WO2020184805A1 - 탄성체 외피를 포함하는 로봇 장치 - Google Patents

탄성체 외피를 포함하는 로봇 장치 Download PDF

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WO2020184805A1
WO2020184805A1 PCT/KR2019/014165 KR2019014165W WO2020184805A1 WO 2020184805 A1 WO2020184805 A1 WO 2020184805A1 KR 2019014165 W KR2019014165 W KR 2019014165W WO 2020184805 A1 WO2020184805 A1 WO 2020184805A1
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WO
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casing
mast
robot device
pivoting
respect
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/014165
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English (en)
French (fr)
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최희승
박성진
이승환
임배석
조우종
최구영
나효석
윤병욱
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0075—Means for protecting the manipulator from its environment or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008—Manipulators for service tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/1005—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements comprising adjusting means

Definitions

  • Various embodiments disclosed herein relate to a robot device, for example, to a robot device including an elastic body shell.
  • an artificial intelligence speaker that is used while being mounted on a table or a wall, or a mobile robot device that performs a user command while moving a living space by including a traveling device may be usefully used in a user's daily life.
  • the mobile robot device may have a simple traveling method or a four-legged moving structure, and is expected to be gradually implemented as a two-legged walking method that simulates a human body.
  • Such a mobile robot device can further evolve a smart home environment as it is fused with artificial intelligence technology, and can satisfy the user's emotions similar to companion animals.
  • a case made of a rigid material is used in the exterior of the mobile robot.
  • the use of a joint structure may be required to implement a four-legged walking or a two-legged walking method, but it may be difficult to conceal such a joint structure from the appearance of a rigid material.
  • the joint portion, etc. may be exposed to the outside to deteriorate the appearance.
  • the appearance of the rigid material may not provide a tactile sensation similar to that of a companion animal, and thus there may be a limit to satisfying user sensitivity.
  • Various embodiments disclosed in this document may provide a robot device including an outer shell capable of satisfying user sensibility in appearance.
  • Various embodiments disclosed in this document may provide a robot device capable of performing various operations as well as traveling or moving.
  • Various embodiments disclosed in the present document may provide a robot device capable of preventing or mitigating a load that may be generated by the skin in an operation other than traveling or moving.
  • the robot device includes a mast extending in one direction, a pivoting structure that is mounted on one end of the mast and rotates with respect to the mast, and the pivoting structure It is coupled to receive at least a portion, and a casing (casing) linearly reciprocating with respect to the rotational structure in a direction parallel to or inclined to a direction in which the mast is extended, and an elastic shell for receiving at least a portion of the mast, ,
  • the elastic body shell may include a first portion fixed to the casing.
  • the robot device includes a base having a traveling device, a mast that is mounted to be linearly or curvedly moved on the base, and extends in one direction, at one end of the mast.
  • a pivoting structure that is mounted and pivots with respect to the mast, a head mounted on the mast and including a display, and accommodates at least a portion of the pivoting structure, and a direction or inclination parallel to the direction in which the mast extends.
  • a casing linearly reciprocating with respect to the rotational structure in a photographic direction, a first portion fixed to the casing, and a second portion fixed to the base, between the first portion and the second portion
  • an elastic shell for accommodating the mast or the rotating structure, and the casing, as a lower casing includes a lower plate facing a lower surface of the rotating structure, and a space extending from the lower plate to accommodate the rotating structure.
  • the lower casing including sidewalls to be formed, and the upper casing may include a plate-shaped upper casing fixed to an upper end of the sidewall while facing an upper surface of the rotating structure.
  • the robot device includes a mast extending in one direction, a rotation structure that is mounted on one end of the mast, and rotates with respect to the mast, and accommodates at least a portion of the rotation structure.
  • a casing which linearly reciprocates with respect to the rotational structure in a direction parallel or inclined to the direction in which the mast extends, and a first portion fixed to the casing, and accommodates at least a portion of the mast
  • a first rotation frame that includes an elastic shell to be formed, wherein the rotation structure is mounted on one end of the mast and rotates with respect to the mast about a first axis perpendicular to a direction in which the mast extends (first pivoting frame) and, mounted on the first pivoting frame, pivoting with respect to the first pivoting frame around a second axis perpendicular to the first axis, and at least one guide groove at the edge
  • the lower casing including a side wall to be formed and at least one guide protrusion protruding from an inner surface of the side wall and extending along a linear reciprocating direction of the casing, and an upper casing facing the upper surface of the rotating structure It includes a plate-shaped upper casing fixed to an upper end of the side wall in a state, and the guide protrusion is engaged with the guide groove to guide a linear reciprocating motion of the casing.
  • the outer shell is made of an elastic material such as silicon, so that a softer texture can be provided visually or tactilely than the outer shell of a rigid material in the exterior of the robot device.
  • the robot device may prevent or alleviate loads that may be generated by the shell in motions other than traveling or moving, by mounting the elastic shell by using a casing that linearly reciprocates with respect to the rotating structure or the rotating structure. I can.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot device according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 2 is a side view illustrating a part of a robot device according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a part of a robot device according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view for explaining a state in which the elastic outer shell of the robot device according to one of various embodiments disclosed in this document is coupled.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a base of a robot device according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration in which a rotation structure is mounted in a robot device according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a rotating structure or a casing in a robot apparatus according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 8 is a side view illustrating a part of a robot device according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a part of a robot device according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a robot device according to still another one of various embodiments disclosed in this document.
  • a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
  • the term'and/or' includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • Some (eg, a first) component is referred to as “coupled” or “connected” with or without the terms “functionally” or “communicatively” to another (eg, second) component.
  • the robot device may be any device having a touch panel, and a smart phone, a mobile phone, a navigation device, a game machine, a TV, a vehicle head unit, a notebook computer, a laptop computer, a tablet computer, a personal media (PMP). Player), PDA (Personal Digital Assistants), etc. can perform at least some of the operations implemented.
  • a smart phone a mobile phone, a navigation device, a game machine, a TV, a vehicle head unit, a notebook computer, a laptop computer, a tablet computer, a personal media (PMP). Player), PDA (Personal Digital Assistants), etc.
  • the robot device may communicate with an external electronic device such as a server or perform a task through interworking with an external electronic device.
  • the robot device may transmit an image captured by a camera and/or location information detected by a sensor unit to a server through a network.
  • the network is, but not limited to, a mobile or cellular communication network, a local area network (LAN), a wireless local area network (WLAN), a wide area network (WAN), the Internet, and a small area communication network. (Small Area Network: SAN), etc.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot device 100 according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • the robot device 100 may be a mobile robot device implemented in a simple driving method.
  • the robot device 100 includes a body portion 101 providing a combined appearance of a base 111 and an elastic shell 113, and an upper end of the body portion 101 It may include a mounted head 102.
  • a guide rail 115 and a mast 117 that moves linearly or curves while being guided by the guide rail 115 may be mounted inside the main body 101, and the mast ( According to the movement of 117, the elastic outer shell 113 may be partially deformed.
  • the base 111 is a driving device, for example, driving to rotate at least one of a plurality of wheels 111a, 111b, 111c and a plurality of wheels 111a, 111b, 111c It may include a device (eg servo motor).
  • the robot device 100 may move a permitted area in the user's living space.
  • the inside of the base 111 collects a battery for power supply, a memory storing various programs such as user commands, a processor for executing programs stored in the memory, and surrounding information necessary for performing user commands.
  • Various sensors eg, proximity sensor, illuminance sensor, temperature/humidity sensor), audio module for input or output of sound, communication module or interface for performing communication with other electronic devices or networks may be built-in. .
  • a pair of guide rails 115 may be disposed on the upper surface of the base 111 to form a trajectory for moving the mast 117.
  • the head 102 is mounted on the mast 117 and can move relative to the base 111 according to the movement of the mast 117.
  • the guide rail 115 may have a straight or curved shape, and the mast 117 may move linearly or curvedly on the base 111 according to the shape of the guide rail 115.
  • the head 102 when the guide rail 115 has a straight shape, the head 102 is the base as much as the range allowed by the guide rail 115 (eg, the length of the guide rail 115). You can move against (111).
  • a range in which the head 102 moves may be larger than a range in which the mast 117 moves on the guide rail 115.
  • the guide rail 115 when the guide rail 115 has a curved shape with a center portion higher than that of both ends, the lower end LE of the mast 117 moves The range in which the upper end (UE) moves may be larger.
  • the guide rail 115 when the guide rail 115 has a curved shape, even if the base 111 is miniaturized, the head 102 is in a sufficient range for the user to visually recognize the base 111 You can move.
  • the head 102 may include a display 121 for outputting visual information.
  • the robot device 100 may direct the display 121 toward the user when a user's voice command is recognized or a user exists in the vicinity.
  • the robot device 100 may cause the display 121 to point to the user by driving the traveling device of the base 111 or rotating the head 102 with respect to the base 111.
  • at least some of the various sensors of the robot device 100 may be embedded in the head 102.
  • the illuminance sensor is disposed on the upper surface of the head 102 to more accurately detect ambient brightness.
  • a mechanical button, a touch panel, or a pressure sensor may be disposed on at least a portion of the surface of the head 102.
  • at least a portion of the surface of the head 102 may be an area where the input device is disposed.
  • the elastic outer shell 113 may be made of, for example, an elastic material such as silicon.
  • the elastic shell 113 provides a soft touch to the user, thereby providing a visual or tactile sensibility different from a robot device made of a rigid material.
  • the upper end of the mast 117 and the base 111 may be fixed respectively.
  • the upper end of the elastic shell 113 may be coupled to the upper end of the mast 117 and the lower end may be coupled to surround a part of the base 111.
  • the casing 119 may be mounted on the upper end of the mast 117, and the upper end of the elastic outer shell 113 may be coupled to surround the casing 119.
  • the casing 119 may be mounted on the mast 117 through a rotating structure (for example, the rotating structure 202 of FIG. 2 or 6) to be described later, and the rotating structure 202 ) Can be linearly reciprocated.
  • the elastic shell 113 when the mast 117 moves on the base 111, or when the head 102 moves with respect to the base 111, the elastic shell 113 may be deformed. .
  • the elastic shell 113 When the elastic shell 113 is deformed by an external force, it may generate a repulsive force or a restoring force against the external force, and the repulsive force or restoring force of the elastic outer shell 113 may act as a load applied to other structures.
  • the repulsive force generated by the elastic shell 113 may act as a load on the mast 117 or a driving device that moves the head 102.
  • the casing 119 may be rotated in various directions or linearly reciprocated on the mast 117 to mitigate the repulsive force caused by the elastic outer shell 113. For example, as shown in FIG. 1, when the head 102 moves to the left, the casing 119 rotates on the mast 117 to move the left end (S3) upward and the right end (S4) downward. Can be moved.
  • the repulsive force according to the deformation of the elastic outer shell 113 may be reduced while rotating the casing 119 or performing a linear reciprocating motion.
  • the casing 119 rotates as much as a partial displacement or deformation generated in the elastic body shell 113, thereby causing the elastic body shell 113
  • the repulsive force caused by the deformation can be alleviated.
  • FIGS. 2 to 4 A structure in which the casing 119 rotates or linearly reciprocates on the mast 117 will be described further with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the drawings of the preceding embodiments may be referred to for brevity of description, and the same reference as the preceding embodiments for configurations that are the same as the preceding embodiments or can be easily understood through the preceding embodiments. Numbers may be assigned or omitted, and detailed description thereof may also be omitted.
  • various expressions such as “mounted”, “fixed”, “coupled”, “placed”, etc. will be used in describing the correlation with respect to the relative movement or fixed structure between the components. Description of the fastening elements may be omitted.
  • a structure in which relative movement between components is possible or a structure in which movement is impossible with respect to each other is fixed, those skilled in the art will be able to easily understand through the detailed description.
  • FIG. 2 is a side view showing a part of a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • 3 is an exploded perspective view illustrating a part of a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • 4 is an exploded perspective view for explaining a state in which an elastic body shell 209 of a robot device (for example, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document is coupled.
  • the robot device 100 includes a base 201 (eg, the base of FIG. 1), a mast 213 (eg, the mast 117 of FIG. 1), and a rotating structure 202. , It may include a casing 203 (eg, the casing 119 of FIG. 1).
  • the robot device 100 may further include a first fixing member 243, so that the pivoting structure 202 may be rotatably mounted on the mast 213.
  • the robot device 100 further includes a second fixing member 245 or a third fixing member 247, so that the head (for example, the head 102 of FIG. 1) is attached to the mast 213. Alternatively, it may be mounted on the first fixing member 243.
  • the third fixing member 247 may be rotatably coupled to the second fixing member 245 while being fixed to the head 102.
  • the head 102 may rotate on the mast 213 about a rotation axis parallel to the direction in which the mast 213 extends.
  • the mast 213 may be made of a hollow tube, and the inner space provided by the mast 213 may be connected to the inner space of the head 102.
  • the mast 213 may provide a space for power wiring or various signal wirings connecting the base 201 and the head 102.
  • the base 201 may include a traveling device.
  • the traveling apparatus of the base 201 may include a plurality of wheels 211a and 211b protruding from the bottom of the base 201 to the outside.
  • at the bottom of the base 201 at least one driving wheel 211a rotated by a driving motor, and a space between the plane on which the robot device 100 is mounted and the base 201 are maintained.
  • the guide wheel(s) 211b to facilitate driving may be provided.
  • the robot device 100 may move within a user space by rotating the driving wheel 211a.
  • the robot apparatus 100 may control or rotate each driving wheel differently to control the direction of orientation.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a base 201 of a robot device (for example, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • a curved guide rail 215a (for example, the guide rail 115 in FIG. 1) and a guide moving along the guide rail 215a are provided on the upper surface of the base 201.
  • the platform 215b may be disposed.
  • the guide platform 215b may include a plurality of rollers 215c, and the guide platform 215b may be moved by rotating while the roller 215c is in contact with the guide rail 215a.
  • a plurality of the rollers 215c may be disposed to contact each of the upper and lower surfaces of the guide rail 215a.
  • the guide platform 215b may be coupled to the guide rail 215a through the rollers 215c, and may move along a trajectory provided by the guide rail 215a by the rollers 215c.
  • the mast 213 since the mast 213 is mounted on the guide platform 215b, it may move relative to the base 201 within a range allowed by the guide rail 215a.
  • the mast 213 may be disposed in a form extending in one direction, for example, upward from the guide platform 215b.
  • the mast 213 may be manufactured substantially integrally with the guide platform 215b.
  • a driving device 217 (for example, a servo motor) may be mounted on the mast 213, and the mast 213 or the guide platform 215b may be provided according to the operation of the driving device 217. It can move along the guide rail (215a).
  • the mast 213 may include at least one first bearing pocket 213a formed at an upper end. As will be described later, the first rotation frame 202a of the rotation structure 202 is mounted on the mast 213 through the first bearing pocket 213a, and a first axis with respect to the mast 213 )(A1) can be rotated or rotated around.
  • the rotation structure 202 may include a first rotation frame (first pivoting frame) 202a and a second rotation frame (second pivoting frame) 202b, and the mast It can be mounted on one end of 213.
  • the first rotating frame 202a may have a closed curve shape or a tube shape surrounding the upper end of the mast 213, and first bearing protrusions 221a protruding from an inner surface and a second bearing protruding from an outer surface. It may include protrusions (221b).
  • the first bearing protrusion 221a may be coupled to the first bearing pocket 213a through the first bearing 221c.
  • the first bearing 221c may be accommodated in the first bearing pocket 213a while being mounted on the first bearing protrusion 221a.
  • the first rotation frame 202a is mounted on the mast 213 by the first bearing 221c, and rotates with respect to the mast 213 by the first bearing 221c. I can.
  • the second rotation frame 202b may have a flat plate shape including an opening 223d accommodating the first rotation frame 202a.
  • the second rotating frame 202b has a generally circular flat plate shape, and may be completed by combining the first plate 223a and the second plate 223b to face each other.
  • the second rotation frame 202b may include second bearing pockets 223c formed adjacent to the opening 223d. Substantially, the second bearing pocket 223c may be completed when the first plate 223a and the second plate 223b are coupled. The second bearing pocket 223c may accommodate the second bearing protrusion 221b in a rotatable state.
  • the first plate 223a is formed to accommodate the second bearing 221d through the second bearing pocket 223c.
  • the second plate 223b may be coupled.
  • the second rotation frame 202b may rotate or rotate with respect to the first rotation frame 202a around a second axis A2 perpendicular to the first axis A1.
  • the second rotation frame 202b rotates with respect to the mast 213 around the first axis A1 together with the first rotation frame 202a, and the second axis A2 As a result, it can be rotated with respect to the first rotating frame 202a.
  • the rotating structure 202 may be mounted on the mast 213 in a state in which it is coupled to the casing 203 (eg, the casing 119 in FIG. 1) or before being coupled to the casing 203.
  • a configuration in which the rotating structure 203 is mounted will be described with further reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a view for explaining a configuration in which a rotational structure 202 is mounted in a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • a rotational structure 202 is mounted in a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document.
  • the first fixing member 243 may be mounted on the upper end of the mast 213.
  • the first fixing member 243 may include another bearing pocket 213b accommodating a part of the first bearing 221c.
  • the first fixing member 243 is coupled to the upper end of the mast 213, the first bearing 221c or the first rotating frame 202a is locked to the mast 213 in a rotatable state. Can be.
  • the casing 203 may include a lower casing 203a and an upper casing 203b, and may be coupled with the rotating structure 202 while receiving at least a portion of the rotating structure 202.
  • the casing 203 may substantially pivot with respect to the mast 213 together with the pivoting structure 202.
  • the casing 203 may linearly reciprocate with respect to the rotational structure 202.
  • the casing 203 for example, the casing 119 in FIG. 1 has a linear reciprocating motion in a vertical direction, for example, in parallel with the direction in which the mast 213 is extended can do.
  • the pivoting structure 202 may be positioned to be inclined with respect to the mast 213.
  • the casing 203 may linearly reciprocate in a direction inclined with respect to the direction in which the mast 213 is extended.
  • the direction in which the casing 203 linearly reciprocates may vary according to an angle or position in which the rotation structure 202 is rotated.
  • the rotational structure 202 is formed in the mast 213 according to an external force applied to the elastic shell 209 (for example, the elastic shell 113 of FIG. 1). ), or the casing 203 may move linearly with respect to the pivoting structure 202.
  • the lower casing 203a includes a lower plate 231a and a sidewall 231b, thereby providing a space 231c accommodating the rotating structure 202.
  • the lower plate 231a may be disposed to face the lower surface of the rotating structure 202, for example, the first plate 223a.
  • the side wall 231b may be the lower plate ( It extends from 231a and may be formed to surround the rotational structure 202.
  • the sidewall 231b may substantially form the space 231c together with the lower plate 231a.
  • the upper casing 203b has a plate shape mounted or fixed to the upper end of the side wall 231b, and the upper surface of the rotating structure 202, for example, the second plate 223b Can be placed facing each other.
  • the casing 203 may linearly reciprocate with respect to the pivoting structure 202.
  • the rotational structure 202 may linearly reciprocate between the lower plate 231a and the upper casing 203b.
  • the casing 203 is coupled with the pivoting structure 202 in a state receiving the pivoting structure 202, the casing 203 is attached to the first shaft A1 or the second shaft A2. Can meet.
  • the casing 203 may rotate with respect to the mast 213 and linearly reciprocate with respect to the rotating structure 202.
  • At least one elastic member 225b may be disposed between the rotating structure 202 (eg, the second plate 223b) and the upper casing 203b.
  • a range in which the rotating structure 202 can move linearly within the casing 203 may be smaller than a distance between the lower plate 231a and the upper casing 203b.
  • the robot device 100 may linearly reciprocate the casing 203 from the rotating structure 202 (eg, the second plate 223b). It may include at least one support pin (225a) extending along the movement direction.
  • the elastic member 225b may include, for example, a compression coil spring wound around the support pin 225a.
  • the elastic member 225a acts in a direction to move the upper casing 203b away from the rotational structure 202 (for example, the second plate 223b). It can provide an elastic force.
  • one end of the elastic member 225b is supported by the rotational structure 202 (for example, the second plate 223b), and the other end is supported by the upper casing 203b, and the upper casing 203b )
  • the rotational structure 202 may be provided with an elastic force in a direction to move away from each other.
  • the support pin 225a when the casing 203 or the rotating structure 202 linearly reciprocates with respect to each other, the support pin 225a may interfere with the upper casing 203b.
  • the robot device 100 includes at least one avoidance hole 233 formed to pass through the upper casing 203b, so that the support pin 225a is the upper casing 203b. ) And can be prevented.
  • a portion of the support pin 225a may be accommodated in the avoidance hole 233, and when the casing 203 or the rotation structure 202 linearly reciprocates with respect to each other, the support pin (225a) may protrude to the outside of the casing 203 through the avoidance hole 233.
  • one end of the elastic member 225b may be supported around the avoidance hole 233.
  • the support pin 225a is formed in the rotational structure 202 (for example, the second plate 223b), and the avoidance hole 233 is formed in the upper casing 203b.
  • the various embodiments disclosed in this document are not limited thereto.
  • the support pin 225a may extend downward from the upper casing 203b, and the avoidance hole 233 may be formed in the rotation structure 202.
  • a modified example of the arrangement of the support pin (eg, the support pin 225a) and the avoidance hole (eg, the avoidance hole 233) will be described through FIG. 8 or FIG. 9.
  • the elastic force provided to the upper casing 203b or the rotating structure 202 by the elastic member 225b is the elastic outer shell 209 (for example, the elastic outer shell 119 of FIG. 1 ). ) May be smaller than the repulsive force generated against external force.
  • the casing 203, on which the repulsive force of the elastic outer shell 209 acts can move linearly with respect to the rotational structure 202, and the elastic outer shell 209 is constant according to the linear movement of the casing 203 As the degree is restored, repulsion can be reduced.
  • the casing 203 can be maintained in a stationary state at a position in which the lower plate 231a contacts the first plate 223a. have.
  • the robot device 100 may include a guide structure for guiding a linear reciprocating motion of the casing 203.
  • a guide structure for guiding a linear reciprocating motion of the casing 203.
  • at least one guide groove 223e may be formed at an edge of the rotating structure 202, and at least one guide protrusion 231d may be formed at an inner surface of the sidewall 231a.
  • the guide groove 223e has a shape recessed inward from the edge of the first plate 223a or the second plate 223b, and the first plate 223a and the second plate 223b are combined. In this case, they may be aligned with each other along the linear reciprocating direction of the casing 203.
  • the guide protrusion 231d protrudes from the inner surface of the side wall 231b, and may extend along a linear reciprocating direction of the casing 203. For example, when the casing 203 is coupled with the pivoting structure 202, the guide protrusion 231d may be engaged with the guide groove 223e to guide the linear reciprocating motion of the casing 203.
  • the elastic shell 209 (for example, the elastic shell 113 of FIG. 1) is It can be combined with the casing 203.
  • the first portion 291 for example, the upper end portion of the elastic shell 209 around the casing 203, for example, at least the side wall 231b
  • It may include a first fixing portion 291a surrounding the frame and a second fixing portion 291b extending from an inner surface of the first fixing portion 291a.
  • the second fixing part 291b may be disposed to face an upper surface of the casing 202, for example, at least a portion of the upper casing 203b.
  • the second fixing part 291b is an outer surface of the upper casing 203b.
  • the elastic outer shell 209 may be coupled to the casing 203.
  • the elastic outer shell 209 is made of an elastic material such as silicon, and can be stably coupled to the casing 203 even if a separate fixing structure is not provided.
  • the robot device 100 may further include a fixing plate 241 to more firmly fix the elastic body shell 209 to the casing 203.
  • the fixing plate 241 is a flat ring corresponding to the upper casing 203b, and may be fixed to the upper casing 203b.
  • the second fixing part 291b may be fixed between the fixing plate 241 and the upper casing 203b.
  • the elastic outer shell 209 may be coupled with the casing 203 by its own elastic force, and more firmly coupled to the casing 203 by the fixing plate 241.
  • the second part 293 of the elastic body 209 may be coupled to the base 201.
  • the second portion 293 may be coupled to surround a portion of the outer surface of the base 201, and similarly to the fixing plate 241, another fixing member is provided so that the second portion 293 It can be coupled more firmly with the base 201.
  • the elastic shell 209 is coupled to the casing 203 and the base 201, at least a part of the mast 213 and/or at least a part of the rotating structure 202 or the casing 203 is substantially As a result, it may be accommodated as an inner space of the elastic body shell 209 between the first part 291 and the second part 293.
  • the mechanical structures of the robot device 100 may be at least partially concealed by the elastic shell 209.
  • the rotation structure 202 or the casing 203 may move with respect to the base 201.
  • the first part 291 may move with respect to the second part 293.
  • the elastic outer shell 209 may be deformed, and the repulsive force of the elastic outer shell 209 generated by the deformation is the rotational structure It can be alleviated by the rotation of 202 or by linear movement of the casing 203. For example, it is possible to prevent the repulsive force of the elastic shell 209 from applying a load to other structures or driving devices.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a rotating structure 202 or a casing 203 in a robot device (for example, the robot device 100 of FIG. 1) according to one of various embodiments disclosed in this document. .
  • the rotation structure 202 rotates about the first axis A1 with respect to the mast 213, while rotating the casing 203 around the second axis A2. It can be rotated.
  • the casing 203 may be positioned to be inclined with respect to the mast 213 or with respect to the base 201 in various directions.
  • a configuration for reducing or preventing the repulsive force of the elastic outer shell 209 has been described above.
  • the casing 203 with respect to the rotating structure within a range allowed by the distance between the rotating structure 202 and the upper casing 203b Linear reciprocating motion is possible.
  • the position of the casing 203 with respect to the rotational structure 202 may be determined by a repulsive force or a restoring force provided by the elastic outer shell 209.
  • the range R in which the casing 203 can linearly reciprocate may be somewhat smaller than in the structure without the elastic member 225b.
  • the position of the casing 203 with respect to the rotational structure 202 depends on the repulsive force or restoring force provided by the elastic body shell 209 and the elastic force of the elastic member 225b. Can be determined by
  • FIG. 8 is a side view illustrating a part of a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • 9 is an exploded perspective view illustrating a part of a robot device (eg, the robot device 100 of FIG. 1) according to another one of various embodiments disclosed in this document.
  • At least one of the support pins 325a may extend downward from the upper casing 203b, and although not shown, an elastic member such as a compression coil spring (for example, the elasticity of FIG. 3 A member 225b may be wound around the support pin 325a.
  • the avoidance hole 333 may be formed to penetrate the rotational structure 202, for example, the first plate 223a and the second plate 223b at a position corresponding to the support pin 325a. A portion of the support pin 325a may be accommodated in the avoidance hole 333.
  • the elastic member (for example, the elastic member 225b of FIG. 3) may be wound around the support pin 325a, and both ends may be supported on the second plate 223b and the upper casing 203b, respectively. . One end of the elastic member 225b may be supported by the second support plate 223b around the avoidance hole 333.
  • the support pin 325a may protrude to the outside of the casing 203.
  • the support pin 325a may penetrate the rotation structure 202 and protrude to the lower portion of the casing 203.
  • the support pin 325a is located in a space surrounded by an elastic outer shell (for example, the elastic outer shells 113 and 209 in Fig. 1 or 4), and : It may not be exposed to the outside of the main body 101 of FIG. 1.
  • the robot device may further include at least one guide rib 323f.
  • the guide rib 323f may extend downward from the first plate 223a or upward from the second plate 223b.
  • the guide rib 323f may be used as a structure for forming a guide groove 323e (for example, the guide groove 223e of FIG. 3 ).
  • the guide groove 323e may be formed longer than the guide groove 223e of FIG. 3.
  • the guide protrusion 231d formed in the casing 203 is engaged with the guide groove 323e, and linearly reciprocates while being wrapped in the guide rib 323f, thereby forming a straight line of the casing 203 Can guide reciprocating motion.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a robot device 400 according to still another one of various embodiments disclosed in this document.
  • the robot device 400 is a form that simulates a human body and can be moved in a two-legged or four-legged walking manner.
  • the robot device 400 may include link units 411a and 411b that implement the same operation as that of the human arm.
  • the link portions 411a and 411b may include elastic outer shells 413a and 413b similar to the main body 101 in the robot device 100 of FIG. 1.
  • the first link portion 411a of the link portions may be connected to the second link portion 411b of the link portions through a joint structure 415.
  • the first link portion 411a may be rotatably coupled with the body portion 401 through another joint structure.
  • the joint structure 415 may include at least the rotational structure 202 of FIG. 3.
  • the first link part 411a may have a mast having the same structure as the mast 213 of FIG. 3, and the second link part 411b is the second fixing member 245 of FIG. 3 Alternatively, it may include another mast coupled to the third fixing member 247.
  • the mast of the second link part 411b is provided with respect to the mast of the first link part 411a through the joint structure 415 (for example, the rotating structure 202 or casing 203 of FIG. 3). It can be combined so that it can be rotated.
  • the rotational structure 202 and the casing 203 of FIG. 3 are separated from the joint structure 415 and the first link part 411a or the second link part ( 411b) may be additionally provided, and at least one of the elastic outer shells 413a and 413b may be combined with an additionally provided casing.
  • a robot device for example, the robot device 100, 400 of FIG. 1 or 10
  • a mast extending in one direction (for example, a mast of FIGS. 1 to 3). (117, 213)), a pivoting structure that is mounted on one end of the mast and pivots with respect to the mast (e.g., a pivoting structure 202 in FIGS. 2 to 4), at least a part of the pivoting structure
  • a casing for example, the casing 203 of FIGS.
  • the It includes an elastic body shell (for example, the elastic body shell (113, 209) of Fig. 1 or 4) for accommodating at least a portion of the mast, and the elastic body shell is a first part fixed to the casing (eg, the first part of Fig. 4). Portion 291).
  • an elastic body shell for example, the elastic body shell (113, 209) of Fig. 1 or 4) for accommodating at least a portion of the mast, and the elastic body shell is a first part fixed to the casing (eg, the first part of Fig. 4). Portion 291).
  • the mast may include a hollow tube.
  • the pivoting structure is mounted on one end of the mast, with respect to the mast about a first axis (eg, the first axis A1 in FIG. 2 or 7 ).
  • a first pivoting frame (for example, the first pivoting frame 202a in FIGS. 2 to 4 or 7) to rotate, and a first pivoting frame mounted on the first pivoting frame, and perpendicular to the first axis.
  • a second pivoting frame that rotates with respect to the first pivoting frame around a second axis (eg, the second axis A2 of FIG. 2 or 7) (eg, FIGS. 2 to 7 4 or the second rotation frame 202b of FIG. 7 ), and the second rotation frame may include an opening (eg, the opening 223d of FIG. 3) accommodating the first rotation frame.
  • the casing is a lower casing (for example, the lower casing 203a of FIGS. 2 to 4 or 7 ), and a lower plate facing the lower surface of the rotating structure (for example, FIGS.
  • the lower casing including the side wall 231b of FIG. 7 and an upper casing (for example, the upper casing 203b of FIGS. 2 to 4 or 7), and in a state facing the upper surface of the rotating structure. It may include the upper casing of the plate shape fixed to the top of the side wall.
  • the robot device as described above includes at least one guide protrusion protruding from the inner side of the sidewall and extending along the linear reciprocating direction of the casing (for example, in FIG. 3 or 4 ).
  • the robot device as described above includes at least one support pin (eg, FIG. 3 or) extending along a linear reciprocating direction of the casing from one of the rotating structure or the upper casing.
  • the robot device as described above further includes an elastic member (eg, an elastic member 225b of FIGS. 2 to 4) having one end supported by the rotating structure and the other end supported by the upper casing.
  • the elastic member may provide an elastic force acting in a direction to move the upper casing away from the rotational structure in a linear reciprocating direction of the casing.
  • the elastic member includes a compression coil spring disposed between the rotating structure and the upper casing in a state wound around the support pin, and one of the elastic members ends) may be supported around the avoidance hole.
  • the first portion (eg, the first portion 291 in FIG. 4) of the elastic body shell is a first fixing portion (eg, the first fixing portion in FIG. 4) surrounding at least a side surface of the casing. 291a)) and a second fixing part (eg, the second fixing part 291b of FIG. 4) extending from an inner surface of the first fixing part and disposed to face the upper surface of the casing.
  • the robot device as described above further includes a fixing plate fixed to the casing (for example, the fixing plate 241 of FIG. 4 ), and the second fixing part is disposed between the casing and the fixing plate. Can be fixed.
  • a fixing plate fixed to the casing for example, the fixing plate 241 of FIG. 4
  • the second fixing part is disposed between the casing and the fixing plate. Can be fixed.
  • the robot device further includes a base (eg, bases 111 and 201 of FIG. 1, 2 or 7) in which a traveling device is embedded, and the mast is mounted on the base. It can be moved linearly or curvedly with respect to the base.
  • a base eg, bases 111 and 201 of FIG. 1, 2 or 7
  • the mast is mounted on the base. It can be moved linearly or curvedly with respect to the base.
  • the robot device further includes a head mounted on the mast (for example, the head 102 of FIG. 1) and a display 121 that outputs visual information through at least a portion of the head.
  • a head mounted on the mast for example, the head 102 of FIG. 1
  • a display 121 that outputs visual information through at least a portion of the head.
  • the elastic shell further includes a second portion (eg, the second portion 293 of FIG. 4) fixed to the base, and the mast or the rotational structure comprises the first portion and the first portion. It can be accommodated in the inner space of the elastic body between the two parts.
  • the elastic shell is deformed, and the rotational structure rotates with respect to the mast according to the deformation of the elastic shell, or the casing rotates with respect to the rotational structure. You can move in a straight line.
  • the robot device includes a base having a traveling device, a mast that is mounted to be linearly or curvedly moved on the base, and extends in one direction, at one end of the mast.
  • a pivoting structure that is mounted and pivots with respect to the mast, a head mounted on the mast and including a display, and accommodates at least a portion of the pivoting structure, and a direction or inclination parallel to the direction in which the mast extends.
  • a casing linearly reciprocating with respect to the rotational structure in a photographic direction, a first portion fixed to the casing, and a second portion fixed to the base, between the first portion and the second portion
  • an elastic shell for accommodating the mast or the rotating structure, and the casing, as a lower casing includes a lower plate facing a lower surface of the rotating structure, and a space extending from the lower plate to accommodate the rotating structure.
  • the lower casing including sidewalls to be formed, and the upper casing may include a plate-shaped upper casing fixed to an upper end of the sidewall while facing an upper surface of the rotating structure.
  • the robot device includes a mast extending in one direction, a rotation structure that is mounted on one end of the mast, and rotates with respect to the mast, and accommodates at least a portion of the rotation structure.
  • a casing which linearly reciprocates with respect to the rotational structure in a direction parallel or inclined to the direction in which the mast extends, and a first portion fixed to the casing, and accommodates at least a portion of the mast
  • a first rotation frame that includes an elastic shell to be formed, wherein the rotation structure is mounted on one end of the mast and rotates with respect to the mast about a first axis perpendicular to a direction in which the mast extends (first pivoting frame) and, mounted on the first pivoting frame, pivoting with respect to the first pivoting frame around a second axis perpendicular to the first axis, and at least one guide groove at the edge
  • the lower casing including a side wall to be formed and at least one guide protrusion protruding from an inner surface of the side wall and extending along a linear reciprocating direction of the casing, and an upper casing facing the upper surface of the rotating structure It includes the plate-shaped upper casing fixed to the upper end of the side wall in a state, and the guide protrusion is engaged with the guide groove to guide a linear reciprocating motion of the casing.
  • the robot device as described above further includes a base having a traveling device and a head mounted on the mast, wherein the mast is mounted to be linearly or curvedly moved on the base, and the mast is As it moves with respect to the base, the elastic shell is deformed, and the rotational structure rotates with respect to the mast according to the deformation of the elastic body, or the casing may linearly reciprocate with respect to the rotational structure.
  • the elastic body shell further includes a second portion fixed to the base, and the mast or the rotating structure is accommodated in the inner space of the elastic body shell between the first portion and the second portion. I can.
  • the first portion of the elastic body includes at least a first fixing portion surrounding the sidewall, and a second fixing portion extending from an inner surface of the first fixing portion and disposed to face the upper casing.
  • Can include.
  • the robot device may further include a fixing plate fixed to the upper casing, and the second fixing part may be fixed between the upper casing and the fixing plate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure), 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하게 결합되며, 상기 마스트가 연장된 방향과 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing) 및 상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 탄성체 외피는 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분을 포함할 수 있다. 이외에도 다양한 실시예가 가능하다.

Description

탄성체 외피를 포함하는 로봇 장치
본 문서에 개시된 다양한 실시예는 로봇 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 탄성체 외피를 포함하는 로봇 장치에 관한 것이다.
스마트 홈 환경에서 가족 구성원들의 명령(예: 음성이나 제스처 명령)에 따른 동작을 수행하고, 사용자와 감성적 교류를 하는 다양한 종류의 전자 장치들이 상용화되고 있다. 예를 들어, 탁상이나 벽에 거치된 상태로 활용되는 인공지능 스피커나, 주행 장치를 포함함으로써 생활 공간을 이동하면서 사용자 명령을 수행하는 이동형 로봇 장치는 사용자의 일상 생활에 유용하게 활용될 수 있다.
이동형 로봇 장치는 단순 주행 방식, 4족 보행 방식의 이동 구조를 가질 수 있으며, 점차 인체를 모사한 2족 보행 방식으로도 구현될 것으로 예상된다. 이러한 이동형 로봇 장치는, 인공지능 기술과 융합되면서 스마트 홈 환경이 더욱 진화될 수 있으며, 반려 동물과 유사하게 사용자의 감성을 충족시킬 수 있다.
기계적 안정성 확보를 위해 이동형 로봇의 외장에서는 강성 재질(rigid material)의 케이스가 활용되고 있다. 한 실시예에서, 4족 보행 또는 2족 보행 방식을 구현함에 있어서는 관절 구조의 활용이 요구될 수 있지만, 강성 재질의 외관에서, 이러한 관절 구조를 은폐하기 어려울 수 있다. 예컨대, 강성 재질의 케이스 등으로 외장을 구현함에 있어, 관절 부위 등은 외부로 노출되어 외관을 저하시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 강성 재질의 외관은 반려 동물과 유사한 촉감 등을 제공하지 못하므로 사용자 감성을 충족시키는데 한계가 있을 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 외관에서 사용자 감성을 충족시킬 수 있는 외피를 포함하는 로봇 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 주행 또는 이동뿐만 아니라, 다양한 동작을 수행할 수 있는 로봇 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는, 주행 또는 이동이 아닌 다른 동작에서 외피에 의해 발생될 수 있는 부하를 방지 또는 완화할 수 있는 로봇 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure), 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하게 결합되며, 상기 마스트가 연장된 방향과 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing) 및 상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 탄성체 외피는 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 주행 장치를 내장한 베이스, 상기 베이스 상에서 선형 이동 또는 곡선 이동 가능하게 장착되며, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure), 상기 마스트에 장착되며, 디스플레이를 포함하는 헤드, 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하며, 상기 마스트가 연장된 방향에 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing) 및 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분과, 상기 베이스에 고정되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 상기 마스트 또는 상기 회동 구조를 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 케이싱은, 하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽을 포함하는 상기 하부 케이싱과, 상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상부 케이싱을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조, 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하며, 상기 마스트가 연장된 방향에 평행한 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing), 및 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분을 포함하고, 상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 회동 구조는, 상기 마스트의 한 단부에 장착되고, 상기 마스트가 연장된 방향에 수직하는 제1 축(first axis)을 중심으로 상기 마스트에 대하여 회동하는 제1 회동 프레임(first pivoting frame)와, 상기 제1 회동 프레임에 장착되며, 상기 제1 축에 수직하는 제2 축(second axis)을 중심으로 상기 제1 회동 프레임에 대하여 회동하고, 가장자리에는 적어도 하나의 가이드 홈이 형성된 제2 회동 프레임(second pivoting frame)을 포함하고, 상기 케이싱은, 하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽과, 상기 측벽의 내측면에서 돌출되며 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 가이드 돌기를 포함하는 상기 하부 케이싱과, 상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상부 케이싱을 포함하며, 상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈에 맞물려 상기 케이싱의 직선 왕복운동을 안내할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 외피는 실리콘(silicone)과 같은 탄성체 재질로 제작되어, 로봇 장치의 외장에서 시각적으로나 촉각적으로 강성 재질의 외장보다 부드러운 질감을 제공할 수 있다. 예컨대, 의사 소통이나 사용자의 명령을 수행하면서 사용자와의 접촉을 통해서도 감성을 충족시킬 수 있다. 한 실시예에서, 로봇 장치는 회동 구조 또는 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱을 이용하여 탄성체 외피를 장착함으로써, 주행 또는 이동이 아닌 다른 동작에서 외피에 의해 발생될 수 있는 부하를 방지 또는 완화할 수 있다. 예컨대, 마스트에 장착된 회동 구조 또는 케이싱을 이용하여 탄성체 외피의 변형에 따른 반발력을 완화할 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치의 일부를 분리하여 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치의 일부를 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치의 탄성체 외피가 결합되는 모습을 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도 5는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치의 베이스를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치에서, 회동 구조를 장착하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치에서, 회동 구조 또는 케이싱의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 8은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 로봇 장치의 일부를 분리하여 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 로봇 장치의 일부를 나타내는 분리 사시도이다.
도 10은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 로봇 장치를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 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.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 문서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 문서에서, "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.
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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 문서에서 로봇 장치는 터치 패널을 구비하는 임의의 장치일 수 있으며, 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등을 통해 구현되는 동작의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
로봇 장치는 서버 등의 외부 전자 장치와 통신하거나, 외부 전자 장치와의 연동을 통해 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 로봇 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상 및/또는 센서부에 의해 검출된 위치 정보를 네트워크를 통해 서버로 전송할 수 있다. 네트워크는, 이에 한정되지 않지만, 이동 또는 셀룰러 통신망, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN), 인터넷, 소지역 통신망(Small Area Network: SAN) 등일 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(100)를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 상기 로봇 장치(100)는, 단순 주행 방식으로 구현된 이동형 로봇 장치일 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)는, 베이스(111)와 탄성체 외피(113)가 조합된 외관을 제공하는 본체부(body portion)(101)와, 상기 본체부(101)의 상단에 장착된 헤드(head)(102)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 본체부(101)의 내부로는 가이드 레일(115)과 상기 가이드 레일(115)의 안내를 받으면서 선형 이동 또는 곡선 이동하는 마스트(117)가 장착될 수 있으며, 상기 마스트(117)의 이동에 따라 상기 탄성체 외피(113)가 부분적으로 변형될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스(111)는 주행 장치, 예를 들어, 복수의 휠(wheel)(111a, 111b, 111c)과 복수의 횔(111a, 111b, 111c) 중 적어도 하나를 회전시키는 구동 장치(예: 서보 모터)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 로봇 장치(100)는 사용자의 생활 공간에서 허용되는 영역을 이동할 수 있다. 도시되지는 않지만, 상기 베이스(111)의 내부에는 전원 공급을 위한 배터리, 사용자 명령과 같은 각종 프로그램을 저장한 메모리, 메모리에 저장된 프로그램을 수행하기 위한 프로세서, 사용자 명령을 수행하는데 필요한 주변 정보를 수집하는 각종 센서(예: 근접 센서, 조도 센서, 온도 / 습도 센서), 음향의 입력이나 출력을 위한 오디오 모듈, 다른 전자 장치나 네트워크와의 통신을 수행하기 위한 통신 모듈 또는 인터페이스 등이 내장될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 한 쌍의 상기 가이드 레일(115)이 상기 베이스(111)의 상면에 배치되어, 상기 마스트(117)를 이동시키는 궤적을 형성할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 헤드(102)는 상기 마스트(117)에 장착되어, 상기 마스트(117)의 이동에 따라 상기 베이스(111)에 대하여 이동할 수 있다. 상기 가이드 레일(115)은 직선 형태 또는 곡선 형태를 가질 수 있으며, 상기 가이드 레일(115)의 형태에 따라 상기 마스트(117)는 상기 베이스(111) 상에서 선형 이동 또는 곡선 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 가이드 레일(115)이 직선 형태를 가질 때, 상기 헤드(102)는 상기 가이드 레일(115)이 허용하는 범위(예: 상기 가이드 레일(115)의 길이)만큼 상기 베이스(111)에 대하여 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 가이드 레일(115)이 곡선 형태를 가질 때, 상기 헤드(102)가 이동하는 범위는 상기 마스트(117)가 상기 가이드 레일(115) 상에서 이동하는 범위보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 1에서와 같이, 상기 가이드 레일(115)이 양단(both ends)보다 중앙부가 높은 곡선 형상을 가질 때, 상기 마스트(117)의 하단(lower end)(LE)이 이동하는 범위보다 상단(upper end)(UE)이 이동하는 범위가 더 커질 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 가이드 레일(115)이 곡선 형태일 때, 상기 베이스(111)가 소형화되더라도 상기 헤드(102)는 사용자가 시각적으로 인지할 수 있을 정도로 충분한 범위에서 상기 베이스(111)에 대하여 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 헤드(102)는 시각적 정보를 출력하기 위한 디스플레이(121)를 포함할 수 있다. 상기 로봇 장치(100)는, 사용자의 음성 명령이 인식되거나 주변에 사용자가 존재함이 인식되면, 상기 디스플레이(121)를 사용자 방향으로 향하게 할 수 있다. 예컨대, 상기 로봇 장치(100)는, 상기 베이스(111)의 주행 장치를 구동하거나 상기 베이스(111)에 대하여 상기 헤드(102)를 회전시킴으로써 상기 디스플레이(121)가 사용자를 지향하게 할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)의 각종 센서 중 적어도 일부는 상기 헤드(102)에 내장될 수 있다. 예를 들어, 조도 센서는 상기 헤드(102)의 상면에 배치됨으로써 주변 밝기 등을 좀더 정확하게 검출할 수 있다. 음향의 입력 또는 출력을 위해 상기 헤드(102)의 상면에 배치된 음향 홀이 배치되면, 전 방향에서 고른 품질의 음향을 획득하거나 출력할 수 있다. 음향의 입력 또는 출력에 있어, 스테레오 또는 3차원 효과를 구현하고자 한다면, 상기 헤드(102) 또는 상기 베이스(111)의 측면으로 음향 홀을 배치함으로써 음향 홀이 배치된 방향에서 좀더 높은 출력의 음향을 획득하거나 출력할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 헤드(102)의 표면 중 적어도 일부 영역에는 기계식 버튼, 터치 패널 또는 압력 센서가 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 헤드(102)의 표면 중 적어도 일부는 입력 장치가 배치되는 영역일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피(113)는, 예를 들면, 실리콘(silicone)과 같은 탄성체 재질로 제작될 수 있다. 예컨대, 강성 재질의 금속이나 합성수지와 다르게, 상기 탄성체 외피(113)는 사용자에게 부드러운 촉감을 제공함으로써, 강성 재질의 외관으로 이루어진 로봇 장치와는 다른 시각적 또는 촉각적인 감성을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면 상기 마스트(117)의 상단부와 상기 베이스(111)에 각각 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성체 외피(113)의 상단이 상기 마스트(117)의 상단부에, 하단이 상기 베이스(111)의 일부를 감싸게 결합할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 마스트(117)의 상단부에는 케이싱(119)이 장착될 수 있으며, 상기 탄성체 외피(113)의 상단이 상기 케이싱(119)을 감싸게 결합할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 케이싱(119)은 후술할 회동 구조(예: 도 2 또는 도 6의 회동 구조(202))를 통해 상기 마스트(117) 상에 장착될 수 있으며, 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 왕복운동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 마스트(117)가 상기 베이스(111) 상에 이동할 때, 또는 상기 헤드(102)가 상기 베이스(111)에 대하여 이동할 때, 상기 탄성체 외피(113)가 변형될 수 있다. 상기 탄성체 외피(113)는, 외력에 의해 변형되는 경우, 외력에 대한 반발력 또는 복원력을 발생시킬 수 있으며, 상기 탄성체 외피(113)의 반발력 또는 복원력은 다른 구조물에 가해지는 하중으로 작용할 수 있다. 한 실시예에서, 도 1에서와 같이, 상기 마스트(117)의 이동에 따라 상기 헤드(102)가 좌측으로 이동할 때, 상기 탄성체 외피(113)의 좌측 부분(S1)은 상단을 우측으로 이동 또는 복원시키는 반발력을 발생시킬 수 있고, 상기 탄성체 외피(113)의 우측 부분(S2)도 상단을 우측으로 이동 또는 복원시키는 반발력을 발생시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피(113)에 의해 발생된 반발력은 상기 마스트(117) 또는 상기 헤드(102)를 이동시키는 구동 장치에 부하(load)로 작용할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 상기 케이싱(119)은 상기 마스트(117) 상에서 다양한 방향으로 회동하거나 직선 왕복운동함으로써, 상기 탄성체 외피(113)에 의한 반발력을 완화할 수 있다. 예컨대, 도 1에서와 같이, 상기 헤드(102)가 좌측으로 이동할 때, 상기 케이싱(119)이 상기 마스트(117) 상에서 회동하여 좌측단(S3)을 상향으로, 우측단(S4)을 하향으로 이동시킬 수 있다. 상기 탄성체 외피(113)에 변형에 따른 반발력은 상기 케이싱(119)을 회동 또는 직선 왕복운동시키면서 감소될 수 있다. 예컨대, 상기 마스트(117) 또는 상기 헤드(102)의 이동에 따라 상기 탄성체 외피(113)에서 발생되는 부분적인 변위(displacement) 또는 변형만큼 상기 케이싱(119)이 회동하여 상기 탄성체 외피(113)를 적어도 부분적으로 복원시킴으로써 변형에 의한 반발력을 완화할 수 있다.
상기 케이싱(119)이 상기 마스트(117) 상에서 회동하거나 직선 왕복운동하는 구조에 관해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 좀더 살펴보기로 한다. 이하의 다양한 실시예를 살펴봄에 있어, 설명의 간결함을 위해 선행 실시예의 도면이 참고될 수 있으며, 선행 실시예와 동일하거나 선행 실시예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성에 대해서는 선행 실시예와 동일한 참조번호를 부여하거나 생략하고 그 상세한 설명 또한 생략될 수 있다. 아울러, 구성요소들 간에 상대적인 이동이나 고정 구조에 관한 상관 관계를 기재함에 있어, "장착된다", "고정된다", "결합된다", "배치된다" 등의 다양한 표현이 사용될 것이며, 스크루와 같은 체결 요소들에 대한 설명은 생략될 수 있다. 각 구성요소들 사이의 상대적인 이동이 가능한 구조 또는 서로에 대하여 이동이 불가능하게 고정되는 구조에 관해서는 당업자라면 상세한 설명 전반을 통해 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 일부를 분리하여 나타내는 측면도이다. 도 3은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 일부를 나타내는 분리 사시도이다. 도 4는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 탄성체 외피(209)가 결합되는 모습을 설명하기 위한 분리 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 로봇 장치(100)는 베이스(201)(예: 도 1의 베이스), 마스트(213)(예: 도 1의 마스트(117)), 회동 구조(202), 케이싱(203)(예: 도 1의 케이싱(119))을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)는 제1 고정 부재(243)를 더 포함함으로써, 상기 회동 구조(202)를 상기 마스트(213)에 회동 가능하게 장착할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)는 제2 고정 부재(245) 또는 제3 고정 부재(247)를 더 포함함으로써, 헤드(예: 도 1의 헤드(102))를 상기 마스트(213) 또는 상기 제1 고정 부재(243)에 장착할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 제3 고정 부재(247)는 상기 헤드(102)에 고정되면서 상기 제2 고정 부재(245)와 회전 가능하게 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤드(102)는 상기 마스트(213)가 연장된 방향에 평행한 회전축을 중심으로 상기 마스트(213) 상에서 회전할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 마스트(213)는 중공형 튜브(hollow tube)로 제작될 수 있으며, 상기 마스트(213)가 제공하는 내부 공간은 상기 헤드(102)의 내부 공간과 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 마스트(213)는 상기 베이스(201)와 상기 헤드(102)를 연결하는 전원 배선 또는 각종 신호 배선을 위한 공간을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 베이스(201)는 주행 장치를 포함할 수 있다. 상기 베이스(201)의 주행 장치는, 상기 베이스(201)의 바닥에서 외부로 돌출된 복수의 휠(211a, 211b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스(201)의 바닥에는, 구동 모터에 의해 회전하는 적어도 하나의 구동 휠(211a)과, 상기 로봇 장치(100)가 거치된 평면과 상기 베이스(201) 사이의 간격을 유지하면서 주행을 원활하게 하는 가이드 휠(들)(211b)이 제공될 수 있다. 상기 로봇 장치(100)는 상기 구동 휠(211a)을 회전시킴으로써 사용자 공간 내에서 이동할 수 있다. 상기 구동 휠(211a)이 복수로 제공된 경우, 상기 로봇 장치(100)는 각각의 구동 휠을 다르게 제어 또는 회전시킴으로써 지향 방향을 조종할 수 있다.
상기 베이스(201)의 구조에 관해서는 도 5를 더 참조하여 살펴보기로 한다. 도 5는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 베이스(201)를 나타내는 사시도이다.
도 2와 도 5를 참조하면, 상기 베이스(201)의 상면에는 곡선 형태의 가이드 레일(215a)(예: 도 1의 가이드 레일(115))과, 상기 가이드 레일(215a)을 따라 이동하는 가이드 플랫폼(215b)이 배치될 수 있다. 상기 가이드 플랫폼(215b)은 복수의 롤러(215c)를 포함할 수 있으며, 상기 롤러(215c)가 상기 가이드 레일(215a)에 접촉한 상태로 회전함으로써, 상기 가이드 플랫폼(215b)을 이동시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 복수의 상기 롤러(215c)가 상기 가이드 레일(215a)의 상면과 하면에 각각 접촉하게 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 가이드 플랫폼(215b)은 상기 롤러(215c)들을 통해 상기 가이드 레일(215a)과 결합하며, 상기 롤러(215c)들에 의해 상기 가이드 레일(215a)이 제공하는 궤적을 따라 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 마스트(213)는 상기 가이드 플랫폼(215b)에 장착됨으로써, 상기 가이드 레일(215a)이 허용하는 범위에서 상기 베이스(201)에 대하여 이동할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 마스트(213)는 상기 가이드 플랫폼(215b)으로부터 일 방향, 예를 들어, 상향으로 연장 형태로 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 마스트(213)는 실질적으로 상기 가이드 플랫폼(215b)과 일체형으로 제작될 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 마스트(213)에는 구동 장치(217)(예: 서보 모터)가 장착될 수 있으며, 상기 구동 장치(217)의 동작에 따라 상기 마스트(213) 또는 상기 가이드 플랫폼(215b)이 상기 가이드 레일(215a)을 따라 이동할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 마스트(213)는 상단부에 형성된 적어도 하나의 제1 베어링 포켓(213a)을 포함할 수 있다. 후술하겠지만, 상기 회동 구조(202)의 제1 회동 프레임(202a)이 상기 제1 베어링 포켓(213a)을 통해 상기 마스트(213)에 장착되며, 상기 마스트(213)에 대하여 제1 축(first axis)(A1)을 중심으로 회동 또는 회전할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 회동 구조(202)는 제1 회동 프레임(first pivoting frame)(202a)과 제2 회동 프레임(second pivoting frame)(202b)을 포함할 수 있으며, 상기 마스트(213)의 한 단부에 장착될 수 있다. 상기 제1 회동 프레임(202a)은 상기 마스트(213)의 상단부를 감싸는 폐곡선 형상 또는 튜브 형상을 가질 수 있으며, 내측면에서 돌출된 제1 베어링 돌기(221a)들과 외측면에서 돌출된 제2 베어링 돌기(221b)들을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제1 베어링 돌기(221a)는 제1 베어링(221c)을 통해 상기 제1 베어링 포켓(213a)과 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 베어링(221c)은 상기 제1 베어링 돌기(221a)에 장착된 상태에서 상기 제1 베어링 포켓(213a)으로 수용될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제1 회동 프레임(202a)은 상기 제1 베어링(221c)에 의해 상기 마스트(213)에 장착되면서, 상기 제1 베어링(221c)에 의해 상기 마스트(213)에 대하여 회동할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 제2 회동 프레임(202b)은, 상기 제1 회동 프레임(202a)을 수용하는 개구부(223d)를 포함하는 평판 형상을 가질 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제2 회동 프레임(202b)은 대체로 원형의 평판 형상으로서, 제1 플레이트(223a)와 제2 플레이트(223b)가 서로 마주보게 결합하여 완성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제2 회동 프레임(202b)은 상기 개구부(223d)와 인접하게 형성된 제2 베어링 포켓(223c)들을 포함할 수 있다. 실질적으로, 상기 제2 베어링 포켓(223c)은 상기 제1 플레이트(223a)와 상기 제2 플레이트(223b)가 결합했을 때 완성될 수 있다. 상기 제2 베어링 포켓(223c)은 상기 제2 베어링 돌기(221b)를 회전 가능한 상태로 수용할 수 있다. 예를 들어, 제2 베어링(221d)이 상기 제2 베어링 돌기(221b)에 장착된 상태에서, 상기 제2 베어링 포켓(223c)으로 상기 제2 베어링(221d)을 수용하도록 상기 제1 플레이트(223a)와 상기 제2 플레이트(223b)가 결합할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제2 회동 프레임(202b)은 상기 제1 축(A1)에 수직하는 제2 축(A2)을 중심으로 상기 제1 회동 프레임(202a)에 대하여 회전 또는 회동할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 회동 프레임(202b)은 상기 제1 회동 프레임(202a)과 함께 상기 제1 축(A1)을 중심으로 상기 마스트(213)에 대하여 회동하면서, 상기 제2 축(A2)을 중심으로 상기 제1 회동 프레임(202a)에 대하여 회동할 수 있다.
상기 회동 구조(202)는 상기 케이싱(203)(예: 도 1의 케이싱(119))과 결합한 상태에서 또는 상기 케이싱(203)과 결합하기 전에 상기 마스트(213)에 장착될 수 있다. 상기 회동 구조(203)를 장착하는 구성에 관해서는 도 6을 더 참조하여 살펴보기로 한다.
도 6은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))에서, 회동 구조(202)를 장착하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 더 참조하면, 상기 회동 구조(202)가 상기 마스트(213) 상에 배치된 상태에서, 예를 들어, 상기 제1 회전 프레임(202a)이 상기 제1 베어링(221c)을 통해 상기 제1 베어링 포켓(213a)과 결합한 상태에서, 상기 제1 고정 부재(243)가 상기 마스트(213)의 상단에 장착될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 제1 고정 부재(243)는 상기 제1 베어링(221c)의 일부를 수용하는 또 다른 베어링 포켓(213b)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 고정 부재(243)가 상기 마스트(213)의 상단에 결합함으로써, 상기 제1 베어링(221c) 또는 상기 제1 회전 프레임(202a)이 회동 가능한 상태로 상기 마스트(213)에 구속될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 케이싱(203)은 하부 케이싱(203a)과 상부 케이싱(203b)을 포함할 수 있으며, 상기 회동 구조(202)의 적어도 일부를 수용하면서 상기 회동 구조(202)와 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 케이싱(203)은 실질적으로 상기 회동 구조(202)와 함께 상기 마스트(213)에 대하여 회동할 수 있다. 한 실시예에 따르면 상기 케이싱(203)은 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 왕복운동할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 상태라면, 상기 케이싱(203)(예: 도 1의 케이싱(119))은 상하 방향, 예를 들어 상기 마스트(213)가 연장된 방향과 평행하게 직선 왕복운동할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 마스트(213)가 상기 베이스(201) 상에서 이동한 위치에 따라, 상기 회동 구조(202)는 상기 마스트(213)에 대하여 경사지게 위치할 수 있다. 상기 회동 구조(202)가 상기 마스트(213)에 대하여 경사지게 위치된 상태라면, 상기 케이싱(203)은 상기 마스트(213)가 연장된 방향에 대하여 경사진 방향으로 직선 왕복운동할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 베이스(201)를 기준으로 본다면, 상기 회동 구조(202)가 회동한 각도나 위치에 따라, 상기 케이싱(203)이 직선 왕복운동하는 방향은 다양할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 마스트(213)의 이동과는 별도로, 상기 탄성체 외피(209)(예: 도 1의 탄성체 외피(113))에 가해지는 외력에 따라 상기 회동 구조(202)가 상기 마스트(213)에 대하여 회동하거나 상기 케이싱(203)이 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 하부 케이싱((203a)은, 하부 플레이트(231a)와 측벽(231b)을 포함함으로써, 상기 회동 구조(202)를 수용하는 공간(231c)을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 하부 플레이트(231a)는 상기 회동 구조(202)의 하부면, 예를 들어, 상기 제1 플레이트(223a)와 마주보게 배치될 수 있다. 상기 측벽(231b)은 상기 하부 플레이트(231a)로부터 연장되며 상기 회동 구조(202)의 둘레를 감싸게 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 측벽(231b)은 상기 하부 플레이트(231a)와 함께 실질적으로 상기 공간(231c)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 상부 케이싱(203b)은 상기 측벽(231b)의 상단에 장착 또는 고정된 플레이트 형상으로서, 상기 회동 구조(202)의 상부면, 예를 들어, 상기 제2 플레이트(223b)와 마주보게 배치될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 회동 구조(202)가 상기 마스트(213)에 장착된 상태라면, 상기 케이싱(203)은 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 왕복운동할 수 있다. 예컨대, 상기 회동 구조(202)는 상기 하부 플레이트(231a)와 상기 상부 케이싱(203b) 사이에서 직선 왕복운동할 수 있다. 상기 케이싱(203)이 상기 회동 구조(202)를 수용하는 상태로 상기 회동 구조(202)와 결합함에 따라, 상기 케이싱(203)은 상기 제1 축(A1) 또는 상기 제2 축(A2)에 대하여 회동할 수 있다. 예를 들어, 상기 케이싱(203)은 상기 마스트(213)에 대하여 회동하면서, 상기 회동 구조(202)에 대해서는 직선 왕복운동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 회동 구조(202)(예: 상기 제2 플레이트(223b))와 상기 상부 케이싱(203b) 사이에는 적어도 하나의 탄성 부재(225b)가 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 회동 구조(202)가 상기 케이싱(203) 내에서 직선 이동할 수 있는 범위는 상기 하부 플레이트(231a)와 상기 상부 케이싱(203b) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 탄성 부재(225b)를 배치하기 위해, 상기 로봇 장치(100)는 상기 회동 구조(202)(예: 상기 제2 플레이트(223b))로부터 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 지지 핀(225a)을 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재(225b)는, 예를 들면, 상기 지지 핀(225a)의 둘레로 권취된 압축 코일 스프링을 포함할 수 있다. 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동 방향에서, 상기 탄성 부재(225a)는 상기 상부 케이싱(203b)을 상기 회동 구조(202)(예: 상기 제2 플레이트(223b))로부터 멀어지게 하는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공할 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 탄성 부재(225b)의 일단은 상기 회동 구조(202)(예: 상기 제2 플레이트(223b))에, 타단은 상기 상부 케이싱(203b)에 각각 지지되어 상기 상부 케이싱(203b)과 상기 회동 구조(202)를 서로에 대하여 멀어지게 하는 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 케이싱(203) 또는 상기 회동 구조(202)가 서로에 대하여 직선 왕복운동할 때, 상기 지지 핀(225a)은 상기 상부 케이싱(203b)과 간섭될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)는 상기 상부 케이싱(203b)을 관통하게 형성된 적어도 하나의 회피 홀(avoidance hole)(233)을 포함함으로써, 상기 지지 핀(225a)이 상기 상부 케이싱(203b)과 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 핀(225a)의 일부분은 상기 회피 홀(233) 내에 수용될 수 있으며, 상기 케이싱(203) 또는 상기 회동 구조(202)가 서로에 대하여 직선 왕복운동할 때, 상기 지지 핀(225a)은 상기 회피 홀(233)을 통해 상기 케이싱(203)의 외부로 돌출될 수 있다. 상기 제2 플레이트(223b)와 상기 상부 케이싱(203b) 사이에서 탄성력을 제공함에 있어, 상기 탄성 부재(225b)의 어느 한 단은 상기 회피 홀(233)의 둘레에서 지지될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 지지 핀(225a)은 상기 회동 구조(202)(예: 상기 제2 플레이트(223b))에, 상기 회피 홀(233)은 상기 상부 케이싱(203b)에 형성된 구조가 개시되고 있지만, 본 문서에 개시된 다양한 실시예가 이에 한정되지 않음에 유의한다. 예를 들어, 상기 지지 핀(225a)은 상기 상부 케이싱(203b)에서 하향 연장될 수 있으며, 상기 회피 홀(233)이 상기 회동 구조(202)에 형성될 수 있다. 이러한 지지 핀(예: 상기 지지 핀(225a))과 회피 홀(예: 상기 회피 홀(233))의 배치에 관한 변형 예에 관해서는 도 8 또는 도 9를 통해서도 살펴보게 될 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성 부재(225b)에 의해 상기 상부 케이싱(203b) 또는 상기 회동 구조(202)에 제공되는 탄성력은, 상기 탄성체 외피(209)(예: 도 1의 탄성체 외피(119))가 외력에 대하여 발생시키는 반발력보다는 작을 수 있다. 예컨대, 상기 탄성체 외피(209)의 반발력이 작용하는 상기 케이싱(203)은 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 이동할 수 있으며, 상기 케이싱(203)의 직선 이동에 따라 상기 탄성체 외피(209)가 일정 정도 복원되면서 반발력을 감소시킬 수 있다. 한 실시예에서, 외력 또는 상기 탄성체 외피(209)의 반발력이 작용하지 않는다면, 상기 하부 플레이트(231a)가 상기 제1 플레이트(223a)에 접촉한 위치에서 상기 케이싱(203)이 정지 상태를 유지할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 로봇 장치(100)는 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동을 안내하는 안내 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회동 구조(202)의 가장자리에는 적어도 하나의 가이드 홈(223e)이 형성되고, 상기 측벽(231a)의 내측면에는 적어도 하나의 가이드 돌기(231d)가 형성될 수 있다. 상기 가이드 홈(223e)은 상기 제1 플레이트(223a) 또는 상기 제2 플레이트(223b)의 가장자리에서 내측으로 함몰된 형상이며, 상기 제1 플레이트(223a)와 상기 제2 플레이트(223b)가 결합했을 때, 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동 방향을 따라 서로 정렬될 수 있다. 상기 가이드 돌기(231d)는 상기 측벽(231b)의 내측면에서 돌출되며, 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장될 수 있다. 예컨대, 상기 케이싱(203)이 상기 회동 구조(202)와 결합하면, 상기 가이드 돌기(231d)는 상기 가이드 홈(223e)과 맞물려 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동을 안내할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 케이싱(203)이 상기 회동 구조(202)를 통해 상기 마스트(213)에 장착된 상태에서, 상기 탄성체 외피(209)(예: 도 1의 탄성체 외피(113))가 상기 케이싱(203)과 결합할 수 있다. 한 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄성체 외피(209)의 제1 부분(291), 예를 들어 상단부는 상기 케이싱(203)의 둘레, 예를 들어, 적어도 상기 측벽(231b)을 감싸는 제1 고정부(291a)와, 상기 제1 고정부(291a)의 내측면에서 연장된 제2 고정부(291b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 고정부(291b)는 상기 케이싱(202)의 상부면, 예를 들어, 상기 상부 케이싱(203b)의 적어도 일부분과 마주보게 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 고정부(291a)가 상기 케이싱(203)의 측면, 예를 들어, 상기 측벽(231b)을 감싸면서, 상기 제2 고정부(291b)는 상기 상부 케이싱(203b)의 외측면과 접촉하는 상태로, 상기 탄성체 외피(209)는 상기 케이싱(203)과 결합할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피(209)는 실리콘과 같은 탄성체 재질로서, 별도의 고정 구조물이 제공되지 않더라도 상기 케이싱(203)과 안정적으로 결합할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 로봇 장치(100)는 고정 플레이트(241)를 더 포함함으로써 상기 탄성체 외피(209)를 상기 케이싱(203)과 더 견고하게 고정할 수 있다. 상기 고정 플레이트(241)는 상기 상부 케이싱(203b)과 상응하는 평판형 링으로서, 상기 상부 케이싱(203b)에 고정될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제2 고정부(291b)는 상기 고정 플레이트(241)와 상기 상부 케이싱(203b) 사이에 고정될 수 있다. 예컨대, 상기 탄성체 외피(209)는 자체의 탄성력에 의해 상기 케이싱(203)과 결합하면서, 상기 고정 플레이트(241)에 의해 더 견고하게 상기 케이싱(203)과 결합할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 부분(291)이 고정된 상태에서, 상기 탄성체 외피(209)의 제2 부분(293), 예를 들어 하단부가 상기 베이스(201)와 결합할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 부분(293)은 상기 베이스(201)의 외측면 일부분을 감싸게 결합할 수 있으며, 상기 고정 플레이트(241)와 유사하게 다른 고정 부재가 제공되어 상기 제2 부분(293)을 상기 베이스(201)와 더 견고하게 결합할 수 있다. 상기 탄성체 외피(209)가 상기 케이싱(203)과 상기 베이스(201)에 결합하면, 상기 마스트(213)의 적어도 일부 및/또는 상기 회동 구조(202)나 상기 케이싱(203)의 적어도 일부는 실질적으로 상기 제1 부분(291)과 상기 제2 부분(293) 사이에서 상기 탄성체 외피(209)의 내부 공간으로 수용될 수 있다. 예컨대, 상기 로봇 장치(100)의 기계적인 구조물들은 적어도 부분적으로 상기 탄성체 외피(209)에 의해 은폐될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 마스트(213)가 상기 베이스(201) 상에서 이동함에 따라, 상기 회동 구조(202) 또는 상기 케이싱(203)이 상기 베이스(201)에 대하여 이동할 수 있다. 예컨대, 상기 마스트(213)가 상기 베이스(201) 상에서 이동함에 따라, 상기 제1 부분(291)이 상기 제2 부분(293)에 대하여 이동할 수 있다. 상기 제1 부분(291)이 상기 제2 부분(293)에 대하여 이동함에 따라 상기 탄성체 외피(209)가 변형될 수 있으며, 변형에 의해 발생된 상기 탄성체 외피(209)의 반발력은, 상기 회동 구조(202)의 회동에 의해 또는 상기 케이싱(203)의 직선 이동에 의해 완화될 수 있다. 예컨대, 상기 탄성체 외피(209)의 반발력이 다른 구조물이나 구동 장치에 하중을 가하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))에서, 회동 구조(202) 또는 케이싱(203)의 구조를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 7을 더 참조하면, 상기 회동 구조(202)는 상기 마스트(213)에 대하여 상기 제1 축(A1)을 중심으로 회동하면서, 상기 제2 축(A2)을 중심으로 상기 케이싱(203)을 회동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 케이싱(203)은 상기 마스트(213)에 대하여 또는 상기 베이스(201)에 대하여 다양한 방향으로 경사지게 위치될 수 있다. 상기 회동 구조(202) 또는 상기 케이싱(203)이 회동함으로써, 상기 탄성체 외피(209)의 반발력을 완화 또는 방지하는 구성에 관해서는 앞서 살펴본 바 있다. 한 실시예에서, 도 2 내지 도 3의 탄성 부재(225b)가 없다면, 상기 회동 구조(202)와 상기 상부 케이싱(203b)의 간격이 허용하는 범위에서 상기 케이싱(203)이 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동할 수 있다. 상기 탄성 부재(225b)가 없는 구조에서, 상기 회동 구조(202)에 대한 상기 케이싱(203)의 위치는 상기 탄성체 외피(209)가 제공하는 반발력 또는 복원력에 의해 결정될 수 있다. 상기 탄성 부재(225b)가 배치된 구조에서, 상기 케이싱(203)이 직선 왕복운동할 수 있는 범위(R)는, 상기 탄성 부재(225b)가 없는 구조에서보다 다소 작아질 수 있다. 상기 탄성 부재(225b)가 배치된 구조에서, 상기 회동 구조(202)에 대한 상기 케이싱(203)의 위치는 상기 탄성체 외피(209)가 제공하는 반발력 또는 복원력과 상기 탄성 부재(225b)의 탄성력에 의해 결정될 수 있다.
도 8은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 일부를 분리하여 나타내는 측면도이다. 도 9는 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 다른 하나에 따른 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))의 일부를 나타내는 분리 사시도이다.
도 8과 도 9의 실시예는, 일부 구성요소들의 형상이나, 지지 핀(325a)(예: 도 3의 지지 핀(225a))과 회피 홀(333)(예: 도 3의 회피 홀(233))의 형성 구조에서 선행 실시예와 차이가 있다. 따라서 본 실시예를 설명함에 있어서는 선행 실시예와 다른 구성에 관해 살펴보기로 한다.
도 8과 도 9를 참조하면, 적어도 하나의 상기 지지 핀(325a)이 상부 케이싱(203b)으로부터 하향 연장될 수 있으며, 도시되지는 않지만, 압축 코일 스프링과 같은 탄성 부재(예: 도 3의 탄성 부재(225b))가 상기 지지 핀(325a)의 둘레에 권취된 형태로 배치될 수 있다. 상기 회피 홀(333)은 상기 지지 핀(325a)과 상응하는 위치에서 회동 구조(202), 예를 들어, 제1 플레이트(223a)와 제2 플레이트(223b)를 각각 관통하게 형성될 수 있다. 상기 지지 핀(325a)의 일부분은 상기 회피 홀(333)에 수용될 수 있다. 탄성 부재(예: 도 3의 탄성 부재(225b))는 상기 지지 핀(325a)의 둘레에 권취된 형태이면서 양단이 상기 제2 플레이트(223b)와 상기 상부 케이싱(203b)에 각각 지지될 수 있다. 탄성 부재(225b)의 어느 한 단은 상기 회피 홀(333)의 주위에서 상기 제2 지지 플레이트(223b)에 지지될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 케이싱(203)이 상기 회동 구조(202)에 대하여 직선 왕복운동함에 따라 상기 지지 핀(325a)은 상기 케이싱(203)의 외부로 돌출될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 지지 핀(325a)은 상기 회동 구조(202)를 관통하여 상기 케이싱(203)의 하부로 돌출될 수 있다. 예컨대, 상기 케이싱(203)의 외부로 돌출되더라도, 상기 지지 핀(325a)은 탄성체 외피(예: 도 1 또는 도 4의 탄성체 외피(113, 209))로 둘러싸인 공간 내에 위치되며, 본체부(예: 도 1의 본체부(101))의 외부로는 노출되지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치(예: 도 1의 로봇 장치(100))는 적어도 하나의 가이드 리브(323f)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 리브(323f)는 상기 제1 플레이트(223a)로부터 하향 연장되거나, 상기 제2 플레이트(223b)로부터 상향 연장될 수 있다. 상기 가이드 리브(323f)는 가이드 홈(323e)(예: 도 3의 가이드 홈(223e))을 형성하기 위한 구조물로 활용될 수 있다. 예컨대, 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동 방향에서, 상기 가이드 홈(323e)은 도 3의 가이드 홈(223e)보다 더 길게 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 케이싱(203)에 형성된 가이드 돌기(231d)는 상기 가이드 홈(323e)과 맞물리며, 상기 가이드 리브(323f)에 감싸진 상태로 직선 왕복운동함으로써, 상기 케이싱(203)의 직선 왕복운동을 안내할 수 있다.
도 10은 본 문서에 개시된 다양한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 로봇 장치(400)를 나타내는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 상기 로봇 장치(400)는 인체를 모사한 형태로서, 2족 보행 또는 4족 보행 방식으로 이동할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(400)는 인체의 팔과 동일한 동작을 구현한 링크부(411a, 411b)들을 포함할 수 있다. 상기 링크부(411a, 411b)들은 도 1의 로봇 장치(100)에서, 본체부(101)와 유사하게 탄성체 외피(413a, 413b)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 링크부들 중 제1 링크부(411a)는 관절 구조(415)를 통해 상기 링크부들 중 제2 링크부(411b)와 연결될 수 있다. 상기 제1 링크부(411a)는 다른 관절 구조를 통해 본체부(body portion)(401)와 회동 가능하게 결합할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 관절 구조(415)는 적어도 도 3의 회동 구조(202)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 제1 링크부(411a)는 도 3의 마스트(213)와 동일한 구조의 마스트를 가질 수 있으며, 상기 제2 링크부(411b)는 도 3의 제2 고정 부재(245) 또는 제3 고정 부재(247)와 결합하는 다른 마스트를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 링크부(411b)의 마스트는 상기 관절 구조(415)(예: 도 3의 회동 구조(202) 또는 케이싱(203))를 통해 상기 제1 링크부(411a)의 마스트에 대하여 회동 가능하게 결합할 수 있다. 한 실시예에서, 상기 로봇 장치(400)에서, 상기 관절 구조(415)와는 별도로 도 3의 회동 구조(202)와 케이싱(203)이 상기 제1 링크부(411a) 또는 상기 제2 링크부(411b)에 추가로 제공될 수 있으며, 상기 탄성체 외피(413a, 413b) 중 적어도 하나가 추가로 제공된 케이싱과 결합할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치(예: 도 1 또는 도 10의 로봇 장치(100, 400))는, 일 방향으로 연장된 마스트(mast)(예: 도 1 내지 도 3의 마스트(117, 213)), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure)(예: 도 2 내지 도 4의 회동 구조(202)), 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하게 결합되며, 상기 마스트가 연장된 방향과 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing)(예: 도 2 내지 도 4의 케이싱(203)) 및 상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피(예: 도 1 또는 도 4의 탄성체 외피(113, 209))를 포함하고, 상기 탄성체 외피는 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분(예: 도 4의 제1 부분(291))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 마스트는 중공형 튜브(hollow tube)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 회동 구조는, 상기 마스트의 한 단부에 장착되고, 제1 축(first axis)(예: 도 2 또는 도 7의 제1 축(A1))을 중심으로 상기 마스트에 대하여 회동하는 제1 회동 프레임(first pivoting frame)(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 제1 회동 프레임(202a))과, 상기 제1 회동 프레임에 장착되며, 상기 제1 축에 수직하는 제2 축(second axis)(예: 도 2 또는 도 7의 제2 축(A2))을 중심으로 상기 제1 회동 프레임에 대하여 회동하는 제2 회동 프레임(second pivoting frame)(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 제2 회동 프레임(202b))을 포함하고, 상기 제2 회동 프레임은 상기 제1 회동 프레임을 수용하는 개구부(예: 도 3의 개구부(223d))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 케이싱은, 하부 케이싱(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 하부 케이싱(203a))으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 하부 플레이트(231a))와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간(예: 도 3의 공간(231c))을 형성하는 측벽(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 측벽(231b))을 포함하는 상기 하부 케이싱과, 상부 케이싱(예: 도 2 내지 도 4 또는 도 7의 상부 케이싱(203b))으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상기 상부 케이싱을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 상기 측벽의 내측면에서 돌출되며 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 가이드 돌기(guide protrusion)(예: 도 3 또는 도 4의 가이드 돌기(231d)) 및 상기 회동 구조의 가장자리에 형성된 적어도 하나의 가이드 홈(예: 도 3 또는 도 4의 가이드 홈(223e))을 더 포함하고, 상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈에 맞물려 상기 케이싱의 직선 왕복운동을 안내할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 상기 회동 구조 또는 상기 상부 케이싱 중 어느 하나로부터 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 지지 핀(support pin)(예: 도 3 또는 도 9의 지지 핀(225a, 325a)) 및 상기 회동 구조 또는 상기 상부 케이싱 중 다른 하나를 관통하게 형성된 적어도 하나의 회피 홀(avoidance hole)(예: 도 3 또는 도 9의 회피 홀(333))을 더 포함하고, 상기 지지 핀의 일부분이 상기 회피 홀 내에 수용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 일단이 상기 회동 구조에 지지되고, 타단이 상기 상부 케이싱에 지지된 탄성 부재(예: 도 2 내지 도 4의 탄성 부재(225b))를 더 포함하고, 상기 탄성 부재는, 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향에서, 상기 상부 케이싱을 상기 회동 구조로부터 멀어지게 하는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성 부재는, 상기 지지 핀의 둘레에 권취된 상태로 상기 회동 구조와 상기 상부 케이싱 사이에 배치된 압축 코일 스프링을 포함하고, 상기 탄성 부재의 어느 한 단(one of both ends)이 상기 회피 홀의 둘레에 지지될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피의 제1 부분(예: 도 4의 제1 부분(291))은, 적어도 상기 케이싱의 측면을 감싸는 제1 고정부(예: 도 4의 제1 고정부(291a))와, 상기 제1 고정부의 내측면에서 연장되어 상기 케이싱의 상부면과 마주보게 배치되는 제2 고정부(예: 도 4의 제2 고정부(291b))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 상기 케이싱에 고정되는 고정 플레이트(예: 도 4의 고정 플레이트(241))를 더 포함하고, 상기 제2 고정부가 상기 케이싱과 상기 고정 플레이트 사이에 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는 주행 장치를 내장한 베이스(예: 도 1, 도 2 또는 도 7의 베이스(111, 201))를 더 포함하고, 상기 마스트는 상기 베이스에 장착되어 상기 베이스에 대하여 선형 이동 또는 곡선 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 상기 마스트에 장착된 헤드(예: 도 1의 헤드(102)) 및 상기 헤드의 적어도 일부분을 통해 시각적인 정보를 출력하는 디스플레이(121)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피는 상기 베이스에 고정되는 제2 부분(예: 도 4의 제2 부분(293))을 더 포함하고, 상기 마스트 또는 상기 회동 구조가 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에서 상기 탄성체 외피의 내부 공간으로 수용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 마스트가 상기 베이스에 대하여 이동함에 따라, 상기 탄성체 외피가 변형되고, 상기 탄성체 외피의 변형에 따라 상기 회동 구조가 상기 마스트에 대하여 회동하거나, 상기 케이싱이 상기 회동 구조에 대하여 직선 이동할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 주행 장치를 내장한 베이스, 상기 베이스 상에서 선형 이동 또는 곡선 이동 가능하게 장착되며, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure), 상기 마스트에 장착되며, 디스플레이를 포함하는 헤드, 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하며, 상기 마스트가 연장된 방향에 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing) 및 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분과, 상기 베이스에 고정되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 상기 마스트 또는 상기 회동 구조를 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 케이싱은, 하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽을 포함하는 상기 하부 케이싱과, 상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상기 상부 케이싱을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 로봇 장치는, 일 방향으로 연장된 마스트(mast), 상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조, 상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하며, 상기 마스트가 연장된 방향에 평행한 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing), 및 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분을 포함하고, 상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피를 포함하고, 상기 회동 구조는, 상기 마스트의 한 단부에 장착되고, 상기 마스트가 연장된 방향에 수직하는 제1 축(first axis)을 중심으로 상기 마스트에 대하여 회동하는 제1 회동 프레임(first pivoting frame)와, 상기 제1 회동 프레임에 장착되며, 상기 제1 축에 수직하는 제2 축(second axis)을 중심으로 상기 제1 회동 프레임에 대하여 회동하고, 가장자리에는 적어도 하나의 가이드 홈이 형성된 제2 회동 프레임(second pivoting frame)을 포함하고, 상기 케이싱은, 하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽과, 상기 측벽의 내측면에서 돌출되며 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 가이드 돌기를 포함하는 상기 하부 케이싱과, 상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상기 상부 케이싱을 포함하며, 상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈에 맞물려 상기 케이싱의 직선 왕복운동을 안내할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는, 주행 장치를 내장한 베이스 및 상기 마스트에 장착된 헤드를 더 포함하고, 상기 마스트는 상기 베이스 상에서 선형 이동 또는 곡선 이동 가능하게 장착되며, 상기 마스트가 상기 베이스에 대하여 이동함에 따라, 상기 탄성체 외피가 변형되고, 상기 탄성체 외피의 변형에 따라 상기 회동 구조가 상기 마스트에 대하여 회동하거나, 상기 케이싱이 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피는 상기 베이스에 고정되는 제2 부분을 더 포함하고, 상기 마스트 또는 상기 회동 구조가 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에서 상기 탄성체 외피의 내부 공간으로 수용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 탄성체 외피의 제1 부분은, 적어도 상기 측벽을 감싸는 제1 고정부와, 상기 제1 고정부의 내측면에서 연장되어 상기 상부 케이싱과 마주보게 배치된 제2 고정부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기와 같은 로봇 장치는 상기 상부 케이싱에 고정되는 고정 플레이트를 더 포함하고, 상기 제2 고정부가 상기 상부 케이싱과 상기 고정 플레이트 사이에 고정될 수 있다.
이상, 본 문서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 로봇 장치에 있어서,
    일 방향으로 연장된 마스트(mast);
    상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure);
    상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하게 결합되며, 상기 마스트가 연장된 방향과 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing); 및
    상기 마스트의 적어도 일부분을 수용하는 탄성체 외피를 포함하고,
    상기 탄성체 외피는 상기 케이싱에 고정되는 제1 부분을 포함하는 로봇 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 회동 구조는,
    상기 마스트의 한 단부에 장착되고, 제1 축(first axis)을 중심으로 상기 마스트에 대하여 회동하는 제1 회동 프레임(first pivoting frame); 및
    상기 제1 회동 프레임에 장착되며, 상기 제1 축에 수직하는 제2 축(second axis)을 중심으로 상기 제1 회동 프레임에 대하여 회동하는 제2 회동 프레임(second pivoting frame)을 포함하고,
    상기 제2 회동 프레임은 상기 제1 회동 프레임을 수용하는 개구부를 포함하는 로봇 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 케이싱은,
    하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽을 포함하는 상기 하부 케이싱; 및
    상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상기 상부 케이싱을 포함하는 로봇 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 측벽의 내측면에서 돌출되며 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 가이드 돌기(guide protrusion); 및
    상기 회동 구조의 가장자리에 형성된 적어도 하나의 가이드 홈을 더 포함하고,
    상기 가이드 돌기가 상기 가이드 홈에 맞물려 상기 케이싱의 직선 왕복운동을 안내하는 로봇 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 회동 구조 또는 상기 상부 케이싱 중 어느 하나로부터 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 지지 핀(support pin); 및
    상기 회동 구조 또는 상기 상부 케이싱 중 다른 하나를 관통하게 형성된 적어도 하나의 회피 홀(avoidance hole)을 더 포함하고,
    상기 지지 핀의 일부분이 상기 회피 홀 내에 수용된 로봇 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    일단이 상기 회동 구조에 지지되고, 타단이 상기 상부 케이싱에 지지된 탄성 부재를 더 포함하고,
    상기 탄성 부재는, 상기 케이싱의 직선 왕복운동 방향에서, 상기 상부 케이싱을 상기 회동 구조로부터 멀어지게 하는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공하는 로봇 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 지지 핀의 둘레에 권취된 상태로 상기 회동 구조와 상기 상부 케이싱 사이에 배치된 압축 코일 스프링을 포함하고,
    상기 탄성 부재의 어느 한 단(one of both ends)이 상기 회피 홀의 둘레에 지지된 로봇 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 탄성체 외피의 제1 부분은, 적어도 상기 케이싱의 측면을 감싸는 제1 고정부와, 상기 제1 고정부의 내측면에서 연장되어 상기 케이싱의 상부면과 마주보게 배치되는 제2 고정부를 포함하는 로봇 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 케이싱에 고정되는 고정 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제2 고정부가 상기 케이싱과 상기 고정 플레이트 사이에 고정된 로봇 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    주행 장치를 내장한 베이스를 더 포함하고,
    상기 마스트는 상기 베이스에 장착되어 상기 베이스에 대하여 선형 이동 또는 곡선 이동하는 로봇 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 마스트에 장착된 헤드; 및
    상기 헤드의 적어도 일부분을 통해 시각적인 정보를 출력하는 디스플레이를 더 포함하는 로봇 장치.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 탄성체 외피는 상기 베이스에 고정되는 제2 부분을 더 포함하고,
    상기 마스트 또는 상기 회동 구조가 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에서 상기 탄성체 외피의 내부 공간으로 수용된 로봇 장치.
  13. 제10 항에 있어서, 상기 마스트가 상기 베이스에 대하여 이동함에 따라, 상기 탄성체 외피가 변형되고,
    상기 탄성체 외피의 변형에 따라 상기 회동 구조가 상기 마스트에 대하여 회동하거나, 상기 케이싱이 상기 회동 구조에 대하여 직선 이동하는 로봇 장치.
  14. 로봇 장치에 있어서,
    주행 장치를 내장한 베이스;
    상기 베이스 상에서 선형 이동 또는 곡선 이동 가능하게 장착되며, 일 방향으로 연장된 마스트(mast);
    상기 마스트의 한 단부에 장착되며, 상기 마스트에 대하여 회동하는 회동 구조(pivoting structure);
    상기 마스트에 장착되며, 디스플레이를 포함하는 헤드;
    상기 회동 구조의 적어도 일부를 수용하며, 상기 마스트가 연장된 방향에 평행한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 회동 구조에 대하여 직선 왕복운동하는 케이싱(casing); 및
    상기 케이싱에 고정되는 제1 부분과, 상기 베이스에 고정되는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 상기 마스트 또는 상기 회동 구조를 수용하는 탄성체 외피를 포함하고,
    상기 케이싱은,
    하부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 하부면과 마주보는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트로부터 연장되어 상기 회동 구조를 수용하는 공간을 형성하는 측벽을 포함하는 상기 하부 케이싱; 및
    상부 케이싱으로서, 상기 회동 구조의 상부면과 마주보는 상태로 상기 측벽의 상단에 고정된 플레이트 형상의 상기 상부 케이싱을 포함하는 로봇 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 상부 케이싱에 고정되는 고정 플레이트를 더 포함하고,
    상기 탄성체 외피의 제1 부분은, 적어도 상기 측벽을 감싸는 제1 고정부와, 상기 제1 고정부의 내측면에서 연장되어 상기 상부 케이싱과 상기 고정 플레이트 사이에 고정된 제2 고정부를 포함하는 로봇 장치.
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