KR20080107937A - 착탈식 센서 모듈이 장착된 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 시스템 및 상기 로봇 시스템에 착탈가능한 센서 모듈에 관한 것으로, 기본적인 포트가 다수 존재하는 로봇 시스템과 상기 로봇 시스템의 원하는 위치에 결합될 수 있는 센서 모듈을 개시하고 있다. 본 발명에 따른 로봇 시스템은 범용 입출력 및 통신 포트를 다수 구비하고 다양한 센서를 사용자가 원하는 종류와 수량에 따라 임의로 착탈할 수 있도록 하는 전자회로, 기계적 구조 및 프로그램으로 구성되어 있다.

센서 모듈, 로봇 시스템

Description

착탈식 센서 모듈이 장착된 로봇 시스템{ROBOT SYSTEM MOUNTING REMOVABLE CENSOR MODULE}

도 1 은 센서 모듈이 장착된 로봇과 센서 모듈이 장착된 부분을 확대한 도면.

도 2 는 센서 결합시 장착된 센서의 기능에 따라 로봇의 작동이 변경되는 과정을 나타내는 플로우차트.

도 3 은 센서로부터 정보를 입력받는 인터페이스 보드의 평면도.

도 4 는 RS232 통신을 이용할 수 있는 포트가 나타난 보드의 평면도.

도 5 는 센서 및 모터와 사용자간에 통신되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면.

도 6 은 센서 모듈의 구성을 나타내는 도면.

도 7 은 결합된 상태의 센서 모듈을 나타내는 도면.

도 8 은 여러 종류의 센서를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 센서 모듈의 상부 케이스 2 : 센서 모듈의 하부 케이스

3 : 센서 모듈의 케이스 틸트 4 : 센서 모듈의 개구부

5 : 커버 6 : 케이스 틸트의 홈

7 : 케이스 틸트 지지부의 홈

본 발명은 사용자가 센서 모듈을 자유자재로 착탈할 수 있고, 그에 따라 적절하게 작동이 변경될 수 있는 로봇 시스템 및 다양한 종류의 센서를 사용할 수 있는 착탈식 센서 모듈에 대한 발명이다.

로봇 산업은 IT, BT, NT 등과 더불어 미래 지향적 산업으로 주목을 받는 분야로서 그 산업 규모 역시 매년 가파르게 증가하고 있는 추세이다. 또한, 과거의 산업현장의 로봇과 달리 현재의 로봇은 사람의 문화 및 생활 속으로 친밀하게 다가오고 있는 것이 특징이다. 이에 따라, 로봇에 관심을 가지는 사람들이 증가하고 로봇 산업의 육성을 위해 이를 장려하려는 요구가 많으나, 많은 공학적 지식을 요구하는 로보틱스를 일반인이 손쉽게 접근하기는 어려운 것이 사실이다.

교육용 로봇은 일반인도 로봇에 쉽게 접근할 수 있도록 학문적인 영역과 놀이의 영역을 조화시킨 것으로서 사용자가 직접 로봇을 제작하고 이를 사용함으로써, 놀이를 통해 자연스럽게 로봇에 대한 흥미를 유발하고 친근감을 느끼게 한다. 따라서, 교육용 로봇은 산업용 로봇과는 달리 단순히 목적하는 기능을 수행하는 것 외에도 사용자의 흥미를 지속적으로 유발하고 창의력을 자극시켜 놀이와 교육이 유기적으로 연결되도록 하는 것이 중요하다.

종래의 교육용 로봇 제품의 경우, 이미 구조가 완성이 된 상태에서 사용자가 단순히 작동만을 할 수 있거나, 로봇을 사용자가 조립하는 경우에도 조립가능한 방식이 제한적이어서 사용자는 정해진 매뉴얼에 따라 조립할 뿐이다. 특히, 기존의 센서 모듈의 경우 최초 목적된 센서 외의 센서와는 호환이 되지 않는 바, 다른 종류의 센서를 결합시킬 수 없고, 센서 모듈을 결합시킬 수 있는 로봇 본체의 위치가 제한적이다. 또한, 로봇 시스템은 최초 설정된 센서와 상이한 센서가 결합되는 경우 상이한 센서에 의한 정보를 인식할 수 없어 다양한 센서에 따른 다양한 작동을 기대할 수 없다.

따라서, 상이한 센서들에 대한 호환성이 있는 센서 모듈 및 다양한 종류 및 개수의 센서를 로봇 본체의 임의의 위치에 결합시킬 수 있고, 결합된 센서의 기능에 따라 로봇을 작동시킬 수 있는 로봇 시스템이 요구된다.

본 발명의 제 1 양태는 센서가 장착되는 로봇 시스템으로서, 센서, 상기 센서를 내부에 장착하고 로봇 표면에 착탈가능한 결합수단을 가지는 센서 모듈, 및 장착된 센서의 기능에 따라 로봇의 프로그램을 상기 센서에 대응하는 프로그램으로 변경하는 변경수단을 구비하고, 상기 변경수단에 의해 변경된 프로그램에 따라 로봇이 작동하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템이다.

센서 모듈은 센서를 장착하는 센서 박스와 센서 박스가 로봇 표면에 결합될 수 있도록 하는 결합부를 갖는다. 상기 결합부는 센서 박스가 회전 가능하도록 센서 박스에 결합되어 센서 박스에 장착된 센서의 센싱부가 노출되는 각도를 임의 로 조절할 수 있다. 또한, 결합부에는 로봇 표면에 다수 형성되어 있는 홀과 동일한 형상 및 크기를 가지는 홀이 형성되어 있어, 예컨대, 볼트 및 너트 등의 결합 수단을 이용하여 센서 모듈을 로봇 표면에 고정시킬 수 있도록 한다. 따라서, 사용자는 로봇의 원하는 위치에 상기 센서 모듈을 착탈할 수 있다.

로봇 시스템은 범용 입출력 및 통신 포트를 다수 가지고 있으며 이에 따라 서로 다른 센서가 부착되더라도 이를 각각 처리할 수 있다. 사용자는 원하는 센서를 센서 모듈에 장착하고 장착된 센서와 원하는 작동에 맞도록 로봇 프로그램을 변경할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 양태는 다양한 종류의 센서를 사용할 수 있는 착탈식 센서 모듈로서, 센서를 내부에 장착할 수 있고, 상기 센서의 센싱부가 외부에 노출되도록 하는 하나 이상의 개구부를 구비하는 센서박스 및 홀이 형성되어 있고 상기 홀과 같은 형상 및 크기로 로봇 표면에 형성된 홀에 착탈가능하게 결합될 수 있도록 하는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈이다.

여기서 센서는 예를 들어, CDS, TILT, COLOR, IR, U-SONIC, PHOTO 센서 등이 사용될 수 있다. 센서마다 그 크기와 센싱부의 크기, 위치, 개수가 상이한데, 본 발명의 센서 박스는 센서의 센싱부가 외부에 노출되도록 하는 하나 이상의 개구부를 가지고 상기 개구부의 형상 및 크기는 상이하여 다양한 종류의 센서를 장착할 수 있다.

이하에서는, 본원발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 은 착탈가능한 센서 모듈이 로봇에 결합되어 있는 상태를 개시하고 있 다. 센서 모듈은 CDS, TILT, COLOR, IR, U-SONIC, PHOTO 센서 등 다양한 종류의 센서를 탑재할 수 있고, 로봇 표면에 형성되어 있는 홀과 동일한 홀을 구비하고 있어 양 홀을 관통하는 볼트와 너트를 이용하여 안정적으로 결합될 수 있다.

도 2 는 센서 변경에 따른 시스템 변경의 작동 구조를 나타내는 플로우 차트이다. 사용자는 센서 모듈에 원하는 센서를 장착하고 센서 모듈을 로봇의 원하는 위치에 장착시킬 수 있다. 새로운 센서가 장착되면 장착된 센서와 사용자가 원하는 작동에 상응하도록 로봇의 프로그램이 변경되고 변경된 프로그램에 따라 로봇이 작동하게 된다.

센서에 입력된 정보는 DSP 모듈인 컨트롤 모듈 (미도시) 을 통하여 전달되게 된다. 이 때, DSP 자체에는 각각의 센서들이 사용할 수 있는 포드들이 픽스되어 있기 때문에 해당 센서에 맞는 포트에 연결 시에만 해당 센서가 작동하게 된다. 실시예에서는 IR 센서에 대하여 3 포트, 초음파 센서에 대하여 3 포트, PSD (1차원) 센서에 대하여 3 포트를 사용한다. 이에 따라, 센서의 변경에 따라 프로그램을 변경하는 구성은 사용자가 외부 송신기 (HMP, PC 등) 에서 OS 기반의 센서 방식을 선택하는 구성을 통하여 원하는 센서를 활성화 또는 비활성화시킬 수 있다.

도 3 은 센서의 정보를 입력받는 인터페이스 보드를 나타낸 도면이다. 센서를 통하여 입력받은 아날로그 값은 컨트롤 모듈 (미도시) 내부의 DSP 에서 디지털 값으로 변환된다. 이에 따라, 디지털 값으로 변환된 정보는 통신 포트를 통하여 사용자의 PC 또는 HMP 로 전송되어 사용자가 센서를 통해 입력된 정보를 확인할 수 있다.

도 4 에서는 실시예의 통신포트인 RS232 통신 포트를 개시한다. 도 5 에서는 사용자와 로봇의 구동부 및 센서부간의 통신을 실행하는 방법을 개략적으로 나타내고 있다. 센서로부터 입력된 정보는 컨트롤 모듈인 DSP 모듈을 통하여 정보를 디지털로 변환하고, 이는 RS232 통신 포트를 통하여 사용자의 제어 수단인 PC, HMP 등으로 전송된다. 한편, 사용자가 제어 수단을 통하여 입력한 정보는 RS232 통신 포트를 통하여 DSP 모듈에 전송되고 이는 구동부의 모터에 전송되어 구동부의 동작을 제어한다.

도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태인 센서 모듈을 나타내는 사시도이다. 센서모듈은 상부 케이스 (1), 하부 케이스 (2) 및 케이스 틸트 (3) 로 구성된다. 상부 케이스 (1) 의 전면에는 세 개의 개구부 (4) 가 형성되 있는데 양측면에는 두 개의 동일한 크기의 원형 개구부가 형성되어 있고, 중앙부에는 타원형의 개구부가 형성되어 있다. 개구부가 여러 개이고 그 형상이 상이함에 따라 다양한 종류의 센서를 장착하는 경우에도 센서의 센싱부를 외부에 노출시킬 수가 있다. 사용하지 않는 개구부는 커버 (5) 를 이용하여 외부로부터 차단시킬 수 있다. 도 8 에는 다양한 종류의 센서들이 개시되어 있는데 예컨대, 초음파 센서의 경우 양측에 형성된 원형 개구부를 통해 센싱부가 노출되고, IR 센서의 경우 중앙의 타원형 개구부를 통하여 센싱부를 노출하게 된다.

도 7 은 센서 모듈이 결합된 상태를 도시하고 있다. 센서 모듈의 상부 케이스 (1) 및 하부 케이스 (2) 는 센서를 내부가 포함하면서 결합된다. 결합된 센서 케이스는 측면에 돌출부를 형성하고 있어 케이스 틸트 (3) 에 형성된 홈 (6) 과 결합될 수 있다. 센서 케이스와 케이스 틸트 (3) 의 결합 정도는 센서 케이스의 길이 방향축을 중심으로 회전가능하면서 고정될 수 있을 정도로 결합될 수 있다. 따라서, 센싱부의 노출 방향을 조정할 수 있다.

케이스 틸트 (3) 의 지지부에는 홈 (7) 이 형성되어 있다. 홈 (7) 은 로봇의 표면에 다수 형성되어 있는 홈과 동일한 크기 및 형상을 가지고 있다. 따라서, 사용자는 양 홈을 관통하는 볼트 및 이를 고정시키는 너트를 이용하여 센서 모듈을 로봇의 임의의 위치에 고정시킬 수 있다.

따라서, 사용자는 센서 모듈에 다양한 센서를 장착하고 이를 로봇의 원하는 부위에 결합시킬 수 있다. 또한, 단지 볼트를 푸는 것으로 센서를 분리할 수 있으므로 하나의 로봇을 완성한 후에 이를 다시 해체하고 새로운 기능과 구조를 가지는 로봇을 만들 수 있다.

상기 실시예는 본원발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않고, 첨부한 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

사용자는 다양한 센서를 사용자가 원하는 위치에 간편하게 탈부착시킬 수 있고, 로봇의 작동이 사용자가 장착하는 센서의 기능에 따라 변경되므로 사용자가 원하는 기능 및 구조의 로봇을 간편하게 조립할 수 있다.

Claims (3)

1. 센서가 장착되는 로봇 시스템에 있어서,

   센서;

   상기 센서를 내부에 장착하고 로봇 표면에 착탈가능한 결합수단을 가지는 센서 모듈; 및

   상기 장착된 센서의 기능 및 원하는 작동에 따라 로봇의 프로그램 변경할 수 있는 변경수단을 구비하고,

   상기 변경수단에 의해 변경된 프로그램에 따라 로봇이 작동하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
2. 센서 모듈에 있어서,

   센서를 내부에 장착할 수 있고, 상기 센서의 센싱부가 외부에 노출되도록 하는 하나 이상의 개구부를 구비하는 센서박스; 및

   홀이 형성되어 있고 상기 홀과 같은 형상 및 크기로 로봇 표면에 형성된 홀에 착탈가능하게 결합될 수 있도록 하는 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하나 이상의 개구부는 상이한 형상 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 모듈.

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