KR20230097505A - 스마트 반려동물 케어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 케어 장치에 관한 것이며, 상기 장치를 이용해 반려동물이 심심하지 않도록 하거나 반려동물의 운동량에 맞춰 먹이를 조절해줌으로써 반려동물이 우울하거나, 비만 또는 과체중이 되지 않도록 조절할 수 있다.

Description

스마트 반려동물 케어 장치{Smart pet care device}

본 발명은 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 케어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반려동물의 평소 운동량을 측정하여 적정 운동량을 계산한 다음 공을 이용하여 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 스마트 반려동물 케어 장치에 관한 것이다.

최근 반려동물의 수가 급증하고 있으며, 특히 코로나와 같은 유행병으로 인해 야외활동 보다는 실내활동 시간이 늘어나면서 반려동물을 키우는 가정의 수 또한 늘고 있다. 그러나 반려동물을 키우는 많은 가정에서 주인의 바쁜 일정으로 인해 반려동물이 제대로 케어받기는 쉽지 않은 상황이다.

반려동물의 경우 주인과 함께 놀거나 운동을 하지 않게되면 인간과 똑같이 우울증, 정서불안, 운동부족, 비만 등 각종 질병에 시달리게 된다. 이렇게 질병을 앓게 되는 경우 종국에는 주인에게 버려져 유기견이 되고 사회가 해결해야만 하는 골칫거리가 된다.

한편, 반려동물과 놀아주는 주인의 시간을 줄여주면서도 반려동물이 충분히 운동하거나 놀 수 있고, 거기에 먹이까지 공급해줄 수 있는 장치 개발이 여러 스타트업에 의해 추진되고 있으나, 아직 검증이 되거나 만족스러울 만한 장치는 개발되지 않고 있다.

등록특허공보 제10-1584671호(2016.01.12.공고)

앞서 살펴본 바와 같이 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주인의 존재여부와 상관없이 자동으로 반려동물을 운동시킬 수 있는 반려동물 케어 장치를 제공하는 것이다. 또한 반려동물의 운동량을 측정하여 비만이 되지 않도록 먹이를 조절하여 공급함으로써 질병에 시달리지 않고 반려동물을 케어할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반려동물 케어 장치는 반려동물의 움직임을 촬영하는 카메라부, 주인의 음성 또는 음악을 출력하는 스피커부, 반려동물의 울음 소리를 수집하는 마이크부, 반려동물에게 물을 제공하는 급수부, 반려동물에게 먹이를 제공하는 급식부, 반려동물로 하여금 운동을 하도록 하는 공배출구 및 공투입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장치는 통신수단을 통해 주인의 단말기와 연결되고, 상기 주인은 단말기에 설치된 앱을 이용하여 상기 장치로 하여금 반려동물에게 먹이급식 또는 급수하거나 반려동물이 운동을 할 수 있도록 공을 배출시키도록 지시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 카메라부는 야간 또는 어두운 환경에서도 촬영이 가능하도록 적외선 촬영 센서가 장착된다.

다른 실시예에 따르면 상기 장치는 반려동물이 공을 올바르게 공투입구에 투입하면 보상을 줌으로써 반려동물을 훈련시킬 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 일정시간마다 반려동물의 운동량, 급식량, 급수량을 저장하고 전달함으로써 주인이 상기 량의 추이를 확인할 수 있다

또 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 반려동물이 여럿있는 경우 인공지능이 학습을 통해 각각의 반려동물을 구분함으로써 반려동물 각각의 운동량을 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 반려동물 케어 장치는 자동으로 공을 배출하거나 투입하게 함으로써 반려동물의 놀이와 운동을 가능하게 한다.

또 다른 효과의 예로는, 반려동물의 운동량에 맞춰 먹이를 조절해줌으로써 반려동물이 비만에 빠지거나 과체중이 되지 않도록 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 스마트 반려동물 케어 장치의 사시도이다.
도 2는 주인의 단말기에 설치된 앱의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

이상의 본 발명의 목적과 특징들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 “위”(또는 “아래”, “오른쪽”, 또는 “왼쪽”)에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소의 위(또는 아래, 오른쪽, 또는 왼쪽)에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서 구성요소간의 위치를 설명하기 위해 사용하는 '상단' 또는 '전면' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지는 않으며 설명의 편의를 위한 상대적 표현이다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반려동물을 자동으로 운동시키고 먹이를 제공할 수 있는 스마트 반려동물 케어 장치의 사시도이며, 도 2는 주인의 단말기에 설치된 앱의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 반려동물 케어 장치(10)는 동물형상으로 되어 있고, 카메라부(100), 스피커부(200), 마이크부(300), 급수부(400), 급식부(500), 공배출구(600) 및 공투입구(700), 통신부(미도시), 제어부(미도시), 저장부(미도시)를 포함하여 구성된다.

먼저 본 발명의 장치는 전체적으로 동물형상을 함으로써 반려동물로 하여금 상기 장치를 이질적으로 느끼지 않고 친숙하게 느낄 수 있게 만든다.

다음으로 본 발명의 일 실시예는 반려동물 중 하나인 강아지를 중심으로 설명하기로 하나 그 종류에 제한되지는 않는다.

먼저, 카메라부(100)는 160도 화각의 이미지 센서를 통해 강아지의 움직임을 인식하고, 상기 움직임에 대한 동영상 정보를 장치 내의 저장부에 저장하거나 통신부를 통해 반려동물의 주인 단말기(미도시)에 전송할 수 있다.

상기 통신부는 와이파이, LTE, 블루투스, 인터넷과 같은 수단에 의해 주인의 단말기와 연결되며 실시간으로 연결이 가능한 수단이라면 이에 제한되지는 않는다.

한편, 카메라부(100)는 일정 거리를 두고 복수의 이미지 센서가 장착될 수 있으며, 반대편에도 추가적으로 설치될 수 있어 본 장치 주변 360도 전체를 관찰할 수도 있다.

한편, 야간 또는 우천으로 인해 실내가 어두운 경우를 대비하여 적외선 촬영이 가능하도록 적외선 촬영 센서가 카메라부(100)에 추가적으로 설치될 수도 있다.

상기 카메라부(100)는 최대한 큰 화각을 이용할 수 있는 위치에 설정되며 일반적으로 제품 상단에 고정되지만 기능에 문제가 없다면 설치위치는 제한되지 않고, 비고정식도 가능하다.

반려동물의 주인은 상기 카메라부(100)를 통해 촬영된 영상을 실시간 스트리밍으로 외부에서 확인이 가능하며, 이를 보고 필요에 따라 단말기에 설치된 앱을 통해 본 장치를 동작시킬 수 있다.(도 2 참조)

한편, 주인의 단말기에 설치된 앱은 상기 카메라부(100)로부터 수신한 강아지의 움직임 정보와 사용자가 입력한 운동량 계산에 필요한 추가적인 정보를 기반으로 강아지의 운동량(칼로리)을 계산한다.

강아지를 포함한 반려동물의 운동량 측정원리는 다음과 같다.

COCO DataSet으로 학습한 Efficientdet 기반의 모델을 사용해 매 프레임마다 강아지를 탐지하고, 탐지될 경우 그 좌표를 추출한다.(DogX, DogY)

기본적으로 최소 정확도를 기준으로 필터링하며, 미리 설정해둔 최대 N마리의 강아지만 탐지되도록 한다.

이 때 딥러닝과 같은 학습모델을 통해 인공지능이 개별 강아지의 움직임을 구별할 수 있도록 학습시킴으로써, 카메라부(100)에 여러 강아지가 포착되더라도 개별 강아지의 움직임을 구별할 수 있도록 한다.

다음으로 특정 강아지의 좌표를 카메라부(100)에 대한 상대좌표로 변환한다.

강아지는 땅에 발을 붙이고 서 있으며, 강아지를 촬영하는 카메라부(100)의 위치 역시 고정된 상태이기 때문에 강아지의 상대좌표를 통해 강아지가 카메라부(100)로부터 떨어진 거리 및 움직인 거리를 추정할 수 있다.

상대좌표를 이용해 강아지가 움직인 거리를 추정할 수 있게 되면 강아지의 운동량 또는 운동에너지는 아래 <식 1>로부터 도출이 된다.

<식 1>

Ek=12mv² (Ek=운동에너지, m=강아지의 체중, v=강아지의 속력)

이 공식과 카메라부(100)에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 강아지가 일정시간 동안 좌표 A에서 좌표 B로 이동하면 이동한 만큼의 강아지의 운동에너지를 구할 수 있으며, 이동하면서 강아지가 소모한 소모칼로리도 계산이 가능하다.

이 때 칼로리는 앞서 계산한 운동에너지(Ek)에 약 2.34를 곱해준 값이다.

다음으로 스피커부(200)와 마이크부(300)에 대해 설명하기로 한다.

스피커부(200)는 강아지 주인의 목소리를 전달하거나, 미리 저장된 다양한 소리 또는 음악을 전달하는 기능을 하며, 마이크부(300)는 강아지의 울음소리를 인식하여 저장하거나 주인에게 전달하는 기능을 한다.

스피커부(200)와 마이크부(300)는 제품 전면에 위치하며, 하울링이 발생하지 않고, 마이크부(300)를 통해 인식된 소리는 인공지능(AI)에 의해 상기 소리가 강아지 소리인지, 소음인지 판별이 된다.

급수부(400)는 물통(410)에 디자인된 푸쉬캡을 서보모터에 연결된 푸쉬로드로 제어하여 물을 배출하며, 급수부(400) 하단의 로드셀을 통해 무게를 센싱 한 다음 피드백 제어하게 된다.

상기 물통(410)은 약 1L의 물을 보관할 수 있는 용기로서 워터펌프를 이용하여 일정량의 물을 공급하게 된다.

주인은 단말기의 앱을 통해 강아지에게 물을 주도록 실시간으로 지시를 내리거나, 일정시간마다 일정량의 물을 급수하도록 설정할 수 있다.

급식부(500)는 먹이통(510)에 저장된 먹이 또는 사료를 임펠러 구조를 통해 정량이 배출되도록 설계되며, 급식부(500) 하단의 로드셀을 통해 무게를 센싱 후 피드백 제어하게 된다.

상기 먹이통(510)은 약 1L의 먹이보관을 할 수 있으며, 모터를 이용하여 일정량의 먹이를 공급하게 된다.

앞서 물과 마찬가지로 주인은 앱을 통해 강아지에게 먹이를 주도록 실시간으로 지시를 내리거나, 일정시간마다 일정량의 먹이를 급식하도록 설정할 수 있다.

공배출구(600)는 직경 4.5cm의 탄성이 있는 공이 배출되는 곳이며, 강아지가 상단의 공투입구(700)에 공을 넣게 되면 보관하고 있다가 상기 장치에서 로딩하여 이벤트 발생 시 공배출구(600)를 통해 공을 배출시키게 된다.

공의 발사는 엑추에이터를 이용하여 발사가 되며 강아지가 공투입구(700)에 상기 공을 올바르게 넣게되면 급식과 같은 보상을 주어 강아지의 학습이 가능하도록 한다.

또한 강아지가 상기 공투입구(700)에 공을 올바르게 넣게되면 미리 저장된 주인의 칭찬하는 소리나 음악을 스피커부(300)를 통해 내보내게끔 설정될 수도 있다.

한편, 단말기의 앱을 통해 주인은 카메라부(100)를 원격으로 작동시켜 강아지의 상태를 확인하거나, 먹이급식, 급수를 하거나, 강아지가 놀이를 할 수 있도록 공을 발사시킬 수 있다.(도 2 참조)

또한, 강아지의 운동량, 급식량, 급수량 등은 정기적으로 통신을 통해 주인의 단말기에 전달되고 저장되며, 주인은 앱을 통해 상기 량들의 추이를 확인할 수 있다.

또한 강아지의 울음소리 등은 저장되어 발생 시간과 소리가 주인의 단말기로 전송이 되고, 특이사항이 있는 경우 단말기의 앱이 알람을 울리거나 진동하도록 함으로써 주인이 강아지의 상태를 즉각 파악할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 장치
100: 카메라부
200: 스피커부
300: 마이크부
400: 급수부
500: 급식부
600: 공배출구
700: 공투입구

Claims (6)

1. 동물형상의 스마트 반려동물 케어 장치로서,
   반려동물의 움직임을 촬영하는 카메라부;
   주인의 음성 또는 음악을 출력하는 스피커부;
   반려동물의 울음 소리를 수집하는 마이크부;
   반려동물에게 물을 제공하는 급수부;
   반려동물에게 먹이를 제공하는 급식부; 및
   반려동물로 하여금 운동을 하도록 하는 공배출구 및 공투입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 통신수단을 통해 주인의 단말기와 연결되고,
   상기 주인은 단말기에 설치된 앱을 이용하여 상기 장치로 하여금 반려동물에게 먹이급식 또는 급수하거나 반려동물이 운동을 할 수 있도록 공을 배출시키도록 지시할 수 있는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 카메라부는 야간 또는 어두운 환경에서도 촬영이 가능하도록 적외선 촬영 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 반려동물이 공을 올바르게 공투입구에 투입하면 보상을 줌으로써 반려동물을 훈련시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 일정시간마다 반려동물의 운동량, 급식량, 급수량을 저장하고 전달함으로써 주인이 추이를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 장치는 반려동물이 여럿있는 경우 인공지능이 학습을 통해 각각의 반려동물을 구분함으로써 반려동물 각각의 운동량을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는
   스마트 반려동물 케어 장치.

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