KR20230081174A - 로봇 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 장치가 개시된다. 본 로봇 장치는, 바디부, 바디부에 회전 가능하게 연결되는 헤드부, 헤드부가 3개의 회전 자유도를 갖도록, 헤드부에 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw) 방향의 회전력을 전달하는 복수의 모터를 포함하는 구동 장치, 사용자의 음성을 감지하는 마이크 센서 및 마이크 센서로부터 수신되는 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하고, 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하고, 헤드부가 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하도록 구동 장치를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

로봇 장치 및 이의 제어 방법{ROBOT APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 개시는 헤드부가 사용자의 음성에 기초하여 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 로봇 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

소셜 로봇은 언어, 몸짓 등 사회적 행동으로 인간과 교감하고 상호 작용을 하는 로봇으로, 구체적으로 생활 지원, 정서 지원, 엔터테인먼트, 교육, 안내, 케어 서비스를 제공하는 로봇을 의미한다.

본 개시의 목적은 헤드부가 사용자의 음성에 기초하여 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 로봇 장치 및 이의 제어 방법을 제공함에 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치는, 바디부, 상기 바디부에 회전 가능하게 연결되는 헤드부, 상기 헤드부가 3개의 회전 자유도를 갖도록, 상기 헤드부에 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw) 방향의 회전력을 전달하는 복수의 모터를 포함하는 구동 장치, 사용자의 음성을 감지하는 마이크 센서 및 상기 마이크 센서로부터 수신되는 상기 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하고, 상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하고, 상기 헤드부가 상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하도록 상기 구동 장치를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 상기 헤드부가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하고, 상기 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 상기 헤드부가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 없으면, 상기 헤드부가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 로봇 장치는, 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 컨텐츠가 사용자에게 제공되도록 상기 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

상기 로봇 장치는, 상기 헤드부의 일면에 배치되어 사용자의 위치를 감지하는 카메라를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 카메라로부터 수신한 이미지에 기초하여, 상기 헤드부의 일면이 상기 사용자의 얼굴을 향하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 카메라에 의하여 상기 사용자의 위치가 감지될 때까지 상기 헤드부가 요 방향으로 회전하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 마이크 센서는, 복수의 마이크 센서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 마이크 센서로부터 각각 수신한 복수의 음성 데이터에 기초하여, 상기 헤드부의 일면이 상기 사용자를 향하도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 로봇 장치는, 상기 헤드부의 기울기를 감지하는 기울기 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 로봇 장치는, 상기 바디부를 이동시키는 주행 장치를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 바디부가 상기 주행 장치에 의해 이동할 때, 상기 기울기 센서를 통해 감지된 상기 헤드부의 기울기에 기초하여 상기 헤드부가 수평하게 유지되도록 상기 구동 장치를 제어할 수 있다.

상기 복수의 모터는, 상기 헤드부에 피치 방향의 회전력을 전달하는 제1 모터, 상기 헤드부에 롤 방향의 회전력을 전달하는 제2 모터 및 상기 헤드부에 요 방향의 회전력을 전달하는 제3 모터를 포함할 수 있다.

상기 구동 장치는, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 의해 상기 피치 방향 및 상기 롤 방향으로 회전 가능한 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트의 상측에 배치되는 제2 플레이트, 상기 제2 플레이트의 상측에 배치되고, 상기 제2 플레이트 및 상기 헤드부와 연결되는 제3 플레이트, 상기 제1 플레이트와 접하는 외륜 및 상기 제2 플레이트와 접하는 내륜을 포함하는 제1 베어링, 상기 제1 플레이트, 상기 제2 플레이트 및 상기 제1 베어링을 관통하고, 상기 제3 플레이트에 연결되는 상단을 포함하고, 상기 제3 모터에 의해 상기 요 방향으로 회전 가능한 샤프트 부재 및 상기 제2 플레이트와 접하는 외륜 및 상기 샤프트 부재와 접하는 내륜을 포함하는 제2 베어링을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 플레이트는, 측면에 형성된 제동 돌기를 포함하고, 상기 구동 장치는, 상기 제동 돌기가 삽입되고 상하로 길게 형성되는 슬롯을 포함하는 제동 지지대를 더 포함할 수 있다.

상기 구동 장치는, 상기 샤프트 부재의 상단에 연결되는 제1 조인트, 상기 제3 플레이트의 하면에 연결되는 제2 조인트 및 상기 제1 조인트와 상기 제2 조인트를 상호 회전 가능하게 연결하는 스파이더 부재를 포함하는 유니버셜 조인트를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 플레이트는, 하면 중심에 형성되고 비원형의 단면 형상을 갖는 삽입 돌기를 포함하고, 상기 제2 조인트는, 상기 삽입 돌기가 삽입되는 삽입홈을 포함할 수 있다.

상기 제2 베어링의 내륜은, 상기 제2 베어링의 외륜과 접하는 구면을 포함할 수 있다.

상기 구동 장치는, 상기 제1 모터에 연결되는 일단 및 상기 제1 플레이트의 제1 지점에 연결되는 타단을 포함하는 제1 링크, 상기 제2 모터에 연결되는 일단 및 상기 제1 플레이트의 제2 지점에 연결되는 타단을 포함하는 제2 링크 및 상기 제3 모터에 연결되는 일단 및 상기 샤프트 부재에 연결되는 타단을 포함하는 제3 링크를 포함할 수 있다.

상기 제1 플레이트는, 측면 중 상기 제1 지점의 반대 측에 형성된 제동 돌기를 포함하고, 상기 구동 장치는, 상기 제동 돌기가 삽입되고 상기 제3 축과 나란한 방향으로 길게 형성되는 슬롯을 포함하는 제동 지지대를 더 포함하고, 상기 제2 지점은, 상기 제1 플레이트의 측면 중 상기 제1 지점과 상기 제동 돌기로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 모터는, 상기 바디부의 내부에 수용되고, 상기 제1 링크 및 제2 링크는, 일단이 타단보다 상기 샤프트 부재에 인접하게 배치되도록 절곡된 형상을 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 제어 방법은, 마이크 센서로부터 수신되는 상기 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하는 단계, 상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하는 단계 및 상기 헤드부가 상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 로봇 장치의 제어 방법은, 상기 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 상기 헤드부가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하는 단계 및 상기 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 상기 헤드부가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 인터랙션 정보에 대응되는 헤드부의 회전 동작이 결정되는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 헤드부가 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나가 인터랙션 정보에 대응하는 컨텐츠를 제공하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 카메라가 사용자의 얼굴을 향하도록 헤드부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 카메라에 의하여 사용자의 위치가 감지될 때까지 헤드부가 요 방향으로 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 복수의 마이크 센서에 의해 감지된 음성 데이터에 기초하여 헤드부의 일면이 사용자를 향하도록 헤드부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 로봇 장치가 주행할 때 헤드부가 수평을 유지하도록 제어되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 구동 장치가 헤드부에 연결된 구조를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 장치의 사시도이다.
도 13은 도 12의 구동 장치의 분해 사시도이다.
도 14는 도 12의 구동 장치를 A-A 선으로 자른 단면도이다.
도 15는 도 12의 구동 장치를 B-B 선으로 자른 단면도이다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.

본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1)는, 바디부(10), 헤드부(20), 구동 장치(30), 마이크 센서(40) 및 프로세서(50)를 포함할 수 있다.

바디부(10)는 원기둥의 형상을 갖고, 헤드부(20)는 바디부(10)의 상측에 배치되고 평평한 상면(23)을 가질 수 있다.

바디부(10)가 물건이 헤드부(20)의 평평한 상면(23)에 올려진 후 주행 장치(90)에 의해 목표 지점으로 주행함에 따라, 로봇 장치(1)는 물건을 이송할 수 있다.

헤드부(20)는 바디부(10)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 구체적으로, 헤드부(20)는 바디부(10)에 3개의 회전 자유도를 갖도록 연결될 수 있다.

헤드부(20)는 피치축(P)을 중심으로 전방 또는 후방으로 회전할 수 있고, 롤축(R)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 회전할 수 있고, 요축(Y)을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 헤드부(20)는 자유롭게 3축 회전할 수 있다.

구동 장치(30)는 헤드부(20)가 3개의 회전 자유도를 갖도록, 상기 헤드부(20)에 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw) 방향의 회전력을 전달하는 복수의 모터(100)를 포함할 수 있다.

피치 방향, 롤 방향, 요 방향은, 각각 피치축(P), 롤축(R), 요축(Y)을 중심으로 회전하는 방향을 의미한다. 피치축(P)은 수평면상에서 좌우로 배치되는 가상의 선이고, 피치축(P)은 수평면상에서 좌우로 배치되는 가상의 선이고, 롤축(R)은 수평면상에서 전후로 배치되는 가상의 선이고, 요축(Y)은 수직하게 배치되는 가상의 선이다. 피치축(P), 롤축(R), 요축(Y)은 서로 직교 배치될 수 있다.

복수의 모터(100)들은, 제1 모터(110), 제2 모터(120) 및 제3 모터(130)를 포함할 수 있다.

제1 모터(110)는, 헤드부(20)에 피치 방향의 회전력을 전달할 수 있다. 제2 모터(120)는, 헤드부(20)에 롤 방향의 회전력을 전달할 수 있다. 제3 모터(130)는, 헤드부(20)에 요 방향의 회전력을 전달할 수 있다. 3개의 모터가 독립적으로 구동 됨에 따라, 헤드부(20)는 3개의 회전 자유도를 가질 수 있다.

마이크 센서(40)는 사용자(U)의 음성을 감지할 수 있다. 마이크 센서(40)는 바디부(10) 및 헤드부(20) 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 마이크 센서(40)는 복수개로 구성될 수 있으며, 복수개의 마이크 센서(40)의 위치는 서로 다를 수 있다.

프로세서(50)는 마이크 센서(40)로부터 수신되는 사용자(U)의 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득할 수 있다. 즉, 프로세서(50)는 사용자(U)의 음성 신호를 STT(speech-to-text) 처리함으로써 텍스트로 변환된 인식 결과를 획득할 수 있다.

프로세서(50)는 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 있다. 즉, 프로세서(50)는 STT 처리를 통해 도출된 텍스트에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 있다. 프로세서(50)는 로봇 장치(1)의 내부 메모리 또는 외부 서버에 저장된 인스트럭션을 통하여 인터랙션 정보를 결정할 수 있다.

프로세서(50)는 헤드부(20)가 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 사용자(U)는 로봇 장치(1)의 헤드부(20)가 특정 회전 동작을 수행하는 것을 관찰함에 따라 로봇 장치(1)로부터 정보를 얻고 로봇 장치(1)와 교감할 수 있다.

로봇 장치(1)는 카메라(70)를 더 포함할 수 있다. 카메라(70)는 헤드부(20)의 일면(21)에 배치되어 로봇 장치(1)의 주변 환경을 촬상할 수 있다. 카메라(70)는 사용자(U)의 위치를 감지할 수 있다. 카메라(70)를 통해 촬영된 이미지는 프로세서(50)가 사용자(U)의 얼굴을 인식하는데 이용될 수 있다.

카메라(70)는 사용자(U) 또는 장애물과의 거리를 측정할 수 있는 3D 뎁스 카메라(Depth Camera)일 수 있다. 프로세서(50)는 카메라(70)로부터 수신된 로봇 장치(1)의 주위 환경의 이미지에 기초하여 로봇 장치(1)가 장애물과 충돌하지 않도록 주행 장치(90)를 제어할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1)는, 디스플레이(61), 스피커(62), 기울기 센서(80) 및 주행 장치(90)를 더 포함할 수 있다. 상술한 구성들의 기능 및 제어 과정은 상세히 후술하기로 한다.

도 3은 인터랙션 정보에 대응되는 헤드부의 회전 동작이 결정되는 과정을 나타내는 순서도이다. 도 4는 헤드부가 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 프로세서(50)는 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 헤드부(20)가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 헤드부(20)가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하는 것은 고개를 끄덕이는 모습을 나타낸 것일 수 있다.

예를 들어, 인터랙션 정보가 긍정 응답으로 결정된 경우는, 프로세서(50)가 사용자(U)의 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과가 정확하게 획득된 경우 또는 사용자(U)의 질문이나 지시에 “YES”라고 답변하는 경우일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)에게 말한 후 헤드부(20)가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하는 것을 관찰함으로써 로봇 장치(1)가 긍정 응답을 하는 것임을 인지할 수 있다.

프로세서(50)는 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 헤드부(20)가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 헤드부(20)가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하는 것은 고개를 도리도리 젓는 모습을 나타낸 것일 수 있다.

예를 들어, 인터랙션 정보가 부정 응답으로 결정된 경우는, 프로세서(50)가 사용자(U)의 질문이나 지시에 “NO”라고 답변하는 경우일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)에게 말한 후 헤드부(20)가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하는 것을 관찰함으로써 로봇 장치(1)가 부정 응답을 하는 것임을 인지할 수 있다.

프로세서(50)는 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 없으면, 헤드부(20)가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 헤드부(20)가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하는 것은 고개를 갸우뚱거리는 모습을 나타낸 것일 수 있다.

예를 들어, 인터랙션 정보를 결정할 수 없는 경우는, 프로세서(50)가 사용자(U)의 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과가 정확하게 획득되지 못한 경우 또는 사용자(U)의 질문에 관한 답변을 결정하지 못한 경우일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)에게 말한 후 헤드부(20)가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하는 것을 관찰함으로써 로봇 장치(1)가 음성을 인식 또는 이해하지 못하였거나 질문에 관한 답변을 결정하지 못한 것임을 인지할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 로봇 장치(1)의 제어 방법은, 마이크 센서(40)로부터 수신되는 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하는 단계(S510)를 포함할 수 있다.

로봇 장치(1)의 제어 방법은, 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하는 단계(S520)를 포함할 수 있다.

로봇 장치(1)의 제어 방법은, 헤드부(20)가 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.

또한, 로봇 장치(1)의 제어 방법은, 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 헤드부(20)가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 로봇 장치(1)의 제어 방법은, 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 헤드부(20)가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 로봇 장치(1)의 제어 방법은, 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 없으면, 헤드부(20)가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)에게 말한 후 헤드부(20)가 특정 회전 동작을 수행하는 것을 관찰함으로써 로봇 장치(1)의 음성 인식 여부, 질문 또는 지시에 관한 답변 내용을 인지할 수 있다.

도 6은 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나가 인터랙션 정보에 대응하는 컨텐츠를 제공하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 로봇 장치(1)는, 디스플레이(61) 및 스피커(62) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

디스플레이(61)는 바디부(10)의 일면에 배치될 수 있으나, 위치가 이에 한정되는 것은 아니고, 헤드부(20)에 배치될 수도 있으며, 복수로 구성되어 일부는 바디부(10)에 배치되고 일부는 헤드부(20)에 배치될 수 있다.

스피커(62)는 헤드부(20)의 일면에 배치될 수 있으나, 위치가 이에 한정되는 것은 아니고, 바디부(10)에 배치될 수도 있으며, 복수로 구성되어 일부는 바디부(10)에 배치되고 일부는 헤드부(20)에 배치될 수 있다.

프로세서(50)는, 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 컨텐츠가 사용자(U)에게 제공되도록 디스플레이(61) 및 스피커(62) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

예를 들어, 인터랙션 정보가 긍정 응답 또는 부정 응답으로 결정되지 않는 사용자(U)의 질문에 관하여, 디스플레이(61) 및 스피커(62) 중 적어도 하나는 사용자(U)에게 날씨, 교통 정보, 영화, 노래, 이미지, 전화 등의 컨텐츠를 제공할 수 있다.

도 7은 카메라가 사용자(U)의 얼굴을 향하도록 헤드부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 카메라에 의하여 사용자(U)의 위치가 감지될 때까지 헤드부가 요 방향으로 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 로봇 장치(1)는, 헤드부(20)의 일면에 배치되어 사용자(U)의 위치를 감지하는 카메라(70)를 더 포함할 수 있다.

프로세서(50)는, 카메라(70)로부터 수신한 이미지에 기초하여, 헤드부(20)의 일면이 사용자(U)의 얼굴을 향하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(50)는 카메라(70)로부터 수신한 이미지의 중앙에 사용자(U)의 얼굴 또는 눈이 위치할 때까지 헤드부(20)가 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(50)는 카메라(70)로부터 수신한 이미지에 기초하여 사용자(U)의 눈높이를 계산하고 카메라(70)가 사용자(U)의 눈을 향하도록 하는 헤드부(20)의 회전 각도(예를 들어, 헤드부(20)의 피치 각도, 롤 각도, 요 각도를 결정)를 결정하여 결정된 회전 각도만큼 헤드부(20)가 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

헤드부(20)가 결정된 회전 각도만큼 회전하여 헤드부(20)의 일면에 배치된 카메라(70)가 사용자(U)의 얼굴 또는 눈과 마주하도록 배치됨에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)와 교감할 수 있다.

도 8을 참조하면, 프로세서(50)는, 카메라(70)에 의하여 사용자(U)의 위치가 감지될 때까지 헤드부(20)가 요 방향으로 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(50)는 카메라(70)로부터 수신한 이미지에 사용자(U)가 없다고 판단되는 경우, 카메라(70)로부터 수신한 이미지에 사용자(U)의 몸 또는 얼굴이 위치할 때까지 헤드부(20)가 요 방향으로 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

이후, 프로세서(50)는 카메라(70)로부터 수신한 이미지의 중앙에 사용자(U)의 얼굴 또는 눈이 위치할 때까지 헤드부(20)가 회전하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다. 헤드부(20)의 일면(21)이 사용자(U)의 얼굴 또는 눈을 향하기 이전에, 헤드부(20)가 요 방향으로 회전하는 사전 동작에 따라, 로봇 장치(1)는 사용자(U)의 위치를 용이하게 찾을 수 있다.

도 9는 복수의 마이크 센서에 의해 감지된 음성 데이터에 기초하여 헤드부의 일면이 사용자(U)를 향하도록 헤드부가 회전하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 마이크 센서(40)는, 복수의 마이크 센서(41, 42, 43)를 포함할 수 있다. 복수의 마이크 센서(41, 42, 43)는 서로 다른 위치에 배치되어 사용자(U)의 음성에 따른 음성 데이터의 세기와 음성 데이터가 수신되는 시간 등이 서로 다를 수 있다.

프로세서(50)는, 복수의 마이크 센서(40)로부터 각각 수신한 복수의 음성 데이터에 기초하여, 헤드부(20)의 일면이 사용자(U)를 향하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(50)는 제1 마이크 센서(41), 제2 마이크 센서(42) 및 제3 마이크 센서(43) 각각에서 음성 데이터를 수신하는 시간을 비교하여 사용자(U)의 음성이 발생한 방향을 획득할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(50)는 제1 마이크 센서(41)가 음성 데이터를 수신하는 시간(예를 들어, t1)이 제2 마이크 센서(42)가 음성 데이터를 수신하는 시간(예를 들어, t2)보다 빠르면, 사용자(U)가 제2 마이크 센서(42)보다 제1 마이크 센서(41)에 가깝게 위치한다고 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(50)는 t1과 t2의 시간 차가 작을수록 사용자(U)가 로봇 장치(1)에서 더 멀리 위치한다고 판단할 수 있다.

프로세서(50)는, 헤드부(20)의 일면이 상술한 계산 과정을 통하여 판단된 사용자(U) 또는 음원(예를 들어, 사용자(U)의 입)를 향하도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

헤드부(20)가 프로세서(50)가 획득한 사용자(U)의 음성이 발생한 방향으로 회전하여, 헤드부(20)의 일면에 배치된 카메라(70)가 사용자(U)의 얼굴 또는 눈과 마주하도록 배치됨에 따라, 사용자(U)는 로봇 장치(1)와 교감할 수 있다.

도 10은 로봇 장치가 주행할 때 헤드부가 수평을 유지하도록 제어되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 로봇 장치(1)는 헤드부(20)의 기울기를 감지하는 기울기 센서(80)를 더 포함할 수 있다.

기울기 센서(80)는 IMU(inertial measurement unit) 센서이거나 3축 가속도 센서일 수 있다. 기울기 센서(80)는 헤드부(20)의 내부에 배치되어 헤드부(20)의 회전 각도를 감지할 수 있다.

기울기 센서(80)에 의해 감지된 헤드부(20)의 회전 각도는 헤드부(20)가 삼축을 기준으로 기울어진 정도일 수 있다. 예를 들어, 기울기 센서(80)는 헤드부(20)가 피치축, 롤축, 및/또는 요축으로 기준으로 기울어진 정도를 감지할 수 있다.

로봇 장치(1)는, 바디부(10)를 이동시키는 주행 장치(90)를 더 포함할 수 있다. 주행 장치(90)는 바디부(10)의 하단에 연결된 복수의 바퀴와 복수의 바퀴를 회전시키는 복수의 모터를 포함할 수 있다.

프로세서(50)는, 바디부(10)가 주행 장치(90)에 의해 이동할 때, 기울기 센서(80)를 통해 감지된 헤드부(20)의 기울기에 기초하여 헤드부(20)가 수평하게 유지되도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

로봇 장치(1)가 가속 또는 감속하면서 주행할 때 관성에 의해 넘어지지 않기 위하여, 바디부(10)가 전방 또는 후방으로 기울어져서 셀프 밸런싱(self-balancing)이 구현될 수 있다.

이 때, 헤드부(20)는 바디부(10)와 함께 전방 또는 후방으로 기울어지지 않고 기울기 센서(80)의 피드백 제어 과정에 따라 수평하게 유지될 수 있다.

예를 들어, 기울기 센서(80)는 헤드부(20)의 절대적인 중력 가속도를 감지하고, 프로세서(50)는 헤드부(20)가 중력 방향을 기준으로 절대적으로 수평하게 유지되도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 추가적인 기울기 센서가 바디부(10)의 기울기를 감지하고, 프로세서(50)는 감지된 바디부(10)의 기울기에 따라 헤드부(20)가 바디부(10)와 반대 방향으로 기울어져서 바디부(10)에 상대적으로 수평하게 유지되도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 추가적인 기울기 센서에 의하여 바디부(10)의 바디축(B)이 수직축(V)에 대하여 특정 각도(A)만큼 기울어진 것으로 감지되면, 프로세서(50)는 헤드부(20)가 바디부(10)와 반대 방향으로 바디축(B)과 반대 방향으로 특정 각도(A)만큼 기울어져서 바디부(10)에 상대적으로 수평하게 유지되도록 구동 장치(30)를 제어할 수 있다.

이에 따라, 헤드부(20)의 상면(23)에 올려진 물건이 안정적으로 이송될 수 있다. 또한, 바디부(10)가 전방 또는 후방으로 기울어져서 셀프 밸런싱 제어되더라도 헤드부(20)는 수평하게 유지되므로, 가속 또는 감속하는 로봇 장치(1)는 사용자(U)에게 안정감을 제공할 수 있다.

도 11은 구동 장치가 헤드부에 연결된 구조를 나타내는 사시도이다. 도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 구동 장치의 사시도이다. 도 13은 도 12의 구동 장치의 분해 사시도이다. 도 14는 도 12의 구동 장치를 A-A 선으로 자른 단면도이다. 도 15는 도 12의 구동 장치를 B-B 선으로 자른 단면도이다.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 구동 장치(30)는, 제1 플레이트(200), 제2 플레이트(300), 제3 플레이트(400), 제1 베어링(500), 샤프트 부재(600) 및 제2 베어링(700)을 더 포함할 수 있다.

제1 플레이트(200)는, 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에 의해 피치 방향 및 롤 방향으로 회전할 수 있다. 제1 플레이트(200)는 중앙이 뚫린 링의 형상을 가질 수 있다.

제2 플레이트(300)는, 제1 플레이트(200)의 상측에 배치될 수 있다. 제2 플레이트(300)도 제1 플레이트(200)와 마찬가지로 중앙이 뚫린 링의 형상을 가질 수 있다.

제3 플레이트(400)는, 제2 플레이트(300)의 상측에 배치되고, 제2 플레이트(300) 및 헤드부(20)와 연결될 수 있다. 제1 플레이트(200), 제2 플레이트(300) 및 제3 플레이트(400)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.

구동 장치(30)는 복수의 기둥 부재(31)를 더 포함할 수 있다. 복수의 기둥 부재(31)는 제3 플레이트(400)의 하면에 연결되는 상단 및 제2 플레이트(300)의 상면에 연결되는 하단을 포함할 수 있다.

제3 플레이트(400)의 상면은 헤드부(20)의 내면과 연결될 수 있다. 제3 플레이트(400)의 상면은 헤드부(20)의 상면(23)의 반대면에 연결될 수 있다. 제2 플레이트(300), 제3 플레이트(400) 및 헤드부(20)는 일체로 연결되어 함께 회전할 수 있다.

제1 베어링(500)은, 제1 플레이트(200)와 접하는 외륜 및 제2 플레이트(300)와 접하는 내륜을 포함할 수 있다. 제1 베어링(500)은 볼 베어링일 수 있으나, 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 베어링(500)은 제1 플레이트(200)의 내측면에 의해 지지될 수 있다. 제1 베어링(500)이 제1 플레이트(200)와 제2 플레이트(300)의 사이에 배치됨에 따라, 제1 플레이트(200)가 정지해 있어도 제2 플레이트(300), 제3 플레이트(400), 헤드부(20)는 요 방향으로 회전할 수 있다.

제1 플레이트(200)가 제1 및 제2 모터(110, 120)에 의해 피치 방향 및/또는 롤 방향으로 기울어지면, 제1 플레이트(200)에 의해 지지되는 제2 플레이트(300)도 제1 플레이트(200)와 함께 같은 방향으로 기울어지고, 이에 따라 제3 플레이트(400) 및 헤드부(20)도 피치 방향 및/또는 롤 방향으로 기울어질 수 있다.

샤프트 부재(600)는, 제1 플레이트(200), 제2 플레이트(300) 및 제1 베어링(500)을 관통하고, 제3 플레이트(400)에 연결되는 상단(601)을 포함하고, 제3 모터(130)에 의해 요 방향으로 회전할 수 있다.

샤프트 부재(600)는 바디부(10)의 베이스(11)에 요 방향으로 회전가능하게 지지될 수 있다. 베이스(11)는 바디부(10)의 내부에 수평하게 배치될 수 있다. 베이스(11)는 대략 원판의 형상을 가질 수 있으나, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 샤프트 부재(600)는 베이스(11)에 설치된 베어링 부재(12)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 베어링 부재(12)는 원통의 형상을 가지고, 베이스(11)의 상면에 수직하게 고정될 수 있다. 베어링 부재(12)의 외륜은 베이스(11)와 일체로 연결되어 고정되고, 베어링 부재(12)의 내륜은 샤프트 부재(600)와 접할 수 있다. 이에 따라, 샤프트 부재(600)는 베이스(11) 및 베어링 부재(12)에 의해 수직한 자세를 유지한 상태에서 요 방향으로 안정적으로 회전할 수 있다.

샤프트 부재(600)가 제3 모터(130)에 의해 요 방향으로 회전하면, 샤프트 부재(600)에 연결된 제3 플레이트(400)가 회전하고, 제2 플레이트(300)도 제3 플레이트(400)와 함께 요 방향으로 회전할 수 있다.

샤프트 부재(600)는 특정 방향으로 기울어 지지 않고 계속적으로 수직하게 요축(Y)과 나란하게 배치될 수 있다.

제2 베어링(700)은, 제2 플레이트(300)와 접하는 외륜(710) 및 샤프트 부재(600)와 접하는 내륜(720)을 포함할 수 있다. 샤프트 부재(600)가 기울어지지 않고 요축(Y)과 나란하게 배치되어도, 제2 플레이트(300)는 피치 방향 및/또는 롤 방향으로 기울어질 수 있다. 이에 따라, 제3 플레이트(400) 및 헤드부(20)도 피치 방향 및/또는 롤 방향으로 기울어질 수 있다.

제1 플레이트(200)는, 측면(210)에 형성된 제동 돌기(220)를 포함할 수 있다. 제동 돌기(220)는 제1 플레이트(200)의 측면(210)으로부터 반경 방향으로 외측을 향하여 돌출 형성될 수 있다.

구동 장치(30)는, 제동 돌기(220)가 삽입되고 상하로 길게 형성되는 슬롯(810)을 포함하는 제동 지지대(800)를 더 포함할 수 있다. 제동 지지대(800)는 샤프트 부재(600)와 나란하게 수직하게 배치될 수 있다.

제동 지지대(800)의 슬롯(810)은 수직하게 형성되고 제동 돌기(220)와 대응되는 수평 방향으로의 너비를 가질 수 있다. 제동 돌기(220)가 제동 지지대(800)의 슬롯(810)에 삽입됨에 따라, 제2 플레이트(300)가 회전하여도 제1 플레이트(200)는 요 방향으로 회전할 수 없다. 이에 따라, 제1 플레이트(200)는 요 방향으로 회전하는 제2 플레이트(300)를 안정적으로 지지할 수 있고, 제2 플레이트(300)는 지정된 위치를 벗어나지 않으면서 요 방향으로 회전할 수 있다.

제1 플레이트(200)가 제1 모터(110)에 의해 피치 방향으로 기울어지면, 제2 플레이트(300)도 제1 플레이트(200)와 함께 피치 방향으로 기울어질 수 있다. 이 때, 제동 돌기(220)는 수직하게 형성된 슬롯(810)내에서 상하로 이동할 수 있으므로, 제1 플레이트(200)는 제동 돌기(220) 및 제동 지지대(800)에 방해를 받지 않고 자유롭게 피치 방향으로 기울어질 수 있다.

제1 플레이트(200)가 제2 모터(120)에 의해 롤 방향으로 기울어지면, 제2 플레이트(300)도 제1 플레이트(200)와 함께 롤 방향으로 기울어질 수 있다. 이 때, 제동 돌기(220) 및 슬롯(810)은 제1 플레이트(200)의 롤축(R') 상에 배치되므로, 제동 돌기(220)는 제자리에서 롤 방향으로 자전할 수 있다. 즉, 제1 플레이트(200)는 제동 돌기(220) 및 제동 지지대(800)에 방해를 받지 않고 자유롭게 롤 방향으로 기울어질 수 있다.

구동 장치(30)는 유니버셜 조인트(900)를 더 포함할 수 있다. 유니버셜 조인트(900)는 제1 조인트(910), 제2 조인트(920) 및 스파이더 부재(930)를 포함할 수 있다.

제1 조인트(910)는 샤프트 부재(600)의 상단(610)에 연결될 수 있다. 제2 조인트(920)는 제3 플레이트(400)의 하면에 연결될 수 있다. 스파이더 부재(930)는 제1 조인트(910)와 제2 조인트(920)를 상호 회전 가능하게 연결할 수 있다.

제1 조인트(910)와 제2 조인트(920)는 서로 직교하는 요크부를 포함하고, 스파이더 부재(930)는 제1 및 제2 조인트(910, 920)의 요크부를 연결하는 십자축을 포함할 수 있다.

제2 조인트(920)는 제1 조인트(910)로부터 요 방향의 회전력만 전달받을 수 있고, 피치 방향 및 롤 방향으로의 회전력은 전달받을 수 없다.

샤프트 부재(600)가 제3 모터(130)에 의해 요 방향으로 회전하면 제1 조인트(910), 제2 조인트(920) 및 제3 플레이트(400)도 요 방향으로 회전할 수 있다.

제3 플레이트(400)는, 하면 중심에 형성되고 비원형의 단면 형상을 갖는 삽입 돌기(410)를 포함할 수 있다. 삽입 돌기(410)는 제3 플레이트(400)의 요축(Y)상에 배치될 수 있다. 삽입 돌기(410)는 대략 직육면체의 형상을 가질 수 있다.

유니버셜 조인트(900)의 제2 조인트(920)는, 제3 플레이트(400)의 삽입 돌기(410)가 삽입되는 삽입홈(921)을 포함할 수 있다. 삽입홈(921)은 삽입 돌기(410)와 맞물리는 형상일 수 있다.

삽입 돌기(410)가 비원형의 단면 형상을 갖기 때문에, 제2 조인트(920)의 요 방향으로의 회전력이 제3 플레이트(400)의 삽입 돌기(410)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 제2 조인트(920)가 회전하면 제3 플레이트(400) 및 헤드부(20)도 요 방향으로 회전할 수 있다.

제2 베어링(700)의 내륜(720)은, 제2 베어링(700)의 외륜(710)과 접하는 구면(721)을 포함할 수 있다. 제2 베어링(700)의 내륜(720)은 샤프트 부재(600)에 의해 관통되는 구의 형상을 가질 수 있다.

제2 플레이트(300) 및 제2 베어링(700)의 외륜(710)은 제2 베어링(700)의 내륜(720)의 구면(721)을 따라 피치 방향 및/또는 롤 방향으로 기울어질 수 있다. 즉, 제2 베어링(700)의 내륜(720)은, 제2 플레이트(300)의 제1 피치축(P1)과 제1 롤축(R1)을 정의할 수 있다. 제1 피치축(P1) 및 제1 롤축(R1)은 서로 직교하며 제2 베어링(700)의 내륜(720)의 구면(721)의 곡률 중심을 통과할 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 모터(110, 120)에 의하여 제1 플레이트(200)가 피치 방향 또는 롤 방향으로 회전하면, 샤프트 부재(600) 및 제1 조인트(910)는 정지해 있고, 제2 플레이트(300) 및 제3 플레이트(400)는 제2 베어링(700)의 내륜(720)이 정의하는 제1 피치축(P1) 또는 제1 롤축(R1)을 중심으로 회전할 수 있다.

제3 플레이트(400)가 제1 피치축(P1) 또는 제1 롤축(R1)을 중심으로 회전하면, 제2 조인트(920)는 삽입 돌기(410)에 밀려 스파이더 부재(930)가 정의하는 제2 피치축(P2) 또는 제2 롤축(R2)을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 피치축(P2) 및 제2 롤축(R2)은 제1 피치축(P1) 및 제1 롤축(R1)보다 상측에 배치될 수 있다.

삽입 돌기(410)와 제2 조인트(920)는 서로 상이한 위치의 회전축을 가지므로, 삽입 돌기(410)의 일부 구간이 삽입홈(921)으로부터 슬라이딩하여 상측으로 이탈하여, 길이 차이를 보상할 수 있다.

구동 장치(30)는, 제1 링크(L1), 제2 링크(L2) 및 제3 링크(L3)를 더 포함할 수 있다.

제1 링크(L1)는, 제1 모터(110)에 연결되는 일단(L1-1) 및 제1 플레이트(200)의 제1 지점(211)에 연결되는 타단(L1-2)을 포함할 수 있다. 제2 링크(L2)는, 제2 모터(120)에 연결되는 일단(L2-1) 및 제1 플레이트(200)의 제2 지점(212)에 연결되는 타단(L2-2)을 포함할 수 있다. 제3 링크(L3)는, 제3 모터(130)에 연결되는 일단(L3-1) 및 샤프트 부재(600)에 연결되는 타단(L3-2)을 포함할 수 있다.

제1 링크(L1) 및 제2 링크(L2)는, 제1 플레이트(200)에 연결되는 링크볼(LB)을 포함할 수 있다. 링크볼(LB)의 일단은 제1 플레이트(200)에 삽입되어 고정되고 타단은 구의 형상을 가질 수 있다. 링크볼(LB)의 타단은 제1 및 제2 링크(L1, L2)에 의하여 회전 가능하게 감싸질 수 있다.

도 14를 참조하면, 제1 모터(110)에 의해 제1 링크(L1)가 상승하면, 제1 플레이트(200)는 반시계 방향으로 회전하고, 제1 모터(110)에 의해 제1 링크(L1)가 하강하면, 제1 플레이트(200)는 시계 방향으로 회전할 수 있다.

도 15를 참조하면, 제2 모터(120)에 의해 제2 링크(L2)가 상승하면, 제1 플레이트(200)는 시계 방향으로 회전하고, 제2 모터(120)에 의해 제2 링크(L2)가 하강하면, 제1 플레이트(200)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

제1 플레이트(200)는, 측면(210) 중 제1 지점(211)의 반대 측에 형성된 제동 돌기(220)를 포함할 수 있다. 제2 지점(212)은, 제1 플레이트(200)의 측면(210) 중 제1 지점(211)과 제동 돌기(220)로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다.

제1 지점(211)과 제동 돌기(220)와 제1 플레이트(200)의 롤축(R')상에 배치될 수 있고, 제2 지점(212)은 제1 플레이트(200)의 피치축(P')상에 배치될 수 있다. 제1 플레이트(200)의 롤축(R')과 제1 플레이트(200)의 피치축(P')은 서로 직교 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 모터(110, 120, 130)는, 바디부(10)의 내부에 수용될 수 있다. 제1 내지 제3 모터(110, 120, 130)는 바디부(10)의 베이스(11)에 지지될 수 있다.

제1 링크(L1)는, 일단(L1-1)이 타단(L1-2)보다 샤프트 부재(600)에 인접하게 배치되도록 절곡된 형상을 가질 수 있다. 제2 링크(L2)는, 일단(L2-1)이 타단(L2-2)보다 샤프트 부재(600)에 인접하게 배치되도록 절곡된 형상을 가질 수 있다.

제1 및 제2 링크(L1, L2)는 헤드부(20)의 하면에 형성된 관통홀(22)을 관통하여 제1 플레이트(200)에 연결될 수 있다.

부피 및 무게가 비교적 큰 제1 내지 제3 모터(110, 120, 130)를 바디부(10)에 수용함에 따라, 헤드부(20) 내부에 LED, PCB 등의 전자 부품들을 실장할 수 있으므로, 헤드부(20)의 공간 활용도가 증대될 수 있다.

또한, 피동작부인 헤드부(20)가 경량화되며 부피가 최소화되므로, 제1 내지 제3 모터(110, 120, 130)의 용량을 최소화하여 보다 효율적으로 헤드부(20)를 회전시킬 수 있다.

이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1: 로봇 장치 10: 바디부
20: 헤드부 30: 구동 장치
40: 마이크 센서 50: 프로세서
61: 디스플레이 62: 스피커
70: 카메라 80: 기울기 센서
90: 주행 장치

Claims (20)

1. 바디부;
   상기 바디부에 회전 가능하게 연결되는 헤드부;
   상기 헤드부가 3개의 회전 자유도를 갖도록, 상기 헤드부에 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw) 방향의 회전력을 전달하는 복수의 모터를 포함하는 구동 장치;
   사용자의 음성을 감지하는 마이크 센서; 및
   상기 마이크 센서로부터 수신되는 상기 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하고, 상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하고, 상기 헤드부가 상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하도록 상기 구동 장치를 제어하는 프로세서;를 포함하는, 로봇 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 상기 헤드부가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하고, 상기 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 상기 헤드부가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정할 수 없으면, 상기 헤드부가 롤 방향으로 좌우 왕복 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
4. 제1항에 있어서,
   디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 컨텐츠가 사용자에게 제공되도록 상기 디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 제어하는, 로봇 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 헤드부의 일면에 배치되어 사용자의 위치를 감지하는 카메라;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 카메라로부터 수신한 이미지에 기초하여, 상기 헤드부의 일면이 상기 사용자의 얼굴을 향하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 카메라에 의하여 상기 사용자의 위치가 감지될 때까지 상기 헤드부가 요 방향으로 회전하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 마이크 센서는, 복수의 마이크 센서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 복수의 마이크 센서로부터 각각 수신한 복수의 음성 데이터에 기초하여, 상기 헤드부의 일면이 상기 사용자를 향하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 헤드부의 기울기를 감지하는 기울기 센서;를 더 포함하는, 로봇 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 바디부를 이동시키는 주행 장치;를 더 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 바디부가 상기 주행 장치에 의해 이동할 때, 상기 기울기 센서를 통해 감지된 상기 헤드부의 기울기에 기초하여 상기 헤드부가 수평하게 유지되도록 상기 구동 장치를 제어하는, 로봇 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 모터는,
    상기 헤드부에 피치 방향의 회전력을 전달하는 제1 모터,
    상기 헤드부에 롤 방향의 회전력을 전달하는 제2 모터, 및
    상기 헤드부에 요 방향의 회전력을 전달하는 제3 모터를 포함하는, 로봇 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 의해 상기 피치 방향 및 상기 롤 방향으로 회전 가능한 제1 플레이트,
    상기 제1 플레이트의 상측에 배치되는 제2 플레이트,
    상기 제2 플레이트의 상측에 배치되고, 상기 제2 플레이트 및 상기 헤드부와 연결되는 제3 플레이트,
    상기 제1 플레이트와 접하는 외륜 및 상기 제2 플레이트와 접하는 내륜을 포함하는 제1 베어링,
    상기 제1 플레이트, 상기 제2 플레이트 및 상기 제1 베어링을 관통하고, 상기 제3 플레이트에 연결되는 상단을 포함하고, 상기 제3 모터에 의해 상기 요 방향으로 회전 가능한 샤프트 부재 및
    상기 제2 플레이트와 접하는 외륜 및 상기 샤프트 부재와 접하는 내륜을 포함하는 제2 베어링을 더 포함하는, 로봇 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는, 측면에 형성된 제동 돌기를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 제동 돌기가 삽입되고 상하로 길게 형성되는 슬롯을 포함하는 제동 지지대를 더 포함하는, 로봇 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 샤프트 부재의 상단에 연결되는 제1 조인트, 상기 제3 플레이트의 하면에 연결되는 제2 조인트 및 상기 제1 조인트와 상기 제2 조인트를 상호 회전 가능하게 연결하는 스파이더 부재를 포함하는 유니버셜 조인트를 더 포함하는, 로봇 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 플레이트는, 하면 중심에 형성되고 비원형의 단면 형상을 갖는 삽입 돌기를 포함하고,
    상기 제2 조인트는, 상기 삽입 돌기가 삽입되는 삽입홈을 포함하는, 로봇 장치.
15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 베어링의 내륜은, 상기 제2 베어링의 외륜과 접하는 구면을 포함하는, 로봇 장치.
16. 제11항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 제1 모터에 연결되는 일단 및 상기 제1 플레이트의 제1 지점에 연결되는 타단을 포함하는 제1 링크,
    상기 제2 모터에 연결되는 일단 및 상기 제1 플레이트의 제2 지점에 연결되는 타단을 포함하는 제2 링크 및
    상기 제3 모터에 연결되는 일단 및 상기 샤프트 부재에 연결되는 타단을 포함하는 제3 링크를 포함하는, 로봇 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는, 측면 중 상기 제1 지점의 반대 측에 형성된 제동 돌기를 포함하고,
    상기 구동 장치는,
    상기 제동 돌기가 삽입되고 상하로 길게 형성되는 슬롯을 포함하는 제동 지지대를 더 포함하고,
    상기 제2 지점은, 상기 제1 플레이트의 측면 중 상기 제1 지점과 상기 제동 돌기로부터 동일한 거리에 위치하는, 로봇 장치.
18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 모터는, 상기 바디부의 내부에 수용되고,
    상기 제1 링크 및 제2 링크는, 일단이 타단보다 상기 샤프트 부재에 인접하게 배치되도록 절곡된 형상을 갖는, 로봇 장치.
19. 바디부, 상기 바디부에 회전 가능하게 연결되는 헤드부, 상기 헤드부가 3개의 회전 자유도를 갖도록, 상기 헤드부에 피치, 롤, 요 방향의 회전력을 전달하는 복수의 모터들을 포함하는 구동 장치 및 사용자의 음성을 감지하는 마이크 센서를 포함하는 로봇 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 마이크 센서로부터 수신되는 상기 음성에 대하여 음성인식처리를 수행하여 인식 결과를 획득하는 단계;
    상기 획득된 인식 결과에 기초하여 인터랙션 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 헤드부가 상기 결정된 인터랙션 정보에 대응되는 회전 동작을 수행하는 단계;를 포함하는, 로봇 장치의 제어 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 결정된 인터랙션 정보가 긍정 응답이면 상기 헤드부가 피치 방향으로 상하 왕복 회전하는 단계; 및
    상기 결정된 인터랙션 정보가 부정 응답이면 상기 헤드부가 요 방향으로 좌우 왕복 회전하는 단계;를 더 포함하는, 로봇 장치의 제어 방법.

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