KR101786447B1 - Color Controllable Servo Motor Module and Articulated Humanoid Robot of Adapting the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 서보모터모듈을 적용한 완구용 또는 교육용 다관절 휴머노이드 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 서보모터모듈별로 다양한 색상의 LED광을 조사하는 색상제어가능 서보모터모듈, 및 다관절에 색상제어가능 서보모터모듈을 적용하여 다양한 색상과 다양한 모션을 구현하는 색상제어가능 다관절 휴머노이드 로봇에 관한 것이다.
The present invention relates to a humanoid or humanoid multi-joint humanoid robot to which a servo motor module is applied, and more particularly to a color controllable servomotor module for illuminating various colors of LED light for each servo motor module, The present invention relates to a multi-joint humanoid robot capable of implementing various colors and various motions by applying a servo motor module capable of color control.
주지하는 바와 같이, 서보모터를 상호 결합한 다양한 형태의 완구용 다관절 로봇 또는 교육용 다관절 로봇이 제작되고 있으며, 다관절 로봇의 다관절을 구현하는 서보모터에 상태 표시 또는 데코(decoration)를 위해 LED가 적용되고 있다.As is known, various types of toy articulated robots or educational articulated robots combining servo motors are manufactured, and servo motors embodying articulated joints of articulated robots are provided with LEDs for status display or decoration, Is applied.
전술한 서보모터의 제1 선행기술로서, 대한민국 등록번호 제10-108737호(다수의 조명창을 갖는 서보모터)와, 제2 선행기술로서, 대한민국 공개번호 제10-2008-0017081호(블록식 서보모터 교육 및 완구용 로봇)이 개시되어 있다.As a first prior art of the above-described servo motor, Korean Register No. 10-108737 (servo motor having a plurality of illumination windows) and Korean Priority No. 10-2008-0017081 Motor training and toy robots).
제1 선행기술은, 광원으로부터 발산되는 광이 광경로부재를 통과해 케이스에 형성된 2개 이상의 광노출영역으로 조사시켜, 서보모터간 연결 또는 연결브라켓에 의한 광노출의 차단이나 광노출의 방해 없이 발산되도록 하여서 서보모터의 내부 상태를 파악하고 데코 효과를 얻고자 하는 것이다.In the first prior art, light emitted from a light source passes through an optical path member and is irradiated to two or more light-exposed regions formed in a case, and is shielded by interconnection between servomotors or blocking of light exposure by a connection bracket, So that the internal state of the servo motor can be grasped and a decoloration effect can be obtained.
하지만, 제1 선행기술에서는, 2개 이상의 광노출영역이 형성되어 있지만, 밝은 곳에서는 시인성(visibility)이 저하되고, 광노출영역의 제한으로 인해 데코 효과도 미미하다.However, in the first prior art, although two or more light-exposing regions are formed, the visibility is lowered in a bright place, and the decorating effect is also insignificant due to the limitation of the light-exposing region.
또한, 제2 선행기술은, 관절 구동형 모터 모듈과 회전 구동형 모터 모듈의 일측에 구비된 LED를 통해서 모터의 동작 상태 및 전원 연결 상태를 확인하는데 매우 한정되어 있다.
The second prior art is very limited in checking the operation state of the motor and the power connection state through the LED provided at one side of the joint drive type motor module and the rotation drive type motor module.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 문제점을 해소하고자 하는 것으로, 다양한 색상 구현이 가능하면서, 밝은 곳이나 어두운 곳에 상관없이 전방향으로 LED광을 조사할 수 있는, 서보모터모듈 및 이를 적용한 다관절 휴머노이드 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a servo motor module capable of implementing various colors and irradiating LED light in all directions irrespective of light or darkness, An object of the present invention is to provide a multi-joint humanoid robot to which the present invention is applied.
전술한 목적을 달성하고자,
본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈은 제1 케이스;
상기 제1 케이스에 조립되는 제2 케이스;
상기 제1,2 케이스 사이에 개재되고 투명 재질로 형성된 하우징(Housing);
상기 하우징에 조립되어 제1,2 케이스의 내측에 배치되는 서보모터;
상기 하우징에 조립되어 서보모터로부터 토크를 전달받는 기어단;
상기 하우징의 일측에 배치되어 서보모터를 제어하며, 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED로 구성되는 LED부가 각 코너에 4분 배치되고, 상기 LED부의 색상 제어를 통해 LED부로부터 조사되는 광이 상기 하우징을 통해서 광 산란 및 광 확산하도록 하는 인쇄회로기판; 및
상기 기어단의 토크를 전달받는 구동축에 결합된 회전축에 삽입 결합되어 상기 구동축의 회전 위치를 감지하여 인쇄회로기판에 전송하는 포지션 센서;
를 포함한다.In order to achieve the above object,
A servo motor module according to an embodiment of the present invention includes a first case;
A second case assembled to the first case;
A housing disposed between the first and second cases and formed of a transparent material;
A servo motor assembled to the housing and disposed inside the first and second cases;
A gear stage assembled to the housing and receiving torque from the servo motor;
And LEDs each including a red LED, a green LED, and a blue LED are arranged at four corners of each corner, and light emitted from the LED unit through color control of the LED unit is transmitted to the housing To diffuse light and to diffuse light through the light guide plate; And
A position sensor inserted into and coupled to a rotation shaft coupled to a drive shaft to which the torque of the gear is transmitted to sense the rotational position of the drive shaft and transmit the sensed rotational position to a printed circuit board;
.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 하우징은 제1 케이스와 제2 케이스 사이에 띠 형상으로 4면이 노출되도록 개재될 수 있다.Further, in the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the housing may be interposed between the first case and the second case so as to expose four sides in a strip shape.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 하우징은 폴리카보네이트로 형성될 수 있다.Further, in the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the housing may be formed of polycarbonate.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 LED부는 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED로 구성될 수 있다.Further, in the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the LED unit may include a red LED, a green LED, and a blue LED.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 색상제어 앱이 설치된 스마트 단말기로부터 전송되는 상기 적색, 녹색 및 청색 LED의 색상농도 제어신호를 수신하는 통신 모듈과, 상기 통신 모듈로 수신된 색상농도 제어신호를 각 적색, 녹색 및 청색 별로 구분 연산하는 RGB연산 모듈과, 색상별로 구분 연산된 색상농도 제어신호에 해당하는 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성 모듈로 구성되고,
상기 PWM 신호에 의해 직접 또는 증폭기를 통해 증폭된 상기 PWM 신호에 의해 상기 각 LED부의 적색, 녹색 및 청색 LED 전압을 조정하고 상기 조정된 전압을 통해 상기 LED부의 색상을 제어할 수 있다.In the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the printed circuit board includes a communication module for receiving a color density control signal of the red, green, and blue LEDs transmitted from a smart terminal equipped with a color control application, An RGB operation module for dividing the color density control signal received by the communication module into red, green and blue colors, and a PWM signal generation module for generating a PWM signal corresponding to the color density control signal for each color ,
The red, green, and blue LED voltages of the respective LED units may be adjusted by the PWM signal or the PWM signal amplified through the amplifier, and the color of the LED unit may be controlled through the adjusted voltage.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 4분 배치된 LED부의 각 적색, 녹색 및 청색 LED는 병렬 연결되어 상기 PWM 신호에 의해 병렬 제어될 수 있다.In addition, in the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the red, green, and blue LEDs of the LED unit arranged for 4 minutes may be connected in parallel and controlled in parallel by the PWM signal.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 서보모터모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 적색, 녹색 및 청색 LED 별로 250단계의 색상농도를 제어할 수 있다.Further, in the servo motor module according to an embodiment of the present invention, the PCB may control the color density of 250 steps for each of red, green, and blue LEDs.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 색상제어가능 서보모터모듈을 적용하는 다관절 휴머노이드 로봇은 상기 다관절 휴머노이드 로봇의 한 쌍의 팔 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 어깨 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 다리 관절, 한 쌍의 무릎 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 발목 관절, 허리 관절 및 목 관절은 상기 각 서보모터모듈에 의해 동작하는, 색상제어가능 다관절 휴머노이드 로봇을 제공하는 데 있다.Meanwhile, a multi-joint humanoid robot to which the color controllable servomotor module according to an embodiment of the present invention is applied includes a pair of arm joints of the articulated humanoid robot, a pair of first and second shoulder joints, The first and second leg joints, the pair of knee joints, the pair of first and second ankle joints, the waist joint and the neck joint are operated by the respective servo motor modules, and a color controllable articulated humanoid robot I have to.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 색상제어가능 서보모터모듈을 적용하는 다관절 휴머노이드 로봇에 있어서, 상기 각 서보모터모듈에는 해당 고유 ID가 각각 부여되며, 상기 스마트 단말기의 색상제어 앱을 통해서 각 고유 ID별 전체적으로 또는 그룹화하여 또는 개별적으로 상기 적색, 녹색 및 청색 LED별로 250단계의 색상농도 제어신호를 전송할 수 있다.Further, in the articulated humanoid robot using the color controllable servomotor module according to an embodiment of the present invention, the respective unique IDs are assigned to the respective servo motor modules, The color intensity control signal of 250 steps can be transmitted for each of the red, green, and blue LEDs, individually or grouped by unique IDs individually.
본 발명에 의하면, 띠 형상으로 4면이 노출된 하우징을 통해서 LED광을 균일하게 조사할 수 있어서, 밝은 곳에서나 어두운 곳에서나 LED광이 균일하게 확산되어 시인성이 보다 향상된 서모모터모듈을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to uniformly irradiate LED light through a housing in which four sides are exposed in a strip shape, thereby realizing a thermo-motor module in which the LED light is uniformly diffused in a bright place or in a dark place, It is effective.
또한, 색상제어가능 서보모터모듈을 적용하여 다관절 휴머노이드 로봇의 전체적인 시인성을 향상시킬 수 있으며, 원하는 색상을 무한 경우의 수에 가깝게 조합하여 보다 화려한 색상을 구현할 수 있고, 다양한 모션과 결합되어 보다 화려한 퍼포먼스를 연출할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to improve the overall visibility of the multi-joint humanoid robot by applying the color controllable servomotor module, and it is possible to combine the desired color close to the number of the infinite case to realize brilliant color, It has the effect of directing the performance.
더 나아가, 다양한 형태의 다관절 로봇의 제어 및 프로그램 교육시 또는 방과 후 수업시, 다양한 색상과 다양한 모션 동작을 구현할 수 있는 다관절 휴머노이드 로봇을 활용하여 교육 커리큘럼을 다양하게 할 수 있고 창의력을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Furthermore, it is possible to diversify educational curriculum and improve creativity by using multi-articulated humanoid robots that can realize various colors and various motion movements in control and program education of various types of articulated robots or after-school classes There is an effect that can be made.
도 1은 본 발명에 의한 색상제어가능 서보모터모듈의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 서보모터모듈의 단계적 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 서보모터모듈의 하우징을 통한 색상 구현을 예시한 사진이다.
도 4는 도 2b의 서보모터모듈의 LED부의 색상을 제어하는 인쇄회로기판의 회로 구성을 개략적으로 도식화한 것이다.
도 5의 (a)는 스마트 단말기에 설치된 색상제어 앱의 UI 화면을 예시한 것이고, (b)는 서보모터모듈의 하우징을 통한 색상 구현을 각각 예시한 사진이다.
도 6은 도 4의 각 적색, 녹색 및 청색 LED 별 색상 공간 분포도를 예시한 것이다.
도 7의 (a)는 도 1의 색상제어가능 서보모터모듈을 적용한 다관절 휴머노이드 로봇의 정면도이고, (b)는 부분 분해도이다.
도 8은 도 7의 다관절 휴머노이드 로봇의 팔 구성을 확대한 분해도이다.
도 9는 서보모터모듈을 각 관절에 적용한 다관절 휴머노이드 로봇의 색상 구현을 예시한 사진이다.1 is a perspective view of a color controllable servo motor module according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are step-wise exploded perspective views of the servo motor module of FIG.
FIG. 3 is a photograph illustrating a color implementation through the housing of the servo motor module of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram of a circuit configuration of a printed circuit board for controlling the color of an LED portion of the servo motor module of FIG. 2B.
FIG. 5A illustrates a UI screen of a color control application installed in a smart terminal, and FIG. 5B illustrates a color implementation through a housing of the servo motor module.
FIG. 6 illustrates a color space distribution diagram for each red, green, and blue LED in FIG.
FIG. 7A is a front view of a multi-joint humanoid robot to which the color controllable servomotor module of FIG. 1 is applied, and FIG. 7B is a partial exploded view.
FIG. 8 is an exploded view of an arm configuration of the articulated humanoid robot shown in FIG. 7; FIG.
9 is a photograph illustrating a color implementation of a multi-joint humanoid robot in which a servo motor module is applied to each joint.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일실시 예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 색상제어가능 서보모터모듈의 사시도이며, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 서보모터모듈의 단계적 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 서보모터모듈의 하우징을 통한 색상 구현을 예시한 사진이다.
FIG. 1 is a perspective view of a color controllable servomotor module according to the present invention, FIGS. 2a and 2b are a stepwise exploded perspective view of the servo motor module of FIG. 1, Fig.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 의한 색상제어가능 서보모터모듈(100)은 제1,2 케이스(110,120), 하우징(130), 서보모터(140), 기어단(150) 및 인쇄회로기판(160)을 포함한다.1 to 3, a color
삭제delete
상기 제1,2 케이스(110,120)는 외면이 평면으로 형성되고, 그 사이에 하우징(130)이 개재되며, 내측에 서보모터(140), 기어단(150) 및 인쇄회로기판(160)이 각각 배치된다.The first and
하우징(130)은 제1,2 케이스(110,120) 사이에 개재되고 투명 재질, 예컨대 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(130)은 제1 케이스(110)와 제2 케이스(120) 사이에서 개재되어 일정 두께의 띠 형상으로 4면이 노출되도록 형성될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(110)와 하우징(130)과 제2 케이스(120)는 볼트(111)에 체결 결합된다.The
As shown in FIG. 2A, the
서보모터(140)는 하우징(130)의 서보모터 형상으로 형성된 내부 공간에 조립되어 기어단(150)으로 토크를 전달한다. 본 일실시 예에서는 5.5kg@5V1000mA의 토크를 생성하고, 5V 내지 9V의 전압으로 작동하는 서보모터(140)를 예시한다.The
기어단(150)은 서보모터(140)로부터 토크를 전달받는데, 예컨대 4단 기어(151)가 배치되고 순차적으로 연동 회전하여 구동축(152)으로 토크를 최종적으로 전달한다. 여기서 4단 기어(151)는 내구성 및 내마모성 향상을 위해 금속 기어로 이루어질 수 있다.The
인쇄회로기판(160)은 하우징(130)의 일측에 배치되고, LED부(170)의 색상 구현 및 서보모터(140)의 회전을 제어하게 된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, LED부(170)는 인쇄회로기판(160)의 코너에 4개가 각각 4분 배치된다.The printed
As shown in FIG. 2B, four
또한, 포지션 센서(180)는 구동축(152)에 결합된 회전축(153)에 삽입 결합되어 상기 구동축(152)의 회전 위치를 감지함으로써, 인쇄회로기판(160)으로 전송한다.The
전술한 구성에 의하면, 인쇄회로기판(160)에 의한 각 LED부(170) 색상 제어에 의해서, LED부(170)로부터 조사되는 LED광이 투명 재질의 하우징(130)을 통해서 광 산란 및 광 확산하여 하우징(130) 외측면으로 균일하게 조사된다.
즉 도 3에 예시된 바와 같이, LED부(170)로부터 조사되는 LED광은 하우징(130) 내측에서 광 산란 및 확산하여 띠 형상으로 4면이 노출된 외측면을 통해서 균일하게 조사될 수 있다.
따라서 밝은 곳에서나 어두운 곳에서나 LED광이 확산되어 4면으로 균일하게 조사되므로, 시인성이 향상된 서보모터모듈(100)을 구현할 수 있다.The LED light emitted from the
That is, as illustrated in FIG. 3, the LED light emitted from the
Accordingly, since the LED light is diffused in the light or in the dark to be uniformly irradiated to the four surfaces, the
한편, 각 LED부(170)는 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED로 구성되는데, LED부(170)의 각 LED의 색상을 제어하는 인쇄회로기판(160)의 회로 구성에 대해서는 도 4를 참조하여 상술하고자 한다.Each
도 4는 도 2b의 서보모터모듈의 LED부의 색상을 제어하는 인쇄회로기판의 회로 구성을 개략적으로 도식화한 것이며, 도 5의 (a)는 스마트 단말기에 설치된 색상제어 앱의 UI 화면을 예시한 것이고, (b)는 서보모터모듈의 하우징을 통한 색상 구현을 각각 예시한 사진이다.FIG. 4 is a schematic diagram of a circuit configuration of a printed circuit board for controlling the color of the LED portion of the servo motor module of FIG. 2B. FIG. 5 (a) illustrates a UI screen of a color control application installed in a smart terminal (b) are photographs illustrating color implementations through the housing of the servo motor module, respectively.
도 4 및 도 5를 참조하면, LED광의 색상 구현을 제어하는 인쇄회로기판(160)은 통신 모듈(161)과 RGB연산 모듈(162)과 PWM신호 생성 모듈(163)과 증폭기(164)로 구성될 수 있다.4 and 5, the printed
통신 모듈(161)은 색상제어 앱이 설치된 스마트 단말기(200)로부터 블루투스 통신으로 전송되는 적색, 녹색 및 청색 LED(171,172,173)의 색상농도 제어신호를 수신한다.
여기서 색상농도 제어신호를 블루투스 통신으로 전송하는 스마트 단말기를 예시하였으나, 이에 특별히 한정되지 아니하며, PC 또는 태블릿 PC를 포함하는 모든 통신형 단말기로부터 모든 유무선 통신 방법으로 색상농도 제어신호를 전송할 수도 있다.The communication module 161 receives the color density control signals of the red, green, and blue LEDs 171, 172, and 173 transmitted from the smart terminal 200 in which the color control application is installed, through the Bluetooth communication.
Here, the smart terminal for transmitting the color density control signal through the Bluetooth communication is exemplified. However, the present invention is not limited thereto, and it is also possible to transmit the color density control signal from all the communication type terminals including the PC or the tablet PC by all wired and wireless communication methods.
RGB연산 모듈(162)은 통신 모듈(161)로 수신된 색상농도 제어신호를 적색, 녹색 및 청색 별로 각각 구분 연산하여 후술하는 PWM신호 생성 모듈(163)로 전송한다.
The RGB operation module 162 separates the color density control signals received by the communication module 161 into red, green, and blue colors, respectively, and transmits them to a PWM
PWM(Pulse Width Modulation)신호 생성 모듈(163)은 각 색상별로 구분 연산된 색상농도 제어신호에 해당하는 PWM 신호, 즉 PWM 값으로 환산된 신호를 각각 생성한다.
The PWM (Pulse Width Modulation)
후속하여, PWM 신호에 의해 직접 또는 증폭기(164)에 의해 증폭된 PWM 신호에 의해 각 LED부의 전압을 조정하고 조정된 전압을 통해 각 LED부의 색상을 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 4분 배치된 LED부의 각 적색, 녹색 및 청색 LED(171,172,173)는 병렬 연결되어서 서보모터모듈의 4개의 LED부로부터 전체적으로 일정한 색상농도로 LED광을 발광시킬 수 있다.Subsequently, the voltage of each LED portion can be adjusted by the PWM signal directly or by the PWM signal amplified by the amplifier 164, and the color of each LED portion can be controlled through the adjusted voltage.
As shown in FIG. 4, each of the red, green, and blue LEDs 171, 172, and 173 of the LED unit arranged for 4 minutes may be connected in parallel to emit the LED light from the four LED units of the servo motor module as a whole with a constant color density.
또한, 도 5에 예시된 바와 같이, 스마트 단말기(200)에 설치된 색상제어 앱을 이용해 서보모터모듈의 4개의 LED부의 색상농도 제어신호를 생성하여 인쇄회로기판의 통신 모듈(161)로 전송하여 색상농도 제어신호에 해당하는 색상을 하우징을 통해 구현할 수 있고, 색상제어 앱을 통해 적색, 녹색 및 청색 LED(171,172,173) 별로 250단계의 색상농도를 제어하여, 15,625,000 (250*250*250) 가지의 다양한 색상을 구현할 수 있다.5, the color intensity control signals of the four LEDs of the servo motor module are generated using the color control application installed in the smart terminal 200, and transmitted to the communication module 161 of the printed circuit board, The color corresponding to the density control signal can be realized through the housing and the color intensity of 250 steps can be controlled for each of the red, green and blue LEDs 171, 172 and 173 through the color control application, Colors can be implemented.
또한, 색상제어 앱의 설정에 의해 인쇄회로기판을 통해 LED부의 LED광의 발광 형태를 다양하게 구현할 수 있는데, 예컨대, 깜빡이는 발광(blink), 서서히 점멸하는 발광(breathe) 또는 특정 신호 형태(예,음악)의 발광을 다양하게 구현할 수 있다.In addition, according to the setting of the color control application, the light emitting mode of LED light of the LED unit can be variously implemented through the printed circuit board. For example, blinking, breathe, Music) can be implemented variously.
또한, 도 6은 도 4의 각 적색, 녹색 및 청색 LED 별 색상 공간 분포도를 예시한 것인데, 인쇄회로기판의 각 코너에 4분 배치된 LED부로부터의 각 적색, 녹색 및 청색 LED광의 색상농도에 따른 확산 각도를 나타낸 것이고, 각 색상별 확산 각도를 반영하여서 띠 형상으로 4면이 노출된 하우징의 사출물을 형성함으로써 하우징 외측면으로 LED 광이 균일하게 조사되도록 할 수 있다.FIG. 6 illustrates a color space distribution diagram for each of the red, green, and blue LEDs of FIG. 4, wherein the color density of each red, green, and blue LED light from the LED unit disposed at four corners of the printed circuit board And the LED light is uniformly irradiated to the outer surface of the housing by forming the molding of the housing in which four sides are exposed in a strip shape reflecting the diffusion angle of each color.
한편, 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 서보모터모듈(100)을 다관절 휴머노이드 로봇의 각 관절에 적용하여 하우징(130)을 통해 외측면으로 LED광을 조사하면, 전체적으로 시인성이 강화된 다관절 휴머노이드 로봇을 구현할 수 있는데, 이에 대해서는 도 7 내지 도 9를 참조하여 상술하고자 한다.
When the
도 7의 (a)는 도 1의 색상제어가능 서보모터모듈을 적용한 다관절 휴머노이드 로봇의 정면도이고 (b)는 부분 분해도이고, 도 8은 도 7의 다관절 휴머노이드 로봇의 팔 구성을 확대한 분해도이다.FIG. 7A is a front view of a multi-joint humanoid robot using the color controllable servomotor module of FIG. 1, FIG. 7B is a partial exploded view, and FIG. 8 is an exploded view of an arm configuration of the multi- to be.
서보모터모듈(100)이 노출되도록 부분 분해한 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 다관절 휴머노이드 로봇의 각 관절은 서보모터모듈(100)에 의해 구현되어, 인간의 행동과 유사한 다양한 모션을 실행할 수 있다.
예컨대, 다관절 휴머노이드 로봇의 한 쌍의 팔 관절(100-1), 한 쌍의 제1 및 제2 어깨 관절(100-2,3), 한 쌍의 제1 및 제2 다리 관절(100-4,5), 한 쌍의 무릎 관절(100-6), 한 쌍의 제1 및 제2 발목 관절(100-7,8), 허리 관절(100-9) 및 목 관절(100-10)이 각 해당 서보모터모듈(100)에 의해 구현되어 18 자유도(DOF)로, 기본(걷기, 일어서기), 격투, 축구, 계단 오르기, 계단 내려가기, 텀블링 및 춤 모션을 인쇄회로기판의 서보모터모듈의 제어를 통해서 다양하게 실행할 수 있다.As shown in Fig. 7 (b) in which the
For example, a pair of arm joints 100-1 of the articulated humanoid robot, a pair of first and second shoulder joints 100-2 and 3, a pair of first and second leg joints 100-4 , A pair of knee joints 100-6, a pair of first and second ankle joints 100-7,8, a waist joint 100-9 and a neck joint 100-10, (Walking, standing), fighting, soccer, stair climbing, stair descending, tumbling and dancing motions in 18 degrees of freedom (DOF), implemented by the
또한, 도 8을 참조하면, 서보모터모듈(100-1)의 일측면으로는 어깨 관절부(300)의 제1 연결부재(310)가 서보모터모듈(100-1)의 구동축(152)과 볼트(311)를 결합하여 자유도로 회전 작동하고, 타측면으로는 제2 연결부재(410)가 서보모터모듈(100)의 각 코너에 형성된 너트 매립 구조에 삽입된 너트(411)와 볼트(412)에 의해 체결 결합되고, 손(400)은 볼트(401)와 너트(402)에 의해 제2 연결부재(410)에 체결된다.8, a first connecting
도 9는 서보모터모듈을 각 관절에 적용한 다관절 휴머노이드 로봇의 색상 구현을 예시한 사진이다.9 is a photograph illustrating a color implementation of a multi-joint humanoid robot in which a servo motor module is applied to each joint.
도 5의 (a) 및 도 9를 참조하면, 전술한 바와 같이, 다관절 휴머노이드 로봇의, 한 쌍의 팔 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 어깨 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 다리 관절, 한 쌍의 무릎 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 발목 관절, 허리 관절 및 목 관절은 각 서보모터모듈에 의해 구현되는데, 각 서보모터모듈에는 해당 고유 ID가 각각 부여되며, 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이, 스마트 단말기(200)의 색상제어 앱을 통해서 각 고유 ID별 서보모터모듈을 전체적으로 또는 그룹화하여 또는 개별적으로 적색, 녹색 및 청색 LED별로 250단계의 색상농도 제어신호를 전송할 수 있다.
즉, 적색, 녹색 및 청색 LED별 설정된 색상농도(예, R:250, G:0, B:0)의 조합은 고유 수치(예, fa0000)로 결정되어 최종적으로 LED부로부터 하우징을 통해 설정된 색상의 LED광(예, 적색)을 발광시킬 수 있다.Referring to Figures 5 (a) and 9, as described above, the articulated humanoid robot includes a pair of arm joints, a pair of first and second shoulder joints, a pair of first and second legs The joints, the pair of knee joints, the pair of first and second ankle joints, the waist joints, and the neck joints are realized by respective servo motor modules. The respective IDs are assigned to the respective servo motor modules, (a), the servo motor modules for each unique ID are totally or grouped through the color control application of the smart terminal 200, or individually for each of the red, green and blue LEDs, Lt; / RTI >
That is, the combination of the color density (for example, R: 250, G: 0, B: 0) set for each of the red, green and blue LEDs is determined as an intrinsic value (e.g., fa0000) The LED light (e.g., red) emitted from the light source can emit light.
또한, 도 9는 서보모터모듈을 각 관절에 적용한 다관절 휴머노이드 로봇의 색상 구현을 예시한 사진인데, 상단의 사진은 각 고유 ID에 해당하는 서보모터모듈의 LED부의 색상을 전체적으로 동일하게 구현한 것이고, 하단의 사진은 각 고유 ID에 해당하는 서보모터모듈의 LED부 별로 색상을 개별적으로 또는 그룹화하여 구현한 것이다.FIG. 9 is a photograph illustrating a color implementation of a multi-joint humanoid robot in which a servo motor module is applied to each joint. The upper part of FIG. 9 illustrates the LEDs of the servo motor module corresponding to each unique ID as a whole , And the photo at the bottom is implemented by individually or grouping the LEDs of the servo motor module corresponding to each unique ID.
따라서, 도 9에 예시된 바와 같이, 다관절 휴머노이드 로봇의 전체적인 시인성을 향상시킬 수 있으며, 원하는 색상을 무한 경우의 수에 가깝게 조합하여 보다 화려한 색상을 구현할 수 있고, 다양한 모션과 결합되어 보다 화려한 퍼포먼스를 연출할 수 있다.
Therefore, as shown in Fig. 9, the overall visibility of the articulated humanoid robot can be improved, the desired color can be combined with the number of infinitesimal colors to realize brilliant colors, and a brilliant performance combined with various motions .
한편, 색상제어가능 서보모터모듈을 적용한 다관절 휴머노이드 로봇을 예시하여 상술하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 다양한 형상의 다관절 로봇에 색상제어가능 서보모터모듈을 적용하여 다양한 색상과 다양한 모션을 결합한 퍼포먼스를 구현할 수 있다.
Meanwhile, although the articulated humanoid robot using the color controllable servomotor module is described as an example, the present invention is not limited to this, and a color controllable servomotor module may be applied to various articulated robots of various shapes to perform performance combining various colors and various motions Can be implemented.
본 명세서에 기재된 설명과 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not endless disclosure of the present invention. Accordingly, various equivalents and modifications Examples should be understood.
100 : 서보모터모듈 111 : 볼트
110 : 제1 케이스 120 : 제2 케이스
130 : 하우징 140 : 서보모터
150 : 기어단 151 : 4단 기어
152 : 구동축 153 : 회전축
160 : 인쇄회로기판 161 : 통신 모듈
162 : RGB연산 모듈 163 : PWM 신호 생성 모듈
164 : 증폭기 170 : LED부
171 : 적색 LED 172 : 녹색 LED
173 : 청색 LED 180 : 포지션 센서
200 : 스마트 단말기 300 : 어깨 관절부
310 : 제1 연결부재 311 : 볼트
400 : 손 401 : 볼트
402 : 너트 410 : 제2 연결부재
411 : 너트 412 : 볼트
100-1 내지 100-10 : 서보모터모듈100: Servo motor module 111: Bolt
110: first case 120: second case
130: housing 140: servo motor
150: gear stage 151: fourth gear
152: drive shaft 153:
160: printed circuit board 161: communication module
162: RGB operation module 163: PWM signal generation module
164: amplifier 170: LED part
171: Red LED 172: Green LED
173: Blue LED 180: Position sensor
200: smart terminal 300: shoulder joint
310: first connecting member 311: bolt
400: Hand 401: Bolt
402: nut 410: second connecting member
411: Nut 412: Bolt
100-1 to 100-10: Servo motor module
Claims (9)
상기 제1 케이스에 조립되는 제2 케이스;
상기 제1,2 케이스 사이에 개재되고 투명 재질로 형성된 하우징;
상기 하우징에 조립되어 제1,2 케이스의 내측에 배치되는 서보모터;
상기 하우징에 조립되어 서보모터로부터 토크를 전달받는 기어단;
상기 하우징의 일측에 배치되어 서보모터를 제어하며, 적색 LED와 녹색 LED와 청색 LED로 구성되는 LED부가 각 코너에 4분 배치되고, 상기 LED부의 색상 제어를 통해 LED부로부터 조사되는 광이 상기 하우징을 통해서 광 산란 및 광 확산하도록 하는 인쇄회로기판; 및
상기 기어단의 토크를 전달받는 구동축에 결합된 회전축에 삽입 결합되어 상기 구동축의 회전 위치를 감지하여 인쇄회로기판에 전송하는 포지션 센서;
를 포함하며,
상기 인쇄회로기판은 색상제어 앱이 설치된 스마트 단말기로부터 전송되는 상기 적색, 녹색 및 청색 LED의 색상농도 제어신호를 수신하는 통신 모듈과, 상기 통신 모듈로 수신된 색상농도 제어신호를 각 적색, 녹색 및 청색 별로 구분 연산하는 RGB연산 모듈과, 색상별로 구분 연산된 색상농도 제어신호에 해당하는 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성 모듈로 구성되고,
상기 PWM 신호에 의해 직접 또는 증폭기를 통해 증폭된 상기 PWM 신호에 의해 상기 각 LED부의 적색, 녹색 및 청색 LED 전압을 조정하고 상기 조정된 전압을 통해 상기 LED부의 색상을 제어하는 것을 특징으로 하는 색상제어가능 서보모터모듈.
A first case;
A second case assembled to the first case;
A housing interposed between the first and second cases and formed of a transparent material;
A servo motor assembled to the housing and disposed inside the first and second cases;
A gear stage assembled to the housing and receiving torque from the servo motor;
And LEDs each including a red LED, a green LED, and a blue LED are arranged at four corners of each corner, and light emitted from the LED unit through color control of the LED unit is transmitted to the housing To diffuse light and to diffuse light through the light guide plate; And
A position sensor inserted into and coupled to a rotation shaft coupled to a drive shaft to which the torque of the gear is transmitted to sense the rotational position of the drive shaft and transmit the sensed rotational position to a printed circuit board;
/ RTI >
Wherein the printed circuit board comprises a communication module for receiving color intensity control signals of the red, green and blue LEDs transmitted from a smart terminal equipped with a color control application, And a PWM signal generation module for generating a PWM signal corresponding to the color density control signal classified and calculated for each color,
Wherein the controller controls the red, green, and blue LED voltages of the LED units by the PWM signal and the PWM signals amplified through the amplifiers, and controls the color of the LED unit through the adjusted voltage. Servo motor module possible.
상기 하우징은 제1 케이스와 제2 케이스 사이에 띠 형상으로 4면이 노출되도록 개재되는 것을 특징으로 하는 색상제어가능 서보모터모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the housing is interposed between the first case and the second case so as to expose four sides in a strip shape.
상기 하우징은 폴리카보네이트로 형성된 것을 특징으로 하는 색상제어가능 서보모터모듈.
The method of claim 2,
Wherein the housing is formed of polycarbonate.
상기 4분 배치된 LED부의 각 적색, 녹색 및 청색 LED는 병렬 연결되어 PWM 신호에 의해 병렬 제어되는 것을 특징으로 하는 색상제어가능 서보모터모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the red, green, and blue LEDs of the LED unit arranged for 4 minutes are connected in parallel and controlled in parallel by a PWM signal.
상기 인쇄회로기판은 적색, 녹색 및 청색 LED 별로 250단계의 색상농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 색상제어가능 서보모터모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the printed circuit board controls the color density of 250 steps for each of the red, green, and blue LEDs.
상기 다관절 휴머노이드 로봇의 한 쌍의 팔 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 어깨 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 다리 관절, 한 쌍의 무릎 관절, 한 쌍의 제1 및 제2 발목 관절, 허리 관절 및 목 관절은 상기 각 서보모터모듈에 의해 동작하는 색상제어가능 다관절 휴머노이드 로봇.
A multi-joint humanoid robot using the color controllable servomotor module according to any one of claims 1, 2, 3, 6, and 7,
A pair of arm joints of the articulated humanoid robot, a pair of first and second shoulder joints, a pair of first and second leg joints, a pair of knee joints, a pair of first and second ankle joints , Waist joints and neck joints are operated by the above servo motor modules.
상기 각 서보모터모듈에는 해당 고유 ID가 각각 부여되며, 상기 스마트 단말기의 색상제어 앱을 통해서 각 고유 ID별 전체적으로 또는 그룹화하여 또는 개별적으로 상기 적색, 녹색 및 청색 LED별로 250단계의 색상농도 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 색상제어가능 다관절 휴머노이드 로봇.The method of claim 8,
Each of the servomotor modules is provided with a corresponding unique ID, and the color control application of the smart terminal provides a color density control signal of 250 steps for each of the red, green, and blue LEDs, Wherein the robot control unit controls the robot to move the robot to a predetermined position.
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|---|---|---|---|
| KR1020160062935A KR101786447B1 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Color Controllable Servo Motor Module and Articulated Humanoid Robot of Adapting the Same |
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