핀(50)을 포함할 수 있다.
연결 소켓(40)은 제1 커넥터(20)가 배치된 제1 회로 기판(30)의 반대면에 배치되며, 제1 회로 기판(30)의 비아홀(via)을 통해 전기적 접점과 접촉하는 일단과 핀(P)을 수용하도록 개구(O)가 형성된 타단으로 구성될 수 있다.
연결 핀(50)은 제2 커넥터(70)가 배치된 제2 회로 기판(60)의 반대면에 배치되며, 제2 회로 기판(60)의 비아홀(via)을 통해 전기적 접점과 접촉하는 일단과 개구(O)에 대응하여 결합되도록 핀(P)이 형성된 타단으로 구성될 수 있다.
제1 회로 기판(30) 및 제2 회로 기판(60)은 제어 모듈, 메모리, 프로그래머블 컨트롤러, 아날로그 변환 장치, 입출력 모듈 및 기타 전자 부품 등이 실장될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 하나 이상의 전자 조립 블록이 조립식으로 결합된 상태를 나타낸다. 이때, 제1 커넥터(20)와 제2 커넥터(70)가 결합되어 연결될 수 있다. 여기서 결합은 끼움 결합을 의미할 수 있다. 제1 커넥터(20)의 원통 형상의 전원데이터 단자(21)와 제2 커넥터(70)의 돌기의 내측면에 형성된 전원데이터 피스(71)가 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 전원 및 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 제1 커넥터(20)의 원통 형상의 접지 단자(23)과 제2 커넥터(70)의 돌기의 외측면에 형성된 접지 피스(73)가 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 접지될 수 있다.
이에 따른, 전자 조립 블록은 전력선 통신을 이용하여 보다 편리하고 안정적으로 전자 조립 블록을 쌓고 결합하여 다양한 지능형 완구 로봇 모델을 만들 수 있음으로써 시각적으로나 청각적으로 자극을 주어 아이들의 흥미를 유발하고 성취감을 도취할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록의 전력선 통신을 간략하게 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 전자 조립 블록은 커넥터(20), PLC 모듈(121) 및 제어 모듈(123)의 구성을 통해 전력선 통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 전자 조립 블록 간의 통신 속도는 166,700 bps로 동작할 수 있으며, 전자 조립 블록과 외부 전자 기기 간의 통신 속도는 115,200 bps 이상의 속도로 동작할 수 있다. 본 실시예에서, 전자 조립 블록은 전원 블록(120)을 예를 들어 설명한다.
커넥터(20)의 전원데이터 단자(21)와 접지 단자(23)는 전원 공급 및 데이터를 송수신하기 위한 단자들이다. 전원데이터 단자(21)는 PLC 라인을 통해 PLC 모듈(121)과 연결되어, 전원을 공급하거나 데이터를 송수신할 수 있다. 접지 단자(23)는 GND 라인을 통해 PLC 모듈(121)과 연결되어, 접지될 수 있다.
전원저장부(125)는 배터리 또는 자체적인 전원공급모듈로 구성되어, 전자 조립 블록 내 전원을 공급할 수 있다. 이때, 전원저장부(125)는 컨버터(124)를 통해 출력되는 전류를 변환시켜 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원저장부(125)는 충전 시에도 동작이 가능하도록 전원을 공급할 수 있다.
PLC 모듈(121)은 전원선(VCC)을 통해 전원저장부(125)로부터 전원을 공급받고, 제어 모듈(123)과 연결되어 전원을 공급한다. 또한, 다수의 전자 조립 블록들이 연결되면, 각각의 PLC 라인을 통해 병렬로 전원을 공급하거나 공급받을 수 있다.
PLC 모듈(121)은 다수의 전자 조립 블록들이 연결되면, 각각의 PLC 라인을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 이에, PLC 모듈(121)은 제어 모듈(123)과 클럭 신호의 SCL(Serial CLock) 신호 및 데이터의 SDA(Serial DAta) 신호를 송수신 할 수 있다. 이때, PLC 모듈(121)은 클럭신호의 SCL 신호에 맞추어 SDA 라인을 통해 제어 모듈(123)로 데이터를 전송할 수 있다.
또한, PLC 모듈(121)은 EN(ENable) 라인을 통해 제어 모듈(123)과 제어신호를 송수신 할 수 있다. 제어 모듈(123)의 제어신호는 조립된 전자 조립 블록을 활성화시켜, 전자 조립 블록이 자신의 명령어나 식별정보를 전송하도록 제어하는 신호를 의미한다. 제어 모듈(123)은 제어신호를 송신한 후 PCL 라인으로부터 데이터 수신을 대기하고, 조립된 전자 조립 블록의 명령어나 식별정보 등을 수신할 수 있다. 즉, 제어 모듈(123)은 데이터를 요청하는 제어신호를 송신하고 요청에 따른 응답신호를 수신할 수 있다.
한편, PLC 모듈(121)은 전원을 공급받기 위한 전원선(VCC)에 더불어 컨트롤러 기능을 초기화하기 위한 리셋(Reset)을 구비할 수 있다. 또한, 전원선(VCC)은 전원을 공급하고 동시에 리셋(Reset)에 신호를 주어 전자 조립 블록을 전체적으로 초기화할 수 있다. PLC 모듈(121)은 전원선(VCC) 또는 리셋(Reset)으로 입력신호가 들어오면 초기화되어 메모리에 기록된 프로그램이 처음부터 실행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 조립 블록들이 조립되어 전원 및 데이터 전송 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전자 조립 블록은 제어 블록(100), 입력 블록(200) 및 출력 블록(300)을 포함할 수 있다.
제어 블록(100)은 조립식으로 결합할 수 있는 전자 조립 블록으로서, 입력 블록(200) 및 출력 블록(300)과 조립할 수 있다. 제어 블록(100)은 입력 블록(200) 및 출력 블록(300)과 직렬 또는 병렬로 연결되어, 데이터 통신을 수행할 수 있다.
제어 블록(100)과 입출력 블록(200, 300)은 조립되어 연결되면, 제어 신호를 주고 받으며 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이때, 연결된 전자 조립 블록은 전력선 통신으로 데이터를 송수신할 수 있으며, 전원을 공급하거나 공급받을 수 있다.
제어 블록(100)은 입출력 블록(200, 300) 간의 연결 유무를 체크하기 위한 블록 스캔 동작을 수행할 수 있다. 제어 블록(100)은 연결된 입력 블록(200)을 대상으로 입력값을 요청하는 동작을 기 설정된 주기로 수행할 수 있다. 여기서 기 설정된 주기는 초(sec) 단위/분(min) 단위로 수행될 수 있다.
또한, 제어 블록(100)은 출력 블록(300)의 출력값이 변경되어야 하는 경우, 출력값을 요청하는 동작을 수행할 수 있다.
제어 블록(100)은 통신 블록(110) 및 전원 블록(120)을 포함할 수 있다.
통신 블록(110)은 전자 조립 블록의 호스트 역할을 수행할 수 있다. 실시예에서는 통신 블록(110)이 메인 호스트 역할을 수행함과 동시에 전원 블록(120)이 서브 호스트 역할을 수행할 수 있다.
통신 블록(110)은 PLC 모듈(111), 제어 모듈(113) 및 무선통신 모듈(115)를 포함할 수 있다. PLC 모듈(111) 및 제어 모듈(113)은 도 7에 설명한 구성과 동일하므로 이에 대한 설명을 생략한다.
무선통신 모듈(115)은 조립된 전자 조립 블록들과 연결하여 데이터 통신을 무선으로 수행할 수 있다. 무선통신 모듈(115)은 스마트 단말(미도시)과 연결하여 데이터 통신을 무선으로 수행할 수 있다. 무선통신 모듈(115)은 스마트 단말로부터 동작 신호를 받아 출력 블록(300)으로 출력 신호를 전달하고, 입력 블록(200)으로부터 받은 데이터를 스마트 단말로 반환한다.
무선통신 모듈(115)은 블루투스, 와이파이, 적외선 통신, RF 통신 등 무선통신 또는 근거리 무선통신 수단으로 구성될 수 있다.
스마트 단말은 스마트폰, 태블릿PC, PDA, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 등 컴퓨터 기능과 디스플레이 기능을 구비한 단말로 구성될 수 있다. 스마트 단말은 프로그램을 설치하여 프로그래밍을 실행할 수 있다. 스마트 단말은 프로그래밍된 데이터를 전자 조립 블록으로 전송하여 실행 결과를 전자 조립 블록을 통해 확인할 수 있다.
전원 블록(120)은 PLC 모듈(121), 제어 모듈(123) 및 전원저장부(125)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 전원 블록(120)은 전원저장부(125)를 충전하기 위한 USB 단자(127)를 더 포함할 수 있다. 전원 블록(120)은 전자 조립 블록에 대한 동작의 시작과 끝을 제어할 수 있다. 또한, 전원 블록(120)은 전자 조립 블록 간의 전송되는 각종 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
전원저장부(125)는 배터리 또는 자체적인 전원공급모듈로 구성되어, 전자 조립 블록 내 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원저장부(125)는 충전 시에도 동작이 가능하도록 전원을 공급할 수 있다.
PLC 모듈(121)은 전원선(VCC)을 통해 전원저장부(125)로부터 전원을 공급받고, 제어 모듈(123)과 연결되어 전원을 공급한다. 또한, 다수의 전자 조립 블록들이 연결되면, 각각의 PLC 라인을 통해 병렬로 전원을 공급하거나 공급받을 수 있다.
PLC 모듈(121)은 다수의 전자 조립 블록들이 연결되면, 각각의 PLC 라인을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, PLC 모듈(121)은 제어 모듈(123)과 제어신호를 송수신 할 수 있다. 제어 모듈(123)의 제어신호는 조립된 전자 조립 블록을 활성화시켜, 전자 조립 블록이 자신의 명령어나 식별정보를 전송하도록 제어하는 신호를 의미한다.
제어 모듈(123)은 제어신호를 송신한 후 PCL 라인으로부터 데이터 수신을 대기하고, 조립된 전자 조립 블록의 명령어나 식별정보 등을 수신할 수 있다. 즉, 제어 모듈(123)은 데이터를 요청하는 제어신호를 송신하고 요청에 따른 응답신호를 수신할 수 있다.
입력 블록(200)은 센서 블록(210), 음향 블록(220), 촬영 블록(230) 및 스위치 블록(240)을 포함할 수 있다. 각각의 입력 블록(210, 220, 230, 240)은 PLC 모듈(211, 221, 231, 241)과 제어 모듈(213, 223, 233, 243)을 포함하며, 이에 대한 설명은 도 7과 동일하므로 생략한다. 입력 블록(200)은 외부로부터 감지된 입력 신호를 제어 블록(100)으로 전송할 수 있다.
센서 블록(210)은 PLC 모듈(211), 제어 모듈(213) 및 센서 모듈(215)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(215)은 하우징(10)의 내측에서 감지하여 동작하는 각종 센서로 구성될 수 있다.
센서 모듈(215)은 자이로(Gyro) 센서, 컬러(Color) 센서, 적외선(IR) 센서, 초음파(Ultra-Sonic) 센서, 레이저(Laser(distance)) 센서, 빛(Light) 센서 중 하나 이상을 포함하여 구현될 수 있다.
자이로 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 x, y, z축의 가속도를 측정하여 전자 조립 블록의 움직임과 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 넘어지지 않는 전자 조립 블록 로봇을 만들 때 사용될 수 있다.
컬러 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 대상 물체의 색상을 측정할 수 있다. 컬러 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 해당 센서 모듈(215) 앞(측정면) 대상의 색상을 측정하여 전자 조립 블록의 움직임을 지정할 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 컬러 센서가 포함된 센서 모듈(215)을 조립한 전자 조립 블록 로봇은 빨간색 벽을 만나면 후진하는 동작을 수행하고, 파란색 벽을 만나면 우회전하는 동작을 수행할 수 있다.
적외선 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 근거리(0.1cm ~ 10cm)의 물체를 감지할 수 있다. 적외선 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 물체와 충돌하지 않는 전자 조립 블록 로봇을 만들 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 센서가 포함된 센서 모듈(215)을 조립한 전자 조립 블록 로봇은 흰색과 검은색의 감지값을 구분할 수 있어서 검은색선을 따라가는 동작을 수행할 수 있다.
초음파 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 원거리(2cm ~ 40cm)의 물체를 감지할 수 있다. 초음파 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 물체와 충돌하지 않는 전자 조립 블록 로봇을 만들거나 물체를 따라다니는 전자 조립 블록 로봇을 만들 때 사용될 수 있다.
레이저 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 주변의 외란(태양, 형광등, 암흑)에 상관없이 원거리(2cm ~ 40cm)를 정밀 측정할 수 있다. 레이저 센서가 포함된 센서 모듈(215)은 거리(distance)를 측정하는 줄자 로봇을 만들 때 사용될 수 있다.
빛 센서를 포함된 센서 모듈(215)은 조도 감지 소자를 이용해 빛의 양을 감지할 수 있다. 빛 센서를 포함된 센서 모듈(215)은 어두운 곳을 찾아 다니는 벌레로봇을 만들 때 사용될 수 있다.
음향 블록(220)은 PLC 모듈(221), 제어 모듈(223) 및 음향 모듈(225)을 포함할 수 있다. 음향 모듈(225)은 하우징(10)의 내측에서 소리를 감지하여 소리의 크기를 아날로그 값으로 변경해 주는 사운드 센서로 구현될 수 있다.
예를 들어, 음향 모듈(225)은 박수를 한번 치면 전진하는 동작을 수행하고 박수를 두 번 치면 후진하는 동작을 수행하는 전자 조립 블록 로봇을 만들 때 사용될 수 있다. 즉, 음향 모듈(225)를 사용하여 박수 소리를 감지하는 전자 조립 블록 로봇을 만들 수 있다.
촬영 블록(230)은 PLC 모듈(231), 제어 모듈(233) 및 촬영 모듈(235)을 포함할 수 있다. 촬영 블록(230)은 무선통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 촬영 모듈(235)은 영상을 촬영하는 카메라로 구현될 수 있다. 촬영 블록(230)은 촬영된 영상을 무선 통신을 이용하여 스마트 단말로 전송할 수 있다.
스위치 블록(240)은 PLC 모듈(241), 제어 모듈(243) 및 스위치 모듈(245)을 포함할 수 있다.
스위치 모듈(245)은 하우징(10)의 외측에 스위치가 구성되어 눌림-안눌림 상태를 입력 받을 수 있다. 이에, 스위치 모듈(245)은 회로 기판과 전기적으로 연결되어 스위치 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스위치 모듈(245)은 스위치 블록(240)에 빨간색 버튼, 녹색 버튼 등의 색상 버튼으로 구현될 수 있다. 스위치 블록(240)은 빨간색 버튼이 눌리면 발광 블록(320)의 빨간색 불이 켜지는 동작이 수행되고, 녹색 버튼이 눌리면 발광 블록(320)이 빨간색 불이 꺼지는 전자 조립 블록 로봇을 만들 때 사용될 수 있다.
출력 블록(300)은 구동 블록(310), 발광 블록(320) 및 멜로디 블록(330)을 포함할 수 있다. 각각의 출력 블록(310, 320, 330)은 PLC 모듈(315, 325, 335)과 제어 모듈(313, 323, 333)을 포함하며, 이에 대한 설명은 도 7과 동일하므로 생략한다. 출력 블록(300)은 제어 블록(100)으로부터 받은 요청 신호에 따라 데이터를 출력할 수 있다.
구동 블록(310)은 PLC 모듈(311), 제어 모듈(313) 및 구동 모듈(315)을 포함할 수 있다. 구동 모듈(315)는 모터로 구현될 수 있으며, 전자 조립 블록이 이동하는 동작을 수행할 수 있다.
발광 블록(320)은 PLC 모듈(321), 제어 모듈(323) 및 발광 모듈(325)을 포함할 수 있다. 발광 모듈(325)은 LED 소자로 구현될 수 있으며, 여러 가지 색상의 LED 소자를 통해 여러 가지 색상의 불빛을 출력하는 동작을 수행할 수 있다.
멜로디 블록(330)은 PLC 모듈(331), 제어 모듈(333) 및 멜로디 모듈(335)을 포함할 수 있다. 멜로디 모듈(335)은 스피커로 구현될 수 있으며, 음의 높낮이의 변화가 리듬과 연결되어 하나의 음악적 통합으로 형성되는 음향의 형태로 음악을 출력하는 동작을 수행할 수 있다.
이에 따른, 전자 조립 블록은 기존의 레고와 같은 조립 블록과 함께 사용할 수 있으며 제어 블록 및 입출력 블록들을 통해 상호 연결되어 통신함으로써 사용자-완구의 상호 작용이 유연한 완구 로봇 모델을 구축하고, 어린이의 재미와 함께 창의성 향상에도 도움이 될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록 간의 데이터 초기화 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 제어블록(100) 간의 데이터 초기화 과정을 위해 통신 모듈(110)과 전원 블록(120)에서의 데이터 흐름을 설명한다. 전원 블록(120)에 전원 스위치가 켜지면 통신 블록(110)은 주 메모리 기능을 겸하고 있는 전원 블록(120)으로부터 사용자 정보와 교육 진도 정보 등의 각종 초기화 데이터를 읽을 수 있다.
이에, 전원 블록(120)에 전원이 켜지면(S410), 통신 블록(110)은 사용자 데이터를 요청한다(S420).
전원 블록(120)은 통신 블록(110)으로부터 사용자 데이터 요청이 접수되면, 기 저장된 사용자 데이터를 응답한다(S430).
이후, 통신 블록(110)은 사용자의 교육 진도 데이터를 요청한다(S440).
전원 블록(120)은 통신 블록(110)으로부터 사용자의 교육 진도 데이터 요청이 접수되면, 이에 응답하여 사용자의 교육 진도 데이터를 전송한다(S450).
전원 블록(120)은 이러한 데이터 초기화 과정을 마치면 전원 꺼짐 신호를 전송할 수 있다(S460).
전원 블록(120)은 <표 1>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전원 블록(120)의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x90 0x90
여기서, DATA 코드는 꺼짐 모드일 경우, 0xFF로 응답하고, 켜짐 모드일 경우, 0x00으로 응답한다.이에 통신 블록(110)은 전체 전자 조립 블록에 대한 데이터 초기화 과정의 종료 프로세스를 진행한다(S470).
통신 블록(110)은 <표 2>와 같이 전자 조립 블록에 대한 데이터 수정 요청신호를 전송할 수 있다. 여기서, 데이터 수정이 필요한 정보로는 전자 조립 블록의 펌웨어가 업그레이드되었을 때 펌웨어 버전 정보를 수정하고, 교육용 교구재로 사용하는 경우 사용자의 교육 진도 정보, 사용자의 전자 조립 블록 로봇에 이름을 지정해 준 경우에 전자 조립 블록 로봇의 이름 정보가 저장되어 수정할 수 있다. 그 외에 데이터가 수정되지 않는 고정 정보로는 제품의 종류, 국가, 생산일 등을 포함할 수 있다.
통신 블록(110)의 전자 조립 블록에 대한 데이터 수정 요청신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA
(~66byte)		 CS
ADDH ADDL EEPROM DATA
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte ~64byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0x01 dat[0] dat[1] dat[2]
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, CMD는 명령 코드를 의미하고, ADDH는 상위주소(0x37)을 의미하고, ADDL은 하위주소(0x80부터 0x7F까지 EEPROM 영역)을 의미하며, EEPROM DATA는 수정할 데이터를 의미한다. CS는 체크섬(즉, 오류를 검사하기 위한 코드로, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.
이에, 전자 조립 블록은 <표 3>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전자 조립 블록의 데이터 수정에 대한 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0x55
한편, 체크섬(CS)이 불일치하는 경우 <표 4>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전자 조립 블록의 체크섬 불일치 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0xAA
또한, 통신 블록(110)은 <표 5>와 같이 전자 조립 블록에 대한 데이터 리셋 요청신호를 전송할 수 있다. 전자 조립 블록의 펌웨어를 업그레이드하는 경우, 메모리의 데이터를 삭제하는 동작으로, 메모리의 특성상 지우기 동작이 먼저 수행된 후 쓰기 동작이 수행될 수 있다.
통신 블록(110)의 전자 조립 블록에 대한 데이터 리셋 요청신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA(~66byte) CS
ADDH ADDL LENH LENL
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 dat[0] dat[1] dat[2] dat[3]
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, CMD는 명령 코드를 의미하고, ADDH는 상위주소를 의미하고, ADDL은 하위주소(하위주소의 페이지 단위(0x40)로 삭제, 주소가 포함된 페이지를 모두 삭제)를 의미하며 LENH는 상위 데이터 길이를 의미하며, LENL은 하위 데이터 길이(데이터 길이가 포함된 페이지를 모두 삭제)를 의미한다. CS는 체크섬(즉, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.
전자 조립 블록은 <표 6>과 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전자 조립 블록의 데이터 리셋에 대한 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 0x55
한편, 체크섬(CS)이 불일치하는 경우 <표 7>과 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전자 조립 블록의 체크섬 불일치 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 0xAA
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 입출력 블록간의 연결을 확인하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 제어 블록(100)은 입출력 블록(200, 300) 간의 연결 유무를 체크하기 위한 블록 스캔 동작을 수행할 수 있다.
이에, 제어 블록(100)은 입출력 블록(200, 300)에 대하여 블록 스캔 동작을 수행한다(S510).
이후, 각각의 입출력 블록(200, 300)들은 블록 스캔 동작에 따른 응답 신호를 전송할 수 있다.
즉, 제어 블록(100)과 연결된 입력 블록이 응답 신호를 전송하고(S520), 제어 블록(100)과 연결된 출력 블록이 응답 신호를 전송한다(S530).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 입력 블록 사이의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 제어 블록(100)은 연결된 입력 블록(200)을 대상으로 입력값을 요청하는 동작을 주기적으로 수행할 수 있다. 즉, 제어 블록(100)은 블록 스캔 동작을 수행한 후, 응답신호가 수신된 입력 블록(200)을 대상으로 입력값을 요청하는 동작을 수행할 수 있다.
제어 블록(100)은 <표 8>과 같이 입력 블록(200)을 대상으로 입력값을 요청하는 신호를 전송할 수 있다.
제어블록(100)의 입력 블록(200)을 대상으로 한 입력값 요청신호
STX SIZE KIND ID CMD CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x04 0x90
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, CMD는 명령 코드를 의미하고, CS는 체크섬(즉, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.
제어 블록(100)은 연결된 센서 블록(210)에 입력값을 요청한다(S521).
센서 블록(210)은 제어 블록(100)으로부터 입력값 요청이 접수되면, 이에 응답하여 입력값을 전송한다(S523).
센서 블록(210)은 센서 블록(210)의 종류에 따라 <표 9> 내지 <표 13>과 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
적외선 센서 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x81 0x90
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, DATA는 데이터 코드를 의미하고, CS는 체크섬(즉, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.
빛 센서 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x83 0x90
초음파 센서 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x85 0x90
자이로 센서 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x86 0x90
컬러 센서 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x87 0x90
계속해서, 제어 블록(100)은 연결된 음향 블록(220)에 입력값을 요청할 수 있다(S525).
음향 블록(220)은 제어 블록(100)으로부터 입력값 요청이 접수되면, 이에 응답하여 입력값을 전송한다(S527).
음향 블록(220)은 <표 14>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
음향 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x84 0x90
이와 같이 제어 블록(100)은 연결된 입력 블록(200)에 입력값을 요청하고, 입력값 요청을 접수한 입력 블록(200)은 요청에 응답하여 입력값을 전송할 수 있다.
추가로, 스위치 블록(240)은 <표 15>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
스위치 블록의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x82 0x90
한편, 체크섬(CS)이 불일치하는 경우 <표 16>과 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
전자 조립 블록의 체크섬 불일치 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x86 0x90 0xAA
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 블록과 출력 블록 사이의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 제어 블록(100)은 출력 블록(300)의 출력값이 변경되어야 하는 경우, 출력값을 요청하는 동작을 수행할 수 있다.
이에, 제어 블록(100)은 연결된 구동 블록(310)에 출력값 변경을 요청한다(S531).
제어 블록(100)은 구동 블록(310)의 모터 속도를 설정하기 위하여 <표 17>과 같이 요청신호를 전송할 수 있다.
구동 블록(310)의 출력값 변경 요청신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA
(~66byte)		 CS
SPEED
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0xA0 dat[0]
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, CMD는 명령 코드를 의미하고, SPEED는 모터 속도를 의미하고, 모터 속도는 -25 내지 25로 설정할 수 있다. 여기서, 모터의 속도 값이 0인 경우에는 정지, 25인 경우에는 정회전의 최고 속도, -25인 경우에는 역회전의 최고 속도를 의미한다. 단, 입력 값의 범위를 벗어나면 강제로 25 또는 -25로 보정할 수 있다. CS는 체크섬(즉, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.
구동 블록(310)은 제어 블록(100)으로부터 출력값 변경 요청이 접수되면, 이에 응답하여 값을 변경하고 응답신호를 전송한다(S533).
구동 블록(310)은 <표 18>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
구동 블록(310)의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0xA0 0x55
한편, 체크섬(CS)이 불일치하는 경우 <표 19>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
구동 블록(310)의 체크섬 불일치 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x01 0xA0 0xAA
계속해서, 제어 블록(100)은 연결된 발광 블록(320)에 출력값 변경을 요청한다(S535).
제어 블록(100)은 발광 블록(320)의 색상을 설정하기 위하여 <표 20>과 같이 요청신호를 전송할 수 있다.
구동 블록(310)의 출력값 변경 요청신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA
(~66byte)		 CS
COLOR
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 0xB0 dat[0]
여기서, STX는 시작 바이트를 의미하고, SIZE는 SIZE부터 CS 전까지의 바이트 수를 의미하며, KIND는 전자 조립 블록의 종류를 의미하고, ID는 전자 조립 블록의 식별번호를 의미하며, CMD는 명령 코드를 의미하고, COLOR는 LED의 발광 색상을 의미하고, COLOR는 000 검정(0x00), 001 빨강(0x01), 010 초록(0x02), 011 파랑(0x03), 100 노랑(0x04), 101 보라(0x05), 110 청록(0x06), 111 하양(0x07)으로 설정할 수 있다. CS는 체크섬(즉, SIZE부터 CS전까지 더한 값의 하위 1 바이트)을 의미한다.발광 블록(320)은 제어 블록(100)으로부터 값 변경 요청이 접수되면, 이에 응답하여 값을 변경하고 응답신호를 전송한다(S537).
발광 블록(320)은 <표 21>과 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
발광 블록(320)의 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 0xB0 0x55
한편, 체크섬(CS)이 불일치하는 경우 <표 22>와 같이 응답신호를 전송할 수 있다.
발광 블록(320)의 체크섬 불일치 응답신호
STX SIZE KIND ID CMD DATA CS
1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte 1byte
0x02 0x05 0x02 0xB0 0xAA
이와 같이 제어 블록(100)은 연결된 출력 블록(300)의 출력값이 변경되어야 하는 경우, 연결된 출력 블록(300)에 출력값 변경을 요청하고, 출력값 변경 요청을 접수한 출력 블록(300)은 요청에 응답하여 출력값을 변경하고 응답신호를 전송할 수 있다.
도 13a와 도 13b는 본 발명에 따른 전자 조립 블록을 조립한 완구 로봇 모델의 일 실시예를 나타내는 사용상태도이다.
도 13a를 참조하면, 다수의 전자 조립 블록 및 기존의 레고 블록을 조립하여 하트 스톤을 가진 로봇을 구현한 예이다. 전자 조립 블록으로, 스위치 블록의 상부에 멜로디 블록을 적층하고, 그 상부에 발광 블록을 적층하여 조립한다. 도면 상에는 보이지 않지만, 통신 블록과 전원 블록이 함께 조립되며, 나머지 기틀은 기존의 레고 블록을 적층하여 조립함으로써 하트 스톤을 가진 로봇을 구현할 수 있다.
이때, 스위치 블록과 멜로디 블록 및 발광 블록은 커넥터를 통해 전기적으로 연결됨으로써 전력선 통신으로 전원 및 데이터를 송수신할 수 있다. 이로써, 스위치 블록의 스위치를 누르면 멜로디 블록을 통해 멜로디가 흐르고, 발광 블록을 통해 발광이 이루어질 수 있다.
도 13b를 참조하면, 다수의 전자 조립 블록 및 기존의 레고 블록을 조립하여 악어 모형을 구현한 예이다. 전자 조립 블록으로, 전원 블록의 상부에 발광 블록을 적층하여 조립하고, 나머지 기틀은 기존의 레고 블록을 적층하여 조립함으로써 악어 로봇을 구현할 수 있다.
이때, 전원 블록 및 발광 블록은 커넥터를 통해 전기적으로 연결됨으로써 전력선 통신으로 전원 및 데이터를 송수신할 수 있다. 이로써, 전원 블록의 전원을 공급하고 발광 블록을 통해 발광이 이루어질 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 하우징 15: 돌출부
20: 제1 커넥터 21: 전원데이터 단자
23: 접지 단자 30: 제1 회로 기판
40: 연결 소켓 50: 연결 핀
60: 제2 회로 기판 70: 제2 커넥터
71: 전원데이터 피스 73: 접지 피스
80: 서브 하우징 100: 제어 블록
110: 통신 블록 120: 전원 블록
200: 입력 블록 210: 센서 블록
220: 음향 블록 230: 촬영 블록
240: 스위치 블록 300: 출력 블록
310: 구동 블록 320: 발광 블록
330: 멜로디 블록 124: 컨버터
111, 121, 211, 221, 231, 241, 311, 321, 331: PLC 모듈
113, 123, 213, 223, 233, 243, 313, 323, 333: 제어모듈
125: 무선통신 모듈 125: 전원저장부
127: USB 단자 215: 센서 모듈
225: 음향 모듈 235: 촬영 모듈
245: 스위치 모듈 315: 구동 모듈
325: 발광 모듈 335: 멜로디 모듈

Claims (13)

  1. 원통 형상의 전원데이터 단자와 상기 전원데이터 단자의 외측에 이격되어 배치된 원통 형상의 접지단자로 구성된 제1 커넥터가 배치되는 제1 회로기판;
    원통 형상의 돌기를 구비하고 상기 돌기의 내측면에 형성된 전원데이터 피스와 상기 돌기의 외측면에 형성된 접지 피스로 구성된 제2 커넥터가 배치되는 제2 회로기판;
    상기 제1 회로기판과 상기 제2 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부;
    중공 내에 상기 제1 회로기판과 상기 제2 회로기판이 배치되고, 외곽을 형성하는 하우징; 및,
    상기 하우징과 결합되며, 결합시 상기 제2 커넥터가 노출되도록 상기 제2 커넥터에 대응하는 부분에 관통홀이 형성되는 서브 하우징;을 포함하는 전자 조립 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1 커넥터가 배치된 상기 제1 회로기판의 반대면에 배치되며, 전기적 접점과 접촉하는 일단과 핀을 수용하도록 개구가 형성된 타단으로 구성되는 연결 소켓; 및
    상기 제2 커넥터가 배치된 상기 제2 회로기판의 반대면에 배치되며, 전기적 접점과 접촉하는 일단과 상기 개구에 대응하여 결합되도록 상기 핀이 형성된 타단으로 구성되는 연결 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 전자 조립 블록이 결합되면, 상기 제1 커넥터의 상기 원통 형상의 전원 데이터 단자와 상기 제2 커넥터의 돌기의 내측면에 형성된 상기 전원데이터 피스가 접촉되고, 상기 제1 커넥터의 상기 원통형상의 접지 단자와 상기 제2 커넥터의 돌기의 외측면에 형성된 상기 접지 피스가 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 전력선 통신으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  4. 제1항에 있어서,
    조립되는 전자 조립 블록 간의 제어 신호를 주고 받으며 데이터 통신을 수행하는 제어블록;
    외부로부터 감지된 입력 신호를 상기 제어 블록으로 전송하는 입력 블록; 및
    상기 제어 블록으로부터 받은 요청 신호에 따라 데이터를 출력하는 출력 블록;을 포함하는 전자 조립 블록.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 블록은
    상기 입력 블록 및 상기 출력 블록과 직렬 또는 병렬로 연결되어, 전력선 통신으로 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어블록, 상기 입력 블록, 및 상기 출력 블록은,
    PLC 라인을 통해 전원을 공급하거나 공급받고, 데이터를 송수신하는 PLC 모듈; 및,
    상기 PLC 모듈과 제어 신호를 송수신하는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 블록은,
    무선 통신 모듈을 통해 조립되는 전자 조립 블록 간의 데이터 통신을 무선으로 수행하는 통신 블록; 및,
    전원저장부를 통해 조립되는 전자 조립 블록 간의 전원을 공급하는 전원 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 입력 블록은,
    상기 하우징의 내측에서 감지하여 동작하는 센서로 구성되는 센서 모듈,
    상기 하우징의 내측에서 소리를 감지하여 소리의 크기를 아날로그 값으로 변경해 주는 사운드 센서로 구성되는 음향 모듈,
    영상을 촬영하는 카메라로 구성되는 촬영 모듈, 및
    상기 하우징의 외측에 구성되어 눌림-안눌림 상태를 입력 받을 수 있는 스위치가 구성되는 스위치 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    자이로(Gyro) 센서, 컬러(Color) 센서, 적외선(IR) 센서, 초음파(Ultra-Sonic) 센서, 레이저(Laser) 센서, 빛(Light) 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 출력 블록은,
    구동 블록, 발광 블록 및 멜로디 블록 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어 블록은 상기 입력 블록과 상기 출력 블록 간의 연결 유무를 체크하기 위하여 블록 스캔 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제어 블록은
    전원 스위치가 켜지면 데이터 초기화 과정을 수행하기 위해 상기 통신 블록은 상기 전원 블록으로부터 초기화 데이터를 읽는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
  13. 제6항에 있어서
    상기 제어 블록은 상기 출력 블록의 출력값이 변경되어야 하는 경우, 상기 출력 블록으로 상기 출력값 변경을 요청하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 조립 블록.
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