KR100831201B1 - 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 외부 자극을 센서의 감지에 의하여 판별하는 일반적인 방식을 탈피하여, 외부 자극에 따라 발생하는 모터의 흔들림에 따른 모터의 진동 패턴을 분석하여 외부 자극의 유무와 외부 자극의 위치를 판별하고, 로봇이 상기 외부 자극에 응답하여 특정 행동을 취할 수 있도록 함으로써, 센서의 사용과 센싱 데이터를 처리하기 위한 별도의 하드웨어를 감소시킬 수 있는 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 장치를 이루는 구성수단은, 로봇의 외부 자극 판별 장치에 있어서, 외부 자극에 따라 흔들리는 모터의 진동 패턴을 감지하는 진동패턴 감지부, 상기 진동패턴 감지부에서 감지한 진동 패턴과 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴을 비교하여, 그 비교 결과값을 출력하는 진동패턴 비교부, 상기 비교 결과값을 분석하여, 상기 로봇이 특정 행동을 할 수 있도록 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

로봇, 외부자극, 판별

Description

로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법{apparatus and method for discriminating outer stimulus of robot}

본 발명은 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 외부 자극을 센서의 감지에 의하여 판별하는 일반적인 방식을 탈피하여, 외부 자극에 따라 발생하는 모터의 흔들림에 따른 모터의 진동 패턴을 분석하여 외부 자극의 유무와 외부 자극의 위치를 판별하고, 로봇이 상기 외부 자극에 응답하여 특정 행동을 취할 수 있도록 함으로써, 센서의 사용과 센싱 데이터를 처리하기 위한 별도의 하드웨어를 감소시킬 수 있는 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

로봇에 대한 외부 자극이 있는지를 판단하는 일반적인 방법은 로봇의 필요한 부위에 센서를 부착하고, 이 센서에 의하여 외부 자극이 감지되는지에 의하여 판단하는 방법이 대부분이다. 예를 들면, 로봇의 특정 부위에 접촉 센서를 구비하고, 외부에서 상기 접촉 센서를 자극하면, 상기 접촉 센서는 외부 자극을 감지하여 그 결과를 제어부에 전달하여 상기 로봇이 소정의 행동을 취할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 4족 보행의 로봇을 예시한다. 사용자가 로봇의 ②의 부분(센서가 구비된 부위)을 자극하면, 상기 센서는 외부 자극을 감지하여 그 결과 값을 제어부에 전달한다. 그러면, 상기 제어부는 상기 외부 자극에 대하여 상기 로봇이 응답하기 위한 행동을 취할 수 있도록 특정 부위에 설치된 모터를 구동한다.

그런데, 만약 사용자가 로봇의 ①의 부분을 자극하는 경우, 상기 ①의 부분에 센서가 구비되지 않으면, 상기 로봇은 어떠한 반응 행동을 취하지 않는다. 즉, 상기 ①의 부분의 자극에 대한 로봇의 반응을 기대하기 위해서는 상기 ①의 부분에 센서를 추가적으로 구비하여야 한다.

그런데, 이와 같은 이유로, 센서를 추가한다면, 많은 센서들을 로봇에 구비시켜야 하고, 센서의 제어 및 동작을 위한 기판들을 새롭게 로봇 내부에 추가하여야 하는 문제점이 발생한다. 결과적으로, 센서의 사용이 방대해지고, 기판들을 추가할 공간들이 마련되어야 하며, 기판 설계에 대한 추가적인 비용이 증대되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 외부 자극을 센서의 감지에 의하여 판별하는 일반적인 방식을 탈피하여, 외부 자극에 따라 발생하는 모터의 흔들림에 따른 모터의 진동 패턴을 분석하여 외부 자극의 유무와 외부 자극의 위치를 판별하고, 로봇이 상기 외부 자극에 응답하여 특정 행동을 취할 수 있도록 함으로써, 센서의 사용과 센싱 데이터를 처리하기 위한 별도의 하드웨어를 감소시킬 수 있는 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 장치를 이루는 구성수단은, 로봇의 외부 자극 판별 장치에 있어서, 외부 자극에 따라 흔들리는 모터의 진동 패턴을 감지하는 진동패턴 감지부, 상기 진동패턴 감지부에서 감지한 진동 패턴과 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴을 비교하여, 그 비교 결과값을 출력하는 진동패턴 비교부, 상기 비교 결과값을 분석하여, 상기 로봇이 특정 행동을 할 수 있도록 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동 패턴 감지부에서 감지하는 진동 패턴인 것을 특 징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 또 다른 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 방법을 이루는 구성수단은, 로봇의 외부 자극 판별 방법에 있어서, 진동패턴 감지부가 외부 자극에 따른 모터의 진동 패턴을 감지하는 단계, 상기 감지된 진동 패턴을 진동패턴 비교부가 입력받아 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴들과 비교하여 동일한 진동 패턴이 있는지 확인하는 단계, 상기 동일한 진동 패턴이 있는 경우, 상기 로봇이 상기 진동 패턴에 응답하는 특정 행동을 할 수 있도록 구동부가 모터를 구동하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동 패턴 감지부에서 감지하는 진동 패턴인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 수단을 가지는 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 의하면, 외부 자극을 센서의 감지에 의하여 판별하는 일반적인 방식을 탈피하여, 외부 자극에 따라 발생하는 모터의 흔들림에 따른 모터의 진동 패턴을 분석하여 외부 자극의 유무와 외부 자극의 위치를 판별하고, 로봇이 상기 외부 자극에 응답하여 특정 행동을 취할 수 있도록 함으로써, 센서의 사용과 센싱 데이터를 처리하기 위한 별도의 하드웨어를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 장치 및 그 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외부 자극 판별 장치에 관한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 로봇의 외부 자극 판별 장치는 진동패턴 감지부(10), 진동패턴 비교부(20) 및 구동부(30)를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 진동패턴 비교부(20)가 필요에 따라 접근할 수 있는 저장부(40)가 추가적으로 구비된다. 상기 구성요소들은 로봇의 내부에 구비된다.

상기 진동패턴 감지부(10)는 외부 자극에 따라 흔들리는 모터의 진동을 감지하고, 결과 값으로 감지된 진동 패턴을 출력한다. 상기 진동패턴 감지부(10)에서 출력하는 진동 패턴을 예시하면, 첨부된 도 4에 도시된 바와 같다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇에 대하여 외부 자극이 있으면, 해당 모터는 흔들리게 되고, 그 진동 패턴은 시간에 따라 소정의 펄스가 발생하게 된다. 도 4에서는 총 4번의 외부 자극이 가해진 것을 예시한다.

상기 진동패턴 감지부(10)에서 출력되는 진동 패턴은 진동패턴 비교부(20)로 전달된다. 그러면, 상기 진동패턴 비교부(20)는 상기 진동패턴 감지부에서 감지한 진동 패턴과 사전에 저장부(40)에 저장된 진동 패턴을 비교하여, 그 비교 결과 값을 출력한다.

구체적으로, 상기 진동패턴 비교부(20)는 상기 진동패턴 감지부(10)로부터 출력되는 진동 패턴과 동일한 진동 패턴이 상기 저장부에 존재하는지 확인한다. 확인 결과, 동일한 진동 패턴이 없는 경우에는 예를 들어, "0"을 결과 값으로 출력한다. 반대로 동일한 진동 패턴이 존재하는 경우에는 예를 들어, "0" 이외의 값을 결과 값으로 출력한다.

상기 저장부(40)는 한 개 또는 두 개 이상의 진동 패턴을 사전에 저장하고 있다. 로봇의 다양한 부위에 대하여 사용자가 외부 자극을 가하고, 그에 따른 모터의 진동 패턴들을 형성하여 사전에 상기 저장부에 저장한다.

상기 진동패턴을 형성하는 각각의 모터는 상기 외부 자극이 가해지는 부위에 가장 가까운 곳에 위치한 모터이다. 즉, 턱 밑에 외부 자극이 가해지고, 그에 따라 상기 저장부에 저장되는 진동 패턴은 상기 턱 밑과 가장 가까운 모터(예를 들어, 목 관절 모터)에서 흔들리는 진동 패턴이다.

예를 들어, 상기 저장부(40)에 로봇의 목 관절에 존재하는 모터가 흔들릴 때 발생하는 진동 패턴(패턴 1)과, 로봇의 꼬리 관절에 존재하는 모터가 흔들릴 때 발생하는 진동 패턴(패턴 2)이 저장되어 있다고 가정하자.

이 때, 사용자가 상기 로봇의 턱 밑을 자극하면, 상기 로봇의 목 관절에 존재하는 모터가 흔들릴 것이다. 그러면, 상기 진동패턴 감지부(10)가 상기 진동 패턴을 감지하여 상기 진동패턴 비교부(20)로 전달한다. 상기 진동패턴 비교부(20)는 상기 감지된 진동패턴과 상기 저장부(40)에 저장되어 있는 패턴1과 패턴2의 진동패턴과 순서대로 비교한다.

결과적으로, 상기 진동패턴 비교부(20)는 상기 감지된 진동패턴이 상기 패턴1의 진동패턴과 동일한 것으로 인식하고, 그 비교 결과 값을 출력한다. 예를 들어, 상기 감지된 진동 패턴이 상기 패턴1과 동일하므로 "1"을 그 결과 값으로 출력한다. 만약, 사용자가 꼬리 부분을 자극하였다면, 상기 감지된 진동 패턴은 상기 패턴2와 동일하기 때문에 "2"를 그 결과 값으로 출력한다.

상기 비교 결과 값(감지된 진동패턴과 동일한 진동 패턴이 상기 저장부에 없는 경우에는 "0", 감지된 진동패턴이 패턴1과 동일한 경우에는 "1", 감지된 진동패턴이 패턴2와 동일한 경우에는 "2")은 구동부(30)로 전달된다.

그러면, 상기 구동부(30)는 상기 비교 결과 값을 분석하여 상기 로봇이 특정 행동을 할 수 있도록 모터를 구동한다. 즉, 상기 구동부(30)는 상기 비교 결과 값이 "0"인 경우에는 어떠한 구동도 하지 않고, 비교 결과 값이 "1"인 경우에는 턱 밑이 자극되었다고 판단하고 이에 대한 응답으로 상기 로봇의 머리가 좌우 또는 상하로 움직일 수 있도록 모터를 구동하며, 비교 결과 값이 "2"인 경우에는 꼬리가 자극되었다고 판단하고 이에 대한 응답으로 상기 로봇의 꼬리가 좌우 또는 상하로 움직이거나 또는 동심원을 그릴 수 있도록 모터를 구동한다.

상기 저장부(40)에 저장되는 진동 패턴들은 복수개일 수 있다. 즉, 다양한 부위에 존재하는 모터의 진동 패턴들을 사전 실험에 의하여 확정하고, 이 확정된 진동 패턴들을 상기 저장부(40)에 저장할 수 있다. 그러나 이 경우 서로 유사한 형상의 진동 패턴들이 존재할 수 있고, 이로 인하여 외부 자극 위치를 판별함에 있어 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 일차적으로 상기 사전에 저장부(40)에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동 패턴 감지부(10)가 감지하는 진동패턴만으로 한다. 즉, 로봇의 목 관절부에 존재하는 모터에서 발생하는 진동 패턴만이 상기 저장부(40)에 사전에 저장되고, 상기 로봇의 턱 밑이 자극되는 경우에만 상기 구동부(30)가 모터를 구동하여 상기 로봇의 머리가 상하 또는 좌우로 흔들리도록 한다. 또는 꼬리를 흔들리도록 상기 구동부(30)가 모터를 구동할 수 있다.

상기 저장부(40)에 저장되는 진동 패턴은 사용자가 로봇의 턱 밑을 자극할 때, 상기 진동패턴 감지부(10)가 감지하는 진동 패턴과 동일 또는 유사한 파형을 가진다. 즉, 진동 크기는 다소 차이가 있을 수 있으나, 패턴은 동일 또는 유사하다. 따라서, 진동패턴 감지부(10)가 감지한 진동 패턴과 상기 저장부(40)에 저장된 진동 패턴이 크기에서 다소 차이가 있으나 그 패턴이 동일 또는 유사하면, 상기 진동패턴 비교부(20)는 동일한 진동 패턴으로 인식하고 그에 해당하는 비교 결과 값을 출력한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외부 자극 판별 방법을 보여주는 절차도이다. 이를 참조하여 로봇의 외부 자극 판별 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 진동패턴 감지부가 외부 자극에 따른 진동 패턴을 감지한다(s10). 이 때, 상기 진동패턴 감지부가 감지하는 진동 패턴은 로봇을 던졌을 때에도 감지될 수 있고, 사용자가 로봇의 턱 밑을 자극할 때도 감지될 수 있다.

상기 진동패턴 감지부에 의하여 감지된 진동 패턴은 진동패턴 비교부에 입력 된다. 그러면, 상기 진동패턴 비교부는 감지된 진동패턴과 사전에 저장부에 저장된 진동패턴들을 비교한다(s20).

구체적으로 상기 진동패턴 비교부는 상기 입력되는 진동 패턴과 동일한 진동 패턴이 상기 사전에 저장부에 저장된 진동패턴 중에 있는지를 확인한다(s30). 즉, 감지된 진동패턴과 동일한 진동패턴이 상기 저장부에 있는지를 순서대로 비교하여 확인한다.

비교 결과, 동일한 진동 패턴이 존재하는 경우에는 상기 로봇이 상기 진동 패턴에 응답하는 특정 행동을 할 수 있도록 구동부가 모터를 구동한다(s40). 상기 감지된 진동패턴과 저장부에 사전에 저장된 진동패턴의 동일성 판단은 진동 크기와 패턴이 완전히 동일한 경우뿐 아니라, 진동 크기는 약간 차이가 있더라도 진동 패턴이 동일 또는 유사하면 동일성이 있는 진동패턴으로 판단한다. 이는 로봇에 대한 사용자의 자극이 때에 따라 차이가 있음을 고려한 것이다.

본 발명에서의 상기 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동패턴 감지부에서 감지하는 진동패턴인 것이 바람직하다. 즉, 상기 저장부에는 로봇의 턱 밑을 자극할 때, 상기 턱 밑 근처에 있는 모터가 흔들려 발생하는 진동 패턴만이 상기 저장부에 저장되는 것이 바람직하다.

도 1은 일반적인 4족 보행 로봇을 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외부 자극 판별 장치의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 외부 자극 판별 방법의 절차도이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 진동 패턴의 일 예를 보여주는 파형도이다.

Claims (4)

1. 로봇의 외부 자극 판별 장치에 있어서,

   외부 자극에 따라 흔들리는 모터의 진동 패턴을 감지하는 진동패턴 감지부;

   상기 진동패턴 감지부에서 감지한 진동 패턴과 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴을 비교하여, 그 비교 결과값을 출력하는 진동패턴 비교부;

   상기 비교 결과값을 분석하여, 상기 로봇이 특정 행동을 할 수 있도록 모터를 구동하는 구동부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 외부 자극 판별 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동 패턴 감지부에서 감지하는 진동 패턴인 것을 특징으로 하는 로봇의 외부 자극 판별 장치.
3. 로봇의 외부 자극 판별 방법에 있어서,

   진동패턴 감지부가 외부 자극에 따른 모터의 진동 패턴을 감지하는 단계;

   상기 감지된 진동 패턴을 진동패턴 비교부가 입력받아 사전에 저장부에 저장 된 진동 패턴들과 비교하여 동일한 진동 패턴이 있는지 확인하는 단계;

   상기 동일한 진동 패턴이 있는 경우, 상기 로봇이 상기 진동 패턴에 응답하는 특정 행동을 할 수 있도록 구동부가 모터를 구동하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 외부 자극 판별 방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 사전에 저장부에 저장된 진동 패턴은 상기 로봇의 턱 밑에 외부 자극이 가해지는 경우에 상기 진동 패턴 감지부에서 감지하는 진동 패턴인 것을 특징으로 하는 로봇의 외부 자극 판별 방법.

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