WO2023171975A1 - 로봇 - Google Patents

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WO2023171975A1
WO2023171975A1 PCT/KR2023/002851 KR2023002851W WO2023171975A1 WO 2023171975 A1 WO2023171975 A1 WO 2023171975A1 KR 2023002851 W KR2023002851 W KR 2023002851W WO 2023171975 A1 WO2023171975 A1 WO 2023171975A1
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WO
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robot
link
user
wheel
coupled
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002851
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English (en)
French (fr)
Inventor
최동규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power

Definitions

  • the present invention relates to robots. More specifically, it relates to a robot that can provide various services according to the user's command input and whose modules can be replaced according to the service desired by the user.
  • 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.
  • the service module can be coupled to any one of the up, down, left, right, front and rear directions of the robot.
  • the robot according to the present invention is intended to solve the problems of the prior art described above.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide emotional stability by communicating with the user by including a replaceable upper function module, to transport objects, to charge a mobile phone, and to provide music and lighting suitable for the atmosphere.
  • the goal is to provide robots that can provide a variety of services, such as providing .
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a multi-purpose robot that can add or change provided services as needed.
  • a robot in order to achieve the above problem, includes a robot body with a motor and a battery accommodated therein, leg portions respectively coupled to both sides of the robot body, and rotatably coupled to the leg portion, It includes a wheel part including a wheel that rolls over the ground and an upper function module replaceably coupled to the upper side of the robot body, wherein the upper function module includes a flat upper plate coupled to the upper surface of the robot body and the It may include a functional unit coupled to the upper side of the upper plate to provide a service to the user, and when the upper functional module is replaced, the service provided to the user through the functional unit changes.
  • the upper plate may include a flat upper plate body hooked with the upper surface of the robot body and a flat front engaging portion extending downward from the front end of the upper plate body and hooked with the upper front of the robot body. You can.
  • the upper functional module can be more stably supported on the upper side of the robot body.
  • the functional unit may further include a display that displays a preset facial expression image.
  • the functional unit may further include a top camera for recognizing the user's location or the position of the user's face, and the display may be operated in a preset manner according to the location information recognized by the top camera. there is.
  • the functional unit further includes a top motor that adjusts the angle of the display, and the display is connected to the motor, and the angle is adjusted according to the user's location or the location information of the user's face. can do.
  • the effect of emotional connection provided to the user can be maximized by allowing the user to feel that the robot is expressing his or her emotions by looking at his or her face.
  • the functional unit further includes a speaker that outputs sound, and the speaker
  • a corresponding preset sound may be output.
  • the functional unit may include one or more microphones that receive a voice signal from the user, determine the user's location based on the voice signal received by the microphone, and respond to the user's instructions.
  • the functional unit may include a storage stand with an open upper side and a space formed therein, and may be capable of transporting objects accommodated in the space inside the storage stand.
  • the storage stand may include a wireless charging device capable of charging a portable phone accommodated in the internal space.
  • the storage stand may include a communication device capable of exchanging information with a portable phone accommodated in the internal space.
  • the storage unit may further include a display capable of displaying information, and output information to the display based on information received from the portable phone through the communication device.
  • the storage stand may further include a speaker that outputs sound based on information received from the portable phone through the communication device.
  • the robot according to the present invention may be characterized in that it moves according to a preset algorithm or user's instructions and transports the objects stored inside the storage unit.
  • the robot can transport items stored in the storage rack according to the user's real-time instructions, or can transport them repeatedly according to set rules.
  • the storage stand may include a cup holder with a space for accommodating a beverage container.
  • the cup holder may include a heating wire that can transfer heat to the beverage container, or may include a thermal insulation member that reduces temperature changes in the beverage container.
  • the functional unit may include a lighting device including one or more light sources, a lighting motor that moves the lighting device, and a speaker that provides sound.
  • the functional unit may further include a wireless communication module that communicates with an external terminal.
  • the user can enhance the indoor atmosphere by operating the robot's lighting device and speaker through an external terminal.
  • the robot of the present invention is replaceable and includes an upper function module that provides services to the user, and the user can change the services provided to the user by replacing the upper function module, thereby providing emotional stability by interacting with the user or providing goods. It has the effect of providing various services to users, such as carrying, charging mobile phones, or providing music and lighting that matches the mood.
  • the robot of the present invention has the effect of adding or changing services provided to users as needed.
  • 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.
  • Figures 12 and 13 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 14 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 15 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 16 is a perspective view for explaining the upper functional module of the robot according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view of the upper functional module of FIG. 16 from another angle.
  • Figure 18 is a diagram for explaining the upper function module of the robot according to the second embodiment of the present invention.
  • Figure 19 is a diagram for explaining the upper functional module of the robot according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 20 is a diagram for explaining the upper function module of the robot according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 21 is a diagram for explaining the attachment of the upper function module to the upper surface of the robot according to an embodiment of the present invention.
  • 22 and 23 are diagrams for explaining the lower structure of the upper function module of the robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 24 is a diagram for explaining a state in which a robot is combined with a lower function module according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 25 is a diagram illustrating a robot approaching to combine with a lower function module according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 26 is a diagram for explaining a lower function module in a robot according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 27 is a block diagram for explaining the control configuration of a robot 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 side where the body 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 direction in which the upper cover 140 is disposed is set to be upward, and the direction in which the lower cover 150 is disposed is set to be downward.
  • 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 part 200, a wheel part 300, a sensor part 400, a control part 510, a battery 600, and an upper function module 700. ) and a lower function module 800.
  • Leg parts 200 are coupled to both sides of the robot body 100, and wheel parts 300 are coupled to the leg parts 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.
  • the functional 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 body camera 531 may be disposed behind the inner surface of the front cover 110. Specifically, the body camera 531 may be placed immediately behind the window 111. With this configuration, the body 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 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.
  • 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.
  • An 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 and a front hook receiving groove 144 may be formed in the upper cover 140 to be hooked to the upper function module 700.
  • the upper function module 700 is coupled to the robot body 100 by simply pushing the hook of the upper function module 700 into the hook receiving groove 141 and the front hook receiving groove 144. You can do it.
  • top cover 140 and the upper function module 700 will be described later along with a detailed description 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 lower function module 800 may be coupled to 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 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 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 the form of a frame extending to connect the motor coupling part 212 and the link coupling part 213, and has a motor coupling part 212 on one longitudinal side, and a motor coupling part 212 on one side in the longitudinal direction.
  • a link coupling portion 213 is provided on the side.
  • 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. Accordingly, the distance between the pair of first link bodies 211 increases from the top to the bottom in the vertical direction. With this configuration, 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 formed at 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 in a direction in which the angle between the first link 210 and the third link 230 increases. For example, 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 the form of a frame extending to connect between the second link body 221 and the link coupling portion 223, and a frame coupling portion 222 is provided on one side in the longitudinal direction, and a frame coupling portion 222 is provided on one side in the longitudinal direction.
  • a link coupling portion 223 is provided on the other 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 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 the form of a frame extending between the third link coupling hole 232 and the wheel coupling portion 234, and has a third link coupling hole 232 and a fourth link coupling hole 232 on one side in the longitudinal direction.
  • a link coupling hole 233 is formed, and a wheel coupling portion 234 is formed on the other side in the longitudinal direction.
  • 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 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 a first link coupling hole 131
  • a second link coupling hole 132 are located on the vertically upper side of the wheel 310. This can be placed.
  • 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).
  • ToF sensor Time of Flight sensor
  • the wheel 310 is rotatably coupled to the leg portion 200. Specifically, the wheel 310 is rotatably coupled to the outer surface of the third link 230 (the surface facing the outside of the robot 1).
  • 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.
  • Figures 12 and 13 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 14 shows the arrangement of wheels in the robot according to an embodiment of the present invention.
  • a drawing is shown to explain the arrangement relationship for combination with the lower function module
  • Figure 15 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. 12 and 13, 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 center C5 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 600 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 600 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 310. can be placed in
  • 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 frame 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). Also, 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.
  • the upper function module 700 is a component that is replaceably coupled to the upper surface of the robot body 100 so that the robot 1 can provide various services to the user.
  • the upper function module 700 may include a flat upper plate 710 coupled to the upper surface of the robot body 100 and a functional unit that provides services to the user.
  • the functional unit may be coupled to the upper side of the upper plate 710, and the included components may vary depending on the service that the upper functional module 700 is intended to provide.
  • the user can add or change the services provided by the robot 1 according to the present invention by replacing the upper function modules 700 as needed. .
  • the robot 1 can provide a pet robot service that displays emotions and communicates with the user ( Figure 16 and Figure 17).
  • the robot 1 charges the user's mobile phone, transports it to the required place, and calls the mobile phone according to a voice command.
  • a service that operates can be provided (see Figure 18).
  • the robot 1 can transport drinks and provide hot or cold insulation services to maintain the temperature of the drinks. There is (see Figure 19).
  • the robot 1 can provide the atmosphere necessary for a party, etc. through a lighting device and a speaker (see FIG. 20) ).
  • Figure 16 is a perspective view for explaining the upper function module 700 of the robot 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view of the upper function module 700 of FIG. 16 viewed from another angle.
  • the functional unit may be the interaction assembly 720.
  • the interaction assembly 720 may be coupled to the upper side of the upper plate 710.
  • the interaction assembly 720 may include a display 721 that can express the emotions of the robot 1 and communicate with the user.
  • the display is formed of one of a light emitting diode (LED), liquid crystal display (LCD), plasma display panel, or organic light emitting diode (OLED). It can be.
  • LED light emitting diode
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light emitting diode
  • Faces and expressions may be displayed on the display 721.
  • the robot 1 can display the shape of the face, such as eyes, nose, and mouth, on the display 721 to make the user feel that the robot is expressing emotions.
  • the robot 1 may display a preset image on the display 721 to depict facial expressions, allowing the user to recognize that the robot is expressing emotions.
  • the robot 1 may display a smiling face on the display 721 to show happiness.
  • the robot 1 can detect the user's return home through the microphone 726 or the top camera 725, which will be described later.
  • the robot 1 may display a surprised face and surprised eye expression on the display 721.
  • the robot 1 may stare at the user and display a curious facial expression on the display 721.
  • the robot 1 can be set to detect and respond when a user calls with a specific pronunciation.
  • the robot 1 displays '?' on the display 721.
  • a curious facial expression can be displayed along with symbols such as, etc.
  • a difficult facial expression may be displayed along with a picture representing sweat.
  • a sleeping facial expression may be displayed.
  • Information to be provided to the user may be displayed on the display 721.
  • the display 721 may be a touch screen capable of recognizing user input.
  • the robot 1 can detect the user's command using a microphone 726, which will be described later.
  • the robot 1 can express various emotions on the display 721, and the expressions that can be displayed can be improved or added through software updates, etc.
  • the robot 1 can provide a pet robot service that displays emotions and communicates with the user, and has the effect of providing emotional stability to the user.
  • the interaction assembly 720 may further include a top motor 722 that adjusts the angle of the display 721.
  • the top motor 722 may be placed behind the display 721.
  • the top motor 722 may provide driving force so that the display 721 of the interaction assembly 720 can rotate.
  • the final output end of the shaft or gear of the top motor 722 may be connected to the display 721.
  • the display 721 may be rotated according to the rotation of the top motor 722.
  • the display 721 can be rotated to look at the user (particularly the face) in cooperation with the top camera 725, which will be described later.
  • the robot 1 can maximize the effect of communication between the user and the robot 1 by adjusting the display 721 to face an appropriate direction, such as the user's face, through the top motor 722.
  • the interaction assembly 720 may include a top motor cover that protects the top motor 722 from being exposed to the outside. As shown in FIGS. 16 and 17 , the top motor 722 may be protected by a top motor cover in the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the interaction assembly 720 may include a top motor sensor 727.
  • the top motor sensor 727 can measure the angle at which the display 721 of the interaction assembly 720 is rotated.
  • the top motor sensor 727 may be a potentiometer that measures the rotation angle.
  • the top motor sensor 727 may be connected to the final output end of the shaft or gear of the top motor 722 and placed at the rear of the display together with the top motor 722.
  • the interaction assembly 720 may further include a speaker 723.
  • the robot 1 can display emotions visually by displaying facial expressions on the display 721, and can also display emotions through voice output from the speaker 723.
  • a laughing sound, a surprised sound, etc. may be output in response to the facial expression displayed on the display 721.
  • the robot 1 responds to the user's call through the voice output of the speaker 723, and has the effect of providing emotional stability by audibly communicating with the user.
  • the effect of communication with the robot 1 can be maximized through a combination of the audio and visual functions of the display 721 and the speaker 723, compared to the case where the robot 1 communicates visually only through the display 721.
  • the interaction assembly 720 may further include a heat dissipation module 724.
  • the heat dissipation module 724 can prevent malfunction, damage, or failure of the display 721 that may occur due to overheating by dissipating heat generated in the display 721 to the outside of the robot 1.
  • the heat dissipation module 724 includes one or more heat sinks (not shown) formed in the form of a plate that directly receives heat from the display, one or more heat dissipation fans that discharge heat from the heat sink by flowing air, a heat dissipation fan cover that protects the heat dissipation fan, and a heat dissipation fan cover. It may include an air discharge hole formed in the fan cover through which hot air discharged by the heat dissipation fan is discharged to the outside.
  • the heat sink may be formed in various shapes, but for example, it may be formed in a rectangular plate shape.
  • the heat dissipation fan is provided adjacent to the heat dissipation plate and generates wind toward the air discharge hole.
  • the air discharge hole is preferably placed in a position facing the heat dissipation fan in order to immediately discharge the wind generated by the heat dissipation fan.
  • the heat of the display absorbed by the heat sink is discharged through the air discharge hole by the heat sink.
  • the heat dissipation fan and the air discharge hole are placed in a location that is not obscured by the components of the present invention, which will be described later.
  • the interaction assembly 720 may further include a top camera 725.
  • the top camera 725 is configured to recognize the user's location and/or the user's face.
  • the top camera 725 may be placed on top of the display 721.
  • the top camera 725 may be placed between the speakers 723.
  • the top camera 725 can capture the front of the display 721 and recognize the user's location. To this end, the top camera 725 may include an RGB module and a Depth module.
  • 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.
  • the robot 1 obtains distance information about the object to be recognized through depth information in the front image captured by the top camera 725, and calculates the boundary characteristics extracted from the color image to determine whether a user is in front. whether and/or its location can be recognized.
  • the display 721 of the robot 1 may be operated in a preset manner according to the user's location or the location information of the user's face obtained by the top camera 725.
  • the top camera 725 specifies the position of the user and/or the user's face, and the robot 1 operates the top motor 722 to point the display 721 toward the user's face and displays facial expressions.
  • the effect of providing emotional stability can be maximized by allowing the user to recognize that emotional communication is taking place with the robot.
  • the interaction assembly 720 may include one or more microphones 726 that receive a user's voice signal.
  • the microphone 726 is a component that recognizes the user's voice and may be provided in plural numbers.
  • the robot 1 can determine the user's location by the voice signal received by the microphone 726 and respond to the user's call.
  • the microphone 726 may be placed in the interaction assembly 720.
  • the microphone 726 may be placed adjacent to the display 721.
  • a total of four microphones 726 can be disposed, with two microphones each placed on the top and bottom of the display 721.
  • the voice signal received by the microphone 726 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 726 receive voice signals.
  • the principle is that the position of the voice source is calculated using the position of each microphone 726 and the speed of the sound wave.
  • Figure 18 is a diagram for explaining the upper function module 700 of the robot 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the functional unit may be the carrier assembly 730.
  • the carrier assembly 730 may be coupled to the upper side of the upper plate 710.
  • the carrier assembly 730 may be provided with a storage stand 731 for storing items.
  • the storage stand 731 may have an open upper side and a space may be formed inside.
  • the robot 1 can transport objects accommodated in the space inside the storage stand 731.
  • the robot 1 can move according to the user's voice command and transport the items stored in the storage stand 731 to a necessary location.
  • the robot 1 can transport the object by placing it on the storage stand 731 and then moving according to a command to move to a specific place in the house.
  • the robot 1 can move according to a preset algorithm and transport the items stored in the storage stand 731 to a necessary location.
  • the robot 1 recognizes that an object has been placed and moves to a specific location. When the weight is removed, the robot 1 returns to its original position, continuously carrying the object. Delivery can be made to a specific location (continuous delivery of drinks, food, etc. from the kitchen to the table).
  • a pressure sensor (not shown) equipped with a load cell or the like may be placed on the lower surface of the storage stand 731 to detect the weight of an object.
  • the inner lower surface of the storage stand 731 may be formed as a flat surface, and at least a portion of the side surface may be formed as a flat plate to stably support the transported object.
  • An anti-slip pad (not shown) may be placed on the lower surface of the storage stand 731 to prevent stored items from slipping.
  • the anti-slip pad may be made of a material with strong friction, such as silicone, which is excellent at preventing slipping, or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, but is not limited to this.
  • the anti-slip pad has multiple protrusions made of a high-friction material such as silicone or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, to further maximize friction.
  • a high-friction material such as silicone or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, to further maximize friction.
  • a wireless charging device that can charge a terminal such as a user's mobile phone may be placed on the lower surface of the storage stand 731.
  • a terminal such as a user's mobile phone, can be placed on the bottom of the storage stand 731 and charged wirelessly.
  • a power transmitter (not shown) that transmits power wirelessly is provided on the lower surface of the storage stand 731.
  • the wireless power transmission and reception method is not limited, and for example, magnetic induction method, magnetic resonance method, microwave method, etc. are possible. If the wireless power method is a magnetic induction method or a magnetic resonance method, the power transmitter may be a transmission coil, and if the wireless power method is a microwave method, the power transmitter may be a transmission antenna.
  • An intaglio (not shown) may be formed on the lower surface of the storage stand 731 to accommodate a mobile phone.
  • the engraving formed on the lower surface of the storage stand 731, together with the aforementioned non-slip pad, serves to accommodate the mobile phone more stably by preventing it from slipping.
  • a light emitting unit (not shown) is disposed on the outside of the carrier assembly 730 so that the user can visually check the wireless charging amount of the mobile phone accommodated inside the storage stand 731.
  • the light emitting unit (not shown) may be placed on the front of the carrier assembly 730 and emit red when charging and blue when fully charged, allowing the user to visually check the charging status of the mobile phone.
  • a short-range communication module (not shown) or a long-distance communication module (not shown) may be provided on the lower surface of the storage stand 731 for communication with the stored mobile phone.
  • 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
  • the robot 1 can transmit and receive information by communicating with a stored mobile phone through the short-range communication module or long-distance communication module disposed on the lower surface of the storage stand 731.
  • the storage stand 731 may be equipped with a display (not shown), a camera (not shown), a microphone (not shown), or a speaker (not shown).
  • a description of the display (not shown), camera (not shown), microphone (not shown), or speaker (not shown) that can be provided on the storage stand 731 includes the display (not shown) included in the interaction assembly 720 of the first embodiment. 721), the description of the top camera 725, microphone 726, and speaker 723 is used.
  • the robot 1 can play sound through a speaker based on information received from the mobile phone stored in the storage stand 731 so that the user can hear it.
  • the robot 1 can detect the user's location using a camera and microphone in the manner described in the first embodiment, move near the user, and display an image on the display based on the information received from the mobile phone. , sound can be played through the speaker.
  • the robot 1 moves near the user and allows the user to make a voice or video call without directly operating the mobile phone. .
  • the robot 1 may play video and/or audio that the mobile phone can play according to the user's instructions, allowing the user to listen to music or watch a video without directly operating the mobile phone. You can.
  • Figure 19 is a diagram for explaining the upper function module 700 of the robot 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • the functional unit may be a cup holder assembly 740.
  • the cup holder assembly 740 may be coupled to the upper side of the top plate 710.
  • the cup holder assembly 740 may include the same configuration as the storage stand 731 included in the carrier assembly 730 in the second embodiment.
  • the cup holder assembly 740 may include a circular cup holder 741 that accommodates a beverage container and has a receiving space formed at a predetermined depth to prevent the beverage container from falling over.
  • the cup holder 741 may be formed inside the storage stand 731.
  • the cup holder 741 may be formed to accommodate beverages in various known shapes.
  • the cup holder 741 has a predetermined depth
  • the bottom is a circular plane
  • the side surfaces are curved surfaces corresponding to the circle of the bottom, so that the space for receiving the beverage container is concave.
  • the cup holder 741 may be provided with a heating wire (not shown) on its inner circumferential surface to transfer heat to the beverage container being stored.
  • the cup holder 741 may be equipped with a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the stored beverage container and determines whether the heating element is operating.
  • a thermal insulation member (not shown) may be disposed on the inner peripheral surface of the cup holder 741 to preserve the temperature of the stored beverage container.
  • a pressure sensor (not shown) that can detect whether a beverage is stored may be placed on the lower surface of the cup holder 741.
  • An anti-slip pad may be placed on the lower surface of the cup holder 741 to prevent the accommodated beverage container from slipping.
  • the anti-slip pad may be made of a material with strong friction, such as silicone, which is excellent at preventing slipping, or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, but is not limited to this.
  • the anti-slip pad has multiple protrusions made of a high-friction material such as silicone or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, to further maximize friction.
  • a high-friction material such as silicone or PU (polyurethane), which is mainly made of artificial leather, to further maximize friction.
  • the beverage container can be transported to the required place, and the cool or warm state is maintained through the heating element and/or the thermal insulation member, so a separate cooling and heating device is not used. It provides convenience to users by maintaining the optimal temperature of the beverage without using it.
  • Figure 20 is a diagram for explaining the upper function module 700 of the robot 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the functional unit may be a mirror ball assembly 750.
  • the mirror ball assembly 750 may be coupled to the upper side of the upper plate 710.
  • a lighting device 751 that emits light may be disposed in the mirror ball assembly 750.
  • the lighting device 751 may include a plurality of lights and a light source.
  • the lighting device 751 including a plurality of light sources may be formed in a spherical shape and provided to provide lighting in various directions and in various colors.
  • the mirror ball assembly 730 is equipped with a lighting motor (not shown) that provides power to rotate the lighting device 751 up and down or left and right, thereby controlling the operation of the lighting device 751.
  • the mirror ball assembly 730 may be equipped with a wireless communication module (not shown) capable of communicating with a user's terminal and a speaker 752 capable of providing sound.
  • a wireless communication module (not shown) that performs wireless communication with the user's terminal receives the sound source provided from the terminal wirelessly and causes the speaker 752 to output the corresponding sound source.
  • the wireless communication module may include a wireless communication module such as a Bluetooth module, Wi-Fi communication module, or NFC communication module, and may preferably include a Bluetooth module.
  • the speaker 752 of the mirror ball assembly 730 of the robot 1 according to the present invention can output a sound source provided from an external terminal.
  • the mirror ball assembly 750 When using the mirror ball assembly 750 in the robot 1 of the present invention, it is connected to the user's terminal and not only plays the sound source through the speaker 752, but also controls the operation of the lighting device 751 according to the sound source.
  • the operation of the lighting device 751 can be controlled according to the user's movement information to provide an effect of encouraging the atmosphere at event venues, various parties and clubs, etc.
  • Figure 21 is a diagram for explaining the combination of the upper surface of the robot 1 and the upper functional module 700 according to an embodiment of the present invention.
  • 22 and 23 are diagrams for explaining the lower structure of the upper function module 700 of the robot 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the upper functional module 700 shown in FIGS. 21 to 23 has a functional portion in the shape of the carrier assembly 730 of the second embodiment.
  • the method of combining the robot 1 and the upper functional module 700 which will be described below, is independent of the configuration of the functional unit, so it can be applied to the first to fourth embodiments, and can also be applied to other embodiments. .
  • the coupling structure of the top body 711, the front coupling part 712, the connection terminal, the rear hook 714, and the front hook 715 described below has functional parts such as the interaction assembly 720 and the carrier assembly 730. ), the cup holder assembly 740, or the mirror ball assembly 750, it is a common component that is applied.
  • one robot 1 can provide various services.
  • the user can add or change the services provided by the robot 1 as needed by replacing the upper function module 700 currently coupled to the robot 1 with an upper function module 700 equipped with another functional unit. .
  • the top cover 140 constitutes the upper exterior of the robot 1.
  • the upper function module 700 may be replaceably coupled to the upper side of the top cover 140, which constitutes the upper exterior of the robot 1.
  • the upper function module 700 may include an upper plate 710 directly coupled to the upper side of the robot body 100.
  • a functional portion may be disposed on the upper side of the upper plate 710.
  • the top plate 710 may include a flat top body 711 that is hook-connected to the top cover 140.
  • a hook receiving groove 141 and a front hook receiving groove 144 may be formed in the upper cover 140 to be hooked to the upper function module 700.
  • the upper plate 710 may include a flat front coupling portion 712 that extends downward from the front end of the upper plate body 711 and is hook-coupled with the front of the robot body 100.
  • the upper plate 710 may further include a rear hook 714 that protrudes from the bottom of the upper plate body 711 and is coupled to the hook receiving groove 141 of the upper cover 140.
  • the top plate 710 may further include a front hook 715 that protrudes from the front engaging portion 712 and is coupled to the front hook receiving groove 144 of the top cover 140.
  • the upper function module 700 can be coupled to the robot body 100 only.
  • the top cover 140 may include a switch or lever (not shown) that can release the aforementioned hook combination by applying force to the hook receiving groove 141 and/or the front hook receiving groove 144.
  • the user operates the switch or lever to separate the rear hook 714 from the hook receiving groove 141 and the front hook 715 from the front hook receiving groove 144, thereby attaching the upper function module 700 to the upper surface. It can be easily separated from the cover 140.
  • the upper plate 710 may further include a connection terminal 713 disposed on the lower surface of the upper plate body 711.
  • the connection terminal 713 may include a power terminal and/or a signal terminal.
  • the robot body 100 can supply power to the upper function module 700.
  • the top cover 140 may be provided with a terminal capable of supplying power to a power terminal among the connection terminals 713 of the top plate 710.
  • the robot body 100 can transmit and receive signals with the upper function module 700.
  • the top cover 140 may be provided with a terminal capable of transmitting and receiving a signal to a signal terminal among the connection terminals 713 of the top plate 710.
  • a terminal capable of supplying power to the power terminal of the connection terminal 713 and a terminal capable of transmitting and receiving a signal to the signal terminal of the connection terminal 713 are 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.
  • a hook receiving groove 141 for coupling with the upper function module 700 may be formed in the upper cover 140 of the robot body 100 (see FIG. 7).
  • control unit 510 When the upper function module 700 is coupled to the top cover, the control unit 510 receives a signal from the signal terminal of the connection terminal 713 and determines what service the function unit of the upper function module 700 provides. and can be provided to perform necessary control accordingly.
  • the robot 1 includes an upper function module 700, and a plurality of upper function modules 700 are provided so that each can provide a different service, so that the user can Accordingly, different services can be provided by changing the upper function module 700, user experience is improved because various functions can be utilized with only one robot (1), and there is no need to purchase multiple robots depending on the purpose, thereby reducing cost. This has a saving effect.
  • Figure 24 shows a diagram illustrating a state in which a robot according to another embodiment of the present invention is combined with a lower function module
  • Figure 25 shows a diagram illustrating a state in which a robot according to another embodiment of the present invention is combined with a lower function module.
  • a drawing is shown to explain the approach
  • Figure 26 shows a drawing to explain a lower function module in a robot according to another embodiment of the present invention.
  • the robot 1 may include a lower function module 800.
  • 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.
  • 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 robot body fastening part 820 coupled to the robot body 100.
  • the robot body fastening part 820 includes a coupling hook 821 and a corresponding terminal 825.
  • the robot body fastening part 820 may be disposed on the upper side of the body 810 of the lower function module 800.
  • the lower function module 800 is coupled to the lower side of the robot body 100. Specifically, a coupling bar 151 and a charging terminal 152 for coupling to the lower function module 800 are disposed on the lower cover 150 of the robot body 100.
  • the lower function module 800 is physically coupled to the robot body 100.
  • the charging terminal 152 of the lower cover 150 is coupled to the corresponding terminal 825 of the lower function module 800, so that the lower function module 800 is electrically connected to the robot body 100.
  • the lower function module 800 When the lower function module 800 is coupled to the robot body 100, the lower function module 800 is disposed between a pair of leg portions. That is, when the lower function module 800 is coupled to the robot body 100, the lower function module 800 is disposed between the pair of wheels 310.
  • the robot body 100 moves from the rear of the lower function module 800 to the front and can access the lower function module 800.
  • 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.
  • 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).
  • IR infrared
  • LED light emitting diode
  • the robot body 100 may be moved so that the front of the robot body 100 passes through the ramp 815 and is placed on the upper side of the lower function module 800.
  • the robot body 100 can descend.
  • the robot body 100 and the lower function module 800 may be electrically connected.
  • the robot body 100 can be physically coupled to the lower function module 800 by hooking the coupling hook 821 on the coupling bar 151.
  • the lower function module 800 is disposed between a pair of wheels 310 when coupled to the robot body 100. Specifically, the lower function module 800 is disposed in the module coupling space 153 formed between a pair of leg portions. With this configuration, there is an effect of minimizing the overall volume occupied by the robot 1 when the lower function module 800 is coupled to the robot 1.
  • an imaginary vertical line extending upward from the rotation center (C5) of the wheel 310 may be disposed between the coupling bar 151 and the charging terminal 152. .
  • Figure 27 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, a battery 560, a memory 570, a communication unit 580, and a replacement unit 580. It may include a possible upper functional module 700.
  • the components shown in the block diagram of FIG. 27 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.
  • a microphone 726 may include a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, and an ASIC ( It may encompass processing devices such as application-specific integrated circuits (FPGAs) and field programmable gate arrays (FPGAs), but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • FPGAs application-specific integrated circuits
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • 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 722 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 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 body camera 531.
  • the body camera 531 may be the mapping camera described above.
  • the body camera 531 is provided to map the room where the robot 1 runs.
  • the main body camera 531 may be placed in front of the robot main body 100. More specifically, the body camera 531 may be disposed behind the inner surface of the front cover 110. The body camera 531 may be placed behind the window 111.
  • the body camera 531 can photograph the interior while driving to perform SLAM (Simultaneous Localization and Mapping).
  • the control unit 510 can implement SLAM based on information about the surrounding environment captured by the body 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 body 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 the top camera 725 described above.
  • 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 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 the measurement accuracy of tilt angle and direction, the IMU sensor is preferably 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 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
  • the control unit 510 can control components of the upper function module 700.
  • the control unit 510 can control the display 721 of the upper function module 700.
  • the control unit 510 may control the display 721 to display information such as operating time information of the robot 1 and power information of the battery 560 on the display 721.
  • the control unit 510 may control the display 721 to display the shape of the face, such as eyes, nose, and mouth, displayed on the display 721.
  • the upper function module 700 may include a top motor 722 that adjusts the angle of the display 721.
  • the top motor 722 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 722 is driven and rotates according to a control command from the control unit 510, and the display 721 can be rotated according to the rotation of the top motor 722.
  • the upper function module 700 may include a top motor sensor 727.
  • the top motor sensor 727 can measure the angle at which the display 721 of the interaction assembly 720 is rotated.
  • the top motor sensor 727 may be a potentiometer that measures the rotation angle.
  • the control unit 510 may detect the user's location according to the voice signal received by the microphone 726 of the upper function module 700.
  • the control unit 510 can control the speaker 552 included in the upper function module 700.
  • 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.

Abstract

본 발명은 로봇에 관한 것으로, 교체 가능하며 사용자에게 서비스를 제공하는 상부 기능 모듈을 포함하고, 사용자가 상부 기능 모듈을 교체함으로써 사용자에게 제공되는 서비스를 추가 또는 변경할 수 있어, 사용자와 교감하여 정서적 안정을 주거나, 물건을 운반하거나, 휴대전화를 충전하거나, 분위기에 맞는 음악과 조명을 제공하는 등 사용자의 필요에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있는 로봇에 관한 것이다.

Description

로봇
본 발명은 로봇에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 사용자의 명령 입력에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있고, 사용자가 원하는 서비스에 따라 모듈이 교체될 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.
특히, 가정용 로봇이 음료나 음식은 운반하는 기능을 수행하는 경우에는, 로봇이 흔들리면, 운반 대상이 쏟아지거나 바닥에 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한 종래의 가정용 로봇은, 기 정해진 기능만을 수행할 수 있어 사용자에게 다양한 서비스를 제공하기 어려운 한계가 있다. 따라서 가정용 로봇에 교체 가능한 서비스 모듈을 장착할 수 있도록 하여 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 한편, 필요에 따라 사용자에게 제공되는 서비스를 추가 또는 변경할 수 있도록 할 필요가 있다.
이때, 서비스 모듈은 로봇의 상하좌우전후 방향 중에 어느 하나의 위치에 결합될 수 있다.
본 발명에 의한 로봇은, 상술한 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 교체 가능한 상부 기능 모듈을 포함하여 사용자와 교감하여 정서적 안정을 제공할 수 있고, 물건을 운반할 수 있고, 휴대전화를 충전할 수 있고, 분위기에 맞는 음악과 조명을 제공할 수 있는 등 다양한 서비스를 제공할 수 있는 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 필요에 따라 제공되는 서비스를 추가하거나 변경할 수 있는 다목적 로봇을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇은, 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체, 상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부, 상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부 및 상기 로봇 본체의 상측에 교체 가능하게 결합되는 상부 기능 모듈을 포함하고, 상기 상부 기능 모듈은, 상기 로봇 본체의 상면에 결합되는 평판 형상의 상판 및 상기 상판의 상측에 결합되어 사용자에게 서비스를 제공하는 기능부를 포함하고, 상기 상부 기능 모듈이 교체되면 상기 기능부를 통해 사용자에게 제공되는 서비스가 변경되는 것을 특징으로 할 수 있다.
위와 같은 구성으로, 사용자는 가정용 로봇을 여러 개 구비하지 않고서도 다양한 서비스를 제공받을 수 있다.
구체적으로, 상기 상판은, 상기 로봇 본체의 상면과 후크 결합되는 평판 형상의 상판 바디 및 상기 상판 바디의 전단에서 하방으로 연장되어 상기 로봇 본체의 상측 전면과 후크 결합되는 평판 형상의 전면 결합부를 포함할 수 있다.
이러한 구성으로, 상부 기능 모듈은 로봇 본체의 상측에 보다 안정적으로 지지될 수 있다.
여기서 상기 기능부는, 미리 설정된 얼굴 표정 이미지를 표시하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 기능부는, 사용자의 위치 또는 사용자의 얼굴의 위치를 인식하기 위한 상판 카메라를 더 포함하고, 상기 디스플레이는, 상기 상판 카메라가 인식한 위치 정보에 따라 미리 설정된 방식으로 동작되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기능부는, 상기 디스플레이의 각도를 조정하는 상판 모터를 더 포함하고, 상기 디스플레이는, 상기 모터에 연결되어, 상기 사용자의 위치 또는 사용자의 얼굴의 위치 정보에 따라 각도가 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
위와 같은 구성으로, 사용자가 로봇이 자신의 얼굴을 바라보며 감정을 표현한다고 느끼도록 하여 사용자에게 제공하는 정서적 교감 효과가 극대화될 수 있다.
한편, 상기 기능부는, 소리를 출력하는 스피커를 더 포함하고, 상기 스피커는,
상기 디스플레이가 미리 설정된 얼굴 표정 이미지를 출력할 때 그에 대응되는 미리 설정된 소리를 출력하는 것을 특징으로할 수 있다.
즉, 디스플레이에서 표현되는 표정에 대응되는 소리를 함께 출력함으로써, 사용자가 더욱 효과적으로 정서적 교감을 느끼게 할 수 있다.
그리고 상기 기능부는, 사용자의 음성 신호를 수신하는 하나 이상의 마이크를 포함하고, 상기 마이크가 수신한 음성 신호에 기초해 사용자의 위치를 파악하고, 사용자의 지시에 응답하는 것을 특징으로할 수 있다.
한편, 상기 기능부는, 상측이 개방되고, 내부에 공간이 형성되는 보관대를 포함하고, 상기 보관대 내부의 공간에 수용되는 물건을 운반할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 보관대는, 내부의 공간에 수용된 휴대용 전화기를 충전할 수 있는 무선 충전 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보관대는, 내부의 공간에 수용된 휴대용 전화기와 정보를 주고받을 수 있는 통신 장치를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 보관대는, 정보를 표시할 수 있는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 통신 장치를 통해 상기 휴대용 전화기로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 디스플레이에 정보를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 보관대는, 상기 통신 장치를 통해 상기 휴대용 전화기로부터 수신한 정보를 기반으로 소리를 출력하는 스피커를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 로봇은, 미리 설정된 알고리즘 또는 사용자의 지시에 따라 이동하여 상기 보관대 내부에 수용된 물건을 운반하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 로봇은 보관대에 수용된 물건을 사용자의 실시간 지시에 따라 운반할 수도 있고, 설정된 규칙에 따라 반복 운반할 수도 있다.
또한, 상기 보관대는, 음료 용기가 수용되는 공간이 형성된 컵홀더를 포함할 수도 있다.
이때, 상기 컵홀더는, 상기 음료 용기에 열을 전달할 수 있는 열선을 포함하거나, 상기 음료 용기의 온도 변화를 감소시키는 보온 부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 기능부는, 하나 이상의 광원을 포함하는 조명 장치, 상기 조명 장치를 이동시키는 조명 모터 및 음향을 제공하는 스피커를 포함할 수도 있다.
이때, 상기 기능부는, 외부의 단말기와 통신하는 무선 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성으로, 사용자는 외부의 단말기를 통해 로봇의 조명 장치 및 스피커를 작동시켜 실내 분위기를 고조시킬 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 로봇은 교체 가능하며 사용자에게 서비스를 제공하는 상부 기능 모듈을 포함하고, 사용자가 상부 기능 모듈을 교체함으로써 사용자에게 제공되는 서비스를 변경할 수 있어, 사용자와 교감하여 정서적 안정을 주거나, 물건을 운반하거나, 휴대전화를 충전하거나, 분위기에 맞는 음악과 조명을 제공하는 등 사용자에게 다양한 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 로봇은 필요에 따라 사용자에게 제공되는 서비스를 추가 또는 변경할 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 정면도이다.
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 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 하중이 휠로 전달되는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 16는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇의 상부 기능 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 17은 도 16의 상부 기능 모듈을 다른 각도에서 바라본 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇의 상부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇의 상부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇의 상부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 상면에 상부 기능 모듈이 결합되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 및 23은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 상부 기능 모듈의 하부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 25은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 접근하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 26는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 27는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
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 본체 카메라(531)가 배치되는 쪽을 전방으로 정하여 설명한다. 또한, 배터리(560)를 기준으로 전방의 반대 방향을 후방으로 정하여 설명한다. 또한, 배터리(560)를 기준으로, 상면 커버(140)가 배치된 방향을 상방으로, 하면 커버(150)가 배치된 방향을 하방으로 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) 휠부(300), 센서부(400), 제어부(510), 배터리(600), 상부 기능 모듈(700) 및 하부 기능 모듈(800)을 포함하여 이루어진다. 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 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 본체 카메라(531)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 윈도우(111)의 바로 후방에는 본체 카메라(531)가 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 본체 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 피봇되도면 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. 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 상부 기능 모듈(700)이 결합될 수 있다. 상부 기능 모듈(700)은 상면 커버(140)의 상측에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)과 후크 결합되도록 후크 수용 홈(141) 및 전면 후크 수용 홈(144)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 사용자가 상부 기능 모듈(700)의 후크를 후크 수용 홈(141) 전면 후크 수용 홈(144)에 맞추어 밀어 넣는 간단한 동작만으로 상부 기능 모듈(700)을 로봇 본체(100)에 결합시킬 수 있다.
상면 커버(140)와 상부 기능 모듈(700)의 결합에 관하여는, 상부 기능 모듈(700)에 대한 상세한 설명과 함께 후술하기로 한다.
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 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. 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(ΔS)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, 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 모터 결합부(212)와 링크 결합부(213) 사이를 이어주도록 연장되는 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 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 힘을 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 제2 링크 바디(221)와 링크 결합부(223) 사이를 이어주도록 연장되는 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.
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 연결될 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 제3 링크 결합홀(232)과 휠 결합부(234) 사이를 이어주며 연장되는 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 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, 도 2를 참조하면, 로봇(1)의 측면에서 바라볼 때, 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.
휠(310)은 레그부(200)에 회전 가능하게 결합된다. 구체적으로, 휠(310)은 제3 링크(230)의 외측 면(로봇(1)의 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.
4절 링크에 의한 로봇의 균형
도 12 및 도 13에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 레그부의 이동에 따른 횔의 위치 변화를 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 휠의 배치 및 하부 기능 모듈과의 결합을 위한 배치 관계를 설명하기 위한 도면이 도시되며, 도 15에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇에서 로봇 본체의 하중이 휠로 전달되는 것을 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다.
도 12 내지 도 14를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)의 균형을 설명하면 다음과 같다.
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 12 및 도 13을 참조하여, 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 12 및 도 13과 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 16 및 도 17과 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 중심(C5)의 전후 방향 이동 거리는 소정 편차(ΔD) 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 14 및 15를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 좌우 방향 균형을 설명하면 다음과 같다.
도 14 및 15에 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(ΔS)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(600)가 구비되고, 로봇(1)이 지면 상에 놓이면 모터 및 배터리(600)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 14에 도시된 바와 같이, 로봇(1)의 전방에서 로봇(1)의 정면을 보았을 때를 기준으로, 측면 프레임(130) 및 레그부(200)는 모두 휠(310)의 연직 상측에 배치될 수 있다.
즉, 도 14와 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 15에 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)가 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.
상부 기능 모듈
상부 기능 모듈(700)은, 로봇 본체(100)의 상면에 교체 가능하게 결합됨으로써 로봇(1)이 사용자에게 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 하는 구성요소이다.
상부 기능 모듈(700)은 로봇 본체(100)의 상면에 결합되는 평판 형상의 상판(710)과 사용자에게 서비스를 제공하는 기능부를 포함할 수 있다.
기능부는 상판(710)의 상측에 결합될 수 있으며, 상부 기능 모듈(700)이 제공하려는 서비스에 따라 포함된 구성요소가 다를 수 있다.
각각 다른 기능부를 포함하는 복수 개의 상부 기능 모듈(700)이 구비되면, 사용자는 필요에 따라 상부 기능 모듈(700)을 교체함으로써 본 발명에 의한 로봇(1)이 제공하는 서비스를 추가하거나 변경할 수 있다.
예를 들어, 로봇 본체(100)의 상면에 제1 실시예에 따른 상부 기능 모듈(700)을 결합하면 로봇(1)은 감정을 표시하고 사용자와 교감하는 애완 로봇 서비스를 제공할 수 있다(도 16 및 도 17 참조).
다른 예로, 로봇 본체(100)의 상면에 제2 실시예에 따른 상부 기능 모듈(700)을 결합하면 로봇(1)은 사용자의 휴대 전화를 충전하고, 필요한 곳으로 운반하며 음성 명령에 따라 휴대 전화를 작동시키는 서비스를 제공할 수 있다(도 18 참조).
다른 예로, 로봇 본체(100)의 상면에 제3 실시예에 따른 상부 기능 모듈(700)을 결합하면 로봇(1)은 음료를 운반하고, 음료의 온도를 유지시키는 보온 또는 보냉 서비스를 제공할 수 있다(도 19 참조).
다른 예로, 로봇 본체(100)의 상면에 제4 실시예에 따른 상부 기능 모듈(700)을 결합하면 로봇(1)은 조명 장치 및 스피커를 통해 파티 등에서 필요한 분위기를 제공할 수 있다(도 20 참조).
이하에서 각 도면을 참조하여 각 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)의 서비스 제공에 대하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)을 설명하기 위한 사시도이다. 도 17은 도 16의 상부 기능 모듈(700)을 다른 각도에서 바라본 도면이다.
제1 실시예에 따르면, 기능부는 인터렉션 어셈블리(720)일 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는, 상판(710)의 상측에 결합될 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는 로봇(1)의 감정을 표현하고, 사용자와 교감할수 있는 디스플레이(721)를 포함할 수 있다.
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.
디스플레이(721)에는 얼굴과 표정이 표시될 수 있다.
로봇(1)은 디스플레이(721)에 눈, 코, 입 등 얼굴의 모양을 표시하여 사용자로 하여금 로봇이 감정을 표현한다고 느끼게 할 수 있다.
로봇(1)은 디스플레이(721)에 미리 설정된 이미지를 표시하여 얼굴 표정을 묘사하여, 사용자가 로봇이 감정을 표현하는 것으로 인식하게 할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 귀가한 경우, 로봇(1)은 디스플레이(721)에 반가움을 나타내도록 웃는 얼굴을 표시할 수 있다. 로봇(1)은 후술한 마이크(726) 또는 상판 카메라(725)를 통하여 사용자의 귀가를 감지할 수 있다.
다른 예로, 로봇(1)이 낭떠러지를 감지하여 추락 위험에서 벗어난 경우, 로봇(1)은 디스플레이(721)에 놀란 얼굴과 놀란 눈 표정을 표시할 수 있다.
다른 예로, 사용자가 로봇(1)을 부른 경우, 로봇(1)은 디스플레이(721)에 사용자를 응시하며 궁금해하는 얼굴 표정을 표시할 수 있다. 로봇(1)은 사용자가 특정 발음으로 부를 경우 부름을 감지하고, 반응하도록 설정될 수 있다.
다른 예로, 로봇(1)이 사용자의 명령을 이해할 수 없는 경우, 로봇(1)은 디스플레이(721)에 '?' 등의 기호와 함께 궁금해하는 얼굴 표정을 표시할 수 있다.
다른 예로, 사용자가 로봇(1)에게 지속적으로 서비스를 명령한 경우, 땀을 나타내는 그림과 함께 힘든 얼굴 표정을 표시할 수 있다.
다른 예로, 사용자가 기 설정된 시간 이상 로봇(1)에게 명령을 하지 않는 경우, 잠을 자는 얼굴 표정을 표시할 수 있다.
디스플레이(721)에는, 사용자에게 제공하려는 정보가 표시될 수 있다.
디스플레이(721)는 사용자의 입력을 인식할 수 있는 터치 스크린(touch screen)일 수 있다.
로봇(1)은 후술할 마이크(726)를 이용하여 사용자의 명령을 감지할 수 있다.
위와 같은 예시 외에도, 로봇(1)은 디스플레이(721)에 다양한 감정을 표현을 할 수 있으며, 소프트웨어 업데이트 등을 통해 표시할 수 있는 표현이 개선되거나 추가될 수 있다.
이러한 방식으로 로봇(1)은 사용자에게 감정을 표시하고 사용자와 교감하는 애완 로봇 서비스를 제공할 수 있고, 사용자에게 정서적 안정을 제공하는 효과가 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는 디스플레이(721)의 각도를 조정하는 상판 모터(722)를 더 포함할 수 있다.
상판 모터(722)는 디스플레이(721)의 후방에 배치될 수 있다.
상판 모터(722)는 인터렉션 어셈블리(720)의 디스플레이(721)가 회전될 수 있도록 구동력을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 상판 모터(722)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단은 디스플레이(721)와 연결될 수 있다. 디스플레이(721)는 상판 모터(722)의 회전에 따라 회전될 수 있다.
디스플레이(721)는 후술할 상판 카메라(725)와 협력하여 사용자(특히 얼굴)를 바라보도록 회전될 수 있다. 로봇(1)은 상판 모터(722)를 통해 디스플레이(721)가 사용자의 얼굴 등 적절한 방향을 향하도록 조정함으로써, 사용자와 로봇(1)과의 교감 효과를 극대화시킬 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는 상판 모터(722)가 외부로 드러나지 않도록 보호하는 상판 모터 커버를 포함할 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 상판 모터(722)는 직육면체 형상의 상판 모터 커버에 의하여 보호될 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는 상판 모터 센서(727)를 포함할 수 있다.
상판 모터 센서(727)는 인터렉션 어셈블리(720)의 디스플레이(721)가 회전한 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상판 모터 센서(727)는 회전각을 측정하는 가변 저항(Potentiometer)일 수 있다.
상판 모터 센서(727)는 상판 모터(722)의 샤프트 또는 기어의 최종 출력단에 연결되어 상판 모터(722)와 함께 디스플레이의 후방에 배치될 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는 스피커(723)를 더 포함할 수 있다.
로봇(1)은, 전술한 바와 같이 디스플레이(721)에 얼굴 표정을 나타내어 시각적으로 감정을 표시함과 더불어, 스피커(723)의 음성 출력을 통하여 감정을 표시할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(721)에 표시되는 표정에 대응하여 웃는 소리, 놀란 소리 등을 출력할 수 있다.
로봇(1)은 스피커(723)의 음성 출력을 통하여 사용자의 부름에 응답하고, 사용자와 청각적으로 교감하여 정서적 안정을 제공하는 효과가 있다. 이로써 로봇(1)은 디스플레이(721)만으로 시각적 교감을 하는 경우 보다 디스플레이(721)와 스피커(723)의 시청각의 조합으로, 로봇(1)과의 교감 효과가 극대화될 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는, 방열 모듈(724)을 더 포함할 수 있다.
방열 모듈(724)은 디스플레이(721)에서 발생하는 열을 로봇(1) 외부로 방출시킴으로써, 과열로 발생할 수 있는 디스플레이(721)의 오작동, 손상, 고장을 예방할 수 있다.
방열 모듈(724)은 디스플레이의 열을 직접 전달받는 판 형태로 형성된 하나 이상의 방열판(미도시), 공기를 유동시켜 방열판으로부터 열을 배출하는 하나 이상의 방열팬, 방열팬을 보호하는 방열팬 커버, 방열팬 커버에 형성되어 방열팬이 배출하는 뜨거운 공기가 외부로 방출되는 공기방출홀을 포함할 수 있다.
방열판은 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 예를들어 직사각형 평판 형상으로 형성될 수 있다.
방열팬은 방열판과 인접하게 구비되어 공기방출홀을 향해 바람을 일으킨다.
공기방출홀은 방열팬이 발생시킨 바람을 즉시 배출시키기 위하여 방열팬과 마주보는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
방열판이 흡수한 디스플레이의 열은 방열팬에 의하여 공기방출홀로 배출된다.
방열팬 및 공기방출홀은 은 후술할 본 발명의 구성요소들에 의하여 가려지지 않는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
인터렉션 어셈블리(720)는, 상판 카메라(725)를 더 포함할 수 있다.
상판 카메라(725)는, 사용자의 위치 및/또는 사용자의 얼굴을 인식하기 위한 구성이다.
상판 카메라(725)는 디스플레이(721)의 상부에 배치될 수 있다.
상판 카메라(725)는 스피커(723)의 사이에 배치될 수 있다.
상판 카메라(725)는 디스플레이(721)의 전방을 촬영하여 사용자의 위치를 인식할 수 있다. 이를 위해, 상판 카메라(725)는 RGB 모듈과 Depth 모듈을 포함할 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.
로봇(1)은 상판 카메라(725)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 위치를 인식할 수 있다.
로봇(1)의 디스플레이(721)는, 상판 카메라(725)가 획득한 사용자의 위치 또는 사용자의 얼굴의 위치 정보에 따라 미리 설정된 방식으로 동작될 수 있다.
구체적으로, 상판 카메라(725)는 사용자 및/또는 사용자의 얼굴의 위치를 특정하고, 로봇(1)은 상판 모터(722)를 작동시켜 디스플레이(721)를 사용자의 얼굴을 향하게 하고, 얼굴 표정을 표시하는 등으로, 사용자가 로봇과 정서적 교감이 이루어진다고 인식하게 하여 정서적 안정을 제공하는 효과를 극대화할 수 있다.
인터렉션 어셈블리(720)는, 사용자의 음성 신호를 수신하는 하나 이상의 마이크(726)를 포함할 수 있다.
마이크(726)는 사용자의 음성을 인식하는 구성으로서, 복수 개 구비될 수 있다. 로봇(1)은 마이크(726)가 수신한 음성 신호에 의해 사용자의 위치를 파악하고, 사용자의 호출에 응답할 수 있다.
마이크(726)는, 마이크(726)는 인터렉션 어셈블리(720)에 배치될 수 있다. 마이크(726)는 디스플레이에(721) 인접하게 배치될 수 있다. 바람직하게는 디스플레이(721)의 상부와 하부에 각각 2개가 배치되어 총 4개의 마이크(726)가 배치될 수 있다.
마이크(726)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(726)가 음성 신호를 수신하는 시간차를 이용한 3점 측정 방식(삼각 측량 방식)일 수 있다. 각 마이크(726)의 위치와 음파의 속도를 이용하면 음성 소스의 위치가 산출되는 원리이다.
한편, 상술한 마이크(726)와 상판 카메라(725)가 서로 협력하면, 사용자가 멀리 떨어진 곳에서 로봇(1)을 부르는 경우에도 로봇(1)이 사용자의 위치를 찾아오는 기능이 구현될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)을 설명하기 위한 도면이다.
제2 실시예에 따르면, 기능부는, 캐리어 어셈블리(730)일 수 있다.
캐리어 어셈블리(730)는, 상판(710)의 상측에 결합될 수 있다.
캐리어 어셈블리(730)에는 물건을 보관할 수 있는 보관대(731)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 보관대(731)는, 상측이 개방되고 내부에 공간이 형성될 수 있다.
로봇(1)은, 보관대(731) 내부의 공간에 수용된 물건을 운반할 수 있다.
로봇(1)은, 사용자의 음성 명령에 따라 이동하여 보관대(731)에 보관된 물건을 필요한 장소로 운반할 수 있다.
구체적으로, 로봇(1)은 사용자가 보관대(731)에 물건을 올려놓은 후, 집안 특정 장소로 이동하라는 명령에 따라 이동하여 물건을 운반할 수 있다.
로봇(1)은, 미리 설정된 알고리즘에 따라 이동하여 보관대(731)에 보관된 물건을 필요한 장소로 운반할 수 있다.
구체적으로, 로봇(1)은 보관대(731)에 소정 크기 이상의 무게가 감지되면 물건이 놓여진 것으로 인식하여 특정 장소로 이동하고, 상기 무게가 제거되면 다시 원래 위치로 복귀하는 방식으로, 지속하여 물건을 특정 장소에 배달할 수 있다(음료, 음식 등을 부엌에서 식탁으로 지속하여 배달).
보관대(731)의 하면에는 물건의 무게를 감지하기 위해, 로드셀(load cell) 등이 구비된 압력 센서(미도시)가 배치될 수 있다.
보관대(731)의 내부의 하면은 평면으로 형성될 수 있고, 측면의 적어도 일부는 평판으로 형성되어 운반되는 물건을 안정적으로 지지할 수 있다.
보관대(731)의 하면에는 보관된 물건이 미끄러지지 않도록 미끄럼 방지 패드(미도시)가 배치될 수 있다. 미끄럼 방지 패드는 미끄럼방지에 우수한 실리콘이나 인조가죽이 주성분인 PU(폴리우레탄, PolyUrethane) 등 마찰력이 강한 소재로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
미끄럼 방지 패드에는 실리콘이나 인조가죽이 주성분인 PU(폴리우레탄, PolyUrethane) 등 마찰력이 강한 소재로 형성된 복수 개의 돌기가 배치되어 마찰력을 더욱 극대화시킬 수 있다.
보관대(731)의 하면에는 사용자의 휴대 전화 등 단말기를 충전할 수 있는 무선 충전 장치(미도시)가 배치될 수 있다. 보관대(731)의 하면에는 사용자의 휴대 전화 등 단말기가 안착되어 무선으로 충전될 수 있다. 보관대(731)의 하면에는 무선으로 전력을 송신하는 전력 송신부(미도시)가 마련된다.
무선 전력 송수신 방식은 제한되지 않으며, 예를 들어 자기 유도 방식, 자기 공명 방식, 마이크로파 방식 등이 가능하다. 무선 전력 방식이 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식인 경우 전력 송신부는 송신 코일이 될 수 있으며, 마이크로파 방식인 경우 전력 송신부는 송신 안테나가 될 수 있다.
본 발명의 로봇(1)에서 캐리어 어셈블리(730)를 사용하는 경우, 무선 충전이 필요한 휴대 전화와 같은 기기는 보관대(731)를 통해 충전이 가능하므로 별도의 충전장치를 활용하지 않아도 되어 사용자에게 편리함을 제공한다.
보관대(731)의 하면에는, 휴대 전화를 수용하기 위한 음각(미도시)이 형성될 수 있다.
보관대(731)의 하면에 형성된 음각은 전술한 미끄럼 방지 패드와 함께 휴대전화를 미끄러지지 않도록 하여 더욱 안정적으로 수용하는 역할을 한다.
캐리어 어셈블리(730)의 외부에는 발광부(미도시)가 배치되어 사용자가 보관대(731) 내부에 수용되는 휴대 전화의 무선 충전량을 육안으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, 발광부(미도시)는 캐리어 어셈블리(730)의 전면에 배치되어 충전시 빨간색으로, 완전 충전시 파란색으로 발광하여 사용자가 육안으로 휴대 전화의 충전 상태를 확인하도록 할 수 있다.
보관대(731)의 하면에는, 보관된 휴대 전화와의 통신을 위하여 근거리 통신 모듈(미도시) 또는 원거리 통신 모듈(미도시)이 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.
로봇(1)은, 보관대(731) 하면에 배치된 상기 근거리 통신 모듈 또는 원거리 통신 모듈을 통해 보관된 휴대 전화와 통신하여 정보를 송수신할 수 있다.
보관대(731)에는, 디스플레이(미도시), 카메라(미도시), 마이크(미도시) 또는 스피커(미도시)가 구비될 수 있다.
보관대(731)에 구비될 수 있는 디스플레이(미도시), 카메라(미도시), 마이크(미도시) 또는 스피커(미도시)에 대한 설명은 제1 실시예의 인터렉션 어셈블리(720)에 포함되는 디스플레이(721), 상판 카메라(725), 마이크(726), 스피커(723)에 대한 설명을 원용한다.
로봇(1)은, 보관대(731)에 보관된 휴대 전화로부터 수신한 정보를 기반으로 스피커로 소리를 재생하여 사용자가 들을 수 있도록 할 수 있다.
로봇(1)은, 제1 실시예에서 설명한 방식으로 카메라 및 마이크를 활용하여 사용자의 위치를 감지하고, 사용자의 근처로 이동하여 휴대 전화로부터 수신한 정보를 기반으로 디스플레이에 영상을 표시할 수 있고, 스피커로 소리를 재생할 수 있다.
예를 들어, 로봇(1)은, 보관대(731)에 보관된 휴대 전화로 전화가 걸려온 경우 사용자의 근처로 이동하여 사용자가 휴대 전화를 직접 조작하지 않고도 음성 또는 영상 통화를 할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, 로봇(1)은, 사용자의 지시에 따라 휴대 전화가 재생할 수 있는 영상 및/또는 음성을 재생하여, 사용자가 휴대 전화를 직접 조작하지 않고도 음악을 감상하거나, 영상을 시청할 수 있도록 할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)을 설명하기 위한 도면이다.
제3 실시예에 따르면, 기능부는, 컵홀더 어셈블리(740)일 수 있다.
컵홀더 어셈블리(740)는 상판(710)의 상측에 결합될 수 있다.
컵홀더 어셈블리(740)에는 제2 실시예에서의 캐리어 어셈블리(730)에 포함되는 보관대(731)와 동일한 구성이 포함될 수 있다.
컵홀더 어셈블리(740)는 음료 용기를 수용하고, 넘어지지 않도록 소정의 깊이로 수용 공간이 형성된 원형의 컵홀더(741)를 포함할 수 있다.
컵홀더(741)는, 보관대(731)의 내부에 형성될 수 있다.
컵홀더(741)는 공지된 다양한 형상으로 음료를 수용할 수 있도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 컵홀더(741)는 소정 깊이를 가지며, 밑면이 원형 평면이고, 옆면은 밑면의 원에 대응되는 곡면으로 음료 용기의 수용 공간이 오목하게 형성될 수 있다.
컵홀더(741)는, 보관하는 음료 용기에 열을 전달할 수 있도록 내주면에 열선(미도시)이 구비될 수 있다.
컵홀더(741)에는, 보관하는 음료 용기의 온도를 측정하여, 열선의 작동 여부를 결정할 수 있게 하는 온도 센서(미도시)가 구비될 수 있다.
컵홀더(741)는, 보관하는 음료 용기의 온도를 보존할 수 있도록 내주면에 보온 부재(미도시)가 배치될 수 있다
컵홀더(741)의 하면에는, 음료의 보관 여부를 감지할 수 있는 압력 센서(미도시)가 배치될 수 있다.
컵홀더(741)의 하면에는 수용된 음료 용기가 미끄러지지 않도록 미끄럼 방지 패드가 배치될 수 있다. 미끄럼 방지 패드는 미끄럼방지에 우수한 실리콘이나 인조가죽이 주성분인 PU(폴리우레탄, PolyUrethane) 등 마찰력이 강한 소재로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
미끄럼 방지 패드에는 실리콘이나 인조가죽이 주성분인 PU(폴리우레탄, PolyUrethane) 등 마찰력이 강한 소재로 형성된 복수 개의 돌기가 배치되어 마찰력을 더욱 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 로봇(1)에서 컵홀더 어셈블리(740)가 결합된 경우, 음료 용기를 필요한 곳으로 운반할 수 있고, 열선 및/또는 보온 부재를 통해 시원하거나 따뜻한 상태가 보존되므로 별도의 냉온장치를 활용하지 않고도 음료의 온도를 최적으로 유지할 수 있어 사용자에게 편리함을 제공한다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)을 설명하기 위한 도면이다.
제4 실시예에 따르면, 기능부는, 미러볼 어셈블리(750)일 수 있다.
미러볼 어셈블리(750)는, 상판(710)의 상측에 결합될 수 있다.
미러볼 어셈블리(750)에는, 광을 발산하는 조명 장치(751)가 배치될 수 있다.
조명 장치(751)는, 복수와 광원을 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원을 포함한 조명 장치(751)는 구형으로 형성되어 여러 방향으로, 다양한 색깔의 조명을 제공하도록 구비될 수 있다.
미러볼 어셈블리(730)에는 조명 장치(751)를 상하 또는 좌우 회전시키는 동력을 제공하는 조명 모터(미도시)가 구비되어, 조명 장치(751)의 동작을 제어할 수 있다.
미러볼 어셈블리(730)에는, 사용자의 단말기와 통신할 수 있는 무선 통신 모듈(미도시) 및 음향을 제공할 수 있는 스피커(752)가 구비될 수 있다.
사용자의 단말기와 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈(미도시)은 단말기로부터 제공되는 음원을 무선으로 수신하여 스피커(752)가 해당 음원을 출력하게 하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 무선 통신 모듈(미도시)은 블루투스 모듈, 와이파이 통신 모듈 또는 NFC 통신 모듈 등과 같은 무선 통신 모듈을 포함할 수 있고, 바람직하게는 블루투스 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈을 통해, 본 발명에 따른 로봇(1)의 미러볼 어셈블리(730)의 스피커(752)는 외부 단말기에서 제공되는 음원을 출력할 수 있다.
본 발명의 로봇(1)에서 미러볼 어셈블리(750)를 사용하는 경우, 사용자의 단말기와 연결되어 음원이 스피커(752)를 통해 재생될 뿐만 아니라, 음원에 따라 조명 장치(751)의 동작을 제어할 수 있고, 사용자의 움직임 정보에 따라 조명 장치(751)의 동작을 제어하여 행사장이나 각종 파티 및 클럽 등에서 분위기를 고무시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 상면과 상부 기능 모듈(700)이 결합을 설명하기 위한 도면이다. 도 22 및 23은 본 발명의 실시예에 따른 로봇(1)의 상부 기능 모듈(700)의 하부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
편의상, 도 21 내지 도 23에 도시된 상부 기능 모듈(700)은 기능부가 제2 실시예의 캐리어 어셈블리(730)의 형상으로 되어 있다. 그러나 이하에서 설명될 로봇(1)과 상부 기능 모듈(700)의 결합 방식은 기능부의 구성과 무관하므로 제1 실시예 내지 제4 실시예에 아울러 적용 가능하며, 그 외 실시예일 지라도 적용이 가능하다.
즉, 이하에서 설명하는 상판 바디(711), 전면 결합부(712), 연결 단자, 후방 후크(714) 및 전방 후크(715) 등의 결합 구조는 기능부가 인터렉션 어셈블리(720), 캐리어 어셈블리(730), 컵홀더 어셈블리(740), 미러볼 어셈블리(750) 중 어느 것으로 구성되더라도 적용되는 공통된 구성요소이다.
상부 기능 모듈(700)은, 기능부가 제공하는 서비스에 관계없이 공통된 결합 구조가 적용되므로, 하나의 로봇(1)이 다양한 서비스를 제공할 수 있게 된다.
사용자는, 로봇(1)에 현재 결합된 상부 기능 모듈(700)을 다른 기능부가 구비된 상부 기능 모듈(700)로 교체함으로써, 필요에 따라 로봇(1)이 제공하는 서비스를 추가 또는 변경할 수 있다.
상면 커버(140)는 로봇(1)의 상측 외관을 구성한다.
상부 기능 모듈(700)은 로봇(1)의 상측 외관을 구성하는 상면 커버(140)의 상측에 교체 가능하게 결합될 수 있다.
상부 기능 모듈(700)은, 로봇 본체(100)의 상측에 직접적으로 결합되는 상판(710)을 포함할 수 있다.
상판(710)의 상측에는 기능부가 배치될 수 있다.
상판(710)은 상면 커버(140)와 후크 결합되는 평판 형상의 상판 바디(711)를 포함할 수 있다.
상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)과 후크 결합되도록 후크 수용 홈(141) 및 전면 후크 수용 홈(144)이 형성될 수 있다.
상판(710)은 상판 바디(711)의 전단에서 하방으로 연장 형성되어 로봇 본체(100)의 전면과 후크 결합되는 평판 형상의 전면 결합부(712)를 포함할 수 있다.
상판(710)은, 상판 바디(711)의 저면에 돌출 형성되어 상면 커버(140)의 후크 수용 홈(141)과 결합되는 후방 후크(714)를 더 포함할 수 있다.
상판(710)은, 전면 결합부(712)에 돌출 형성되어 상면 커버(140)의 전면 후크 수용 홈(144)과 결합되는 전방 후크(715)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성으로, 사용자가 상부 기능 모듈(700)의 후방 후크(714)를 후크 수용 홈(141)에 맞추어 밀어 넣고, 전방 후크(715)를 전방 후크 수용 홈(144)에 맞추어 밀어넣는 간단한 동작만으로 상부 기능 모듈(700)을 로봇 본체(100)에 결합시킬 수 있다.
상면 커버(140)에는, 후크 수용 홈(141) 및/또는 전방 후크 수용 홈(144)에 힘을 인가하여 전술한 후크 결합을 해제할 수 있는 스위치 또는 레버(미도시)가 포함될 수 있다. 사용자는 스위치 또는 레버를 조작하여, 후방 후크(714)를 후크 수용 홈(141)에서 분리하고, 전방 후크(715)를 전방 후크 수용 홈(144)에서 분리함으로써, 상부 기능 모듈(700)을 상면 커버(140)에서 쉽게 분리할 수 있다.
상판(710)은, 상판 바디(711)의 하면에 배치되는 연결 단자(713)를 더 포함할 수 있다. 연결 단자(713)는 전원 단자 및/또는 신호 단자를 포함할 수 있다.
로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)로 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상판(710)의 연결 단자(713) 중 전원 단자로 전원을 공급할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
그리고, 로봇 본체(100)는 상부 기능 모듈(700)과 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 상면 커버(140)에는 상판(710)의 연결 단자(713) 중 신호 단자로 신호를 송수신할 수 있는 단자가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상면 커버(140)에는 연결 단자(713)의 전원 단자로 전원을 공급할 수 있는 단자와 연결 단자(713)의 신호 단자로 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.
전술한 바와 같이, 로봇 본체(100)의 상면 커버(140)에는 상부 기능 모듈(700)과 결합하기 위한 후크 수용 홈(141)이 형성될 수 있다.(도 7 참조)
제어부(510)는, 상부 기능 모듈(700)이 상면 커버에 결합되면, 연결 단자(713) 중 신호 단자로부터 신호를 수신하고, 상부 기능 모듈(700)의 기능부가 어떤 서비스를 제공하는 구성인지 판별하고, 그에 맞추어 필요한 제어를 수행할 수 있도록 구비될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 로봇(1)은, 상부 기능 모듈(700)을 포함하고, 상부 기능 모듈(700)은 각각 다른 서비스를 제공할 수 있도록 복수 개 구비됨으로써, 사용자는 필요에 따라 상부 기능 모듈(700)을 변경하여 다른 서비스를 제공받을 수 있고, 하나의 로봇(1)만으로 다양한 기능을 활용할 수 있어 사용자 경험이 향상되고, 용도에 따라 여러 개의 로봇을 구입할 필요가 없어 비용이 절감되는 효과가 있다.
하부 기능 모듈
도 24에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합된 상태를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 25에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇이 하부 기능 모듈과 결합하기 위하여 접근하는 모습을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있으며, 도 26에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇에서 하부 기능 모듈을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 24 내지 도 26을 참조하면, 로봇(1)은 하부 기능 모듈(800)을 포함할 수 있다. 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. 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 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합되는 로봇 본체 체결부(820)를 포함한다. 로봇 본체 체결부(820)는 결합 후크(821) 및 대응 단자(825)를 포함한다.
로봇 본체 체결부(820)는 하부 기능 모듈(800)의 바디(810)의 상측에 배치될 수 있다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)의 하측 면에 결합된다. 구체적으로, 로봇 본체(100)의 하면 커버(150)에는 하부 기능 모듈(800)과 결합하기 위한 결합바(151) 및 충전 단자(152)가 배치된다.
하면 커버(150)의 결합바(151)가 하부 기능 모듈(800)의 결합 후크(821)에 걸림으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 물리적으로 결합된다.
하면 커버(150)의 충전 단자(152)는 하부 기능 모듈(800)의 대응 단자(825)와 결합함으로써, 하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 전기적으로 연결된다.
하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 상태에서, 하부 기능 모듈(800)은 한 쌍의 레그부 사이에 배치된다. 즉, 하부 기능 모듈(800)이 로봇 본체(100)에 결합된 상태에서, 하부 기능 모듈(800)은 한 쌍의 휠(310)의 사이에 배치된다.
로봇 본체(100)는 하부 기능 모듈(800)의 후방에서부터 전방으로 이동하며 하부 기능 모듈(800)에 접근할 수 있다.
여기에서, 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 방향을 의미할 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.
로봇 본체(100)는 로봇 본체(100)의 정면이 램프(815)를 통과하여 하부 기능 모듈(800)의 상측에 배치되도록 이동될 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 하강할 수 있다. 충전 단자(152)가 대응 단자(825)에 접촉됨으로써 로봇 본체(100)와 하부 기능 모듈(800)이 전기적으로 연결될 수 있다. 결합 후크(821)가 결합바(151)에 걸림으로써 로봇 본체(100)가 하부 기능 모듈(800)에 물리적으로 결합될 수 있다.
하부 기능 모듈(800)은 로봇 본체(100)에 결합 시 한 쌍의 휠(310) 사이에 배치된다. 구체적으로, 하부 기능 모듈(800)은 한 쌍의 레그부의 사이에 형성된 모듈 결합 공간(153)에 배치된다. 이와 같은 구성으로, 로봇(1)에 하부 기능 모듈(800)이 결합된 상태에서 로봇(1)의 전체적인 차지하는 부피를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 좌측에서 바라볼 때, 휠(310)의 회전중심(C5)에서 상방으로 연장된 가상의 수직선은 결합바(151)와 충전 단자(152) 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 구성으로, 로봇 본체(100)에 하부 기능 모듈(800)이 결합되면, 로봇(1)의 전체적인 무게 중심이 낮아지고, 로봇(1)이 지면과 접촉하는 면적이 널어지면서 로봇(1)이 안정적으로 균형을 유지할 수 있는 효과가 있다.
제어 구성
도 27에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 제어 구성을 설명하기 위한 블록도가 도시되어 있다.
도 27을 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 로봇(1)은 제어부(510), 모터부(520), 센서부(530), 배터리(560), 메모리(570), 통신부(580) 및 교체 가능한 상부 기능 모듈(700)을 포함할 수 있다.
도 27의 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, 마이크(726)로프로세서(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(722)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.
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, 본체 카메라(531)를 포함할 수 있다.
본체 카메라(531)는 전술한 매핑 카메라일 수 있다. 본체 카메라(531)는 로봇(1)이 주행하는 실내를 매핑(mapping)하기 위해 구비된다.
이를 위해, 본체 카메라(531)는 로봇 본체(100)의 전방에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 본체 카메라(531)는 전방 커버(110)의 내측면 후방에 배치될 수 있다. 본체 카메라(531)는 윈도우(111)의 후방에 배치될 수 있다.
본체 카메라(531)는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)의 수행을 위해 주행 중 실내를 촬영할 수 있다. 제어부(510)는 본체 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 본체 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, 전술한 상판 카메라(725)를 포함할 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, 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.
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.
제어부(510)는, 상부 기능 모듈(700)의 구성요소들을 제어할 수 있다.
제어부(510)는, 상부 기능 모듈(700)의 디스플레이(721)를 제어할 수 있다.
제어부(510)는, 디스플레이(721)에 로봇(1)의 작동 시간 정보, 배터리(560) 전력 정보 등의 정보가 표시되도록 디스플레이(721)를 제어할 수 있다.
제어부(510)는, 디스플레이(721)에 표시되는 눈, 코, 입 등의 얼굴의 모양을 표시하도록 디스플레이(721)를 제어할 수 있다.
상부 기능 모듈(700)에는, 디스플레이(721)의 각도를 조정하는 상판 모터(722)가 포함될 수 있다. 상판 모터(722)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(722)는 제어부(510)의 제어 명령에 따라 구동되어 회전하며, 상판 모터(722)의 회전에 따라 디스플레이(721)가 회전될 수 있다.
상부 기능 모듈(700)은 상판 모터 센서(727)를 포함할 수 있다.
상판 모터 센서(727)는 인터렉션 어셈블리(720)의 디스플레이(721)가 회전한 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상판 모터 센서(727)는 회전각을 측정하는 가변 저항(Potentiometer)일 수 있다.
제어부(510)는, 상부 기능 모듈(700)의 마이크(726)가 수신하는 음성 신호에 따라 사용자의 위치를 감지할 수 있다.
제어부(510)는, 상부 기능 모듈(700)에 포함되는 스피커(552)를 제어할 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.
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 (18)

  1. 내부에 모터 및 배터리가 수용된 로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 양 측면에 각각 결합되는 레그부;
    상기 레그부에 회전 가능하게 결합되고, 지면 위를 구름 이동하는 휠을 포함하는 휠부; 및
    상기 로봇 본체의 상측에 교체 가능하게 결합되는 상부 기능 모듈;
    을 포함하고,
    상기 상부 기능 모듈은,
    상기 로봇 본체의 상면에 결합되는 평판 형상의 상판; 및
    상기 상판의 상측에 결합되어 사용자에게 서비스를 제공하는 기능부;
    를 포함하고,
    상기 상부 기능 모듈이 교체되면 상기 기능부를 통해 사용자에게 제공되는 서비스가 변경되는 것을 특징으로 하는 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상판은,
    상기 로봇 본체의 상면과 후크 결합되는 평판 형상의 상판 바디; 및
    상기 상판 바디의 전단에서 하방으로 연장되어 상기 로봇 본체의 상측 전면과 후크 결합되는 평판 형상의 전면 결합부;
    를 포함하는 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기능부는,
    미리 설정된 얼굴 표정 이미지를 표시하는 디스플레이;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기능부는,
    사용자의 위치 또는 사용자의 얼굴의 위치를 인식하기 위한 상판 카메라;
    를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는,
    상기 상판 카메라가 인식한 위치 정보에 따라 미리 설정된 방식으로 동작되는 것을 특징으로 하는 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기능부는,
    상기 디스플레이의 각도를 조정하는 상판 모터;
    를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는,
    상기 모터에 연결되어, 상기 사용자의 위치 또는 사용자의 얼굴의 위치 정보에 따라 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 로봇.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기능부는,
    소리를 출력하는 스피커;
    를 더 포함하고,
    상기 스피커는,
    상기 디스플레이가 출력한 얼굴 표정 이미지에 대응되는 소리를 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기능부는,
    사용자의 음성 신호를 수신하는 하나 이상의 마이크;
    를 포함하고,
    상기 마이크가 수신한 음성 신호에 기초해 사용자의 위치를 파악하고, 사용자의 지시에 응답하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기능부는,
    상측이 개방되고, 내부에 공간이 형성되는 보관대;
    를 포함하고,
    상기 보관대 내부의 공간에 수용되는 물건을 운반할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보관대는,
    내부의 공간에 수용된 휴대용 전화기를 충전할 수 있는 무선 충전 장치;
    를 포함하는 로봇.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보관대는,
    내부의 공간에 수용된 휴대용 전화기와 정보를 주고받을 수 있는 통신 장치;
    를 포함하는 로봇.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보관대는,
    정보를 표시할 수 있는 디스플레이;
    를 더 포함하고,
    상기 통신 장치를 통해 상기 휴대용 전화기로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 디스플레이에 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보관대는,
    상기 통신 장치를 통해 상기 휴대용 전화기로부터 수신한 정보를 기반으로 소리를 출력하는 스피커;
    를 더 포함하는 로봇.
  13. 제8항에 있어서,
    미리 설정된 알고리즘 또는 사용자의 지시에 따라 이동하여 상기 보관대 내부에 수용된 물건을 운반하는 것을 특징으로 하는 로봇.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 보관대는,
    음료 용기가 수용되는 공간이 형성된 컵홀더;
    를 포함하는 로봇.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컵홀더는,
    상기 음료 용기에 열을 전달할 수 있는 열선;
    을 포함하는 로봇.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 컵홀더는,
    상기 음료 용기의 온도 변화를 감소시키는 보온 부재;
    를 포함하는 로봇.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 기능부는,
    하나 이상의 광원을 포함하는 조명 장치;
    상기 조명 장치를 이동시키는 조명 모터; 및
    음향을 제공하는 스피커;
    를 포함하는 로봇.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기능부는,
    외부의 단말기와 통신하는 무선 통신 모듈;
    을 더 포함하는 로봇.
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