WO2023171945A1 - 로봇 - Google Patents

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WO2023171945A1
WO2023171945A1 PCT/KR2023/002535 KR2023002535W WO2023171945A1 WO 2023171945 A1 WO2023171945 A1 WO 2023171945A1 KR 2023002535 W KR2023002535 W KR 2023002535W WO 2023171945 A1 WO2023171945 A1 WO 2023171945A1
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WO
WIPO (PCT)
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robot
link
function module
coupling
guide hole
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002535
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최동규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to AU2023232668A priority Critical patent/AU2023232668A1/en
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    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to robots. More specifically, it is about a robot that can provide various services according to the user's command input.
  • Household robots are robots that perform household tasks on behalf of people, such as helping with housework such as cleaning or controlling home appliances, or robots that use artificial intelligence (AI) to act as a user's assistant or provide training to the user. , or robots that replace companion animals.
  • AI artificial intelligence
  • robots that perform functions while fixed in a specific location, as well as mobile robots that can move.
  • mobile robots that replace the user or move around the house following the user are mainly used.
  • two-wheeled robots with two wheels have the advantage of being easy to store as they occupy a small amount of ground space, and have a small turning radius when the robot changes direction, making them easy to use in homes with relatively limited space. .
  • the conventional two-wheeled robot has a limit to the height of the obstacle that can be overcome in proportion to the size of the wheels, and even if it overcomes the obstacle, the balance is not maintained due to shock in the process of crossing the obstacle, so the robot falls over. There is a limit to how much you can lose.
  • US published patent US 2020-0362972A1 (2020.11.19) discloses a mobile robot that moves using a pair of legs equipped with wheels.
  • the mobile robot above can move by rotating wheels provided on a pair of legs while lifting an object using an arm. At this time, the mobile robot can overcome obstacles by bending or straightening the leg portion having a link structure.
  • the mobile robot above rotates the main body to which the leg parts are coupled in a pendulum shape, and maintains balance by rotating a counter-balance in response to the rotation of the main body.
  • the above-described mobile robot has a limitation in that its main body shakes in the up and down directions while maintaining balance.
  • a coupling structure is needed to detachably couple the main body of the robot and the functional module.
  • a hook structure can be considered as a structure that detachably connects two or more objects to each other.
  • the hook in the case of a general hook structure, the hook must be deformed to release the bond, and damage to the hook may occur in this process.
  • the present invention was created to improve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to provide a robot that can stably maintain balance with two wheels.
  • the purpose is to provide a robot that can perform various functions depending on the user's needs or circumstances.
  • the purpose is to provide a robot that can minimize the space it takes up even when modules for performing functions are combined.
  • the purpose is to provide a robot that can change a function in use to a new function or add a new function to a function in use.
  • the purpose is to provide modules for performing functions and robots that can be easily attached and detached.
  • the purpose is to provide a robot that can detect the location of a module to perform a function, move it to the correct location, and then combine it.
  • the robot according to the present invention includes a robot body in which a motor and a battery are accommodated; Leg parts respectively coupled to both sides of the robot body; and a wheel portion rotatably coupled to the leg portion and including a wheel that rolls over the ground.
  • the robot according to the present invention may include a lower function module detachably coupled to the lower side of the robot body.
  • a coupling bar is provided on the lower surface of the robot body to be detachably coupled to the lower function module, and at least a portion of the coupling bar is received in the bar receiving groove in the lower function module, and the coupling hook rotates to It can support the coupling bar accommodated in the receiving groove.
  • the coupling hook and the support stopper are fastened to limit the rotation of the coupling hook.
  • the lower function module may further include a switch for rotating the support stopper, and when the switch moves linearly, the coupling between the coupling hook and the support stopper may be released.
  • a lower function module includes a lower function module main body; A pin guide portion coupled to the fastening portion main body and having a guide hole formed therein; and a support pin inserted into the pin guide unit and supporting the fastening unit main body.
  • the fastening unit main body and the coupling hook connection link may be rotatably connected to each other.
  • the support pin is coupled to a pin link rotatably coupled to the lower function module body, and can be inserted into the guide hole and moved along the guide hole.
  • the guide hole may be formed in a closed curve shape.
  • the support pin may be moved along the guide hole by the vertical movement of the fastening unit body.
  • the support pin may move upward, downward, or stop relative to the fastener main body.
  • the support pin moves relatively upward, and the coupling hook may be rotated and placed on the upper side of the coupling bar.
  • the lower function module may include a lamp provided in the lower function module main body and emitting infrared rays.
  • the lamp may be placed at the rear end of the lower function module main body.
  • the robot body may enter the lower function module from the rear, then move downward and be combined with the lower function module.
  • the side frame and leg portion of the robot body are disposed on the vertically upper side of a pair of wheels, so that the load of the robot body can be concentrated perpendicularly on the wheels. Additionally, the leg portion is pressed vertically downward by the load of the robot body, thereby preventing the robot body from shaking in the left and right directions. Therefore, there is an effect of stably maintaining the balance of the robot body.
  • the robot according to the present invention it is possible to perform various functions by combining the upper function module on the upper side of the robot body or the lower function module on the lower side of the robot body depending on the user's needs or situation. there is.
  • the lower function module is coupled to the space between the lower part of the robot main body and the pair of leg portions, which has the effect of minimizing the space occupied by the lower function module in the combined state.
  • the coupling bar and coupling hook provided on the robot main body are combined with a simple movement of the robot main body lowering, so that the robot main body and the lower function module can be easily coupled.
  • the robot body detects the light emitted from the lamp to detect the position of the lower function module, and recognizes the position where the lamp is placed as the rear of the lower function module, so that the robot body detects the light emitted from the lamp. This has the effect of allowing entry from the rear of the lower function module.
  • Figure 1 is a perspective view for explaining a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1.
  • Figure 3 is a front view of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a rear view of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a side view of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a bottom view of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram for explaining a state in which the upper function module is removed from the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram for explaining a leg portion in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram for explaining the connection relationship of leg parts in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a diagram for explaining a second link in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a diagram for explaining a structure for hiding wires in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a block diagram for explaining the control configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 13 and 14 are diagrams for explaining the change in the position of the wheel according to the movement of the leg portion in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a diagram for explaining the arrangement of wheels and the arrangement relationship for combination with the lower function module in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a schematic diagram to explain how the load of the robot body is transferred to the wheels in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 17 is a diagram for explaining a lower function module in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 18 to 23 are diagrams for explaining the process in which the coupling bar of the robot body and the lower function module are coupled in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 24 is a perspective view for explaining the robot body fastening part of the lower function module in the robot according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 25 is an exploded perspective view to explain the robot body fastening part of the lower function module in the robot according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 26 is a diagram for explaining the shape of a guide hole in a robot according to another embodiment of the present invention.
  • Figures 27 to 30 are diagrams for explaining the rotation relationship between the movement of the support pin and the coupling hook according to the movement of the fastening unit body in the robot according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 31 is a flowchart for explaining the process of detecting the position of a lower function module and moving to combine with the lower function module in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 32 is a diagram illustrating a robot approaching to combine with a lower function module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 33 is a diagram for explaining a state in which a robot is combined with a lower function module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a perspective view for explaining a robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows an exploded perspective view of Figure 1
  • Figure 3 shows a front view of the robot according to an embodiment of the present invention
  • 4 shows a rear view of the robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a side view of the robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a robot according to an embodiment of the present invention.
  • a bottom view of the robot is shown
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the upper function module is removed from the robot according to an embodiment of the present invention.
  • the robot 1 according to an embodiment of the present invention is described as follows.
  • the robot 1 according to an embodiment of the present invention is placed on the floor and moves along the floor B. Accordingly, hereinafter, the vertical direction will be determined based on the state in which the robot 1 is placed on the floor.
  • the direction where the first camera 531, which will be described later, is placed is set to the front.
  • the description will be made by setting the direction opposite to the front as the rear with respect to the battery 560.
  • the 'lowest part' of each configuration described in the embodiment of the present invention may be the lowest-located part of each configuration when the robot 1 according to the embodiment of the present invention is placed on the floor and used, or the bottom It may be the closest part to .
  • the robot 1 includes a robot body 100, a leg portion 200, and a wheel portion 300. At this time, the leg portion 200 is coupled to both sides of the robot body 100, and the wheel portion 300 is coupled to the leg portion 200.
  • the robot body 100 in the robot 1 is described as follows.
  • the robot body 100 may have the external shape of the robot 1. Each part that makes up the robot 1 may be combined with the robot body 100.
  • leg portions 200 are coupled to both side frames 130 of the robot body 100, respectively.
  • a bumper 112 may be coupled to the front cover 110 provided on the front of the robot body 100.
  • function modules 700 and 800 may be detachably coupled to the robot body 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the function modules 700 and 800 may include an upper function module 700 coupled to the upper part of the robot body 100 and a lower function module 800 coupled to the space between the pair of wheels 310. .
  • the upper function module 700 may be detachably coupled to the upper cover 140 disposed on the upper side of the robot body 100.
  • the lower function module 800 may be detachably coupled to the lower cover 150 disposed on the lower side of the robot body 100.
  • the robot body 100 may have a horizontal width (or diameter) that is larger than the vertical height. This robot body 100 helps the robot 1 achieve a stable structure and can provide an advantageous structure for maintaining balance when the robot 1 moves (runs).
  • the internal space of the robot body 100 can accommodate one or more motors including a suspension motor (MS), one or more sensors, and a battery 560.
  • MS suspension motor
  • sensors sensors
  • battery 560 batteries
  • the robot body 100 includes a front cover 110.
  • the front cover 110 constitutes the front exterior of the robot 1. That is, the front cover 110 may be placed at the front of the robot 1 when the robot 1 moves forward.
  • the front cover 110 of the robot body 100 may be formed in a flat shape.
  • the front cover 110 may have a plate shape with a curved surface.
  • the front cover 110 may be in the form of a plate bent at a predetermined angle.
  • the front cover 110 may be provided with a window 111.
  • the window 111 may be formed of a material that allows light to pass through.
  • the window 111 may be formed of a material that can transmit infrared (IR), visible ray, or ultraviolet (UV) rays.
  • the front cover 110 includes an outer surface exposed to the outside of the robot 1 and an inner surface disposed behind the outer surface.
  • a bumper 112 may be coupled to the outer surface of the front cover 110. That is, the bumper 112 may be placed in front of the robot body 100.
  • the bumpers 112 may be provided at both ends of the outer surface of the front cover 110, and may be arranged in a pair side by side along the vertical direction.
  • the bumper 112 may be provided to be movable relative to the robot body 100.
  • the bumper 112 may be coupled to the robot body 100 to enable reciprocating movement along the front-back direction of the robot body 100.
  • the bumper 112 may be coupled along a portion of the front edge of the front cover 110. Alternatively, the bumper 112 may be coupled along the entire edge of the front cover 110. With this configuration, when the robot 1 collides with another object or person, the bumper 112 absorbs the shock applied to the robot body 100 and stores it in the robot body 100 and the inside of the robot body 100. The received parts can be protected.
  • a first camera 531 may be disposed behind the inner surface of the front cover 110. Specifically, the first camera 531 may be placed immediately behind the window 111. With this configuration, the first camera 531 can detect objects or people placed in front of the robot 1.
  • the front cover 110 may be provided with an input unit through which a control command is input from the user, a display unit for visually conveying information about the operating state of the robot 1 to the user, etc.
  • the front cover 110 may be equipped with a touch screen that visually shows the operating state of the robot 1 and allows control commands to be input from the user.
  • the robot body 100 includes a rear cover 120.
  • the rear cover 120 constitutes the rear exterior of the robot 1.
  • the rear cover 120 may be formed in a flat shape.
  • the rear cover 120 may have a plate shape with a curved surface.
  • a manipulation unit 553 for controlling the power of the robot 1 may be placed on the rear cover 120.
  • the operation unit 553 can be operated by the user, and the power of the robot 1 can be turned on or off by operating the operation unit 553.
  • the manipulation unit 553 may be provided on the rear cover 120 to pivot left and right, or may be provided to pivot up and down depending on the embodiment.
  • the robot 1 when the user pushes one side of the manipulation unit 553 and the manipulation unit 553 pivots to one side, the robot 1 may be turned on. Also, when the user pushes the other side of the manipulation unit 553 and the manipulation unit 553 pivots to the other side, the robot 1 may be turned off.
  • a rear bumper 122 may be coupled to the outer surface of the rear cover 120. That is, the rear bumper 122 may be placed at the rear of the robot body 100.
  • the rear bumper 122 is provided on the outer surface of the rear cover 120 and may be arranged along the horizontal direction. With this configuration, when the robot 1 collides with another object or person, the rear bumper 122 absorbs the shock applied to the robot body 100 and protects the robot body 100 and the inside of the robot body 100. It can protect the parts contained in it.
  • the robot body 100 includes a side frame 130.
  • the side frame 130 constitutes the exterior of both sides of the robot 1.
  • the side frames 130 may be arranged on both sides of the robot 1 to face each other.
  • the side frame 130 may be formed in a flat shape. That is, both sides of the robot body 100 may be formed in a flat shape and arranged side by side with each other.
  • at least a portion of the side frame 130 may be formed in a curved shape.
  • the side frame 130 is combined with the front cover 110 and the rear cover 120.
  • the side frame 130 may connect the front cover 110 and the rear cover 120.
  • the robot body 100 may have an internal space surrounded by the front cover 110, the rear cover 120, and the two side frames 130.
  • Leg portions 200 may be disposed outside the side frame 130. Specifically, the first link 210 and the second link 220 may be rotatably coupled to the outside of the side frame 130.
  • a support structure is arranged vertically below the robot body to support the load of the robot.
  • a support structure is provided vertically below the robot body, there is a limitation in that the space below the robot cannot be used.
  • leg portion 200 of the robot 1 is coupled to the side frame 130.
  • a suspension motor may be disposed inside the side frame 130.
  • Link coupling holes 131 and 132 are formed in the side frame 130.
  • the link coupling hole includes a first link coupling hole 131 and a second link coupling hole 132.
  • the first link coupling hole 131 is formed in the shape of a circular hole in the side frame 130. At least a portion of the first link 210 may be rotatably accommodated in the first link coupling hole 131 . For example, one end of the first link 210 may pass through the first link coupling hole 131 and be coupled to the shaft of the suspension motor MS.
  • the second link coupling hole 132 is formed in the shape of a circular hole in the side frame 130. At least a portion of the second link 220 may be rotatably accommodated in the second link coupling hole 132 . For example, the shaft formed on one side of the second link 220 may be rotatably coupled to the second link coupling hole 132.
  • the first link coupling hole 131 may be formed to have a larger diameter than the second link coupling hole 132.
  • the first link coupling hole 131 and the second link coupling hole 132 may be formed at a predetermined interval.
  • the center of the first link coupling hole 131 in the shape of a circular hole and the center of the second link coupling hole 132 in the shape of a circular hole may be arranged at a predetermined interval.
  • the first link coupling hole 131 and the second link coupling hole 132 may be arranged at a predetermined inclination with respect to the ground.
  • the first link coupling hole 131 is disposed on the lower side of the side frame 130
  • the second link coupling hole 132 is located on the side frame 130. It can be placed at the upper rear.
  • the side frame 130 in which the link coupling holes 131 and 132 are formed can serve as a kind of link.
  • a handle hole 133 may be formed in the side frame 130.
  • the handle hole 133 may be formed on the upper front side of the side frame 130.
  • the top cover 140 constitutes the upper exterior of the robot 1.
  • the top cover 140 is combined with the front cover 110, the rear cover 120 and the two side frames 130. Accordingly, the top cover 140 may cover the upper side of the internal space surrounded by the front cover 110, the rear cover 120, and the two side frames 130.
  • the top cover 140 When the robot 1 is placed on the ground, the top cover 140 may be arranged to be inclined at a predetermined angle based on the ground. For example, the front end of the top cover 140 may be disposed closer to the ground than the rear end.
  • a function module 700 may be coupled to the top cover 140.
  • the upper function module 700 may be coupled to the top cover 140.
  • the upper function module 700 may be detachably coupled to the upper side of the top cover 140.
  • a hook receiving groove 141 may be formed in the upper cover 140 to be hooked to the upper function module 700.
  • the upper function module 700 can be coupled to the robot body 100 by simply pushing the hook of the upper function module 700 into the hook receiving groove 141.
  • the robot body 100 can supply power to the upper function module 700.
  • the top cover 140 may be provided with a terminal that can supply power to the upper function module 700.
  • the robot body 100 can transmit and receive signals to the upper function module 700.
  • the top cover 140 may be provided with a terminal for transmitting and receiving signals to the upper function module 700.
  • terminals capable of supplying power to the upper function module 700 and terminals capable of transmitting and receiving signals to the upper function module 700 may be arranged together on the top cover 140.
  • the top cover 140 may be provided with a pogo pin 142 including two power pins and four signal pins.
  • At least one guide groove 143 may be formed in the top cover 140.
  • the lower side of the upper function module 700 may be coupled to the guide groove 143. With this configuration, the guide groove 143 can guide the coupling position of the upper function module 700.
  • the lower cover 150 constitutes the lower exterior of the robot 1.
  • the lower cover 150 is combined with the front cover 110, the rear cover 120, and the two side frames 130. Accordingly, the lower cover 150 may cover the lower side of the internal space surrounded by the front cover 110, the rear cover 120, and the two side frames 130.
  • a function module 800 may be coupled to the lower cover 150.
  • the lower function module 800 may be coupled to the lower surface (bottom surface) of the lower cover 150.
  • the lower function module 800 may be detachably coupled to the lower side of the lower cover 150.
  • the lower cover 150 may be provided with a coupling bar 151 to be latch-coupled with the lower function module 800.
  • the coupling bar 151 is formed in a cylindrical shape and may be arranged along the left and right directions of the robot 1. In addition, a pair of protrusions connected to the coupling bar 151 may be formed to protrude from the lower cover 150.
  • the lower cover 150 may be provided with a charging terminal 152.
  • the charging terminal 152 may be disposed on the lower side of the bottom cover 150.
  • the charging terminal 152 may be placed in a position facing the charging terminal provided on the robot charging stand (not shown).
  • the charging terminal 152 may be electrically connected to a charging terminal provided on a robot charging stand (not shown).
  • the robot 1 can receive power from a robot charging base (not shown) through the charging terminal 152. Also, the power supplied to the charging terminal 152 may be supplied to the battery 560.
  • a support structure is arranged vertically below the robot body to support the load of the robot.
  • a support structure is provided vertically below the robot body, there is a limitation in that the space below the robot cannot be used.
  • the robot 1 has leg portions 200 disposed on both sides of the robot body 100. Accordingly, a module coupling space 153 in which the lower function module 800 is coupled is formed on the lower side of the lower cover 150.
  • the module coupling space 153 may be formed between the pair of leg portions 200.
  • the module coupling space 153 may be formed between the pair of wheel parts 300.
  • the module coupling space 153 may mean a space vertically below the coupling bar 151. That is, the module coupling space 153 may be a space having a predetermined width ( ⁇ S) along the left and right directions.
  • the lower function module 800 is coupled to the space between the lower part of the robot body 100 and the pair of leg portions 200, the volume occupied by the robot 1 when the lower function module 800 is mounted It has the effect of minimizing.
  • the robot body 100 may further include an external case.
  • the external case may constitute the overall appearance of the robot body 100.
  • the external case may cover the exterior of the front cover 110, the rear cover 120, the side frame 130, the top cover 140, and the bottom cover 150.
  • the outer case may be formed in an ellipsoid shape extending along the left and right directions.
  • Figure 8 shows a drawing for explaining the leg part in the robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 shows a drawing for explaining the connection relationship of the leg part in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a diagram illustrating a second link in a robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a structure for hiding wires in a robot according to an embodiment of the present invention. there is.
  • leg portion 200 of the robot 1 will be described as follows.
  • the leg portion 200 is coupled to the robot body 100 and can support the robot body 100.
  • a pair of leg portions 200 are provided and each is coupled to the side frame 130 of the robot body 100.
  • at least a portion of the leg portion 200 is disposed closer to the ground than the robot body 100. Accordingly, the robot body 100 can travel while standing on the ground by the pair of leg portions 200. That is, gravity applied to the robot body 100 can be supported by the leg portion 200, and the height of the robot body 100 can be maintained.
  • the leg portion 200 is coupled only to both sides of the robot body 100. That is, the leg parts 200 may be coupled to the outermost part of the robot body 100, facing each other. Therefore, the leg portion 200 is not coupled to the lower and rear surfaces of the robot body 100.
  • a space is formed between the lower side of the bottom cover 150 and the pair of leg portions 200.
  • a space in which the lower function module 800 in the form of a rectangular parallelepiped can be accommodated may be formed between the lower side of the lower cover 150 and the pair of leg portions 200.
  • the leg portion 200 includes a first link 210, a second link 220, and a third link 230.
  • the first link 210 and the second link 220 are rotatably coupled to the side frame 130 and the third link 230, respectively. That is, the first link 210 and the second link 220 are linked to the side frame 130 and the third link 230, respectively.
  • the first link 210 is link-coupled to the side of the robot body 100.
  • the first link 210 may be link-coupled to the side frame 130.
  • the first link 210 is connected to the suspension motor (MS).
  • the first link 210 may be connected to the shaft of the suspension motor MS directly or through a gear. With this configuration, the first link 210 receives driving force from the suspension motor (MS).
  • the first link 210 includes a first link body 211, a motor coupling portion 212, and a link coupling portion 213.
  • the first link body 211 is formed in a frame shape, and a motor coupling portion 212 is provided on one longitudinal side, and a link coupling portion 213 is provided on the other longitudinal side. At this time, the motor coupling unit 212 may be arranged farther from the ground than the link coupling unit 213.
  • the first link body 211 may be bent at least once.
  • the other side of the first link body 211 with the link coupling portion 213 may be disposed farther from the robot body 100 than the one side with the motor coupling portion 212.
  • the distance between the pair of first link bodies 211 increases from the top to the bottom in the vertical direction.
  • the first link 210 can stably support the robot body 100.
  • a rib 211a may be formed on the first link body 211.
  • ribs may be formed to protrude along the longitudinal direction of the first link body 211.
  • the rib 211a may be formed in an area where the first link body 211 is bent. With this configuration, the ribs 211a have the effect of reinforcing the first link 210 and increasing durability.
  • the motor coupling portion 212 is formed at one end of the first link body 211.
  • the motor coupling portion 212 is rotatably received in the first link coupling hole 131 of the side frame 130.
  • the motor coupling portion 212 may be formed in a disk shape or disk shape.
  • the maximum diameter of the motor coupling portion 212 may be the same as or smaller than the maximum diameter of the first link coupling hole 131. Accordingly, the motor coupling portion 212 may be connected to the suspension motor MS through the first link coupling hole 131.
  • the motor coupling portion 212 is connected to the suspension motor (MS).
  • the motor coupling portion 212 may be fixedly coupled to the shaft of the suspension motor (MS). With this configuration, when the suspension motor MS is driven, the motor coupling portion 212 may be rotated in conjunction with the rotation of the shaft of the suspension motor MS.
  • the link coupling portion 213 is connected to the other end of the first link body 211.
  • the link coupling portion 213 is rotatably coupled to the third link 230. Specifically, the link coupling portion 213 is rotatably coupled to the third link 230 through the first link shaft 214.
  • the link coupling portion 213 may be formed in a disk shape, and the first link shaft 214 may be coupled through the center of the link coupling portion 213. Additionally, the first link shaft 214 may be rotatably coupled to the third link 230 . With this configuration, the first link 210 and the third link 230 can be connected to enable relative rotation.
  • the first link shaft 214 is provided to connect the first link 210 and the third link 230.
  • the first link shaft 214 may be coupled through the link coupling portion 213 of the first link 210 and/or the third link 230.
  • the first link shaft 214 may be rotatably coupled to the link coupling portion 213 and/or the third link 230.
  • the first link shaft 214 can be the axis around which the third link 230 rotates.
  • the gravity compensator 215 compensates for the robot body 100 to come down vertically due to gravity. That is, the gravity compensation unit 215 provides force to support the robot body 100.
  • the gravity compensator 215 may be a torsion spring.
  • the gravity compensation unit 215 may be wound to surround the outer circumferential surface of the first link shaft 214. Then, one end of the gravity compensating unit 215 is inserted into the first link 210 and fixedly coupled, and the other end of the gravity compensating unit 215 is inserted into the third link 230 and fixedly coupled thereto.
  • the gravity compensator 215 applies force (rotational force) in a direction in which the angle between the first link 210 and the third link 230 increases.
  • force rotational force
  • both ends of the gravity compensating unit 215 are retracted in advance so as to apply a restoring force in the direction in which the angle between the first link 210 and the third link 230 increases. Therefore, even when the robot 1 is placed on the ground and gravity is applied to the robot body 100, the angle between the first link 210 and the third link 230 can be maintained within a predetermined angle range.
  • the robot body 100 can be prevented from descending toward the ground even if the suspension motor MS is not driven. Accordingly, the gravity compensation unit 215 prevents energy loss due to driving the suspension motor (MS) and maintains the height of the robot body 100 above a predetermined distance from the ground.
  • the second link 220 is link-coupled to the side of the robot body 100.
  • the second link 220 may be link-coupled to the side frame 130. That is, the second link 220 may be coupled to the side frame 130 to which the first link 210 is coupled.
  • the second link 220 includes a second link body 221, a frame coupling portion 222, and a link coupling portion 223. At this time, the frame coupling unit 222 may be arranged farther from the ground than the link coupling unit 223.
  • the second link body 221 is formed in a frame shape, and a frame coupling portion 222 is provided on one longitudinal side, and a link coupling portion 223 is provided on the other longitudinal side.
  • the second link body 221 may be bent at least once.
  • the other side of the second link body 221 with the link coupling portion 223 may be disposed farther from the robot body 100 than the one side with the frame coupling portion 222. Accordingly, the distance between the pair of second link bodies 221 increases from the upper to the lower side in the vertical direction. With this configuration, the second link 220 can stably support the robot body 100.
  • the second link body 221 includes an inner surface facing the robot body 100 and an outer surface facing away from the robot main body 100.
  • a rib 221a may be formed on the second link body 221.
  • ribs 221a may be formed to protrude along the longitudinal direction on the outer surface of the second link body 221. At this time, the rib 221a may be formed in the area where the second link body 221 is bent. With this configuration, the ribs 221a have the effect of reinforcing the second link 220 and increasing durability.
  • An electric wire receiving wall 221b may be formed in the second link body 221.
  • a pair of wire receiving walls 221b may be protruding from the inner surface of the second link body 221 along the longitudinal direction.
  • the pair of wire receiving walls 221b may be formed side by side at a predetermined interval.
  • the internal space formed between the pair of wire receiving walls 221b may communicate with the wire passing hole 222c, which will be described later.
  • the wire passing through the wire passing hole 222c is accommodated in the internal space formed between the wire receiving walls 221b, thereby preventing the wire from being exposed to the outside.
  • the second link 220 may be provided with a wire support pin 221c.
  • the wire support pin 221c may penetrate a pair of wire receiving walls 221b.
  • the wire support pin 221c may be arranged in a direction crossing the pair of wire receiving walls 221b.
  • the wire receiving wall 221b can block some of the open areas in the space surrounded by the second link body 221 and the wire receiving wall 221b. Accordingly, it is possible to prevent the electric wire from coming out of the space surrounded by the second link body 221 and the electric wire receiving wall 221b.
  • the frame coupling portion 222 is formed at one end of the second link body 221.
  • the frame coupling portion 222 is rotatably coupled to the second link coupling hole 132 of the side frame 130.
  • the frame coupling portion 222 may be provided with a coupling shaft 222a penetratingly coupled to the side frame 130.
  • the coupling shaft 222a may be formed in a cylindrical shape.
  • the outer diameter of the other end of the coupling shaft 222a may be larger than the outer diameter of one end in the axial direction (longitudinal direction) of the coupling shaft 222a coupled to the side frame 130.
  • a hollow 222b may be formed in the coupling shaft 222a.
  • An electric wire can pass through the hollow 222b. With this configuration, it is possible to prevent the wire supplying power from the battery 560 to the wheel motor (MW) from being exposed to the outside.
  • a wire passing hole 222c may be formed in the coupling shaft 222a.
  • the wire passing hole 222c may be formed on the outer peripheral surface of the other axial end of the coupling shaft 222a.
  • the coupling shaft 222a may be coupled to the rotating connection plate 222d.
  • the rotation connection plate 222d may be formed in a disk shape, and the diameter of the rotation connection plate 222d may be smaller than the diameter of the other axial end of the coupling shaft 222a. Accordingly, the rotating connection plate 222d can be accommodated and coupled to the other axial end of the coupling shaft 222a.
  • the rotation connection plate 222d may be formed integrally with the second link body 221.
  • the radially outer end of the rotation connection plate 222d may be connected to the second link body 221. With this configuration, the rotation connecting plate 222d can couple the second link body 221 and the coupling shaft 222a.
  • the link coupling portion 223 is formed at the other end of the second link body 221.
  • the link coupling portion 223 is rotatably coupled to the third link 230.
  • the link coupling portion 223 is rotatably coupled to the third link 230 through the second link shaft 224.
  • the link coupling portion 223 may be formed in a disk shape, and the second link shaft 224 may be coupled through the center of the link coupling portion 223. Additionally, the second link shaft 224 may be rotatably coupled to the third link 230 . With this configuration, the second link 220 and the third link 230 can be connected to enable relative rotation.
  • the second link shaft 224 is provided to connect the second link 220 and the third link 230.
  • the second link shaft 224 may be coupled through the link coupling portion 223 of the second link 220 and/or the third link 230.
  • the second link shaft 224 may be rotatably coupled to the link coupling portion 223 and/or the third link 230.
  • the second link shaft 224 can be the axis around which the third link 230 rotates.
  • the third link 230 is link-coupled with the first link 210 and the second link 220, and is coupled with the wheel portion 300.
  • the third link 230 includes a third link body 231.
  • the third link body 231 is formed in a frame shape, and a third link coupling hole 232 and a fourth link coupling hole 233 are formed on one longitudinal side, and a wheel coupling portion 234 is formed on the other longitudinal side. is formed
  • the third link body 231 may be bent at least once.
  • the pair of third link bodies 231 have a distance between the other side where the wheel coupling portion 234 is formed than the distance between one side where the third link coupling hole 232 and the fourth link coupling hole 233 are formed. The distance is short.
  • At least one rib may be formed to protrude along the longitudinal direction of the third link body 231.
  • the rib 231a may be formed in a bent area of the third link body 231. With this configuration, the ribs can reinforce the third link body 231.
  • a third link coupling hole 232 is formed in the third link body 231. Specifically, a third link coupling hole 232 is formed on one side of the third link body 231 in the longitudinal direction.
  • the first link shaft 214 may be rotatably coupled to the third link coupling hole 232.
  • the third link coupling hole 232 may be formed in a circular hole shape. With this configuration, the third link 230 can be rotatably connected to the first link 210 through the first link shaft 214.
  • a hole into which the gravity compensation unit 215 is coupled may be formed in the third link body 231.
  • the other end of the torsion spring may be inserted and coupled to the hole.
  • a fourth link coupling hole 233 is formed in the third link body 231. Specifically, a fourth link coupling hole 233 is formed on one side of the third link body 231 in the longitudinal direction.
  • the second link shaft 224 may be rotatably coupled to the fourth link coupling hole 233.
  • the fourth link coupling hole 233 may be formed in a circular hole shape. With this configuration, the third link 230 can be rotatably connected to the second link 220 through the second link shaft 224.
  • the fourth link coupling hole 233 may be disposed farther from the wheel coupling portion 234 than the third link coupling hole 232.
  • the third link 230 is coupled to the wheel portion 300.
  • the wheel housing 320 is coupled to the inner surface of the third link body 231 (the surface facing the robot body 100), and the wheel is attached to the outer surface of the third link body 231 (the back side of the inner surface). (310) is rotatably coupled.
  • a wheel coupling portion 234 is formed in the third link body 231. Specifically, a wheel coupling portion 234 is formed on the other side of the third link body 231 in the longitudinal direction.
  • the wheel coupling portion 234 may be formed in the shape of a circular hole.
  • a wheel motor (MW) may be accommodated in the wheel coupling portion 234.
  • the wheel coupling portion 234 may be disposed vertically below the robot body 100.
  • the wheel coupling portion 234 may be disposed vertically below the suspension motor MS.
  • the suspension motor (MS) is relatively heavy among the parts accommodated in the robot body 100. Accordingly, the entire weight of the robot body 100 may be concentrated vertically below the suspension motor (MS).
  • the wheel 310 coupled to the wheel coupling portion 234 supports the center of gravity of the robot body 100 and maintains the balance of the robot body 100.
  • the wheel portion 300 is rotatably coupled to the leg portion 200 and can roll on the ground to move the robot body 100 and the leg portion 200.
  • the wheel portion 300 is rotatably coupled to the leg portion 200. At this time, at least a portion of the wheel portion 300 is disposed closer to the ground than the leg portion 200. Accordingly, the wheel portion 300 may be disposed between the leg portion 200 and the ground.
  • the wheel unit 300 includes a wheel 310 that contacts the ground and rolls over the ground, and a wheel housing 320 in which a wheel motor MW is accommodated.
  • the wheel 310 is provided to have a predetermined radius and a predetermined width along the axial direction. As shown in FIG. 3 , when the robot 1 is viewed from the front, the side frame 130 and the leg portion 200 may be disposed on the vertically upper side of the wheel 310.
  • a suspension motor (MS)
  • a first link coupling hole 131 may be disposed on the vertically upper side of the wheel 310.
  • a second link coupling hole 132 may be disposed on the vertically upper side of the wheel 310.
  • the wheel 310 includes a wheel frame 311 formed in a circular shape.
  • the wheel frame 311 may be formed in a cylindrical shape with one side open toward the shaft of the wheel motor MW. Through this, the weight of the wheel frame 311 can be reduced.
  • the overall rigidity of the wheel frame 311 may be reduced.
  • ribs (not shown) that reinforce rigidity may be formed on the inner and outer surfaces of the wheel frame 311, respectively.
  • a wheel tire 312 is coupled to the outer peripheral surface of the wheel frame 311.
  • the wheel tire 312 may be formed in an annular shape with a diameter that can be fitted on the outer peripheral surface of the wheel frame 311.
  • Grooves of a predetermined pattern may be recessed on the outer peripheral surface of the wheel tire 312 to improve the grip of the wheel tire 312.
  • the wheel tire 312 may be made of an elastic rubber material.
  • the wheel housing 320 may have a cylindrical shape with one axial side open to accommodate the wheel motor (MW) therein. At this time, the closed portion of the wheel housing 320 may be coupled to the inner surface of the third link 230. With this configuration, external foreign substances can be prevented from entering the wheel housing 320.
  • the wheel housing 320 may be equipped with a sensor that can measure the distance to the ground.
  • the sensor may be a Time of Flight sensor (ToF sensor).
  • the control unit 510 can determine whether the wheel 310 is in contact with the ground.
  • the wheel 310 is rotatably coupled to the leg portion 200. Specifically, it is rotatably coupled to the outer surface (the surface facing the outside of the robot 1) of the third link 230 of the wheel 310.
  • the wheel motor (MW) may provide driving force to the wheel 310.
  • the wheel motor (MW) can generate rotational force by receiving power from the battery 560.
  • the wheel motor (MW) may be accommodated in the wheel housing 320. Additionally, the wheel motor MW may penetrate the wheel coupling portion 234 of the third link 230, and the shaft of the wheel motor MW may be coupled to the wheel frame 311 of the wheel 310. . That is, the wheel motor (MW) may be an in-wheel motor.
  • the wheel 310 when the wheel motor MW is driven, the wheel 310 can rotate and roll along the ground, and the robot 1 can move along the ground.
  • the upper function module 700 in the robot 1 will be described as follows.
  • the upper function module 700 may be detachably coupled to the top cover 140 of the robot body 100.
  • the upper function module 700 may be provided in various forms depending on its function.
  • the upper functional module may be in the form of a flat plate so that an object such as a mobile phone can be placed on it.
  • the upper function module may be equipped with a wireless charging unit.
  • the wireless charging unit generates an induced current and can wirelessly charge a mobile phone mounted on the upper function module.
  • the upper functional module may be provided with a receiving groove so that cans, bottles, cups, etc. containing fluid can be placed and transported.
  • the upper function module may be provided with a temperature control unit.
  • the temperature control unit can emit or absorb heat using electrical energy, and can cool or warm cans, bottles, cups, etc. accommodated in the upper function module.
  • the upper function module 700 may be an interaction upper function module capable of visually and audibly displaying the response of the robot 1 for emotional interaction with the user.
  • the interaction upper function module 700 may include a display.
  • the display may display facial expressions or eye shapes so that the user can feel that they are interacting with the robot 1.
  • the display of the upper interaction function module may rotate at a preset angle.
  • the top motor 525 may provide driving force to the display of the interaction top function module.
  • the top motor 525 may be placed in the top function module. More specifically, the final output end of the shaft or gear of the top motor 525 is connected to the display.
  • the top motor 525 is driven and rotates according to a control command from the control unit 510, and the display can rotate according to the rotation of the top motor 525.
  • the upper function module 700 may receive power from the robot body 100. Although not shown, the upper function module 700 may be provided with a terminal that can be electrically connected to the robot body 100.
  • the upper function module 700 can transmit and receive signals with the robot body 100. Specifically, although not shown, the upper function module 700 may be provided with a terminal for transmitting and receiving signals to and from the robot body 100.
  • a terminal capable of receiving power from the robot body 100 and a terminal capable of transmitting and receiving signals to and from the robot body 100 may be arranged in a group in the upper function module 700.
  • the upper function module 700 may be provided with a terminal (not shown) at a position facing the pogo pin 142 of the robot body 100.
  • Figure 12 shows a block diagram for explaining the control configuration of a robot according to an embodiment of the present invention.
  • the robot 1 includes a control unit 510, a motor unit 520, a sensor unit 530, an interface unit 550, a battery 560, a memory 570, and It may include a communication unit 580.
  • the components shown in the block diagram of FIG. 12 are not essential for implementing the robot 1, so the robot 1 described herein may have more or fewer components than the components listed above. You can.
  • control unit 510 can control the overall operation of the robot 1.
  • the control unit 510 can control the robot 1 to perform various functions according to setting information stored in the memory 570, which will be described later.
  • the control unit 510 may be disposed on the robot body 100. More specifically, the control unit 510 may be mounted and provided on a PCB disposed between the left wheel 310 and the right wheel 310.
  • the control unit 510 may include all types of devices that can process data, such as a processor.
  • 'processor' may mean, for example, a data processing device built into hardware that has a physically structured circuit to perform a function expressed by code or instructions included in a program.
  • Examples of data processing devices built into hardware include a microprocessor, central processing unit (CPU), processor core, multiprocessor, and application-specific integrated (ASIC). circuit) and FPGA (field programmable gate array), etc., but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the control unit 510 may receive information about the external environment of the robot 1 from at least one component of the sensor unit 530, which will be described later.
  • the information about the external environment may be, for example, information such as the temperature, humidity, and amount of dust in the room where the robot 1 runs. Or, for example, it could be cliff information. Or, for example, it may be indoor map information.
  • information about the external environment is not limited to the above examples.
  • the control unit 510 may receive information about the current state of the robot 1 from at least one component of the sensor unit 530, which will be described later.
  • the current state may be, for example, tilt information of the robot body 100.
  • it may be information about the separation state between the wheel 310 and the ground.
  • it may be location information of a wheel motor (MW).
  • MW wheel motor
  • MS suspension motor
  • information about the current state of the robot 1 is not limited to the above-described examples.
  • the control unit 510 may transmit a drive control command to at least one of the components of the motor unit 520, which will be described later.
  • the rotation of the wheel motor (MW) can be controlled to drive the robot 1.
  • the rotation of the wheel motor (MW) can be controlled to maintain the horizontal posture of the robot 1.
  • the rotation of the suspension motor (MS) can be controlled to maintain the horizontal posture of the robot 1.
  • the rotation of the upper motor 525 can be controlled to adjust the angle of the upper functional module of the robot 1.
  • the control unit 510 may receive a user's command through at least one of the components of the interface unit 550, which will be described later.
  • the command may be a command to turn on/off the robot 1.
  • the command may be a command for manually controlling various functions of the robot 1.
  • the control unit 510 may output information related to the robot 1 through at least one of the components of the interface unit 550, which will be described later.
  • the output information may be visual information.
  • the output information may be auditory information.
  • the motor unit 520 includes at least one motor and can provide driving force to components connected to each motor.
  • the motor unit 520 may include a wheel motor (MW) that provides driving force to the left and right wheels 310. More specifically, the motor unit 520 may include a left wheel motor (MW_L) that transmits driving force to the left wheel 310 and a right wheel motor (MW_R) that transmits driving force to the right wheel 310.
  • MW wheel motor
  • MW_L left wheel motor
  • MW_R right wheel motor
  • Wheel motors MW may be disposed in each wheel unit 300. More specifically, the wheel motor (MW) may be accommodated in the wheel housing 320. The wheel motor (MW) may be accommodated in the wheel coupling portion 234.
  • the wheel motor (MW) is connected to the wheel 310. More specifically, the final output end of the shaft or gear of the left wheel motor (MW_L) is connected to the left wheel 310. The final output end of the shaft or gear of the right wheel motor (MW_R) is connected to the right wheel (310).
  • Each of the left and right wheel motors (MW) is driven and rotates according to the control command of the control unit 510, and the robot 1 runs along the ground due to the rotation of the wheel 310 according to the rotation of the wheel motor (MW). .
  • the motor unit 520 may include a suspension motor (MS) that provides driving force to the left and right leg units 200. More specifically, the motor unit 520 may include a left suspension motor (MS_L) that transmits driving force to the left leg portion 200 and a right suspension motor (MS_R) that transmits driving force to the right leg portion 200. .
  • MS suspension motor
  • MS_L left suspension motor
  • MS_R right suspension motor
  • the suspension motor (MS) may be disposed on the robot body 100. More specifically, the suspension motors MS may be disposed inside each of the side frames 130.
  • the suspension motor (MS) is connected to the first link (210). More specifically, the final output end of the shaft or gear of the left suspension motor (MS_L) is connected to the left first link 210. The final output end of the shaft or gear of the right suspension motor (MS_R) is connected to the right first link 210.
  • Each of the left and right suspension motors (MS) is driven and rotates according to the control command of the control unit 510, and the first link 210 rotates according to the rotation of the suspension motor (MS) and the first link 210 connected to the first link 210 As the third link 230 rotates, the wheel 310 connected to the third link 230 rises or falls.
  • the robot 1 can lift or lower the wheel 310 and maintain a horizontal posture when climbing an obstacle or driving on a curved surface.
  • the motor unit 520 may include an upper plate motor 525 that provides driving force to the upper function module.
  • the top motor 525 may be a servo motor.
  • Servo motors are well-known motors used where rotation angle control is required, and have a limited operating range but have the advantage of enabling accurate position control.
  • the top motor 525 may provide driving force to the display of the interaction top function module.
  • the top motor 525 may be placed in the top function module. More specifically, the final output end of the shaft or gear of the top motor 525 is connected to the display.
  • the top motor 525 is driven and rotates according to a control command from the controller 510, and the display can rotate according to the rotation of the top motor 525.
  • the sensor unit 530 includes at least one sensor, and each sensor can measure or sense information about the external environment of the robot 1 and/or information about the current state of the robot 1.
  • the sensor unit 530 may include a first camera 531.
  • the first camera 531 may be a mapping camera.
  • the first camera 531 is provided to map the room where the robot 1 runs.
  • the first camera 531 may be placed in front of the robot body 100. More specifically, the first camera 531 may be placed behind the inner surface of the front cover 110. The first camera 531 may be placed behind the window 111.
  • the first camera 531 can photograph the interior while driving to perform SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
  • the control unit 510 may implement SLAM based on information about the surrounding environment captured by the first camera 531 and information about the current location of the robot 1.
  • the method in which the robot 1 according to an embodiment of the present invention implements SLAM may be implemented only with the first camera 531, but is not limited to this.
  • the robot 1 may implement SLAM by further utilizing additional sensors.
  • the additional sensor may be, for example, a Laser Distance Sensor (LDS).
  • LDS Laser Distance Sensor
  • the sensor unit 530 may include a second camera 532.
  • the second camera 532 is provided to recognize the user's location and/or face.
  • the second camera 532 may be placed in the upper functional module. More specifically, the second camera 532 may be placed adjacent to the display of the upper functional module. The second camera 532 may be placed on top of the display. The second camera 532 may be placed between the left and right speakers 552.
  • the second camera 532 can recognize the user's location by photographing the front of the display.
  • the second camera 532 may be equipped with a depth module and an RGB module, respectively.
  • the Depth module can obtain depth information of the image.
  • depth information may be obtained by measuring the delay or phase shift of a modulated optical signal for all pixels of a captured image to obtain travel time information.
  • the RGB module can acquire color images (image images). Edge characteristics, color distribution, frequency characteristics or wavelet transform, etc. can be extracted from the color image.
  • distance information on the object to be recognized is obtained through depth information in the front image captured by the second camera 532, and boundary characteristics extracted from the color image are also calculated to determine whether a user exists in front. Or the location can be recognized.
  • the sensor unit 530 may include an IR sensor 533 for detecting infrared rays.
  • the IR sensor 533 may be an IR camera that detects infrared light.
  • the IR sensor 533 may be placed on the robot body 100. More specifically, the IR sensor 533 may be placed behind the inner surface of the front cover 110. The IR sensor 533 may be placed behind the window 111. The IR sensor 533 may be arranged left and right or up and down with the first camera 532.
  • the IR sensor 533 can detect infrared light emitted by an IR LED provided in a specific module and access the module.
  • the module may be a charging stand for charging the robot 1.
  • the module may be a lower function module detachably provided on the bottom cover 150 of the robot 1.
  • the controller 510 may control the IR sensor 533 to start detecting the IR LED when the charging state of the robot 1 is below a preset level.
  • the control unit 510 may control the IR sensor 533 to start detecting the IR LED when a command to find a specific module is received from the user.
  • the sensor unit 530 may include a wheel motor sensor 534.
  • the wheel motor sensor 534 can measure the position of the wheel motor (MW).
  • the wheel motor sensor 534 may be an encoder.
  • the encoder can detect the position of the motor and also detect the rotational speed of the motor.
  • the wheel motor sensor 534 may be disposed on the left and right wheel motors (MW), respectively. More specifically, the wheel motor sensor 534 may be connected to the final output end of the shaft or gear of the wheel motor MW and may be accommodated inside the wheel housing 320 together with the wheel motor MW.
  • the sensor unit 530 may include a top motor sensor 535.
  • the top motor sensor 535 can measure the angle at which the display of the interaction top function module is rotated.
  • the top motor sensor 535 may be a potentiometer that measures the rotation angle.
  • the top motor sensor 535 may be placed in the interaction top function module. More specifically, the top motor sensor 535 may be connected to the final output end of the shaft or gear of the top motor 525 and placed at the rear of the display together with the top motor 525.
  • the sensor unit 530 may include a tilt detection sensor 536.
  • the tilt detection sensor 536 can measure the tilt angle of the robot body 100.
  • the tilt detection sensor 536 may be, for example, a three-axis acceleration sensor.
  • An acceleration sensor is a sensor that detects the gravitational acceleration of an object in a stationary state. Since gravitational acceleration varies depending on the angle at which an object is tilted, the tilt angle is obtained by measuring the gravitational acceleration. However, there is a disadvantage that the correct value cannot be obtained in a moving acceleration state rather than a stationary state.
  • the tilt detection sensor 536 may be, for example, a 3-axis gyro sensor.
  • a gyro sensor is a sensor that measures angular velocity. Integrating the angular velocity over time gives the tilt angle. However, continuous errors occur in the angular velocity measured by the gyro sensor due to noise and other reasons, and due to these errors, errors in the integral value accumulate and occur over time.
  • the tilt of the robot 1 can be accurately measured by the acceleration sensor, but an error occurs by the gyro sensor.
  • the robot 1 can measure an accurate tilt value using a gyro sensor, but cannot obtain the correct value using an acceleration sensor.
  • the tilt detection sensor 536 may be an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the IMU sensor is a sensor that incorporates a 3-axis acceleration sensor, a 3-axis gyro sensor, and a geomagnetic sensor, and is also referred to as an inertial measurement sensor.
  • Using an IMU sensor can compensate for the shortcomings of the acceleration sensor and gyro sensor mentioned above.
  • the IMU sensor may be placed on the robot body 100. More specifically, the IMU sensor may be placed adjacent to the control unit 510.
  • the IMU sensor may be mounted and provided on a PCB inside the robot body 100. In order to improve measurement accuracy of tilt angle and direction, it is preferable that the IMU sensor is placed close to the central area of the robot body 100.
  • the IMU sensor can measure at least one of the three-axis acceleration, three-axis angular velocity, and three-axis geomagnetic data of the robot body 100 and transmit it to the control unit 510.
  • the control unit 510 may calculate the tilt direction and tilt angle of the robot body 100 using at least one of acceleration, angular velocity, and geomagnetic data received from the IMU sensor. Based on this, the controller 510 can perform control to maintain the horizontal posture of the robot body 100, which will be described later.
  • the sensor unit 530 may include a fall prevention sensor 537 for detecting a cliff.
  • the fall prevention sensor 537 may be configured to detect the distance to the ground in front of which the robot 1 travels.
  • the fall prevention sensor 537 can be configured in various ways within a range that can detect the relative distance between the point where the fall prevention sensor 537 is formed and the ground.
  • the fall prevention sensor 537 may include a light emitting unit that emits light and a light receiving unit that receives reflected light.
  • the fall prevention sensor 537 may be made of an infrared sensor.
  • the fall prevention sensor 537 may be referred to as a cliff sensor.
  • the fall prevention sensor 537 may be placed on the robot body 100. More specifically, the fall prevention sensor 537 may be placed inside the front cover 110 of the robot body 100. Preferably, it may be placed inside the downward slope provided on the front cover 110. Through this, the fall prevention sensor 537 can irradiate light toward the front floor surface of the robot 1. That is, the fall prevention sensor 537 disposed inside the front slope can detect in advance whether a cliff exists in front of the moving direction of the robot 1.
  • the light emitting unit of the fall prevention sensor 537 may radiate light diagonally toward the front floor.
  • the light receiving unit of the fall prevention sensor 537 may receive light reflected and incident from the floor surface.
  • the distance between the ground in front and the fall prevention sensor 537 can be measured based on the difference between the irradiation point and the reception point of light.
  • the ground in front may suddenly become lower. With this principle, cliffs can be detected.
  • control unit 510 may control the wheel motor MW so that the robot 1 moves while avoiding the detected cliff. At this time, control of the wheel motor MW may be stop control. Alternatively, control of the wheel motor MW may be control of switching the rotation direction.
  • the fall prevention sensor 537 may be additionally disposed inside the rear cover 120 of the robot body 100. Preferably, it may be placed inside the downward slope provided on the rear cover 120. Through this, the fall prevention sensor 537 can radiate light toward the rear floor of the robot 1. That is, the fall prevention sensor 537 disposed inside the rear slope can detect in advance whether a cliff exists behind the robot 1 when it moves backwards.
  • the sensor unit 530 may include a contact detection sensor 538.
  • the contact detection sensor 538 can detect whether the wheel 310 is in contact with the ground.
  • the contact detection sensor 538 may include a TOF sensor 538a that measures the separation distance between the wheel 310 of the robot 1 and the ground.
  • the TOF sensor 538a may be a 3D camera using Time of Flight (TOF) technology.
  • TOF technology is a technology that measures the distance to an object based on the round-trip flight time in which light irradiated toward the object is reflected and returned.
  • the TOF sensor 538a may be disposed on the wheel portion 300.
  • the contact detection sensor 538 may be disposed on the left and right wheel housings 320, respectively. It can be determined whether the wheel 310 is in contact with the ground through the distance to the ground measured by the TOF sensor 538a. If the distance measured by the TOF sensor 538a is less than a preset distance (or less than the lower limit of the preset distance range), the wheel 310 is in contact with the ground. If the distance measured by the TOF sensor 538a is more than a preset distance (or more than the upper limit of the preset distance range), the wheel 310 is spaced from the ground.
  • the contact detection sensor 538 may include a load cell 538b that measures the magnitude of force applied to some components of the robot 1.
  • the resistance value of the strain gauge provided on the surface changes. At this time, the magnitude of the force applied to the load cell 538b can be measured through the change in the resistance value.
  • the load cell 538b may be placed on the leg portion 200.
  • the load cell 538b may be disposed on the left and right third link bodies 231, respectively. While the wheel 310 is in contact with the floor, the third link 230 is deformed by a normal force applied from the ground. The measured value of the load cell 538b appears as a value different from the initial value depending on the deformation of the third link 230. Through this, it can be determined whether the wheel 310 is in contact with the ground.
  • the sensor unit 530 may include an environmental sensor 539.
  • the environmental sensor 539 may be configured to measure various environmental conditions outside the robot 1, that is, inside the house where the robot 1 drives.
  • the environmental sensor 539 may include at least one of a temperature sensor 539a, a humidity sensor 539b, and a dust sensor 539c.
  • the environmental sensor 539 may be placed on the robot body 100. More specifically, the environmental sensor 539 may be placed at the rear of the robot body 100. As a possible embodiment, information measured by the environmental sensor 539 may be visually displayed on the display unit 554.
  • the interface unit 550 includes at least one component for interaction between the user and the robot 1, and each component may be provided to input a command from the user and/or output information to the user.
  • the interface unit 550 may include a microphone 551.
  • the microphone 551 is a component that recognizes the user's voice and may be provided in plural numbers.
  • the microphone 551 may be placed in the upper functional module. More specifically, the microphone 551 may be placed in the upper interaction function module.
  • the microphone 551 may be placed adjacent to the display of the upper interaction function module. Preferably, a total of four microphones 551 can be placed, with two microphones placed at the top and bottom of the display.
  • the voice signal received by the microphone 551 can be used to track the user's location.
  • a known sound source tracking algorithm may be applied.
  • the sound source tracking algorithm may be a three-point measurement method (triangulation method) using the time difference in which a plurality of microphones 551 receive voice signals.
  • the principle is that the position of the voice source is calculated using the position of each microphone 551 and the speed of the sound wave.
  • the robot 1 can be implemented to find the user's location even when the user calls the robot 1 from a distance.
  • the interface unit 550 may include a speaker 552.
  • Speaker 552 may be placed in the upper functional module.
  • the speaker 552 may be placed adjacent to the display of the interaction upper function module.
  • the speaker 552 is placed at the top of the display and may be provided on the left and right sides, respectively.
  • the speaker 552 can transmit information about the robot 1 as sound.
  • the source of the sound transmitted by the speaker 552 may be sound data previously stored in the robot 1.
  • the pre-stored sound data may be voice data of the robot 1.
  • the pre-stored sound data may be a notification sound that guides the status of the robot 1.
  • the interface unit 550 may include a manipulation unit 553.
  • the manipulation unit 553 can receive a command from the user to control the power of the robot 1 to be turned on/off.
  • the operation of turning on the power may mean supplying power to the control unit 510.
  • the power off operation may mean blocking the power supply to the control unit 510.
  • Power supply is provided from the battery 560.
  • Powering off the robot 1 through the manipulation unit 553 means complete power cutoff, and may have a different meaning from the power saving mode that temporarily stops power supply to each function module. Control of the power saving mode can be performed by the control unit 510 when the power is turned on.
  • the manipulation unit 553 is placed at the rear of the robot body 100.
  • the user's command to the manipulation unit 553 may be an operation to pivot the manipulation unit 553 in the up and down or left and right directions.
  • the robot 1 can be turned on and operated.
  • the manipulation unit 553 is pivoted by the user to the other side opposite to the one side, the power of the robot 1 may be turned off.
  • the shape of the operating unit 553 is not limited.
  • the manipulation unit 553 may be a button that receives an on/off command through a user's push operation.
  • the manipulation unit 553 may be a sliding button that receives an on/off command through a user's sliding motion.
  • the manipulation unit 553 may be a touch screen that receives an on/off command through a user's touch operation.
  • the interface unit 550 may include a display unit 554 and an input unit 555.
  • the display unit 554 may include a display disposed in one or more modules.
  • the display unit 554 may include a first display disposed on the front cover 110 of the robot body 100.
  • the display unit 554 may include a second display disposed in the upper function module.
  • the first and second displays include one of a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel, and an organic light emitting diode (OLED). It can be formed as one element.
  • LED light emitting diode
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diode
  • Information such as operating time information of the robot 1 and power information of the battery 560 may be displayed on the first display or the second display.
  • the facial expression of the robot 1 may be displayed on the second display.
  • the eyes of the robot 1 may be displayed on the second display.
  • the current state of the robot 1 may be personified and expressed as emotions through the shape of the face or the shape of the eyes displayed on the second display. For example, when the user returns home after going out, a smiling facial expression or smiling eye shape may be displayed on the second display. This has the effect of giving the user a feeling of communion with the robot 1.
  • the input unit 555 may be configured to receive a control command for controlling the robot 1 from the user.
  • the control command may be a command to change various settings of the robot 1.
  • the settings may be voice volume, display brightness, power saving mode settings, etc.
  • the input unit 555 may be placed on the front cover 110 of the robot body 100.
  • the input unit 555 may be placed adjacent to or on the first display.
  • the input unit 555 generates key input data that the user inputs to control the operation of the robot 1.
  • the input unit 555 may be composed of a key pad, dome switch, touch pad (static pressure/electrostatic), etc.
  • touch pad static pressure/electrostatic
  • the touch pad forms a mutual layer structure with the first display, it can be called a touch screen.
  • the battery 560 is configured to supply power to other components that make up the robot 1.
  • the battery 560 may be placed in the robot body 100. More specifically, the battery 560 may be placed on the rear side of the robot body 100. The battery 560 may be placed rearward of the suspension motor (MS).
  • MS suspension motor
  • the battery 560 can be charged by an external power source, and for this purpose, a charging terminal 152 for charging the battery 560 may be provided on one side of the robot body 100 or the battery 560 itself. there is. As in the embodiment of the present invention, the charging terminal 152 may be disposed on the lower cover 150 of the robot body 100. Accordingly, the robot 1 can be easily coupled to the charging station by approaching the charging station and seating the charging terminal 152 on the corresponding terminal of the charging station from the top.
  • the memory 570 is a configuration in which various data for driving and operating the robot 1 are stored.
  • the memory 570 may store an application program for autonomous driving of the robot 1 and various related data.
  • the memory 570 may also store each data sensed by the sensor unit 530, as well as setting information for various settings selected or input by the user.
  • the memory 570 may include magnetic storage media or flash storage media, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • This memory 570 may include internal memory and/or external memory, volatile memory such as DRAM, SRAM, or SDRAM, one time programmable ROM (OTPROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, Non-volatile memory, such as NAND flash memory, or NOR flash memory, SSD. It may include a flash drive such as a compact flash (CF) card, SD card, Micro-SD card, Mini-SD card, Xd card, or memory stick, or a storage device such as an HDD.
  • CF compact flash
  • the memory 570 may be included in the control unit 510 or may be provided as a separate component.
  • the communication unit 580 may be provided to transmit signals between each internal component of the robot 1.
  • the communication unit 580 may support CAN (Controller Area Network) communication.
  • the signal may be a control command transmitted from the control unit 510 to another component.
  • the communication unit 580 may support wireless communication with other devices existing outside the robot 1.
  • a short-range communication module or a long-distance communication module may be provided as a wireless communication module to support wireless communication.
  • Short-distance communication may be, for example, Bluetooth communication, NFC (Near Field Communication) communication, etc.
  • Long-distance communications include, for example, Wireless LAN (WLAN), DLNA (Digital Living Network Alliance), Wibro (Wireless Broadband: Wibro), Wimax (World Interoperability for Microwave Access: Wimax), and GSM (Global System for Mobile communication).
  • WLAN Wireless LAN
  • DLNA Digital Living Network Alliance
  • Wibro Wireless Broadband: Wibro
  • Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access: Wimax
  • GSM Global System for Mobile communication
  • CDMA Code Division Multi Access
  • CDMA2000 Code Division Multi Access 2000
  • EV-DO Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only
  • WCDMA Wideband CDMA
  • HSDPA High Speed Downlink Packet Access
  • HSUPA High Speed Uplink Packet Access
  • Figures 13 and 14 show drawings to explain the change in the position of the wheel according to the movement of the leg portion in the robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 15 shows the arrangement of wheels in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • a diagram is shown to explain the arrangement relationship for combination with the lower function module
  • Figure 16 shows a schematic diagram to explain that the load of the robot body is transmitted to the wheels in the robot according to an embodiment of the present invention. .
  • the robot 1 can support the robot body 100 and maintain the balance of the robot body 100 through a four-part link structure.
  • Leg portions 200 are provided on both sides of the robot body 100, respectively.
  • a first link 210 and a second link 220 are rotatably coupled to the side frames 130 provided on both sides of the robot body 100, and the first link 210 and the second link (220) is linked with the third link (230). That is, the robot 1 supports the robot body 100 through four-bar links consisting of the side frame 130, the first link 210, the second link 220, and the third link 230.
  • the robot body 100 when looking at the side of the robot body 100 as shown in FIGS. 13 and 14, the robot body 100 may be placed vertically above the wheel 310. With this configuration, the wheel 310 can stably support the load of the robot body 100.
  • the motor coupling portion 212 may be disposed vertically above the wheel 310.
  • the wheel 310 can stably support the motor coupling portion 212, through which the load of the robot body 100 is concentrated, and the balance of the robot 1 can be maintained.
  • the coupling bar 151 may be placed vertically above the wheel 310.
  • the entire load of the robot 1 can be concentrated on the vertical upper side of the wheel 310, and the wheel 310 is connected to the robot ( 1) can be supported stably.
  • the gravity compensation unit 215 generates a restoring force in the direction of lifting the robot body 100. Accordingly, even when the suspension motor MS is not driven, the pair of leg parts 200 can maintain the state in which the robot body 100 is lifted to a predetermined height from the ground.
  • the robot 1 uses a suspension motor when lifting one of the pair of wheels 310 to overcome an obstacle or lowering the height of the robot body 100 for charging, etc. (MS) can be operated to maintain balance.
  • MS suspension motor
  • the first link 210 rotates around the motor coupling portion 212 and the link coupling portion 213 moves upward.
  • the third link 230 moves according to the rotation of the first link 210.
  • the second link 220 is pushed by the third link 230 and rotates.
  • one end of the third link 230 may be moved rearward, and the other end of the third link 230 may be moved upward.
  • the robot 1 can maintain its balance stably.
  • the robot 1 according to the present invention has the effect of being able to overcome obstacles of various heights by using a four-bar link structure.
  • the center C1 of the first link coupling hole 131 and the center C2 of the second link coupling hole 132 are spaced at a predetermined first distance d1. It can be placed with . And, the center C1 of the motor coupling part 212 of the first link 210 and the center C3 of the link coupling part 213 of the first link 210 are spaced at a predetermined second distance d2. It can be placed. And, the center C2 of the frame coupling part 222 of the second link 220 and the center C4 of the link coupling part 223 of the second link 220 are spaced at a predetermined third distance d3. It can be placed.
  • the center C3 of the third link coupling hole 232 of the third link 230 and the center C4 of the fourth link coupling hole 233 of the third link 230 are a predetermined fourth distance d4.
  • ) can be placed at intervals of
  • the center C3 of the third link coupling hole 232 of the third link 230 and the center C5 of the wheel coupling portion 234 of the third link 230 are at a predetermined fifth distance d5. Can be placed at intervals.
  • the first distance d1, the second distance d2, the third distance d3, the fourth distance d4, and the fifth distance d5 may be arranged to have a predetermined length ratio.
  • the first distance d1 may be 0.5 times or more and 0.6 times or less the fifth distance d5.
  • the second distance d2 may be 0.95 times or more and 1.05 times or less the fifth distance d5.
  • the third distance d3 may be 1.1 times or more and 1.2 times or less of the fifth distance d5.
  • the fourth distance d4 may be 0.2 times or more and 0.3 times or less the fifth distance d5.
  • the forward and backward movement distance of the wheel coupling portion 234 can be maintained within a predetermined deviation ⁇ D.
  • the forward and backward movement distance of the center C5 of the wheel coupling portion 234 can be maintained within 2% of the fifth distance d5.
  • the center of gravity of the robot body 100 may be placed vertically above the wheels 310. Therefore, the robot 1 can be prevented from shaking in the forward and backward directions while moving and maintain its balance.
  • the robot 1 even if the wheel 310 is lifted upward while crossing an obstacle, the front and rear positions of the wheel 310 do not change and the balance can be maintained.
  • the robot body 100 is supported by a pair of leg parts 200 and wheel parts 300.
  • the load of the robot body 100 may be transmitted to the wheel 310 through the leg portion 200, and the wheel 310 may support the leg portion 200 and the robot body 100.
  • the pair of leg parts 200 may be arranged symmetrically (line symmetrically) with each other.
  • the link-coupled portions of the pair of leg portions 200 may be arranged side by side.
  • the motor coupling portions 212 of the pair of first links 210 may be arranged side by side.
  • the link coupling portions 213 of the pair of first links 210 may be arranged side by side with each other.
  • the frame coupling portions 222 of the pair of second links 220 may be arranged side by side with each other.
  • the link coupling portions 223 of the pair of second links 220 may be arranged parallel to each other.
  • the wheel coupling portions 234 of the pair of third links 230 may be arranged parallel to each other.
  • a module coupling space 153 having a predetermined width ( ⁇ S) is formed on the lower side of the robot body 100.
  • the module coupling space 153 may be formed parallel to the pair of leg portions 200. Additionally, the module coupling space 153 may be formed parallel to the pair of wheels 310.
  • At least one motor and battery 560 including a suspension motor (MS), are provided inside the robot body 100, and when the robot 1 is placed on the ground, the robot body in which the motor and battery 560 are accommodated ( The entire load of 100) may be applied to the leg portion 200.
  • MS suspension motor
  • the robot 1 since the robot 1 according to an embodiment of the present invention is provided with leg portions 200 on both sides of the robot body 100, the load of the robot body 100 is applied to the pair of side frames 130 and It is concentrated on a pair of leg portions 200.
  • the side frame 130 and the leg portion 200 are both vertically above the wheel portion 300. can be placed in
  • the side frame 130 and the leg portion 200 are located in a virtual space extending the wheel 310 in the vertical direction (vertical direction). can be placed.
  • an imaginary line (a1) extending along the vertical direction of the axial outer end of the wheel 310 and an imaginary line (a1) extending along the vertical direction of the axial inner end of the wheel 310 may be disposed between a2).
  • the side frame 130 has an imaginary line (a1) extending along the vertical direction of the axial outer end of the wheel 310 and an imaginary line (a1) extending along the vertical direction of the axial inner end of the wheel 310. It can be placed between the lines (a2).
  • the first link 210 is an imaginary line (a1) extending from the axial outer end of the wheel 310 along the vertical direction and an imaginary line extending from the axial inner end of the wheel 310 along the vertical direction. It can be placed between (a2).
  • the second link 220 is an imaginary line (a1) extending from the axial outer end of the wheel 310 along the vertical direction and an imaginary line extending from the axial inner end of the wheel 310 along the vertical direction. It can be placed between (a2).
  • the third link 230 may be coupled to an axial inner end of the wheel 310. All of the third links 230 may be disposed within a virtual space extending the wheel portion 300 in the vertical direction.
  • the third link is a virtual line a1 extending along the vertical direction of the axial outer end of the wheel 310 and a virtual line extending along the vertical direction of the axial inner end of the wheel housing 320. It can be placed between lines.
  • the thickness of the leg portion 200 and the side frame 130 is smaller than the thickness of the wheel 310 (length in the left and right directions of the robot 1, ⁇ W).
  • the entire load of the robot body 100 applied to the side frame 130 and the leg portion 200 can be supported by the wheel 310 disposed lower in the direction of gravity.
  • the entire load F1 of the robot body 100 may be distributed to a pair of side frames 130 disposed on both sides of the robot body 100.
  • the total load F1 of the robot body 100 is connected to the side frames 130 and the first link ( 210) may be distributed toward the point at which the side frame 130 and the second link 220 are coupled (F2).
  • the distributed force F2 may be applied toward the ground along the first link 210 and the second link 220 (F3).
  • the force F3 applied along the first link 210 and the second link 220 is transmitted along the wheel 310 and can press the ground B (F4).
  • the thickness of the wheel 310 is greater than the thickness of the side frame 130 and the leg portion 200, so the force pressing the ground can be stably distributed and the balance of the robot 1 can be stably maintained. .
  • the load of the robot body 100 applied along the first link 210 and the second link 220 may be supported by the third link 230 (F5).
  • the force pressing the first link 210 due to the load of the robot body 100 is offset by the gravity compensation unit 215, so that the robot 1 can be stably supported.
  • the balance of the robot body 100 can be stably maintained by concentrating the load of the robot body 100 on the vertical upper side of the pair of wheels 310. There is an effect.
  • leg portion 200 can be pressed vertically downward by the load of the robot body 100, and the load is prevented from being applied in the left and right directions of the robot 1, preventing the robot 1 from shaking in the left and right directions. can be prevented.
  • Figure 17 shows a diagram for explaining a state in which a robot according to an embodiment of the present invention is combined with a lower function module
  • Figures 18 to 23 show the combination of a robot body in a robot according to an embodiment of the present invention.
  • a drawing is shown to explain the process of combining the bar and the lower function module.
  • the lower function module 800 in the robot 1 will be described as follows.
  • the lower function module 800 is a component that provides various functions to the robot 1 by being coupled to the robot body 100.
  • the lower function module 800 is detachably coupled to the robot body 100. Specifically, the lower function module 800 may be detachably coupled to the lower surface (bottom surface) of the lower cover 150. Additionally, the lower function module 800 may be detachably coupled to the robot body 100 in the space formed between the pair of leg parts 200 and the pair of wheel parts 300.
  • the function can be changed by combining with the lower function module 800 that performs another function, or the lower function module ( 800) can be additionally installed to add new functions.
  • the lower function module 800 may be placed on the floor (ground) before being combined with the robot body 100. Additionally, the lower function module 800 is combined with the robot body 100 and can move along the floor (ground). And the lower function module 800 can be placed on the floor (ground) when separated from the robot body 100.
  • the lower function module 800 may be configured for functions that are advantageous for being placed closer to the floor compared to the upper function module 700. That is, in the case of the upper function module 700, it is placed on the upper part of the robot body 100, so it faces the user's eyes, places the cup at a height that is easy for the user to reach, or places the mobile phone in a position where the user can easily pick it up. It is desirable to provide a function that requires maintaining a certain height, such as holding objects. In contrast, the lower function module 800 is preferably placed on the floor or provided with a function that is lower than the robot body 100.
  • the lower function module 800 may include a battery (not shown), a suction nozzle 830, and a dust bin 837. With this configuration, when the lower function module 800 is coupled to the robot body 100, the robot 1 can perform dry cleaning.
  • the lower function module 800 may include a mop that rotates around a rotation axis and a water tank that stores water supplied to the mop. With this configuration, when the lower function module 800 is coupled to the robot body 100, the robot 1 can perform wet cleaning.
  • the lower functional module 800 may include an arm and a gripper. With this configuration, when the lower function module 800 is coupled to the robot body 100, the gripper can pick up a mobile phone or a large object and transport it to another location.
  • the lower function module 800 includes a lower function module body 810.
  • the lower function module main body 810 may be configured to form the outer shape of the lower function module 800.
  • the lower function module body 810 may have a rectangular parallelepiped shape extending along the front-to-back direction. With this configuration, the lower function module main body 810 can be disposed between the lower side of the lower cover 150 and the pair of leg portions 200.
  • a device for example, a suction nozzle 830 that provides a function to the lower function module 800 may be coupled to the lower function module body 810.
  • Devices such as batteries and motors may be built into the lower function module main body 810.
  • the lower function module 800 may include a lamp 815.
  • the lamp 815 may indicate the location of the lower function module 800 through light emission.
  • the lamp 815 may be an infrared (IR) light emitting diode (LED).
  • the rear of the lower function module 800 may refer to the direction in which the lamp 815 is arranged based on the corresponding terminal 825.
  • the front of the lower function module 800 may mean the opposite direction to the rear (for example, the direction in which the suction nozzle 830 is disposed).
  • the lower function module body 810 may be provided with a robot body fastening part 820, which will be described later.
  • the lower function module 800 includes a robot body fastening part 820 coupled to the robot body 100.
  • the robot body fastening part 820 may be coupled to the upper side of the lower function module main body 810. And, the robot body fastening part 820 is coupled to the lower side of the robot body 100. Specifically, the robot body fastening part 820 is coupled to the coupling bar 151 and the charging terminal 152 provided on the lower cover 150.
  • the robot body fastening part 820 includes a fastening part main body 821.
  • the fastener body 821 is coupled to the lower function module body 810 and can accommodate the coupling bar 151 of the robot body 100 in a state in which the robot body 100 and the lower function module 800 are combined. there is.
  • a bar receiving groove 821a may be formed in the fastening unit body 821.
  • the bar receiving groove 821a may be formed concave downward from the upper surface of the fastening unit body 821.
  • the bar receiving groove 821a can accommodate at least a portion of the coupling bar 151.
  • the bar receiving groove 821a may be formed to correspond to the shape of the coupling bar 151.
  • the bar receiving groove 821a may be formed along the left and right directions of the lower function module 800, corresponding to the shape of the cylindrical coupling bar 151.
  • the coupling bar 151 can be accommodated in the bar receiving groove 821a. Additionally, the upper surface of the fastening unit body 821 may be supported by contacting the lower surface of the lower surface cover 150. Therefore, even if the robot body 100 moves while the robot body 100 and the lower function module 800 are coupled, the lower function module 800 can be prevented from shaking.
  • the robot body fastening part 820 includes a coupling hook 822.
  • the coupling hook 822 is rotatably coupled to the fastening unit body 821, and can be coupled to the coupling bar 151 accommodated in the bar receiving groove 821a by rotation.
  • the coupling hook 822 includes a coupling hook main body 822a, a bar support part 822b, a bar guide part 822c, a locking protrusion 822d, a shaft 822e, and a receiving groove 822f.
  • the coupling hook body 822a is rotatably coupled to the fastening unit body 821. Additionally, a bar support portion 822b may be formed to protrude on one side of the coupling hook body 822a in the longitudinal direction. A bar guide portion 822c may be formed to protrude from the coupling hook body 822a at a predetermined distance from the bar support portion 822b. A locking protrusion 822d may be formed on the other side of the coupling hook body 822a. A shaft 822e may be rotatably coupled to the coupling hook body 822a. In the coupling hook body 822a, a receiving groove 822f may be formed between the bar support portion 822b and the bar guide portion 822c.
  • the coupling hook body 822a may be formed in a block shape with a predetermined thickness.
  • the coupling hook body 822a can be rotated around the shaft 822e. With this configuration, the bar support portion 822b, the bar guide portion 822c, and the locking protrusion 822d can be rotated while the coupling hook body 822a is rotated.
  • the bar support portion 822b is formed to protrude and extend from the coupling hook body 822a and may be in contact with the coupling bar 151.
  • the bar support portion 822b may be formed to protrude and extend from one side of the coupling hook body 822a to a predetermined thickness and a predetermined length. At this time, at least a portion of the bar support portion 822b may be disposed above the bar guide portion 822c in the direction of gravity.
  • the bar support portion 822b may be rotated around the shaft 822e coupled to the coupling hook body 822a.
  • the bar support portion 822b may contact the lower surface of the lower cover 150 and rotate downward.
  • the bar support portion 822c when the bar guide portion 822c is pressed downward by the coupling bar 151, the bar support portion 822b may be rotated together with the coupling hook body 822a by rotation of the bar guide portion 822c. .
  • the bar support portion 822b may be rotated together with the coupling hook body 822a by the elastic force of the torsion spring 826.
  • the bar support portion 822b contacts and supports the coupling bar 151 to prevent the coupling bar 151 coupled to the lower function module 800 from being separated.
  • a bar support part 822b may be disposed on the upper side of the coupling bar 151.
  • the coupling bar 151 may also be moved upward. Additionally, the coupling bar 151 moving upward may be supported by the bar support portion 822b.
  • the bar support portion 822b can prevent the lower function module 800 and the robot body 100 from being arbitrarily separated.
  • the bar guide portion 822c protrudes and extends from the coupling hook body 822a and may be in contact with the coupling bar 151.
  • the bar guide portion 822c may be formed to protrude and extend from one side of the coupling hook body 822a to a predetermined thickness and a predetermined length. At this time, at least a portion of the bar guide portion 822c may be disposed lower in the direction of gravity than the bar support portion 822b.
  • the bar guide portion 822c may be rotated around the shaft 822e coupled to the coupling hook body 822a.
  • the bar guide portion 822c may be in contact with the coupling bar 151, and may be rotated by being pressed downward by the coupling bar 151.
  • the bar guide portion 822c is rotated together with the coupling hook body 822a by the rotation of the bar support portion 822b. You can.
  • the bar guide portion 822c may be rotated together with the coupling hook body 822a by the elastic force of the torsion spring 826.
  • the bar guide portion 822c may guide the movement of the coupling bar 151. For example, when the coupling bar 151 descends, the bar guide portion 822c may contact the coupling bar 151 and rotate downward. The bar guide portion 822c may be rotated by the elastic force of the torsion spring 826 to guide the rise of the coupling bar 151.
  • the locking protrusion 822d protrudes from the coupling hook body 822a and may be in contact with a support stopper 823, which will be described later.
  • the locking protrusion 822d may be formed to protrude from the other side of the coupling hook body 822a.
  • the locking protrusion 822d may be disposed on the opposite side of the bar support portion 822d based on the coupling hook body 822a.
  • the locking jaw 822d can be rotated around the shaft 822e coupled to the coupling hook body 822a.
  • the locking protrusion 822d may be rotated together with the coupling hook body 822a when the bar support portion 822b or the bar guide portion 822c is pressed and rotated.
  • the locking jaw 822d may be rotated together with the coupling hook body 822a by the elastic force of the torsion spring 826.
  • the locking protrusion 822d may be combined with the support stopper 823.
  • the locking protrusion 822d may be rotated together with the coupling hook body 822a and may be accommodated in the locking protrusion accommodating portion 823b formed on the support stopper 823 at a predetermined position.
  • the coupling hook 822 and the support stopper 823 can be supported by contacting each other, and an external force of a predetermined size or more must be applied. It can be rotated as the bond is released.
  • the shaft 822e is rotatably coupled to the coupling hook body 822a.
  • the shaft 822e may provide an axis around which the coupling hook body 822a rotates.
  • the receiving groove 822f is formed in the coupling hook body 822a and can accommodate the coupling bar 151.
  • the receiving groove 822f may be formed between the bar support portion 822b and the bar guide portion 822c.
  • the receiving groove 822f may be disposed between the bar support portion 822b and the bar guide portion 822c protruding from the coupling hook body 822a. That is, the receiving groove 822f may mean a groove formed concavely between the bar support portion 822b and the bar guide portion 822c.
  • the coupling bar 151 descends and enters the receiving groove formed between the bar support part 822b and the bar guide part 822c ( 822f) can be accepted.
  • the space formed in the receiving groove 822f may communicate with the space formed in the bar receiving groove 821a.
  • a coupling bar 151 can be accommodated in the above-mentioned communicating space.
  • the support stopper 823 is rotatably coupled to the fastening unit body 821, and can be fastened to the coupling hook 822 when the coupling hook 822 is rotated to a predetermined position.
  • the support stopper 823 includes a stopper body 823a, a locking jaw receiving portion 823b, a switch contact portion 823c, and a shaft 823d.
  • the stopper body 823a is rotatably coupled to the fastening unit body 821. Additionally, a locking protrusion receiving portion 823b may be formed on one side of the stopper body 823a in the longitudinal direction. A switch contact portion 823c may be formed on the other side of the stopper body 823a. A shaft 823d may be rotatably coupled to the stopper body 823a.
  • the stopper body 823a may be formed in a block shape with a predetermined thickness.
  • the stopper body 823a can be rotated around the shaft 823d. With this configuration, the stopper body 823a can be rotated to rotate the locking jaw receiving portion 823b and the switch contact portion 823c.
  • the locking protrusion receiving portion 823b is formed in the stopper body 823a and can accommodate the locking protrusion 822d of the coupling hook 822.
  • the locking protrusion receiving portion 823b may be formed on one side of the stopper body 823a.
  • the locking protrusion receiving portion 823b may be formed to protrude and extend from the stopper body 823a, and a groove capable of receiving the locking protrusion 822d may be formed. That is, the locking protrusion receiving portion 823b may be formed as a step on one side of the support stopper body 823a in the longitudinal direction.
  • the locking jaw 822d when the locking jaw 822d is rotated to a predetermined position, it can be accommodated in the groove formed in the locking jaw receiving portion 823b.
  • the coupling hook 822 and the support stopper 823 can be supported by contacting each other, and the coupling is released only when an external force of a predetermined magnitude or more is applied. can be rotated
  • the switch contact portion 823c is formed in the stopper body 823a, and can receive external force through a switch 824, which will be described later.
  • the switch contact portion 823c may be formed to protrude and extend from the other side of the stopper body 823a.
  • the switch contact portion 823c may be disposed on the opposite side of the stopping jaw accommodating portion 823b based on the stopper body 823a.
  • At least a portion of the switch contact portion 823c may be disposed on the linear movement area of the switch 824. With this configuration, when the switch 824 moves linearly, the switch contact portion 823c can be pressed.
  • the length that the switch contact portion 823c extends from the stopper body 823a may be longer than the length that the locking protrusion accommodating portion 823b extends from the stopper body 823a. Therefore, with the rotation center of the support stopper 823 as the origin, the distance to the position where the support stopper 823 and the switch 824 contact each other is up to the position where the coupling hook 822 and the support stopper 823 contact each other. It may be farther than the distance of . With this configuration, the coupling hook 822 and the support stopper 823 can be released using the force with which the switch 824 presses the support stopper 823.
  • the shaft 823d is rotatably coupled to the stopper body 823a.
  • the shaft 823d may provide an axis around which the stopper body 823a rotates.
  • the switch 824 is provided to be capable of linear movement on the fastening unit body 821, and can rotate the support stopper 823 through linear movement.
  • the switch 824 may be provided so that a user can press it.
  • the switch 824 is formed in a cylindrical shape, with one end in the axial direction (longitudinal direction) disposed to be exposed to the outside of the fastening unit body 821, and the other end in the axial direction to be disposed inside the fastening unit main body 821. You can.
  • the switch 824 may be equipped with an actuator (not shown) and may be moved in a straight line by operation of the actuator.
  • the switch 824 can press the support stopper 823 while moving in a straight line, and the support stopper 823 can be rotated to release the fastening of the support stopper 823 and the coupling hook 822. .
  • the corresponding terminal 825 is disposed on the fastening unit body 821, and when the robot body 100 and the lower function module 800 are combined, it may come into contact with the charging terminal 152 disposed on the lower cover 150.
  • the lower function module 800 is electrically connected to the robot body 100.
  • the corresponding terminal 825 may be formed to correspond to the shape of the charging terminal 152.
  • the corresponding terminal 825 may be disposed on a groove recessed downward from the upper surface of the fastening unit body 821, corresponding to the shape of the charging terminal 152 protruding downward from the lower cover 150. You can.
  • the charging terminal 152 and the corresponding terminal 825 can be combined at the correct position. Additionally, when the robot body 100 and the lower function module 800 are coupled, the lower function module 800 can be prevented from shaking or being separated.
  • the torsion spring 826 may apply a restoring force to the coupling hook 822 when the coupling hook 822 is rotated.
  • the torsion spring 826 may be wound to surround the outer peripheral surface of the shaft 822e of the coupling hook 822. At this time, both ends of the torsion spring 826 may be coupled to the shaft 822e and the coupling hook body 822a, respectively.
  • the coupling hook 822 when the coupling hook 822 is rotated while the coupling bar 151 is lowered, elastic force may be generated in the torsion spring 826. At this time, the elastic force of the torsion spring 826 may be smaller than the supporting force (coupling force) between the coupling hook 822 and the support stopper 823. Accordingly, the robot body 100 and the lower function module 800 can be maintained in a coupled state.
  • the torsion spring 826 may apply a rotational force to the coupling hook 822.
  • the coupling bar 151 and the charging terminal 152 are lowered together with the lower cover 150.
  • a coupling hook 822 is disposed vertically below the coupling bar 151
  • a corresponding terminal 825 is disposed vertically below the charging terminal 152 (see FIG. 18).
  • the coupling bar 151 When the robot body 100 is lowered, the coupling bar 151 may contact the bar guide portion 822c of the coupling hook 822, and the coupling bar 151 may press the bar guide portion 822c. there is. And, as the bar guide portion 822c is pressed downward, the coupling hook body 822a, the bar support portion 822b, and the locking jaw 822d connected to the bar guide portion 822c may be rotated together.
  • the coupling bar 151 begins to contact the bar guide portion 822c
  • the charging terminal 152 and the corresponding terminal 825 may be in a non-contact state.
  • the locking protrusion 822d can be rotated by pushing the support stopper 823 (see FIG. 19).
  • the locking protrusion 822d is inserted into and received in the locking protrusion accommodating portion 823b, and the charging terminal 152 and the corresponding terminal 825 come into contact with each other. Accordingly, the rotation of the coupling hook 822 may be restricted by the support stopper 823.
  • the lower function module 800 can be physically coupled to the robot body 100. Additionally, the charging terminal 152 and the corresponding terminal 825 may be electrically connected. Additionally, the coupling bar 151 is accommodated in the receiving groove 822f and can be prevented from being separated by the bar support portion 822b (see FIG. 20).
  • the switch 824 may press the switch contact portion 823c of the support stopper 823. Accordingly, as the support stopper 823 rotates, the connection between the support stopper 823 and the coupling hook 822 may be released. When the support stopper 823 and the coupling hook 822 are released, the torsion spring 826 may apply a rotational force to the coupling hook 822 (see FIG. 21).
  • Figure 24 shows a perspective view for explaining the robot body fastening part of the lower function module in the robot according to another embodiment of the present invention
  • Figure 25 shows the robot body of the lower function module in the robot according to another embodiment of the present invention.
  • An exploded perspective view for explaining the fastening part is shown
  • Figure 26 shows a drawing for explaining the shape of a guide hole in a robot according to another embodiment of the present invention
  • Figures 27 to 30 show another embodiment of the present invention.
  • a drawing is shown to explain the movement of the support pin and the rotation relationship of the coupling hook according to the movement of the fastener body in the robot according to the present invention.
  • the configuration and effects of the lower function module 800 according to an embodiment of the present invention are the same, except for content specifically described in this embodiment, so this can be used.
  • the lower function module 1800 of this embodiment may include a robot body fastening part 1820.
  • the robot body fastening part 1820 may be coupled to the upper side of the lower function module body 1810. And, the robot body fastening part 1820 is coupled to the lower side of the robot body 100. Specifically, the robot body fastening part 1820 is coupled to the coupling bar 1151 and the charging terminal 1152 provided on the lower cover 1150.
  • the robot body fastening unit 1820 includes a fastening unit body 1821.
  • the fastening unit body 1821 can accommodate and couple the coupling bar 1151.
  • the fastening unit body 1820 may be formed in a block shape with a predetermined volume.
  • the fastening unit body 1821 may be coupled with at least one spring 1826.
  • at least one spring 1826 may be coupled to the lower surface of the fastening unit body 1821.
  • the fastening unit body 1821 can be connected to the upper surface of the lower function module body 1810 through the spring 1826.
  • fastening unit body 1821 is in contact with the coupling bar 1151 and can move in the vertical direction.
  • a bar receiving groove 1821a may be formed in the fastening unit body 1821.
  • the bar receiving groove 1821a may be formed concave downward from the upper surface of the fastening unit body 1821.
  • a pair of bar receiving grooves 1821a may be formed side by side on the upper surface of the fastening unit body 1821.
  • the bar receiving groove 1821a can accommodate at least a portion of the coupling bar 1151.
  • the bar receiving groove 1821a may be formed to correspond to the shape of the coupling bar 1151.
  • a pair of coupling bars 1151 are provided side by side and placed on the bottom cover 1150, and a pair of bar receiving grooves 1821a are arranged side by side corresponding to the shape of the coupling bars 1151 in the form of a circular column. can be formed.
  • connection link 1823 may be accommodated in the fastening unit body 1821.
  • a groove in which at least a portion of the connection link body 1823a is accommodated may be formed in the fastening unit body 1821.
  • a link coupling hole 1821b may be formed in the fastening unit body 1821.
  • a hinge pin 1823b coupled to the connection link 1823 may be rotatably coupled to the link coupling hole 1821b.
  • a guide receiving groove 1821c may be formed in the fastening unit main body 1821.
  • the pin guide portion 1827 can be accommodated in the guide receiving groove 1821c.
  • the guide receiving groove 1821c may be formed on a side of the fastening unit body 1821 different from the side to which the connecting link 1823 is coupled. For example, when the connecting link 1823 is coupled to both left and right sides of the fastening unit main body 1821, the guide receiving groove 1821c may be formed on the front of the fastening unit main body 1821.
  • the guide receiving groove 1821c may be formed to correspond to the shape of the pin guide portion 1827.
  • the guide receiving groove 1821c may be formed in the shape of a square groove.
  • a groove that accommodates the protrusion, etc. may be formed in the guide receiving groove 1821c at a position facing the protrusion.
  • a link guide hole 1821d may be formed in the fastening unit body 1821.
  • the link guide hole 1821d may be formed in the shape of a long hole.
  • the shaft provided in the coupling hook 1822 can be inserted into the link guide hole (1821d), and the shaft can be moved along the link guide hole (1821d).
  • the robot body fastening part 1820 includes a coupling hook 1822.
  • the coupling hook 1822 is rotatably coupled to the fastening unit body 1821, and can be coupled to the coupling bar 1151 accommodated in the bar receiving groove 1821a by rotation.
  • a plurality of coupling hooks 1822 may be provided and respectively coupled to both sides of the fastening unit main body 1821.
  • the coupling hook 1820 is coupled to the connection link 1823 and rotates in conjunction with the rotation of the connection link 1823 to prevent the coupling bar 1151 from being separated.
  • a plurality of coupling hooks 1820 may be provided to be coupled to connection links 1823 coupled to both sides of the fastening unit main body 1821.
  • the coupling hook 1822 includes a coupling hook body 1822a, a bar support portion 1822b, and a hinge portion 1822c.
  • the coupling hook body 1822a is formed in the shape of a block with a predetermined thickness, and a bar support portion 1822b may be formed to extend from one side of the coupling hook body 1822a. Meanwhile, a hinge portion 1822c may be formed to protrude and extend from the coupling hook body 1822a. At this time, the bar support portion 1822b may be disposed at a predetermined angle with the hinge portion 1822c.
  • the coupling hook body 1822a can be rotated around the hinge portion 1822c. With this configuration, the bar support portion 1822b can be rotated while the coupling hook body 1822a is rotated.
  • the bar support portion 1822b extends from the coupling hook body 1822a and may be in contact with the coupling bar 1151.
  • the bar support portion 1822b may be formed to extend from one side of the coupling hook body 1822a to a predetermined thickness and length.
  • the bar support portion 1822b is rotatably coupled to the connecting link 1823.
  • a hole may be formed in the bar support portion 1822b so that the hook pin 1823c of the connecting link 1823 can be coupled through it.
  • the bar support portion 1822b can be rotated around the hinge portion 1822c. For example, when the fastening unit body 1821 is pressed downward by the coupling bar 1151, the connecting link 1823 is rotated, and the bar support portion 1822b can be rotated by the rotation of the connecting link 1823. .
  • the bar support portion 1822b contacts and supports the coupling bar 1151 to prevent the coupling bar 151 coupled to the lower function module 1800 from being separated.
  • a bar support part 1822b may be disposed on the upper side of the coupling bar 1151.
  • the coupling bar 1151 may also be moved upward. Additionally, the coupling bar 1151 moving upward may be supported by the bar support portion 1822b.
  • the bar support portion 1822b can prevent the lower function module 1800 and the robot body 100 from being arbitrarily separated.
  • the hinge portion 1822c may be formed to extend from the coupling hook body 1822a.
  • the hinge portion 1822c extends from the coupling hook body 1822a, and the protruding thickness of the hinge portion 1822c may be smaller than the thickness of the coupling hook body 1822a.
  • the hinge portion 1822c may be movably coupled to the fastening portion main body 1821.
  • a shaft can be inserted and coupled to the hinge portion 1822c, and the shaft can be accommodated in the link guide hole 1821d formed in the fastening portion main body 1821.
  • connection link 1823 When the connection link 1823 is rotated in this configuration, the hinge portion 1822c can be moved along the link guide hole 1821d and rotated on a predetermined position of the link guide hole 1821d.
  • the robot body fastening part 1820 includes a connecting link 1823.
  • the connection link 1823 may link the fastening unit body 1821 and the coupling hook 1822.
  • connection link 1823 includes a connection link body 1823a, a hinge pin 1823b, and a hook pin 1823c.
  • the connecting link body 1823a may be formed in a bar shape that is bent at least once. At this time, the connection link body 1823a may be bent in a convex shape on the outside with respect to the fastening unit body 1821.
  • a hinge pin 1823b may be inserted and coupled to one longitudinal side of the connecting link body 1823a, and a hook pin 1823c may be inserted and coupled to the other longitudinal side of the connecting link body 1823a.
  • connecting link body 1823a can be accommodated in the fastening unit body 1821.
  • the connecting link body 1823a may be rotatably coupled to the fastening unit body 1821 by a hinge pin 1823b. That is, the connecting link body 1823a can be rotated around the hinge pin 1823b.
  • connection link body 1823a may be coupled to the coupling hook 1822 in a relative rotatable manner by a hook pin 1823c.
  • connection link body 1823a At least a portion of the other longitudinal side of the connection link body 1823a may be disposed vertically above the coupling bar 1151 accommodated in the bar receiving groove 1821a as the connection link body 1823a rotates. With this configuration, the connection link body 1823a can prevent the coupling bar 1151 from being separated arbitrarily.
  • the support pin 1824 can be inserted and coupled to the pin guide portion 1825 to guide the movement of the fastening portion main body 1821.
  • the support pin 1824 is coupled to one side of the pin link 1825 and can be accommodated in guide holes 1827a to 1827h formed in the pin guide portion 1825.
  • the support pin 1824 may be formed in a bar shape. The support pin 1824 can be moved along the guide holes 1827a to 1827h.
  • the pin link 1825 may be rotatably coupled to the lower function module body 1810.
  • the pin link 1825 may have a support pin 1824 coupled to one longitudinal side, and the other longitudinal side may be rotatably coupled to the lower function module body 1810.
  • the plate link 1825 can be rotated. Therefore, as the pin link 1825 rotates, the shortest distance between the lower surface of the fastening unit body 1821 and the upper surface of the lower function module main body 1810 may change.
  • the spring 1826 may apply elastic force to the fastener body 1821 when the fastener body 1821 moves in the vertical direction.
  • At least one spring 1826 is disposed between the lower surface of the fastening unit body 1821 and the upper surface of the lower function module main body 1810, and the lower surface of the fastening unit main body 1821 and the lower function module main body 1810 ) can generate restoring force when the distance between the upper surfaces of the surface changes.
  • the spring 1826 may be a coil spring, one end of the coil spring is coupled to the lower surface of the fastening unit body 1821, and the other end of the coil spring is coupled to the upper surface of the lower function module main body 1810.
  • the robot body fastening part 1820 includes a pin guide part 1827.
  • the pin guide portion 1827 guides the movement of the support pin 1824.
  • the pin guide portion 1827 is coupled to the fastener body 1821 and can movably accommodate the support pin 1824.
  • the pin guide portion 1827 is coupled to the guide receiving groove 1821c of the fastening portion main body 1821, and guide holes 1827a to 1827h are formed to guide the movement of the support pin.
  • the guide holes 1827a to 1827h may refer to a space where the support pin 1824 can be accommodated and moved.
  • Guide holes 1827a to 1827h may be formed in a closed curve shape.
  • the guide holes 1827a to 1827h include the first guide hole 1827a, the second guide hole 1827b, the third guide hole 1827c, the fourth guide hole 1827d, and the fifth guide hole 1827e. ), the sixth guide hole (1827f), the seventh guide hole (1827g), and the eighth guide hole (1827h).
  • the first guide hole 1827a may be formed to be inclined at a predetermined angle relative to the ground.
  • the second guide hole 1827b communicates with the first guide hole 1827a and may be formed along a direction perpendicular to the ground.
  • the third guide hole 1827c communicates with the second guide hole 1827b and is inclined at a predetermined angle with respect to the ground, but may be placed farther from the ground than the first guide hole 1827a.
  • the fourth guide hole 1827d communicates with the third guide hole 1827c and may be formed along a direction perpendicular to the ground.
  • the fifth guide hole (1827e) is in communication with the fourth guide hole (1827d), is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the ground, and is disposed further from the ground than the first guide hole (1827a), and the third guide hole (1827c) ) can be placed closer to the ground.
  • the sixth guide hole (1827f) communicates with the fifth guide hole (1827e) and is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the ground, but the height may be formed to gradually increase from the point where it communicates with the fifth guide hole (1827e). .
  • the seventh guide hole (1827g) communicates with the sixth guide hole (1827f) and may be formed along a direction perpendicular to the ground.
  • the eighth guide hole 1827h communicates with the seventh guide hole 1827g and the first guide hole 1827a, and may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the ground.
  • the support pin 1824 is positioned along the guide holes 1827a to 1827h when the fastener body 1821 is pressed by the coupling bar 1151 or the fastener body 1821 is lifted by the spring 1826.
  • the fastener may be moved relative to the main body 1821.
  • the support pin 1824 can be moved relatively upward within the guide holes 1827a to 1827h. Additionally, when the fastening unit body 1821 is lifted by the spring 1826, the support pin 1824 may move relatively downward within the guide holes 1827a to 1827h.
  • the guide holes 1827a to 1827h may include an area where the support pin 1824 moves relatively upward and an area where the support pin 1824 moves relatively downward, based on the fastening unit body 1821. there is. And the guide holes 1827a to 1827h may include an area where the support pin 1824 is stopped.
  • the support pin 1824 is stopped at the point where the first guide hole 1827a and the eighth guide hole 1827h are connected.
  • the coupling bar 1151 descends and presses the fastening part main body 1821, so that the fastening part main body 1821 descends, and the support pin 1824 connects to the first guide hole 1827a. It may move relatively upward along the second guide hole (1827b) and the third guide hole (1827c). That is, the support pin 1824 can be moved inclined upward along the first guide hole 1827a, vertically moved upward along the second guide hole 1827b, and upward along the third guide hole 1827c. It can be moved inclinedly.
  • the hook pin 1823c may be placed vertically above the coupling bar 1151.
  • the bar support portion 1822b of the coupling hook 1822 is disposed on the vertical upper side of the coupling bar 1151 according to the rotation of the hook pin 1823c, and the hinge portion 1822c moves along the link guide hole 1821d. It can be.
  • the fastening part main body 1821 is moved upward by the elastic force (restoring force) of the spring 1826, and the support pin 1824 is connected to the fourth guide hole 1827d and It can be moved relatively downward along the fifth guide hole 1827e. That is, the support pin 1824 can be moved vertically downward along the fourth guide hole 1827d and inclined downward along the fifth guide hole 1827e.
  • the support pin 1824 is stopped at the point where the fifth guide hole 1827e and the sixth guide hole 1827f are connected, and the combination of the robot body 100 and the lower function module 1800 can be fixed. .
  • the robot body 1100 may be moved downward to release the coupling between the robot body 1100 and the lower function module 1800.
  • the support pin 1824 may be moved to be relatively inclined upward along the sixth guide hole 1827f.
  • the fastening unit body 1821 is moved by the elastic force (restoring force) of the spring 1826.
  • the support pin 1824 may move upward and move relatively downward along the seventh guide hole 1827g and the eighth guide hole 1827h. That is, the support pin 1824 can be moved vertically downward along the seventh guide hole 1827g and inclined downward along the eighth guide hole 1827h.
  • the hook pin 1823c may disappear from the vertically upper side of the coupling bar 1151.
  • the coupling hook 1822 may disappear from the vertically upper side of the coupling bar 1151.
  • the robot body 1100 may be separated from the lower function module 1800.
  • the support pin 1824 can be stopped at the point where the first guide hole 1827a and the eighth guide hole 1827h are connected. .
  • Figure 31 shows a flow chart for explaining the process of detecting the position of a lower function module in a robot and moving to combine with the lower function module in a robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 32 shows a flow chart according to an embodiment of the present invention.
  • a drawing is shown to explain how a robot according to an embodiment of the present invention approaches to combine with a lower function module
  • Figure 33 shows a drawing to explain a state in which a robot according to an embodiment of the present invention is combined with a lower function module. It is done.
  • the robot body 100 may be combined with the lower function module 800 when the user's command or preset conditions are met (S10).
  • the robot 1 can receive commands from the user.
  • a command may be received from the user through the input unit 555.
  • a command may be received from the user through the microphone 551.
  • a command may be received through the communication unit 580.
  • the robot 1 may receive a command to perform a certain function using the lower function module 800.
  • the robot 1 may receive a command to perform a dry cleaning function using the lower function module 800.
  • the robot 1 may receive a command to perform a wet cleaning function using the lower function module 800.
  • the robot 1 may receive a command to perform a transport function using the lower function module 800.
  • conditions for combining the robot 1 with the lower function module 800 may be set in advance.
  • conditions for combining the memory 570 with the lower function module 800 may be set in advance.
  • the lamp 815 provided in the lower function module 800 may be operated (S20).
  • the lamp 815 may emit infrared (IR) light.
  • the lower function module 800 may operate the lamp 815 according to a preset pattern. Specifically, when there are a plurality of lower function modules 800 having different functions, each lower function module 800 may operate the lamp 815 in a different pattern.
  • the IR sensor 533 provided in the robot body 100 can detect the light emitted from the lamp 815 (S30).
  • the IR sensor 533 may detect infrared rays emitted from the lamp 815. Accordingly, the robot body 100 can detect the position of the lower function module 800.
  • control unit 510 recognizes the pattern of light detected from each lower function module 800 through the IR sensor 533, and The functions of the lower function module 800 can be distinguished.
  • the robot body 100 may move toward the lamp 815 (S40).
  • the IR sensor 533 may be placed in the front of the robot body 100, and the moving direction of the robot body 100 may be changed so that the lamp 815 is located in the front of the robot body 100. and the robot body 100 can move toward the lamp 815.
  • the distance from the robot body 100 to the lamp 815 can be measured (S50). At this time, if the distance from the robot body 100 to the lamp 815 is greater than or equal to a preset distance, the IR sensor 533 can detect the light of the lamp 815 again.
  • the first camera 531 provided in the robot body 100 photographs the lower function module 800 and captures the lower function module 800.
  • the control unit 510 can detect the specific location and specific shape of the lower function module 800.
  • control unit 510 After detecting the specific location and specific shape of the lower function module 800, the control unit 510 can set the direction in which the robot body 100 approaches the lower function module 800 (S70).
  • the control unit 510 can set the direction in which the lower function module 800 is arranged (S71). For example, the control unit 510 may set the location where the lamp 815 is placed to the rear of the lower function module 800, and along the longitudinal direction of the lower function module body 810 based on the lamp 815. You can set the forward and backward directions. That is, the control unit 510 can detect the shape of the lower function module 800 and set the front-back direction (vector) of the lower function module 800 along the longitudinal direction of the lower function module 800.
  • control unit 510 may set the direction in which the robot body 100 enters the upper side of the lower function module 800 in order to combine with the lower function module 800 (S72). For example, the control unit 510 may control the robot body 100 to enter the lower function module 800 from the rear.
  • the robot body 100 may move to the upper side of the lower function module 800 (S80). For example, the robot body 100 may pass through the vertically upper side of the ramp 815 and then move so that the coupling bar 151 is disposed vertically above the bar receiving groove 821a. Additionally, the charging terminal 152 can be moved to be placed vertically above the corresponding terminal 825.

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Abstract

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 로봇은, 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체, 상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부 및 상기 로봇 본체의 하측에 탈착 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈을 포함하고, 상기 로봇 본체의 하측 면에는 상기 하부 기능 모듈에 탈착 가능하게 결합되는 결합바가 구비되며, 상기 하부 기능 모듈에는 상기 결합바의 적어도 일부가 바 수용홈에 수용되고, 결합 후크가 회전하여 상기 수용홈에 수용된 결합바를 지지할 수 있다.

Description

로봇
본 발명은 로봇에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 사용자의 명령 입력에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있는 로봇에 관한 것이다.
최근에는 로봇 기술의 발전에 따라 산업 분야뿐만 아니라 가정에도 로봇의 사용이 증가되고 있다.
가정용 로봇은 청소 등의 가사를 돕거나 가전 기기를 제어하는 등 사람의 집안 내의 일을 대신 수행하는 로봇, 또는 인공 지능(AI)을 이용하여 사용자의 비서 역할을 수행하거나 사용자에게 교육을 제공하는 로봇, 또는 반려 동물을 대신하는 로봇 등이 있다.
그러나 종래의 가정용 로봇은 상기의 기능 중 어느 하나만을 수행하고, 사용자의 필요 또는 상황에 따라 다양한 기능을 수행하지 못하는 한계가 있다.
한편, 로봇은 특정 위치에 고정된 상태로 기능을 수행하는 로봇은 물론, 이동 가능한 이동형 로봇도 존재한다. 특히, 가정에서 사용하는 로봇의 경우에는 사용자를 대신하거나 사용자를 따라 집안을 이동하는 이동형 로봇이 주로 사용된다.
이동형 로봇 중에서도, 2개의 바퀴를 갖는 이륜형 로봇은 적은 지면 면적을 차지하여 보관이 손쉬운 장점이 있고, 로봇의 방향 전환 시 회전 반경이 작아 상대적으로 공간이 협소한 가정에서 사용되기 용이한 장점이 있다.
그러나, 종래의 이륜형 로봇은, 바퀴의 크기에 비례하여 넘어갈 수 있는 장애물의 높이가 정해지는 한계가 있고, 장애물을 넘어간다고 하더라도 장애물을 넘어가는 과정에서 충격으로 인하여 균형이 유지되지 못하여 로봇이 넘어질 수 있는 한계가 있다.
한편, 미국공개특허 US 2020-0362972A1(2020.11.19)에는 휠이 구비된 한 쌍의 레그를 이용하여 이동하는 이동형 로봇이 개시되어 있다.
상기의 이동형 로봇은 암을 이용하여 물건을 들어 올린 상태에서 한 쌍의 레그에 구비된 휠을 회전시켜 이동할 수 있다. 이때, 이동형 로봇은 링크 구조를 갖는 레그부를 구부리거나 펴서 장애물을 넘어갈 수 있다.
그러나, 상기의 이동형 로봇은 주행 중 또는 정지 중 균형을 유지하기 위하여 레그부가 결합되는 본체가 진자 형태로 회전되며, 본체의 회전에 대응하여 평형추(counter-balance)를 회전시켜 균형을 유지시킨다.
따라서, 상기의 이동형 로봇은 균형을 유지시키는 과정에서 본체가 상하 방향으로 흔들리는 한계가 있다.
또한, 상기의 이동형 로봇은 본체가 상하 방향으로 흔들리므로, 본체의 상부 및 하부에 부가 기능을 수행할 수 있는 기능 모듈을 결합시킬 수 없는 한계가 있다.
한편, 로봇이 특정 기능을 수행하려 할 때에는, 우선적으로 그 기능을 수행하는 기능 모듈을 찾고, 그 기능 모듈을 향하여 이동하여야 한다.
이러한 과정에서 기능 모듈과 결합하기 용이한 이동 경로를 설정하여 이동할 필요가 있다.
이는 단순히 목표 지점을 설정하여 최단 경로로 이동하거나, 장애물을 인지하고 이를 회피하여 이동하는 것과 달리, 기능 모듈의 배치까지 고려하여 결합이 용이한 진입 방향까지 설정하여야 하는 필요가 있다.
한편, 로봇이 기능 모듈과 결합하기 위해서는 로봇의 본체와 기능 모듈을 착탈 가능하게 결합시키는 결합 구조가 필요하다.
일반적으로, 둘 이상의 물체를 서로 착탈 가능하게 결합시키는 구조로는 후크 구조를 생각할 수 있다.
그러나, 일반적인 후크 구조의 경우 결합을 해제시키기 위하여 후크를 변형시켜야하며, 이 과정에서 후크의 파손이 발생될 수 있다.
또한, 사용자가 후크를 직접 해제시켜야 하는 불편함이 발생될 수 있다.
따라서, 사용자 또는 로봇의 간단한 동작 만으로 로봇의 본체와 기능 모듈을 결합시키거나 결합을 해제시킬 수 있는 구조를 개발할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 2개의 휠로 안정적으로 균형을 유지할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 사용자의 필요 또는 상황에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 기능 수행을 위한 모듈이 결합되더라도 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 사용 중인 기능을 새로운 기능으로 변경하거나, 사용 중인 기능에 새로운 기능을 추가할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 기능 수행을 위한 모듈과 손쉽게 탈착될 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 기능 수행을 위한 모듈의 위치를 감지하여 정확한 위치로 이동한 후 결합할 수 있는 로봇을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로봇은, 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체; 상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부; 및 상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에 의한 로봇은, 상기 로봇 본체의 하측에 탈착 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 로봇 본체의 하측 면에는, 상기 하부 기능 모듈에 탈착 가능하게 결합되는 결합바가 구비되고, 상기 하부 기능 모듈에는 상기 결합바의 적어도 일부가 바 수용홈에 수용되며, 결합 후크가 회전하여 상기 수용홈에 수용된 결합바를 지지할 수 있다.
상기 결합 후크가 소정 위치로 회전되면, 상기 결합 후크와 지지 스토퍼가 체결되어 상기 결합 후크의 회전을 제한할 수 있다.
상기 하부 기능 모듈에는 상기 지지 스토퍼를 회전시키는 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 스위치가 직선 이동되면, 상기 결합 후크와 상기 지지 스토퍼의 결합이 해제될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 기능 모듈은 하부 기능 모듈 본체; 상기 체결부 본체에 결합되고, 가이드홀이 형성된 핀가이드부; 및 상기 핀가이드부에 삽입되어, 상기 체결부 본체를 지지하는 지지핀;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 체결부 본체와 상기 결합 후크 연결 링크를 통하여 회전 가능하게 연결될 수 있다.
이때, 지지핀은 하부 기능 모듈 본체에 회전 가능하게 결합되는 핀 링크와 결합되고, 상기 가이드홀에 삽입되어 상기 가이드홀을 따라 이동될 수 있다.
이때, 상기 가이드홀은 폐곡선 형태로 형성될 수 있다.
상기 체결부 본체의 상하 이동에 의하여 상기 지지핀이 상기 가이드홀을 따라 이동될 수 있다.
이때, 상기 지지핀은 상기 체결부 본체에 대하여 상대적으로 상승 이동 또는 하강 이동 또는 정지될 수 있다.
상기 체결부 본체가 하강 이동되면, 상기 지지핀은 상대적으로 상승 이동되고, 결합 후크는 회전되어 결합바의 상측에 배치될 수 있다.
상기 체결부 본체가 상승 이동되면, 상기 지지핀은 상대적으로 하강 이동되고, 결합 후크는 회전되어 결합바의 상측에서 사라질 수 있다.
한편, 상기 하부 기능 모듈은, 상기 하부 기능 모듈 본체에 구비되고, 적외선을 발신하는 램프;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 램프는, 상기 하부 기능 모듈 본체의 후측 단부에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 로봇 본체는 상기 하부 기능 모듈의 후측에서부터 진입한 후, 하측으로 이동되어 상기 하부 기능 모듈과 결합될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 한 쌍의 휠의 연직 상측에 로봇 본체의 측면 프레임과 레그부를 배치시켜, 로봇 본체의 하중이 휠에 수직하게 집중될 수 있다. 또한, 로봇 본체의 하중에 의하여 레그부를 연직 하방으로 가압하여, 로봇 본체가 좌우 방향으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 따라서 로봇 본체의 균형을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 사용자의 필요 또는 상황에 따라 로봇 본체의 상측에 상부 기능 모듈을 결합시키거나 또는 로봇 본체의 하측에 하부 기능 모듈을 결합시켜 다양한 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇에 의하면, 하부 기능 모듈이 로봇 본체의 하부 및 한 쌍의 레그부 사이의 공간에 결합되어 하부 기능 모듈이 결합된 상태에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상부 기능 모듈 또는 하부 기능 모듈을 교체하여 사용 중인 기능을 새로운 기능으로 변경하거나, 상부 기능 모듈 또는 하부 기능 모듈을 추가 장착하여 사용 중인 기능에 새로운 기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 로봇 본체가 하강하는 간단한 동작만으로 로봇 본체에 구비된 결합바와 결합 후크가 결합되어, 로봇 본체와 하부 기능 모듈이 손쉽게 결합될 수 있다. 그리고, 로봇 본체가 다시 한번 하강하거나 하부 기능 모듈에 구비된 스위치를 이동시키는 간단한 동작만으로 로봇 본체와 하부 기능 모듈이 손쉽게 분리될 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 기능 모듈에 구비된 램프를 작동시켜 로봇 본체가 램프에서 조사되는 빛을 감지하여 하부 기능 모듈의 위치를 감지하고, 램프가 배치된 위치를 하부 기능 모듈의 후측으로 인식하여, 로봇 본체가 하부 기능 모듈의 후측에서부터 진입할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 전면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 후면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 상부 기능 모듈을 제거한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 제2 링크를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 전선을 숨기기 위한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 하중이 휠로 전달되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 결합바와 하부 기능 모듈이 결합되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 24은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 로봇 본체 체결부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 25은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 로봇 본체 체결부를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 26는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 가이드홀의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 체결부 본체의 이동에 따른 지지핀의 이동과 결합 후크의 회전 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 위치를 감지하고 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 이동하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 접근하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 설명하기 위한 사시도가 도시되고, 도 2에는 도 1의 분해 사시도가 도시되며, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 전면도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 후면도가 도시되며, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 측면도가 도시되고, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 저면도가 도시되며, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 상부 기능 모듈을 제거한 상태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은 바닥에 놓여 바닥면(B)을 따라 이동하도록 이루어진다. 이에 따라, 이하에서는 로봇(1)이 바닥에 놓인 상태를 기준으로 상하방향을 정하여 설명하도록 한다.
그리고 배터리(560)를 기준으로, 후술할 제1 카메라(531)가 배치되는 쪽을 전방으로 정하여 설명한다. 또한, 배터리(560)를 기준으로 전방의 반대 방향을 후방으로 정하여 설명한다.
본 발명의 실시예에서 설명되는 각 구성의 '가장 낮은 부분'은, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)이 바닥에 놓여 사용될 때, 각 구성에서 가장 낮게 위치하는 부분일 수 있고, 또는 바닥과 가장 가까운 부분일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 로봇 본체(100), 레그부(200) 및 휠부(300)를 포함하여 이루어진다. 이때, 로봇 본체(100)의 양 측면에는 레그부(200)가 결합되고, 레그부(200)에는 휠부(300)가 결합된다.
로봇 본체
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 로봇 본체(100)를 설명하면 다음과 같다.
로봇 본체(100)는, 로봇(1)의 외형을 이룰 수 있다. 로봇 본체(100)에는 로봇(1)을 이루는 각 부품들이 결합될 수 있다.
예를 들어, 로봇 본체(100)의 양 측면 프레임(130)에는 각각 레그부(200)가 결합된다. 그리고, 로봇 본체(100)의 전면에 구비된 전방 커버(110)에는 범퍼(112)가 결합될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 본체(100)에는 기능 모듈(700, 800)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 여기에서 기능 모듈(700, 800)은 로봇 본체(100)의 상부에 결합되는 상부 기능 모듈(700) 및 한 쌍의 휠(310) 사이 공간에 결합되는 하부 기능 모듈(800)을 포함할 수 있다.
따라서, 로봇 본체(100)의 상측에 배치된 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 로봇 본체(100)의 하측에 배치된 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)에 기능 모듈(700, 800)을 결합시켜 다양한 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 기능 모듈(700, 800)을 교체하여 사용 중인 기능을 새로운 기능으로 변경하거나, 기능 모듈(700, 800)을 추가 장착하여 사용 중인 기능에 새로운 기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에서, 로봇 본체(100)는 상하방향 높이보다 수평방향의 폭(또는 직경)이 더 큰 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 로봇 본체(100)는, 로봇(1)이 안정된 구조를 이루도록 돕고, 로봇(1)이 이동(주행)함에 있어서 균형을 잡는 데에 유리한 구조를 제공할 수 있다.
로봇(1)을 이루는 일부 부품들은 로봇 본체(100)의 내부에 수용될 수 있다. 예를 들어, 로봇 본체(100)의 내부 공간에는 서스펜션 모터(MS)를 포함한 하나 이상의 모터, 하나 이상의 센서 및 배터리(560)를 수용할 수 있다.
로봇 본체(100)는 전방 커버(110)를 포함한다. 전방 커버(110)는 로봇(1)의 전방 외관을 구성한다. 즉, 전방 커버(110)는 로봇(1)이 전진 주행할 경우, 로봇(1)의 가장 전방에 배치될 수 있다.
예를 들어, 로봇 본체(100)의 전방 커버(110)는 평판 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 전방 커버(110)는 곡면을 갖는 판 형태일 수 있다. 또 다른 예로, 전방 커버(110)는 소정 각도로 벤딩된 판 형태일 수 있다.
전방 커버(110)에는 윈도우(111)가 구비될 수 있다. 윈도우(111)는 빛이 투과할 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(111)는 적외선(IR) 또는 가시광선 또는 자외선(UV)이 투과할 수 있는 소재로 형성될 수 있다.
전방 커버(110)는 로봇(1)의 외부에 노출되는 외측면과 상기 외측면의 이면에 배치되는 내측면을 포함한다.
전방 커버(110)의 외측면에는 범퍼(112)가 결합될 수 있다. 즉, 범퍼(112)는 로봇 본체(100)의 전방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 범퍼(112)는 전방 커버(110)의 외측면 양측 단부에 구비되고, 상하 방향을 따라 나란하게 한 쌍 배치될 수 있다.
범퍼(112)는, 로봇 본체(100)에 대하여 상대이동 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 범퍼(112)는, 로봇 본체(100)의 전후 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 로봇 본체(100)에 결합될 수 있다.
범퍼(112)는 전방 커버(110)의 전면 테두리 일부를 따라 결합될 수 있다. 또는 범퍼(112)는 전방 커버(110)의 테두리 전체를 따라 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇(1)이 다른 사물 또는 사람과 충돌할 경우, 범퍼(112)는 로봇 본체(100)에 인가되는 충격을 흡수하여 로봇 본체(100) 및 로봇 본체(100)의 내부에 수용된 부품을 보호할 수 있다.
전방 커버(110)의 내측면 후방에는 제1 카메라(531)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 윈도우(111)의 바로 후방에는 제1 카메라(531)가 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 카메라(531)가 로봇(1)의 전방에 배치된 사물 또는 사람을 감지할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 전방 커버(110)에는 사용자로부터 제어명령이 입력되는 입력부, 로봇(1)의 작동 상태에 관한 정보를 사용자에게 시각적으로 전달하기 위한 디스플레이부 등이 구비될 수 있다. 예를 들어, 전방 커버(110)에는 로봇(1)의 작동 상태를 시각적으로 보여주고, 사용자로부터 제어명령이 입력되는 터치스크린이 구비될 수 있다.
로봇 본체(100)는 후방 커버(120)를 포함한다.
후방 커버(120)는 로봇(1)의 후방 외관을 구성한다. 예를 들어, 후방 커버(120)는 평판 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로, 후방 커버(120)는 곡면을 갖는 판 형태일 수 있다.
후방 커버(120)에는 로봇(1)의 전원을 조절하기 위한 조작부(553)가 배치될 수 있다.
조작부(553)는 사용자가 조작할 수 있으며, 조작부(553)의 조작에 의해서 로봇(1)의 전원을 켜거나 끄도록 조작할 수 있다.
조작부(553)는 후방 커버(120)에 좌우 방향으로 피봇되도록 구비되거나, 실시예에 따라 상하 방향으로 피봇되도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 조작부(553)의 일측을 푸시하여 조작부(553)가 일측으로 피봇되면 로봇(1)의 전원이 켜질 수 있다. 그리고, 사용자가 조작부(553)의 타측을 푸시하여 조작부(553)가 타측으로 피봇되면 로봇(1)의 전원이 꺼질 수 있다.
후방 커버(120)의 외측면에는 후방 범퍼(122)가 결합될 수 있다. 즉, 후방 범퍼(122)는 로봇 본체(100)의 후방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 후방 범퍼(122)는 후방 커버(120)의 외측면에 구비되고, 수평 방향을 따라 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇(1)이 다른 사물 또는 사람과 충돌할 경우, 후방 범퍼(122)는 로봇 본체(100)에 인가되는 충격을 흡수하여 로봇 본체(100) 및 로봇 본체(100)의 내부에 수용된 부품을 보호할 수 있다.
로봇 본체(100)는 측면 프레임(130)을 포함한다.
측면 프레임(130)은 로봇(1)의 양 측면 외관을 구성한다. 예를 들어, 측면 프레임(130)은 로봇(1)의 양 측면에 각각 배치되어 서로 마주보도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(130)은 평판 형태로 형성될 수 있다. 즉, 로봇 본체(100)의 양 측면은, 평판 형태로 형성되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 다른 예로, 측면 프레임(130)의 적어도 일부는 곡면 형태로 형성될 수 있다.
측면 프레임(130)은 전방 커버(110) 및 후방 커버(120)와 결합된다. 측면 프레임(130)은 전방 커버(110)와 후방 커버(120)를 연결시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간이 형성될 수 있다.
측면 프레임(130)의 외측에는 레그부(200)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 측면 프레임(130)의 외측에는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
일반적으로, 이륜형 로봇에서는 로봇의 하중을 지지하기 위해서, 로봇 본체의 연직 하방에 지지를 위한 구조를 배치시킨다. 그러나, 로봇 본체의 연직 하방에 지지 구조를 가질 경우, 로봇의 하측 공간을 사용할 수 없는 한계가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 측면 프레임(130)에 레그부(200)가 결합된다.
측면 프레임(130)의 내측에는 서스펜션 모터(MS)가 배치될 수 있다.
측면 프레임(130)에는 링크 결합홀(131, 132)이 형성된다. 링크 결합홀은 제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)을 포함한다.
제1 링크 결합홀(131)은 측면 프레임(130)에 원형 홀 형태로 형성된다. 제1 링크 결합홀(131)에는 제1 링크(210)의 적어도 일부가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크(210)의 일측 단부는 제1 링크 결합홀(131)을 통과하여 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 결합될 수 있다.
제2 링크 결합홀(132)은 측면 프레임(130)에 원형 홀 형태로 형성된다. 제2 링크 결합홀(132)에는 제2 링크(220)의 적어도 일부가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크(220)의 일측에 형성된 샤프트는 제2 링크 결합홀(132)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다.
한편, 제1 링크 결합홀(131)은 제2 링크 결합홀(132)보다 큰 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)은 소정 간격을 두고 형성될 수 있다. 예를 들어, 원형 홀 형태의 제1 링크 결합홀(131)의 중심과 원형 홀 형태의 제2 링크 결합홀(132)의 중심은 소정 간격을 두고 배치될 수 있다.
제1 링크 결합홀(131)과 제2 링크 결합홀(132)은 지면을 기준으로 하여 소정 경사를 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 로봇(1)이 지면 위에 놓인 상태에서, 제1 링크 결합홀(131)은 측면 프레임(130)의 하측에 배치되고, 제2 링크 결합홀(132)은 측면 프레임(130)의 상측 후방에 배치될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 링크 결합홀(131, 132)이 형성된 측면 프레임(130)은 일종의 링크 역할을 수행할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 측면 프레임(130)에는 핸들홀(133)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 핸들홀(133)은 측면 프레임(130)의 상측 전방에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자는 핸들홀(133)에 손을 집어넣은 후 측면 프레임(130)을 파지하여 로봇 본체(100)를 위로 들어올릴 수 있다.
상면 커버(140)는 로봇(1)의 상측 외관을 구성한다. 상면 커버(140)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)과 결합된다. 따라서, 상면 커버(140)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간의 상측을 덮을 수 있다.
로봇(1)이 지면 위에 놓인 상태에서, 상면 커버(140)는 지면을 기준으로 하여 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)는 후측 단부보다 전측 단부가 지면에 가깝게 배치될 수 있다.
상면 커버(140)에는 기능 모듈(700)이 결합될 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)이 결합될 수 있다. 상부 기능 모듈(700)은 상면 커버(140)의 상측에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)과 후크 결합되도록 후크 수용 홈(141)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자가 상부 기능 모듈(700)의 후크를 후크 수용 홈(141)에 맞추어 밀어 넣는 간단한 동작만으로 상부 기능 모듈(700)을 로봇 본체(100)에 결합시킬 수 있다.
로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
그리고, 로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있는 단자와 상부 기능 모듈(700)로 신호를 송수신할 수 있는 단자가 모여서 배치될 수 있다. 예를 들어, 상면 커버(140)에는 2개의 전원 핀(pin)과 4개의 신호 핀(pin)이 포함된 포고핀(pogo pin, 142)이 구비될 수 있다.
상면 커버(140)에는 적어도 하나 이상의 가이드홈(143)이 형성될 수 있다. 가이드홈(143)에는 상부 기능 모듈(700)의 하측 면이 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 가이드홈(143)은 상부 기능 모듈(700)의 결합 위치를 가이드할 수 있다.
하면 커버(150)는 로봇(1)의 하측 외관을 구성한다. 하면 커버(150)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)과 결합된다. 따라서, 하면 커버(150)는 전방 커버(110), 후방 커버(120) 및 2개의 측면 프레임(130)으로 둘러싸인 내부 공간의 하측을 덮을 수 있다.
하면 커버(150)에는 기능 모듈(800)이 결합될 수 있다. 구체적으로, 하면 커버(150)의 하측 면(저면)에는 하부 기능 모듈(800)이 결합될 수 있다. 하부 기능 모듈(800)은 하면 커버(150)의 하측에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)과 레치 결합되도록 결합바(151)가 구비될 수 있다.
결합바(151)는 원기둥 형태로 형성되고, 로봇(1)의 좌우 방향을 따라 배치될 수 있다. 그리고, 하면 커버(150)에는 결합바(151)와 연결되는 한 쌍의 돌기가 돌출 형성될 수 있다.
하면 커버(150)에는 충전 단자(152)가 구비될 수 있다. 충전 단자(152)는 하면 커버(150)의 하측 면에 배치될 수 있다.
이때, 충전 단자(152)의 위치는 로봇 충전대(미도시)에 구비된 충전용 단자와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 충전 단자(152)는 로봇 충전대(미도시)에 구비된 충전용 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 로봇(1)은 충전 단자(152)를 통하여 로봇 충전대(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 그리고, 충전 단자(152)로 공급된 전원은 배터리(560)로 공급될 수 있다.
한편, 일반적으로, 이륜형 로봇에서는 로봇의 하중을 지지하기 위해서, 로봇 본체의 연직 하방에 지지를 위한 구조를 배치시킨다. 그러나, 로봇 본체의 연직 하방에 지지 구조를 가질 경우, 로봇의 하측 공간을 사용할 수 없는 한계가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 로봇 본체(100)의 양 측면에 레그부(200)가 배치된다. 따라서, 하면 커버(150)의 하측에는 하부 기능 모듈(800)이 결합되는 모듈 결합 공간(153)이 형성된다.
모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 레그부(200)의 사이에 형성될 수 있다. 모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 휠부(300)의 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 결합 공간(153)은 결합바(151)의 연직 하방 공간을 의미할 수 있다. 즉, 모듈 결합 공간(153)은 좌우 방향을 따라 소정 폭(△S)을 갖는 공간일 수 있다.
따라서, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)의 하부 및 한 쌍의 레그부(200) 사이의 공간에 결합되므로, 하부 기능 모듈(800)이 장착된 상태에서 로봇(1)이 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 실시예에 따라 로봇 본체(100)는 외부케이스를 더 포함할 수 있다. 외부케이스는 로봇 본체(100)의 전체적인 외관을 구성할 수 있다. 외부케이스는 전방 커버(110), 후방 커버(120), 측면 프레임(130), 상면 커버(140) 및 하면 커버(150)의 외부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 외부케이스는 좌우 방향을 따라 연장 형성된 타원체 형태로 형성될 수 있다.
레그부
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 제2 링크를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 전선을 숨기기 위한 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 1 내지 도 11을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)의 레그부(200)를 설명하면 다음과 같다.
레그부(200)는, 로봇 본체(100)와 결합되고, 로봇 본체(100)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 레그부(200)는 한 쌍 구비되어, 각각 로봇 본체(100)의 측면 프레임(130)에 결합된다. 이때, 레그부(200)의 적어도 일부는 로봇 본체(100)보다 지면에 가깝게 배치된다. 따라서, 로봇 본체(100)는 한 쌍의 레그부(200)에 의하여 지면을 딛고 서있는 형태로 주행할 수 있다. 즉, 로봇 본체(100)에 인가되는 중력은 레그부(200)에 의하여 지지될 수 있고, 로봇 본체(100)의 높이가 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은, 로봇 본체(100)의 양 측면에만 레그부(200)가 결합된다. 즉, 레그부(200)는 로봇 본체(100)의 최 외곽에 서로 마주보며 각각 결합될 수 있다. 따라서, 로봇 본체(100)의 하면 및 후면에는 레그부(200)가 결합되지 않는다.
따라서, 도 3 및 도 18에 도시된 바와 같이, 하면 커버(150)의 하측 및 한 쌍의 레그부(200) 사이에는 공간이 형성된다. 예를 들어, 하면 커버(150)의 하측 및 한 쌍의 레그부(200) 사이에는 직육면체 형태의 하부 기능 모듈(800)이 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
레그부(200)는 제1 링크(210), 제2 링크(220) 및 제3 링크(230)를 포함한다. 이때, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)는 각각 측면 프레임(130)과 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)는 각각 측면 프레임(130)과 제3 링크(230)에 링크 결합된다.
제1 링크(210)는 로봇 본체(100)의 측면에 링크 결합된다. 예를 들어, 제1 링크(210)는 측면 프레임(130)에 링크 결합될 수 있다.
제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)와 연결된다. 예를 들어, 제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 직접 또는 기어를 통하여 연결될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)는 서스펜션 모터(MS)로부터 구동력을 전달받는다.
제1 링크(210)는 제1 링크 바디(211), 모터 결합부(212) 및 링크 결합부(213)를 포함한다.
제1 링크 바디(211)는 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 모터 결합부(212)가 구비되며, 길이 방향 타측에는 링크 결합부(213)가 구비된다. 이때, 모터 결합부(212)는 링크 결합부(213)보다 지면으로부터 멀게 배치될 수 있다.
제1 링크 바디(211)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크 바디(211)는, 모터 결합부(212)가 구비된 일측보다 링크 결합부(213)가 구비된 타측이 로봇 본체(100)에서부터 멀게 배치될 수 있다.
따라서, 제1 링크 바디(211)는 수직 방향 상측에서 하측으로 갈수록 한 쌍의 제1 링크 바디(211) 사이의 거리가 멀어진다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)는 로봇 본체(100)를 안정적으로 지지할 수 있다.
제1 링크 바디(211)에는 리브(211a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 링크 바디(211)에는 길이 방향을 따라 리브가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 리브(211a)는 제1 링크 바디(211)가 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 리브(211a)는 제1 링크(210)를 보강하여 내구성을 증가시키는 효과가 있다.
모터 결합부(212)는 제1 링크 바디(211)의 일측 단부에 형성된다.
모터 결합부(212)는 측면 프레임(130)의 제1 링크 결합홀(131)에 회전 가능하게 수용된다. 예를 들어, 모터 결합부(212)는 디스크 형태 또는 원판 형태로 형성될 수 있다. 이때, 모터 결합부(212)의 최대 직경은 제1 링크 결합홀(131)의 최대 직경과 동일하거나 작을 수 있다. 따라서, 모터 결합부(212)는 제1 링크 결합홀(131)을 관통하여 서스펜션 모터(MS)와 연결될 수 있다.
모터 결합부(212)는 서스펜션 모터(MS)와 연결된다. 예를 들어, 모터 결합부(212)는 서스펜션 모터(MS)의 샤프트와 고정 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되면, 서스펜션 모터(MS)의 샤프트의 회전과 연동하여 모터 결합부(212)가 회전될 수 있다.
링크 결합부(213)는 제1 링크 바디(211)의 타측 단부에 연결 형성된다.
링크 결합부(213)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 링크 결합부(213)는 제1 링크 샤프트(214)를 통하여 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 링크 결합부(213)는 디스크 형태로 형성될 수 있고, 링크 결합부(213)의 중심에는 제1 링크 샤프트(214)가 관통 결합될 수 있다. 그리고, 제1 링크 샤프트(214)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크(210)와 제3 링크(230)는 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.
제1 링크 샤프트(214)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230)를 연결시키도록 구비된다. 예를 들어, 제1 링크 샤프트(214)는 제1 링크(210)의 링크 결합부(213) 및/또는 제3 링크(230)를 관통하여 결합될 수 있다. 이때, 제1 링크 샤프트(214)는 링크 결합부(213) 및/또는 제3 링크(230)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 링크 샤프트(214)는 제3 링크(230)가 회전되는 축이 될 수 있다.
중력 보상부(215)는 중력에 의하여 로봇 본체(100)가 연직 하방으로 내려오는 것을 보상한다. 즉, 중력 보상부(215)는 로봇 본체(100)를 떠받치도록 힘을 제공한다.
예를 들어, 중력 보상부(215)는 토션 스프링일 수 있다. 중력 보상부(215)는 제1 링크 샤프트(214)의 외주면 외측을 감싸도록 권선될 수 있다. 그리고, 중력 보상부(215)의 일측 단부는 제1 링크(210)에 삽입되어 고정 결합되고, 중력 보상부(215)의 타측 단부는 제3 링크(230)에 삽입되어 고정 결합된다.
중력 보상부(215)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 각도가 커지는 방향으로 힘(회전력)을 인가한다. 예를 들어, 중력 보상부(215)는 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 사잇각이 커지는 방향으로 복원력을 인가하도록 미리 중력 보상부(215)의 양측 단부가 오므려져 있다. 따라서, 로봇(1)이 지면에 놓여 로봇 본체(100)에 중력이 인가되더라도 제1 링크(210)와 제3 링크(230) 사이의 사잇각을 소정 각도 범위 내로 유지시킬 수 있다.
이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되지 않더라도 로봇 본체(100)가 지면 쪽으로 하강되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 중력 보상부(215)에 의하여 서스펜션 모터(MS) 구동에 따른 에너지 손실을 방지하면서, 로봇 본체(100)의 높이를 지면으로부터 소정 거리 이상으로 유지시키는 효과가 있다.
제2 링크(220)는 로봇 본체(100)의 측면에 링크 결합된다. 예를 들어, 제2 링크(220)는 측면 프레임(130)에 링크 결합될 수 있다. 즉, 제2 링크(220)는 제1 링크(210)가 결합된 측면 프레임(130)에 함께 결합될 수 있다.
제2 링크(220)는 제2 링크 바디(221), 프레임 결합부(222) 및 링크 결합부(223)를 포함한다. 이때, 프레임 결합부(222)는 링크 결합부(223)보다 지면으로부터 멀게 배치될 수 있다.
제2 링크 바디(221)는 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 프레임 결합부(222)가 구비되며, 길이 방향 타측에는 링크 결합부(223)가 구비된다.
제2 링크 바디(221)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)는, 프레임 결합부(222)가 구비된 일측보다 링크 결합부(223)가 구비된 타측이 로봇 본체(100)에서부터 멀게 배치될 수 있다. 따라서, 제2 링크 바디(221)는 수직 방향 상측에서 하측으로 갈수록 한 쌍의 제2 링크 바디(221) 사이의 거리가 멀어진다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크(220)는 로봇 본체(100)를 안정적으로 지지할 수 있다.
제2 링크 바디(221)는 로봇 본체(100)를 바라보는 내측 면과 로봇 본체(100)에서 멀어지는 방향을 향하는 외측 면을 포함한다.
제2 링크 바디(221)에는 리브(221a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)의 외측 면에는 길이 방향을 따라 리브(221a)가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 리브(221a)는 제2 링크 바디(221)가 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 리브(221a)는 제2 링크(220)를 보강하여 내구성을 증가시키는 효과가 있다.
제2 링크 바디(221)에는 전선 수용벽(221b)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 링크 바디(221)의 내측 면에는 길이 방향을 따라 한 쌍의 전선 수용벽(221b)이 돌출 형성될 수 있다. 이때, 한 쌍의 전선 수용벽(221b)은 소정 간격을 두고 나란하게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간 내에 전선이 수용될 수 있다. 따라서, 전선이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 한 쌍의 전선 수용벽(221b) 사이에 형성된 내부 공간은 후술할 전선 통과 홀(222c)과 연통될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 전선 통과 홀(222c)을 통과한 전선이 전선 수용벽(221b) 사이에 형성된 내부 공간에 수용되어 전선이 외부에 노출되는 것을 차단할 수 있다.
그리고, 제2 링크(220)에는 전선 지지핀(221c)이 구비될 수 있다. 전선 지지핀(221c)은 한 쌍의 전선 수용벽(221b)을 관통할 수 있다. 전선 지지핀(221c)은 한 쌍의 전선 수용벽(221b)을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 전선 수용벽(221b)은 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간 중에서 개방된 영역 중 일부를 막을 수 있다. 따라서, 제2 링크 바디(221)와 전선 수용벽(221b)으로 둘러싸인 공간에서 전선이 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.
프레임 결합부(222)는 제2 링크 바디(221)의 일측 단부에 형성된다.
프레임 결합부(222)는 측면 프레임(130)의 제2 링크 결합홀(132)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 프레임 결합부(222)에는 측면 프레임(130)에 관통 결합되는 결합 샤프트(222a)가 구비될 수 있다.
결합 샤프트(222a)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 측면 프레임(130)에 결합되는 결합 샤프트(222a)의 축 방향(길이 방향) 일측 단부의 외경보다 결합 샤프트(222a)의 타측 단부의 외경이 크게 형성될 수 있다.
결합 샤프트(222a)에는 중공(222b)이 형성될 수 있다. 중공(222b)에는 전선이 통과할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 배터리(560)에서 휠 모터(MW)로 전원을 공급하는 전선이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 결합 샤프트(222a)에는 전선 통과 홀(222c)이 형성될 수 있다. 전선 통과 홀(222c)은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부 외주면 상에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)에서 중공(222b)을 통과한 전선이 전선 통과 홀(222c)을 통과하여 제2 링크 바디(221)에 수용될 수 있다.
결합 샤프트(222a)는 회전 연결판(222d)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 회전 연결판(222d)은 원판 형태로 형성될 수 있고, 회전 연결판(222d)의 직경은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 회전 연결판(222d)은 결합 샤프트(222a)의 축 방향 타측 단부 내에 수용되어 결합될 수 있다.
회전 연결판(222d)은 제2 링크 바디(221)와 일체로 형성될 수 있다. 회전 연결판(222d)의 반경 방향 외측 단부는 제2 링크 바디(221)와 연결 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 회전 연결판(222d)은 제2 링크 바디(221)와 결합 샤프트(222a)를 결합시킬 수 있다.
링크 결합부(223)는 제2 링크 바디(221)의 타측 단부에 형성된다.
링크 결합부(223)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 링크 결합부(223)는 제2 링크 샤프트(224)를 통하여 제3 링크(230)에 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 링크 결합부(223)는 디스크 형태로 형성될 수 있고, 링크 결합부(223)의 중심에는 제2 링크 샤프트(224)가 관통 결합될 수 있다. 그리고, 제2 링크 샤프트(224)는 제3 링크(230)에 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크(220)와 제3 링크(230)는 상대 회전 가능하게 연결될 수 있다.
제2 링크 샤프트(224)는 제2 링크(220)와 제3 링크(230)를 연결시키도록 구비된다. 예를 들어, 제2 링크 샤프트(224)는 제2 링크(220)의 링크 결합부(223) 및/또는 제3 링크(230)를 관통하여 결합될 수 있다. 이때, 제2 링크 샤프트(224)는 링크 결합부(223) 및/또는 제3 링크(230)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제2 링크 샤프트(224)는 제3 링크(230)가 회전되는 축이 될 수 있다.
제3 링크(230)는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)와 링크 결합되고, 휠부(300)와 결합된다.
제3 링크(230)는 제3 링크 바디(231)를 포함한다. 제3 링크 바디(231)는 프레임 형태로 형성되고, 길이 방향 일측에는 제3 링크 결합홀(232) 및 제4 링크 결합홀(233)이 형성되며, 길이 방향 타측에는 휠 결합부(234)가 형성된다.
제3 링크 바디(231)는 적어도 1회 벤딩된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 제3 링크 바디(231)는, 제3 링크 결합홀(232)과 제4 링크 결합홀(233)이 형성된 일측 사이의 거리보다 휠 결합부(234)가 형성된 타측 사이의 거리가 짧다.
제3 링크 바디(231)에는 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상의 리브(rib, 231a)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 리브(231a)는 제3 링크 바디(231)의 벤딩된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 상기 리브는 제3 링크 바디(231)를 보강할 수 있다.
제3 링크 바디(231)에는 제3 링크 결합홀(232)이 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 일측에는 제3 링크 결합홀(232)이 형성된다. 제3 링크 결합홀(232)에는 제1 링크 샤프트(214)가 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 제3 링크 결합홀(232)은 원형 홀 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제3 링크(230)는 제1 링크 샤프트(214)를 통하여 제1 링크(210)와 회전 가능하게 연결될 수 있다.
제3 링크 바디(231)에는 중력 보상부(215)가 결합되는 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 홀에는 토션 스프링의 타측 단부가 삽입 결합될 수 있다.
제3 링크 바디(231)에는 제4 링크 결합홀(233)이 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 일측에는 제4 링크 결합홀(233)이 형성된다. 제4 링크 결합홀(233)에는 제2 링크 샤프트(224)가 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 제4 링크 결합홀(233)은 원형 홀 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제3 링크(230)는 제2 링크 샤프트(224)를 통하여 제2 링크(220)와 회전 가능하게 연결될 수 있다.
제4 링크 결합홀(233)은 휠 결합부(234)를 기준으로 제3 링크 결합홀(232)보다 멀게 배치될 수 있다.
제3 링크(230)는 휠부(300)와 결합된다. 이때, 제3 링크 바디(231)의 내측 면(로봇 본체(100)를 향하는 면)에는 휠 하우징(320)이 결합되고, 제3 링크 바디(231)의 외측 면(내측 면의 이면)에는 휠(310)이 회전 가능하게 결합된다.
한편, 제3 링크 바디(231)에는 휠 결합부(234)가 형성된다. 구체적으로, 제3 링크 바디(231)의 길이 방향 타측에는 휠 결합부(234)가 형성된다.
예를 들어, 휠 결합부(234)는 원형의 홀 형태로 형성될 수 있다. 휠 결합부(234)에는 휠 모터(MW)가 수용될 수 있다.
한편, 로봇(1)이 지면에 세워진 상태에서, 휠 결합부(234)는 로봇 본체(100)의 연직 하방에 배치될 수 있다. 예를 들어, 로봇(1)이 지면에 세워진 상태에서, 휠 결합부(234)는 서스펜션 모터(MS)의 연직 하방에 배치될 수 있다.
서스펜션 모터(MS)는 로봇 본체(100) 내에 수용된 부품 중에서 상대적으로 무게가 무겁다. 따라서, 로봇 본체(100)의 전체적인 무게는 서스펜션 모터(MS)의 연직 하방에 집중될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 휠 결합부(234)에 결합된 휠(310)은 로봇 본체(100)의 무게 중심 바로 하측을 받쳐 로봇 본체(100)의 균형을 유지할 수 있다.
휠부
도 1 내지 도 7을 참조하면, 휠부(300)는 레그부(200)에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 굴러 로봇 본체(100) 및 레그부(200)를 이동하게 할 수 있다.
휠부(300)는 레그부(200)에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 휠부(300)의 적어도 일부는 레그부(200)보다 지면에 가깝게 배치된다. 따라서, 휠부(300)는 레그부(200)와 지면 사이에 배치될 수 있다.
휠부(300)는 지면과 접촉하여 지면 위를 구름 이동하는 하는 휠(310) 및 휠 모터(MW)가 내부에 수용되는 휠 하우징(320)을 포함한다.
휠(310)은 소정 반경을 갖도록 구비되고, 축 방향을 따라 소정 폭을 갖도록 구비된다. 도 3과 같이, 로봇(1)을 정면에서 바라볼 때, 휠(310)의 연직 상측에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 배치될 수 있다.
그리고, 휠(310)의 연직 상측에 서스펜션 모터(MS), 제1 링크 결합홀(131) 및 제2 링크 결합홀(132)이 배치될 수 있다.
휠(310)은 원형으로 형성된 휠 프레임(311)을 포함한다. 휠 프레임(311)은 휠 모터(MW)의 샤프트를 향하는 일 측이 개구된 원통형으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 휠 프레임(311)의 무게가 저감될 수 있다.
다만, 휠 프레임(311)을 원통형으로 형성 시 휠 프레임(311)의 전체 강성이 저하될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 휠 프레임(311)의 내측 면과 외측 면에는 강성을 보강하는 리브(미도시)가 각각 형성될 수 있다.
휠 프레임(311)의 외주면에는 휠 타이어(312)가 결합된다. 휠 타이어(312)는 휠 프레임(311)의 외주면에 끼워질 수 있는 직경을 갖는 환형으로 형성될 수 있다.
휠 타이어(312)의 외주면에는 휠 타이어(312)의 접지력을 향상시킬 수 있도록 소정 패턴의 홈들이 함몰 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 휠 타이어(312)는 탄성을 가진 고무 재질로 형성될 수 있다.
휠 하우징(320)은 내부에 휠 모터(MW)가 수용되도록 축 방향 일측이 개방된 원통 형태일 수 있다. 이때, 휠 하우징(320)의 폐쇄된 부분은 제3 링크(230)의 내측 면에 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로 외부의 이물질이 휠 하우징(320) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 휠 하우징(320)에는 지면과의 거리를 측정할 수 있는 센서가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서는 ToF 센서(Time of Flight sensor)일 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제어부(510)는 휠(310)이 지면에 접촉하고 있는 지 여부를 판단할 수 있다.
휠(310)은 레그부(200)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 휠(310)의 제3 링크(230)의 외측 면(로봇(1) 바깥 쪽을 바라보는 면)에 회전 가능하게 결합된다.
휠 모터(MW)는 휠(310)에 구동력을 제공할 수 있다. 휠 모터(MW)는 배터리(560)로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생시킬 수 있다.
휠 모터(MW)는 휠 하우징(320)에 수용될 수 있다. 그리고, 휠 모터(MW)는 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)를 관통할 수 있으며, 휠 모터(MW)의 샤프트는 휠(310)의 휠 프레임(311)에 결합될 수 있다. 즉, 휠 모터(MW)는 인휠 모터(In-Wheel Motor)일 수 있다.
이와 같은 구성으로, 휠 모터(MW)가 구동되면, 휠(310)이 회전하면서 지면을 따라 구를 수 있으며, 로봇(1)은 지면을 따라 이동할 수 있다.
상부 기능 모듈
도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 상부 기능 모듈(700)을 설명하면 다음과 같다.
로봇 본체(100)의 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 상부 기능 모듈(700)은 기능에 따라 다양한 형태로 구비될 수 있다.
일 예로, 상부 기능 모듈은 휴대폰 등의 물건을 그 위에 올려둘 수 있도록 평판 형태일 수 있다. 이때, 상부 기능 모듈에는 무선 충전부가 구비될 수 있다. 무선 충전부는 유도 전류를 발생시켜 상부 기능 모듈에 거치된 휴대폰 등을 무선 충전시킬 수 있다.
다른 예로, 상부 기능 모듈은 유체가 수용된 캔, 병, 컵 등을 올려두고 운반할 수 있도록 수용 홈이 구비된 형태일 수 있다. 이때, 상부 기능 모듈에는 온도 조절부가 구비될 수 있다. 온도 조절부는 전기에너지를 이용하여 열을 방출하거나 열을 흡수할 수 있고, 상부 기능 모듈에 수용된 캔, 병, 컵 등을 차갑게 또는 따뜻하게 만들 수 있다.
다른 예로, 상부 기능 모듈(700)은 사용자와의 감정적 상호작용을 위한 로봇(1)의 반응을 시각적, 청각적으로 표시 가능하게 구비된 인터렉션 상부 기능 모듈일 수 있다.
이때, 인터렉션 상부 기능 모듈(700)은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이에는 사용자가 로봇(1)과 서로 교감한다고 느낄 수 있도록 얼굴 표정 또는 눈동자 모양이 표시될 수 있다. 이때, 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이는 기 설정된 각도로 회전할 수 있다.
상판 모터(525)는 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이에 구동력을 제공할 수 있다. 상판 모터(525)는 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상판 모터(525)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 디스플레이와 연결된다. 상판 모터(525)는 제어부(510)의 제어 명령에 따라 구동되어 회전하며, 상판 모터(525)의 회전에 따라 디스플레이가 회전할 수 있다.
상부 기능 모듈(700)은 로봇 본체(100)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상부 기능 모듈(700)에는 로봇 본체(100)와 전기적으로 연결될 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
그리고, 상부 기능 모듈(700)은 로봇 본체(100)와 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 도시되지는 않았으나, 상부 기능 모듈(700)에는 로봇 본체(100)와 신호를 송수신할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상부 기능 모듈(700)에는 로봇 본체(100)로부터 전원을 공급받을 수 있는 단자와 로봇 본체(100)와 신호를 송수신할 수 있는 단자가 모여서 배치될 수 있다. 예를 들어, 상부 기능 모듈(700)에는 로봇 본체(100)의 포고핀(pogo pin, 142)과 마주보는 위치에 단자(미도시)가 구비될 수 있다.
제어 구성
도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도가 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 로봇(1)은 제어부(510), 모터부(520), 센서부(530), 인터페이스부(550), 배터리(560), 메모리(570) 및 통신부(580)를 포함할 수 있다.
도 12의 블록도에 도시된 구성요소들은 로봇(1)을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 로봇(1)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
먼저, 제어부(510)는, 로봇(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(510)는 후술할 메모리(570)에 저장된 설정 정보에 따라 로봇(1)이 다양한 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
제어부(510)는, 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(510)는 좌측 휠(310)과 우측 휠(310)의 사이에 배치된 PCB 상에 장착, 구비될 수 있다.
제어부(510)는, 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(510)는, 후술할 센서부(530)의 각 구성 중 적어도 하나의 구성으로부터 로봇(1)의 외부 환경에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 외부 환경에 대한 정보는 예를 들어, 로봇(1)이 주행하는 실내의 온도, 습도, 먼지량 등의 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 낭떠러지 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 실내 맵 정보일 수 있다. 물론, 외부 환경에 대한 정보는 상술한 예시에 한정되지 않는다.
제어부(510)는, 후술할 센서부(530)의 각 구성 중 적어도 하나의 구성으로부터 로봇(1)의 현재 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 현재 상태는 예를 들어, 로봇 본체(100)의 기울기 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 휠(310)과 지면 사이의 이격 상태에 대한 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 휠 모터(MW)의 위치 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 서스펜션 모터(MS)의 위치 정보일 수 있다. 물론, 로봇(1)의 현재 상태에 대한 정보는 상술한 예시에 한정되지 않는다.
제어부(510)는, 후술할 모터부(520)의 각 구성 중 적어도 하나의 구성에 구동 제어 명령을 전달할 수 있다. 예를 들어, 로봇(1)의 주행을 위해 휠 모터(MW)의 회전을 제어할 수 있다. 또는 예를 들어, 로봇(1)의 수평 자세 유지를 위해 휠 모터(MW)의 회전을 제어할 수 있다. 또는 예를 들어, 로봇(1)의 수평 자세 유지를 위해 서스펜션 모터(MS)의 회전을 제어할 수 있다. 또는 예를 들어, 로봇(1)의 상부 기능 모듈의 각도 조절을 위해 상판 모터(525)의 회전을 제어할 수 있다.
제어부(510)는, 후술할 인터페이스부(550)의 각 구성 중 적어도 하나의 구성을 통해 사용자의 명령을 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 명령은 로봇(1)을 온/오프(on/off)하기 위한 명령일 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 명령은 로봇(1)의 각종 기능을 수동으로 제어하기 위한 명령일 수 있다.
제어부(510)는, 후술할 인터페이스부(550)의 각 구성 중 적어도 하나의 구성을 통해 로봇(1)과 관련된 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 출력되는 정보는 시각적 정보일 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 출력되는 정보는 청각적 정보일 수 있다.
모터부(520)는, 적어도 하나의 모터를 포함하며, 각 모터와 연결되는 구성에 구동력을 제공할 수 있다.
모터부(520)는, 좌우측 휠(310)에 구동력을 제공하는 휠 모터(MW)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모터부(520)는 좌측 휠(310)에 구동력을 전달하는 좌측 휠 모터(MW_L)와 우측 휠(310)에 구동력을 전달하는 우측 휠 모터(MW_R)를 포함할 수 있다.
휠 모터(MW)는 휠부(300)에 각각 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 휠 모터(MW)는 휠 하우징(320)에 수용될 수 있다. 휠 모터(MW)는 휠 결합부(234)에 수용될 수 있다.
휠 모터(MW)는 휠(310)과 연결된다. 보다 구체적으로, 좌측 휠 모터(MW_L)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 좌측 휠(310)과 연결된다. 우측 휠 모터(MW_R)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 우측 휠(310)과 연결된다. 좌우측 각각의 휠 모터(MW)는 제어부(510)의 제어 명령에 따라 구동되어 회전하며, 휠 모터(MW)의 회전에 따른 휠(310)의 회전으로 로봇(1)이 지면을 따라 주행하게 된다.
모터부(520)는, 좌우측 레그부(200)에 구동력을 제공하는 서스펜션 모터(MS)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모터부(520)는 좌측 레그부(200)에 구동력을 전달하는 좌측 서스펜션 모터(MS_L)와 우측 레그부(200)에 구동력을 전달하는 우측 서스펜션 모터(MS_R)를 포함할 수 있다.
서스펜션 모터(MS)는 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 서스펜션 모터(MS)는 측면 프레임(130)의 내측에 각각 배치될 수 있다.
서스펜션 모터(MS)는 제1 링크(210)와 연결된다. 보다 구체적으로, 좌측 서스펜션 모터(MS_L)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 좌측 제1 링크(210)와 연결된다. 우측 서스펜션 모터(MS_R)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 우측 제1 링크(210)와 연결된다. 좌우측 각각의 서스펜션 모터(MS)는 제어부(510)의 제어 명령에 따라 구동되어 회전하며, 서스펜션 모터(MS)의 회전에 따라 제1 링크(210)가 회전하고 제1 링크(210)와 연결된 제3 링크(230)가 회전하면서 결과적으로 제3 링크(230)와 연결된 휠(310)이 상승 또는 하강하게 된다.
이를 통해, 로봇(1)은, 휠(310)을 들어올리거나 내리는 동작이 가능하게 되며, 장애물을 등반하거나 굴곡이 있는 지면을 주행할 때 수평 자세를 유지할 수 있다.
모터부(520)는, 상부 기능 모듈에 구동력을 제공하는 상판 모터(525)를 포함할 수 있다. 상판 모터(525)는 서보 모터일 수 있다. 서보 모터는 회전각 제어가 필요한 곳에 사용되는 공지의 모터로서 동작 범위가 제한적이되 정확한 위치 제어가 가능한 장점을 가진다.
상판 모터(525)는 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이에 구동력을 제공할 수 있다. 상판 모터(525)는 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상판 모터(525)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단이 디스플레이와 연결된다. 상판 모터(525)는 제어부(510)의 제어 명령에 따라 구동되어 회전하며, 상판 모터(525)의 회전에 따라 디스플레이가 회전할 수 있다.
센서부(530)는, 적어도 하나의 센서를 포함하며, 각 센서는 로봇(1)의 외부 환경에 대한 정보 및/또는 로봇(1)의 현재 상태에 대한 정보를 측정하거나 감지할 수 있다.
센서부(530)는, 제1 카메라(531)를 포함할 수 있다.
제1 카메라(531)는 매핑 카메라일 수 있다. 제1 카메라(531)는 로봇(1)이 주행하는 실내를 매핑(mapping)하기 위해 구비된다.
이를 위해, 제1 카메라(531)는 로봇 본체(100)의 전방에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 카메라(531)는 전방 커버(110)의 내측면 후방에 배치될 수 있다. 제1 카메라(531)는 윈도우(111)의 후방에 배치될 수 있다.
제1 카메라(531)는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)의 수행을 위해 주행 중 실내를 촬영할 수 있다. 제어부(510)는 제1 카메라(531)가 촬영한 주변 환경에 대한 정보와 로봇(1)의 현재 위치에 대한 정보를 토대로 SLAM을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명 실시예에 따른 로봇(1)이 SLAM을 구현하는 방식은 제1 카메라(531)만으로 구현되는 방식일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 로봇(1)은 추가로 구비되는 센서를 더 활용하여 SLAM을 구현할 수도 있다. 추가 센서는 예를 들어 LDS(Laser Distance Sensor)일 수 있다.
센서부(530)는, 제2 카메라(532)를 포함할 수 있다.
제2 카메라(532)는 사용자의 위치 및/또는 얼굴을 인식하기 위해 구비되는 구성이다.
이를 위해, 제2 카메라(532)는 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 카메라(532)는 상부 기능 모듈의 디스플레이에 인접하여 배치될 수 있다. 제2 카메라(532)는 상기 디스플레이의 상부에 배치될 수 있다. 제2 카메라(532)는 좌우측 스피커(552)의 사이에 배치될 수 있다.
제2 카메라(532)는 디스플레이의 전방을 촬영하여 사용자의 위치를 인식할 수 있다. 이를 위해, 제2 카메라(532)는 Depth 모듈과 RGB 모듈을 각각 구비할 수 있다.
Depth 모듈은 영상의 깊이(Depth) 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 깊이 정보는 촬영되는 영상의 모든 픽셀에 대한 변조된 광 신호의 지연 또는 위상 시프트를 측정하여 이동 시간 정보를 획득하는 방식으로 이루어질 수 있다.
RGB 모듈은 색 영상(이미지 영상)을 획득할 수 있다. 색 영상으로부터 경계특성(edge), 색분포(color distribution) 주파수 특성(frequency characteristics or wavelet transform) 등이 추출될 수 있다.
이처럼, 제2 카메라(532)가 촬영하는 전방의 영상에서 깊이 정보를 통해 인식 대상 물체에 대한 거리 정보를 획득하고 색 영상에서 추출된 경계특성 등을 함께 연산하여 전방에 사용자가 존재하는지 여부 및/또는 그 위치가 인식될 수 있다.
센서부(530)는, 적외선 감지를 위한 IR 센서(533)를 포함할 수 있다.
IR 센서(533)는 적외선(Infrared) 광을 감지하는 IR 카메라일 수 있다.
IR 센서(533)는 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, IR 센서(533)는 전방 커버(110)의 내측면 후방에 배치될 수 있다. IR 센서(533)는 윈도우(111)의 후방에 배치될 수 있다. IR 센서(533)는 제1 카메라(532)와 좌우로 또는 상하로 배치될 수 있다.
IR 센서(533)는 특정 모듈에 구비된 IR LED가 방출하는 적외선 광을 감지하여 상기 모듈에 접근할 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈은 로봇(1)의 충전을 위한 충전대일 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈은 로봇(1)의 하면 커버(150)에 탈착 가능하게 마련되는 하부 기능 모듈일 수 있다.
제어부(510)는, 로봇(1)의 충전 상태가 기 설정된 수준 이하인 경우에 IR 센서(533)가 IR LED의 감지를 시작하도록 제어할 수 있다. 제어부(510)는, 사용자로부터 특정 모듈을 찾아가라는 명령이 수신되는 경우에 IR 센서(533)가 IR LED의 감지를 시작하도록 제어할 수 있다.
센서부(530)는, 휠 모터 센서(534)를 포함할 수 있다.
휠 모터 센서(534)는 휠 모터(MW)의 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 휠 모터 센서(534)는 엔코더(Encoder)일 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 엔코더는 모터의 위치를 검출할 수 있고 모터의 회전 속도 또한 검출할 수 있다.
휠 모터 센서(534)는 좌우측 휠 모터(MW)에 각각 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 휠 모터 센서(534)는 휠 모터(MW)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단에 연결되어 휠 모터(MW)와 함께 휠 하우징(320)의 내부에 수용될 수 있다.
센서부(530)는, 상판 모터 센서(535)를 포함할 수 있다.
상판 모터 센서(535)는 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이가 회전한 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상판 모터 센서(535)는 회전각을 측정하는 가변 저항(Potentiometer)일 수 있다.
상판 모터 센서(535)는 인터렉션 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상판 모터 센서(535)는 상판 모터(525)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단에 연결되어 상판 모터(525)와 함께 디스플레이의 후방에 배치될 수 있다.
센서부(530)는, 기울기 감지 센서(536)를 포함할 수 있다.
기울기 감지 센서(536)는 로봇 본체(100)의 기울임 각도를 측정할 수 있다.
기울기 감지 센서(536)는 예를 들어, 3축 가속도 센서일 수 있다. 가속도 센서는 정지한 상태에서 물체의 중력 가속도를 감지하는 센서이다. 물체가 기울어진 각도에 따라 중력 가속도가 달라지므로 중력 가속도를 측정하면 기울기 각도가 얻어진다. 다만, 정지 상태가 아닌 움직이는 가속 상태에서는 올바른 값을 얻을 수 없는 단점이 있다.
기울기 감지 센서(536)는 예를 들어, 3축 자이로 센서일 수 있다. 자이로 센서는 각속도를 측정하는 센서이다. 각속도를 전체 시간에 대해 적분하면 기울기 각도가 얻어진다. 다만, 자이로 센서에서 측정되는 각속도는 노이즈 등 이유로 지속적인 에러가 생기는데 이러한 에러로 인해 적분값에 대한 오차가 시간의 흐름에 따라 누적, 발생하게 된다.
결과적으로, 정지된 대기 상태로 긴 시간이 흐르는 경우 로봇(1)은 가속도 센서에 의해서는 기울기가 정확히 측정될 수 있으나 자이로 센서에 의해서는 오차가 생긴다. 주행하는 경우 로봇(1)은 자이로 센서에 의해서는 정확한 기울기 값이 측정될 수 있으나 가속도 센서로는 올바른 값을 얻을 수 없다.
바람직하게는, 기울기 감지 센서(536)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서일 수 있다. IMU 센서는 잘 알려진 바와 같이, 3축 가속도 센서와 3축 자이로 센서와 지자기 센서를 함께 내장한 센서로서 관성측정센서로도 지칭된다. IMU 센서를 사용하면 상술한 가속도 센서, 자이로 센서의 단점을 보완할 수 있다.
본 명세서는 이하, 기울기 감지 센서(536)로서 IMU 센서가 구비되는 실시예를 설명한다.
IMU 센서는 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, IMU 센서는 제어부(510)에 인접하여 배치될 수 있다. IMU 센서는 로봇 본체(100) 내부의 PCB 상에 장착, 구비될 수 있다. 기울임 각도와 방향의 측정 정확도 향상을 위해 IMU 센서는 로봇 본체(100)의 중앙 영역에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.
IMU 센서는 로봇 본체(100)의 3측 가속도, 3축 각속도 및 3축 지자기 데이터 중 적어도 하나를 측정하여 제어부(510)로 전달할 수 있다.
제어부(510)는, IMU 센서로부터 수신한 가속도, 각속도 및 지자기 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 로봇 본체(100)가 기울어진 방향 및 기울어진 각도를 산출할 수 있다. 제어부(510)는 이를 기초로 후술할 로봇 본체(100)의 수평 자세 유지 제어를 수행할 수 있다.
센서부(530)는, 낭떠러지를 감지하기 위한 추락 방지 센서(537)를 포함할 수 있다.
추락 방지 센서(537)는 로봇(1)이 주행하는 전방 지면과의 거리를 감지하도록 이루어질 수 있다. 추락 방지 센서(537)는, 추락 방지 센서(537)가 형성된 지점과 지면과의 상대적인 거리를 감지할 수 있는 범위 내에서 다양하게 이루어질 수 있다.
예를 들어, 추락 방지 센서(537)는 빛을 조사하는 발광부 및 반사된 빛이 입사되는 수광부를 포함하여 이루어질 수 있다. 추락 방지 센서(537)는 적외선 센서로 이루어질 수 있다. 추락 방지 센서(537)는 클리프 센서(Cliff Sensor)로 칭하여 질 수 있다.
추락 방지 센서(537)는 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 추락 방지 센서(537)는 로봇 본체(100)의 전방 커버(110) 내측에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 전방 커버(110)에 마련된 하향 경사면의 내측에 배치될 수 있다. 이를 통해, 추락 방지 센서(537)는 로봇(1)의 전방 바닥면을 향하여 빛을 조사할 수 있다. 즉, 전방의 경사면 내측에 배치되는 추락 방지 센서(537)는 로봇(1)의 진행 방향 전방에 낭떠러지가 존재하는지 미리 감지할 수 있게 한다.
추락 방지 센서(537)의 발광부는 전방 바닥면을 향해 비스듬하게 빛을 조사할 수 있다. 추락 방지 센서(537)의 수광부는 상기 바닥면에서 반사되어 입사되는 빛을 수신할 수 있다. 빛의 조사 시점과 수신 시점과의 차이를 기초로 전방 지면과 추락 방지 센서(537) 간의 거리가 측정될 수 있다.
추락 방지 센서(537)에 의해 측정된 상기 거리가 기 설정된 소정의 값을 초과하는 경우, 또는 소정의 범위를 초과하는 경우는, 전방 지면이 갑자기 낮아지는 경우일 수 있다. 이러한 원리로 낭떠러지가 감지될 수 있다.
제어부(510)는, 전방에 낭떠러지가 감지되는 경우 로봇(1)이 감지된 낭떠러지를 회피하여 주행하도록 휠 모터(MW)를 제어할 수 있다. 이때, 휠 모터(MW)의 제어는 정지 제어일 수 있다. 또는, 휠 모터(MW)의 제어는 회전 방향의 전환 제어일 수 있다.
추락 방지 센서(537)는 로봇 본체(100)의 후방 커버(120) 내측에 추가로 배치될 수 있다. 바람직하게는, 후방 커버(120)에 마련된 하향 경사면의 내측에 배치될 수 있다. 이를 통해, 추락 방지 센서(537)는 로봇(1)의 후방 바닥면을 향하여 빛을 조사할 수 있다. 즉, 후방의 경사면 내측에 배치되는 추락 방지 센서(537)는 로봇(1)이 후진하는 경우 후방에 낭떠러지가 존재하는지 미리 감지할 수 있게 한다.
센서부(530)는, 접촉 감지 센서(538)를 포함할 수 있다.
접촉 감지 센서(538)는 휠(310)이 지면에 접촉했는지 여부를 감지할 수 있다.
접촉 감지 센서(538)는 로봇(1)의 휠(310)과 지면 사이의 이격 거리를 측정하는 TOF 센서(538a)를 포함할 수 있다. TOF 센서(538a)는 TOF(Time OF Flight) 기술이 적용된 3차원 카메라일 수 있다. TOF 기술이란, 잘 알려진 바와 같이, 대상체를 향해 조사한 빛이 반사되어 돌아오는 왕복 비행 시간을 기초로 대상체와의 거리를 측정하는 기술이다.
TOF 센서(538a)는 휠부(300)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 접촉 감지 센서(538)는 좌우측 휠 하우징(320)에 각각 배치될 수 있다. TOF 센서(538a)가 측정한 지면과의 거리를 통해 휠(310)이 지면에 접촉한 상태인지가 판단될 수 있다. TOF 센서(538a)가 측정한 거리가 기 설정된 거리 미만인 경우(또는 기 설정된 거리 범위의 하한값 미만)라면 휠(310)이 지면에 접촉한 상태이다. TOF 센서(538a)가 측정한 거리가 기 설정된 거리 이상(또는 기 설정된 거리 범위의 상한값 이상)인 경우라면 휠(310)이 지면으로부터 이격된 상태이다.
접촉 감지 센서(538)는 로봇(1)의 일부 구성에 대해 가해지는 힘의 크기를 측정하는 로드셀(Load Cell)(538b)을 포함할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 로드셀(538b)은 힘이 가해지면 표면에 구비된 스트레인게이지(Strain Gauge)의 저항값이 변하게 된다. 이때, 상기 저항값의 변화를 통해 로드셀(538b)에 가해진 힘의 크기를 측정할 수 있다.
로드셀(538b)은 레그부(200)에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 로드셀(538b)은 좌우측 제3 링크 바디(231)에 각각 배치될 수 있다. 휠(310)이 바닥에 접촉된 상태에서 제3 링크(230)는 지면으로부터 수직항력이 가해져 변형된다. 로드셀(538b)의 측정값은 제3 링크(230)의 변형에 따라 초기값과는 상이한 값으로 나타난다. 이를 통해, 휠(310)이 지면과 접촉한 상태인지 여부가 판단될 수 있다.
센서부(530)는, 환경 센서(539)를 포함할 수 있다.
환경 센서(539)는 로봇(1)의 외부 즉, 로봇(1)이 주행하는 집안의 다양한 환경 상태를 측정하도록 이루어질 수 있다. 환경 센서(539)는 온도 센서(539a), 습도 센서(539b) 및 먼지 센서(539c) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
환경 센서(539)는 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 환경 센서(539)는 로봇 본체(100)의 후방에 배치될 수 있다. 가능한 실시예로서, 환경 센서(539)에 의해 측정된 정보는 디스플레이부(554)에 시각적으로 표시될 수 있다.
인터페이스부(550)는, 사용자와 로봇(1) 간의 상호작용을 위한 적어도 하나의 구성을 포함하며, 각 구성은 사용자로부터 명령을 입력 및/또는 사용자에게 정보를 출력하도록 구비될 수 있다.
인터페이스부(550)는, 마이크(551)를 포함할 수 있다.
마이크(551)는 사용자의 음성을 인식하는 구성으로서, 복수개 구비될 수 있다. 마이크(551)는, 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 마이크(551)는 인터렉션 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 마이크(551)는 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이에 인접하게 배치될 수 있다. 바람직하게는 상기 디스플레이 상부와 하부에 각각 2개가 배치되어 총 4개의 마이크(551)가 배치될 수 있다.
마이크(551)가 수신하는 음성 신호는 사용자의 위치 추적에 사용될 수 있다. 이때, 공지의 음원 추적 알고리즘이 적용될 수 있다. 예를 들어, 음원 추적 알고리즘은 복수의 마이크(551)가 음성 신호를 수신하는 시간차를 이용한 3점 측정 방식(삼각 측량 방식)일 수 있다. 각 마이크(551)의 위치와 음파의 속도를 이용하면 음성 소스의 위치가 산출되는 원리이다.
한편, 마이크(551)와 상술한 제2 카메라(532)가 서로 협력하면, 사용자가 멀리 떨어진 곳에서 로봇(1)을 부르는 경우에도 로봇(1)이 사용자의 위치를 찾아오도록 구현될 수 있다.
인터페이스부(550)는, 스피커(552)를 포함할 수 있다.
스피커(552)는 상부 기능 모듈에 배치될 수 있다. 예를 들어, 스피커(552)는 인터렉션 상부 기능 모듈의 디스플레이에 인접하여 배치될 수 있다. 스피커(552)는 디스플레이의 상부에 배치되되 좌측과 우측에 각각 구비될 수 있다.
스피커(552)는 로봇(1)의 정보를 소리로 송출할 수 있다. 스피커(552)가 송출하는 소리의 소스는 로봇(1)에 기 저장된 소리 데이터일 수 있다. 예를 들어, 기 저장된 소리 데이터는 로봇(1)의 음성 데이터일 수 있다. 예를 들어, 기 저장된 소리 데이터는 로봇(1)의 상태를 안내하는 알림음일 수 있다.
인터페이스부(550)는, 조작부(553)를 포함할 수 있다.
조작부(553)는 로봇(1)의 전원을 온/오프 전환 제어하는 명령을 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
전원의 온(on) 동작은 제어부(510)로의 전원 공급을 의미할 수 있다. 전원의 오프(off) 동작은 제어부(510)로의 전원 공급 차단을 의미할 수 있다. 전원의 공급은 배터리(560)로부터 제공된다.
조작부(553)를 통한 로봇(1)의 전원 오프는 완전한 전원 차단을 의미하는 것으로서 각 기능 모듈로의 전원 공급을 일시적으로 정지시키는 절전 모드와는 그 의미가 상이할 수 있다. 절전 모드의 제어는 전원의 온 상태에서 제어부(510)에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 펫 또는 집사의 역할을 수행하는 로봇(1)에 대해 완전한 전원 차단을 하는 경우는 드물 것이므로 조작부(553)는 로봇 본체(100)의 후방에 배치되는 것이 바람직하다.
조작부(553)에 대한 사용자의 명령은 조작부(553)를 상하 방향 또는 좌우 방향으로 피봇시키는 동작일 수 있다. 조작부(553)가 사용자에 의해 일측으로 피봇되면 로봇(1)의 전원이 온 동작될 수 있다. 조작부(553)가 사용자에 의해 상기 일측과 반대방향인 타측으로 피봇되면 로봇(1)의 전원이 오프 동작될 수 있다.
다만, 조작부(553)의 형태는 한정되는 것이 아니다. 다른 예로, 조작부(553)는, 사용자의 푸쉬(push) 동작으로 온/오프 명령을 입력 받는 버튼(button)일 수도 있다. 또 다른 예로, 조작부(553)는, 사용자의 슬라이딩(sliding) 동작으로 온/오프 명령을 입력 받는 슬라이딩 버튼일 수도 있다. 또 다른 예로, 조작부(553)는, 사용자의 터치(touch) 동작으로 온/오프 명령을 입력 받는 터치 스크린일 수도 있다.
인터페이스부(550)는, 디스플레이부(554)와 입력부(555)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(554)는, 하나 이상의 모듈에 배치되는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이부(554)는 로봇 본체(100)의 전방 커버(110)에 배치되는 제1 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이부(554)는 상부 기능 모듈에 배치되는 제2 디스플레이를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 디스플레이는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 중 어느 하나의 소자로 형성될 수 있다.
제1 디스플레이 또는 제2 디스플레이에는 로봇(1)의 작동 시간 정보, 배터리(560) 전력 정보 등의 정보가 표시될 수 있다.
제2 디스플레이에는 로봇(1)의 얼굴 표정이 표시될 수 있다. 또는, 제2 디스플레이에는 로봇(1)의 눈동자가 표시될 수 있다. 제2 디스플레이에 표시되는 얼굴의 모양 또는 눈동자의 모양을 통해 로봇(1)의 현재 상태가 감정으로 의인화되어 표현될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 외출했다가 귀가하는 경우 제2 디스플레이에는 웃는 얼굴 표정 또는 웃는 눈 모양이 표시될 수 있다. 이로써, 사용자는 로봇(1)과 교감하는 느낌을 받는 효과가 있다.
입력부(555)는, 사용자로부터 로봇(1)을 제어하기 위한 제어 명령을 입력 받도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 명령은 로봇(1)의 다양한 설정을 변경하는 명령일 수 있다. 예를 들어, 상기 설정은 음성 크기, 디스플레이 밝기, 절전 모드 설정 등일 수 있다.
입력부(555)는 로봇 본체(100)의 전방 커버(110)에 배치될 수 있다. 입력부(555)는 제1 디스플레이에 인접하게 배치되거나 제1 디스플레이 상에 배치될 수 있다.
입력부(555)는 사용자가 로봇(1)의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다. 이를 위해, 입력부(555)는, 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(정압/정전) 등으로 구성될 수 있다. 특히, 터치 패드가 제1 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치스크린(touch screen)이라 부를 수 있다.
배터리(560)는, 로봇(1)을 이루는 다른 구성들에 전원을 공급하도록 이루어진다.
배터리(560)는, 로봇 본체(100)에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리(560)는 로봇 본체(100)의 후방측에 배치될 수 있다. 배터리(560)는 서스펜션 모터(MS)보다 후방에 배치될 수 있다.
배터리(560)는, 외부의 전원에 의하여 충전될 수 있으며, 이를 위하여 로봇 본체(100)의 일측, 또는 배터리(560) 자체에는 배터리(560)의 충전을 위한 충전 단자(152)가 구비될 수 있다. 본 발명 실시예와 같이 충전 단자(152)는 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에 배치될 수 있다. 이로써, 로봇(1)은 충전대에 다가가 충전 단자(152)를 상부에서부터 충전대의 대응 단자에 안착시키는 방식으로 쉽게 충전대와 결합될 수 있다.
메모리(570)는, 로봇(1)의 구동 및 동작을 위한 다양한 데이터들이 저장되는 구성이다.
메모리(570)에는 로봇(1)이 자율 주행하기 위한 응용 프로그램 및 관련된 다양한 데이터가 저장될 수 있다. 메모리(570)에는 또한 센서부(530)에서 센싱되는 각각의 데이터들이 저장될 수 있으며, 사용자가 선택 또는 입력한 다양한 설정들에 대한 설정 정보 등이 저장될 수 있다.
메모리(570)는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 메모리(570)는 내장 메모리 및/또는 외장 메모리를 포함할 수 있으며, DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등과 같은 휘발성 메모리, OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, NAND 플래시 메모리, 또는 NOR 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, SSD. CF(compact flash) 카드, SD 카드, Micro-SD 카드, Mini-SD 카드, Xd 카드, 또는 메모리 스틱(memory stick) 등과 같은 플래시 드라이브, 또는 HDD와 같은 저장 장치를 포함할 수 있다.
메모리(570)는 제어부(510)에 포함될 수도 있고 별도의 구성으로 구비될 수도 있다.
통신부(580)는, 로봇(1) 내부 각 구성 간의 신호 전달을 위해 구비될 수 있다. 통신부(580)는 예를 들어, CAN(Controller Area Network) 통신을 지원할 수 있다. 상기 신호는 예를 들어, 제어부(510)로부터 다른 구성으로 전달되는 제어 명령일 수 있다.
통신부(580)는, 로봇(1) 외부에 존재하는 타 기기와의 무선 통신을 지원할 수 있다. 무선 통신의 지원을 위한 무선 통신 모듈로서 근거리 통신 모듈 또는 원거리 통신 모듈이 구비될 수 있다.
근거리 통신은 예를 들어, Bluetooth 통신, NFC(Near Field Communication) 통신 등이 될 수 있다.
원거리 통신은 예를 들어, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTEA(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), RF(Radio Frequency), LoRa(Long Range) 등이 될 수 있다.
4절 링크에 의한 로봇의 균형
도 13 및 도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 15에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되며, 도 16에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 하중이 휠로 전달되는 것을 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은 4절 링크 구조를 통하여 로봇 본체(100)를 지지하고, 로봇 본체(100)의 균형을 유지시킬 수 있다.
도 13 및 도 14를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 전후 방향 균형을 설명하면 다음과 같다.
로봇 본체(100)의 양 측면에는 각각 레그부(200)가 구비된다. 구체적으로, 로봇 본체(100)의 양 측에 구비된 측면 프레임(130)에는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)가 회전 가능하게 결합되고, 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)는 제3 링크(230)와 링크 결합된다. 즉, 로봇(1)은 측면 프레임(130), 제1 링크(210), 제2 링크(220) 및 제3 링크(230)로 이루어진 4절 링크를 통하여 로봇 본체(100)를 지지한다.
이때, 도 13 및 도 14와 같이 로봇 본체(100)의 측면을 바라볼 때, 로봇 본체(100)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)의 하중을 휠(310)이 안정적으로 받칠 수 있다.
특히, 모터 결합부(212)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로 로봇 본체(100)의 하중이 집중적으로 전달되는 모터 결합부(212)를 휠(310)이 안정적으로 지지할 수 있고, 로봇(1)의 균형을 유지시킬 수 있다.
한편, 도 13 및 도 14와 같이 로봇 본체(100)의 측면을 바라볼 때, 결합바(151)는 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 상태에서도 로봇(1)의 전체 하중이 휠(310)의 연직 상측에 집중될 수 있고, 휠(310)이 로봇(1)을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 중력 보상부(215)가 로봇 본체(100)를 들어 올리는 방향으로 복원력을 발생시킨다. 따라서, 서스펜션 모터(MS)가 구동되지 아니한 상태에서도 한 쌍의 레그부(200)가 지면으로부터 소정 높이만큼 로봇 본체(100)를 들어올린 상태를 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 장애물을 넘기 위하여 한 쌍의 휠(310) 중 어느 하나를 들어올리거나, 충전 등을 위하여 로봇 본체(100)의 높이를 낮출 때, 서스펜션 모터(MS)를 구동시켜 균형을 유지시킬 수 있다.
서스펜션 모터(MS)가 구동되면, 모터 결합부(212)를 축으로 하여 제1 링크(210)가 회전하면서 링크 결합부(213)가 상측으로 이동된다. 그리고, 제3 링크(230)는 제1 링크(210)의 회전에 따라 이동된다. 그리고, 제2 링크(220)는 제3 링크(230)에 의하여 밀려 회전 운동된다. 결과적으로, 제3 링크(230)의 일측 단부는 후방으로 이동되고, 제3 링크(230)의 타측 단부는 상측으로 이동될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 휠(310)을 상하 방향으로 이동시키더라도, 휠(310)의 전후 방향 이동 범위를 제한할 수 있다. 따라서, 로봇(1)이 안정적으로 균형을 유지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 로봇(1)에 의하면, 4절 링크 구조를 이용하여 다양한 높이의 장애물을 넘어갈 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)은, 제1 링크 결합홀(131)의 중심(C1)과 제2 링크 결합홀(132)의 중심(C2)은 소정 제1 거리(d1)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제1 링크(210)의 모터 결합부(212)의 중심(C1)과 제1 링크(210)의 링크 결합부(213)의 중심(C3)은 소정 제2 거리(d2)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제2 링크(220)의 프레임 결합부(222)의 중심(C2)과 제2 링크(220)의 링크 결합부(223)의 중심(C4)은 소정 제3 거리(d3)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제3 링크(230)의 제3 링크 결합홀(232)의 중심(C3)과 제3 링크(230)의 제4 링크 결합홀(233)의 중심(C4)은 소정 제4 거리(d4)의 간격을 두고 배치될 수 있다. 그리고, 제3 링크(230)의 제3 링크 결합홀(232)의 중심(C3)과 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)의 중심(C5)은 소정 제5 거리(d5)의 간격을 두고 배치될 수 있다.
이때, 제1 거리(d1)와, 제2 거리(d2), 제3 거리(d3), 제4 거리(d4) 및 제5 거리(d5)는 소정 길이 비를 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 거리(d1)는 제5 거리(d5)의 0.5배 이상, 0.6배 이하일 수 있다. 제2 거리(d2)는 제5 거리(d5)의 0.95배 이상, 1.05배 이하일 수 있다. 제3 거리(d3)는 제5 거리(d5)의 1.1배 이상, 1.2배 이하일 수 있다. 제4 거리(d4)는 제5 거리(d5)의 0.2배 이상, 0.3배 이하일 수 있다.
이와 같은 구성으로, 서스펜션 모터(MS)가 구동되어, 제3 링크(230)가 이동되더라도 휠 결합부(234)의 전후 방향 이동 거리는 소정 편차(△D) 이내로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 링크(230)가 이동되더라도 휠 결합부(234)의 중심(C5)의 전후 방향 이동 거리를 제5 거리(d5)의 2% 이내로 유지시킬 수 있다.
따라서, 로봇(1)의 이동 중, 로봇 본체(100)의 무게 중심이 휠(310)의 연직 상방에 배치될 수 있다. 그러므로, 로봇(1)이 이동 중, 전후 방향으로 흔들리는 것을 방지하고, 균형을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇(1)에 의하면, 장애물을 넘어가면서 휠(310)이 상측으로 들어 올려지더라도 휠(310)의 전후 방향 위치가 변화되지 않고 균형을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 15 및 도 16을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 좌우 방향 균형을 설명하면 다음과 같다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(100)는 한 쌍의 레그부(200) 및 휠부(300)에 의하여 지지된다.
로봇 본체(100)의 하중은 레그부(200)를 통하여 휠(310)로 전달될 수 있고, 휠(310)은 레그부(200) 및 로봇 본체(100)를 지지할 수 있다.
이때, 한 쌍의 레그부(200)는 서로 대칭(선대칭)적으로 배치될 수 있다. 특히, 한 쌍의 레그부(200)에서 링크 결합되는 부분은 서로 나란하게 배치될 수 있다.
구체적으로, 한 쌍의 제1 링크(210)의 모터 결합부(212)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제1 링크(210)의 링크 결합부(213)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 링크(220)의 프레임 결합부(222)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 링크(220)의 링크 결합부(223)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 한 쌍의 제3 링크(230)의 휠 결합부(234)는 서로 나란하게 배치될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)의 하측에는 소정 폭(△S)을 갖는 모듈 결합 공간(153)이 형성된다. 모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 레그부(200)와 나란하게 형성될 수 있다. 그리고, 모듈 결합 공간(153)은 한 쌍의 휠(310)과 나란하게 형성될 수 있다.
로봇 본체(100)의 내부에는 서스펜션 모터(MS)를 포함한 적어도 하나 이상의 모터 및 배터리(560)가 구비되고, 로봇(1)이 지면 상에 놓이면 모터 및 배터리(560)가 수용된 상태의 로봇 본체(100)의 전체적인 하중은 레그부(200)에 가해질 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)은 로봇 본체(100)의 양 측면에 레그부(200)가 구비되므로, 로봇 본체(100)의 하중이 한 쌍의 측면 프레임(130) 및 한 쌍의 레그부(200)에 집중된다.
이때, 도 15에 도시된 바와 같이, 로봇(1)의 전방에서 로봇(1)의 정면을 보았을 때를 기준으로, 측면 프레임(130) 및 레그부(200)는 모두 휠부(300)의 연직 상측에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 15와 같이 로봇(1)의 정면을 바라볼 때, 휠(310)을 상하 방향(연직 방향)을 따라 연장한 가상의 공간 내에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 배치될 수 있다.
즉, 도 15와 같이, 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠(310)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a2) 사이에 측면 프레임(130) 및 레그부(200)가 배치될 수 있다.
구체적으로, 측면 프레임(130)은 모두 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠(310)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a2) 사이에 배치될 수 있다.
제1 링크(210)는 모두 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠(310)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a2) 사이에 배치될 수 있다.
제2 링크(220)는 모두 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠(310)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a2) 사이에 배치될 수 있다.
제3 링크(230)는 적어도 일부가 휠(310)의 축 방향 내측 단부에 결합될 수 있다. 제3 링크(230)는 모두 휠부(300)를 상하 방향을 따라 연장한 가상의 공간 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 링크는 휠(310)의 축 방향 외측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선(a1)과 휠 하우징(320)의 축 방향 내측 단부를 연직 방향을 따라 연장한 가상의 선 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 레그부(200) 및 측면 프레임(130)의 두께(로봇(1)의 좌우 방향 길이)는 휠(310)의 두께(로봇(1)의 좌우 방향 길이, △W)보다 작다.
이와 같은 구성으로, 측면 프레임(130) 및 레그부(200)에 인가되는 로봇 본체(100)의 전체 하중은 중력 방향 하측에 배치되는 휠(310)에 의하여 지지될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(100)의 전체 하중(F1)은 로봇 본체(100)의 양 측면에 배치된 한 쌍의 측면 프레임(130)으로 분산될 수 있다.
이때, 한 쌍의 측면 프레임(130)에는 제1 링크(210) 및 제2 링크(220)와 결합되므로, 로봇 본체(100)의 전체 하중(F1)은 측면 프레임(130)과 제1 링크(210)가 결합되는 지점 및 측면 프레임(130)과 제2 링크(220)가 결합되는 지점을 향하여 분산될 수 있다(F2).
또한, 이렇게 분산된 힘(F2)은 제1 링크(210)와 제2 링크(220)를 따라 지면을 향하여 인가될 수 있다(F3). 그리고, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)를 따라 인가되는 힘(F3)은 휠(310)을 따라 전달되어 지면(B)을 누를 수 있다(F4).
이때, 휠(310)의 두께는 측면 프레임(130) 및 레그부(200)의 두께보다 크므로, 지면을 누르는 힘을 안정적으로 분산시킬 수 있고, 로봇(1)의 균형을 안정적으로 유지할 수 있다.
한편, 제1 링크(210)와 제2 링크(220)를 따라 인가되는 로봇 본체(100)의 하중은 제3 링크(230)에 의하여 지지될 수 있다(F5). 그리고 로봇 본체(100)의 하중에 의하여 제1 링크(210)를 누르는 힘은 중력 보상부(215)에 의하여 상쇄되어, 로봇(1)이 안정적으로 지지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)에 의하면, 한 쌍의 휠(310)의 연직 상측에 로봇 본체(100)의 하중을 집중시켜 로봇 본체(100)의 균형을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 로봇 본체(100)의 하중에 의하여 레그부(200)를 연직 하방으로 가압할 수 있고, 로봇(1)의 좌우 방향으로 하중이 인가되는 것을 방지하여, 로봇(1)이 좌우 방향으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
하부 기능 모듈
도 17에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합된 상태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 18 내지 도 23에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 결합바와 하부 기능 모듈이 결합되는 과정을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 17 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 하부 기능 모듈(800)을 설명하면 다음과 같다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합됨으로써 로봇(1)에 다양한 기능을 부여하는 구성요소이다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 분리 가능하게 결합된다. 구체적으로, 하부 기능 모듈(800)은 하면 커버(150)의 하측 면(저면)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 하부 기능 모듈(800)은 한 쌍의 레그부(200) 및 한 쌍의 휠부(300) 사이에 형성되는 공간 상에서 로봇 본체(100)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 사용자의 필요 또는 상황에 따라 로봇 본체(100)의 하측에 하부 기능 모듈(800)을 결합시켜 다양한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 결합되어 있던 하부 기능 모듈(800)을 분리한 후, 다른 기능을 수행하는 하부 기능 모듈(800)과 결합하여 기능을 변경하거나, 상부 기능 모듈(700)과 결합된 상태에서 하부 기능 모듈(800)을 추가 장착하여 새로운 기능을 추가할 수 있다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)와 결합되기 전, 바닥면(지면)에 놓여있을 수 있다. 그리고, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)와 결합되어 바닥면(지면)을 따라 이동할 수 있다. 그리고 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)와 분리되면 바닥면(지면) 상에 놓일 수 있다.
여기에서 하부 기능 모듈(800)은 상부 기능 모듈(700)과 비교하여 바닥면에 가깝게 배치되는 것이 유리한 기능 위주로 구성될 수 있다. 즉, 상부 기능 모듈(700)의 경우에는, 로봇 본체(100)의 상부에 배치되므로, 사용자의 눈과 마주하거나, 사용자의 손이 닿기 쉬운 높이에 컵을 배치하거나, 사용자가 집기 쉬운 위치에 핸드폰 등의 물건을 거치하는 등 소정 높이를 유지하여야 하는 기능을 부여하는 것이 바람직하다. 이와 대비하여, 하부 기능 모듈(800)은 바닥면 상에 놓여있거나 로봇 본체(100)보다 낮은 위치에 배치되어야하는 기능을 부여하는 것이 바람직하다.
일 예로, 하부 기능 모듈(800)은 배터리(미도시), 흡입노즐(830) 및 먼지통(837)을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면 로봇(1)은 건식 청소를 할 수 있다.
다른 예로, 하부 기능 모듈(800)은 회전축을 중심으로 회전하는 걸레 및 걸레에 공급되는 물을 저장하는 물통을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면 로봇(1)은 습식 청소를 할 수 있다.
다른 예로, 하부 기능 모듈(800)은 암 및 그리퍼를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈(800)을 로봇 본체(100)에 결합하면, 그리퍼는 휴대폰이나 큰 물건 등을 집어 들어올려 다른 장소로 운반할 수 있다.
반복된 설명을 피하기 위하여, 이하에서는 건식 청소 기능을 갖는 하부 기능 모듈(800)을 기준으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 기능을 갖는 하부 기능 모듈(800)에도 모두 적용될 수 있다.
하부 기능 모듈(800)은 하부 기능 모듈 본체(810)를 포함한다. 하부 기능 모듈 본체(810)는 하부 기능 모듈(800)의 외형을 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하부 기능 모듈 본체(810)는 전후 방향을 따라 연장 형성된 직육면체 형태일 수 있다. 이와 같은 구성으로, 하부 기능 모듈 본체(810)는 하면 커버(150)의 하측 및 한 쌍의 레그부(200) 사이에 배치될 수 있다.
하부 기능 모듈 본체(810)에는 하부 기능 모듈(800)에 기능을 부여하는 장치(예를 들어, 흡입노즐(830))가 결합될 수 있다. 하부 기능 모듈 본체(810)의 내부에는 배터리, 모터 등의 장치가 내장될 수 있다.
한편, 하부 기능 모듈(800)은 램프(815)를 포함할 수 있다. 램프(815)는 발광을 통하여 하부 기능 모듈(800)의 위치를 알릴 수 있다. 예를 들어 램프(815)는 적외선(IR) LED(light emitting diode)일 수 있다.
참고로, 하부 기능 모듈(800)의 후방은 대응 단자(825)를 기준으로 램프(815)가 배치된 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 하부 기능 모듈(800)의 전방은 상기 후방의 반대 방향(예를 들어, 흡입 노즐(830)이 배치된 방향)을 의미할 수 있다.
하부 기능 모듈 본체(810)에는 후술할 로봇 본체 체결부(820)가 구비될 수 있다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합되는 로봇 본체 체결부(820)를 포함한다.
로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈 본체(810)의 상측 면에 결합될 수 있다. 그리고, 로봇 본체 체결부(820)는 로봇 본체(100)의 하측 면에 결합된다. 구체적으로, 로봇 본체 체결부(820)는 하면 커버(150)에 구비된 결합바(151) 및 충전 단자(152)와 결합된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 로봇 본체 체결부(820)는 체결부 본체(821)를 포함한다.
체결부 본체(821)는 하부 기능 모듈 본체(810)에 결합되고, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 로봇 본체(100)의 결합바(151)를 수용할 수 있다.
구체적으로, 체결부 본체(821)에는 바 수용홈(821a)이 형성될 수 있다. 바 수용홈(821a)은 체결부 본체(821)의 상측 면에서 하측으로 오목하게 형성될 수 있다.
바 수용홈(821a)은 결합바(151)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 바 수용홈(821a)은 결합바(151)의 형태에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 바 수용홈(821a)은, 원 기둥 형태의 결합바(151)의 형태에 대응하여, 하부 기능 모듈(800)의 좌우 방향을 따라 형성될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서, 바 수용홈(821a)에 결합바(151)가 수용될 수 있다. 그리고, 체결부 본체(821)의 상측 면은 하면 커버(150)의 하측 면과 접촉되어 지지될 수 있다. 따라서, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 로봇 본체(100)가 이동하더라도 하부 기능 모듈(800)이 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
로봇 본체 체결부(820)는 결합 후크(822)를 포함한다. 결합 후크(822)는 체결부 본체(821)에 회전 가능하게 결합되고, 회전에 의하여 바 수용홈(821a)에 수용된 결합바(151)와 결합될 수 있다.
구체적으로, 결합 후크(822)는 결합 후크 본체(822a), 바 지지부(822b), 바 가이드부(822c), 걸림턱(822d), 샤프트(822e) 및 수용홈(822f)을 포함한다.
결합 후크 본체(822a)는 체결부 본체(821)에 회전 가능하게 결합된다. 그리고, 결합 후크 본체(822a)의 길이 방향 일측에는 바 지지부(822b)가 돌출 형성될 수 있다. 결합 후크 본체(822a)에는 바 지지부(822b)와 소정 간격을 두고 바 가이드부(822c)가 돌출 형성될 수 있다. 결합 후크 본체(822a)의 타측에는 걸림턱(822d)이 형성될 수 있다. 결합 후크 본체(822a)에는 샤프트(822e)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 결합 후크 본체(822a)에는, 바 지지부(822b)와 바 가이드부(822c)의 사이에 수용홈(822f)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 결합 후크 본체(822a)는 소정 두께를 갖는 블럭 형태로 형성될 수 있다. 결합 후크 본체(822a)는 샤프트(822e)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 결합 후크 본체(822a)가 회전되면서 바 지지부(822b), 바 가이드부(822c) 및 걸림턱(822d)을 회전시킬 수 있다.
바 지지부(822b)는 결합 후크 본체(822a)에서 돌출 연장 형성되고, 결합바(151)와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 바 지지부(822b)는 결합 후크 본체(822a)의 일측에서 소정 두께 및 소정 길이로 돌출 연장 형성될 수 있다. 이때, 바 지지부(822b)의 적어도 일부는 바 가이드부(822c)보다 중력 방향 상측에 배치될 수 있다.
바 지지부(822b)는 결합 후크 본체(822a)에 결합된 샤프트(822e)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 일 예로, 바 지지부(822b)는 하면 커버(150)의 하측 면에 접촉되어 하방으로 회전될 수 있다. 다른 예로, 바 가이드부(822c)가 결합바(151)에 의하여 하방으로 가압되면, 바 지지부(822b)는 바 가이드부(822c)의 회전에 의하여 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다. 또 다른 예로, 바 지지부(822b)는 토션 스프링(826)의 탄성력에 의하여 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다.
바 지지부(822b)는 결합바(151)를 접촉 지지하여, 하부 기능 모듈(800)에 결합된 결합바(151)의 이탈을 방지할 수 있다. 결합바(151)가 로봇 본체 체결부(820)에 결합된 상태에서, 결합바(151)의 상측에는 바 지지부(822b)가 배치될 수 있다.
이때, 로봇 본체(100)가 상측으로 들어 올려지는 경우, 결합바(151)도 상측으로 이동될 수 있다. 그리고, 상측으로 이동되는 결합바(151)는 바 지지부(822b)에 의하여 지지될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)가 상측으로 들어 올려지더라도, 바 지지부(822b)는 하부 기능 모듈(800)과 로봇 본체(100)가 임의로 분리되는 것을 방지할 수 있다.
바 가이드부(822c)는 결합 후크 본체(822a)에서 돌출 연장 형성되고, 결합바(151)와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 바 가이드부(822c)는 결합 후크 본체(822a)의 일측에서 소정 두께 및 소정 길이로 돌출 연장 형성될 수 있다. 이때, 바 가이드부(822c)의 적어도 일부는 바 지지부(822b)보다 중력 방향 하측에 배치될 수 있다.
바 가이드부(822c)는 결합 후크 본체(822a)에 결합된 샤프트(822e)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 일 예로, 바 가이드부(822c)는 결합바(151)와 접촉될 수 있고, 결합바(151)에 의하여 하방으로 가압되어 회전될 수 있다. 다른 예로, 바 지지부(222b)가 하면 커버(150)의 하측 면에 의하여 하방으로 가압되면, 바 가이드부(822c)는 바 지지부(822b)의 회전에 의하여 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다. 또 다른 예로, 바 가이드부(822c)는 토션 스프링(826)의 탄성력에 의하여 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다.
바 가이드부(822c)는 결합바(151)의 이동을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 바 가이드부(822c)는 결합바(151)가 하강할 경우, 결합바(151)와 접촉되어 하방으로 회전될 수 있다. 바 가이드부(822c)는 토션 스프링(826)의 탄성력에 의하여 회전되어 결합바(151)의 상승을 가이드할 수 있다.
걸림턱(822d)은 결합 후크 본체(822a)에서 돌출 형성되고, 후술할 지지 스토퍼(823)와 접촉될 수 있다. 걸림턱(822d)은 결합 후크 본체(822a)의 타측에서 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 걸림턱(822d)은 결합 후크 본체(822a)를 기준으로 바 지지부(822d)의 반대 측에 배치될 수 있다.
걸림턱(822d)은 결합 후크 본체(822a)에 결합된 샤프트(822e)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 일 예로, 걸림턱(822d)은 바 지지부(822b) 또는 바 가이드부(822c)가 가압되어 회전되면 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다. 다른 예로, 걸림턱(822d)은 토션 스프링(826)의 탄성력에 의하여 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전될 수 있다.
걸림턱(822d)은 지지 스토퍼(823)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 걸림턱(822d)은 결합 후크 본체(822a)와 함께 회전되어 소정 위치에서 지지 스토퍼(823)에 형성된 걸림턱 수용부(823b)에 수용될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 걸림턱(822d)이 걸림턱 수용부(823b)에 수용된 상태에서, 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823)는 서로 접촉하여 지지될 수 있고, 소정 크기 이상의 외력이 인가되어야만 결합이 해제되면서 회전될 수 있다.
샤프트(822e)는 결합 후크 본체(822a)에 회전 가능하게 결합된다. 샤프트(822e)는 결합 후크 본체(822a)가 회전하는 축을 제공할 수 있다.
수용홈(822f)은 결합 후크 본체(822a)에 형성되고, 결합바(151)를 수용할 수 있다. 수용홈(822f)은 바 지지부(822b)와 바 가이드부(822c) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 수용홈(822f)은 결합 후크 본체(822a)에서 돌출 형성된 바 지지부(822b)와 바 가이드부(822c) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 수용홈(822f)은 바 지지부(822b)와 바 가이드부(822c) 사이에 오목하게 형성된 홈을 의미할 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)에 결합하기 위하여 하강하면, 결합바(151)는 하강하면서 바 지지부(822b)와 바 가이드부(822c) 사이에 형성된 수용홈(822f)에 수용될 수 있다.
수용홈(822f)에 형성된 공간은 바 수용홈(821a)에 형성된 공간과 연통될 수 있다. 상기의 연통된 공간에는 결합바(151)가 수용될 수 있다.
지지 스토퍼(823)는 체결부 본체(821)에 회전 가능하게 결합되고, 결합 후크(822)가 소정 위치로 회전되면 결합 후크(822)와 체결될 수 있다.
지지 스토퍼(823)는 스토퍼 본체(823a), 걸림턱 수용부(823b), 스위치 접촉부(823c) 및 샤프트(823d)를 포함한다.
스토퍼 본체(823a)는 체결부 본체(821)에 회전 가능하게 결합된다. 그리고, 스토퍼 본체(823a)의 길이 방향 일측에는 걸림턱 수용부(823b)가 형성될 수 있다. 스토퍼 본체(823a)의 타측에는 스위치 접촉부(823c)가 형성될 수 있다. 스토퍼 본체(823a)에는 샤프트(823d)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 스토퍼 본체(823a)는 소정 두께를 갖는 블럭 형태로 형성될 수 있다. 스토퍼 본체(823a)는 샤프트(823d)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스토퍼 본체(823a)가 회전되면서 걸림턱 수용부(823b) 및 스위치 접촉부(823c)를 회전시킬 수 있다.
걸림턱 수용부(823b)는 스토퍼 본체(823a)에 형성되고, 결합 후크(822)의 걸림턱(822d)을 수용할 수 있다.
예를 들어, 걸림턱 수용부(823b)는 스토퍼 본체(823a)의 일측에 형성될 수 있다. 이때, 걸림턱 수용부(823b)는 스토퍼 본체(823a)에서 돌출 연장 형성되되, 걸림턱(822d)을 수용할 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 즉, 걸림턱 수용부(823b)는 지지 스토퍼 본체(823a)의 길이 방향 일측에 단을 이루어 형성될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 걸림턱(822d)이 소정 위치까지 회전되는 경우, 걸림턱 수용부(823b)에 형성된 홈에 수용될 수 있다. 그리고 걸림턱(822d)이 걸림턱 수용부(823b)에 수용된 상태에서, 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823)는 서로 접촉하여 지지될 수 있고, 소정 크기 이상의 외력이 인가되어야만 결합이 해제되면서 회전될 수 있다.
스위치 접촉부(823c)는 스토퍼 본체(823a)에 형성되고, 후술할 스위치(824)를 통하여 외력을 인가받을 수 있다.
스위치 접촉부(823c)는 스토퍼 본체(823a)의 타측에서 돌출 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 스위치 접촉부(823c)는 스토퍼 본체(823a)를 기준으로 걸림턱 수용부(823b)의 반대 측에 배치될 수 있다.
스위치 접촉부(823c)의 적어도 일부는 스위치(824)의 직선 이동 영역 상에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스위치(824)가 직선 이동될 때, 스위치 접촉부(823c)를 누를 수 있다.
스위치 접촉부(823c)가 스토퍼 본체(823a)에서부터 연장된 길이는 걸림턱 수용부(823b)가 스토퍼 본체(823a)에서부터 연장된 길이보다 길 수 있다. 따라서, 지지 스토퍼(823)의 회전 중심을 원점으로 하여, 지지 스토퍼(823)와 스위치(824)가 서로 접촉되는 위치까지의 거리는, 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823)가 접촉하는 위치까지의 거리보다 멀 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스위치(824)가 지지 스토퍼(823)를 누르는 힘을 이용하여, 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823)의 체결을 해제시킬 수 있다.
샤프트(823d)는 스토퍼 본체(823a)에 회전 가능하게 결합된다. 샤프트(823d)는 스토퍼 본체(823a)가 회전하는 축을 제공할 수 있다.
스위치(824)는 체결부 본체(821)에 직선 이동 가능하게 구비되고, 직선 이동을 통하여 지지 스토퍼(823)를 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 스위치(824)는 사용자가 누를 수 있도록 구비될 수 있다. 스위치(824)는 원기둥 형태로 형성되되, 축 방향(길이 방향) 일측 단부는 체결부 본체(821)의 외부에 노출되도록 배치되고, 축 방향 타측 단부는 체결부 본체(821)의 내부에 배치될 수 있다.
다른 예로, 스위치(824)에는 액츄에이터(미도시)가 구비될 수 있고, 액츄에이터의 작동에 의하여 직선 이동될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 스위치(824)가 직선 이동되면서 지지 스토퍼(823)를 가압할 수 있고, 지지 스토퍼(823)가 회전되면서 지지 스토퍼(823)와 결합 후크(822)의 체결을 해제시킬 수 있다.
대응 단자(825)는 체결부 본체(821)에 배치되고, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합되면 하면 커버(150)에 배치된 충전 단자(152)와 접촉될 수 있다.
충전 단자(152)는 대응 단자(825)와 결합함으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 전기적으로 연결된다.
대응 단자(825)는 충전 단자(152)의 형태에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 대응 단자(825)는 하면 커버(150)에서 하방으로 돌출 형성된 충전 단자(152)의 형태에 대응하여, 체결부 본체(821)의 상측 면에서 하방으로 함몰 형성된 홈 상에 배치될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합되면 충전 단자(152)와 대응 단자(825)가 정확한 위치에 결합될 수 있다. 또한, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 하부 기능 모듈(800)이 흔들리거나 분리되는 것을 방지할 수 있다.
토션 스프링(826)은 결합 후크(822)가 회전된 경우, 결합 후크(822)에 복원력을 인가할 수 있다. 토션 스프링(826)은 결합 후크(822)의 샤프트(822e)의 외주면을 감싸도록 권선될 수 있다. 이때, 토션 스프링(826)의 양측 단부는 각각 샤프트(822e)와 결합 후크 본체(822a)에 결합될 수 있다.
따라서, 결합바(151)가 하강하면서 결합 후크(822)를 회전시키면, 토션 스프링(826)에는 탄성력이 발생할 수 있다. 이때, 토션 스프링(826)의 탄성력은 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823) 사이의 지지력(결합력)보다는 작을 수 있다. 따라서, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합한 상태를 유지시킬 수 있다.
그리고, 스위치(824)를 통하여 외력이 인가되어 결합 후크(822)와 지지 스토퍼(823) 사이의 결합이 해제되면, 토션 스프링(826)은 결합 후크(822)에 회전력을 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 하면 커버(150)와 하부 기능 모듈(800)의 로봇 본체 체결부(820)가 결합 및 분리되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
하부 기능 모듈(800)과 결합하기 위하여 로봇 본체(100)가 하강하면, 결합바(151) 및 충전 단자(152)는 하면 커버(150)의 하강에 따라 함께 하강된다. 이때, 결합바(151)의 연직 하방에는 결합 후크(822)가 배치되고, 충전 단자(152)의 연직 하방에는 대응 단자(825)가 배치된다(도 18 참조).
로봇 본체(100)의 하강이 진행되면, 결합바(151)는 결합 후크(822)의 바 가이드부(822c)와 접촉될 수 있고, 결합바(151)가 바 가이드부(822c)를 누를 수 있다. 그리고, 바 가이드부(822c)가 하방으로 눌림에 따라 바 가이드부(822c)와 연결된 결합 후크 본체(822a), 바 지지부(822b) 및 걸림턱(822d)이 함께 회전될 수 있다.
이때, 결합바(151)가 바 가이드부(822c)와 접촉되기 시작하는 시점에는 충전 단자(152)와 대응 단자(825)는 미접촉 상태일 수 있다. 그리고, 걸림턱(822d)은 지지 스토퍼(823)를 밀어 회전시킬 수 있다(도 19 참조).
이후, 로봇 본체(100)가 더 하강하면, 걸림턱(822d)이 걸림턱 수용부(823b)에 끼워져 수용되고, 충전 단자(152)와 대응 단자(825)는 서로 접촉된다. 따라서, 결합 후크(822)는 지지 스토퍼(823)에 의하여 회전이 제한될 수 있다.
하면 커버(150)의 결합바(151)가 하부 기능 모듈(800)의 결합 후크(822)에 걸림으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 물리적으로 결합될 수 있다. 그리고, 충전 단자(152)와 대응 단자(825)는 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 결합바(151)는 수용홈(822f)에 수용되고, 바 지지부(822b)에 의하여 이탈이 방지될 수 있다.(도 20 참조).
한편, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서, 스위치(824)가 직선 이동되면, 스위치(824)가 지지 스토퍼(823)의 스위치 접촉부(823c)를 누를 수 있다. 이에 따라, 지지 스토퍼(823)가 회전되면서 지지 스토퍼(823)와 결합 후크(822)의 체결이 해제될 수 있다. 지지 스토퍼(823)와 결합 후크(822)의 체결이 해제되면, 토션 스프링(826)은 결합 후크(822)에 회전력을 인가할 수 있다(도 21 참조).
한편, 지지 스토퍼(823)와 결합 후크(822)의 체결이 해제된 상태에서, 로봇 본체(100)가 상승 이동하지 않는 한, 결합바(151)는 결합 후크(822)에서 분리될 수 없다.
반면, 지지 스토퍼(823)와 결합 후크(822)의 체결이 해제된 상태에서, 로봇 본체(100)가 상승 이동하면, 결합바(151)가 상승 이동되고, 결합 후크(822)는 토션 스프링(826)의 복원력에 의하여 회전되면서 결합바(151)가 이동되는 경로를 개방시킬 수 있다. 이때, 충전 단자(152)와 대응 단자(825)의 전기적 연결은 종료될 수 있다(도 22 참조).
이후, 로봇 본체(100)가 더 상승 이동하면, 결합바(151)는 결합 후크(822)로부터 이탈하고, 로봇 본체(100)는 하부 기능 모듈(800)과 물리적으로 분리될 수 있다(도 23 참조).
한편, 도 24에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 로봇 본체 체결부를 설명하기 위한 사시도가 도시되고, 도 25에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 로봇 본체 체결부를 설명하기 위한 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 26에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 가이드홀의 형태를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 27 내지 도 30에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 체결부 본체의 이동에 따른 지지핀의 이동과 결합 후크의 회전 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 24 내지 도 30을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇(1)에서 하부 기능 모듈(1800)을 설명하면 다음과 같다.
한편, 반복된 설명을 피하기 위하여 본 실시예에서 특별히 설명하는 내용을 제외하고는 본 발명의 일 실시예 따른 하부 기능 모듈(800)의 구성 및 효과가 동일하므로 이를 원용할 수 있다.
본 실시예의 하부 기능 모듈(1800)은 로봇 본체 체결부(1820)를 포함할 수 있다.
로봇 본체 체결부(1820)는 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면에 결합될 수 있다. 그리고, 로봇 본체 체결부(1820)는 로봇 본체(100)의 하측 면에 결합된다. 구체적으로, 로봇 본체 체결부(1820)는 하면 커버(1150)에 구비된 결합바(1151) 및 충전 단자(1152)와 결합된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 로봇 본체 체결부(1820)는 체결부 본체(1821)를 포함한다.
체결부 본체(1821)는 결합바(1151)를 수용하여 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 체결부 본체(1820)는 소정 부피를 갖는 블럭 형태로 형성될 수 있다.
체결부 본체(1821)는 적어도 하나 이상의 스프링(1826)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 체결부 본체(1821)의 하측 면에는 적어도 하나 이상의 스프링(1826)이 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 체결부 본체(1821)는 스프링(1826)을 통하여 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면에 연결될 수 있다.
그리고, 체결부 본체(1821)는 결합바(1151)와 접촉되어 상하 방향을 따라 이동할 수 있다.
체결부 본체(1821)에는 바 수용홈(1821a)이 형성될 수 있다. 바 수용홈(1821a)은 체결부 본체(1821)의 상측 면에서 하측으로 오목하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 체결부 본체(1821)의 상측 면에는 한 쌍의 바 수용홈(1821a)이 나란하게 형성될 수 있다.
바 수용홈(1821a)은 결합바(1151)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 바 수용홈(1821a)은 결합바(1151)의 형태에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합바(1151)는 한 쌍이 나란하게 구비되어 하면 커버(1150)에 배치되고, 바 수용홈(1821a)은 원 기둥 형태의 결합바(1151)의 형태에 대응하여 한 쌍이 나란하게 형성될 수 있다.
한편, 체결부 본체(1821)에는 연결 링크(1823)의 적어도 일부가 수용될 수 있다. 예를 들어, 체결부 본체(1821)에는 연결 링크 본체(1823a)의 적어도 일부가 수용되는 홈이 형성될 수 있다.
그리고 체결부 본체(1821)에는 링크 결합홀(1821b)이 형성될 수 있다. 링크 결합홀(1821b)에는 연결 링크(1823)에 결합되는 힌지핀(1823b)이 회전 가능하게 관통 결합될 수 있다.
한편. 체결부 본체(1821)에는 가이드수용홈(1821c)이 형성될 수 있다. 가이드수용홈(1821c)에는 핀가이드부(1827)가 수용될 수 있다.
가이드수용홈(1821c)은 체결부 본체(1821) 중에서 연결 링크(1823)가 결합되는 면과 다른 면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결 링크(1823)가 체결부 본체(1821)의 좌우 방향 양 측면에 결합되는 경우, 가이드수용홈(1821c)은 체결부 본체(1821)의 전면에 형성될 수 있다.
가이드수용홈(1821c)은 핀가이드부(1827)의 형태에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 핀가이드부(1827)가 사각 블럭 형태로 형성되면, 가이드수용홈(1821c)은 사각 홈 형태로 형성될 수 있다. 또한, 핀가이드부(1827)에 결합 위치를 가이드하는 돌기 등이 형성되면, 가이드수용홈(1821c)에는 상기 돌기 등과 마주보는 위치에 상기 돌기 등을 수용하는 홈이 형성될 수 있다.
한편, 체결부 본체(1821)에는 링크가이드홀(1821d)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 링크가이드홀(1821d)은 장홀 형태로 형성될 수 있다. 링크가이드홀(1821d)에는 결합후크(1822)에 구비된 샤프트가 삽입될 수 있고, 상기 샤프트는 링크가이드홀(1821d)을 따라 이동될 수 있다.
로봇 본체 체결부(1820)는 결합 후크(1822)를 포함한다. 결합 후크(1822)는 체결부 본체(1821)에 회전 가능하게 결합되고, 회전에 의하여 바 수용홈(1821a)에 수용된 결합바(1151)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합 후크(1822)는 복수 개 구비되어, 체결부 본체(1821)의 양 측에 각각 결합될 수 있다.
결합 후크(1820)는 연결 링크(1823)와 결합되고, 연결 링크(1823)의 회전에 연동하여 회전되어 결합바(1151)의 이탈을 방지할 수 있다. 예를 들어, 결합 후크(1820)는 체결부 본체(1821)의 양 측에 결합된 연결 링크(1823)에 결합되도록 복수 개 구비될 수 있다.
구체적으로, 결합 후크(1822)는 결합 후크 본체(1822a), 바 지지부(1822b) 및 힌지부(1822c)를 포함한다.
결합 후크 본체(1822a)는 소정 두께를 갖는 블럭 형태로 형성되고, 결합 후크 본체(1822a)의 일측에는 바 지지부(1822b)가 연장 형성될 수 있다. 한편, 결합 후크 본체(1822a)에는 힌지부(1822c)가 돌출 연장 형성될 수 있다. 이때, 바 지지부(1822b)는 힌지부(1822c)와 소정 각도를 이루어 배치될 수 있다.
결합 후크 본체(1822a)는 힌지부(1822c)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 결합 후크 본체(1822a)가 회전되면서 바 지지부(1822b)를 회전시킬 수 있다.
바 지지부(1822b)는 결합 후크 본체(1822a)에서 연장 형성되고, 결합바(1151)와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 바 지지부(1822b)는 결합 후크 본체(1822a)의 일측에서 소정 두께 및 소정 길이로 연장 형성될 수 있다.
바 지지부(1822b)는 연결 링크(1823)와 회전 가능하게 결합된다. 예를 들어, 바 지지부(1822b)에는 연결 링크(1823)의 후크핀(1823c)이 관통 결합될 수 있도록 홀이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 연결 링크(1823)가 회전되면, 후크핀(1823c)이 회전되고, 바 지지부(1822b)는 후크핀(1823c)과 연동하여 회전될 수 있다.
바 지지부(1822b)는 힌지부(1822c)를 축으로 하여 회전될 수 있다. 일 예로, 체결부 본체(1821)가 결합바(1151)에 의하여 하방으로 가압되면, 연결 링크(1823)가 회전되고, 연결 링크(1823)의 회전에 의하여 바 지지부(1822b)는 회전될 수 있다.
바 지지부(1822b)는 결합바(1151)를 접촉 지지하여, 하부 기능 모듈(1800)에 결합된 결합바(151)의 이탈을 방지할 수 있다. 결합바(1151)가 로봇 본체 체결부(1820)에 결합된 상태에서, 결합바(1151)의 상측에는 바 지지부(1822b)가 배치될 수 있다.
이때, 로봇 본체(100)가 상측으로 들어 올려지는 경우, 결합바(1151)도 상측으로 이동될 수 있다. 그리고, 상측으로 이동되는 결합바(1151)는 바 지지부(1822b)에 의하여 지지될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(1100)가 상측으로 들어 올려지더라도, 바 지지부(1822b)는 하부 기능 모듈(1800)과 로봇 본체(100)가 임의로 분리되는 것을 방지할 수 있다.
힌지부(1822c)는 결합 후크 본체(1822a)에서 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 힌지부(1822c)는 결합 후크 본체(1822a)에서 연장 형성되되, 힌지부(1822c)가 돌출된 두께는 결합 후크 본체(1822a)의 두께보다 작을 수 있다.
힌지부(1822c)는 체결부 본체(1821)와 이동 가능하게 결합될 수 있다. 힌지부(1822c)에는 샤프트가 삽입 결합될 수 있고, 상기 샤프트는 체결부 본체(1821)에 형성된 링크가이드홀(1821d)에 수용될 수 있다.
이와 같은 구성으로 연결 링크(1823)가 회전되면, 힌지부(1822c)는 링크가이드홀(1821d)을 따라 이동될 수 있고, 링크가이드홀(1821d)의 소정 위치 상에서 회전될 수 있다.
로봇 본체 체결부(1820)는 연결 링크(1823)를 포함한다. 연결 링크(1823)는 체결부 본체(1821)와 결합 후크(1822)를 링크 연결시킬 수 있다.
연결 링크(1823)는 연결 링크 본체(1823a), 힌지핀(1823b) 및 후크핀(1823c)을 포함한다.
예를 들어, 연결 링크 본체(1823a)는 적어도 1회 벤딩된 막대 형태로 형성될 수 있다. 이때, 연결 링크 본체(1823a)는 체결부 본체(1821)를 기준으로 바깥쪽이 볼록한 형태로 벤딩될 수 있다.
연결 링크 본체(1823a)의 길이 방향 일측에는 힌지핀(1823b)이 삽입 결합될 수 있고, 연결 링크 본체(1823a)의 길이 방향 타측에는 후크핀(1823c)이 삽입 결합될 수 있다.
따라서, 연결 링크 본체(1823a)는 길이 방향 일측이 체결부 본체(1821)에 수용될 수 있다. 그리고, 연결 링크 본체(1823a)는 힌지핀(1823b)에 의하여 체결부 본체(1821)와 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 연결 링크 본체(1823a)는 상기 힌지핀(1823b)을 축으로 하여 회전될 수 있다.
또한, 연결 링크 본체(1823a)는 후크핀(1823c)에 의하여 결합 후크(1822)와 상대 회전 가능하게 결합될 수 있다.
연결 링크 본체(1823a)의 길이 방향 타측의 적어도 일부는, 연결 링크 본체(1823a)의 회전에 따라 바, 수용홈(1821a)에 수용된 결합바(1151)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 연결 링크 본체(1823a)는 결합바(1151)가 임의로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
지지핀(1824)은 핀가이드부(1825)에 삽입 결합되어 상기 체결부 본체(1821)의 이동을 가이드할 수 있다.
지지핀(1824)은 핀 링크(1825)의 일측에 결합되고, 핀가이드부(1825)에 형성된 가이드홀(1827a 내지 1827h)에 수용될 수 있다. 예를 들어, 지지핀(1824)은 막대 형태로 형성될 수 있다. 지지핀(1824)은 가이드홀(1827a 내지 1827h)을 따라 이동될 수 있다.
핀 링크(1825)는 하부 기능 모듈 본체(1810)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 핀 링크(1825)는 길이 방향 일측에 지지핀(1824)이 결합되고, 길이 방향 타측은 하부 기능 모듈 본체(1810)와 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 지지핀(1824)이 핀가이드부(1827)에 형성된 가이드홀(1827a 내지 1827h)을 따라 이동할 때, 판 링크(1825)는 회전될 수 있다. 따라서, 핀 링크(1825)의 회전에 따라 체결부 본체(1821)의 하측 면과 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면 사이의 최단 거리가 변화될 수 있다.
스프링(1826)은 체결부 본체(1821)가 상하 방향을 따라 이동될 때, 체결부 본체(1821)에 탄성력을 인가할 수 있다.
구체적으로 스프링(1826)은 체결부 본체(1821)의 하측 면과 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면 사이에 적어도 하나 배치되어, 체결부 본체(1821)의 하측 면과 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면 사이의 거리가 변화될 때 복원력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 스프링(1826)은 코일 스프링일 수 있고, 코일 스프링의 일측 단부는 체결부 본체(1821)의 하측 면에 결합되며, 코일 스프링의 타측 단부는 하부 기능 모듈 본체(1810)의 상측 면에 결합될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(1100)의 하강 이동에 따라, 결합바(1151)가 체결부 본체(1821)를 누를 경우, 스프링(1826)은 체결부 본체(1821)를 들어 올리는 방향으로 탄성력(복원력)을 발생시킬 수 있다.
로봇 본체 체결부(1820)는 핀가이드부(1827)를 포함한다. 핀가이드부(1827)는 지지핀(1824)의 이동을 가이드한다.
핀가이드부(1827)는 체결부 본체(1821)에 결합되고, 지지핀(1824)을 이동가능하게 수용할 수 있다.
구체적으로, 핀가이드부(1827)는 체결부 본체(1821)의 가이드수용홈(1821c)에 결합되고, 지지핀의 이동을 가이드하는 가이드홀(1827a 내지 1827h)이 형성된다.
가이드홀(1827a 내지 1827h)은 지지핀(1824)이 수용되어 이동될 수 있는 공간을 의미할 수 있다. 가이드홀(1827a 내지 1827h)은 폐곡선(closed curve) 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 가이드홀(1827a 내지 1827h)은 제1 가이드홀(1827a), 제2 가이드홀(1827b), 제3 가이드홀(1827c), 제4 가이드홀(1827d), 제5 가이드홀(1827e), 제6 가이드홀(1827f), 제7 가이드홀(1827g) 및 제8 가이드홀(1827h)을 포함한다.
제1 가이드홀(1827a)은 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 제2 가이드홀(1827b)은 제1 가이드홀(1827a)과 연통되고 지면과 수직한 방향을 따라 형성될 수 있다. 제3 가이드홀(1827c)은 제2 가이드홀(1827b)과 연통되고 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되 제1 가이드홀(1827a)보다 지면에서 멀게 배치될 수 있다.
제4 가이드홀(1827d)은 제3 가이드홀(1827c)과 연통되고, 지면과 수직한 방향을 따라 형성될 수 있다. 제5 가이드홀(1827e)은 제4 가이드홀(1827d)과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되, 제1 가이드홀(1827a)보다 지면에서 멀게 배치되고, 제3 가이드홀(1827c)보다 지면에 가깝게 배치될 수 있다. 제6 가이드홀(1827f)은 제5 가이드홀(1827e)과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되, 제5 가이드홀(1827e)과 연통되는 지점에서부터 높이가 점차 높아지게 형성될 수 있다.
제7 가이드홀(1827g)은 제6 가이드홀(1827f)과 연통되고, 지면과 수직한 방향을 따라 형성될 수 있다. 제8 가이드홀(1827h)은 제7 가이드홀(1827g) 및 제1 가이드홀(1827a)과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
지지핀(1824)은 체결부 본체(1821)가 결합바(1151)에 의하여 가압되거나, 체결부 본체(1821)가 스프링(1826)에 의하여 들어 올려지는 경우, 가이드홀(1827a 내지 1827h)을 따라 체결부 본체(1821)와의 관계에서 상대 이동될 수 있다.
즉, 결합바(1151)에 의하여 가압되어 체결부 본체(1821)가 하강 이동되면, 지지핀(1824)은 가이드홀(1827a 내지 1827h) 내에서 상대적으로 상승 이동될 수 있다. 또한, 체결부 본체(1821)가 스프링(1826)에 의하여 들어 올려지는 경우, 지지핀(1824)은 가이드홀(1827a 내지 1827h) 내에서 상대적으로 하강 이동될 수 있다.
따라서, 가이드홀(1827a 내지 1827h)은 체결부 본체(1821)를 기준으로 하여, 지지핀(1824)이 상대적으로 상승 이동되는 영역, 지지핀(1824)이 상대적으로 하강 이동되는 영역을 포함할 수 있다. 그리고 가이드홀(1827a 내지 1827h)은 지지핀(1824)이 정지되는 영역을 포함할 수 있다.
도 26 내지 도 30을 참조하여, 체결부 본체(1821)를 기준으로 하여, 지지핀(1824)이 상대 이동하는 과정과 결합 후크(1822)가 결합바(151)와 결합되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로봇 본체(1100)와 하부 기능 모듈(1800)이 결합되기 전에는, 지지핀(1824)은 제1 가이드홀(1827a)과 제8 가이드홀(1827h)이 연결되는 지점에 정지되어 있다.
로봇 본체(100)가 하강함에 따라 결합바(1151)가 하강하면서 체결부 본체(1821)를 누르면, 체결부 본체(1821)가 하강되고, 지지핀(1824)은 제1 가이드홀(1827a)과 제2 가이드홀(1827b) 및 제3 가이드홀(1827c)을 따라 상대적으로 상승 이동될 수 있다. 즉, 지지핀(1824)은 제1 가이드홀(1827a)을 따라 상향 경사지게 이동될 수 있고, 제2 가이드홀(1827b)을 따라 연직 상승 이동될 수 있으며, 제3 가이드홀(1827c)을 따라 상향 경사지게 이동될 수 있다.
이때, 체결부 본체(1821)가 하강되면서 연결 링크(1823)가 힌지핀(1823b)을 축으로 하여 회전되면서 후크핀(1823c)이 결합바(1151)의 연직 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 결합 후크(1822)는 후크핀(1823c)의 회전에 따라 바 지지부(1822b)가 결합바(1151)의 연직 상측에 배치되고, 힌지부(1822c)는 링크가이드홀(1821d)을 따라 이동될 수 있다.
이후, 로봇 본체(1100)의 하강 이동이 멈추면, 스프링(1826)의 탄성력(복원력)에 의하여 체결부 본체(1821)가 상승 이동되고, 지지핀(1824)은 제4 가이드홀(1827d) 및 제5 가이드홀(1827e)을 따라 상대적으로 하강 이동될 수 있다. 즉, 지지핀(1824)은 제4 가이드홀(1827d)을 따라 연직 하강 이동될 수 있고, 제5 가이드홀(1827e)을 따라 하향 경사지게 이동될 수 있다.
그리고, 지지핀(1824)은 제5 가이드홀(1827e)과 제6 가이드홀(1827f)이 연결되는 지점에 정지되고, 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(1800)의 결합이 고정될 수 있다.
이후, 로봇 본체(1100)와 하부 기능 모듈(1800)의 결합을 해제시키기 위해서 로봇 본체(1100)가 하강 이동될 수 있다. 로봇 본체(1100)가 하강 이동되면, 지지핀(1824)은 제6 가이드홀(1827f)을 따라 상대적으로 상향 경사지게 이동될 수 있다.
그리고, 지지핀(1824)이 제7 가이드홀(1827g) 상에 위치되고, 로봇 본체(1100)의 하강 이동이 종료되면, 스프링(1826)의 탄성력(복원력)에 의하여 체결부 본체(1821)가 상승 이동되고, 지지핀(1824)은 제7 가이드홀(1827g) 및 제8 가이드홀(1827h)을 따라 상대적으로 하강 이동될 수 있다. 즉, 지지핀(1824)은 제7 가이드홀(1827g)을 따라 연직 하강 이동될 수 있고, 제8 가이드홀(1827h)을 따라 하향 경사지게 이동될 수 있다.
이때, 체결부 본체(1821)가 상승 이동되어 연결 링크(1823)가 힌지핀(1823b)을 축으로 하여 회전되면서 후크핀(1823c)은 결합바(1151)의 연직 상측에서 사라질 수 있다. 그리고, 결합 후크(1822)는 결합바(1151)의 연직 상측에서 사라질 수 있다.
이와 동시에, 로봇 본체(1100)가 상승 이동되면, 로봇 본체(1100)는 하부 기능 모듈(1800)에서 분리될 수 있다.
이후, 로봇 본체(1100)와 하부 기능 모듈(1800)의 결합이 해제되면, 지지핀(1824)은 제1 가이드홀(1827a)과 제8 가이드홀(1827h)이 연결되는 지점에 정지될 수 있다.
로봇 본체와 하부 기능 모듈의 결합 과정
도 31에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈의 위치를 감지하고 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 이동하는 과정을 설명하기 위한 순서도가 도시되고, 도 32에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 접근하는 모습을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있으며, 도 33에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합된 상태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 31 내지 도 33을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)에서 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)과 결합되는 전체적인 과정을 설명하면 다음과 같다.
로봇 본체(100)는 사용자의 명령 또는 미리 설정된 조건을 충족하는 경우, 하부 기능 모듈(800)과 결합될 수 있다(S10).
로봇(1)은 사용자로부터 명령을 수신할 수 있다. 일 예로, 명령은 사용자로부터 입력부(555)를 통하여 수신될 수 있다. 다른 예로, 명령은 사용자로부터 마이크(551)를 통하여 수신될 수 있다. 다른 예로, 명령은 통신부(580)를 통하여 수신될 수 있다.
로봇(1)에는 하부 기능 모듈(800)을 사용하여 소정 기능을 수행하라는 명령이 수신될 수 있다. 일 예로, 로봇(1)에는 하부 기능 모듈(800)을 사용하여 건식 청소 기능을 수행하라는 명령이 수신될 수 있다. 다른 예로, 로봇(1)에는 하부 기능 모듈(800)을 사용하여 습식 청소 기능을 수행하라는 명령이 수신될 수 있다. 또 다른 예로, 로봇(1)에는 하부 기능 모듈(800)을 사용하여 운반 기능을 수행하라는 명령이 수신될 수 있다.
이와는 달리, 로봇(1)에는 하부 기능 모듈(800)과 결합되는 조건이 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 메모리(570)에는 하부 기능 모듈(800)과 결합되는 조건이 미리 설정될 수 있다.
로봇(1)이 하부 기능 모듈(800)을 사용하라는 명령을 수신하면, 하부 기능 모듈(800)에 구비된 램프(815)가 작동될 수 있다(S20). 예를 들어, 램프(815)는 적외선(IR)을 조사할 수 있다.
이때, 하부 기능 모듈(800)은 미리 설정된 패턴에 따라 램프(815)를 작동시킬 수 있다. 구체적으로, 서로 다른 기능을 갖는 하부 기능 모듈(800)이 복수 개 존재하는 경우, 각각의 하부 기능 모듈(800)은 서로 다른 패턴으로 램프(815)를 작동시킬 수 있다.
하부 기능 모듈(800)의 램프(815)가 작동되면, 로봇 본체(100)에 구비된 IR 센서(533)는 램프(815)에서 조사된 빛을 감지할 수 있다(S30). 예를 들어, IR 센서(533)는 램프(815)에서 조사된 적외선을 감지할 수 있다. 따라서, 로봇 본체(100)는 하부 기능 모듈(800)의 위치를 감지할 수 있다.
한편, 서로 다른 기능을 갖는 하부 기능 모듈(800)이 복수 개 존재하는 경우, 제어부(510)는 IR 센서(533)를 통하여 각 하부 기능 모듈(800)로부터 감지된 빛의 패턴을 인식하여, 각 하부 기능 모듈(800)이 갖는 기능을 구별할 수 있다.
IR 센서(533)가 램프(815)에서 조사된 빛을 감지한 후, 로봇 본체(100)는 램프(815)를 향하여 이동할 수 있다(S40). 예를 들어, IR 센서(533)는 로봇 본체(100) 내에서 전방에 배치될 수 있고, 램프(815)가 로봇 본체(100)의 전방에 위치하도록 로봇 본체(100)의 진행 방향을 변경할 수 있으며, 로봇 본체(100)가 램프(815)를 향하여 이동할 수 있다.
로봇 본체(100)가 램프(815)를 향하여 이동한 후, 로봇 본체(100)에서 램프(815)까지의 거리를 측정할 수 있다(S50). 이때, 로봇 본체(100)에서 램프(815) 까지의 거리가 미리 설정된 거리 이상인 경우에는, IR 센서(533)가 다시 램프(815)의 빛을 감지할 수 있다.
로봇 본체(100)에서 램프(815) 까지의 거리가 미리 설정된 거리 이하인 경우에는, 로봇 본체(100)에 구비된 제1 카메라(531)가 하부 기능 모듈(800)을 촬영하여 하부 기능 모듈(800)의 구체적인 위치 및 구체적인 형태를 감지할 수 있다(S60). 즉, 제1 카메라(531)가 하부 기능 모듈(800)을 촬영하면, 제어부(510)는 하부 기능 모듈(800)의 구체적인 위치 및 구체적인 형태를 감지할 수 있다.
하부 기능 모듈(800)의 구체적인 위치 및 구체적인 형태를 감지한 후, 제어부(510)는, 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)로 접근하는 방향을 설정할 수 있다(S70).
구체적으로, 하부 기능 모듈(800)의 형태를 감지한 후, 제어부(510)는 하부 기능 모듈(800)이 배치된 방향을 설정할 수 있다(S71). 예를 들어, 제어부(510)는 램프(815)가 배치된 위치를 하부 기능 모듈(800)의 후방으로 설정할 수 있고, 램프(815)를 기준으로 하부 기능 모듈 본체(810)의 길이 방향을 따라 전후 방향을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(510)는 하부 기능 모듈(800)의 형태를 감지하고, 하부 기능 모듈(800)의 길이 방향을 따라 하부 기능 모듈(800)의 전후 방향(벡터)을 설정할 수 있다.
그리고, 제어부(510)는, 하부 기능 모듈(800)과 결합하기 위하여 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)의 상측으로 진입하는 방향을 설정할 수 있다(S72). 예를 들어, 제어부(510)는 로봇 본체(100)를 하부 기능 모듈(800)의 후방에서부터 진입하도록 제어할 수 있다.
이후, 로봇 본체(100)는 하부 기능 모듈(800)의 상측으로 이동할 수 있다(S80). 예를 들어, 로봇 본체(100)는 램프(815)의 연직 상측을 통과한 후, 결합바(151)가 바 수용홈(821a)의 연직 상측에 배치되도록 이동할 수 있다. 그리고, 충전 단자(152)가 대응 단자(825)의 연직 상측에 배치되도록 이동할 수 있다.
이후, 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)의 충전 단자(152)와 하부 기능 모듈(800)의 대응 단자(825)가 상하로 중첩되게 배치되면 로봇 본체(100)가 하강하고, 충전 단자(152)가 대응 단자(825)에 접촉됨으로써 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 전기적으로 연결되고, 결합 후크(822)가 결합바(151)에 걸림으로써 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)에 물리적으로 결합될 수 있다(S90).
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (15)

  1. 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 최 외곽에 서로 마주보며 각각 결합되는 레그부;
    상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 상기 레그부와 지면 사이에 배치되는 휠부; 및
    한 쌍의 상기 레그부 및 한 쌍의 상기 휠부 사이에 형성되는 공간 상에서 상기 로봇 본체에 탈착 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈;
    을 포함하고,
    상기 로봇 본체의 하측 면에는,
    상기 하부 기능 모듈에 탈착 가능하게 결합되는 결합바가 구비되며,
    상기 하부 기능 모듈은,
    상기 결합바의 적어도 일부가 수용되는 바 수용홈이 형성된 체결부 본체;
    상기 체결부 본체에 회전 가능하게 결합되고, 회전에 의하여 상기 바 수용홈에 수용된 상기 결합바와 결합되는 결합 후크;
    를 포함하는 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    상기 체결부 본체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 결합 후크가 소정 위치로 회전되면 상기 결합 후크와 체결되는 지지 스토퍼;
    를 더 포함하는 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    상기 체결부 본체에 직선 이동 가능하게 구비되고, 직선 이동 시 상기 지지 스토퍼를 회전시키는 스위치;
    를 더 포함하는 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합 후크는,
    상기 체결부 본체에 회전 가능하게 결합되는 결합 후크 본체; 및
    상기 결합 후크 본체에서 돌출 연장 형성되고, 상기 결합 후크 본체의 회전 시 상기 결합바와 접촉되는 바 지지부;
    를 포함하는 로봇.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 결합 후크는,
    상기 체결부 본체에 회전 가능하게 결합되는 결합 후크 본체; 및
    상기 지지 스토퍼와 체결되도록 상기 결합 후크 본체에서 돌출 형성된 걸림턱;
    을 더 포함하는 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 스토퍼는,
    상기 체결부 본체에 회전 가능하게 결합되는 지지 스토퍼 본체; 및
    상기 지지 스토퍼 본체의 길이 방향 일측에 단을 이루어 형성되고, 상기 걸림턱을 수용하는 걸림턱 수용부;
    를 포함하는 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    상기 결합 후크의 회전 시, 상기 결합 후크에 복원력을 인가하는 토션 스프링;
    을 더 포함하는 로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    하부 기능 모듈 본체;
    상기 체결부 본체에 결합되고, 가이드홀이 형성된 핀가이드부; 및
    상기 핀가이드부에 삽입되어, 상기 체결부 본체를 지지하는 지지핀;
    을 더 포함하는 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    길이 방향 일측에 상기 지지핀이 결합되고, 길이 방향 타측이 상기 하부 기능 모듈 본체에 회전 가능하게 결합되는 핀 링크;
    를 더 포함하는 로봇.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가이드홀은,
    상기 지지핀을 이동 가능하게 수용하고, 폐곡선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 로봇.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 가이드홀은,
    상기 체결부 본체를 기준으로 하여, 상기 지지핀이 상대적으로 상승 이동되는 영역과 상기 지지핀이 상대적으로 하강 이동되는 영역 및 상기 지지핀이 정지되는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가이드홀은,
    지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성된 제1 가이드홀;
    상기 제1 가이드홀과 연통되고, 지면과 수직한 방향을 따라 형성된 제2 가이드홀;
    상기 제2 가이드홀과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되, 상기 제1 가이드홀보다 지면에서 멀게 배치된 제3 가이드홀;
    상기 제3 가이드홀과 연통되고, 지면과 수직한 방향을 따라 형성된 제4 가이드홀;
    상기 제4 가이드홀과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되, 상기 제1 가이드홀과 상기 제3 가이드홀 사이에 배치되는 제5 가이드홀;
    상기 제5 가이드홀과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되되, 상기 제5 가이드홀과 연통되는 지점에서부터 높이가 점차 높아지는 제6 가이드홀;
    상기 제6 가이드홀과 연통되고, 지면과 수직한 방향을 따라 형성된 제7 가이드홀; 및
    상기 제7 가이드홀 및 상기 제1 가이드홀과 연통되고, 지면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성된 제8 가이드홀;
    을 포함하는 로봇.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 하부 기능 모듈은,
    상기 체결부 본체와 상기 결합 후크를 링크 연결시키는 연결 링크;
    를 포함하는 로봇.
  14. 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부;
    상기 레그부에 회전 가능하게 결합되는 휠부; 및
    상기 로봇 본체의 하측에 탈착 가능하게 결합되는 하부 기능 모듈;
    을 포함하고,
    상기 하부 기능 모듈은,
    하부 기능 모듈 본체;
    상기 하부 기능 모듈 본체에 구비되고, 적외선을 발신하는 램프;
    를 포함하는 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 램프는,
    상기 하부 기능 모듈 본체의 후측 단부에 배치되고,
    상기 로봇 본체는,
    상기 램프의 연직 상측을 통과한 후, 하측으로 이동되어 상기 하부 기능 모듈과 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇.
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