WO2021010793A1 - 조립 편의성이 향상된 모듈러 로봇 시스템 - Google Patents

조립 편의성이 향상된 모듈러 로봇 시스템 Download PDF

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WO2021010793A1
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step motor
housing
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임상빈
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(주) 로보라이즌
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Definitions

  • the present invention relates to a modular robot system that can be configured by assembling a plurality of cube-shaped unit robots. More specifically, it relates to an improved cube-type unit robot to facilitate assembly of the unit robot.
  • a toy robot refers to a robot for use in toys made in a form that can automatically perform a certain operation through power supply such as electricity.
  • These robot toys are generally in the form of a finished product, and most of them have regular and monotonous movements, so they are likely to lose interest easily.
  • An object of the present invention is to provide a modular robot system capable of performing various forms and functions by assembling a simple modular unit block and capable of constructing a robot capable of complex movements.
  • a modular robot system including N cube-shaped unit robots (where N is an integer of 2 or more), wherein each of the N cube-shaped unit robots includes a cube-shaped housing, in the housing It includes a step motor to be installed and a control unit that is installed in the housing and controls the step motor, wherein a mounting groove is formed on one side of the housing into which a rotating body rotating by a rotation axis of the step motor can be mounted, and the A connection groove of the same shape is formed on the other side of the housing, and it can be connected to other cube-type unit robots through a connection body mounted on the connection groove.
  • Each surface of the housing has a unique identification mark of a different shape.
  • a modular robot system including N cube-shaped unit robots (where N is an integer of 2 or more), wherein each of the N cube-shaped unit robots includes a cube-shaped housing and the housing.
  • a step motor installed inside and a control unit installed in the housing and controlling the step motor, wherein a mounting groove is formed on one surface of the housing into which a rotating body rotating by a rotation axis of the step motor can be mounted,
  • a connection groove of the same shape is formed on the other surface of the housing, and it can be connected to another cube-type unit robot through a connection body mounted on the connection groove, and each of the remaining surfaces except one of the six surfaces of the housing
  • a modular robot system is provided in which different types of unique identification marks are formed.
  • control unit receives any one of different unique identification numbers assigned to each of the N cube-type unit robots, and N predefined step motor control sequences (here, the N cube-type units The N unique identification numbers transmitted to each robot and the predefined N step motor control sequences correspond to each other one-to-one).
  • the step motor control sequence corresponding to the received unique identification number may be performed.
  • the cube-shaped unit robot further comprises a light-emitting body that emits light through a light-emitting area formed in the housing, wherein the control unit includes a color corresponding to the unique identification number received through the light-emitting area.
  • the luminous body can be controlled so that light of
  • the cube-type unit robot further comprises a display module that displays information through a display area formed in the housing, wherein the control unit is configured to correspond to the unique identification number received through the display area.
  • the display module can be controlled to output information.
  • the cube-shaped unit robot may further include a speaker formed in the housing, and the control unit may output a sound corresponding to the received unique identification number through the speaker.
  • the modular robot system further comprises a central control terminal, wherein the central control terminal assigns a unique identification number that can be distinguished from each other to each of the N cube-type unit robots, and the controller Of the defined N step motor control sequences (here, the N unique identification numbers transmitted to each of the N cube-type unit robots and the predefined N step motor control sequences correspond to each other one-to-one)
  • the step motor control sequence corresponding to the unique identification number can be performed.
  • control unit stores a lookup table including descriptors of each of the N step motor control sequences defined in advance, and a step motor corresponding to the unique identification number of the cube-type unit robot from the stored lookup table.
  • a control sequence descriptor may be extracted, and a step motor control sequence may be performed based on the extracted step motor control sequence descriptor.
  • the descriptor of each of the N step motor control sequences may include a list of the number of pulses per unit time.
  • the central control terminal transmits, to each of the N cube-type unit robots, a step motor control sequence descriptor corresponding to a unique identification number corresponding to the cube-type unit robot, and the controller
  • the step motor control sequence may be performed based on the step motor control sequence descriptor transmitted to the robot.
  • the central control terminal transmits synchronization information to each of the N cube-type unit robots, transmits all synchronization information to the N cube-type unit robots, and then to each of the N cube-type unit robots.
  • a control sequence start command is transmitted, and the synchronization information includes a synchronization reference time measured based on a timer operated in the central control terminal, and the control sequence start command is based on a timer operated in the central control terminal.
  • the step motor control sequence may be performed at a start time included in the control sequence start command using the synchronized reference time and the self-timer.
  • any one of the N cube-type unit robots serves as a central control terminal, and a cube-type unit robot that serves as the central control terminal is provided in each of the N cube-type unit robots, A unique identification number that can be distinguished from each other is assigned, and the control unit includes N predefined step motor control sequences (here, N unique identification numbers transmitted to each of the N cube-type unit robots and the predefined N steps The motor control sequence corresponds to one-to-one correspondence with each other), and a step motor control sequence corresponding to the unique identification number of the cube-type unit robot may be performed.
  • N predefined step motor control sequences here, N unique identification numbers transmitted to each of the N cube-type unit robots and the predefined N steps
  • the motor control sequence corresponds to one-to-one correspondence with each other
  • a step motor control sequence corresponding to the unique identification number of the cube-type unit robot may be performed.
  • each of the N cube-type unit robots further includes a reader device capable of recognizing information stored in a predetermined recording medium, and the N cube-type unit robots may be installed in any one of the reader devices included in the N cube-type unit robots. Accordingly, when the recording medium is recognized, a cube-shaped unit robot including a corresponding reader device may function as the central control terminal.
  • a cube-shaped unit robot comprising a cube-shaped housing, a step motor installed in the housing, and a control unit installed in the housing and controlling the step motor
  • the housing has A mounting groove in which a rotating body can be mounted is formed by the rotating shaft of the step motor, and a connection groove of the same shape is formed on the other surface of the housing, and another cube-shaped through a connection body mounted on the connection groove Connectable to Unit Robot
  • a cube-shaped unit robot in which different types of unique identification marks are formed is provided.
  • a cube-shaped unit robot comprising a cube-shaped housing, a step motor installed in the housing, and a control unit installed in the housing and controlling the step motor
  • the housing has A mounting groove in which a rotating body can be mounted is formed by the rotating shaft of the step motor, and a connection groove of the same shape is formed on the other surface of the housing, and another cube-shaped through a connection body mounted on the connection groove
  • a cube-shaped unit robot is provided that can be connected to the unit robot, and on each of the remaining surfaces except for one of the six surfaces of the housing, unique identification marks of different shapes are formed.
  • a modular robot system capable of constructing a robot capable of complex and various movements by assembling a simple modular unit robot may be provided.
  • a wide variety of robots can be implemented by different assembly methods or accessories of the cube-shaped unit robot as a unit. That is, according to the technical idea of the present invention, there is an effect that a complete modular robot of various shapes can be implemented by combining a simple cube in various ways.
  • the modular robot according to an embodiment of the present invention can be applied to a toy.
  • Modular robots in the form of toys are capable of various movements according to the assembly method, so they have the effect of inducing great interest in children playing with them and developing creativity.
  • the unit robot according to the exemplary embodiment of the present invention has a shape of a cube, a user may assemble it in an incorrect shape.
  • a user may easily distinguish each surface of a unit robot having a shape of a cube, it is possible to provide convenience to combine each unit robot in a correct posture.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of a modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of a cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the overall appearance of a cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cube-type unit constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing each side of the robot.
  • FIG. 5 is a view for explaining that other cube-type unit robots and accessories are connected to the cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • 6A is a diagram illustrating a process in which a central control terminal and a plurality of cubes are connected.
  • 6B is a flowchart illustrating a process of connecting the central control terminal and the cube from the perspective of the central control terminal.
  • 7A is a diagram illustrating an example of a group selection UI.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an example of a model selection UI.
  • 7C is a diagram illustrating an example of an activity selection UI.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a lookup table including a descriptor of a step motor control sequence.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a synchronization process between each cube-type unit robot and a central control terminal.
  • FIG. 10 is a view showing the overall appearance of a cube-type unit robot according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a view showing each surface of the cube-type unit robot shown in FIG. 10.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • the component when one component'transmits' data to another component, the component may directly transmit the data to the other component, or through at least one other component. This means that the data may be transmitted to the other component. Conversely, when one component'directly transmits' data to another component, it means that the data is transmitted from the component to the other component without passing through the other component.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of a modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • the modular robot system 10 may include N cube-type unit robots 100-1 to 100-N (N is an integer of 2 or more).
  • N is an integer of 2 or more.
  • the N cube-shaped unit robots may be combined with each other to form one modular robot.
  • the modular robot system 10 may further include a central control terminal 200 that controls the N cube-shaped unit robots 100-1 to 100-N.
  • the central control terminal 200 may be any data processing device that processes calculations or data, receives and processes input data, stores and processes the information, and outputs a result.
  • the central control terminal 200 is a general purpose computer, personal computer, server, mobile terminal, mobile terminal, remote station, remote terminal, access terminal, terminal, communication device, communication terminal, user agent, user device, or It may be a data processing device that can be called a user equipment (UE), a terminal, a laptop computer, a tablet PC, a smart phone, a PDA (Personal Digital Assistant), or the like.
  • UE user equipment
  • a terminal a laptop computer
  • a tablet PC a smart phone
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the central control terminal 200 may perform wireless communication with the N cube-type unit robots 100-1 to 100-N.
  • the central control terminal 200 may perform wireless communication with the N cube-shaped unit robots 100-1 to 100-N through various wireless communication methods.
  • the wireless communication method is Wi-Fi, Magnetic Secure Transmission (MST), Bluetooth communication, NFC (Near Field Communication), RFID (Radio Frequency Identification), ZigBee, Z-Wave, IR (Infrared). It may include communication and the like.
  • the N cube-shaped unit robots 100-1 to 100 -N may perform wireless communication with each other through the wireless communication method described above.
  • the wireless communication method used by the central control terminal 200 and the N cube-type unit robots 100-1 to 100-N may be the same.
  • the N cube-shaped unit robots 100-1 to 100-N have a cube shape of a cube and may all have the same size.
  • Each of the cube-type unit robots (100-1 to 100-N) can be coupled to each other through a predetermined connector, and the entire assembly of all of the N cube-type unit robots (100-1 to 100-N) is one
  • the modular robot system can be configured.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of a cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • the cube-type unit robot 100 may include a housing 101, a step motor 110 installed inside the housing 101, and It may include a control unit 120.
  • the cube 100 may further include a battery 125, a light emitting body 151, a display module 152, and/or one or more charging terminals 181 and/or 182.
  • the cube 100 may further include other configurations in addition to the configuration illustrated in FIG. 2.
  • the step motor 110 may be referred to as a stepper motor or a stepping motor, and may refer to a brushless DC electric motor capable of dividing the rotation of one wheel into a large number of steps.
  • the step motor 110 may rotate a rotating body mounted on the rotating shaft 111.
  • the step motor 110 may include a two-phase step motor and a multi-phase step motor.
  • the step motor 110 may include a variable reluctance (VR) type, a permanent magnet (PM) type, and a hybrid type.
  • VR variable reluctance
  • PM permanent magnet
  • a plurality of serrated electromagnets may be matched around a metal gear in the step motor 110.
  • the electromagnet operates by receiving a current from an external control circuit (eg, the control unit 120) such as a microcontroller.
  • an external control circuit eg, the control unit 120
  • one electromagnet receives electric power so that the teeth of the gear are drawn to the electromagnet.
  • the gear is gradually shifted to the next electromagnet. Therefore, when the next electromagnet receives power, the previous electromagnet turns off, and the gear teeth are aligned with the next electromagnet, and these actions are repeated.
  • each action of rotation is called a'step', and numerous steps create the entire rotation. Through this, the motor can be precisely rotated at a certain angle.
  • the controller 120 may control operations and/or resources of various components (eg, the step motor 110, the luminous body 151, etc.) included in the cube 100.
  • various components eg, the step motor 110, the luminous body 151, etc.
  • the controller 120 may be a microcontroller or an embedded device including a processor and a memory.
  • the control unit 120 may further include a communication module capable of wireless communication with the central control terminal 200 and/or another cube.
  • the processor included in the control unit 120 may include a CPU, a GPU, an MCU, a microprocessor, and the like.
  • the memory included in the controller 120 may store various types of data such as data received/input from the outside and data generated by the controller 120 and a computer program.
  • the memory may include volatile memory and nonvolatile memory.
  • the memory may include, for example, flash memory, ROM, RAM, EEROM, EPROM, EEPROM, solid state disk (SSD), and register.
  • the memory may include a file system, a database, and an embedded database.
  • a protrusion may be formed inside the rotation shaft 111 of the step motor 110, and the formed protrusion may be used to allow the control unit 120 to know the rotation origin of the rotation shaft 111.
  • the control unit 120 may include a sensor capable of recognizing a protrusion and may recognize a point at which the protrusion is recognized as an origin.
  • control unit 120 Functions performed by the control unit 120 in order to realize the technical idea of the present invention will be described in more detail later.
  • the battery 125 may supply power to various components (for example, the step motor 110, the control unit 120, the luminous body 151, the display module 152, etc.) included in the cube 100. have.
  • the battery 125 may be charged through an external power source in contact with the charging terminals 181 and/or 182.
  • the light emitter 151 may emit light.
  • the light emitter 151 may be, for example, a light emitting diode (LED).
  • the light emitter 151 may emit light of various colors under the control of the controller 120.
  • light may be continuously emitted (lit) or a light emission operation (blinking) may be performed.
  • the light-emitting body 151 emits light through a light-emitting region formed in the housing 101 so that light emission can be recognized from the outside.
  • the display module 152 may display information through a display area formed in the housing 101 to recognize information displayed from the outside.
  • the display module 152 may be in the form of an LED or an LED matrix.
  • FIG. 3 is a diagram showing the overall appearance of a cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing each surface of a cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention. 4(a) to 4(f) show the front, rear, left, right, plane, and bottom surfaces in order.
  • the cube-shaped unit robot (hereinafter, referred to as “cube”) may include a housing 101 having a cube shape. Meanwhile, as described above, a step motor 110 may be installed inside the howe 101 (see FIG. 2 ).
  • the rotating body mounted in the mounting groove 130 may be, for example, a wheel or a propeller.
  • the rotating body may be formed in various sizes and shapes, but may include a mounting portion to be commonly mounted in the mounting groove 130.
  • connection grooves 141 to 145 are provided on the remaining five surfaces of the housing 101. Can be formed.
  • the connection grooves 141 to 145 formed on the five surfaces may all have the same shape.
  • the connection grooves 141 to 145 may have the same cross shape, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.
  • a predetermined connector may be mounted in the connection grooves 141 to 145.
  • the connector may be a component or accessory that can be connected to the cube 100.
  • the connector may be formed in various sizes and shapes, but may commonly include a mounting portion for mounting to any one of the connection grooves 141 to 145.
  • the connection grooves 141 to 145 have a cross-shaped intaglio shape
  • the mounting portion of the connecting body may have the same cross-shaped relief.
  • some connectors may include two or more mounting portions, and these connectors may perform a function of connecting two or more cubes 100 to each other.
  • the rotating body and the connecting body will be collectively referred to as an accessory.
  • the housing 101 may have a light emitting area 150 formed therein, and the cube 100 includes a button 160, a status display LED 171, 172, and/or a speaker 190 It may further include.
  • the light-emitting area 150 may be a light-emitting area formed by the light-emitting body 151.
  • 3 and 4 illustrate an example in which the light emitting region 150 is formed in a strip shape on the other surfaces of the housing 101 except for the front and rear surfaces, but there is no particular limitation on the location, shape, or size of the region.
  • the light emitting regions 150 of various shapes and shapes may be formed at various locations.
  • the display area 153 may be an area in which information output by the display module 152 is displayed.
  • the button 160 may be used by a user to turn on or off the cube 100.
  • the button 160 may be used to switch the mode of the cube 100. For example, when the button 160 is pressed for a certain period of time (eg, 3 seconds) while the power is turned off, the power may be turned on and a standby state may be entered. When the button 160 is pressed in the standby state, all the status display LEDs 171 and 172 are turned off, and may be converted into a sleep mode.
  • a certain period of time e.g, 3 seconds
  • Each of the status display LEDs 171 and 172 may emit light of different colors.
  • the status display LED 171 may be a blue LED
  • the status display LED 172 may be a green LED.
  • the status display LEDs 171 and 172 may display various visual effects indicating the state of the cube 100 under the control of the controller 120. For example, the status LED 171 blinks before the wireless connection with the central control terminal 200 is completed, and may be turned on after the wireless connection is completed. The status display LED 172 lights up during charging, turns off when not charging, and may flash when the state of the battery is below a certain level.
  • the speaker 190 may output various sounds under the control of the controller 120.
  • charging terminals 181 and 182 may be formed on the front and rear sides, respectively.
  • the charging terminal 181 may be connected to an external power source, and in some cases, may contact the charging terminal of another cube.
  • the second cube 100 may be charged by receiving power through the first cube.
  • three or more cubes may be stacked in sequence and charged at the same time.
  • N cube-shaped unit robots 100-1 to 100-N may be coupled to each other through the above-described connector.
  • 5 is a view for explaining that other cube-type unit robots and accessories are connected to the cube-type unit robot constituting the modular robot system according to an embodiment of the present invention.
  • a wheel-shaped rotating body 300-1 may be mounted in a mounting groove 130-1 formed on the right side of the first cube 100-1.
  • the wheel-shaped rotating body 300-2 may also be mounted in the mounting groove 130-2 formed on the right side of the second cube 100-2.
  • the rotating bodies 300-1 and 300-2 may be rotated by a step motor of each of the cubes 100-1 and 100-2 to which the rotating body is coupled.
  • one connector 350 is a connection groove 130-1 formed on the left side of the first cube 100-1 and a connection groove 130-2 formed on the left side of the second cube 100-2. ) Can be mounted. In this way, the two cubes 100-1 and 100-2 may be connected to each other through the connection body 350.
  • the central control terminal 200 that controls the sieve 350 and the two cubes 100-1 and 100-2 may constitute a complete modular robot system.
  • the central control terminal 200 is wirelessly connected to the plurality of cubes 100 and can control them.
  • the central control terminal 200 includes a plurality of cubes ( 100) will be described in the wireless connection process.
  • 6A is a diagram illustrating a process in which the central control terminal 200 and a plurality of cubes 100 are connected. 6A shows an example in which four cubes are connected.
  • the central control terminal 200 and the first cube 100-1 may be wirelessly connected by a predetermined wireless communication method (eg, Bluetooth) (S100-1).
  • a predetermined wireless communication method eg, Bluetooth
  • the central control terminal 200 may assign a unique identification number 1 to the first connected cube (ie, the first cube 100-1) (S110-1), and the first The cube 100-1 may emit light with a color corresponding to the unique identification number 1 (S120-1).
  • Each unique identification number may be assigned a unique color. For example, red for identification number 1, blue for identification number 2, green for identification number 3, and yellow for identification number 4 are pre-designated, and the control unit 120 of each cube may have previously stored such corresponding information.
  • red for identification number 1 blue for identification number 2, green for identification number 3, and yellow for identification number 4 are pre-designated, and the control unit 120 of each cube may have previously stored such corresponding information.
  • FIG. 6B it is assumed that the color corresponding to the identification number is designated as such.
  • the control unit 120-1 included in the first cube 100-1 may receive a unique identification number 1 given by the central control terminal 200, and the reception through the light emitting area 150-1
  • the light emitter 151-1 may be controlled so that light of a color corresponding to one unique identification number ID 1 is emitted.
  • the control unit 120-1 of the first cube 100-1 may emit red light corresponding to the identification number 1.
  • the central control terminal 200 and the second cube 100-2 may be wirelessly connected through the wireless communication method (eg, Bluetooth) (S100-2).
  • the wireless communication method eg, Bluetooth
  • the central control terminal 200 may assign a unique identification number 2 to the second connected cube (ie, the second cube 100-2) (S110-2), and
  • the 2 cube 100-2 may emit light with a color corresponding to the unique identification number 2 (S120-2).
  • the second cube 100-2 may emit blue light corresponding to the identification number 2.
  • the central control terminal 200 and the third cube 100-3 may be wirelessly connected through the wireless communication method (eg, Bluetooth) (S100-3).
  • the wireless communication method eg, Bluetooth
  • the central control terminal 200 may assign a unique identification number 3 to the third connected cube (ie, the third cube 100-3) (S110-3), and
  • the 3 cube 100-3 may emit light with a color corresponding to the unique identification number 3 (S120-3).
  • the third cube 100-3 may emit green light corresponding to identification number 3.
  • the central control terminal 200 and the fourth cube 100-4 may be wirelessly connected through the wireless communication method (eg, Bluetooth) (S100-4).
  • the wireless communication method eg, Bluetooth
  • the central control terminal 200 may assign a unique identification number 4 to the fourth connected cube (ie, the fourth cube 100-4) (S110-4), and
  • the 4 cube 100-4 may emit light with a color corresponding to the unique identification number 4 (S120-3).
  • the fourth cube 100-4 may emit yellow light corresponding to the identification number 4.
  • each cube constituting one modular romot emits light of different colors corresponding to a designated unique number, so that the user can easily distinguish the cube of the same shape. There is.
  • each cube may display a unique identification number assigned from the central control terminal 200 or information corresponding thereto.
  • the control unit 120 of each cube may control the display module 152 so that the received unique identification number or information corresponding thereto is output through the display area 153.
  • each cube may output a sound corresponding to a unique identification number assigned to it through the speaker 190 formed in the housing.
  • the controller 120 may control a sound corresponding to the received unique identification number to be output through the speaker 190.
  • a cube assigned with a unique identification number 1 can output a'do' sound
  • a cube given a unique identification number 2 can output a'le' sound
  • a cube with a unique identification number 3 Can output a'mi' sound
  • a cube assigned with a unique identification number 4 can output a'wave' sound.
  • 6B is a flowchart illustrating a process of connecting the central control terminal 200 and the cube 100 from the perspective of the central control terminal.
  • the central control terminal 200 may select a group i, which is one of groups 1 to N (S200).
  • at least one model may be included in the group i, and the model may mean one completed modular robot that can be made using i cubes.
  • the user may select a group through a group selection user interface (UI) output from the central control terminal 200.
  • UI group selection user interface
  • 7A is a diagram illustrating an example of a group selection UI.
  • the group selection UI() of FIG. 7A may include icons corresponding to groups 1 to N, and a user may designate one of the icons and select a group corresponding thereto.
  • one of the models included in the group selected by the central control terminal 200 may be selected (S210).
  • the user may select a model through the model selection UI output from the central control terminal 200.
  • 7B is a diagram illustrating an example of a model selection UI. 7B illustrates a case in which group 2 is previously selected as an example. In the model selection UI of FIG. 7B, the user can select a desired model.
  • the central control terminal 200 may determine whether there are i cubes currently being connected (S220) and, if not, wait for wireless connection of a new cube (S230).
  • the central control terminal 200 may assign a new unique identification number to the newly wirelessly connected cube (S240 and S250).
  • the cube wirelessly connected to the central control terminal 200 and given a unique identification number can emit light of a color corresponding to the assigned unique identification number through the light emitting area, as described above with reference to FIG. 6A. have.
  • the central control terminal 200 may be wirelessly connected to i cubes.
  • one of at least one activity that can be performed by the modular robot corresponding to the model selected in step S210 may be selected (S260), and the selected activity is modular.
  • a predetermined control process to be performed by the robot may be performed (S270).
  • the user may select a model through an activity selection UI output from the central control terminal 200.
  • 7C is a diagram illustrating an example of an activity selection UI. 7C illustrates a case in which a model named "AutoCar” is selected.
  • the modular robot corresponding to the "AutoCar" model includes a control activity by a joystick, a drawing activity that moves while drawing a trajectory of the same shape as a picture drawn by a user, and a dance mode activity that moves along a predetermined trajectory. can do.
  • the user can select one of at least one activity specified in the model.
  • Data defining each activity may be expressed in the form of a lookup table corresponding to the activity.
  • the lookup table may include a descriptor of a step motor control sequence corresponding to each cube constituting a modular robot performing an activity.
  • the step motor control sequence may be a list of step motor control operations performed by one cube 100 (more precisely, the controller 120 included in the cube).
  • the step motor control sequence may include a list of the number of pulses per unit time.
  • the descriptor of the step motor control sequence may be data in a storable form for defining the step motor control sequence.
  • each step motor control sequence may correspond to a unique identification number assigned to the cube one-to-one.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a lookup table including a descriptor of a step motor control sequence defining one activity.
  • the lookup table of FIG. 8 defines specific activities that a modular robot including four cubes can perform.
  • the lookup table 1000 for expressing one activity may include descriptors 1100-1 to 1100-4 of four step motor control sequences.
  • the first cube 100-1 assigned with the identification number 1 can perform the first step motor control sequence 100-1
  • the second cube 100-2 with the identification number 2 assigned the second step The motor control sequence 1000-2 can be performed
  • the third cube 100-3 assigned with the identification number 3 can perform the third step motor control sequence 1000-3
  • the identification number 4 is The assigned fourth cube may perform the fourth step motor control sequence 1000-4.
  • the first cube 100-1 rotates the step motor by 30 pulses for each unit time.
  • the third cube 100-3 rotates the step motor reversely by 30 pulses for each unit time.
  • the second cube 100-2 repeats 60 pulse rotation, 30 pulse reverse rotation, and 90 pulse rotation.
  • the fourth cube repeats 60 pulse rotation, 90 pulse rotation, and 120 pulse rotation.
  • the step motor control sequence of FIG. 8 is only an example, and there may be a step motor control sequence having various values that are precisely adjusted according to the activity.
  • the form of the step motor control sequence can be varied, and any form that can individually define the rotational motion of the step motor included in each cube may be used.
  • the step motor control sequence may consist of a list of ⁇ drive time, pulse> values. In this case, one value may represent the rotational pulse of the stepper motor during a specific driving time.
  • the step motor control sequence may include a list of rotation angles of the step motor based on the origin of the step motor.
  • the step motor control sequence may be in the form of [30, 60, 30, -30], which must be rotated during the first unit time and moved to a position of 30 degrees from the origin.
  • the motor must rotate and move to a position of 60 degrees from the origin, and the motor must rotate in reverse for the next unit time and move to a position of 30 degrees from the origin, and for the next unit time, the motor must rotate and move to a position of -30 degrees from the origin. Defines the action to be performed.
  • a lookup table including a step motor control sequence descriptor may be stored in the central control terminal 200.
  • the central control terminal 200 may individually transmit a step motor control sequence to be performed in each cube before executing the activity to the corresponding cube in advance.
  • the lookup table may be previously stored in each cube (to be precise, the control unit 120 of the cube). In this case, each cube can extract a control sequence to be performed by itself from the lookup table and perform it.
  • each cube may store all lookup tables corresponding to each of all activities that can be performed by the cube, and when a group/model/activity is specified, it must be executed from the corresponding lookup table. You can extract the control sequence and do it.
  • FIG. 9 is a diagram showing a synchronization and activity execution process performed by each cube-type unit robot and a central control terminal.
  • each step is shown on a timeline based on a timer operated in the central control terminal 200.
  • FIG. 9 is described based on a modular robot composed of three cubes.
  • each synchronization information includes corresponding synchronization information measured based on a timer operated by the central control terminal 200. It may include transmission time information.
  • the central control terminal 200 may transmit synchronization information to the first cube 100-1 at a time point T 1 (S300).
  • the synchronization information may include information about the transmission time T 1 of the synchronization information.
  • the first cube 100-1 may memorize the transmission time T 1 of the synchronization information, start a timer that it has, and transmit a response signal Ack to the central control terminal (S310). .
  • the central control terminal 200 may transmit synchronization information to the second cube 100-2 at a time point T 2 (S320 ).
  • the synchronization information may include information about the transmission time T 2 of the synchronization information.
  • the second cube 100-2 may memorize the transmission time T 2 of the synchronization information, start a timer that it has, and transmit a response signal Ack to the central control terminal (S330). .
  • the central control terminal 200 may transmit synchronization information to the third cube 100-3 at a time point T 3 (S340).
  • the synchronization information may include information about the transmission time T 3 of the synchronization information.
  • the third cube 100-3 may memorize the transmission time T 3 of the synchronization information, start a timer that it has, and transmit a response signal Ack to the central control terminal (S330). .
  • the central control terminal 200 may transmit a control sequence start command to the first to third cubes 100-1 to 100-3.
  • the control sequence start command may include start time (T start ) information calculated based on a timer operated by the central control terminal 200.
  • the central control terminal 200 determines a time point after a certain period of time from the time point when the last Ack is received as a start point (T start ), and at this time, sufficiently considers the time at which signals/data are transmitted to each cube through wireless communication To decide.
  • the central control terminal 200 may determine the start time T start with sufficient time margin so that the start time T start may arrive after the control sequence start command is transmitted to all cubes.
  • each cube since each cube is synchronized based on the timer of the central control terminal 200, it is included in the control sequence start command using its own timer and the transmission time of synchronization information included in the synchronization information received by itself. It is possible to know whether the present start point (T start ) has arrived. Accordingly, each cube starts to perform a step motor control sequence corresponding to a unique identification number assigned to itself at the start point T start (S370-1, S370-2, S370-3).
  • the user can customize the modular robot to operate in the way he wants by directly creating a step motor control sequence to be executed by each cube to develop a new activity or by modifying the previously defined step motor control sequence.
  • the central control terminal 200 may provide a UI that allows a user to create/modify a step motor control sequence.
  • the cube-shaped unit robot since the cube-shaped unit robot has a shape of a cube, a case may occur when a user assembles in an incorrect shape.
  • the cube-type unit robot according to another embodiment of the present invention may have a technical configuration to compensate for this disadvantage, which will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 10 is a view showing the overall appearance of a cube-type unit robot according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a view showing each surface of the cube-type unit robot shown in FIG. 10.
  • a cube-shaped unit robot may include a cube-shaped housing 300, and a step motor may be installed inside the housing 300.
  • a mounting groove 320 may be formed on one surface of the housing 300 to mount a rotating body rotating by a rotating shaft of a step motor.
  • connection grooves 331 to 335 may be formed on the remaining five surfaces of the housing 300.
  • a mark 341 in the shape of a ⁇ is formed on the front side of the housing 300 (FIG. 11(a)), and the left side (Fig. 11(b)) has a ⁇ -shaped mark 342, a ⁇ -shaped mark 343 is formed on the back (Fig. 11(c)), and a ⁇ shape on the right side (Fig. 11(d))
  • the mark 344 of is formed, and a mark 345 in the shape of ⁇ may be formed on the plane (upper side) (FIG. 11(e)).
  • FIG. 11 illustrates an embodiment in which there is no separate mark on the bottom (lower side), but it goes without saying that a unique identification mark that can be distinguished from other marks may be further formed on the bottom according to the embodiment. That is, there may be embodiments in which unique identification marks of different types that can be distinguished from each other are formed on all six surfaces of the housing 300.
  • the present invention can be used in a modular robot system with improved assembly convenience.

Abstract

복수의 큐브형 단위 로봇을 조립하여 구성할 수 있는 모듈러 로봇 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, N개(여기서, N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇을 포함하는 모듈러 로봇 시스템으로서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은, 정육면체 형상의 하우징, 상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터 및 상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능 하며, 상기 하우징의 각 면에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 모듈러 로봇 시스템이 제공된다.

Description

조립 편의성이 향상된 모듈러 로봇 시스템
본 발명은 복수의 큐브형 단위 로봇을 조립하여 구성할 수 있는 모듈러 로봇 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 단위 로봇의 조립을 용이하게 할 수 있도록 개량된 큐브형 단위 로봇에 관한 것이다.
최근 아동, 청소년에게 인기가 있는 로봇 형태의 완구가 다수 출시되고 있다. 완구 로봇은 전기와 같은 동력 공급을 통하여 자동으로 일정 동작이 가능한 형태로 만들어진 완구 용도의 로봇을 말한다. 이들 로봇 완구는 통상적으로 완성품의 형태로 되어 있는 것이 일반적이며, 대부분 정형적이고 단조로운 움직임을 가지므로 쉽게 흥미를 잃어버릴 가능성이 크다.
한편, 다양한 외형과 움직임을 구현하기 위해 조립이 가능한 로봇 완구가 출시되고 있으나, 이를 위해서는 특정한 기능만을 수행하는 블록이 필수적으로 요구되므로 사용자가 다양한 로봇을 조립하기 위해서는 해당 로봇에 필요한 블록이 모두 필요하며, 다른 기능이나 움직임을 보이는 로봇을 만들기 위해서는 추가적인 블록을 구매해야 한다. 따라서, 이로 인해 지출 비용이 매우 높아진다는 단점이 있다.
* 선행기술문헌
- 특허문헌 : 공개특허 10-2017-0085667
본 발명은 단순한 형태의 모듈화된 단위 블록을 조립함으로써 다양한 형태와 기능을 수행할 수 있으며, 복잡한 움직임이 가능한 로봇을 구성할 수 있는 모듈러 로봇 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, N개(여기서, N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇을 포함하는 모듈러 로봇 시스템으로서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은, 정육면체 형상의 하우징, 상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터 및 상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능 하며, 상기 하우징의 각 면에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 모듈러 로봇 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, N개(여기서, N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇을 포함하는 모듈러 로봇 시스템으로서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은, 정육면체 형상의 하우징, 상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터 및 상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능하며, 상기 하우징의 육 면 중 어느 한 면을 제외한 나머지 면 각각에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 모듈러 로봇 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 지정되는 서로 다른 고유식별번호 중 어느 하나를 수신하고, 미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 수신한 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 큐브형 단위 로봇은, 상기 하우징에 형성되는 발광 영역을 통해 광을 발산하는 발광체를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 발광 영역을 통해 상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 색상의 광이 방출되도록 상기 발광체를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 큐브형 단위 로봇은, 상기 하우징에 형성되는 디스플레이 영역을 통해 정보를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 디스플레이 영역을 통해 상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 정보가 출력되도록 상기 디스플레이 모듈을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 큐브형 단위 로봇은, 상기 하우징에 형성되는 스피커를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 스피커를 통해 상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 음향이 출력되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모듈러 로봇 시스템은, 중앙 제어 단말을 더 포함하되, 상기 중앙 제어 단말은, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 서로 구분 가능한 고유식별번호를 부여하고, 상기 제어부는, 미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스 각각의 디스크립터를 포함하는 룩업 테이블을 저장하고, 저장된 상기 룩업 테이블로부터 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터를 추출하고, 추출된 상기 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터에 기초하여 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스 각각의 디스크립터는, 단위시간 당 펄스 수의 리스트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중앙 제어 단말은, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 해당 큐브형 단위 로봇에 상응하는 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터를 전송하고, 상기 제어부는, 상기 큐브형 단위 로봇에 전송된 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터에 기초하여 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중앙 제어 단말은, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 동기화 정보를 전송하고, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇에 동기화 정보를 모두 전송한 후 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 제어 시퀀스 시작 명령을 전송하며, 상기 동기화 정보는, 상기 중앙 제어 단말에서 작동하는 타이머를 기준으로 측정되는 동기화 기준 시각을 포함하고, 상기 제어 시퀀스 시작 명령은, 상기 중앙 제어 단말에서 작동하는 타이머를 기준으로 산정되는 시작 시각을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 큐브형 단위 로봇으로 동기화 정보가 전송되면, 자체 타이머를 시작하고, 상기 큐브형 단위 로봇으로 제어 시퀀스 시작 명령이 전송되면, 상기 동기화 정보에 포함된 동기화 기준 시각 및 상기 자체 타이머를 이용하여 상기 제어 시퀀스 시작 명령에 포함된 시작 시각에 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 중 어느 하나는 중앙 제어 단말의 역할을 수행하며, 상기 중앙 제어 단말의 역할을 수행하는 큐브형 단위 로봇은, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 서로 구분 가능한 고유식별번호를 부여하고, 상기 제어부는, 미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은, 소정의 기록매체에 저장된 정보를 인식할 수 있는 리더 장치를 더 포함하고, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇에 포함된 리더 장치 중 어느 하나에 의해 상기 기록매체가 인식되는 경우 해당 리더 장치를 포함하는 큐브형 단위 로봇이 상기 중앙 제어 단말의 역할을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 큐브형 단위 로봇으로서, 정육면체 형상의 하우징, 상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터 및 상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능 상기 하우징의 각 면에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 큐브형 단위 로봇이 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 큐브형 단위 로봇으로서, 정육면체 형상의 하우징, 상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터 및 상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능하며, 상기 하우징의 육 면 중 어느 한 면을 제외한 나머지 면 각각에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 큐브형 단위 로봇이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단순한 형태의 모듈화된 단위 로봇을 조립함으로써 복잡하고 다양한 움직임이 가능한 로봇을 구성할 수 있는 모듈러 로봇 시스템이 제공될 수 있다.
또한 단위가 되는 큐브형 단위 로봇의 조립 방식이나 부속품을 달리함으로써 매우 다양한 형태의 로봇이 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의하면 단순한 형태의 큐브를 여러 방식으로 조합함으로써 다양한 형태의 완성된 모듈러 로봇이 구현될 수 있는 효과가 있다.
또한 각 큐브형 단위 로봇이 수행할 스텝모터 제어 시퀀스만을 조정하는 것만으로 다양한 움직임을 구현할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모듈러 로봇은 완구에 적용될 수 있다. 완구 형태의 모듈러 로봇은 조립 방식에 따라 다양한 움직임이 가능하므로 이를 가지고 노는 아동에게 큰 흥미를 유발하고 창의력을 발달시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단위 로봇은 정육면체의 형상을 가지므로 사용자가 잘못된 형태로 조립하는 경우가 발생할 수 있다. 그런데, 또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 정육면체의 형상을 가지는 단위 로봇의 각 면을 쉽게 구분할 수 있도록 함으로써, 각 단위 로봇을 올바른 자세로 결합할 수 있도록 하는 편의성을 제공할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 전체적인 외형을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 각 면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇에 다른 큐브형 단위 로봇 및 부속품이 연결되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 중앙 제어 단말과 복수의 큐브가 연결되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6b는 중앙 제어 단말과 큐브가 연결되는 과정을 중앙 제어 단말의 관점에서 도시한 흐름도이다.
도 7a는 그룹 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7b는 모델 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7c는 액티비티 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 스텝모터 제어 시퀀스의 디스크립터를 포함하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 각 큐브형 단위 로봇과 중앙 제어 단말간의 동기화 과정을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 큐브형 단위 로봇의 전체적인 외형을 도시한 도면이며, 도 11은 도 10에 도시된 큐브형 단위 로봇의 각 면을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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 명세서에 있어서, "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.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. 반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템(10)은 N개(N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)를 포함할 수 있다. 상기 N개의 큐브형 단위 로봇은 서로 결합하여 하나의 모듈러 로봇을 구성할 수 있다.
상기 모듈러 로봇 시스템(10)은 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)를 제어하는 중앙 제어 단말(200)을 더 포함할 수 있다.
상기 중앙 제어 단말(200)은 계산이나 데이터를 처리하거나, 입력 자료를 받아들여 처리하고 그 정보를 저장하고 처리하여 결과를 출력하는 데이터 처리 장치라면 어떠한 것이라도 무방하다. 예를 들어, 상기 중앙 제어 단말(200)은 범용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 서버, 모바일 단말, 이동 단말기, 원격 스테이션, 원격 단말기, 액세스 단말기, 단말기, 통신 장치, 통신 단말, 사용자 에이전트, 사용자 장치, 또는 사용자 장비(UE), 터미널, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등으로 불릴 수 있는 데이터 처리 장치일 수 있다.
상기 중앙 제어 단말(200)은 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)과 무선통신을 수행할 수 있다. 상기 중앙 제어 단말(200)은 다양한 방식의 무선통신방식을 통해 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)과 무선통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선통신방식은 Wi-Fi, MST(Magnetic Secure Transmission), 블루투스(Bluetooth) 통신, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), ZigBee, Z-Wave, IR(Infrared) 통신 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)은 서로 상술한 무선통신방식을 통해 무선통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 중앙 제어 단말(200)과 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)이 이용하는 무선통신방식은 동일할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 중앙 제어 단말(200) 및 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)이 블루투스를 이용하여 무선통신하는 예에 관하여 주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)은 정육면체의 큐브 형상으로서, 모두 동일한 크기를 가질 수 있다. 각각의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)은 소정의 연결체를 통해 서로 결합될 수 있으며, N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)이 모두 조립된 전체가 하나의 모듈러 로봇 시스템을 구성할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브형 단위 로봇에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 큐브형 단위 로봇(100; 이하, '큐브'라고 함)은 하우징(101)을 포함할 수 있으며, 하우징(101)의 내부에 설치되는 스텝모터(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 상기 큐브(100)는 배터리(125), 발광체(151), 디스플레모듈(152) 및/또는1 이상의 충전단자(181 및/또는 182)를 더 포함할 수도 있다. 실시 예에 따라서 상기 큐브(100)는 도 2에 도시된 구성 외에 다른 구성을 더 포함할 수도 있다.
상기 스텝모터(110)는 스테퍼모터 혹은 스테핑모터로 불릴 수 있으며, 한 바퀴의 회전을 많은 수의 스텝들로 나눌 수 있는 브러쉬리스 직류 전기 모터를 의미할 수 있다. 상기 스텝모터(110)는 회전축(111)에 장착된 회전체를 회전시킬 수 있다.
상기 스텝모터(110)는 2상 스텝모터, 다상 스텝모터를 포함할 수 있다. 또한 상기 스텝모터(110)는 VR(Variable Reluctance) 타입, PM(Permanent Magnet) 타입, 하이브리드 타입을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스텝모터(110)에는 다수의 톱니모양 전자석이 금속기어를 중심으로 주변에 매치되어 있을 수 있다. 이때, 전자석은 마이크로 컨트롤러와 같은 외부 제어 회로(예를 들면, 상기 제어부(120))로부터 전류를 받아 작동한다. 스텝모터(110)의 회전축(111)을 돌리기 위해서는 우선 하나의 전자석이 전력을 받게 하여 기어의 톱니를 전자석으로 끌어당기게 한다. 첫 번째 전자석에 기어의 톱니가 일직선으로 맞추어지면 기어는 서서히 다음 전자석으로 치우쳐지게 된다. 따라서 다음 전자석이 전력을 받게 되면 이전의 전자석은 꺼지게 되며, 기어의 톱니는 다음 전자석에 일직선이 되며, 이런 작용들을 반복시킨다. 이때, 회전의 각각 작용을 '스텝'이라 하며 수많은 스텝들이 전체의 회전을 만들어 낸다. 이를 통해서 모터는 정밀하게 일정 각도로 회전될 수 있다.
상기 제어부(120)는 상기 큐브(100)에 포함된 각종 구성(예를 들면, 스텝모터(110), 발광체(151) 등)의 동작 및/또는 리소스를 제어할 수 있다.
상기 제어부(120)는 프로세서 및 메모리를 포함하는 마이크로 컨트롤러 또는 임베디드 장치일 수 있다. 상기 제어부(120)는 중앙 제어 단말(200) 및/또는 다른 큐브와 무선통신할 수 있는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(120)에 포함된 프로세서는 CPU, GPU, MCU, 마이크로프로세서 등을 포함할 수 있다. 상기 제어부(120)에 포함된 메모리는 외부로부터 수신/입력되는 데이터, 상기 제어부(120)에서 생성된 데이터 등 각종 데이터 및 컴퓨터 프로그램을 저장할 수 있다. 상기 메모리는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 예를 들어, 플래시 메모리, ROM, RAM, EEROM, EPROM, EEPROM, 솔리드 스테이트 디스크(SSD), 레지스터를 포함할 수 있다. 또는 상기 메모리는 파일 시스템, 데이터베이스, 임베디드 데이터베이스를 포함할 수도 있다.
한편 구현 예에 따라, 상기 스텝모터(110)의 회전축(111) 안쪽에는 돌기가 형성되어 있을 수 있으며, 형성된 돌기는 상기 제어부(120)가 회전축(111)의 회전 원점을 알 수 있도록 하는데 이용될 수 있다. 구체적으로는 상기 제어부(120)는 돌기를 인식할 수 있는 센서를 포함할 수 있으며 돌기가 인식되는 지점을 원점으로 인식할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상을 실현하기 위하여 상기 제어부(120)가 수행하는 기능에 대해서는 이후에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기 배터리(125)는 상기 큐브(100)에 포함된 각종 구성요소(예를 들면, 스텝모터(110), 제어부(120), 발광체(151), 디스플레이모듈(152) 등)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리(125)는 상기 충전 단자(181 및/또는 182)에 접촉한 외부 전원을 통하여 충전될 수 있다.
상기 발광체(151)는 광을 발산할 수 있다. 상기 발광체(151)는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 상기 발광체(151)는 상기 제어부(120)의 제어에 의하여 다양한 색상의 광을 발산할 수 있다. 또한 상기 제어부(120)의 제어에 의하여 연속적으로 광을 발산(점등)하거나 깜빡이는 발광 동작(점멸)을 수행할 수도 있다.
일 실시예에서 상기 발광체(151)는 상기 하우징(101)에 형성되는 발광영역을 통해 광을 발산함으로써, 외부에서 발광을 인지하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 디스플레이모듈(152)은 상기 하우징(101)에 형성되는 디스플레이 영역을 통해 정보를 디스플레이함으로써, 외부에서 디스플레이되는 정보를 인지하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이모듈(152)은 LED 혹은 LED 매트릭스의 형태일 수 있다.도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 전체적인 외형을 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇의 각 면을 도시한 도면이다. 도 4(a) 내지 도 4(f)는 순서대로 정면, 배면, 좌측면, 우측면, 평면, 저면을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 큐브형 단위 로봇(이하, '큐브' 라고 함)은 정육면체 형상의 하우징(101)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 하우(101)의 내부에는 상술한 바와 같이 스텝모터(110)가 설치될 수 있다(도 2 참조).
도 3 및 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(101)의 일 면에는 상기 스텝모터(110)의 회전축(111)에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈(130)이 형성될 수 있다. 상기 장착 홈(130)에 장착되는 회전체는 예를 들면 바퀴 혹은 프로펠러일 수 있다. 상기 회전체는 다양한 크기와 형상으로 형성될 수 있으나, 공통적으로 상기 장착 홈(130) 에 장착되기 위한 장착 부위를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4(a) 내지 도 4(c), 도 4(e) 내지 도 4(f)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(101)의 나머지 다섯 면에는 연결 홈(141 내지 145)이 형성될 수 있다. 상기 다섯 면에 형성되는 연결 홈(141 내지 145)은 모두 동일한 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 홈(141 내지 145)은 동일한 십자가 형상일 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 연결 홈(141 내지 145)에는 소정의 연결체가 장착될 수 있다. 상기 연결체는 큐브(100)에 연결 가능한 부품 내지 악세서리일 수 있다.
상기 연결체는 다양한 크기와 형상으로 형성될 수 있으나, 공통적으로 상기 연결 홈(141 내지 145) 중 어느 하나에 장착되기 위한 장착 부위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 홈(141 내지 145)이 십자가 모양의 음각 형태라면, 연결체의 장착 부위는 동일한 십자가 모양의 양각 형태일 수 있다. 한편 일부 연결체는 2 이상의 장착 부위를 포함할 수 있으며, 이들 연결체는 2 이상의 큐브(100)가 서로 연결되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는 상기 회전체 및 상기 연결체를 통틀어 부속품이라는 용어로 표기하기로 한다.
한편, 실시예에 따라 상기 하우징(101)에는 발광 영역(150)이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 큐브(100)는 버튼(160), 상태표시 LED(171, 172) 및/또는 스피커(190)를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 영역(150)은 상기 발광체(151)에 의해 형성되는 광이 발산되는 영역일 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 하우징(101)의 전면과 후면을 제외한 나머지 면에 띠 형태로 발광 영역(150)이 형성되어 있는 예에 대하여 도시하고 있으나, 영역의 위치, 형태나 크기에는 특별한 제한이 없으며, 실시예에 따라 다양한 위치에 다양한 형태와 모양의 발광 영역(150)이 형성될 수 있다.
상기 디스플레이 영역(153)은 디스플레이모듈(152)에 의해 출력되는 정보가 표시되는 영역일 수 있다.
상기 버튼(160)은 사용자가 큐브(100)를 켜거나 끄는데 이용될 수 있다.
또는 상기 버튼(160)은 큐브(100)의 모드를 전환하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 전원이 오프된 상태에서 상기 버튼(160)을 일정 시간(예를 들면 3초) 이상 누르는 경우 전원이 들어오고 대기상태가 될 수 있다. 대기 상태에서 버튼(160)을 누르는 경우 모든 상태 표시 LED(171, 172)가 꺼지며 슬립모드로 전환될 수 있다.
각각의 상태표시 LED(171, 172)는 서로 다른 색상의 광을 발산할 수 있다. 예를 들어, 상태표시 LED(171)은 파랑색 LED이며, 상태표시 LED(172)는 초록색 LED일 수 있다.
상기 상태표시 LED(171, 172)는 상기 제어부(120)의 제어에 의하여 큐브(100)의 상태를 나타내는 각종 시각적 효과를 표시할 수 있다. 예를 들어, 상태표시 LED(171)은 중앙 제어 단말(200)과 무선 연결이 완료되기 전에는 점멸하며, 무선 연결이 완료된 후에는 점등될 수 있다. 상태표시 LED(172)는 충전 중에는 점등하고, 충전 중이 아닌 경우에는 꺼지며, 배터리의 상태가 일정 수준 이하인 경우에는 점멸할 수 있다.
상기 스피커(190)는 상기 제어부(120)의 제어에 의하여 각종 음향을 출력할 수 있다.
도 3, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 충전 단자(181, 182)가 각각 전면 및 후면에 형성될 수 있다. 충전 단자(181)는 외부 전원과 연결될 수 있으며, 경우에 따라서는 다른 큐브의 충전 단자와 접촉될 수 있다. 예를 들어 제1큐브(100-1)의 충전 단자(181)가 외부 전원과 연결되고, 다른 충전 단자(182)가 제2 큐브(100-2)의 충전단자(181)와 접촉되는 경우, 상기 제2큐브(100)는 제1큐브를 통해 전력을 수신하여 충전될 수 있다. 경우에 따라서는 3 이상의 큐브가 차례로 쌓여 동시에 충전될 수도 있다.
한편, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇(100-1 내지 100-N)은 상술한 연결체를 통해 서로 결합될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈러 로봇 시스템을 구성하는 큐브형 단위 로봇에 다른 큐브형 단위 로봇 및 부속품이 연결되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1큐브(100-1)의 우측면에 형성되는 장착 홈(130-1)에 바퀴 형태의 회전체(300-1)가 장착될 수 있다. 제2큐브(100-2)의 우측면에 형성되는 장착 홈에(130-2)에도 바퀴 형태의 회전체(300-2)가 장착될 수 있다. 상기 회전체(300-1, 300-2)은 해당 회전체가 결합한 각각의 큐브(100-1, 100-2))의 스텝모터에 의해 회전할 수 있다.
한편, 하나의 연결체(350)가 제1큐브(100-1)의 좌측 면에 형성된 연결 홈(130-1) 및 제2큐브(100-2)의 좌측면에 형성된 연결 홈(130-2)에 장착될 수 있다. 이와 같이 연결체(350)를 통해 두 큐브(100-1 및 100-2)가 서로 연결될 수 있다.
도 5의 경우 서로 연결된 2개의 큐브(100-1 및 100-2), 각 큐브에 연결된 회전체(130-1 및 130-2) 및 두 큐브(100-1 및 100-2)를 연결하는 연결체(350)와 2개의 큐브(100-1 및 100-2)를 제어하는 중앙 제어 단말(200)이 완성된 하나의 모듈러 로봇 시스템을 구성할 수 있다.
도 5는 이해와 설명의 편의를 위하여 매우 단순한 형태의 모듈러 로못을 도시한 것에 불과하며, 실시예에 따라서는 3 이상의 큐브와 다양한 형태의 부속품이 장착될 수 있음은 물론이다. 단위가 되는 큐브의 조립 방식이나 부속품을 달리함으로써 매우 다양한 형태의 로봇이 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의하면 단순한 형태의 큐브를 여러 방식으로 조합함으로써 다양한 형태의 완성된 모듈러 로봇이 구현될 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 상기 중앙 제어 단말(200)은 복수의 큐브(100)와 무선연결되고 이들을 제어할 수 있는데, 이하에서는 도 6a 및 도 6b을 참조하여 중앙 제어 단말(200)은 복수의 큐브(100)가 무선 연결되는 과정을 설명하기로 한다.
도 6a는 중앙 제어 단말(200)과 복수의 큐브(100)가 연결되는 과정을 도시한 도면이다. 도 6a는 4개의 큐브가 연결되는 예를 도시하고 있다.
도 6a를 참조하면, 상기 중앙 제어 단말(200)과 제1큐브(100-1)는 소정의 무선통신 방식(예를 들면, 블루투스)으로 무선 연결될 수 있다(S100-1).
이후 상기 중앙 제어 단말(200)은 처음으로 연결된 큐브(즉, 제1큐브(100-1))에 고유 식별번호 1을 부여할 수 있으며(S110-1), 고유 식별번호 1을 부여받은 제1큐브(100-1)은 고유 식별번호 1에 해당하는 색상으로 발광할 수 있다(S120-1).
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 고유 식별번호마다 고유의 색상이 지정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 식별번호 1에는 빨간색, 식별번호 2에는 파란색, 식별번호 3에는 초록색, 식별번호 4에는 노랑색이 미리 지정되어 있으며, 각 큐브의 제어부(120)는 이러한 대응정보를 미리 저장하고 있을 수 있으며, 도 6b에서는 식별번호에 해당하는 색상이 이와 같이 지정되어 있다고 가정한다.
상기 제1큐브(100-1)에 포함된 제어부(120-1)는 상기 중앙 제어 단말(200)에서 부여하는 고유 식별번호 1를 수신할 수 있으며, 발광 영역(150-1)을 통해 상기 수신한 고유식별번호(ID1)에 상응하는 색상의 광이 방출되도록 발광체(151-1)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1큐브(100-1)의 제어부(120-1)는 식별번호 1에 상응하는 빨간색의 광이 방출되도록 할 수 있다.
한편, 상기 중앙 제어 단말(200)과 제2큐브(100-2)는 상기 무선통신 방식(예를 들면, 블루투스)으로 무선 연결될 수 있다(S100-2).
이후 상기 중앙 제어 단말(200)은 두 번째로 연결된 큐브(즉, 제2큐브(100-2))에 고유 식별번호 2를 부여할 수 있으며(S110-2), 고유 식별번호 2를 부여받은 제2큐브(100-2)은 고유 식별번호 2에 해당하는 색상으로 발광할 수 있다(S120-2). 예를 들어 상기 제2큐브(100-2)는 식별번호 2에 상응하는 파란색의 광을 방출할 수 있다.
한편, 상기 중앙 제어 단말(200)과 제3큐브(100-3)는 상기 무선통신 방식(예를 들면, 블루투스)으로 무선 연결될 수 있다(S100-3).
이후 상기 중앙 제어 단말(200)은 세 번째로 연결된 큐브(즉, 제3큐브(100-3))에 고유 식별번호 3을 부여할 수 있으며(S110-3), 고유 식별번호 3을 부여받은 제3큐브(100-3)은 고유 식별번호 3에 해당하는 색상으로 발광할 수 있다(S120-3). 예를 들어 상기 제3큐브(100-3)는 식별번호 3에 상응하는 초록색의 광을 방출할 수 있다.
한편, 상기 중앙 제어 단말(200)과 제4큐브(100-4)는 상기 무선통신 방식(예를 들면, 블루투스)으로 무선 연결될 수 있다(S100-4).
이후 상기 중앙 제어 단말(200)은 네 번째로 연결된 큐브(즉, 제4큐브(100-4))에 고유 식별번호 4를 부여할 수 있으며(S110-4), 고유 식별번호 4를 부여받은 제4큐브(100-4)는 고유 식별번호 4에 해당하는 색상으로 발광할 수 있다(S120-3). 예를 들어 상기 제4큐브(100-4)는 식별번호 4에 상응하는 노란색의 광을 방출할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 모듈러 로못을 구성하는 각 큐브는 지정된 고유번호에 상응하는 서로 다른 색상의 광을 방출함으로써, 사용자가 동일한 형상의 큐브를 용이하게 구분할 수 있도록 하는 효과가 있다.
한편, 고유의 색상을 방출하는 방식 이외에도, 각각의 큐브가 자신에게 지정된 고유번호에 상응하는 정보를 출력하는 방식은 다양할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 큐브는 중앙 제어 단말(200)로부터 부여된 고유 식별번호 혹은 그에 상응하는 정보를 디스플레이할 수 있다. 이를 위하여, 각 큐브의 제어부(120)는 수신한 고유식별번호 혹은 그에 상응하는 정보가 상기 디스플레이 영역(153)을 통해 출력되도록 상기 디스플레이 모듈(152)을 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 각각의 큐브는 상기 하우징에 형성되는 스피커(190)를 통하여 자신에게 부여된 고유 식별번호에 상응하는 음향을 출력할 수 있다. 이를 위하여 상기 제어부(120)는 수신한 고유식별번호에 상응하는 음향이 상기 스피커(190)를 통해 출력되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 고유 식별번호 1을 부여 받은 큐브는 '도' 음을 출력할 수 있으며, 고유 식별번호 2를 부여 받은 큐브는 '레' 음을 출력할 수 있으며, 고유 식별번호 3를 부여 받은 큐브는 '미' 음을 출력할 수 있으며, 고유 식별번호 4를 부여 받은 큐브는 '파' 음을 출력할 수 있다.
도 6b는 중앙 제어 단말(200)과 큐브(100)가 연결되는 과정을 중앙 제어 단말의 관점에서 도시한 흐름도이다.
도 6b를 참조하면, 중앙 제어 단말(200)에서 그룹 1 내지 그룹 N 중 어느 하나인 그룹 i가 선택될 수 있다(S200). 그룹 i(여기서, i는 1<=i<=N인 정수)는 i개의 큐브를 이용하여 만들 수 있는 모듈러 로봇의 그룹을 의미할 수 있다. 또한 그룹 i에는 적어도 하나의 모델이 포함될 수 있는데, 모델은 i개의 큐브를 이용하여 만들 수 있는 완성된 하나의 모듈러 로봇을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 상기 중앙 제어 단말(200)에서 출력하는 그룹 선택 UI(User Interface)를 통해 그룹을 선택할 수 있다. 도 7a은 그룹 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다. 도 7a의 그룹 선택 UI()는 그룹 1 내지 그룹 N에 각 대응되는 아이콘을 포함할 수 있으며, 사용자는 아이콘 중 하나를 지정하여 그에 상응하는 그룹을 선택할 수 있다.
다시 도 6b를 참조하면, 중앙 제어 단말(200)에서 선택된 그룹에 포함된 모델 중 하나가 선택될 수 있다(S210). 일 실시예에서, 사용자는 상기 중앙 제어 단말(200)에서 출력하는 모델 선택 UI를 통해 모델을 선택할 수 있다. 도 7b는 모델 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다. 도 7b는 앞서 그룹 2가 선택된 경우를 예로 들고 있다. 도 7b의 모델 선택 UI에서 사용자는 원하는 모델을 선택할 수 있다.
다시 도 6b를 참조하면, 상기 중앙 제어 단말(200)은 현재 연결 중인 큐브가 i개 인지 여부를 판단하고(S220), 아니라면 신규 큐브의 무선 연결을 대기할 수 있다(S230).
새로운 큐브와 무선 연결이 이루어진 경우, 상기 중앙 제어 단말(200)은 신규 고유 식별번호를 새로 무선 연결된 큐브에 부여할 수 있다(S240, S250).
한편, 상기 중앙 제어 단말(200)과 무선 연결되어 고유 식별번호를 부여 받은 큐브는 부여된 고유 식별번호에 상응하는 색상의 광을 발광 영역을 통해 방출할 수 있는데 이는 앞서 도 6a를 참조하여 설명한 바 있다.
이러한 과정을 반복하여 상기 중앙 제어 단말(200)은 i개의 큐브와 무선 연결될 수 있다.
상기 중앙 제어 단말(200)이 i개의 큐브와 무선 연결된 경우, S210 단계에서 선택된 모델에 해당하는 모듈러 로봇이 수행할 수 있는 적어도 하나의 액티비티 중 하나가 선택될 수 있으며(S260), 선택된 액티비티가 모듈러 로봇에 의해 수행될 수 있도록 하는 소정의 제어 과정을 수행할 수 있다(S270).
일 실시예에서, 사용자는 상기 중앙 제어 단말(200)에서 출력하는 액티비티 선택 UI를 통해 모델을 선택할 수 있다. 도 7c는 액티비티 선택 UI의 일 예를 도시한 도면이다. 도 7c는 "AutoCar"라는 명칭의 모델이 선택된 경우를 예로 들고 있다. 도 7c의 예에서, "AutoCar" 모델에 해당하는 모듈러 로봇은 조이스틱에 의한 제어 액티비티, 사용자가 그린 그림과 동일한 모양의 궤적을 그리며 움직이는 그리기 액티비티, 미리 지정된 궤적을 따라 이동하는 댄스모드 액티비티 등을 포함할 수 있다. 사용자는 모델에 지정된 적어도 하나의 액티비티 중 하나를 선택할 수 있다.
각각의 액티비티를 정의하는 데이터는 해당 액티비티에 상응하는 룩업 데이블의 형태로 표현될 수 있다. 이때 룩업 데이블은 액티비티를 수행하는 모듈러 로봇을 구성하는 각각의 큐브에 상응하는 스텝모터 제어 시퀀스의 디스크립터를 포함할 수 있다.
스텝모터 제어 시퀀스는 하나의 큐브(100; 보다 정확하게는 큐브에 포함된 제어부(120))에서 수행하는 스텝모터 제어 동작의 리스트일 수 있다. 예를 들어 스텝모터 제어 시퀀스는 단위시간 당 펄스 수의 리스트를 포함할 수 있다. 스텝모터 제어 시퀀스의 디스크립터는 스텝모터 제어 시퀀스를 정의하기 위한 저장 가능한 형태의 데이터일 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 각각의 큐브에는 고유 식별번호가 미리 부여되어 있으며, 각각의 스텝모터 제어 시퀀스는 큐브에 부여되는 고유 식별번호와 1 대1 대응할 수 있다.
도 8은 하나의 액티비티를 정의하는 스텝모터 제어 시퀀스의 디스크립터를 포함하는 룩업 테이블의 일 예를 도시한 도면이다. 도 8의 룩업 데이블은 4개의 큐브를 포함하는 모듈러 로봇이 수행할 수 있는 특정 액티비티를 정의하고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 액티비티를 표현하기 위한 룩업 데이블(1000)은 4개의 스텝모터 제어 시퀀스의 디스크립터(1100-1 내지 1100-4)를 포함할 수 있다.
식별번호 1이 부여된 제1큐브(100-1)는 제1스텝모터 제어 시퀀스(100-1)을 수행할 수 있으며, 식별번호 2가 부여된 제2큐브(100-2)는 제2스텝모터 제어 시퀀스(1000-2)을 수행할 수 있으며, 식별번호 3이 부여된 제3큐브(100-3)는 제3스텝모터 제어 시퀀스(1000-3)을 수행할 수 있으며, 식별번호 4가 부여된 제4큐브는 제4스텝모터 제어 시퀀스(1000-4)을 수행할 수 있다.
도 8의 예에서, 제1큐브(100-1)는 각 단위시간마다 30 펄스만큼 스텝모터를 회전하게 된다. 반면 제3큐브(100-3)는 각 단위시간마다 30 펄스만큼 스텝모터를 역회전하게 된다. 제2큐브(100-2)는 60 펄스 회전, 30펄스 역회전, 90펄스 회전을 반복하게 된다. 제4큐브는 60펄스 회전, 90펄스 회전, 120펄스 회전을 반복하게 된다.
도 8의 스텝모터 제어 시퀀스는 예시에 불과하며, 액티비티에 따라 정교하게 조정되는 다양한 값을 가지는 스텝모터 제어 시퀀스가 있을 수 있다. 또한 스텝모터 제어 시퀀스의 형태도 다양할 수 있으며, 각 큐브에 포함되어 있는 스텝모터의 회전 동작을 개별적으로 정의할 수 있는 형태라면 어떠한 것이라도 무방하다. 예를 들어, 스텝모터 제어 시퀀스는 <구동시간, 펄스> 값의 리스트로 구성될 수도 있다. 이 경우 하나의 값은 특정 구동시간 동안 스텝모터의 회전 펄스를 나타낼 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 큐브가 수행할 스텝모터 제어 시퀀스만을 조정하는 것만으로 다양한 움직임을 구현할 수 있는 효과가 있다.
한편, 다른 일 실시예에서, 상기 스텝모터 제어 시퀀스는 스텝모터의 원점을 기준으로 한 스텝모터의 회전 각도의 리스트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 스텝모터 제어 시퀀스는 [30, 60, 30, -30] 과 같은 형태일 수 있는데, 이는 최초 단위시간 동안 모터가 회전하여 원점으로부터 30도의 위치로 이동해야 하며, 다음 단위 시간 동안 모터가 회전하여 원점으로부터 60도의 위치로 이동해야 하며, 다음 단위 시간 동안 모터가 역회전하여 원점으로부터 30도의 위치로 이동해야 하며, 다음 단위 시간 동안 모터가 역회전하여 원점으로부터 -30도의 위치로 이동해야 하는 동작을 정의하고 있다.
한편, 일 실시예에서, 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터를 포함하는 룩업 테이블은 중앙 제어 단말(200)에 저장될 수 있다. 이 경우, 상기 중앙 제어 단말(200)은 액티비티를 실행하기 전 각 큐브에서 수행되어야 할 스텝모터 제어 시퀀스를 개별적으로 해당 큐브로 미리 전송할 수 있다.
다른 일 실시예에서 상기 룩업 테이블은 각각의 큐브(정확하게는 큐브의 제어부(120))에 미리 저장되어 있을 수 있다. 이 경우, 각 큐브는 룩업 테이블로부터 자신이 수행하여야 할 제어 시퀀스를 추출하고 이를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 큐브는 큐브가 수행할 수 있는 모든 액티비티 각각에 상응하는 룩업 테이블을 모두 저장하고 있을 수 있으며, 그룹/모델/액티비티가 특정되면 그에 상응하는 룩업 테이블로부터 자신이 수행하여야 할 제어 시퀀스를 추출하고 이를 수행할 수 있다.
한편, N개의 큐브로 구성된 하나의 모듈러 로봇이 소정의 액티비티를 올바로 수행하기 위해서는 N개의 큐브가 모두 정확한 타이밍에 스텝모터 제어 시퀀스를 수행해야 할 필요가 있다. 따라서, N개의 큐브가 동기화되는 과정 및 동기화된 N개의 큐브 각각이 스텝 모터를 제어하는 과정이 필요한데, 이하에서는 수행하는 이러한 과정에 관하여 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 9는 각 큐브형 단위 로봇과 중앙 제어 단말이 수행하는 동기화 및 액티비티 실행 과정을 도시한 도면이다. 도 9에서는 각 단계가 중앙 제어 단말(200)에서 작동하는 타이머를 기준으로 하는 타임라인 상에 도시되어 있다. 한편 도 9는 3개의 큐브로 구성되는 모듈러 로봇을 기준으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 상기 중앙 제어 단말(200)은 각각의 큐브로 동기화 정보를 전송할 수 있는데, 이때 각 동기화 정보에는 상기 중앙 제어 단말(200)에서 작동하는 타이머를 기준으로 측정되는 해당 동기화 정보의 전송 시점 정보를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 중앙 제어 단말(200)은 T1시점에 제1큐브(100-1)로 동기화 정보를 전송할 수 있다(S300). 동기화 정보에는 해당 동기화 정보의 전송 시점 T1에 관한 정보가 포함될 수 있다.
동기화 정보를 수신한 상기 제1큐브(100-1)는 동기화 정보의 전송 시점 T1을 기억하고, 자신이 가지고 있는 타이머를 시작한 후 응답신호(Ack)를 중앙 제어 단말로 전송할 수 있다(S310).
또한 상기 중앙 제어 단말(200)은 T2시점에 제2큐브(100-2)로 동기화 정보를 전송할 수 있다(S320). 동기화 정보에는 해당 동기화 정보의 전송 시점 T2에 관한 정보가 포함될 수 있다.
동기화 정보를 수신한 상기 제2큐브(100-2)는 동기화 정보의 전송 시점 T2를 기억하고, 자신이 가지고 있는 타이머를 시작한 후 응답신호(Ack)를 중앙 제어 단말로 전송할 수 있다(S330).
또한 상기 중앙 제어 단말(200)은 T3시점에 제3큐브(100-3)로 동기화 정보를 전송할 수 있다(S340). 동기화 정보에는 해당 동기화 정보의 전송 시점 T3에 관한 정보가 포함될 수 있다.
동기화 정보를 수신한 상기 제3큐브(100-3)는 동기화 정보의 전송 시점 T3를 기억하고, 자신이 가지고 있는 타이머를 시작한 후 응답신호(Ack)를 중앙 제어 단말로 전송할 수 있다(S330).
마지막 Ack까지 수신한 후 중앙 제어 단말(200)은 제1큐브 내지 제3큐브(100-1 내지 100-3)로 제어 시퀀스 시작 명령을 전송할 수 있다. 이때, 상기 제어 시퀀스 시작 명령은, 상기 중앙 제어 단말(200)에서 작동하는 타이머를 기준으로 산정되는 시작 시점(Tstart) 정보를 포함할 수 있다.
상기 중앙 제어 단말(200)은 마지막 Ack가 수신된 시점으로부터 일정 기간 이후의 시점을 시작 시점(Tstart)으로 결정하는데, 이때 무선 통신을 통해 신호/데이터가 각 각 큐브로 전송되는 시간을 충분히 고려하여 결정하게 된다. 상기 중앙 제어 단말(200)은 모든 큐브로 제어 시퀀스 시작 명령이 전송된 이후에 시작 시점(Tstart)가 도래할 수 있도록 충분한 시간 여유를 두고 시작 시점(Tstart)을 결정할 수 있다.
한편, 각각의 큐브는 상기 중앙 제어 단말(200)의 타이머를 기준으로 동기화되어 있으므로 자신의 자체 타이머 및 자신이 수신한 동기화 정보에 포함된 동기화 정보의 전송 시점을 이용하여 제어 시퀀스 시작 명령에 포함되어 있는 시작 시점(Tstart)의 도래 여부를 알 수 있다. 따라서, 시작 시점(Tstart)에서 각각의 큐브는 미리 자신에게 부여된 고유 식별번호에 해당하는 스텝모터 제어 시퀀스의 수행을 시작하게 된다(S370-1, S370-2, S370-3).
한편, 사용자는 각 큐브가 실행할 스텝모터 제어 시퀀스를 직접 제작하여 새로운 액티비티를 개발하거나 기존에 정의된 스텝모터 제어 시퀀스를 수정함으로써 자신이 원하는 방식으로 모듈러 로봇이 동작하도록 커스터마이징할 수 있다. 이를 위하여 상기 중앙 제어 단말(200)은 사용자가 스텝모터 제어 시퀀스를 작성/수정할 수 있도록 하는 UI를 제공할 수 있다.
한편 상술한 실시예에서는 큐브형 단위 로봇은 정육면체의 형상을 가지므로 사용자가 잘못된 형태로 조립하는 경우가 발생할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 큐브형 단위 로봇은 이러한 단점을 보완하기 위한 기술적 구성을 가질 수 있는데, 이에 대하여 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 큐브형 단위 로봇의 전체적인 외형을 도시한 도면이며, 도 11은 도 10에 도시된 큐브형 단위 로봇의 각 면을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 큐브형 단위 로봇은 정육면체의 하우징(300)을 포함할 수 있으며, 상기 하우징(300)의 내부에는 스텝모터가 설치될 수 있다.
도 10 및 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(300)의 일 면에는 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈(320)이 형성될 수 있다. 또한 도 10및 도 11(b) 내지 도 4(f) 에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(300)의 나머지 다섯 면에는 연결 홈(331 내지 335)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 하우징(300)의 나머지 다섯 면에는 서로 구분 가능한 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 11(a) 내지 도 11(e)에 도시된 바와 같이, 하우징(300)의 정면(도 11(a))에는 ○ 형태의 마크(341)가 형성되며, 좌측면(도 11(b))에는 □ 형태의 마크(342)가 형성되며, 배면(도 11(c))에는 △ 형태의 마크(343)가 형성되며, 우측면(도 11(d))에는 ☆ 형태의 마크(344)가 형성되며, 평면(상측면)(도 11(e))에는 ♡형태의 마크(345)가 형성될 수 있다.
도 11은 저면(하측면)에는 별도의 마크가 없는 실시예에 관하여 도시하고 있으나, 실시예에 따라서는 이와 달리 저면에도 다른 마크와 구분 가능한 고유의 식별 마크가 더 형성될 수 있음은 물론이다. 즉, 하우징(300)의 여섯 면 모두에 서로 구분 가능한 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 실시예도 존재할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 실시예에 따르면, 사용자가 정육면체의 형상을 가지는 단위 로봇의 각 면을 쉽게 구분할 수 있도록 함으로써, 각 단위 로봇을 올바른 자세로 결합할 수 있도록 하는 편의성을 제공할 수 있다.
한편, 외형적인 차이점을 제외하면, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 기술적 사항의 대부분이 도 10 및 도11에 도시된 실시예에 따른 단위형 큐브 로봇에도 적용될 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 조립 편의성이 향상된 모듈러 로봇 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. N개(여기서, N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇을 포함하는 모듈러 로봇 시스템으로서,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은,
    정육면체 형상의 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터; 및
    상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능하며,
    상기 하우징의 각 면에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 모듈러 로봇 시스템.
  2. N개(여기서, N은 2 이상의 정수)의 큐브형 단위 로봇을 포함하는 모듈러 로봇 시스템으로서,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은,
    정육면체 형상의 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터; 및
    상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능하며,
    상기 하우징의 육 면 중 어느 한 면을 제외한 나머지 면 각각에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 모듈러 로봇 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 지정되는 서로 다른 고유식별번호 중 어느 하나를 수신하고,
    미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 수신한 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행하는 모듈러 로봇 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 큐브형 단위 로봇은,
    상기 하우징에 형성되는 발광 영역을 통해 광을 발산하는 발광체를 더 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 발광 영역을 통해 상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 색상의 광이 방출되도록 상기 발광체를 제어하는 모듈러 로봇 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 큐브형 단위 로봇은,
    상기 하우징에 형성되는 디스플레이 영역을 통해 정보를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 더 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 정보가 상기 디스플레이 영역을 통해 출력되도록 상기 디스플레이 모듈을 제어하는 모듈러 로봇 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 큐브형 단위 로봇은,
    상기 하우징에 형성되는 스피커를 더 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 수신한 고유식별번호에 상응하는 음향이 상기 스피커를 통해 출력되도록 하는 모듈러 로봇 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모듈러 로봇 시스템은, 중앙 제어 단말을 더 포함하되,
    상기 중앙 제어 단말은,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 서로 구분 가능한 고유식별번호를 부여하고,
    상기 제어부는,
    미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행하는 모듈러 로봇 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스 각각의 디스크립터를 포함하는 룩업 테이블을 저장하고,
    저장된 상기 룩업 테이블로부터 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터를 추출하고,
    추출된 상기 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터에 기초하여 스텝모터 제어 시퀀스를 수행하는 모듈러 로봇 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스 각각의 디스크립터는,
    단위시간 당 펄스 수의 리스트를 포함하는 모듈러 로봇 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 중앙 제어 단말은,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 해당 큐브형 단위 로봇에 상응하는 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터를 전송하고,
    상기 제어부는,
    상기 큐브형 단위 로봇에 전송된 스텝모터 제어 시퀀스 디스크립터에 기초하여 스텝모터 제어 시퀀스를 수행하는 모듈러 로봇 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 중앙 제어 단말은,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 동기화 정보를 전송하고,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇에 동기화 정보를 모두 전송한 후 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 제어 시퀀스 시작 명령을 전송하며,
    상기 동기화 정보는, 상기 중앙 제어 단말에서 작동하는 타이머를 기준으로 측정되는 상기 동기화 정보의 전송 시점 정보를 포함하고,
    상기 제어 시퀀스 시작 명령은, 상기 중앙 제어 단말에서 작동하는 타이머를 기준으로 산정되는 시작 시점 정보를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 큐브형 단위 로봇으로 동기화 정보가 전송되면, 자체 타이머를 시작하고,
    상기 큐브형 단위 로봇으로 제어 시퀀스 시작 명령이 전송되면, 상기 동기화 정보에 포함된 상기 동기화 정보의 전송 시점 및 상기 자체 타이머를 이용하여 상기 시작 시점에 스텝모터 제어 시퀀스의 수행을 시작하는 모듈러 로봇 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 중 어느 하나는 중앙 제어 단말의 역할을 수행하며,
    상기 중앙 제어 단말의 역할을 수행하는 큐브형 단위 로봇은,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에, 서로 구분 가능한 고유식별번호를 부여하고,
    상기 제어부는,
    미리 정의된 N개의 스텝모터 제어 시퀀스(여기서, 상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각에 전송되는 N개의 고유 식별번호와 미리 정의된 상기 N개의 스텝모터 제어 시퀀스는 서로 일대일 대응함) 중 상기 큐브형 단위 로봇의 고유식별번호에 대응되는 스텝모터 제어 시퀀스를 수행하는 모듈러 로봇 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇 각각은,
    소정의 기록매체에 저장된 정보를 인식할 수 있는 리더 장치를 더 포함하고,
    상기 N개의 큐브형 단위 로봇에 포함된 리더 장치 중 어느 하나에 의해 상기 기록매체가 인식되는 경우 해당 리더 장치를 포함하는 큐브형 단위 로봇이 상기 중앙 제어 단말의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 모듈러 로봇 시스템.
  14. 큐브형 단위 로봇으로서,
    정육면체 형상의 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터; 및
    상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능 가능하며,
    상기 하우징의 각 면에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 큐브형 단위 로봇.
  15. 큐브형 단위 로봇으로서,
    정육면체 형상의 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되는 스텝모터; 및
    상기 하우징 내에 설치되며 상기 스텝모터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 하우징의 일 면에는 상기 스텝모터의 회전축에 의해 회전하는 회전체가 장착될 수 있는 장착 홈이 형성되며, 상기 하우징의 나머지 면에는 동일한 형상의 연결 홈이 형성되며, 상기 연결 홈에 장착되는 연결체를 통해 다른 큐브형 단위 로봇과 연결 가능하며,
    상기 하우징의 육 면 중 어느 한 면을 제외한 나머지 면 각각에는, 서로 다른 형태의 고유한 식별 마크가 형성되는 큐브형 단위 로봇.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734281B1 (ko) * 2005-11-03 2007-07-02 삼성전자주식회사 스텝모터 제어회로 및 스텝모터 조절신호 발생방법.
JP3141768U (ja) * 2008-03-05 2008-05-22 東 佳代子 伊 サイコロ、およびそれを利用したサイコロ型積み木
KR101745629B1 (ko) * 2015-01-28 2017-06-09 숭실대학교산학협력단 사용자 단말기와 연동되는 이동형 전자 블록 및 그 구동 방법
JP2017135961A (ja) * 2016-01-31 2017-08-03 貴司 徳田 モーターモジュールシステム
KR101786447B1 (ko) * 2016-05-23 2017-11-15 (주)엠알티인터내셔널 색상제어가능 서보모터모듈 및 이를 적용한 다관절 휴머노이드 로봇

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3141768B2 (ja) * 1996-02-09 2001-03-05 トヨタ自動車株式会社 停止作動診断機能付運転制御装置
US6725128B2 (en) * 2001-07-02 2004-04-20 Xerox Corporation Self-reconfigurable robot
US6605914B2 (en) * 2001-08-24 2003-08-12 Xerox Corporation Robotic toy modular system
WO2014137945A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-12 Barobo, Inc. Modular robot system
US20160184993A1 (en) * 2013-03-15 2016-06-30 Rnd By Us B.V. Shape-shifting a configuration of reusable elements
US20170008580A1 (en) * 2014-03-31 2017-01-12 Paha Designs, Llc Low gravity all-surface vehicle
KR101746447B1 (ko) 2015-07-10 2017-06-13 현대자동차주식회사 회전식 도어체커 구조
DE102015015142A1 (de) * 2015-11-25 2017-06-01 Kinematics Gmbh Baukastensystem und Verfahren zum lnformations- und/ oder Energieaustausch zwischen Modulen eines Baukastensystems
KR20170085667A (ko) 2016-01-15 2017-07-25 (주)로봇보이 자석을 이용한 모듈형 로봇 완구 및 로봇 완구 시스템
KR101696151B1 (ko) * 2016-06-09 2017-01-12 신재광 IoT 기반의 모듈러 로보틱스 시스템
CN108326841B (zh) * 2017-12-19 2020-12-18 北京可以科技有限公司 模块化机器人及其系统、控制方法、构建提示方法及构建模块化机器人的校正方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100734281B1 (ko) * 2005-11-03 2007-07-02 삼성전자주식회사 스텝모터 제어회로 및 스텝모터 조절신호 발생방법.
JP3141768U (ja) * 2008-03-05 2008-05-22 東 佳代子 伊 サイコロ、およびそれを利用したサイコロ型積み木
KR101745629B1 (ko) * 2015-01-28 2017-06-09 숭실대학교산학협력단 사용자 단말기와 연동되는 이동형 전자 블록 및 그 구동 방법
JP2017135961A (ja) * 2016-01-31 2017-08-03 貴司 徳田 モーターモジュールシステム
KR101786447B1 (ko) * 2016-05-23 2017-11-15 (주)엠알티인터내셔널 색상제어가능 서보모터모듈 및 이를 적용한 다관절 휴머노이드 로봇

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