KR20230084780A

KR20230084780A - A swimming direction control device of fish robot by using coil arrangement of electromagnet and a method for operating it

Info

Publication number: KR20230084780A
Application number: KR1020210172827A
Authority: KR
Inventors: 서효기; 오용주; 정경철; 박수산; 양홍식
Original assignee: (주)아이로
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-06-13
Also published as: KR102585384B1

Abstract

본 발명은 전자석의 코일 배열을 이용한 물고기 로봇의 유영방향 제어장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 물고기 로봇의 유영 제어 장치가 전자석 코일부로 출력되는 자기장 세기 신호를 제어하여 자기장 변화에 의해 가슴 지느러미의 이동자석형 유도체를 이동시키고, 상기 이동자석형 유도체에 연결된 상기 가슴 지느러미를 이동시켜 상기 물고기 로봇의 유영방향을 제어하는 장치 및 그 동작을 하기 위한 것이다.The present invention relates to a swimming direction control device for a fish robot using a coil arrangement of an electromagnet and an operating method thereof, wherein the swimming control device of a fish robot controls a magnetic field strength signal output to an electromagnet coil unit to move pectoral fins by a change in the magnetic field. A device for controlling the swimming direction of the fish robot by moving a magnetic inductor and moving the pectoral fin connected to the moving magnetic inductor, and for operating the same.

Description

A swimming direction control device of fish robot by using coil arrangement of electromagnet and a method for operating it}

본 발명은 물고기 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가슴 지느러미와 연결된 이동자석형 유도체가 배열로 구성된 전자석 코일 사이에서 극의 위치에 따라 각도, 회전을 조절하여 물고기 유영방향을 제어할 수 있는 전자석의 코일 배열을 이용한 물고기 로봇의 유영방향 제어장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fish robot, and more particularly, to an electromagnet capable of controlling the swimming direction of a fish by adjusting the angle and rotation according to the position of a pole between electromagnet coils composed of an array of moving magnet-type inductors connected to pectoral fins. It relates to a swimming direction control device of a fish robot using a coil arrangement and an operation method thereof.

로봇 기술은 다양한 산업분야에서 이용하고 있으며, 그 기술의 활용 중 하나로 물고기 형상을 한 로봇이 실제 물고기처럼 수중을 돌아다니는 것으로 응용되고 있다.Robot technology is used in various industrial fields, and one of the applications of the technology is that a fish-shaped robot moves around underwater like a real fish.

예를 들면, 물고기 로봇의 몸에 설치된 다양한 센서를 통해 물고기 로봇이 수질오염도를 직접 측정하는 등 수중 감시 및 측정을 한다. 또한, 수족관 등에서 관상 및 관람용으로 이용되기도 하며, 장난감으로 이용되기도 한다.For example, the fish robot monitors and measures water pollution directly through various sensors installed on the body of the fish robot. In addition, it is also used for admiration and viewing in aquariums, etc., and is also used as a toy.

이와 같이, 로봇 기술은 다양한 분야에 활용하려는 시도들이 이루어지고 있으며, 물고기 로봇이 수중 유영을 위해서는 제어하는 기능이 반드시 필요하다.In this way, attempts are being made to utilize robot technology in various fields, and a control function is absolutely necessary for a fish robot to swim underwater.

종래의 몸체 기어 동작 구조와 모터를 이용한 물고기 로봇 제어장치는 대한민국 등록특허공보 제10-2087718호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 물고기 로봇은 상하좌우로 회전하는 3개 축의 기어구조와 모터를 이용하여 구동력을 발생시키는 구조이다.As disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2087718, a fish robot control device using a conventional body gear operation structure and a motor, the fish robot uses a three-axis gear structure that rotates up and down, left and right, and a motor to provide driving force. is a structure that causes

그러나, 물고기 로봇이 상하좌우로 회전하는 3개 축의 기어구조와 모터를 이용하면 많은 축기어가 결합되어야 하고 이로 인해 물고기 로봇의 내부 공간을 많이 차지한다는 문제와 생산 단가가 증가한다는 문제가 있다.However, when the fish robot uses a motor and a gear structure of three axes that rotate up, down, left and right, many axis gears must be coupled, which takes up a lot of space inside the fish robot and increases production cost.

이에 대하여, 다른 방식인 물고기 로봇은 물고기의 꼬리 형상을 한 수중 스크류 프로펠러의 작동을 통해 추진력을 얻어 유영하는 구조를 가지고 있다.In contrast, the fish robot, which is another method, has a structure in which it swims by obtaining propulsion through the operation of an underwater screw propeller shaped like a fish's tail.

여기서, 상기 종래 기술은 물고기 로봇에 결합된 수중 스크류 프로펠러가 모터에 의해 구동된다. 이러한 방식은 모터만 이용하여 물고기 로봇의 움직임을 제어하기 때문에 물고기 로봇이 유영하는 데에 있어서, 유영 방향을 변경하는 에너지 효율이 떨어지는 문제가 발생하며, 추진력의 효율이 감소하는 문제도 발생한다.Here, in the prior art, an underwater screw propeller coupled to a fish robot is driven by a motor. Since this method uses only a motor to control the movement of the fish robot, when the fish robot swims, energy efficiency in changing the swimming direction is reduced, and the efficiency of propulsion is also reduced.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 물고기 가슴 지느러미와 연결된 이동자석형 유도체가 배열로 구성된 전자석 사이에서 N, S 극의 위치에 따라 좌, 우 각도나 상, 하 각도, 회전 각도의 조절을 이용하여 물고기 로봇의 유영 방향에 따른 가슴 지느러미의 움직임을 구현하고, 생산 효율 및 에너지 효율을 높이는 물고기 로봇의 유영 방향 제어를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and between electromagnets composed of an array of moving magnet type inductors connected to fish pectoral fins, left and right angles, up and down angles, and rotations according to the position of the N and S poles Its purpose is to implement the movement of pectoral fins according to the swimming direction of the fish robot by using angle adjustment, and to provide swimming direction control of the fish robot that increases production efficiency and energy efficiency.

또한, 물고기 가슴 지느러미와 연결된 이동자석형 유도체가 전자석 코일 배열판에 반구형으로 전자석 코일을 배열함으로써, 물고기 로봇 내부 공간의 활용도를 높이고, 생산 단가의 절감을 제공하며, 상기 전자석 코일에 대응하는 이동자석형 유도체와의 상호작용을 통하여 물고기 로봇의 원활한 유영 방향 설정을 제공하기 위한 것이다.In addition, the moving magnet-type inductor connected to the fish pectoral fin arranges the electromagnet coil in a hemispherical shape on the electromagnet coil array plate, thereby increasing the utilization of the space inside the fish robot, reducing the production cost, and providing a moving magnet corresponding to the electromagnet coil. It is to provide a smooth swimming direction setting of the fish robot through interaction with the shape guide.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 물고기 로봇의 유영방향을 제어하기 위해, 이동자석형 유도체를 포함하는 가슴 지느러미와; 상기 물고기 로봇의 유영방향에 대응하여, 상기 가슴 지느러미의 이동자석형 유도체를 자기장 변화에 따라 이동시키는 전자석 코일부; 및 상기 전자석 코일부로 출력되는 자기장 세기 신호를 제어하는 제어부;를 포함한다.An apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the problems described above includes a pectoral fin including a moving magnet-type inductor to control a swimming direction of a fish robot; an electromagnet coil unit for moving the moving magnet-type inductor of the pectoral fin according to a change in the magnetic field in response to the swimming direction of the fish robot; and a control unit controlling a magnetic field strength signal output to the electromagnet coil unit.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 물고기 로봇의 유영방향을 제어하기 위해, 전자석 코일부로 출력되는 자기장 세기 신호를 제어하는 단계; 및 상기 자기장 제어 신호에 따라, 상기 전자석 코일부를 제어하여 자기장 변화에 의해 가슴 지느러미의 이동자석형 유도체를 이동시키는 단계; 및 상기 이동자석형 유도체에 연결된 상기 가슴 지느러미가 이동되어, 상기 물고기 로봇의 유영방향을 제어하는 단계;를 포함한다.A method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes controlling a magnetic field strength signal output to an electromagnet coil unit to control a swimming direction of a fish robot; and controlling the electromagnet coil part according to the magnetic field control signal to move the moving magnet-type inductor of the pectoral fin by changing the magnetic field. and controlling a swimming direction of the fish robot by moving the pectoral fin connected to the moving magnet-type inductor.

본 발명의 실시 예에 따르면, 물고기 로봇은 전자석 코일부로 출력되는 자기장 세기 신호를 제어하여 자기장 변화에 의해 가슴 지느러미의 이동자석형 유도체를 이동시키고, 상기 이동자석형 유도체에 연결된 상기 가슴 지느러미를 이동시켜 상기 물고기 로봇의 유영방향을 제어하는 장치 및 그 동작방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fish robot controls the magnetic field strength signal output to the electromagnet coil unit to move the moving magnet-type inductor of the pectoral fin by a change in the magnetic field, and moves the pectoral fin connected to the moving magnet-type inductor. A device for controlling the swimming direction of the fish robot and an operating method thereof may be provided.

이에 따라, 본 발명의 실시 예는 물고기 가슴 지느러미와 연결된 이동자석형 유도체가 배열로 구성된 전자석 사이에서 N, S 극의 위치에 따라 좌, 우 각도나 상, 하 각도, 회전 각도의 조절을 이용하여 물고기 로봇의 유영 방향에 따른 가슴 지느러미의 움직임을 구현하고, 생산 효율 및 에너지 효율을 높이는 물고기 로봇의 유영 방향 제어를 제공할 수 있다.Accordingly, the embodiment of the present invention uses the adjustment of the left and right angles, up and down angles, and rotation angles according to the position of the N and S poles between electromagnets composed of an array of moving magnet-type inductors connected to fish pectoral fins. It is possible to implement the movement of pectoral fins according to the swimming direction of the fish robot and provide swimming direction control of the fish robot that increases production efficiency and energy efficiency.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 물고기 가슴 지느러미와 연결된 이동자석형 유도체가 전자석 코일 배열판에 반구형으로 전자석 코일을 배열함으로써, 물고기 로봇 내부 공간의 활용도를 높이고, 생산 단가의 절감을 제공하며, 상기 전자석 코일에 대응하는 이동자석형 유도체와의 상호작용을 통하여 물고기 로봇의 원활한 유영 방향 설정을 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the moving magnet-type inductor connected to the fish pectoral fin arranges the electromagnet coil in a hemispherical shape on the electromagnet coil array plate, thereby increasing the utilization of the space inside the fish robot and reducing the production cost, Smooth swimming direction setting of the fish robot can be provided through interaction with the moving magnet-type inductor corresponding to the electromagnet coil.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치를 포함하는 물고기 로봇의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 유영방향을 제어하기 위해 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치와 연결된 가슴 지느러미 및 이와 연결된 이동자석형 유도체 및 전자석 코일의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미 움직임 제어부를 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치의 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 7은 도 5에 도시된 흐름도의 각 단계별 처리과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미의 상하좌우 각도 조절 및 회전시의 자속 세기 변화를 나타낸 전자석 코일 배열도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미로 일반 유영 방향 제어 시 움직임 및 전자석 코일 배열도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미로 활강 유영 제어 시 움직임 및 전자석 코일 배열도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치의 다양한 전자석 배열을 예시적으로 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a fish robot including a swimming direction control device of the fish robot according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a pectoral fin connected to a swimming direction control device of a fish robot and a moving magnet-type inductor and an electromagnet coil connected thereto to control the swimming direction of the present invention.
3 is a block diagram showing a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a pectoral fin motion controller in more detail according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a control operation of a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining in detail the process of each step of the flowchart shown in FIG.
8 is an electromagnet coil arrangement diagram showing a change in magnetic flux strength during rotation and adjustment of the up, down, left and right angles of a pectoral fin according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating movement and electromagnet coil arrangement during normal swimming direction control with pectoral fins according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating movement and electromagnetic coil arrangement when controlling downhill swimming with pectoral fins according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing various electromagnet arrangements of a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention by way of example.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치를 포함하는 물고기 로봇의 평면도이다.1 is a plan view of a fish robot including a swimming direction control device of the fish robot according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 다양한 형태의 몸체부(10)를 가질 수 있으며, 몸체부(10)는 물고기 로봇의 유영을 제어하기 위한 유영 방향 제어 장치(100)를 포함하며, 상기 유영 방향 제어 장치(100)와 연결되어 물고기 로봇의 유영 방향을 제어하는 가슴 지느러미(110)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the present invention may have various types of body parts 10, and the body part 10 includes a swimming direction control device 100 for controlling the swimming of the fish robot, and controls the swimming direction. It includes pectoral fins 110 connected to the device 100 to control the swimming direction of the fish robot.

여기서, 가슴 지느러미(110)는 물고기 로봇의 유영 방향을 제어하기 위해 상하좌우 각도 조절 및 회전이 가능해야 한다. 이러한 상하좌우 각도 조절 및 회전을 위해, 상기 유영 방향 제어 장치(100)는 물고기 로봇의 유영 방향 제어를 위한 전자석 세기를 가변시켜, 가슴 지느러미(110)에 구비된 이동자석형 유도체(120)의 위치를 변화시키고, 상기 이동자석형 유도체(120)의 위치의 변화에 따라 가슴 지느러미(110)가 상하좌우 각도 조절 및 회전이 조절되어, 상기 물고기 로봇의 유영 방향이 제어될 수 있다.Here, the pectoral fins 110 should be able to adjust angles up and down, left and right, and rotate in order to control the swimming direction of the fish robot. For such vertical and horizontal angle adjustment and rotation, the swimming direction control device 100 varies the strength of the electromagnet for controlling the swimming direction of the fish robot, and the position of the moving magnet-type inductor 120 provided on the pectoral fin 110 , and the vertical and horizontal angles and rotation of the pectoral fins 110 are adjusted according to the change in the position of the moving magnet-type inductor 120, so that the swimming direction of the fish robot can be controlled.

이후, 상기 물고기 로봇은 제어되는 유영 방향에 따른 추진력을 제공받아, 상기 유영 방향으로의 추진 이동이 수행된다. 추진 이동은 다양한 방식의 추진력 발생 모듈(미도시)에 의해 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 수중에서 물고기 형상으로 잠수 또는 부상하면서 사인곡선형(Sinusoidal)의 유영 운동을 하도록 하는 기어구조와 모터를 이용하거나, 물고기의 꼬리 형상을 한 수중 스크류 프로펠러의 작동을 통해 추진력을 얻어 유영하는 방식 등이 이용될 수 있다.Thereafter, the fish robot is provided with a driving force according to the controlled swimming direction, and propulsion movement in the swimming direction is performed. The propulsion movement can be performed by various types of propulsion generating modules (not shown), for example, using a gear structure and a motor that allow sinusoidal swimming motion while diving or floating in the shape of a fish in water. Alternatively, a method of swimming by obtaining propulsion through the operation of an underwater screw propeller shaped like a fish's tail may be used.

다만, 유영 방향의 제어가 가슴 지느러미(110)에 의해 보조되므로, 추진력을 제공하는 추진력 발생 모듈에서의 유영 방향을 변경하는 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 이에 따라 유영을 위한 제어 효율이 향상될 수 있다.However, since control of the swimming direction is assisted by the pectoral fins 110, energy consumption for changing the swimming direction in the propulsion generating module that provides propulsion can be reduced, and accordingly, control efficiency for swimming can be improved.

또한, 방향 제어가 가슴 지느러미(110)에서 수행되거나 보조됨에 따라, 추진력 발생 모듈의 구조와 형태는 최소화할 수 있으므로, 물고기 로봇 내부 시스템의 공간 효율이 향상될 수 있으며, 이는 제조를 용이하게 하고, 생산 단가를 감소시킬 수 있다.In addition, as the direction control is performed or assisted by the pectoral fin 110, the structure and shape of the propulsion generating module can be minimized, so the space efficiency of the internal system of the fish robot can be improved, which facilitates manufacturing, The production cost can be reduced.

도 2는 본 발명의 유영방향을 제어하기 위해 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치와 연결된 가슴 지느러미 및 이와 연결된 이동자석형 유도체 및 전자석 코일의 측면도이다.2 is a side view of a pectoral fin connected to a swimming direction control device of a fish robot and a moving magnet-type inductor and an electromagnet coil connected thereto to control the swimming direction of the present invention.

도 2를 참조하면, 이동 지지축(130)은 중간에 고정되는 베어링부(140)를 중심으로 하여 가슴 지느러미(110)와 이동자석형 유도체(120) 사이를 연결하며, 상기 이동 지지축(130)은 상기 이동자석형 유도체(120)가, 전자석 코일부(150)에 의해 형성된 3차원 반구형 공간을 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 물고기 로봇 몸체의 일측에 고정된 베어링부(140)를 중심으로 이동 지지축(130)이 관통하면서, 상기 이동 지지축(130)은 상기 가슴 지느러미(110)와 상기 이동자석형 유도체(120)가 상호 연결되어 회전 구동할 수 있다.Referring to FIG. 2, the movable support shaft 130 connects the pectoral fin 110 and the movable magnet-type inductor 120 with the bearing part 140 fixed in the middle as the center, and the movable support shaft 130 ) serves to enable the moving magnet-type inductor 120 to move in a three-dimensional hemispherical space formed by the electromagnet coil unit 150. In addition, while the moving support shaft 130 passes through the bearing part 140 fixed to one side of the body of the fish robot, the moving support shaft 130 connects the pectoral fin 110 and the moving magnet-type inductor 120. ) can be interconnected to drive rotation.

그리고, 이동자석형 유도체(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 이동 지지축(130)의 일단에 고정되며, 가슴 지느러미(110)는 상기 이동 지지축(130)의 타단에 고정된다.In addition, the moving magnet-type inductor 120 is fixed to one end of the moving support shaft 130 as shown in FIG. 2, and the pectoral fin 110 is fixed to the other end of the moving support shaft 130.

또한, 전자석 코일부(150)는, 물고기 로봇의 유영방향에 대응하여 상기 가슴 지느러미(110)와 상기 이동자석형 유도체(120)를 자기장 변화에 따라 이동시키며, 전자석 코일(151)과, 전자석 코일 배열판(153)으로 구성될 수 있다.In addition, the electromagnet coil unit 150 moves the pectoral fin 110 and the moving magnet type inductor 120 according to the change in the magnetic field in response to the swimming direction of the fish robot, and the electromagnet coil 151 and the electromagnet coil It may be composed of an array plate 153.

상기 전자석 코일 배열판(153)에 배열된 상기 전자석 코일(151) 중 적어도 하나에 전류 또는 전압에 따라, 상기 전자석 코일(151)에서는 미리 설정된 세기의 자기장이 형성될 수 있으며, 상기 물고기 로봇의 유영방향을 제어하기 위해 사전 설정된 배열 위치에 따라 상기 전자석 코일(151)이 배열될 수 있다.Depending on the current or voltage in at least one of the electromagnet coils 151 arranged on the electromagnet coil array plate 153, a magnetic field of a preset intensity may be formed in the electromagnet coil 151, and the swimming of the fish robot The electromagnet coil 151 may be arranged according to a preset arrangement position to control the direction.

여기서, 상기 이동자석형 유도체(120)와 상기 전자석 코일(151) 사이의 상기 자기장의 세기는 상기 이동자석형 유도체(120)와 상기 전자석 코일(151)의 거리에 반비례함에 따라, 상기 이동자석형 유도체(120) 및 상기 전자석 코일(151) 사이의 거리가 가까워질수록 상기 자기장의 세기는 커지고, 유영 방향을 제어하기 위한 에너지 효율을 높일 수 있다.Here, as the strength of the magnetic field between the moving magnet-type inductor 120 and the electromagnet coil 151 is inversely proportional to the distance between the moving magnet-type inductor 120 and the electromagnet coil 151, the moving magnet-type inductor 120 and the electromagnet coil 151 As the distance between the inductor 120 and the electromagnet coil 151 increases, the strength of the magnetic field increases, and energy efficiency for controlling the swimming direction can be increased.

이에 따라, 이동자석형 유도체(120)는 전자석 코일(151)에 인가된 상기 전류 또는 전압에 대응하여 형성된 상기 자기장에 의해 특정 방향으로 이동하며, 상기 이동자석형 유도체(120)의 이동에 따라, 이동 지지축(130)의 방향이 변경되면서, 이동 지지축(130)과 연결된 가슴 지느러미(110)가 결과적으로 이동하게 된다.Accordingly, the moving magnet-type inductor 120 moves in a specific direction by the magnetic field formed in response to the current or voltage applied to the electromagnet coil 151, and according to the movement of the moving magnet-type inductor 120, As the direction of the moving support shaft 130 is changed, the pectoral fins 110 connected to the moving support shaft 130 move as a result.

이러한 상기 가슴 지느러미(110)의 실시간 이동에 따라, 물고기 로봇의 유영방향 제어가 이루어지게 된다.According to the movement of the pectoral fins 110 in real time, the swimming direction of the fish robot is controlled.

여기서, 전자석 코일(151)은 이동자석형 유도체(120)와의 간격을 일정하게 유지하기 위해 반구형 구조로 배열되며, 상기 전자석 코일(151)이 전자석 코일 배열판(153)에 반구형 구조로 배열되면 종래 기술에 비해 적은 공간과 적은 비용으로 구현이 가능하다.Here, the electromagnet coil 151 is arranged in a hemispherical structure to maintain a constant distance from the moving magnet type inductor 120, and when the electromagnet coil 151 is arranged in a hemispherical structure on the electromagnet coil array plate 153, the conventional Compared to technology, it can be implemented in a small space and at low cost.

그리고, 상기 전자석 코일 배열판(153)의 반구형 공간의 곡률과 상기 이동자석형 유도체(120)의 곡률은 동일하게 형성될 수 있으며, 상기 전자석 코일 배열판(153) 및 상기 이동자석형 유도체(120)의 거리가 가까워질수록 유영 방향을 제어하기 위한 에너지의 효율이 향상될 수 있다.Also, the curvature of the hemispherical space of the electromagnet coil array plate 153 and the curvature of the moving magnet type inductor 120 may be formed to be the same, and the electromagnet coil array plate 153 and the moving magnet type inductor 120 may have the same curvature. As the distance of ) becomes closer, the efficiency of energy for controlling the swimming direction can be improved.

따라서, 상기 전자석 코일 배열판(153)과 상기 이동자석형 유도체(120)는 동일한 곡률로 형성되어, 일정한 밀접 거리 간격을 유지하도록 상기 이동 지지축(130)과 상기 베어링부(140)에 의해 고정된 위치를 기준으로 회전 구동될 수 있다.Therefore, the electromagnet coil array plate 153 and the moving magnet type inductor 120 are formed to have the same curvature and are fixed by the moving support shaft 130 and the bearing part 140 to maintain a constant close distance interval. It can be driven to rotate based on the position.

또한, 상기 이동자석형 유도체(120)는, 상기 전자석 코일(151)의 자기력의 영향을 받아 이동하는 자성체일 수 있으며, 예를 들어, 영구자석, 전자석, 금속 도체 등의 다양한 자성체들이 예시될 수 있다.In addition, the moving magnet-type inductor 120 may be a magnetic body that moves under the influence of the magnetic force of the electromagnet coil 151, and various magnetic bodies such as permanent magnets, electromagnets, and metal conductors may be exemplified. there is.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치(100)는, 제어부(160), 채널 선택기(170), 전력 증폭기(190), 전자석 코일부(150)를 포함할 수 있으며, 제1 실시 예에서는, 아날로그 멀티플렉서(180), 전압세기 고정부(185)를 더 포함할 수 있고, 제2 실시 예에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 채널 신호 생성기(183)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , an apparatus 100 for controlling a swimming direction of a fish robot according to an embodiment of the present invention includes a control unit 160, a channel selector 170, a power amplifier 190, and an electromagnet coil unit 150. In the first embodiment, an analog multiplexer 180 and a voltage level fixing unit 185 may be further included, and in the second embodiment, the multi-channel signal generator 183 according to an embodiment of the present invention can include

제어부(160)는 상기 물고기 로봇의 유영 방향을 제어하기 위한 각 구성요소의 전반적인 동작을 제어하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다.The control unit 160 may be implemented with one or more microprocessors that control the overall operation of each component for controlling the swimming direction of the fish robot.

물고기 로봇의 유영 방향 정보를 수신하여, 상기 유영 방향 정보에 따라, 상기 가슴 지느러미(110)를 이동시키는 방향으로의 전자석의 전류 세기를 조절할 수 있는 신호를 생성하여, 전자석 코일부(150)로 인가한다.After receiving the swimming direction information of the fish robot, a signal capable of adjusting the current strength of the electromagnet in the direction of moving the pectoral fin 110 is generated and applied to the electromagnet coil unit 150 according to the swimming direction information. do.

신호 인가를 위해, 상기 제어부(160)는 상기 전자석 코일부(150)로 인가되는 자기장 세기 신호를 전력 증폭기(190)로 출력하고, 전자석 코일(151)의 채널을 선택하는 채널 선택 신호는 채널 선택기(170)로 출력한다.For signal application, the controller 160 outputs a magnetic field strength signal applied to the electromagnet coil unit 150 to the power amplifier 190, and a channel selection signal for selecting a channel of the electromagnet coil 151 is a channel selector. output to (170).

여기서, 상기 채널 선택기(170)는 본 발명의 실시 예에 따른 두 가지 방식으로, 상기 제어부(160)는 상기 채널 선택 신호에 따른 전자석 코일(151)로의 선택적 전류 인가를 스위칭할 수 있다.Here, the channel selector 170 has two methods according to an embodiment of the present invention, and the control unit 160 can selectively switch the application of current to the electromagnet coil 151 according to the channel selection signal.

도 2를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 채널 선택기(170)는 채널 선택 신호에 따라 결정된 채널 선택 신호를 아날로그 멀티플렉서(180)로 전달한다.Referring to FIG. 2 , the channel selector 170 according to the first embodiment transfers a channel selection signal determined according to the channel selection signal to the analog multiplexer 180 .

상기 채널 선택기(170)는, 상기 제어부(160)에서 출력된 상기 채널 선택 신호의 코드를 일련의 신호로 변환할 수 있다. 일 실시 예로, 2:4 로직 디코더나 3:8 로직 디코더 등을 사용할 수 있으나, 제어할 전자석 코일(151)의 채널 개수가 늘어날 경우에는 더 큰 사이즈의 로직 디코더가 필요할 수도 있다.The channel selector 170 may convert the code of the channel selection signal output from the controller 160 into a series of signals. As an example, a 2:4 logic decoder or a 3:8 logic decoder may be used, but a larger logic decoder may be required when the number of channels of the electromagnetic coil 151 to be controlled increases.

또한, 아날로그 멀티플렉서(180)는 상기 제어부(160)에서 아날로그 전자석 제어 신호를 입력받아, 상기 채널 선택기(170)에서 선택된 상기 전자석 코일(151)의 채널 경로에 대응하는 전압세기 고정부(190)의 특정 입력 라인에 전달하는 역할을 한다. In addition, the analog multiplexer 180 receives the analog electromagnet control signal from the control unit 160, and the voltage strength fixing unit 190 corresponding to the channel path of the electromagnet coil 151 selected by the channel selector 170. It serves to deliver to a specific input line.

예를 들어, 상기 아날로그 멀티플렉서(180)는 상기 제어부(160)에서 전달된 자기장 세기 신호를, 상기 채널 선택기(170)에서 선택된 채널 선택 신호에 따라 결정된 각 전자석 코일(151)의 채널 경로를 통해, 상기 전자석 코일부(150)로 전달할 수 있다. For example, the analog multiplexer 180 transmits the magnetic field strength signal transmitted from the control unit 160 through a channel path of each electromagnet coil 151 determined according to the channel selection signal selected by the channel selector 170, It can be transmitted to the electromagnet coil part 150.

또한, 상기 전자석 코일(151)의 채널 경로에 있어서, 전달되는 상기 자기장 세기 신호의 선택, 증폭 및 유지를 위해, 상기 전압세기 고정부(185) 및 전력 증폭기(190)가 부가될 수 있다.In addition, in the channel path of the electromagnet coil 151, the voltage strength fixing unit 185 and the power amplifier 190 may be added to select, amplify, and maintain the transmitted magnetic field strength signal.

먼저, 전압세기 고정부(185)는, 상기 채널 선택기(170)와 상기 아날로그 멀티플렉서(180)를 통해 특정 전자석 코일 채널로 전달되는 상기 아날로그 전자석 제어 신호를, 사전 설정된 일정 시간 동안 특정한 전압 세기 값으로 고정한다.First, the voltage intensity fixing unit 185 converts the analog electromagnet control signal transmitted to a specific electromagnet coil channel through the channel selector 170 and the analog multiplexer 180 to a specific voltage intensity value for a predetermined period of time. fix it

이를 위해, 전압세기 고정부(185)는, 초기에는 상기 아날로그 멀티플렉서(180)의 출력 신호에 따른 전압 세기 값을 출력하고, 상기 채널 선택기(170)와 상기 아날로그 멀티플렉서(180)를 통해 신호가 통과되어 채널이 변경되는 응답시간만큼의 지연 시간 이후에는, 상기 특정한 전압 세기 값으로 샘플링된 신호가 상기 사전 설정된 일정 시간 동안 출력되도록 하는 지연 샘플링 및 유지 회로를 포함할 수 있다.To this end, the voltage intensity fixing unit 185 initially outputs a voltage intensity value according to the output signal of the analog multiplexer 180, and the signal passes through the channel selector 170 and the analog multiplexer 180. and a delay sampling and holding circuit for outputting a signal sampled at the specific voltage level for the predetermined period of time after a delay time equal to the response time when the channel is changed.

일 실시 예로, 전압세기 고정부(185)는, 상기 아날로그 멀티플렉서(180) 선택 신호와 동일한 신호 처리 과정을 갖도록 하는 저항과 콘덴서를 이용한 지연 회로를 포함하여, 상기 지연 시간을 조절할 수 있다.As an example, the voltage level fixing unit 185 may include a delay circuit using a resistor and a capacitor to have the same signal processing process as that of the selection signal of the analog multiplexer 180 to adjust the delay time.

혹은, 상기 전압세기 고정부(185)는 버퍼나 NOT 게이트를 2n개 만큼 연결한 지연 회로를 포함하여, 상기 지연 시간을 조절할 수도 있다.Alternatively, the voltage level fixing unit 185 may include a delay circuit in which 2n buffers or NOT gates are connected to adjust the delay time.

이에 따라, 상기 전압세기 고정부(185)는 상기 특정 전자석 채널의 전자석 신호세기를, 상기 고정된 값에 맞추어 원하는 시간까지 고정할 수 있다.Accordingly, the voltage strength fixing unit 185 may fix the electromagnetic signal strength of the specific electromagnet channel according to the fixed value until a desired time.

이어서, 전력 증폭기(190)는 상기 전압세기 고정부(185)에서 고정된 상기 전압세기 값을 기준으로 전자석에 공급되는 전력을 증폭하며, 증폭된 전력은 전자석 코일(151)로 전달된다.Subsequently, the power amplifier 190 amplifies power supplied to the electromagnet based on the voltage level fixed by the voltage level fixing unit 185, and the amplified power is transmitted to the electromagnet coil 151.

한편, 제2 실시 예에 따르면, 멀티 채널 신호 생성기(183)가 상기 채널 선택기(170) 및 아날로그 멀티플렉서(180)를 대체하여 구성될 수 있다.Meanwhile, according to the second embodiment, the multi-channel signal generator 183 may be configured to replace the channel selector 170 and the analog multiplexer 180.

제2 실시 예에 있어서, 먼저 제어부(160)에서는 데이터 통신(I2C 방식 등)을 이용하여 출력된 멀티 채널 선택 신호와 자기장 세기의 아날로그 전자석 제어 신호를 멀티 채널 신호 생성기(183)로 전달한다.In the second embodiment, first, the control unit 160 transfers the output multi-channel selection signal and the analog electromagnet control signal of the magnetic field strength to the multi-channel signal generator 183 using data communication (I2C method, etc.).

그리고, 상기 멀티 채널 신호 생성기(183)는, 상기 멀티 채널 선택 신호에 따라 선택된 전자석 코일(151)의 채널에 대응하는 자기장 세기의 아날로그 전자석 제어 신호를 전력 증폭기(190)로 전달한다. 상기 전력 증폭기(190)는 상기 자기장 세기의 아날로그 전자석 제어 신호에 따라 증폭된 전력에 대응하는 전압을 상기 전자석 코일(151)의 채널에 따라 선택된 하나 또는 그 이상의 전자석 코일(151)로 입력한다.The multi-channel signal generator 183 transfers an analog electromagnet control signal of magnetic field strength corresponding to a channel of the electromagnet coil 151 selected according to the multi-channel selection signal to the power amplifier 190. The power amplifier 190 inputs a voltage corresponding to the power amplified according to the analog electromagnet control signal of the magnetic field strength to one or more electromagnet coils 151 selected according to the channel of the electromagnet coil 151.

예를 들어, 상기 전자석 코일(151)의 채널은 하나 또는 복수의 전자석 코일(151)로 구성될 수 있으며, 상기 전자석 코일(151)의 채널로 인가되는 전압의 전력은 상기 하나 또는 복수의 전자석 코일(151)에 동일하게 인가될 수 있다.For example, the channel of the electromagnet coil 151 may be composed of one or a plurality of electromagnet coils 151, and the power of the voltage applied to the channel of the electromagnet coil 151 is the one or a plurality of electromagnet coils. The same can be applied to (151).

그리고, 전자석 코일부(150)는 전력 증폭기(190)에서 인가된 전압에 따른 전력 신호에 따라 자기장을 발생시킨다. 상기 전자석 코일부(150)는, 전력 신호에 따라 이동자석형 유도체(120)에 대응하는 N극 유도 자기장 신호 또는 S극 유도 자기장 신호를 설정된 세기에 따라 선택적으로 발생시킬 수 있다.Also, the electromagnet coil unit 150 generates a magnetic field according to a power signal according to a voltage applied from the power amplifier 190 . The electromagnet coil unit 150 may selectively generate an N-pole induced magnetic field signal or an S-pole induced magnetic field signal corresponding to the moving magnet type inductor 120 according to a set intensity according to a power signal.

상기 전자석 코일부(150)는 다양한 패턴으로 배열되는 복수의 전자석들을 포함할 수 있으며, 상기 N극 유도 자기장 신호 또는 S극 유도 자기장 신호를 설정된 세기에 따라 선택적으로 발생시키기 위한 극성 배열을 포함할 수 있다.The electromagnet coil unit 150 may include a plurality of electromagnets arranged in various patterns, and may include a polarity arrangement for selectively generating the N-pole induced magnetic field signal or the S-pole induced magnetic field signal according to a set strength. there is.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미(110) 움직임 제어부를 보다 구체적으로 도시한 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing in more detail the motion controller of the pectoral fin 110 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(160)는 위치 방향 변환부(161), 극 원점 계산부(162), 유도 자속 공간 계산부(163), 전자석 세기 계산부(164), 자속 충돌 상쇄값 반영부(165), 아날로그 신호 변환부(166), 전자석 신호 출력부(167), 위치 변화 확인부(168)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the control unit 160 includes a position direction conversion unit 161, a pole origin calculation unit 162, an induction magnetic flux space calculation unit 163, an electromagnet strength calculation unit 164, and a magnetic flux collision offset value reflection unit. 165, an analog signal conversion unit 166, an electromagnet signal output unit 167, and a position change confirmation unit 168 may be included.

위치 방향 변환부(161)는 가슴 지느러미(110)의 초기 위치를 설정하고, 목표 지점의 위치를 위치 결정 센서를 이용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 위치 결정 센서는 중력 센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 전류 센서, 자기 센서, 모터 센서 등이 이용될 수 있으며, 이에 따라, 가슴 지느러미(110)는 상기 센서를 이용하여 초기 위치로부터의 이동량을 측정하면 그 값을 가슴 지느러미(110)의 목표 지점으로 결정할 수 있다.The position direction conversion unit 161 may set the initial position of the pectoral fin 110 and determine the position of the target point using a positioning sensor. For example, a gravity sensor, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a current sensor, a magnetic sensor, a motor sensor, etc. may be used as the positioning sensor, and accordingly, the pectoral fin 110 moves from the initial position using the sensor. When the amount of movement is measured, the value can be determined as the target point of the pectoral fin 110.

상기 위치 방향 변환부(161)는 상기 결정된 목표 지점에 대응하여, 외부 장치 입력 값 혹은 상기 센서의 위치 결과 정보나 사전 설정된 유영 패턴에 의해 물고기 로봇의 유영 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 물고기 로봇의 유영 패턴은 좌우유영, 하강유영, 상승유영, 활강유영, 나선유영, 전진유영, 후진유영 등이 있다.The position direction conversion unit 161 may determine the swimming direction of the fish robot based on an input value of an external device, position result information of the sensor, or a preset swimming pattern, corresponding to the determined target point. For example, swimming patterns of the fish robot include left and right swimming, descending swimming, ascending swimming, downhill swimming, spiral swimming, forward swimming, and backward swimming.

구체적으로, 상기 위치 방향 변환부(161)는 현재 위치와 이동 방향에 따라, 물고기 로봇이 이동할 유영 제어 방향으로의 상기 목표 지점을 결정하고, 상기 목표 지점의 위치 및 유영 방향 정보를 상기 전자석 코일부(150)에 의해 형성된 반구형 공간에서의 위치와 방향 정보로 변환한다. Specifically, the position and direction conversion unit 161 determines the target point in the swimming control direction to which the fish robot will move according to the current position and the moving direction, and converts the location and swimming direction information of the target point to the electromagnetic coil unit. It is converted into position and direction information in the hemispherical space formed by (150).

여기서, 반구형 공간에서의 위치와 방향 정보는 반구형 좌표계에 대응하는 목표 지점의 전자석 코일(151) 위치에 매핑될 수 있다.Here, position and direction information in a hemispherical space may be mapped to a location of the electromagnetic coil 151 at a target point corresponding to a hemispherical coordinate system.

극 원점 계산부(162)는 가슴 지느러미(110)의 상기 목표 지점에 대응하는 각 극의 원점 위치를 계산하는 것으로, 이동자석형 유도체(120)에서의 좌표 원점(121)으로부터 양 혹은 음의 방향으로 이동시킨 지점을 각 극 또는 양 극의 원점으로 계산할 수 있다.The pole origin calculation unit 162 calculates the position of the origin of each pole corresponding to the target point of the pectoral fin 110, in a positive or negative direction from the coordinate origin 121 in the moving magnet type inductor 120. The point moved to can be calculated as the origin of each pole or both poles.

유도 자속 공간 계산부(163)는 상기 원점 위치에 기초하여, 상기 목표 지점에 따라 설정된 일정 범위의 3차원 구체 영역을 상기 로봇 물고기의 위치 및 유영 방향 제어를 위한 상기 이동자석형 유도체의 유도 자속 공간으로 계산할 수 있으며, 상기 유도 자속 공간 계산부(163)의 설정에 따라, 목표 지점으로 전자석 세기가 인가될 전자석 코일(151)의 채널이 결정될 수 있다.The induced magnetic flux space calculation unit 163 uses a 3D spherical area of a certain range set according to the target point based on the position of the origin to control the induced magnetic flux space of the moving magnet-type inductor for controlling the position and swimming direction of the robot fish. , and the channel of the electromagnet coil 151 to which the electromagnet strength is applied to the target point can be determined according to the setting of the induced magnetic flux space calculator 163.

그리고, 전자석 세기 계산부(164)는 상기 유도 자속 공간의 경계까지 법선 길이를 이용하여, 전자석 자속 세기를 계산할 수 있다. 예를 들어, 상기 법선 길이에 따라 필요한 자속 세기가 가변적으로 계산될 수 있고, 상기 법선 길이 계산에 따라, 보다 상대적으로 멀리 있는 이동자석의 경우에는 빠른 이동을 위해 자속 세기가 더 높아지도록 계산될 수 있다.Also, the electromagnet strength calculation unit 164 may calculate the electromagnet magnetic flux strength by using the normal length to the boundary of the induced magnetic flux space. For example, the necessary magnetic flux intensity may be variably calculated according to the normal length, and in the case of a relatively distant moving magnet, the magnetic flux intensity may be calculated to be higher for fast movement according to the normal length calculation. there is.

자속 충돌 상쇄값 반영부(165)는 상기 계산된 유도 자속 공간에서 각 극의 원점 사이의 자속이 겹치는 상쇄 영역을 식별하고, 자속이 큰 쪽에서 작은 쪽을 뺀 값을 연산하여 목표 지점으로의 원활한 제어를 위해 상기 상쇄 영역에 의한 상쇄 값을 다시 전자석 코일(151)의 자기장 세기에 추가 보상하도록 한다.The magnetic flux collision offset value reflection unit 165 identifies an offset area where the magnetic flux between the origins of each pole overlaps in the calculated induced magnetic flux space, and calculates a value obtained by subtracting the smaller magnetic flux from the larger magnetic flux for smooth control to the target point. For this, the offset value by the offset region is further compensated for the magnetic field strength of the electromagnet coil 151 again.

보다 구체적으로, 자속 충돌 상쇄값 반영부(165)는 상기 계산된 유도 자속 공간에서 양 극의 원점 사이의 자속이 겹치는 상쇄 영역을 식별하고, 상기 상쇄 영역 내에서 제1 위치에 대응하는 양 극의 자속 중 그 세기의 절대값이 상대적으로 큰 쪽에서 작은 쪽을 뺀 값을 상기 제1 위치에 대응하는 상쇄값으로 연산하며, 상기 연산한 상쇄값을 상기 전자석 코일부의 상기 제1 위치에 대응하는 상기 전자석 자속 세기에 추가 보상하도록 처리한다.More specifically, the magnetic flux collision offset value reflection unit 165 identifies an offset region in which magnetic fluxes between the origins of both poles overlap in the calculated induced magnetic flux space, and identifies the offset region corresponding to the first position in the offset region. A value obtained by subtracting a relatively large absolute value from a relatively small absolute value of the magnetic flux is calculated as an offset value corresponding to the first position, and the calculated offset value corresponds to the first position of the electromagnet coil part. It is processed to additionally compensate for the magnetic flux strength of the electromagnet.

아날로그 신호 변환부(166)는 반구형 공간좌표상의 전자석 코일(151)의 위치에 대응하여, 실제 회로에 배치된 위치 신호 경로를 매칭하고, 매칭된 각 위치의 디지털 세기 신호를 아날로그 전자석 제어 신호로 변환한다.The analog signal conversion unit 166 corresponds to the position of the electromagnet coil 151 on the hemispherical spatial coordinates, matches the position signal path disposed in the actual circuit, and converts the digital strength signal of each matched position into an analog electromagnet control signal. do.

전자석 신호 출력부(167)는 전압세기 고정부(190)가 적용된 회로의 경우 채널 선택기(170)에서 선택된 채널 선택 신호에 따라 결정된 각 전자석 코일(151)의 채널 경로를 통해 전자석 코일부(150)로 자기장 세기 신호를 전송 및 출력 on/off를 제어할 수 있다. 또한, 멀티 채널 신호 생성기(183)가 적용된 회로의 경우 데이터 통신(I2C 방식 등)을 이용하여 출력된 멀티 채널 선택 신호와 상기 자기장 세기 신호 값을 전자석 코일(151)의 개수만큼 반복하여 실행할 수 있다.In the case of a circuit to which the voltage intensity fixing unit 190 is applied, the electromagnet signal output unit 167 outputs the electromagnet coil unit 150 through a channel path of each electromagnet coil 151 determined according to the channel selection signal selected by the channel selector 170. It can transmit magnetic field strength signal and control output on/off. In addition, in the case of a circuit to which the multi-channel signal generator 183 is applied, the output multi-channel selection signal and the magnetic field strength signal value using data communication (I2C method, etc.) can be repeatedly executed as many times as the number of electromagnetic coils 151. .

위치 변화 확인부(168)는 상기 아날로그 전자석 제어 신호 값에 의한 위치 변화의 오차를 위치 센서를 통해 확인할 수 있으며, 위치 변화에 오차가 있을 경우 정확한 목표 지점으로 변화할 때까지 전자석 신호출력을 유지시킬 수 있다.The position change checking unit 168 can check the error of the position change by the analog electromagnet control signal value through a position sensor, and if there is an error in the position change, the output of the electromagnet signal is maintained until it changes to an accurate target point. can

이를 위해, 물고기 로봇에 달린 위치 센서가 변화된 위치와 계산된 위치를 추적하고, 타켓 위치의 오차 범위 내에 들어갈 때까지 상태를 유지하며, 계속 실패하면 오류로 판단하는 신호를 출력할 수 있다.To this end, the position sensor attached to the fish robot tracks the changed position and the calculated position, maintains the state until it is within the error range of the target position, and outputs a signal that is determined to be an error if it continues to fail.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치의 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 먼저 위치 방향 변환부(161)는 물고기 로봇 지느러미의 위치 및 유영 방향을 결정하며(S101), 또한, 상기 위치 방향 변환부(161)는 상기 가슴 지느러미(110)의 방향 값을 반구형 공간 좌표계에서의 위치 및 각도 값으로 변환한다(S103). 5 is a flowchart illustrating a control operation of a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , first, the position and direction conversion unit 161 determines the position and swimming direction of the fins of the fish robot (S101), and the position and direction conversion unit 161 determines the direction values of the pectoral fins 110. is converted into position and angle values in the hemispherical spatial coordinate system (S103).

상기 위치 방향 변환부(161)는 상기 결정된 목표 지점에 대응하여, 외부 장치 입력 값 혹은 상기 센서의 위치 결과 정보나 사전 설정된 유영 패턴에 의해 물고기 로봇의 유영 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 물고기 로봇의 유영 패턴은 좌우유영, 하강유영, 상승유영, 활강유영, 나선유영, 전진유영, 후진유영 등이 있다. 이에 따라, 상기 유영 패턴에 대응하여 가슴 지느러미(110)의 방향 변수가 결정될 수도 있으며, 예를 들어, 가슴 지느러미(110)의 방향 변수는 좌향, 우향, 좌우향 등이 있다.The position direction conversion unit 161 may determine the swimming direction of the fish robot based on an input value of an external device, position result information of the sensor, or a preset swimming pattern, corresponding to the determined target point. For example, swimming patterns of the fish robot include left and right swimming, descending swimming, ascending swimming, downhill swimming, spiral swimming, forward swimming, and backward swimming. Accordingly, the direction variables of the pectoral fins 110 may be determined corresponding to the swimming pattern. For example, the direction variables of the pectoral fins 110 include left, right, left and right directions.

구체적으로, 상기 위치 방향 변환부(161)는 현재 위치와 이동 방향에 따라, 물고기 로봇이 이동할 유영 제어 방향으로의 상기 목표 지점의 위치 및 유영 방향을 결정하고, 상기 목표 지점의 위치 및 유영 방향 정보를 전자석 코일부(150)에 의해 형성된 반구형 공간에서의 위치와 방향 정보로 변환한다. 여기서, 반구형 공간에서의 위치와 방향 정보는 반구형 좌표계에 대응하는 목표 지점의 전자석 코일(151) 위치에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 반구형 공간 좌표계에서의 위치 및 각도 값은 3차원 좌표 혹은 공간각도 등이 있다.Specifically, the position direction conversion unit 161 determines the position and swimming direction of the target point in the swimming control direction to which the fish robot will move, according to the current position and the moving direction, and information on the location and swimming direction of the target point. is converted into position and direction information in the hemispherical space formed by the electromagnet coil unit 150. Here, position and direction information in a hemispherical space may be mapped to a location of the electromagnetic coil 151 at a target point corresponding to a hemispherical coordinate system. For example, the position and angle values in the hemispherical spatial coordinate system include three-dimensional coordinates or spatial angles.

그리고, 극 원점 계산부(162)는 상기 목표 지점에 대응하여 이동자석형 유도체(120)의 양 극의 원점 위치를 이동자석형 유도체(120)에서의 좌표 원점(121)과 방향으로 계산한다(S105).Then, the pole origin calculation unit 162 calculates the position of the origin of both poles of the moving magnet-type inductor 120 as the coordinate origin 121 and the direction of the moving magnet-type inductor 120 corresponding to the target point ( S105).

보다 구체적으로, S극의 원점(122)은 이동자석형 유도체(120)의 좌표 원점(121)을 1축 좌표계의 원점으로 할 경우에, 이동자석형 유도체 크기(d)를 2로 나눈 값만큼 양의 방향으로 이동시킨 지점일 수 있다.More specifically, when the origin 122 of the S pole is the origin of the coordinate system 121 of the moving magnet type inductor 120 as the origin of the 1-axis coordinate system, the size d of the moving magnet type inductor is divided by 2. It can be a point moved in a positive direction.

또한, N극의 원점(123)은 이동자석형 유도체(120)의 좌표 원점(121)을 1축 좌표계의 원점으로 할 경우에, 이동자석형 유도체 크기(d)를 2로 나눈 값만큼 음의 방향으로 이동시킨 지점일 수 있다.In addition, when the origin 123 of the N pole is the origin of the coordinate system 121 of the moving magnet type inductor 120 as the origin of the 1-axis coordinate system, the value d divided by 2 is negative. It may be a point moved in a direction.

이후, 유도 자속 공간 계산부(163)는 상기 계산된 목표 지점의 S극 원점(122), N극 원점(123)을 기준으로 유도 자속 공간을 계산한다(S107).Then, the induced magnetic flux space calculator 163 calculates the induced magnetic flux space based on the S pole origin 122 and the N pole origin 123 of the calculated target point (S107).

유도 자속 공간 계산부(163)는 목표지점에 대응하여 비선형 세기로 변화하는 자속공간의 적어도 일부를, 상기 계산된 지점인 각 극의 원점을 기준으로 사전 설정된 범위의 3차원 구체 영역인 유도 자속 공간으로 설정할 수 있다.The induced flux space calculation unit 163 uses at least a part of the magnetic flux space that changes with nonlinear intensity corresponding to the target point, the induced flux space, which is a three-dimensional spherical area of a predetermined range based on the calculated point, the origin of each pole. can be set to

유도 자속 공간 계산부(163)의 설정에 따라, 목표 지점으로 전자석 세기가 인가될 전자석 코일(151)의 채널이 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 전자석 코일(151)의 채널은 사전 설정된 범위의 3차원 구체 영역 범위에 대응되는 하나 이상의 전자석 코일(151)들로 구성될 수 있다.According to the settings of the induced magnetic flux space calculation unit 163, a channel of the electromagnetic coil 151 to which the electromagnetic strength is applied to the target point may be determined. More specifically, the channel of the electromagnet coil 151 may be composed of one or more electromagnet coils 151 corresponding to a range of a three-dimensional sphere of a preset range.

그리고, 전자석 세기 계산부(164)는 이동자석형 유도체(120)를 상기 설정된 비선형 유도 자속 공간의 경계 내부로 유도할 전자석 세기를 계산한다(S109).Then, the electromagnet strength calculation unit 164 calculates the electromagnet strength to induce the moving magnet type inductor 120 into the boundary of the set nonlinear induction magnetic flux space (S109).

보다 구체적으로, 전자석 자속의 세기는, 상기 이동자석형 유도체(120)와, 상기 비선형 유도 자속 공간의 경계 지점까지의 법선 길이에 기초하여 계산될 수 있다.More specifically, the strength of the electromagnetic flux may be calculated based on the normal length between the moving magnet-type inductor 120 and the boundary point of the nonlinear induced magnetic flux space.

또한, 자속 충돌 상쇄값 반영부(165)는 S극 원점(122), N극 원점(123) 사이 공간의 자속 충돌에 의해 상쇄되는 값을 반영하여 보상한다(S111).In addition, the magnetic flux collision offset value reflection unit 165 reflects and compensates for a value offset by magnetic flux collision in the space between the origin of the S pole 122 and the origin of the N pole 123 (S111).

자속 충돌 상쇄값 반영부(165)는 상기 비선형 자속 공간에서 각 극의 원점 사이의 자속이 겹치는 상쇄 왜곡 영역을 식별하고, 자속이 큰 쪽에서 자속이 작은 쪽을 뺀 값을 연산하여, 상기 상쇄 왜곡 영역에 의한 상쇄값이 다시 전자석 코일(151)의 자기장 세기에 추가 보상되도록 처리한다.The magnetic flux collision offset value reflecting unit 165 identifies a cancellation distortion area in which the magnetic flux between the origins of each pole overlaps in the nonlinear magnetic flux space, and calculates a value obtained by subtracting the side with the larger magnetic flux from the side with the smaller magnetic flux, and calculates the offset distortion area. The offset value by is processed so that the magnetic field strength of the electromagnet coil 151 is additionally compensated.

그리고, 아날로그 신호 변환부(166)는 전자석 코일(151)의 위치별 세기를 전자 회로에 배치된 채널 위치 경로 신호 및 이에 대한 아날로그 신호값으로 변환한다(S113).Then, the analog signal conversion unit 166 converts the intensity of each position of the electromagnetic coil 151 into a channel position path signal disposed in the electronic circuit and an analog signal value corresponding thereto (S113).

여기서, 아날로그 신호 변환부(166)는 반구형 공간좌표상 전자석 코일(151)의 위치에 대응하여, 실제 회로에 배치된 위치 신호 경로를 매칭하고, 각 매칭된 위치 신호 경로별 신호세기를 자속 충돌 상쇄값 반영부(165)에서 보상 처리된 신호 세기 값으로 출력되도록 변환한다.Here, the analog signal conversion unit 166 corresponds to the position of the electromagnet coil 151 on the hemispherical spatial coordinates, matches the position signal path disposed in the actual circuit, and cancels the magnetic flux collision by determining the signal strength for each matched position signal path. In the value reflection unit 165, the signal intensity value is converted to be output as a compensated signal strength value.

이후 전자석 신호 출력부(167)는 전자석 코일(151)별 세기 값을 출력한다(S115).Then, the electromagnet signal output unit 167 outputs an intensity value for each electromagnet coil 151 (S115).

제1 실시 예의 경우, 전자석 신호 출력부(167)는 채널 선택 신호에 따라 결정된 각 전자석 코일(151)의 채널 경로를 통해, 전자석 코일부(150)로 아날로그 전자석 제어 신호를 출력하고, 상기 아날로그 전자석 제어 신호의 출력 on/off를 제어할 수 있다. In the case of the first embodiment, the electromagnet signal output unit 167 outputs an analog electromagnet control signal to the electromagnet coil unit 150 through a channel path of each electromagnet coil 151 determined according to the channel selection signal, and the analog electromagnet. Control signal output on/off can be controlled.

또한, 제2 실시 예의 경우, 전자석 신호 출력부(167)는 멀티 채널 선택 신호와 상기 아날로그 전자석 제어 신호 값을 전자석 코일부(150)로 출력하고, 상기 아날로그 전자석 제어 신호의 출력 on/off를 제어하는 멀티 채널 제어 프로세스를, 전자석 코일(151)의 개수만큼 반복하여 실행할 수 있다.In addition, in the case of the second embodiment, the electromagnet signal output unit 167 outputs the multi-channel selection signal and the analog electromagnet control signal value to the electromagnet coil unit 150, and controls output on/off of the analog electromagnet control signal. The multi-channel control process can be repeatedly executed as many times as the number of electromagnetic coils 151.

그리고, 위치 변화 확인부(168)는 물고기 로봇에 달린 위치 센서가 물고기 로봇의 위치변화를 확인한다(S117).Then, the position change confirmation unit 168 checks the position change of the fish robot by the position sensor attached to the fish robot (S117).

도 6 내지 도 7은 도 5에 도시된 흐름도의 각 단계별 처리과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are diagrams for explaining in detail the process of each step of the flowchart shown in FIG.

도 6을 참조하면, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 물고기 로봇 유영 제어 장치(100)에 의해 가슴 지느러미(110)의 위치 및 방향이 결정되면, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 가슴 지느러미(110)의 위치 이동에 따라 반구형 공간 상의 물고기 로봇 유영 제어가 이루어진다.Referring to FIG. 6, as shown in FIG. 6(a), when the position and direction of the pectoral fins 110 are determined by the fish robot swimming control device 100, as shown in FIG. 6(b) In accordance with the positional movement of the pectoral fins 110, fish robot swimming control is performed on the hemispherical space.

여기서, 도 6(a)에서 상기 가슴 지느러미(110)는 물고기 로봇 유영 제어 장치(100)에 의해 위치 및 방향이 결정되고, 전자석 코일부(150)에 인가되는 전류에 의해 이동자석형 유도체(120)가 도 6(b)와 같이 반구형 공간 상에서 특정 방향으로 움직일 수 있다.Here, in FIG. 6 (a), the position and direction of the pectoral fins 110 are determined by the fish robot swimming control device 100, and the moving magnet-type inductor 120 ) can move in a specific direction on a hemispherical space, as shown in FIG. 6(b).

보다 구체적으로, 상기 이동자석형 유도체(120)의 움직임에 따라 상기 가슴 지느러미(110)가 움직이며 인가된 전류에 대응하여 형성된 자기장에 의해 특정 방향으로 이동하며, 상기 이동자석형 유도체(120)의 이동에 따라, 이동 지지축(130)의 방향이 변경되면서, 이동 지지축(130)과 연결된 가슴 지느러미(110)가 결과적으로 이동하게 된다.More specifically, the pectoral fins 110 move according to the movement of the moving magnet-type inductor 120 and move in a specific direction by a magnetic field formed in response to the applied current, and the moving magnet-type inductor 120 According to the movement, as the direction of the movement support shaft 130 is changed, the pectoral fin 110 connected to the movement support shaft 130 moves as a result.

도 7은 비선형 자속 공간의 자기장 자속 세기 및 상쇄 왜곡 보상을 설명하기 위한 것이다.7 is for explaining the magnetic flux strength of a magnetic field in a nonlinear magnetic flux space and offset distortion compensation.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 목표 지점에 대한 각 극의 원점 위치를 임의의 이동자석형 유도체에서의 좌표 원점(121)과 방향으로 계산한다.As shown in FIG. 7(a), the position of the origin of each pole with respect to the target point is calculated as the coordinate origin 121 and the direction of any moving magnet-type inductor.

보다 구체적으로, S극 원점(122)은 임의의 이동자석형 유도체의 좌표 원점(121)을 1축 좌표계의 원점으로 할 경우에, 이동자석형 유도체 크기(d)를 2로 나눈 값만큼 양의 방향으로 이동시킨 지점일 수 있다.More specifically, when the origin of the coordinates 121 of any moving magnet type inductor is the origin of the 1-axis coordinate system, the S pole origin 122 is positive by the value dividing the size d of the moving magnet type inductor by 2. It may be a point moved in a direction.

또한, N극 원점(123)은 임의의 이동자석형 유도체의 좌표 원점(121)을 1축 좌표계의 원점으로 할 경우에, 이동자석형 유도체 크기(d)를 2로 나눈 값만큼 음의 방향으로 이동시킨 지점일 수 있다.In addition, the N-pole origin 123 moves in the negative direction by the value dividing the size d of the moving magnet type inductor by 2 when the coordinate origin 121 of any moving magnet type inductor is the origin of the 1-axis coordinate system. It may be a point that has been moved.

도 7(b)는 자속 경계 영역을 나타낸다. 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 임의의 이동자석형 유도체의 N극과 S극을 중심으로 일정 범위 자속 경계 영역이 형성되며, 임의의 이동자석형 유도체의 상기 좌표 원점(121) 부분에 중첩 영역이 존재할 수 있다.7(b) shows a magnetic flux boundary region. As shown in FIG. 7(b), a magnetic flux boundary region within a certain range is formed around the N pole and the S pole of an arbitrary moving magnet type inductor, and is located at the coordinate origin 121 of the arbitrary moving magnet type inductor. Overlapping regions may exist.

도 7(c) 및 도 7(d)는 중첩영역에 대한 상쇄 왜곡 보상을 설명하기 위한 도면이다. 도 7(c)에 도시된 바와 같이 목표 지점의 비선형 자속 공간에 대응하는, 사전 설정된 범위 내에 위치한 전자석 코일(151)로부터, 상기 비선형 자속 공간의 경계 지점까지의 법선 길이에 기초하여 전자속 자속의 세기가 계산될 수 있다. 이에 따라, 도 7(d)에 도시된 바와 같이 상기 비선형 자속 공간에서 각 극을 유도하는 자기장과의 자속이 겹치는 상쇄 왜곡 영역을 식별하고, 자속이 큰 쪽에서 자속이 작은 쪽을 뺀 값을 연산하며, 상기 연산된 상쇄 왜곡 영역에 의한 상쇄값을 자기장 세기에 추가 보상하여 전자석 코일(151)의 원점 보상이 이루질 수 있다.7(c) and 7(d) are diagrams for explaining offset distortion compensation for an overlapping region. As shown in FIG. 7(c), the amount of electromagnetic flux based on the normal length from the electromagnet coil 151 located within a predetermined range corresponding to the nonlinear magnetic flux space of the target point to the boundary point of the nonlinear magnetic flux space. intensity can be calculated. Accordingly, as shown in FIG. 7(d), the offset distortion region in which the magnetic flux with the magnetic field inducing each pole overlaps in the nonlinear magnetic flux space is identified, and the value obtained by subtracting the smaller magnetic flux from the larger magnetic flux is calculated. , Compensation for the origin of the electromagnet coil 151 may be achieved by additionally compensating the magnetic field strength for the offset value by the calculated offset distortion region.

이에 따라, 상기 상쇄 왜곡 영역은 상기 비선형 자속 공간에서 상기 각 극을 유도하는 자기장으로부터 생기며, 상기 상쇄 왜곡 영역에 의한 상쇄값 추가 보상을 통해 전자석 코일(151)에 전류를 인가하여 임의의 이동자석형 유도체가 반구형 공간 상의 특정 방향으로 움직일 수 있다. 또한, 상기 비선형 자속 공간의 경계 지점까지의 법선 길이에 기초한 상기 자속 세기의 조절을 통해 상기 전자석 코일(151)의 채널에 인가하여 물고기 로봇을 원하는 방향으로 보다 정확하게 제어할 수 있다.Accordingly, the cancellation distortion region is generated from a magnetic field inducing each pole in the nonlinear magnetic flux space, and an arbitrary moving magnet type is applied by applying a current to the electromagnet coil 151 through additional compensation of an offset value by the cancellation distortion region. The inductor can move in a specific direction on the hemispherical space. In addition, the fish robot can be more accurately controlled in a desired direction by applying the magnetic flux to the channel of the electromagnet coil 151 through adjustment of the magnetic flux strength based on the normal length up to the boundary point of the nonlinear magnetic flux space.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미(110)의 상하좌우 각도 조절 및 회전시의 자속 세기 변화를 나타낸 전자석 코일(151) 배열도이다.8 is an arrangement diagram of an electromagnet coil 151 showing a change in magnetic flux strength when adjusting the angle of the pectoral fin 110 up, down, left and right and rotating it according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 물고기 로봇의 유영방향을 제어하기 위해 가슴 지느러미(110)는 측면에서 보았을 때를 상정한 각 전자석 코일의 배열 및 세기 조절에 따라, 상하좌우 각도 조절과 회전이 가능해야 한다.Referring to FIG. 8 , in order to control the swimming direction of the fish robot, the pectoral fins 110 must be able to adjust the angle up, down, left and right and rotate according to the arrangement and strength of each electromagnet coil assuming a side view.

도 8(a)는 가슴 지느러미(110)의 초기 위치 설정 상태를 도시한 도면이다.Figure 8 (a) is a diagram showing the initial position setting state of the pectoral fins 110.

도 8(a)를 참조하면, 전자석 코일(151) 배열에는 이동자석형 유도체(120)의 각 극에 영향을 기준으로 동일하거나 상이한 전류 세기가 각각 인가된다. 각 배열 위치는, 전술한 바와 같이 전자석 코일(151)의 채널에 매핑될 수 있다. 따라서, 각 채널 배열별 자기장 세기 조절에 따른 물고기 로봇의 유영 제어가 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 8(a), the same or different current intensities are applied to the array of electromagnet coils 151 based on the influence of each pole of the moving magnet-type inductor 120, respectively. Each arrangement position may be mapped to a channel of the electromagnetic coil 151 as described above. Therefore, swimming control of the fish robot can be performed according to the adjustment of the magnetic field strength for each channel arrangement.

여기서, 외력에 의한 탈조나 빠른 자속 변화에 따라 이동자석형 유도체(120)의 위치 오류를 방지하기 위해, 물고기 로봇 유영 제어장치(100)는, 변경위치의 중심이 되는 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)에는 강한 제1 자기장 세기 신호를 입력하고, 주변의 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)에는 약한 제2 자기장 세기 신호를 입력하고, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)에는 자기장 세기 신호를 인가하지 않음에 따라 자속 밀도 차이를 이용하여 원하는 위치로 가슴 지느러미(110)를 조절시킬 수 있다.Here, in order to prevent a position error of the moving magnet type inductor 120 due to deregulation due to external force or rapid magnetic flux change, the fish robot swimming control device 100 has a first colored checkered pattern that is the center of the change position. A strong first magnetic field strength signal is input to the electromagnet coil 151a and the second electromagnet coil 151b colored with thick hatching, and the third electromagnet coil 151c with a checkered pattern and the fourth electromagnet coil 151c colored with thin hatching are applied. By inputting a weak second magnetic field strength signal to the electromagnet coil 151d and not applying a magnetic field strength signal to the uncolored fifth electromagnet coil 151e, the pectoral fin 110 is moved to a desired position using the magnetic flux density difference can be adjusted.

여기서, 전자석 코일(151)은 배열 간격이 좁을수록 적은 전력으로 큰 힘을 발휘할 수 있으므로, 배열 간격을 고려한 전자석 세기가 차등적으로 인가될 수 있다.Here, since the electromagnet coil 151 can exert greater force with less power as the arrangement interval becomes narrower, the electromagnet strength considering the arrangement interval can be differentially applied.

또한, 도 8(b) 내지 도 8(g)는 순서대로 상향, 하향, 좌향, 우향 및 회전 유영의 경우에 제어되는 전자석 배열의 세기를 각각 나타낸 것이다. In addition, FIGS. 8(b) to 8(g) show the strength of the electromagnet array controlled in the case of upward, downward, leftward, rightward and rotational swimming in sequence, respectively.

도 8(b) 내지 도 8(g)에서, 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)에는 강한 제1 자기장 세기 신호를 입력되며, 주변의 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)에는 약한 제2 자기장 세기 신호가 입력되며, 채색되지 않은 제 3 전자석 코일(151e)에는 자기장 세기 신호를 인가되지 않을 수 있다.8(b) to 8(g), a strong first magnetic field strength signal is input to the colored checkered first electromagnet coil 151a and the thick hatched second electromagnet coil 151b. A weak second magnetic field strength signal is input to the unpainted checkered third electromagnet coil 151c and the thin hatched fourth electromagnet coil 151d, and the magnetic field strength signal is input to the unpainted third electromagnet coil 151e. may not be authorized.

상기 도 8(b) 내지 8(g)에 도시된 바와 같이, 가슴 지느러미(110)와 연결된 이동자석형 유도체(120)가 배열로 구성된 전자석 사이에서 이동자석형 유도체 N극(120a), 이동자석형 유도체 S극(120b)의 위치 및 세기 조절에 따라 좌, 우 각도나 상, 하 각도, 회전 각도가 조절될 수 있다.As shown in FIGS. 8(b) to 8(g), a moving magnet type inductor N pole 120a, a moving magnet between the electromagnets composed of an array of moving magnet type inductors 120 connected to the pectoral fin 110 Depending on the position and intensity of the type inductor S-pole 120b, the left and right angles, up and down angles, and rotation angles can be adjusted.

전술한 바와 같이, 물고기 로봇의 유영방향 변경의 중심이 되는 전자석 코일(151)은 각기 다른 전류 세기가 입력되어 자속 밀도 차이를 만들어, 가슴 지느러미(110)를 원하는 위치로 조절할 수 있다.As described above, the electromagnet coil 151, which is the center of changing the swimming direction of the fish robot, can adjust the pectoral fin 110 to a desired position by generating a difference in magnetic flux density by inputting different current intensities.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미(110)로 일반 유영 방향 제어 및 활강 유영 제어 시 움직임 및 전자석 코일(150) 배열도이다.9 and 10 are arrangement diagrams of movement and electromagnet coils 150 during normal swimming direction control and downhill swimming control with pectoral fins 110 according to an embodiment of the present invention.

도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 전자석 코일(150) 배열의 구성은 물고기 로봇이 움직이고자 하는 방향 설정을 위한 것으로, 유영하고자 하는 방향에 맞게 이동자석형 유도체(120)가 위치함에 따라 후진 및 활강유영을 할 수 있다.As shown in FIGS. 9 to 10, the configuration of the arrangement of the electromagnetic coils 150 is for setting the direction in which the fish robot wants to move. You can do downhill swimming.

여기서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 물고기 로봇의 유영방향에 따른 가슴 지느러미(110)의 위치 방향 설정 흐름을 순서대로 나열한 것이다. 물고기 로봇이 원하는 방향으로 유영을 할 때 위치 방향 변환부(161)가 가슴 지느러미(110)의 위치를 결정하고, 이에 대응하여 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)에는 강한 자기장 세기 신호를 입력한다.Here, as shown in FIGS. 9 and 10 , the flow of setting the location and direction of the pectoral fins 110 according to the swimming direction of the fish robot is sequentially arranged. When the fish robot swims in a desired direction, the position direction conversion unit 161 determines the position of the pectoral fin 110, and in response to this, the first colored checkered pattern closest to the moving magnet type inductor N pole 120a A strong magnetic field strength signal is input to the second electromagnet coil 151b colored with bold hatching closest to the electromagnet coil 151a and the moving magnet type inductor S-pole 120b.

또한, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)에는 약한 자기장 세기 신호를 입력하고, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)에는 자기장 세기 신호를 입력하지 않을 수 있다. 도 2의 이동 지지축(130)의 일단에 연결된 이동자석형 유도체(120)와 타단에 연결된 가슴 지느러미(110)가 베어링부(140)를 중심으로 움직이며 물고기 로봇이 유영할 수 있다.In addition, an uncolored checkered third electromagnet coil 151c located around the first electromagnet coil 151a and a fourth electromagnet coil 151d colored with thin hatching located around the second electromagnet coil 151b ), the weak magnetic field strength signal may be input, and the magnetic field strength signal may not be input to the uncolored fifth electromagnet coil 151e. The moving magnet-type inductor 120 connected to one end of the moving support shaft 130 of FIG. 2 and the pectoral fin 110 connected to the other end move around the bearing part 140, and the fish robot can swim.

일 실시 예로, 도 9는 가슴 지느러미(110)로 일반 유영 방향 제어 시 움직임에 따른 전자석 코일(151)의 배열도이다.As an example, FIG. 9 is an arrangement diagram of the electromagnet coil 151 according to the motion when the pectoral fin 110 controls the normal swimming direction.

도 9(a)에 도시된 바와 같이 가슴 지느러미(110)의 초기 위치는 이동자석형 유도체(120)의 위치와 대응하여 전자석 코일 배열판(153)의 중앙에 위치한다. 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)은 강한 전류가 흐를 수 있고, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)은 약한 전류가 흐를 수 있으며, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)은 전류가 흐르지 않을 수 있다.As shown in FIG. 9(a), the initial position of the pectoral fin 110 is located at the center of the electromagnetic coil array plate 153 corresponding to the position of the moving magnet-type inductor 120. The colored checkered first electromagnet coil 151a closest to the moving magnet type inductor N pole 120a and the thick hatched colored second electromagnet coil 151b closest to the moving magnet type inductor S pole 120b are strong Current may flow, and the third electromagnet coil 151c of unpainted checkered pattern located around the first electromagnet coil 151a and the fourth colored thin hatching located around the second electromagnet coil 151b A weak current may flow through the electromagnet coil 151d, and no current may flow through the uncolored fifth electromagnet coil 151e.

그리고, 가슴 지느러미(110)가 꼬리 방향으로 이동하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 이동 지지축(130)의 양 끝단에 이동자석형 유도체(120)와 가슴 지느러미(110)가 고정되어 있기 때문에 상기 이동자석형 유도체(120)는 도 9(b)와 같이 꼬리 반대 방향에 위치해야 한다.In addition, in order for the pectoral fin 110 to move in the tail direction, as shown in FIG. 2, since the moving magnet-type inductor 120 and the pectoral fin 110 are fixed to both ends of the moving support shaft 130, The moving magnet type inductor 120 should be located in the opposite direction of the tail as shown in FIG. 9(b).

또한, 도 9(c)는 상기 도 9(b)에 도시된 가슴 지느러미(110)의 위치 상태에서 상기 이동자석형 유도체(120)가 90도 회전한 상태로 위치한다. 이에 따라, 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)에 강한 전류가 흐르고, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)에 약한 전류가 흐르며, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)에는 전류가 흐르지 않을 수 있다.In addition, in FIG. 9(c), the moving magnet-type inductor 120 is positioned in a state where the pectoral fin 110 is rotated 90 degrees from the position of the pectoral fin 110 shown in FIG. 9(b). Accordingly, the first colored checkered electromagnet coil 151a closest to the moving magnet type inductor N pole 120a and the thick hatched colored second electromagnet coil 151b closest to the moving magnet type inductor S pole 120b ), a strong current flows, and the third electromagnet coil 151c of the unpainted checkered pattern located around the first electromagnet coil 151a and the thin hatched colored third coil located around the second electromagnet coil 151b A weak current may flow through the fourth electromagnet coil 151d, and no current may flow through the uncolored fifth electromagnet coil 151e.

다음으로, 도 9(d)는 도 9(c)에 도시된 바에서 가슴 지느러미(110)가 전진한 상태에 위치하므로 상기 이동자석형 유도체(120)가 물고기 로봇의 꼬리 쪽으로 위치하며, 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)에는 강한 전류가 흐르고, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)에는 약한 전류 및 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)에는 전류가 흐르지 않을 수 있다.Next, in FIG. 9(d), as shown in FIG. 9(c), since the pectoral fin 110 is located in a forward state, the moving magnet-type inductor 120 is located toward the tail of the fish robot, and the moving magnet A strong current is applied to the first colored checkered electromagnet coil 151a closest to the type inductor N pole 120a and the thick hatched second electromagnet coil 151b closest to the moving magnet type S pole 120b. The third electromagnet coil 151c of an uncolored checkered pattern located around the first electromagnet coil 151a and the fourth electromagnet coil 151d colored with thin hatching located around the second electromagnet coil 151b ) may have a weak current and no current may flow through the uncolored fifth electromagnet coil 151e.

마지막으로, 도 9(e)는 가슴 지느러미(110)가 초기 상태로 위치하므로 도 9(a)와 동일한 이동자석형 유도체(120) 및 전자석 코일(151)의 배열 상태가 되며, 상기 도 9(a) 내지 도 9(e)의 과정을 반복 수행하여 물고기 로봇의 일반 유영을 제어할 수 있다.Finally, in FIG. 9(e), since the pectoral fin 110 is located in the initial state, the arrangement of the moving magnet-type inductor 120 and the electromagnet coil 151 is the same as in FIG. 9(a), and FIG. 9( Normal swimming of the fish robot can be controlled by repeatedly performing the processes of a) to FIG. 9(e).

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 가슴 지느러미(110)로 활강 유영 제어 시 움직임 및 전자석 코일(151) 배열도이다.10 is an arrangement diagram of movement and electromagnet coils 151 when controlling downhill swimming with pectoral fins 110 according to an embodiment of the present invention.

도 10(a)에 도시된 바와 같이 가슴 지느러미(110)의 초기 위치는 이동자석형 유도체(120)의 위치와 대응하여 전자석 코일 배열판(153)의 중앙에 위치한다. 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)은 강한 전류가 흐를 수 있고, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)은 약한 전류가 흐를 수 있으며, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)은 전류가 흐르지 않을 수 있다.As shown in FIG. 10 (a), the initial position of the pectoral fin 110 is located at the center of the electromagnetic coil array plate 153 corresponding to the position of the moving magnet-type inductor 120. The colored checkered first electromagnet coil 151a closest to the moving magnet type inductor N pole 120a and the thick hatched colored second electromagnet coil 151b closest to the moving magnet type inductor S pole 120b are strong Current may flow, and the third electromagnet coil 151c of unpainted checkered pattern located around the first electromagnet coil 151a and the fourth colored thin hatching located around the second electromagnet coil 151b A weak current may flow through the electromagnet coil 151d, and no current may flow through the uncolored fifth electromagnet coil 151e.

이후, 물고기 로봇의 활강 유영을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 이동 지지축(130)의 양 끝단에 이동자석형 유도체(120)와 가슴 지느러미(110)가 고정되어 있기 때문에, 상기 이동자석형 유도체(120)는 도 10(b) 내지 도 10(c)에 도시된 바와 같이 가슴 지느러미(110)가 유영하고자 하는 방향의 반대 방향에 위치해야 한다.Then, since the moving magnet-type inductor 120 and the pectoral fin 110 are fixed to both ends of the moving support shaft 130 as shown in FIG. 2 for the fish robot to glide, the moving magnet-type inductor ( 120) should be located in the opposite direction to the direction in which the pectoral fins 110 are to swim, as shown in FIGS. 10(b) to 10(c).

이에 따라, 도 10(b)는 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 유영하기 위해 이동자석형 유도체(120)는 가슴 지느러미(110)의 반대 방향에 위치해 있고, 도 10(c) 및 도 10(d)의 경우 전술한 바와 같이 도시된 유영하고자 하는 방향의 반대 방향에 이동자석형 유도체(120)가 위치한다.Accordingly, as shown in FIG. 10 (b), in order to swim in the direction of the arrow, the moving magnet-type inductor 120 is located in the opposite direction of the pectoral fin 110, and FIGS. 10 (c) and 10 (d) In the case of , the moving magnet-type inductor 120 is located in the opposite direction to the direction to swim as described above.

상기 이동자석형 유도체(120)의 위치와 대응하여 이동자석형 유도체 N극(120a)에 가장 인접한 채색된 체크무늬의 제 1 전자석 코일(151a)과 이동자석형 유도체 S극(120b)에 가장 인접한 굵은 빗금 채색된 제 2 전자석 코일(151b)은 강한 제1 전류가 흐를 수 있고, 상기 제 1 전자석 코일(151a)의 주변에 위치한 채색되지 않은 체크무늬의 제 3 전자석 코일(151c)과 상기 제 2 전자석 코일(151b)의 주변에 위치한 얇은 빗금 채색된 제 4 전자석 코일(151d)은 약한 제2 전류가 흐를 수 있으며, 채색되지 않은 제 5 전자석 코일(151e)은 전류가 흐르지 않도록 제3 세기가 할당될 수 있다.Corresponding to the position of the moving magnet type inductor 120, the colored checkered first electromagnet coil 151a closest to the moving magnet type inductor N pole 120a and the closest to the moving magnet type inductor S pole 120b A strong first current can flow through the second electromagnet coil 151b painted with bold hatching, and the uncolored checkered third electromagnet coil 151c located around the first electromagnet coil 151a and the second electromagnet coil 151c A weak second current may flow through the fourth electromagnet coil 151d, which is colored with thin hatching located around the electromagnet coil 151b, and a third intensity is assigned to the unpainted fifth electromagnet coil 151e so that no current flows. It can be.

마지막으로, 도 10(e)는 가슴 지느러미(110)가 초기 상태로 위치하므로 도 10(a)와 동일한 이동자석형 유도체(120) 및 전자석 코일(151)의 배열 상태가 되며, 상기 도 10(a) 내지 도 10(e)의 과정을 반복 수행하여 물고기 로봇의 활강 유영을 제어할 수 있다.Finally, in FIG. 10 (e), since the pectoral fin 110 is located in the initial state, the arrangement of the moving magnet-type inductor 120 and the electromagnetic coil 151 is the same as in FIG. 10 (a), and FIG. 10 ( The downhill swimming of the fish robot may be controlled by repeatedly performing the processes of a) to FIG. 10(e).

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 물고기 로봇의 유영 방향 제어 장치의 다양한 전자석 배열을 예시적으로 나타낸 도면이다.11 is a diagram showing various electromagnet arrangements of a swimming direction control device of a fish robot according to an embodiment of the present invention by way of example.

도 11을 참조하면, 전자석 코일(151) 배열의 구성은 가슴 지느러미(110)의 움직임 구현을 위한 것으로, 다양한 전자석의 배열을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 11, the configuration of the arrangement of the electromagnetic coils 151 is for realizing the movement of the pectoral fins 110, and various arrangements of electromagnets can be configured.

일 실시 예로, 도 11(a) 내지 도 11(g)는 순서대로 2x2 직사각형 배열, 3x3 직사각형 배열, 4x4 원형 배열, 5x5 다이아몬드 배열, 5x5 원형 배열, 6x6 원형 배열, 할바흐 배열(Halbach array) 구성을 나타낸 것으로, 전자석의 수가 많을수록 적은 전력으로 큰 힘을 발휘하여 물고기 로봇의 전력 효율과 운동 효율을 높일 수 있으며, 전자석의 배치에 따라 전자석의 세기가 달라질 수 있다.11(a) to 11(g) show a 2x2 rectangular array, a 3x3 rectangular array, a 4x4 circular array, a 5x5 diamond array, a 5x5 circular array, a 6x6 circular array, and a Halbach array in sequence. As shown, as the number of electromagnets increases, power efficiency and movement efficiency of the fish robot can be increased by exerting a large force with less power, and the strength of the electromagnet can vary depending on the arrangement of the electromagnets.

도 11(g)의 할바흐 배열(Halbach array)에서 모든 인접한 두 자석의 자화 방향은 특정 각도마다 다르며, 자기장은 비대칭 분포를 생성하고, 특정 영역에서 크고 균일한 자기장을 생성할 수 있다. 또한, 상기 자기장은 영구 자성 물질 자체의 잔류성을 초과할 수도 있다.In the Halbach array of FIG. 11(g), the magnetization directions of all two adjacent magnets are different for each specific angle, and the magnetic field creates an asymmetric distribution, and a large and uniform magnetic field can be generated in a specific area. Also, the magnetic field may exceed the remanence of the permanent magnetic material itself.

그리고, 상기 할바흐 배열(Halbach array)은 한 쪽의 자기장을 강화하는 동시에 다른 쪽의 자기장을 매우 낮은 수준으로 유지하며, 전자석이 일정한 간격으로 존재할 때 우수한 자기장 성능을 보입니다.In addition, the Halbach array strengthens the magnetic field on one side while maintaining the magnetic field on the other side at a very low level, and exhibits excellent magnetic field performance when the electromagnets are present at regular intervals.

여기서, 상기 할바흐 배열(Halbach array)의 자기장은 사인 분포를 나타내며 고조파를 대폭 감소시키고, 전력 증가에 효과적이며, 뛰어난 자기 차폐 효과를 보인다.Here, the magnetic field of the Halbach array exhibits a sine distribution, significantly reduces harmonics, is effective in increasing power, and exhibits excellent magnetic shielding effect.

그리고, 상기 할바흐 배열(Halbach array)은 기하학에 따라 직선형과 원형의 형태로 크게 나눌 수 있고, 원형의 형태는 영구자석의 배열에 따라 외경(OD) 반복과 내경(ID) 반복으로 더 분류할 수 있으며, 다양한 전자석의 구성에 따라 다양한 방향과 강도가 생성된다.In addition, the Halbach array can be roughly divided into linear and circular shapes according to geometry, and the circular shape can be further classified into outer diameter (OD) repetition and inner diameter (ID) repetition according to the arrangement of permanent magnets. According to the composition of various electromagnets, various directions and strengths are generated.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.As described above, the optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specifications. Although specific terms are used herein, they are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or defining the meaning.

그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 몸체부 11 : 몸체부 외피
100 : 물고기 로봇 유영 제어 장치
110 : 가슴 지느러미 120 : 이동자석형 유도체
120a : 이동자석형 유도체 N극
120b : 이동자석형 유도체 S극
121 : 좌표 원점 122 : S극 원점
123 : N극 원점 130 : 이동 지지축
140 : 베어링부 145 : 베어링
150 : 전자석 코일부 151 : 전자석 코일
151a : 제 1 전자석 코일 151b : 제 2 전자석 코일
151c : 제 3 전자석 코일 151d : 제 4 전자석 코일
151e : 제 5 전자석 코일 153 : 전자석 코일 배열판10: body part 11: body part outer skin
100: fish robot swimming control device
110: pectoral fin 120: moving magnet-type inductor
120a: moving magnet type inductor N pole
120b: moving magnet type inductor S pole
121: coordinate origin 122: S pole origin
123: N pole origin 130: moving support shaft
140: bearing part 145: bearing
150: electromagnet coil part 151: electromagnet coil
151a: first electromagnet coil 151b: second electromagnet coil
151c: third electromagnet coil 151d: fourth electromagnet coil
151e: fifth electromagnet coil 153: electromagnet coil array plate

Claims

In the swimming direction control device of the fish robot,
a pectoral fin connected to the moving magnet-type inductor to control the swimming direction of the fish robot;
an electromagnet coil unit for moving the moving magnet-type inductor of the pectoral fin according to a change in the magnetic field in response to the swimming direction of the fish robot; and
A controller for controlling a magnetic field strength signal output to the electromagnet coil unit;
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 1,
a bearing part connected to the moving magnet-type inductor to drive rotation and fixed to one side of the body of the fish robot; and
A moving support shaft passing through the bearing part as the center and connecting between the pectoral fin and the moving magnet-type inductor; further comprising
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 1,
The electromagnet coil part,
An electromagnet coil that forms a magnetic field of a preset intensity according to a current or voltage input; and
An electromagnet coil arrangement plate in which the electromagnet coils are arranged according to a preset arrangement position to control the swimming direction of the fish robot.
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 3,
The swimming direction control device of the fish robot,
Further comprising a channel selector for selecting an electromagnet coil channel corresponding to the electromagnet coil array plate according to a control signal of the control unit.
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 4,
The swimming direction control device of the fish robot,
an analog multiplexer connected to the channel selector, converting a control signal input from the control unit into an analog electromagnet control signal according to a selected channel selection signal, and transmitting the converted analog control signal to the electromagnet coil unit; and
Further comprising a voltage strength fixing unit for fixing the analog electromagnet control signal transmitted to a specific electromagnet coil channel to a specific voltage intensity value for a predetermined period of time according to the output signal of the channel selector and the analog multiplexer.
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 4,
The swimming direction control device of the fish robot,
A multi-channel signal generator connected to the channel selector, receiving the multi-channel selection signal and the analog electromagnet control signal output from the control unit, and inputting the analog electromagnet control signal to a channel of an electromagnet coil; further comprising
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 1,
The control unit,
The position and swimming direction of the target point in the swimming control direction of the fish robot are determined according to the current position and the moving direction of the fish robot, and the position and swimming direction information of the target point is stored in the hemispherical space formed by the electromagnetic coil unit. A position direction conversion unit for converting into position and direction information of
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 7,
The control unit,
a pole origin calculation unit for calculating an origin position of both poles of the moving magnet-type inductor in correspondence with the target point;
An induction flux space calculation unit for calculating a 3D spherical area of a certain range set according to the target point based on the origin position as an induction flux space of the moving magnet type inductor for controlling the position and swimming direction of the fish robot. ; and
An electromagnet strength calculation unit for calculating the electromagnet magnetic flux strength based on the normal length of the moving magnet type inductor to the boundary of the induced magnetic flux space.
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 8,
The control unit,
In the calculated induced magnetic flux space, an offset area in which magnetic fluxes between origins of both poles overlap is identified, and the absolute value of the magnetic flux of both poles corresponding to the first position in the offset area is relatively larger to smaller. a magnetic flux collision offset value reflection unit that calculates a value obtained by subtracting , as an offset value corresponding to the first position, and additionally compensates for the calculated offset value to the electromagnet magnetic flux strength corresponding to the first position of the electromagnet coil unit; containing
Swimming direction control device of fish robot.

According to claim 1,
The magnetic field strength signal,
According to the electromagnet coil channel arrangement of the electromagnet coil unit, a first magnetic field strength signal applied to the first electromagnet coil and the second electromagnet coil at the center position, one or more third electromagnet coils and fourth electromagnet coils at peripheral positions with respect to the center position At least one of a second magnetic field strength signal applied to the electromagnet coil and a third magnetic field strength signal preventing the magnetic field strength signal from being applied
Swimming direction control device of fish robot.

In the operating method of the swimming direction control device of the fish robot,
controlling a magnetic field strength signal output to an electromagnet coil unit to control a swimming direction of the fish robot;
controlling the electromagnet coil unit according to the magnetic field control signal to move the moving magnet-type inductor according to a change in the magnetic field; and
Controlling the swimming direction of the fish robot by moving the pectoral fin connected to the moving magnet-type inductor;
Operation method of swimming direction control device of fish robot.

According to claim 11,
The step of controlling the magnetic field strength signal,
The position and direction conversion unit determines the position and swimming direction of the target point in the swimming control direction to which the fish robot will move according to the current position and moving direction of the fish robot, and transfers the location and swimming direction information of the target point to the electromagnet coil unit. converting into position and direction information in a hemispherical space formed by;
calculating a position of the origin of both poles of the moving magnet-type inductor corresponding to the target point by a pole origin calculating unit;
Calculating, by a magnetic flux space calculator, a 3-dimensional spherical area of a certain range set according to the target point, based on the position of the origin, as an induced magnetic flux space of the moving magnet-type inductor for controlling the position and swimming direction of the fish robot;
calculating, by an electromagnet strength calculation unit, the magnetic flux strength based on a normal length of the moving magnet-type inductor to the boundary of the induced magnetic flux space; and
The magnetic flux collision offset value reflecting unit identifies an offset region in which the magnetic flux between the origins of the poles overlaps in the calculated induced magnetic flux space, and the absolute value of the intensity of the magnetic flux of the poles corresponding to the first position in the offset region is Calculating a value obtained by subtracting the relatively large side from the small side as an offset value corresponding to the first position, and additionally compensating the calculated offset value to the electromagnet magnetic flux strength corresponding to the first position of the electromagnet coil part. including
Operation method of swimming direction control device of fish robot.

According to claim 11,
The step of moving the moving magnet type inductor,
matching a position signal path disposed in an actual circuit in correspondence with a position of an electromagnet coil of the electromagnet coil part by an analog signal converter, and converting a digital signal of each matched position into an analog electromagnet control signal; and
Outputting, by an electromagnet signal output unit, a magnetic field strength signal to the electromagnet coil unit through a channel path of each electromagnet coil according to the analog electromagnet control signal;
Operation method of swimming direction control device of fish robot.

According to claim 11,
Controlling the swimming direction of the fish robot,
The position change confirmation unit checks the error of the position change by the analog electromagnet control signal, and if there is an error of the position change, the electromagnet signal is output according to the magnetic field control signal until the electromagnet signal output unit is changed to correspond to the target point. Including;
Operation method of swimming direction control device of fish robot.

According to claim 11,
The magnetic field strength signal is
According to the electromagnet coil channel arrangement of the electromagnet coil unit, a first magnetic field strength signal applied to the first electromagnet coil and the second electromagnet coil at the center position, one or more third electromagnet coils and fourth electromagnet coils at peripheral positions with respect to the center position At least one of a second magnetic field strength signal applied to the electromagnet coil and a third magnetic field strength signal preventing the magnetic field strength signal from being applied
Operation method of swimming direction control device of fish robot.