KR101268399B1 - Android Face Robot with Tongue - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인간의 얼굴과 외관이 유사하게 형성되어 감정 표현을 할 수 있도록 한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것으로서,
인간의 얼굴과 유사한 형태를 갖는 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 구강 내부에 혀 모듈이 설치되고; 상기 혀 모듈은, 실리콘 재질의 혀 본체(10)와, 상기 혀 본체(10)를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부(20)와, 상기 혀 본체(10)를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명의 안드로이드 얼굴 로봇에서는 구강 내부에 혀 본체가 전후 및 상하 방향으로 움직일 수 있도록 한 혀 모듈이 설치되므로 턱 관절과 함께 혀가 움직임으로써 더 다양한 얼굴 표현이 가능하게 되고, 2개의 서보 모터를 이용하여 혀 본체를 전후 방향 또는 상하 방향으로 움직이게 되므로 구조가 간단하고 혀 모듈의 크기를 소형화할 수 있게 된다.The present invention relates to an Android face robot, which is similar in appearance to a human face to enable emotional expression.
An android facial robot having a shape similar to a human face, comprising: a tongue module installed inside the oral cavity; The tongue module includes a tongue body 10 made of silicon, a front and rear drive unit 20 for moving the tongue body 10 in the front-rear direction, and the tongue body 10 by bending the tongue body 10 in the vertical direction. ) Is characterized by consisting of a vertical drive unit 30 to move in the vertical direction.
As described above, in the Android face robot of the present invention, the tongue module is installed in the oral cavity so that the tongue main body can move in the front and rear and up and down directions. By using the tongue to move the main body in the front and rear or up and down directions, the structure is simple and the size of the tongue module can be miniaturized.
Description
본 발명은 인간의 얼굴과 외관이 유사하게 형성되어 감정 표현을 할 수 있도록 한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것으로서, 특히 전후 및 상하로 움직이는 혀 모듈을 설치하여 다양한 표정의 구사가 가능하게 한 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an Android face robot that is similar in appearance to a human face to enable emotional expression. In particular, the present invention provides a tongue having a tongue module that enables the expression of various expressions by installing a tongue module moving back and forth and up and down. Is about android face robot.
일반적으로 로봇은 산업 현장에서 사용되는 산업용 로봇과 인간과 유사한 형태도 이루어진 인간형 로봇으로 구분된다. 산업용 로봇은 인간이 직접 작업하기가 어려운 환경에서 원격 조정에 의해 작동하여 작업을 수행하거나, 자유도 1~2의 단순 반복 작업 또는 전자 제어를 이용하여 자유도 3 이상의 작업을 수행하는 로봇으로서, 무인화 생산시스템(Flexible Manufacturing System;FMS)을 실현하기 위한 작업원으로 이용되고 있다.In general, robots are divided into industrial robots used in industrial sites and humanoid robots that are similar to humans. Industrial robots are robots that operate by remote control in environments that are difficult for humans to work directly, or perform tasks with 3 or more degrees of freedom using simple repetitive tasks with 1 to 2 degrees of freedom or electronic control. It is used as a worker to realize a flexible manufacturing system (FMS).
인간형 로봇은 사람의 형태를 가지는 로봇으로서, 로봇 기술의 궁극적인 목표에 해당하며, 크게 휴머노이드 로봇과 안드로이드 로봇으로 구분된다. 휴머노이드 로봇은 외모가 인간과 유사한 로봇으로, 두 팔과 두 다리 및 머리를 가지고 있고 어느 정도의 거리를 이동할 수 있는 일체의 로봇을 의미한다. 일본 혼다(Honda)사에서 개발한 "아시모(ASIMO)"와 국내 연구진(KAIST)에 의해 개발된 휴보(HUBO) 등이 이에 속한다. The humanoid robot is a human-shaped robot, which is the ultimate goal of robot technology, and is largely divided into a humanoid robot and an android robot. Humanoid robot is a human-like robot, which means any robot that has two arms, two legs and a head and can move a certain distance. These include "ASIMO" developed by Honda Japan and HUBO developed by domestic researchers (KAIST).
반면, 안드로이드 로봇은 인간을 닮은 로봇으로서 겉보기에는 인간과 거의 구별이 되지 않는 로봇을 의미한다. 이러한 안드로이드 로봇은 아직 제작할 수 없지만, 감정을 표현할 수 있는 로봇에 대한 연구가 계속 진행되고 있다. 이에 따라 다양한 로봇들이 개발되고 있는데, 현재까지 개발된 로봇들은 사람의 얼굴을 본 딴 기계적인 얼굴로 그 심리상태나 감정 등을 표현하고 있다. 이러한 로봇으로는 기계적으로 얼굴의 근육을 모사한 미국 MIT에서 개발한 키스멧(Kissmet)이 있으며, 실리콘을 사용하여 사람의 피부와 비슷하게 만든 일본 도쿄대학의 사야(SAYA) 등이 있다. Android robots, on the other hand, are robots that resemble humans, meaning robots that are seemingly indistinguishable from humans. Android robots can't be manufactured yet, but research on robots that can express emotions is ongoing. Accordingly, various robots are being developed. The robots developed to date express the psychological state or emotion with a mechanical face after human face. These robots include Kismet, developed by MIT in the United States, which mimics the muscles of the face, and SAYA of the University of Tokyo, Japan, which uses silicon to resemble human skin.
이러한 안드로이드 로봇의 얼굴 부분만을 별도로 안드로이드 얼굴 로봇이라 하며, 이러한 안드로이드 얼굴 로봇은 도 1에 도시한 바와 같이, 다양한 감정표현을 구현하기 위해 사람과 유사하게 설계되며, 피부와 얼굴 골격이 존재하고 얼굴 근육을 움직이는 기구부가 배치되어 있다. Only the face portion of the android robot is separately called an android face robot, and as shown in FIG. 1, the android face robot is designed to be similar to a person to implement various emotion expressions, and has a skin and a facial skeleton, and a facial muscle. A mechanism part for moving the wheel is arranged.
즉, 안드로이드 얼굴 로봇은 다른 로봇들과 같이 강체로 된 케이스가 아니라 실제 사람 피부와 유사한 피부를 갖도록 실리콘이나 핫폼과 같은 유연한 재질의 외피(110)를 얼굴 골격에 해당하는 내피(120)에 접착제에 의해 고정하여 그 형상을 유지한다. 그리고, 인간의 뇌에 해당하는 기구부(130)는 내피(120) 안에 유기적으로 연결 배치되어 얼굴 근육 운동과 감정표현을 구현할 수 있도록 마이크로프로세서, 센서, 모터, 액츄에이터 등으로 구성되며, 이러한 기구부(130)는 강성이 작은 와이어나 실 등의 선재를 이용하여 내피에 연결하여, 기구부(130)가 움직이면 내피(120)와 외피(110) 또한 기구부(130) 움직임에 준하여 움직이도록 설계되어 있다. 상기 내피(120)는 턱을 이루는 하부내피(120a)과 턱을 제외한 안면부를 이루는 상부내피(120b)로 이루어져 있다.In other words, the Android facial robot is not a rigid body like other robots, but instead of a skin similar to real human skin, a flexible material such as silicone or
이와 같은 형상의 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 표정을 나타내기 위한 수단으로 구강의 움직임을 구현할 수 있는 구강 구조가 있으며, 이러한 안드로이드 얼굴 로봇의 구강 구조는 인간과의 친밀감을 줄 수 있도록 하기 위해 인간의 구강 구조와 거의 유사하게 설계되어 있다. 또한, 표정을 나타내는 다른 요소인 윗입술을 움직일 수 있도록 설계하기도 한다.In the Android facial robot of such a shape, there is an oral structure that can implement the movement of the oral cavity as a means for expressing an expression, and the oral structure of the android facial robot is a human oral cavity in order to provide intimacy with humans. It is designed almost like a structure. It is also designed to move the upper lip, another factor that expresses facial expressions.
그러나, 종래에는 안드로이드 얼굴 로봇은 표정을 나타내는 여러 요소 중 하나인 혀가 없거나 단순히 형태만 있는 모조 혀만을 가지고 있어 더 다양한 표정의 구현이 어려운 문제점이 있다.However, in the related art, the Android face robot has a problem that it is difficult to implement a variety of expressions because only one of the elements expressing the facial expression has no tongue or only a fake tongue.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전후 및 상하로 움직이는 혀 모듈을 설치하여 더욱 다양한 얼굴 표현이 가능하도록 한, 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, the object of the present invention is to provide an Android face robot having a tongue to install more and more face expression by installing a tongue module moving back and forth and up and down.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인간의 얼굴과 유사한 형태를 갖는 안드로이드 얼굴 로봇에 있어서, 구강 내부에 혀 모듈이 설치되고, 상기 혀 모듈은, 실리콘 재질의 혀 본체와, 상기 혀 본체를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부와, 상기 혀 본체를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the Android face robot having a form similar to a human face, a tongue module is installed in the oral cavity, the tongue module, the tongue body of silicon material, and the front and rear of the tongue body And a front and rear drive unit for moving in the direction, and a vertical drive unit for bending the tongue body in the vertical direction to move the tongue body in the vertical direction.
또, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 상기 전후 구동부는 고정 브래킷에 설치되는 제1 서보모터에 의해 작동하는 크랭크 암을 이용하여 상기 혀 본체를 전후 이동시키고, 상기 상하 구동부는 상기 크랭크 암에 의해 전후로 이동하는 가동 브래킷에 설치된 제2 서보모터에 의해 작동하는 와이어를 이용하여 상기 혀 본체를 상하로 굴곡시키는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the Android face robot provided with the tongue of the present invention, the front and rear drive unit is moved back and forth the tongue body using a crank arm operated by a first servomotor installed in the fixing bracket, the vertical drive unit is The tongue body is bent up and down using a wire operated by a second servomotor installed on the movable bracket moved back and forth by the crank arm.
또한, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 상기 혀 모듈은, 상기 크랭크 암에 의해 상기 가동 브래킷이 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체를 구비하고; 상기 리니어 레일 조립체는, 상기 고정 브래킷과 가동 브래킷 중 어느 일측에 설치되는 리니어 가이드와, 상기 고정 브래킷과 가동 브래킷 중 타측에 설치되어 상기 리니어 가이드에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, according to the android face robot with a tongue of the present invention, the tongue module includes a linear rail assembly for guiding the movable bracket to move linearly by the crank arm; The linear rail assembly may include a linear guide installed on one side of the fixed bracket and the movable bracket, and a linear bar installed on the other side of the fixed bracket and the movable bracket to be slidably inserted into the linear guide.
본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은, 구강 내부에 혀 본체가 전후 및 상하 방향으로 움직일 수 있도록 한 혀 모듈이 설치되므로 턱 관절과 함께 혀가 움직임으로써 더 다양한 얼굴 표현이 가능한 효과가 있다.Android facial robot with a tongue of the present invention, the tongue module is installed in the oral cavity so that the tongue body can move in the front and rear and up and down direction, the effect is possible to express more various faces by moving the tongue along the jaw joint.
또, 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에 따르면, 2개의 서보 모터를 이용하여 혀 본체를 전후 방향 또는 상하 방향으로 움직이게 되므로, 구조가 간단하고 혀 모듈의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the Android face robot provided with the tongue of the present invention, since the tongue body is moved in the front and rear or up and down directions by using two servo motors, the structure is simple and the size of the tongue module can be reduced in size. .
도 1은 일반적인 안드로이드 얼굴 로봇이 개략적으로 도시된 구성도.
도 2는 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇의 개념도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 혀 모듈의 사시도.
도 4는 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇에서 혀 모듈의 움직임을 나타낸 개요도.1 is a configuration diagram schematically showing a typical Android face robot.
2 is a conceptual diagram of an android face robot having a tongue of the present invention.
3 is a perspective view of a tongue module which is a main component of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing the movement of the tongue module in the Android facial robot with a tongue of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an Android facial robot having a tongue of the present invention will be described.
본 발명에 의한 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은, 도 2와 같이 로봇의 구강 내부에 혀 모듈이 설치된 것으로, 상기 혀 모듈은 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 실리콘 재질의 혀 본체(10)와, 상기 혀 본체(10)를 전후 방향으로 이동시키는 전후 구동부(20)와, 상기 혀 본체(10)를 상하 방향으로 구부려 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30)와, 상기 전후 구동부(20)에 의해 상기 혀 본체(10)가 움직일 때 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체(40)로 이루어진다.Android face robot having a tongue according to the present invention, the tongue module is installed in the mouth of the robot as shown in Figure 2, the tongue module, as shown in Figure 3 and 4, the
여기서, 상기 전후 구동부(20)는 고정 브래킷(21)에 설치되는 제1 서보모터(25)에 의해 작동하는 크랭크 암(26)을 이용하여 상기 혀 본체(10)를 전후 이동시키도록 구성되고, 상기 상하 구동부(30)는 상기 크랭크 암(26)에 의해 전후로 이동하는 가동 브래킷(22)에 설치된 제2 서보모터(35)에 의해 작동하는 와이어(36)를 이용하여 상기 혀 본체(10)를 상하로 굴곡시키도록 구성된다. Here, the front and
그리고, 상기 리니어 레일 조립체(40)는 상기 크랭크 암(26)에 의해 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 구성된다. 상기 리니어 레일 조립체(40)는, 상기 고정 브래킷(21)에 설치되는 리니어 가이드(42)와, 상기 가동 브래킷(22)에 설치되어 상기 리니어 가이드(42)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바(41)로 이루어진다. 물론, 상기 가동 브래킷(22)에 리니어 가이드(42)가 설치되고, 상기 고정 브래킷(21)에 리니어 바(41)가 설치되더라도 무방하다.The
상기와 같이 구성된 본 발명의 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇은 턱관절과 함께 혀가 움직이도록 함으로써 더욱 다양한 표정을 구사할 수 있게 한다.Android face robot with a tongue of the present invention configured as described above can make a more diverse expression by allowing the tongue to move with the jaw joint.
일반적으로 혀는 생물의 조직 중에서도 가장 다채로운 움직임을 보여주는 기관에 해당하므로, 혀의 움직임을 구체적으로 구현하기에는 많은 제약이 따른다. 이에 혀의 움직임 중 가장 많이 쓰이는 내밀기와 들이기, 위 아래로 굽히기 등 2 자유도의 움직임이 가능하도록 혀 모듈을 구성하며, 혀의 부드러운 질감을 표현하기 위하여 실리콘 복합물로 혀 본체(10)를 제작한다.In general, the tongue corresponds to the organ showing the most colorful movements among the tissues of living organisms, so there are many limitations to concretely implement the movement of the tongue. The tongue module is configured to enable movement of two degrees of freedom, such as extruding and lifting and bending up and down, which is the most used of the movement of the tongue, and the
혀의 내밀기와 들이기를 모사하기 위해서는 전후 구동부(20)를 구성하는 제1 서보모터(25)를 작동시킨다. 상기 제1 서보모터(25)를 작동시키면 크랭크 암(26)에 의해 상기 혀 본체(10)가 전후 방향으로 움직임으로써 내밀기와 들이기 동작을 수행한다. 즉, 상기 제1 서보모터(25)에 의해 상기 크랭크 암(26)이 회전하고, 상기 크랭크 암(25)의 회전에 따라 상기 혀 본체(10)가 설치된 가동 브래킷(22)이 전후 방향으로 이동함으로써, 상기 혀 본체(10)가 전후로 이동하게 하는 것이다. 이때, 상기 제1 서보모터(25)가 설치된 고정 브래킷(21)과 상기 가동 브래킷(220 사이에 설치되는 리니어 레일 조립체(40)는 리니어 가이드(42)와 리니어 바(41)를 이용하여 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 한다. 이러한 방식을 통해 상기 혀 본체(10)를 구강의 바깥쪽으로 내밀거나 구강의 안쪽으로 끌어들일 수 있게 되므로, 턱 관절과 함께 혀가 움직여 다양한 표정을 구현할 수 있게 된다. In order to simulate extruding and lifting of the tongue, the
또, 혀를 위 아래로 구부려지는 동작을 모사하기 위해서는 상하 구동부(30)를 구성하는 제2 서보모터(35)를 작동시킨다. 상기 가동 브래킷(22)에 설치된 상기 제2 서보모터(35)를 회전시키면 양측 단부에 와이어(36)가 연결된 회전 암(37)이 회전하게 되고, 상기 회전 암(37)에 의해 상기 와이어(36)의 일측 단부는 당겨지고 타측 단부는 풀려 상기 혀 본체(10)가 상하로 구부려지게 된다. In addition, in order to simulate the operation of bending the tongue up and down, the
지금까지는 상기 제1 서보모터(25)와 제2 서보모터(35)가 각각 작동하는 것에 대하여 기재하였으나, 상기 제1 서보모터(25)와 제2 서보모터(35)는 서로 독립적으로 작동하여 상기 혀 본체(10)의 위치와 구부림 정도를 나타내게 되며, 경우에 따라 동시에 작동함으로써 더욱 다양한 표정을 표출할 수 있게 된다.Until now, the
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As mentioned above, the present invention has been described in detail through the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 혀 본체
20: 전후 구동부
21: 고정 브래킷
22: 가동 브래킷
25: 제1 서보모터
26: 크랭크 암
30: 상하 구동부
35: 제2 서보모터
36: 와이어
40: 리니어 레일 조립체
41: 리니어 바
42: 리니어 가이드
10: tongue body
20: front and rear drive unit
21: retaining bracket
22: movable bracket
25: first servomotor
26: crank arm
30: vertical drive unit
35: second servomotor
36: wire
40: linear rail assembly
41: linear bar
42: linear guide
Claims (3)
상기 혀 모듈은,
실리콘 재질의 혀 본체(10)와;
얼굴 로봇의 내부에 구비된 고정 브래킷(21)에 설치되는 제1 서보모터(25)와, 상기 혀 본체(10)가 전방에 연결된 가동 브래킷(22)과, 상기 제1 서보모터(25)에 의해 발생한 회전운동을 상기 가동 브래킷(22)의 직선운동으로 변화시켜 상기 혀 본체(10)를 전후 이동시키는 크랭크 암(26)을 포함하며, 상기 제1 서보모터(25)의 동작에 따라 상기 혀 본체(10)가 전후 방향으로 이동되도록 하는 전후 구동부(20)와;
상기 가동 브래킷(22)에 설치된 제2 서보모터(35)와, 양측 단부가 상기 혀 본체(10)의 후단 상측과 하측에서 인출되도록 상기 혀 본체(10)에 설치되며 위치에 따라 상기 혀 본체(10)가 굴곡되도록 하는 와이어(36)와, 상기 제2 서보모터(35)의 축에 설치되며 양단부에 상기 와이어(36)의 양측 단부가 각각 연결되는 회전 암(37)을 포함하며, 상기 제2 서보모터(35)의 작동에 따라 상기 와이어(36)의 일측 단부는 당겨지고 타측 단부는 풀리는 동작에 의해 상기 혀 본체(10)가 상하 방향으로 움직이게 하는 상하 구동부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 혀를 구비한 안드로이드 얼굴 로봇.Android face robot having a shape similar to a human face and a tongue module installed in the oral cavity,
The tongue module,
A tongue body 10 made of silicon;
The first servo motor 25 installed in the fixing bracket 21 provided in the face robot, the movable bracket 22 connected to the tongue body 10 in front, and the first servo motor 25. And a crank arm 26 for moving the tongue main body 10 back and forth by changing the rotational motion generated by the movable bracket 22 in a linear motion, wherein the tongue is in accordance with the operation of the first servomotor 25. And front and rear drive unit 20 to move the main body 10 in the front and rear direction;
The second servo motor 35 installed on the movable bracket 22 and both end portions are installed on the tongue main body 10 such that both ends thereof are drawn out from the upper and lower ends of the tongue main body 10, and the tongue main body (depending on the position) A wire 36 to allow the wire 10 to be bent, and a rotation arm 37 installed at an axis of the second servomotor 35 and connected to both ends of the wire 36 at both ends thereof. 2, the upper and lower driving unit 30 to move the tongue body 10 in the vertical direction by the operation of the servo motor 35, one end of the wire 36 is pulled and the other end is released. Android face robot with a tongue.
상기 혀 모듈은, 상기 크랭크 암(26)이 회전할 때 상기 가동 브래킷(22)이 직선 이동하도록 안내하는 리니어 레일 조립체(40)를 더 구비하고,
상기 리니어 레일 조립체(40)는, 상기 고정 브래킷(21)과 가동 브래킷(22) 중 어느 일측에 설치되는 리니어 가이드(42)와, 상기 고정 브래킷(21)과 가동 브래킷(22) 중 타측에 설치되어 상기 리니어 가이드(42)에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 리니어 바(41)로 이루어진 것을 특징으로 하는 안드로이드 얼굴 로봇. The method of claim 1,
The tongue module further includes a linear rail assembly 40 for guiding the movable bracket 22 to move linearly when the crank arm 26 rotates,
The linear rail assembly 40 is installed on the other side of the linear guide 42 and the fixed bracket 21 and the movable bracket 22, which is installed on either side of the fixed bracket 21 and the movable bracket 22. Android face robot, characterized in that consisting of a linear bar 41 is slidably inserted into the linear guide 42.
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