KR20020088880A - 다기능 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20020088880A
KR20020088880A KR1020010027922A KR20010027922A KR20020088880A KR 20020088880 A KR20020088880 A KR 20020088880A KR 1020010027922 A KR1020010027922 A KR 1020010027922A KR 20010027922 A KR20010027922 A KR 20010027922A KR 20020088880 A KR20020088880 A KR 20020088880A
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Abstract

본 발명은 다기능 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 로봇 동작을 무선으로 지시하는 리모콘과 연결되어 있으며, 로봇 관리자가 제어하고자 하는 동작 명령에 해당하는 키 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 리모콘 신호 수신부와; 적외선 신호로 동작하는 가전 제품의 동작을 지시하는 키 신호를 송신하는 적외선 송신부와; 각종 센서를 통해 입력되는 신호를 감지하여 디지털 신호로 변환하는 센서 감지부와; 송신모듈과 수신모듈을 포함하며, 무선 데이터 통신을 중계하는 무선통신모듈과; 로봇의 작동에 필요한 전원을 공급하는 전원부와; 리모콘 신호 또는 로봇 관리자의 음성신호에 따라 로봇의 동작을 제어하고, 선택된 모드를 인식하여 각 모드를 수행하기 위한 프로그램을 가동시켜 선택된 모드를 수행하도록 제어하고, 동작 처리 결과를 로봇 관리자가 확인할 수 있도록 외부로 출력하고, 배터리 잔량을 주기적으로 체크하여 소정 기준치 이하이면 자동충전 하도록 지시하고, 무선통신모듈을 통해 외부와의 무선 통신을 수행하여 필요한 데이터를 교환하도록 제어하는 주제어부와; 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 동작을 제어하기 위한 로봇 구동 프로그램, 로봇 관리자의 명령과 로봇 구동에 따른 모든 변수값을 저장하는 제1 메모리부와; 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 처리 결과에 관한 출력용 데이터를 외부에서 인식할 수 있는 소리로 합성하는 음성생성모듈과; 주제어부에 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 좌/우륜모터(ML, MR)를 구동시키는 좌/우륜 모터 구동부와; 좌/우륜 모터에 각각 연결되어 있으며, 각각의 좌/우륜모터(ML, MR)의 회전량을 감지하여 주제어부로 회전량에 상응하는 데이터를 피드백 시키는 제1 및 제2 회전량 감지부와; 주제어부에 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 상태 및 로봇 동작 처리 결과를 외부에서 확인할 수 있도록 통지하는 디스플레이부; 및 주제어부에 연결되어 있으며, 청소모드 실행부, 방범모드 실행부 및 음성인식모드 실행부를 포함하고, 로봇 관리자의 리모콘 신호 또는 음성 신호에 따라 해당 모드를 실행하는 모드 실행부를 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면 리모콘 또는 음성으로 로봇에게 청소 명령, 방범 명령, 가전제품 제어 명령 등을 수행하도록 지시함으로써, 생활의 편리함을 도모하고, 부재중에 발생할 수 있는 위험(예컨대, 도난, 화재, 가스 누출 등)으로부터 즉각적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.

Description

다기능 로봇 및 그 제어 방법{Multi Functional Robot and Method for Controlling thereof}
본 발명은 다기능 로봇 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청소 기능, 방범 기능, 음성인식 기능을 포함하는 다기능 로봇을 구현하고, 다기능 로봇 사용자의 선택에 따라 해당 기능을 원활하게 수행하도록 하는 다기능 로봇 제어 방법에 관한 것이다.
로봇이라는 용어는 1920년 체코의 극작가 카렐 차펙(Karel Capek)이 쓴 'Rossum`s Universal Robots'에서 체코어로 일을 뜻하는 robota를 사용한 것이 처음이었다. 그러나 로봇이라는 말이 탄생하기 이전부터 '자동인형(Automata)' 또는 '살아 움직이는 인형(Animated Doll)' 등의 말로 로봇의 개념은 이미 알려져 있었다. 로봇에 대한 미국로봇협회(RIA: Robot Institute of America)의 공식적인 정의는 여러 가지 작업을 수행하기 위하여 자재, 부품, 공구, 특수장치 등을 프로그램대로 움직이도록 설계된, 재 프로그램이 가능하고 다기능을 가진 머니퓰레이터(Manipulators)를 말한다고 규정하고 있다.
최근 들어, 개인용 컴퓨터와 인터넷의 발달로 더욱 빠른 정보전달과 세분화된 개인취향을 충족시키는 상호선택의 시장이 형성되고 있으며, 이러한 역할을 인공지능 로봇이 대신하는 추세로 변해가고 있다. 초기의 로봇은 산업용 로봇을 위주로 발전하였으나, 최근에는 가정에서 궂은 일을 대신 처리하는 홈 서비스 로봇, 특히 생활 로봇이라고 불리는 신종 로봇들이 대거 출시되고 있다. 현재는 커피를 타주는 로봇, 말하는 로봇도 나왔고, 실제 물고기와 거의 흡사하게 물에서 헤엄을 치는 로봇 등이 나와 있다. 또한, 청소를 해주는 로봇, 불법 침입자를 감시하는 방범 로봇, 주인의 말을 인식하여 명령을 수행하는 음성인식 로봇 등이 출시되고 있다. 이러한 '인공지능 로봇' 즉, '개인용 로봇'은 새로이 우리 인류에게 다가오는 신기술이고, 새로운 가치로서만 아니라 기존의 생활 주변기기들을 부분적 또는 통합적으로 대치하고 연관시켜주는 필수적인 도구가 될 것이다.
생활 로봇은 아직까지 제조원가가 비교적 저렴한 완구형 제품 위주로 출시되고 있는 실정이나 로봇 생산업체들이 미국 또는 일본 제품 못지 않은 첨단 기능 로봇들에 대한 연구개발을 추진하고 있어 로봇만능시대를 앞당기고 있다. 생활 로봇은 그야말로 오락, 방범 등의 홈 오토메이션과 정보전달 등으로 인간의 일상 생활에 실질 도움을 주는 로봇이지만, 종래의 생활 로봇은 단편적인 기능(예를 들어, 청소 기능, 방범 기능, 음성인식 기능 중 어느 한 가지 기능)만을 제공하기 때문에 여러 기능을 수행하기 위한 로봇이 필요한 경우, 사용자가 원하는 기능을 수행하는 로봇을 각각 구비하여야 한다. 이는 고가의 로봇을 다수 구입하여야 하는 경제적인 부담이 있고, 각각의 로봇을 제어하는 동작을 로봇별로 숙지하여야 하므로 원활한 로봇 제어를 수행하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 다수의 로봇을 가정에 비치한 경우, 로봇 상호간의 충돌 및 시스템 장애가 발생할 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 핸디형 청소기를 로봇에 탑재하거나 소형청소기를 로봇 내부에 자체적으로 내장시키고, 센서(예컨대, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 센서) 또는 카메라 등을 이용하여 장애물을 감지하고, 문턱을 지날 때 이를 감지하여 바퀴에 부착된 후드가 문턱에 걸리지 않도록 바퀴를 들어올려 문턱 장애물을 극복함으로써, 원하는 구역을 모두 청소할 수 있는 다기능 로봇 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은 각종 사고(예컨대, 화재, 가스누출 등) 또는 범죄(예컨대, 불법 침입 등) 발생시 이를 캡쳐하여 원격지에 위치한 서버로 전송함으로써, 로봇이 파손되더라도 원격 서버에 저장된 정보를 이용하여 사고 또는 범죄를 예방할 수 있는 다기능 로봇 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은 사용자의 음성 또는 리모콘 신호를 인식하여 해당 동작(예컨대, 가전제품의 동작 명령, 이동 명령, 심부름 명령 등)을 수행하는 다기능 로봇 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 로봇의 구성예를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 다기능 로봇의 내부 구성을 보여주는 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 청소모드 실행부의 구성을 보여주는 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 방범모드 실행부의 구성을 보여주는 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 음성인식모드 실행부의 구성을 보여주는 블록도이고,
도 6은 본 발명에 따른 청소모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이고,
도 7은 본 발명에 따른 방범모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이고,
도 8은 본 발명에 따른 음성인식모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
100: 다기능 로봇220: 무선통신모듈
225: 주제어부235: 음성생성모듈
400: 청소모드 실행부410: 청소모드 제어부
500: 방범모드 실행부510: 방범모드 제어부
600: 음성인식모드 실행부610: 음성처리모듈
620: 음성인식모드 제어부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇 동작을 무선으로 지시하는 리모콘과 연결되어 있으며, 로봇 관리자가 제어하고자 하는 동작 명령에 해당하는 키 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 리모콘 신호 수신부와; 적외선 신호로 동작하는 가전 제품의 동작을 지시하는 키 신호를 송신하는 적외선 송신부와; 각종 센서를 통해 입력되는 신호를 감지하여 디지털 신호로 변환하는 센서 감지부와; 송신모듈과 수신모듈을 포함하며, 무선 데이터 통신을 중계하는 무선통신모듈과; 로봇의 작동에 필요한 전원을 공급하는 전원부와; 리모콘 신호 또는 로봇 관리자의음성신호에 따라 로봇의 동작을 제어하고, 선택된 모드를 인식하여 각 모드를 수행하기 위한 프로그램을 가동시켜 선택된 모드를 수행하도록 제어하고, 동작 처리 결과를 로봇 관리자가 확인할 수 있도록 외부로 출력하고, 배터리 잔량을 주기적으로 체크하여 소정 기준치 이하이면 자동충전 하도록 지시하고, 무선통신모듈을 통해 외부와의 무선 통신을 수행하여 필요한 데이터를 교환하도록 제어하는 주제어부와; 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 동작을 제어하기 위한 로봇 구동 프로그램, 로봇 관리자의 명령과 로봇 구동에 따른 모든 변수값을 저장하는 제1 메모리부와; 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 처리 결과에 관한 출력용 데이터를 외부에서 인식할 수 있는 소리로 합성하는 음성생성모듈과; 주제어부에 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 좌/우륜모터(ML, MR)를 구동시키는 좌/우륜 모터 구동부와; 좌/우륜 모터에 각각 연결되어 있으며, 각각의 좌/우륜모터(ML, MR)의 회전량을 감지하여 주제어부로 회전량에 상응하는 데이터를 피드백 시키는 제1 및 제2 회전량 감지부와; 주제어부에 연결되어 있으며, 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 상태 및 로봇 동작 처리 결과를 외부에서 확인할 수 있도록 통지하는 디스플레이부; 및 주제어부에 연결되어 있으며, 청소모드 실행부, 방범모드 실행부 및 음성인식모드 실행부를 포함하고, 로봇 관리자의 리모콘 신호 또는 음성 신호에 따라 해당 모드를 실행하는 모드 실행부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 리모콘 또는 음성을 통해 청소모드 실행 명령이 입력되면청소모드 구동 프로그램을 작동시키고, 정해진 경로 탐색 알고리즘에 따라 청소구역을 시험 가동하여 청소구역 내에 있는 장애물을 탐지하고, 청소 경로를 설정하여 저장하는 단계와; 청소 시작점으로 로봇을 이동시키고, 흡입모터를 구동시키는 단계와; 흡입모터의 회전량을 감지하여 회전량이 설정된 기준치와 일치하지 않으면 흡입모터의 회전량을 보정하는 단계와; 로봇의 청소 동작 중, 새로운 장애물을 탐지하면 정해진 경로 탐색 알고리즘에 따라 장애물을 통과하는 단계; 및 청소가 완료되면, 음성 또는 문자로 청소 동작에 대한 처리 결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 본 발명은 로봇 관리자의 영상 정보를 촬영하여 화상 특징 정보를 도출하고, 도출된 화상 특징 정보를 저장하는 단계와; 리모콘 또는 음성을 통해 방범모드 실행 명령이 입력되면 방범모드 구동 프로그램을 작동시키고, 로봇을 방범위치로 이동시키는 단계와; 카메라를 작동시켜 방범구역을 촬영하고, 촬영된 영상 정보를 저장하는 단계와; 움직임이 포착되면, 움직임 포착 지역으로 로봇을 이동시켜 피사체의 화상 특징 정보를 추출하는 단계; 및 등록된 화상 특징 정보와 추출된 화상 특징 정보를 비교하여 일치하지 않으면 경보를 발생하고, 촬영된 영상 정보를 원격 서버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 로봇 관리자의 음성 신호를 캡쳐하여 저장하는 단계와; 로봇에 전원이 인가되어 로봇 작동이 개시됨과 동시에 음성인식모드 구동 프로그램을 작동시키고, 외부로부터 음성이 캡쳐되면 캡쳐된 음성 신호를 분석하는 단계와; 분석된 음성 신호와 저장된 음성 신호가 일치하지 않으면 명령을 수행할 수 없다는안내 메시지를 출력하는 단계와; 분석된 음성 신호와 저장된 음성 신호가 일치하면 명령을 분석하여 해당 명령을 수행하는 단계와; 명령 수행이 완료되면, 음성 또는 문자로 음성명령 수행 동작에 대한 처리 결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 다기능 로봇 및 그 제어 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 로봇(100)의 구성예를 도시한 사시도로서, 본 다기능 로봇(100)은 주변 환경의 움직임을 포착하여 영상정보를 캡쳐하는 카메라(110), 로봇 관리자로부터 송신되는 리모콘 신호를 수신하는 리모콘 신호 수신부(120), 가전제품 등의 제어를 위해 리모콘 신호를 송신하는 적외선 송신부(130), 동작모드 및 동작실행 결과 등을 로봇 관리자가 확인할 수 있도록 디스플레이 하는 LCD(140), 대상물이 투명하거나 경사진 것도 감지하도록 반송파를 송출하여 수신된 반사파로 장애물(예컨대, 벽, 문턱, 기타 고정물 등)을 감지하는 거리 센서(예컨대, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 센서 등)(150), 장애물과의 충돌 시 충격을 완화하기 위한 범퍼(160), 음성신호를 출력하기 위한 스피커(170) 및 로봇 관리자의 음성을 캡쳐하는 마이크로폰(180)을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 도면에 도시되어 있진 않지만, 좌/우 바퀴 사이에 이물질을 흡입하기 위한 후드가 탑재되어 있고, 로봇 내부에는 흡입한 이물질을 집전하기 위한 집전관이 호스를 통해 후드와 연결되어 있다. 즉, 소형 진공 청소기가 로봇 내에 실장되어 있는 것이다. 부가적으로, 3점 지지를 통한 안정적인 이동을 위해 캐스터(caster)를 추가할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 다기능 로봇의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
리모콘 신호 수신부(120)는 리모콘(205)과 무선으로 연결되어 있으며, 로봇 관리자가 제어하고자 하는 동작 명령(예컨대, 가전제품 동작 지령, 이동 명령, 심부름 명령 등)에 해당하는 키 신호(예컨대, 적외선 신호, 블루투스, 홈RF 등)를 수신하여 디지털 신호로 변환하여 주제어부(225)로 인가하는 역할을 수행한다. 일반적으로, 리모콘 신호 수신부(120)의 수광소자는 포토트랜지스터를 사용한다. 적외선 송신부(130)는 주제어부(225)와 연결되어 있으며, 리모콘 신호 수신부(120)에서 수신된 신호가 가전제품(210)의 동작을 지시하는 신호인 경우에 제어하고자 하는 동작을 지시하는 적외선 신호를 해당 가전제품(210)으로 송신하는 역할을 수행한다. 일반적으로, 적외선 송신부(130)의 발광소자는 발광다이오드(LED)를 사용한다. 여기에서, 가전제품(210)은 적외선 신호, 블루투스 또는 홈RF 신호로 제어 가능한 가전기기를 말하며, 텔레비젼, 에어컨, 커튼, 가습기, 오디오, 비디오 등을 포함한다.
센서 감지부(215)는 각종 센서(예컨대, 거리 센서, 열감지 센서, 가스 센서, 온도 센서, 습도 센서 등)를 통해 입력되는 신호(즉, 아날로그 신호)를 감지하여 디지털 신호로 변환한 후, 주제어부(215)로 인가하는 역할을 수행한다. 여기에서, 각종 센서(예컨대, 거리 센서, 열감지 센서, 가스 센서, 온도 센서, 습도 센서 등)는 본 기술분야의 당업자에게 널리 공지된 것이기 때문에 상세하게 설명하지 않는다.
무선통신모듈(220)은 원격 서버(300)와 무선으로 연결되어 있으며, 원격 서버(300)와 주제어부(225)간의 무선 데이터 통신을 중계하는 역할을 수행한다. 즉, 주제어부(225)로부터 인가되는 데이터를 원격 서버(300)로 송신하고, 원격 서버(300)로부터 송신되는 데이터를 수신하여 주제어부(225)로 인가한다. 무선통신모듈은 국부 발진부, 변조 회로부, 신호 증폭부, 필터부 및 송신안테나를 포함하는 송신모듈과 수신안테나, 고주파 증폭부, 국부 발진부, 혼합부, 중간주파 증폭부 및 검파부를 포함하는 수신모듈로 이루어져 있다. 여기에서, 송신모듈 및 수신모듈은 본 기술분야의 당업자에게 널리 공지된 것이기 때문에 상세하게 설명하지 않으며, 전술한 송/수신 모듈의 구성 요소는 설계자의 선택에 따라 변경 가능하다.
원격 서버(300)는 무선통신모듈(220)과 무선으로 상호 연결되어 있으며, 각각의 로봇에 포함된 무선통신모듈(220)로부터 송신되는 무선 데이터(예컨대, 영상 정보 등)를 수신하여 데이터베이스화하고, 최신 버전의 소프트웨어를 각 로봇에게 전송하여 로봇을 업그레이드하거나 각 로봇이 수행할 수 있는 서비스 기능을 추가/삭제/변경하는 역할을 수행한다. 또한, 경찰서, 소방서, 보안업체 등과 연계하여 사고 발생 시, 즉각적으로 대처할 수 있도록 외부 기관과의 연동 서비스를 구성하는 것이 바람직하고, 이러한 경보 발생에 대한 메시지를 로봇 사용자의 핸드폰 등의 긴급 연락 가능한 수단을 이용하여 통보할 수 있다.
전원부(222)는 로봇의 작동에 필요한 전원을 공급하는 것으로, 충전이 가능한 배터리를 사용한다. 또한, 전원부(222)는 배터리 잔량을 주기적으로 주제어부(225)로 전송하여 배터리 잔량이 소정 기준치 이하로 떨어지면주제어부(225)의 제어명령에 따라 자동충전을 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
주제어부(225)는 리모콘 신호 또는 로봇 관리자의 음성신호에 따라 로봇의 동작을 제어하고, 선택된 모드(예컨대, 청소모드, 방범모드, 음성인식모드)를 인식하여 각 모드를 수행하기 위한 프로그램을 가동시켜 로봇 관리자가 선택한 모드를 정확히 수행하도록 제어하고, 동작 처리 결과를 로봇 관리자가 확인할 수 있도록 외부로 출력하고, 배터리 잔량을 주기적으로 체크하여 소정 기준치 이하이면 자동충전하도록 지시한다. 또한, 원격 서버(300)와 무선 통신을 수행하여 필요한 데이터를 교환하도록 제어한다. 제1 메모리부(230)는 주제어부(225)와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 동작을 제어하기 위한 로봇 구동 프로그램, 로봇 관리자의 명령과 로봇 구동에 따른 모든 변수값을 저장하는 역할을 수행한다. 제1 메모리부(230)는 ROM 및 RAM을 포함하며, 플래시메모리, DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM) 또는 캐시 메모리 등을 포함할 수 있다.
음성생성모듈(235)은 주제어부(225)와 상호 연결되어 있으며, 주제어부(225)로부터 인가되는 로봇 동작 처리 결과에 관한 출력용 데이터(예컨대, 텍스트 데이터)를 외부에서 인식할 수 있는 소리로 변환하는 역할을 수행한다. 음성생성모듈(235)을 구현함에 있어, 문자 정보 또는 기호를 인간의 음성으로 변환하여 들려주는 음성합성(TTS: Text To Speech) 기술이 이용된다. 이를 위해 음성생성모듈(235)에는 한국어의 모든 음소에 대한 발음 데이터베이스를 구축하고, 연속된 음성을 생성하기 위해 음성의 크기, 길이, 높낮이 등을 조절해 자연스러운 음성을 합성한다. 음성 출력부(237)는 음성생성모듈(235)에 연결되어 있으며, 음성생성모듈(235)에서 합성된 음성을 외부로 출력하는 역할을 수행한다. 일반적으로, 음성 출력부(237)는 스피커를 사용한다. 따라서, 로봇 관리자는 음성 출력부(237)에서 출력되는 음성을 듣고, 자신이 지령한 명령에 대한 로봇의 수행 결과를 확인할 수 있다.
우륜모터 구동부(240)는 주제어부(225)에 연결되어 있으며, 주제어부(225)로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 우륜모터(MR)를 구동시키는 역할을 수행하며, 제1 회전량 감지부(245)는 우륜모터(MR)에 연결되어 우륜모터(MR)의 회전량을 감지하여 주제어부(225)로 회전량에 상응하는 데이터(예컨대, 회전수)를 피드백 시키는 역할을 수행한다. 좌륜모터 구동부(250)는 주제어부(225)에 연결되어 있으며, 주제어부(225)로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 좌륜모터(ML)를 구동시키는 역할을 수행하며, 제2 회전량 감지부(255)는 좌륜모터(ML)에 연결되어 좌륜모터(ML)의 회전량을 감지하여 주제어부(225)로 회전량에 상응하는 데이터(예컨대, 회전수)를 피드백 시키는 역할을 수행한다. 여기에서, 좌/우륜모터(MR, ML)는 일반적으로 제어가 용이한 스텝모터를 사용한다. 제1 및 제2 회전량 감지부(245, 255)는 자이로 센서, 거리 센서 또는 카메라 등을 통해 로봇 구동을 대한 회전량을 감지할 수도 있다.
디스플레이부(260)는 주제어부(225)에 연결되어 있으며, 주제어부(225)로부터 인가되는 로봇 동작 상태 및 로봇 동작 처리 결과를 외부에서 확인할 수 있도록디스플레이 하는 역할을 수행하며, 일반적으로 LCD를 사용한다. 또한, 디스플레이부(260)에 터치스크린 기능을 부가하여 로봇 관리자의 로봇 제어 명령을 입력받을 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 주제어부(225)에는 청소모드 실행부(400), 방범모드 실행부(500) 및 음성인식모드 실행부(600)가 연결되어 있으며, 각각의 모드 실행부는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 후술한다.
도 3은 본 발명에 따른 청소모드 실행부(400)의 구성을 보여주는 블록도로서, 청소모드 실행부(400)는 청소모드 제어부(410), 제2 메모리부(420), 흡입모터 구동부(430) 및 제3 회전량 감지부(440)를 포함하여 구성되어 있다.
청소모드 제어부(410)는 주제어부(225)와 상호 연결되어 있으며, 일정한 구역을 청소하도록 로봇의 모든 동작을 지시하기 위한 제어신호를 송출하고, 청소 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 주제어부(225)로 전송하고, 주제어부(225)로부터 인가되는 청소모드 제어신호를 수신하여 해당 동작을 수행하도록 제어하는 역할을 수행한다. 제2 메모리부(420)는 청소모드 제어부(410)와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 청소 동작에 필요한 청소모드 구동 프로그램을 저장하고, 주제어부(225)로부터 인가되는 청소모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 청소 구역의 맵 정보 및 시험 가동하여 설정된 청소 경로를 저장하는 역할을 수행한다. 제2 메모리부(420)는 ROM 및 RAM을 포함하며, 플래시메모리, DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM) 또는 캐시 메모리 등을 포함할 수 있다. 흡입모터 구동부(430)는 청소모드 제어부(410)에 연결되어 있으며, 청소모드 제어부(410)로부터 인가되는구동제어신호에 의해 흡입모터(MS)를 구동시키는 역할을 수행하며, 제3 회전량 감지부(440)는 흡입모터(MS)에 연결되어 흡입모터(MS)의 회전량을 감지하여 청소모드 제어부(410)로 회전량에 상응하는 데이터(예컨대, 회전수)를 피드백 시키는 역할을 수행한다. 여기에서, 흡입모터(MS)의 회전량은 흡입모터(MS)의 구동 전류 및 압력을 통해 측정된다.
부가적으로, 바닥 장애물로 인한 청소기 흡입구의 걸림을 방지하기 위해 각종 센서 데이터를 이용하여 바닥 장애물을 감지하고 바닥 장애물을 피할 수 있도록 청소기 흡입구를 상하로 구동시키는 청소기 흡입구 구동부를 추가할 수 있고, 명령과 동시에 청소 모드를 즉시 실행하거나 타이머를 이용하여 예약 실행이 가능하도록 구현할 수 있다. 또한, 청소 모드를 실행할 때는 기 저장된 청소 구역의 맵 정보를 이용하여 청소를 시작하거나 시험 가동을 통해 청소 경로를 설정할 수 있으며, 장애물이 동일 장소에서 계속하여 발견할 경우에는 맵 정보를 갱신하여 항상 최신의 맵 정보를 통해 청소모드를 실행할 수 있도록 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방범모드 실행부(500)의 구성을 보여주는 블록도로서, 방범모드 실행부(500)는 방범모드 제어부(510), 카메라 구동부(520), 카메라부(530), 영상 처리부(540), 제3 메모리부(550), 제1 비교부(560) 및 경보 발생부(570)를 포함하여 구성되어 있으며, 캡쳐한 영상 정보를 원격 서버(300)로 전송하기 위한 무선통신모듈(220)을 포함한다. 무선통신모듈(220)에 대한 설명은 도 2에서 설명하였기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
방범모드 제어부(510)는 주제어부(225)와 상호 연결되어 있으며, 주제어부(225)의 방범모드 제어신호를 수신하여 방범모드 구동 프로그램을 작동시키고, 방범모드 동작에 필요한 각종 제어신호(예컨대, 방범모드 개시신호 등)를 송출하고, 방범모드 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 주제어부(225)로 전송하고, 촬영된 영상 정보와 등록된 영상 정보를 비교 분석하여 등록되지 않은 영상 정보이면, 해당 영상 정보를 무선통신모듈(220)을 통해 원격 서버(300)로 전송하도록 제어하는 역할을 수행한다.
카메라 구동부(520)는 방범모드 제어부(510)에 연결되어 있으며, 방범모드 제어부(510)로부터 인가되는 방범모드 개시신호를 수신하여 카메라부(530)를 구동시키는 역할을 수행한다. 카메라부(530)는 카메라 구동부(520)에 연결되어 있으며, 카메라 구동부(520)의 구동 제어신호에 의해 동작하여 피사체를 촬영하는 역할을 수행한다. 카메라부(530)는 아날로그 카메라 또는 디지털 카메라를 포함하며, 초점거리를 짧게 또는 길게 변형시켜 가면서 화상을 축소 또는 확대할 수 있도록 여러 개의 볼록렌즈와 오목렌즈로 조합된 줌렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 줌렌즈는 변배범위가 클수록 촬영하는 상의 크기 변화가 다양하므로 보다 변화있는 촬영과 화상표현의 범위를 확대시키기 위해서는 줌렌즈의 고변배화(高變倍化)가 요구되며 또한, 피사체가 비교적 어두워도 촬영이 가능하도록 대구경을 사용하는 것이 바람직하다.
영상 처리부(540)는 카메라부(530)에 연결되어 있으며, 카메라부(530)를 통해 촬영된 영상정보를 압축하거나 복원하고, 아날로그 수평, 수직, 프레임 동기를출력하고, 화상처리기법을 사용하여 촬영한 피사체의 특징(예컨대, 사람의 얼굴 모양, 홍체 등에 관한 화상 특징)을 도출하고, 도출된 영상 정보를 방범모드 제어부(510) 및 비교부(560)로 전송하는 역할을 수행한다. 일반적으로, 영상 처리부(540)는 코덱을 사용한다.
제3 메모리부(550)는 방범모드 제어부(510)와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 방범모드 동작에 필요한 방범모드 구동 프로그램을 저장하고, 주제어부(225)로부터 인가되는 방범모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 방범 구역의 맵 정보를 저장하고, 영상 처리부(540)를 통해 촬영된 등록 영상 정보(예컨대, 로봇 관리자, 그 가족 등의 화상 특징 정보)를 저장하고, 방범모드 제어부(510)의 영상 정보 추출신호에 의해 해당 등록 영상 정보를 제1 비교부(560)로 인가하는 역할을 수행한다. 제3 메모리부(550)는 ROM 및 RAM을 포함하며, 플래시메모리, DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM) 또는 캐시 메모리 등을 포함할 수 있다.
제1 비교부(560)는 영상 처리부(540) 및 제3 메모리부(550)에 연결되어 있으며, 영상 처리부(540)에서 촬영한 영상 정보와 제3 메모리부(550)에 저장된 등록 영상 정보를 비교하여 그 비교 결과를 방범모드 제어부(510)로 전송하는 역할을 수행한다. 따라서, 방범모드 제어부(510)는 제1 비교부(560)의 비교 결과에 따라 촬영된 피사체에 관한 영상 정보를 원격 서버(300)로 전송할 것 인지의 여부를 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 음성인식모드 실행부(600)의 구성을 보여주는 블록도로서, 음성인식모드 실행부(600)는 마이크로폰(180), 음성처리모듈(610), 음성인식모드 제어부(620), 제4 메모리부(630) 및 제2 비교부(640)를 포함하여 구성되어 있다.
마이크로폰(180)은 로봇 관리자의 음성명령을 캡쳐하는 역할을 수행한다. 음성처리모듈(610)은 마이크로폰(180)에 연결되어 있으며, 마이크로폰(180)에서 캡쳐된 음성을 분석하여 전기 신호로 변환하고, 음성신호의 주파수 특성을 추출하여 로봇 관리자의 발음을 등록 및 인식하는 역할을 수행한다. 음성처리모듈(610)에서 이용되는 음성인식기술은 사람의 발음 특성에 따라 입 모양과 혀의 위치 변화로 특정한 주파수를 갖는 인간의 음성을 이용하여 발성된 음성을 전기 신호로 변환한 후 음성신호의 주파수 특성을 추출해 발음을 인식하는 기술이다. 이러한 음성인식기술에 의해 등록된 사람만이 로봇을 관리할 수 있도록 구현할 수 있다.
음성인식모드 제어부(620)는 주제어부(225) 및 음성처리모듈(610)과 상호 연결되어 있으며, 주제어부(225)의 음성인식모드 제어신호를 수신하여 음성인식모드 구동 프로그램을 작동시키고, 음성인식모드 동작에 필요한 각종 제어신호(예컨대, 음성등록모드 제어신호, 음성비교모드 제어신호 등)를 송출하고, 음성인식모드 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 주제어부(225)로 전송하고, 로봇 관리자의 음성이 등록된 음성신호인가를 판단하여 등록된 음성신호인 경우에 해당 명령을 수행하도록 제어하는 역할을 수행한다.
제4 메모리부(630)는 음성인식모드 제어부(620)와 상호 연결되어 있으며, 로봇의 음성인식모드 동작에 필요한 음성인식모드 구동 프로그램을 저장하고, 주제어부(225)로부터 인가되는 음성인식모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 음성처리모듈(610)을 통해 인식된 음성 신호(예컨대, 로봇 관리자, 그 가족 등의 음성 특징 정보)를 저장하고, 음성인식모드 제어부(620)의 음성 신호 추출신호에 의해 등록된 음성 신호를 제2 비교부(640)로 인가하는 역할을 수행한다. 제4 메모리부(630)는 ROM 및 RAM을 포함하며, 플래시메모리, DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM) 또는 캐시 메모리 등을 포함할 수 있다.
제2 비교부(640)는 음성처리모듈(610) 및 제4 메모리부(630)에 연결되어 있으며, 음성처리모듈(610)에서 인식된 음성 신호와 제4 메모리부(630)에 저장된 등록 음성 신호를 비교하여 그 비교 결과를 음성인식모드 제어부(510)로 전송하는 역할을 수행한다. 따라서, 음성인식모드 제어부(620)는 제2 비교부(640)의 비교 결과에 따라 인식된 음성 신호에 따라 명령을 수행할 것 인지의 여부를 결정할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 다기능 로봇 및 그 제어 방법에 대한 동작 관계를 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 청소모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이며, 로봇 관리자가 리모콘 또는 음성으로 청소모드를 실행하라는 명령을 지시하였다고 가정한다. 음성인식에 관한 설명은 도 8의 설명부분에 기재되어 있으므로 여기에서 상세한 설명을 생략한다.
주제어부는 로봇 관리자의 청소모드 실행 명령이 입력되면 청소모드 제어부로 청소모드 개시신호를 송출하고, 청소모드 제어부는 제2 메모리부에 저장된 청소모드 구동 프로그램을 작동시킨다(S605). 청소모드 제어부는 할당된 청소구역을 정해진 경로 탐색 알고리즘(예컨대, 구심법)에 따라 시험 가동하여 청소구역 내에 비치된 각종 장애물(예컨대, 벽면, 쇼파, 탁자, 문턱 등)을 거리 센서를 통해 감지하고, 시험 가동한 탐색 결과를 토대로 청소 경로를 설정한다(S610). 여기에서, 구심법은 로봇의 전방 좌측 또는 우측에 장애물이 있는 경우에 장애물의 거리를 비교하여 가까운 쪽으로 회전하여 장애물을 통과하는 방법이다. 로봇의 경로 탐색 알고리즘에는 전술한 구심법 이외에 전방에 장애물이 있을 경우 우회전하여 장애물을 통과하는 우수법과 전방에 장애물이 있을 경우 좌회전하여 장애물을 통과하는 좌수법 등이 있으나, 청소구역을 빠짐없이 탐색할 수 있는 구심법을 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 정해진 경로 탐색 알고리즘에 의해 청소 경로를 설정하지 않고, 기 저장된 맵 정보를 이용하여 청소 경로를 설정할 수도 있다.
설정된 청소 경로는 제2 메모리부에 저장하고(S615), 청소모드 제어부는 로봇을 청소 시작점으로 이동하기 위한 로봇 구동 제어신호를 주제어부로 전송하고, 주제어부는 전송된 로봇 구동 제어신호에 의해 좌/우륜 모터를 구동시켜 원하는 청소 시작점으로 로봇을 이동시킨다(S620). 주제어부는 후드를 바닥면에 내리고 청소모드 제어부로 청소 개시신호를 송출하고, 청소모드 제어부는 흡입모터 구동부를 통해 흡입모터를 구동시키도록 제어한다(625). 이 때, 로봇은 설정된 청소 경로를 따라 이동하며, 로봇이 청소 동작을 원활하게 실행하도록 소정의 속도로 이동하도록 프로그래밍 한다. 부가적으로, 장애물이 있는 장소에서는 흡입모터의 구동을 중지시키고, 로봇의 이동 속도를 높여 신속하게 장애물을 통과하도록 프로그래밍 할 수도 있다.
청소 도중, 청소모드 제어부는 제3 회전량 감지부를 통해 흡입모터의 회전량을 계수하도록 지시하고, 제3 회전량 감지부에서 인가되는 회전량 데이터를 판독하여 흡입모터의 회전량이 정해진 기준치에 부합되는지를 판단한다(S630). 판단 결과, 흡입모터의 회전량이 정해진 기준치와 다르면 청소모드 제어부는 보정된 흡입모터 구동신호를 산출하여 흡입모터의 회전량을 조절하도록 제어한다(S635). 흡입모터의 회전량이 정해진 기준치와 일치하면 계속 청소 동작을 수행하도록 제어하고, 청소 도중 로봇이 새로운 장애물을 탐지하였는가를 판단한다(S640). 새로운 장애물을 탐지하면 정해진 경로 탐색 알고리즘(예컨대, 구심법)에 따라 장애물을 통과하도록 지시하고(S645), 새로운 장애물이 탐지되지 않거나 상기 단계(S645)에서 장애물을 통과하면 나머지 청소 구역을 이동하면서 청소 동작을 수행한다. 다음에, 청소모드 제어부는 로봇이 청소 경로를 따라 청소 동작을 완료하였는가를 판단(S650)하여 청소가 완료되지 않으면 상기 단계(S625)로 진행하여 나머지 청소 구역을 청소하도록 지시하고, 청소가 완료되면 스피커 또는 디스플레이부를 통해 음성 또는 문자로 청소 동작에 대한 처리 결과를 통지한다(S635). 여기에서, 통지할 음성 처리 결과는 음성생성모듈에서 해당 내용을 기계음으로 합성하여 출력한다. 따라서, 로봇 관리자는 처리 결과를 확인하여 다음 청소 구역으로 로봇을 이동하든지 다른 동작을 수행하도록 지시할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 방범모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이며, 방범모드를 실행하기에 앞서, 로봇 관리자 또는 그 가족 등 위험 인물이 아닌 사람(이하에서는 '로봇 관리자'라고 통칭한다)의 영상 정보를 촬영하여 화상 특징 정보(예컨대, 사람의 얼굴 모양, 홍체 등에 관한 화상 특징)를 도출하고, 도출된 화상 특징 정보를 제3 메모리부에 저장시켜 두었다고 가정한다. 또한, 로봇 관리자가 리모콘 또는 음성으로 방범모드를 실행하라는 명령을 지시하였다고 가정한다. 음성인식에 관한 설명은 도 8의 설명부분에 기재되어 있으므로 여기에서 상세한 설명을 생략한다.
주제어부는 로봇 관리자의 방범모드 실행 명령이 입력되면 방범모드 제어부로 방범모드 개시신호를 송출하고, 방범모드 제어부는 제3 메모리부에 저장된 방범모드 구동 프로그램을 작동시킨다(S710). 그 후, 방범모드 제어부는 주제어부로 로봇 구동 제어신호로 인가하여 방범 구역을 전체적으로 관찰할 수 있는 방범 위치로 로봇을 이동시키도록 제어한다(S720). 주제어부는 좌/우륜 모터를 구동시켜 원하는 방범 위치로 로봇을 이동시킨 후, 방범모드 제어부로 방범 개시신호를 송출하고, 방범모드 제어부는 카메라 구동부를 통해 카메라를 작동시켜 방범 구역을 모니터링 하도록 지시한다(S730).
방범모드 수행(방범 구역의 모니터링) 도중, 방범모드 제어부는 주제어부로부터 인가되는 이벤트 발생신호를 통해 피사체의 움직임이 포착되었는가를 판단한다(S740). 이벤트 발생신호는 센서 감지부를 통해 감지되는 이벤트를 캡쳐하여 주제어부가 방범모드 제어부로 인가한다. 여기에서, 이벤트는 열감지 센서, 거리 센서 및 카메라를 통해 감지되는 피사체의 움직임을 말한다. 상기 단계(S740)의 판단 결과, 움직임이 포착되지 않으면 상기 단계(S730)로 진행하여 이후의 동작을 반복 수행하고, 움직임이 포착되면 주제어부는 로봇을 위험 발생 지역으로 이동시켜 발생된 이벤트를 자세히 촬영하도록 지시한다(S750). 방범모드 제어부는 영상 처리부를 통해 위험 발생 지역에서 자세히 촬영한 피사체의 화상 특징 정보를 추출하도록 지시한다(S760). 방범모드 제어부는 제1 비교부에게 추출된 화상 특징 정보와 제3 메모리부에 저장되어 등록된 화상 특징 정보를 비교하도록 지시하고, 제1 비교부의 비교 결과에 따라 추출된 화상 특징 정보가 등록된 화상 특징 정보인가를 판단한다(S770). 판단 결과, 등록된 화상 특징 정보이면 상기 단계(S720)로 진행하여 이후의 단계를 반복 수행하고, 등록된 화상 특징 정보가 아니면 방범모드 제어부는 경보 발생부를 통해 위험 발생을 외부로 알리고 촬영된 영상 정보를 무선통신모듈을 통해 원격 서버로 전송한다(S780). 원격 서버는 전송된 영상 정보에 따라 위험 여부를 판별하여 연계된 경찰서 또는 소방서에 연락하고, 발생된 이벤트에 즉각 대처할 수 있도록 구현할 수 있다. 따라서, 불법 침입자에 의해 로봇이 파괴되더라도 전송된 영상 정보를 근거로 불법 침입자를 색출할 수 있다. 원격 서버는 다기능 로봇 관리자의 비상 연락망으로 신속히 연락하여 발생된 이벤트에 즉각적으로 대처할 수 있도록 지원할 수도 있다. 또한, 로봇에 온도 센서, 가스 센서 등을 장착하여 화재 또는 가스 누출 사고 발생 시, 경보 발생 및 원격 서버로 사고 발생 신호를 전송함으로써, 화재 또는 가스 누출 사고를 조기에 진화할 수 있도록 구현할 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 음성인식모드 실행 동작을 설명하는 흐름도이며, 음성인식모드를 실행하기에 앞서, 로봇 관리자 또는 그 가족 등 로봇에게 명령을 지시할 수 있는 사람(이하에서는 '로봇 관리자'라고 통칭한다)의 음성 신호를 캡쳐하여 제4 메모리부에 저장시켜 두었다고 가정한다.
로봇에 전원이 인가되어 로봇 작동이 개시됨과 동시에 주제어부는 음성인식모드 제어부로 음성인식모드 개시신호를 송출하고, 음성인식모드 제어부는 제4 메모리부에 저장된 음성인식모드 구동 프로그램을 작동시킨다(S810). 그 후, 마이크로폰을 통해 외부로부터 음성신호를 캡쳐하였는가를 판단(S820)하여 음성신호가 캡쳐되지 않으면 계속 대기하고, 음성신호가 캡쳐되면 음성처리모듈로 하여금 입력된 음성신호를 분석하도록 지시한다(S830).
음성인식모드 제어부는 제2 비교부에게 입력된 음성 신호와 제4 메모리부에 저장되어 등록된 음성 신호를 비교하도록 지시하고, 제2 비교부의 비교 결과에 따라 입력된 음성 신호가 등록된 음성 신호인가를 판단한다(S840). 판단 결과, 등록된 음성 신호가 아니면 명령을 처리할 수 없다는 안내 메시지(예컨대, "당신은 등록한 사람이 아닙니다. 당신의 명령을 처리할 수 없습니다")를 출력하고, 등록된 음성 신호이면 명령을 분석하도록 지시한다(S860). 명령 분석 방법은 여러 가지가 있지만, 그 중에서 핵심어 인식 기술을 사용한다. 예를 들어, 로봇 관리자가 "TV 전원을 켜 주세요"라는 명령을 내렸을 때, 음성처리모듈은 "TV", "전원", "켜"라는 핵심어를 추출하여 명령어를 분석하는 것이다.
명령이 분석되면, 음성인식모드는 로봇 구동 제어신호를 주제어부로 인가하여 로봇 관리자의 명령을 수행하도록 제어한다(S870). 예를 들어, 로봇 관리자가 전술한 TV 전원을 동작시키는 명령을 내렸을 때, 음성인식모드 제어부로부터 로봇 구동 제어신호를 받은 주제어부는 적외선 송신부를 통해 TV 전원을 온 시키는 적외선 신호를 송신하여 해당 명령을 수행한다. 명령을 수행한 후, 주제어부는 스피커 또는 디스플레이부를 통해 음성 또는 문자로 음성명령 수행 동작에 대한 처리 결과를 통지한다(S880). 여기에서, 통지할 음성 처리 결과는 음성생성모듈에서 해당 내용을 기계음으로 합성하여 출력한다. 따라서, 로봇 관리자는 처리 결과를 확인하여 다른 동작을 수행하도록 지시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 센서 감지부(215)에 온도 센서 또는 습도 센서 등을 더 구비하여 설정된 기준 온도 이상이면 에어컨을 가동시키거나 설정된 기준 습도 이하이면 가습기를 가동시키도록 로봇의 기능을 추가할 수 있고, 리모콘 또는 음성 이외에 웹 컨트롤, 컴퓨터 또는 PDA를 이용한 원격 제어 방식으로 다기능 로봇에 특정 모드를 실행하라는 명령을 내릴 수 있는 기능을 추가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 전술한 원격 제어 방식을 이용하여 컴퓨터와 연동하여 컴퓨터의 웹 브라우저를 통해 날씨 정보, 주식 정보, 관심 분야 정보 등을 제공하고, 게임 프로그램을 내장하거나 인터넷을 통한 실시간 온라인 게임을 제공할 수 있는 기능을 추가할 수 있다.
이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다기능 로봇 및 그 제어 방법에의하면, 리모콘 또는 음성으로 로봇에게 청소 명령, 방범 명령, 가전제품 제어 명령 등을 수행하도록 지시함으로써, 생활의 편리함을 도모하고, 부재중에 발생할 수 있는 위험(예컨대, 도난, 화재, 가스 누출 등)으로부터 즉각적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 로봇을 관리할 수 있는 원격 서버를 통해 로봇의 기능을 업그레이드할 수 있고, 다양한 부가 서비스를 추가할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 로봇 동작을 무선으로 지시하는 리모콘과 연결되어 있으며, 로봇 관리자가 제어하고자 하는 동작 명령에 해당하는 키 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 리모콘 신호 수신부;
    적외선 신호로 동작하는 가전 제품의 동작을 지시하는 키 신호를 송신하는 적외선 송신부;
    각종 센서를 통해 입력되는 신호를 감지하여 디지털 신호로 변환하는 센서 감지부;
    송신모듈과 수신모듈을 포함하며, 무선 데이터 통신을 중계하는 무선통신모듈;
    상기 로봇의 작동에 필요한 전원을 공급하는 전원부;
    리모콘 신호 또는 상기 로봇 관리자의 음성신호에 따라 로봇의 동작을 제어하고, 선택된 모드를 인식하여 각 모드를 수행하기 위한 프로그램을 가동시켜 상기 선택된 모드를 수행하도록 제어하고, 동작 처리 결과를 상기 로봇 관리자가 확인할 수 있도록 외부로 출력하고, 배터리 잔량을 주기적으로 체크하여 소정 기준치 이하이면 자동충전 하도록 지시하고, 상기 무선통신모듈을 통해 외부와의 무선 통신을 수행하여 필요한 데이터를 교환하도록 제어하는 주제어부;
    상기 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 로봇 구동 프로그램, 상기 로봇 관리자의 명령과 로봇 구동에 따른 모든 변수값을저장하는 제1 메모리부;
    상기 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 처리 결과에 관한 출력용 데이터를 외부에서 인식할 수 있는 소리로 합성하는 음성생성모듈;
    상기 주제어부에 연결되어 있으며, 상기 주제어부로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 좌/우륜모터(ML, MR)를 구동시키는 좌/우륜 모터 구동부;
    상기 좌/우륜 모터에 각각 연결되어 있으며, 각각의 좌/우륜모터(ML, MR)의 회전량을 감지하여 상기 주제어부로 회전량에 상응하는 데이터를 피드백 시키는 제1 및 제2 회전량 감지부;
    상기 주제어부에 연결되어 있으며, 상기 주제어부로부터 인가되는 로봇 동작 상태 및 로봇 동작 처리 결과를 외부에서 확인할 수 있도록 통지하는 디스플레이부; 및
    상기 주제어부에 연결되어 있으며, 청소모드 실행부, 방범모드 실행부 및 음성인식모드 실행부를 포함하고, 상기 로봇 관리자의 리모콘 신호 또는 음성 신호에 따라 해당 모드를 실행하는 모드 실행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선통신모듈과 무선으로 상호 연결되어 있으며, 상기 로봇에 포함된 상기 무선통신모듈로부터 송신되는 무선 데이터를 수신하여 데이터베이스화하고, 최신 버전의 소프트웨어를 상기 로봇에게 전송하여 상기 로봇을 업그레이드하고, 상기 로봇이 수행할 수 있는 서비스 기능을 추가/삭제/변경하는 원격 서버와 연동하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇.
  3. 제1항에 있어서, 상기 청소모드 실행부는
    상기 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 일정한 구역을 청소하도록 상기 로봇의 모든 동작을 지시하기 위한 제어신호를 송출하고, 청소 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 상기 주제어부로 전송하고, 상기 주제어부로부터 인가되는 청소모드 제어신호를 수신하여 해당 동작을 수행하도록 제어하는 청소모드 제어부;
    상기 청소모드 제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 로봇의 청소 동작에 필요한 청소모드 구동 프로그램을 저장하고, 상기 주제어부로부터 인가되는 청소모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 청소 구역의 맵 정보 및 시험 가동하여 설정된 청소 경로를 저장하는 제2 메모리부;
    상기 청소모드 제어부에 연결되어 있으며, 상기 청소모드 제어부로부터 인가되는 구동제어신호에 의해 흡입모터(MS)를 구동시키는 흡입모터 구동부; 및
    상기 흡입모터(MS)에 연결되어 상기 흡입모터(MS)의 회전량을 감지하여 상기 청소모드 제어부로 회전량에 상응하는 데이터를 피드백 시키는 제3 회전량 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방범모드 실행부는
    상기 주제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 주제어부의 방범모드 제어신호를 수신하여 방범모드 구동 프로그램을 작동시키고, 방범모드 동작에 필요한 각종 제어신호를 송출하고, 상기 방범모드 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 상기 주제어부로 전송하고, 촬영된 영상 정보와 등록된 영상 정보를 비교 분석하여 등록되지 않은 영상 정보이면, 해당 영상 정보를 상기 무선통신모듈을 통해 상기 원격 서버로 전송하도록 제어하는 방범모드 제어부;
    상기 방범모드 제어부에 연결되어 있으며, 상기 방범모드 제어부로부터 인가되는 방범모드 개시신호를 수신하여 카메라부를 구동시키는 카메라 구동부;
    상기 카메라부에 연결되어 있으며, 상기 카메라부를 통해 촬영된 영상정보를 압축 또는 복원하고, 촬영된 피사체의 특징을 도출하는 영상 처리부;
    상기 방범모드 제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 로봇의 방범모드 동작에 필요한 방범모드 구동 프로그램을 저장하고, 상기 주제어부로부터 인가되는 방범모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 방범 구역의 맵 정보를 저장하고, 상기 영상 처리부를 통해 촬영된 등록 영상 정보를 저장하는 제3 메모리부; 및
    상기 영상 처리부 및 제3 메모리부에 연결되어 있으며, 상기 영상 처리부에서 촬영한 영상 정보와 상기 제3 메모리부에 저장된 등록 영상 정보를 비교하여 그 비교 결과를 상기 방범모드 제어부로 전송하는 제1 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇.
  5. 제1항에 있어서, 상기 음성인식모드 실행부는
    사람의 음성 신호를 캡쳐하는 마이크로폰;
    상기 마이크로폰에 연결되어 있으며, 상기 마이크로폰에서 캡쳐된 음성을 분석하여 전기 신호로 변환하고, 음성신호의 주파수 특성을 추출하여 로봇 관리자의 발음을 등록 및 인식하는 음성처리모듈;
    상기 주제어부 및 음성처리모듈과 상호 연결되어 있으며, 상기 주제어부의 음성인식모드 제어신호를 수신하여 음성인식모드 구동 프로그램을 작동시키고, 음성인식모드 동작에 필요한 각종 제어신호를 송출하고, 음성인식모드 동작에 필요한 로봇 구동 제어신호를 상기 주제어부로 전송하고, 상기 캡쳐된 음성이 등록된 음성신호인가를 판단하여 등록된 음성신호인 경우에 해당 명령을 수행하도록 제어하는 음성인식모드 제어부;
    상기 음성인식모드 제어부와 상호 연결되어 있으며, 상기 로봇의 음성인식모드 동작에 필요한 음성인식모드 구동 프로그램을 저장하고, 상기 주제어부로부터 인가되는 음성인식모드 제어신호를 수행하기 위한 각종 변수값을 저장하고, 상기 음성처리모듈을 통해 인식된 음성 신호를 저장하는 제4 메모리부; 및
    상기 음성처리모듈 및 제4 메모리부에 연결되어 있으며, 상기 음성처리모듈에서 인식된 음성 신호와 상기 제4 메모리부에 저장된 등록 음성 신호를 비교하여 그 비교 결과를 상기 음성인식모드 제어부로 전송하는 제2 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇.
  6. 리모콘 또는 음성을 통해 청소모드 실행 명령이 입력되면 청소모드 구동 프로그램을 작동시키고, 정해진 경로 탐색 알고리즘에 따라 청소구역을 시험 가동하여 청소구역 내에 있는 장애물을 탐지하고, 청소 경로를 설정하여 저장하는 단계;
    청소 시작점으로 로봇을 이동시키고, 흡입모터를 구동시키는 단계;
    흡입모터의 회전량을 감지하여 상기 회전량이 설정된 기준치와 일치하지 않으면 흡입모터의 회전량을 보정하는 단계;
    로봇의 청소 동작 중, 새로운 장애물을 탐지하면 정해진 상기 경로 탐색 알고리즘에 따라 장애물을 통과하는 단계; 및
    청소가 완료되면, 음성 또는 문자로 청소 동작에 대한 처리 결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇 제어 방법.
  7. 로봇 관리자의 영상 정보를 촬영하여 화상 특징 정보를 도출하고, 도출된 화상 특징 정보를 저장하는 단계;
    리모콘 또는 음성을 통해 방범모드 실행 명령이 입력되면 방범모드 구동 프로그램을 작동시키고, 로봇을 방범위치로 이동시키는 단계;
    카메라를 작동시켜 방범구역을 촬영하고, 촬영된 영상 정보를 저장하는 단계;
    움직임이 포착되면, 움직임 포착 지역으로 상기 로봇을 이동시켜 피사체의 화상 특징 정보를 추출하는 단계; 및
    등록된 화상 특징 정보와 추출된 화상 특징 정보를 비교하여 일치하지 않으면 경보를 발생하고, 촬영된 영상 정보를 원격 서버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇 제어 방법.
  8. 로봇 관리자의 음성 신호를 캡쳐하여 저장하는 단계;
    로봇에 전원이 인가되어 로봇 작동이 개시됨과 동시에 음성인식모드 구동 프로그램을 작동시키고, 외부로부터 음성이 캡쳐되면 캡쳐된 음성 신호를 분석하는 단계;
    분석된 음성 신호와 저장된 음성 신호가 일치하지 않으면 명령을 수행할 수 없다는 안내 메시지를 출력하는 단계;
    분석된 음성 신호와 저장된 음성 신호가 일치하면 명령을 분석하여 해당 명령을 수행하는 단계;
    명령 수행이 완료되면, 음성 또는 문자로 음성명령 수행 동작에 대한 처리 결과를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 로봇 제어 방법.
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