KR20090128637A - 조립식 교육용 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립식 교육용 로봇에 관한 것으로, 그 목적은 교육용 이동로봇을 복수의 모듈로 구성하고, 이를 다양한 형태로 조립하여 사용자의 의도에 따라 로봇의 형태를 변화시키며, 교육용 이동로봇의 프레임을 서랍식 구조로 형성하여, 로봇의 형태 변화없이 별도의 컨트롤러 및 회로기판 등의 사용자 모듈을 자유롭게 확장할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명은 구동모터의 구동에 의해 구동바퀴가 이동되고 충격완화부가 설치된 구동부와, 상기 구동부 상부에 수직으로 설치되고 로봇제어를 위한 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드가 서랍타입으로 지지대에 삽입결합되는 프레임부와, 다수개의 센서를 구비하고, 구동부 상부에 위치하도록 또한 프레임부가 중앙을 관통하도록 설치되며, 프레임부의 일측에 고정설치되는 센서부와, 상기 프레임부의 최상단에 설치되는 메인제어부를 포함하여 구성되어, 구동부의 상부에 교육자의 교육목적에 따라 하나 이상의 모듈을 조립하도록 되어 있다.

교육로봇, 이동로봇, 확장보드, 조립식, 조립로봇

Description

조립식 교육용 로봇{Educational Frame robots}

본 발명은 조립식 교육용 로봇에 관한 것으로, 로봇을 각 기능별, 모듈별로 분리 형성하고, 컨트롤러 및 회로기판의 자유로운 확장이 가능하며, 교육자의 조립방식에 의해 로봇의 기능 및 형태를 다양화 시킨 조립식 교육용 로봇에 관한 것이다.

로봇의 사용은 목적에 따라 산업적인 필요에 의해 산업현장에서 생산을 위해 사용되는 산업용 로봇과, 학생들에게 로봇의 동작되는 원리를 가르치기 위한 교육의 목적으로 학교 등에서 실험용으로 사용되는 교육용 로봇 등이 있으며, 특히 최근에는 산업용 로봇 못지않게 비산업용 지능로봇의 수요가 폭증하고 있다.

종래에 사용되고 있는 로봇은 기능에 따라 일체로 조립생산된 로봇을 통해 과학적인 원리를 학습하도록 되어 있으며, 하나의 로봇이 하나의 원리만을 다루고 있으므로, 여러가지의 로봇학습이 어렵고 키트와 같은 형태로 되어 있는 로봇교육교재의 경우는 납땜이나 접착제에 의한 결합에 의하여 조립되기 때문에 한번 조립되면 다시 분해가 되지 않는 구조를 가지므로, 재생하여 반복 사용하는 것이 불가 능하였다.

또한 최근 교육용으로 많이 이용되고 있는 모듈조립형 로봇들은 다양한 형상변경이나 조립이 가능하기는 하나, 모듈자체의 변형이 불가능하고 정형화된 조립방법을 제공함으로 인해 학생들이 제공되는 모듈 이외의 추가적인 장치를 장착하거나,학생들이 의도하는 별도의 기능을 구현하기 위해서는 연결부품 및 고정부품을 새로이 제작해야하는 어려움이 있어 더 이상의 독창성을 발휘하기가 어려웠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 교육용 이동로봇을 복수의 모듈로 구성하고, 이를 다양한 형태로 조립하여 사용자의 의도에 따라 로봇의 형태를 변화시킬 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 교육용 이동로봇의 프레임을 서랍식 구조로 형성하여, 로봇의 형태 변화없이 별도의 컨트롤러 및 회로기판 등의 사용자 모듈을 자유롭게 확장할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 사용자의 의도에 따라 별도의 컨트롤러 및 회로기판을 확장 설치할 수 있어, 로봇의 제어와 작동원리를 쉽게 이해하고, 향후 산업현장의 주축이 되는 로봇의 기초연구를 도모할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 별도의 컨트롤러 및 회로를 자작하여 로봇의 내부에 삽입하여도 모듈화된 로봇의 외장으로 자작회로들을 가릴 수 있어서 외관상 완성도를 가지는 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 로봇을 처음 접하게 되는 학생들에게 로봇의 동작을 직접적인 조작을 통해 체험할 수 있도록 함으로써, 로봇의 초기 입문 단계에 있는 학생들이 흥미를 느끼고 창의력을 발달시킬 수 있도록 하는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 로봇 프레임을 이용하여 센서부의 위치를 조정하 고, 센서부내에서의 센서이동을 가능하게 하여, 여러가지 환경에 대응할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 프레임부의 측면에 결합홀을 수직배열하여 형성하고, 상기 결합홀에 결합되는 볼스토퍼를 센서부내에 설치하여, 프레임부를 중심으로 센서부의 높이위치를 자유롭게 조정할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 프레임부에 케이블 처리를 위한 케이블 통로를 형성하여 메인보드와 각 구성요소들의 연결을 용이하게 함과 동시에, 공간협소에 따른 조립효율을 향상시킬 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 로봇 구동부내에 충격완화부를 설치하여, 단차승월시의 이동성 및 로봇의 상하운동으로 인한 충격을 완화할 수 있는 조립식 교육용 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명은 구동모터의 구동에 의해 구동바퀴가 이동되고 충격완화부가 설치된 구동부와, 상기 구동부 상부에 수직으로 설치되고 로봇제어를 위한 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드가 서랍타입으로 지지대에 삽입결합되는 프레임부와, 다수개의 센서를 구비하고, 구동부 상부에 위치하도록 또한 프레임부가 중앙을 관통하도록 설치되며, 프레임부의 일측에 고정설치되는 센서부와, 상기 프레임부의 최상단에 설치되는 메인제어부를 포함하여 구성되어 있다.

상기 충격완화부는 로봇의 이동방향을 기준으로 구동부 몸체베이스 선단에 위치하는 선단캐스터부와, 상기 선단캐스터부와 동일선상에 위치하도록 구동부 몸체베이스 후단에 설치되고 상하 완충 이동되는 후단캐스터부로 구성되고,

상기 선단캐스터는 몸체베이스의 상단면에 설치되고 내부에 설치홈을 구비하는 캐스터 고정대와, 상기 캐스터 고정대의 설치홈내로 삽입설치되는 회전형 캐스터로 구성되며,

상기 후단캐스터부는 구동부 몸체베이스에 하부가 고정설치되고 상하부가 개방된 실린더와, 상기 실린더의 상부에 일체로 고정설치되고 중앙에 가이드홀이 형성된 피스톤 가이드와, 상기 피스톤 가이드의 가이드홀을 관통하여 로드가 설치되고 실린더내에서 이동되는 플랜지가 로드 하부에 일체로 형성된 피스톤과, 상기 피스톤 가이드와 피스톤의 플랜지 사이에 위치하도록 실린더내에 설치되는 압축스프링과, 상기 피스톤의 플랜지 하부면에 일체로 설치되는 회전형 캐스터를 포함하도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 구동부, 프레임부, 메인제어부 및 센서부가 각각 별도로 이루어져 있어, 이들의 조합에 의해 다양한 형태로 조립이 가능하다.

또한, 본 발명은 프레임부가 서랍식 타입으로 이루어져 있어, 다양한 컨트롤러 및 회로기판의 자유로운 확장이 가능하고, 이를 통해 사용자의 의도에 따른 다양한 기능의 로봇을 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 프레임부에 중간지지대를 설치하고, 상기 중간지지대에 체결대를 돌출 형성하여, 슬라이딩 결합되는 확장보드의 일측을 지지함으로써, 확장보의 들림현상을 방지함과 동시에, 정확한 위치로의 조립이 가능하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 프레임부에 케이블 통로가 형성되어 있어, 각 구성요소들간의 연결을 위한 케이블의 처리를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 별도 컨트롤러 및 회로기판의 확장을 이용하여 로봇 구성요소들의 각각의 구조를 확인하면서, 각 구성요소들의 실제적인 작동을 확인할 수 있으며, 이를 통해 로봇의 초기 입문 단계에 있는 학생들의 흥미를 유발시키고 창의력을 발달시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 사운드부와 커버부를 일체로 형성하여, 공간적 제약요소를 해소하였다.

또한, 본 발명은 지능로봇의 구조, 작동원리 및 제어에 대하여 교육받고 실습하는 피교육자가 이론만이 아닌 실제 로봇의 구성요소들의 구조나 작동원리를 시각적으로 확인할 수 있다.

또한, 본 발명은 볼스토퍼에 의해 센서부의 위치를 프레임부에 자유롭게 고정설치할 수 있어, 센서부의 높이 조절이 용이하고, 이를 통해 다양한 환경에 따른 센서모듈의 형태를 로봇의 연구 용도에 따라 자유롭게 변화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 센서부 몸체의 형상을 변형하여, 센서의 설치위치 및 각도를 교육자가 조정할 수 있으며, 이를 통해 적용대상에 따른 감지효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 구동부 하부에 충격완충부가 설치되어 있어, 로봇의 이동시 단차승월을 용이하게 하고, 넘어짐을 방지하며, 상하로 발생되는 충격을 완화시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 구동부의 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명 구동부의 내부 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 충격완화부의 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 충격완화부의 작동상태를 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 프레임부의 구성을 보인 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 센서부의 구성을 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명에 따른 센서부의 변형된 구성을 보인 일실시예도를, 도 9 는 본 발명에 따른 프레임부와 센서부의 결합관계를 보인 예시도를, 도 10 은 본 발명에 따른 커버부 및 사운드부의 구성을 보인 예시도를, 도 11 은 본 발명에 따른 메인제어부의 구성을 보인 예시도를, 도 12 는 본 발명에 따른 메인제어부의 구성을 보인 블록예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 구동모터(11)의 구동에 의해 구동바퀴(12)가 이동되고 충격완화부(80)가 설치된 구동부(10)와, 상기 구동부(10) 상부에 수직으로 설치되고 로봇제어를 위한 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드(21)가 서랍타입으로 지지대(22)에 삽입결합되는 프레임부(20)와, 다수개의 센서(31)를 구비하고, 구동부 상부에 위치하도록 또한 프레임부(20)가 중앙을 관통하도록 설치되며, 프레 임부(20)의 일측에 고정설치되는 센서부(30)와, 상기 프레임부(20)의 최상단에 설치되는 메인제어부(40)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 본 발명은 센서부(30)가 설치되지 않은 프레임부(20)의 노출된 측면에 설치되는 커버부(50)와, 상기 커버부(50)에 연결되어 설치되는 사운드부(60)를 더 포함한다. 또한, 본 발명은 영상처리를 위한 카메라부(70)가 더 설치되어 있다.

상기 구동부(10)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 몸체(13)내의 좌/우측에 각각 설치된 구동모터(11)에 의해 좌/우측의 구동바퀴(12)가 구동되고, 외부에 돌출되도록 설치된 다수개의 센서(14)에 의해 장애물이 접촉되어 감지되며, 하부에 충격완화부(80)가 설치되어 있다.

즉, 상기 구동부(10)는 몸체(13)와, 상기 몸체(13)내 하단에 위치하는 몸체베이스(15)에 고정설치되는 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)에 연결되어 구동되는 구동바퀴(12)와, 상기 몸체 외측에 돌출되도록 설치되어 접촉에 의해 장애물을 감지하는 센서(14)와, 상기 몸체베이스(15)의 선단 및 후단에 위치하도록 설치되는 충격완화부(80)를 포함하도록 되어 있다.

상기 장애물을 감지하는 센서(14)는 교육용 이동로봇(100)에 설치되는 범퍼센서 등의 접촉식 센서로, 이러한 센서의 설치 및 작동원리는 주지의 기술이며, 또한, 본 발명의 출원인이 기출원하여 등록받은 특허등록 제 0799947 호 등에서도 접촉식 센서에 대한 구성은 상세하게 설명되어 있으므로, 본 발명에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 충격완화부(80)는 도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 로봇의 이동방향을 기준으로 구동부 몸체베이스(15) 선단에 위치하는 선단캐스터부(81)와, 상기 선단캐스터부(81)와 동일선상에 위치하도록 구동부 몸체베이스(15) 후단에 설치되는 후단캐스터부(82)로 구성되어 있다.

상기 선단캐스터(81)는 몸체베이스의 상단면에 설치되고 내부에 설치홈(812)을 구비하는 캐스터 고정대(811)와, 상기 캐스터 고정대(811)의 설치홈(812)내로 삽입설치되는 회전형 캐스터(813)로 구성되어 있다. 상기 회전형 캐스터(813)는 자유로운 회전이 가능하도록 된 것으로, 이와 같은 회전형 캐스터의 구성은 주지기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기 회전형 캐스터(813)와 캐스터 고정대(811)는 볼트결합 등과 같이 공지의 기술에 의해 일체로 결합된다.

상기 후단캐스터부(82)는 구동부 몸체베이스(15)에 하부가 고정설치되고 상하부가 개방된 실린더(821)와, 상기 실린더의 상부에 일체로 고정설치되고 중앙에 가이드홀(822)이 형성된 피스톤 가이드(823)와, 상기 피스톤 가이드의 가이드홀(822)을 관통하여 로드(824a)가 설치되고 실린더내에서 이동되는 플랜지(824b)가 로드 하부에 일체로 형성된 피스톤(824)과, 상기 피스톤 가이드(823)와 피스톤의 플랜지(824b) 사이에 위치하도록 실린더(821)내에 설치되는 압축스프링(825)과, 상기 피스톤(824)의 플랜지 하부면에 일체로 설치되는 회전형 캐스터(826)를 포함하도록 되어 있다.

이때, 상기 실린더(821)의 하단의 직경은 피스톤의 플랜지(824b) 직경보다 작도록 되어 있어, 실린더의 상부에 피스톤 가이드가 설치될 경우, 피스톤의 로드 끝단은 피스톤 가이드의 가이드홀을 관통하게 되고, 피스톤의 플랜지는 실린더 내부에서 상하이동하게 된다.

상기와 같이 구성된 후단캐스터부(82)는 회전형 캐스터가 몸체베이스에 연결고정된 것이 아니라, 피스톤의 플랜지에 연결되도록 되어 있어, 선단캐스터부 또는 좌/우구동바퀴에 장애물이 접촉될 시 또한, 후단캐스터부에 장애물이 접촉될 시, 회전형 캐스터와 연결된 피스톤이 압축스프링을 압축하며 실린더내에서 이동되어 로봇에 전달되는 충격을 완화시키게 된다. 즉, 본 발명에 따른 충격완화부는 쇼크업소버와 같은 기능을 구비하도록 되어 있다.

상기 프레임부(20)는 구동부의 상단에 연결되어 고정설치되는 것으로, 도 6 에 도시된 바와 같이, 다수개의 확장보드(21)가 서랍타입으로 지지대(22)에 삽입설치되도록 되어 있다.

즉, 상기 프레임부(20)는 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드(21)가 지지대(22)에 층을 이루어 슬라이딩 삽입되어 볼트고정되고, 상기 지지대(22)는 하부가 구동부(10)의 상측에 고정설치되며, 지지대(22)의 상부면에는 확장보드에 설치되는 컨트롤러 및 회로기판과 메인제어부(40)와의 연결을 위한 케이블 통로(23)가 형성되고, 측면에는 센서부(30)와의 결합을 위한 다수개의 결합홀(24)이 수직방향으로 형성되어 있다.

이때, 상기 지지대(22)의 내부에는 확장보드(21)의 삽입을 위한 다수개의 중간지지대(25)가 설치되어 있으며, 상기 중간지지대(25)에는 삽입되는 확장보드(21)의 위치를 지지하는 체결대(26)가 형성되어 있다. 즉, 상기 체결대(26)는 고리 형 상으로 형성되고, 확장보드(21)에는 체결홀(27)이 형성되어 있어, 지지대(22)내로 슬라이딩 삽입되는 확장보드의 체결홀(27)내로 지지대의 체결대(26)가 삽입되어 확장보드(21)의 일측단이 체결대(26)의 일측에 걸리게 되므로, 확장보드(21)의 들림현상이 방지된다.

상기 확장보드(21)는 컨트롤러 또는 회로기판이 고정설치되는 보드패널(211)과, 상기 보드패널(211)에 일체로 형성되고 지지대(22)에 볼트결합되는 조립대(212)로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명 프레임부의 확장보드(21)는 교육용 이동로봇의 정면에서 후면방향으로 삽입설치하기 보다는 로봇의 후면에서 정면방향으로 삽입설치되도록 하는 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 지지대(22)의 측면에는 다수개의 결합홀(24)이 등간격을 유지하고 수직배열되어 있으며, 지지대의 상부면 및 중간지지대에는 프레임부에 설치되는 컨트롤러 및 회로기판과 메인제어부와의 연결을 위하여, 케이블이 삽입되는 케이블 통로(23,23`)가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 프레임부는 별도의 컨트롤러 또는 회로기판(90)이 설치되는 다수개의 확장보드가 서랍타입으로 지지대에 삽입설치되도록 되어 있어, 사용자의 필요에 따른 다양한 모듈 확장이 용이하도록 되어 있다.

상기 센서부(30)는 도 7 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 몸체부 중앙에 프레임부(20)가 삽입되는 중앙홀(32)을 구비하고, 몸체(33)의 외부면(34)을 따라 외부 로 노출되도록 내부에 다수개의 센서(31)가 설치되어 있으며, 상기 중앙홀(32) 방향으로 돌출되도록 몸체(33) 내부에 프레임부(20)에 접촉되어 결합되는 다수개의 볼스토퍼(35)가 설치되어 있다. 상기 센서(31)는 비접촉식 센서로 초음파 센서 또는 적외선 센서를 설치한다.

상기 볼스토퍼(35)는 도 9 에 도시된 바와 같이 몸체(33)내에 위치하고 중앙홀(32) 방향으로 일측이 개방된 홈(36)과, 상기 홈(36)내에 위치하고 개방된 일측을 통해 중앙홀(32)내로 돌출되도록 설치되는 볼(37)과, 상기 홈(36)내에 위치하고 볼(37)에 접촉되도록 설치되어 볼을 일방향으로 미는 스프링(38)으로 이루어져 있으며, 스프링의 탄성에 의해 볼을 중앙홀 방향으로 밀어, 프레임 지지대의 결합홀내로 볼을 삽입시킴으로써, 센서부의 위치를 고정하게 된다. 이때, 상기 볼은 홈(36)의 개방된 일측을 통해 중앙홀 방향으로 일부분만이 돌출되도록 되어 있어, 외부로 이탈되지 않게 된다.

또한, 상기 센서부는 도 8 에 도시된 바와 같이, 센서의 위치를 고정형이 아닌 이동형으로 구성할 수 있다. 즉, 상기 센서부는 몸체의 형상을 변형하여 다수개의 센서를 슬라이딩 결합시켜 그 위치 및 갯수를 조절할 수 있다.

즉, 상기 센서부는 센서부 몸체의 외주면을 따라 형성된 개방홀(33a)과, 상기 개방홀(33a)과 연통되도록 몸체 외부면을 따라 몸체내에 형성되어 센서가 슬라이딩 삽입되는 가이드홈(33b)과, 상기 개방홀(33a)의 상/하부에 위치하도록 몸체의 외부면에 형성된 각도표시부(33c)를 더 구비하도록 하여, 센서부 내부에 설치되는 센서의 갯수 및 위치를 조절할 수 있다.

이때, 상기 가이드홈내로 슬라이딩 삽입설치되는 센서는 개방홀을 통해 외부로 노출되도록 되어 있다. 즉, 상기와 같은 변형된 센서부는 센서부 몸체의 형상을 변형한 것으로, 중앙홀, 볼스토퍼 등의 구성은 동일하다.

또한, 본 발명은 영상처리를 위해 내부에 카메라가 설치된 카메라부(70)를 메인제어부(40)에 연결하여 더 설치할 수 있다. 상기 카메라부(70)는 메인제어부, 프레임부, 구동부 등에 연결하여 설치할 수 있으며, 그 위치는 특별히 한정되는 것은 아니며, 또한, 상기 카메라내의 카메라는 틸트모터(71)등에 의해 틸팅이 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 카메라부는 메인제어부와 USB로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 메인제어부(40)는 도 11 및 도 12 에 도시된 바와 같이, 전체 시스템을 관리할 수 있는 중앙처리부를 포함하는 메인보드(41)와, 상기 메인보드와 연결되어 로봇에 설치된 센서를 제어하기 위한 센서 컨트롤러(42)와, 상기 메인보드와 연결되어 로봇에 설치된 각종 모터를 제어하기 위한 모션 컨트롤러(43)와, 상기 메인보드와 연결되어 영상 및 신호를 원격지로 전송 및 원격지로부터의 명령신호를 수신하는 무선네트워크부(44)를 포함하도록 되어 있다. 이때, 상기 무선네트워크부는 무선신호를 송수신하는 송수신모듈을 사용한다.

또한, 상기 메인제어부(40)에는 카메라부(70) 또는 위치인식용 카메라(112) 의 설치를 위한 카메라 설치홀(40`)을 구비하고 있으며, 일측에 메인보드(41)와 연결되는 터치스크린(45)이 설치되어 있다. 상기 터치스크린(45)은 교육자가 직접적으로 로봇을 제어하기 위한 조작패널 역할을 한다.

상기 커버부(50)는 프레임부의 노출된 외부면에 설치되는 것으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 센서부가 위치하지 않은 나머지 부위에 설치되어 프레임부에 설치된 회로기판 및 컨트롤러를 보호한다. 즉, 상기 커버부는 그 형상이 특정되어 있는 것이 아니라, 프레임부의 노출된 표면에 부착되어 설치되는 것이다.

상기 사운드부(60)는 커버부와 별도로 형성하여도 되나, 도 1 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 설치공간을 효율을 고려할 경우, 커버부와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 센서부, 카메라부, 구동부, 사운드부 및 프레임부에 설치되는 각종 컨트롤러와 회로기판 등은 모두 케이블 또는 USB 포트에 의해 메인제어부와 연결되어 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명은 구동부 상측에 프레임부, 사운드부가 설치된 커버부, 메인제어부, 센서부 및 카메라부를 모두 설치하여 조립하여도 되고, 이들 중 하나 이상을 선택하여 조립할 수 있다.

즉, 본 발명은 메인제어부와, 상기 메인제어부에 의해 구동모터가 제어되는 구동부를 포함하는 교육용 로봇으로 이루어지되, 상기 구동부와 메인제어부 사이에 위치하도록 구동부 상단에 다수개의 확장보드가 서랍타입으로 지지대에 삽입결합되는 프레임부 또는, 내부에 다수개의 센서가 설치되고, 상기 프레임부가 삽입되는 중앙홀을 구비하는 센서부 또는, 내부에 카메라가 설치된 카메라부가 하나 이상 탑재되어 조립되도록 되어 있다. 또한, 상기 프레임부에는 사운드부가 설치된 커버부가 더 설치될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 구동부의 구성을 보인 예시도

도 3 은 본 발명 구동부의 내부 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 충격완화부의 구성을 보인 예시도

도 5 는 본 발명에 따른 충격완화부의 작동상태를 보인 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 프레임부의 구성을 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 센서부의 구성을 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 센서부의 변형된 구성을 보인 일실시예도

도 9 는 본 발명에 따른 프레임부와 센서부의 결합관계를 보인 예시도

도 10은 본 발명에 따른 커버부 및 사운드부의 구성을 보인 예시도

도 11은 본 발명에 따른 메인제어부의 구성을 보인 예시도

도 12는 본 발명에 따른 메인제어부의 구성을 보인 블록예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 구동부 (11) : 구동모터

(12) : 구동바퀴 (13) : 몸체

(14) : 센서 (15) : 몸체베이스

(20) : 프레임부 (21) : 확장보드

(22) : 지지대 (23) : 케이블통로

(24) : 결합홀 (25) : 중간지지대

(26) : 체결대 (27) : 체결홀

(30) : 센서부 (31) : 센서

(32) : 중앙홀 (33) : 몸체

(33a) : 개방홀 (33b) : 가이드홈

(33c) : 각도표시부 (34) : 몸체 외부면

(35) : 볼스토퍼 (36) : 홈

(37) : 볼 (38) : 스프링

(40) : 메인제어부 (40`) : 카메라 설치홀

(41) : 메인보드 (42) : 센서컨트롤러

(43) : 모션컨트롤러 (44) : 무선네트워크부

(45) : 터치스크린 (50) : 커버부

(60) : 사운드부 (70) : 카메라부

(71) : 틸트모터 (80) : 충격완화부

(81) : 선단캐스터부 (82) : 후단캐스터부

(90) : 컨트롤러 또는 회로기판 (100) : 교육용 이동로봇

(101) : 앰프 (102) : 가전제어 송수신기

(103) : LCD (104) : 프레임 그래버

(105) : 파워 컨트롤러 (106) : I/O

(107) : 스피커 (108) : 마이크

(109) : 자이로센서 (110) : 추락감지센서

(111) : LED (112) : 위치인식용 카메라

(113) : 랜드마크 장치 (114) : 배터리

(115) : RS232 (116) : USB

(200) : 장애물 (211) : 보드패널

(212) : 조립대 (811) : 캐스터 고정대

(812) : 설치홈 (813) : 회전형 캐스터

(821) : 실린더 (822) : 가이드홀

(823) : 피스톤 가이드 (824) : 피스톤

(824a): 로드 (824b): 플랜지

(825) : 압축스프링 (826) : 회전형 캐스터

Claims (14)

1. 조립식 교육용 이동로봇에 있어서;

   구동모터(11)의 구동에 의해 구동바퀴(12)가 구동되고 하부에 충격완화부(80)를 구비하는 구동부(10)와,

   상기 구동부(10) 상부에 수직으로 설치되고 로봇제어를 위한 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드(21)가 서랍타입으로 지지대(22)에 삽입결합되는 프레임부(20)와,

   다수의 센서(31)를 구비하고, 구동부 상부에 위치하도록 또한 프레임부(20)가 중앙을 관통하도록 설치되며, 프레임부(20)의 일측에 고정설치되는 센서부(30)와,

   상기 프레임부(20)의 최상단에 설치되는 메인제어부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 구동부(10)는 몸체(13)와, 상기 몸체(13)내 하단에 위치하는 몸체베이스(15)에 고정설치되는 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)에 연결되어 구동되는 구동바퀴(12)와, 상기 몸체 외측에 돌출되도록 설치되어 접촉에 의해 장애물을 감지하는 센서(14)와, 상기 몸체베이스(15)의 선단 및 후단에 위치하도록 설치되는 충격완화부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서;

   상기 충격완화부는 로봇의 이동방향을 기준으로 구동부 몸체베이스 선단에 위치하는 선단캐스터부와, 상기 선단캐스터부와 동일선상에 위치하도록 구동부 몸체베이스 후단에 설치되고 압축스프링에 의해 상하 완충되는 후단캐스터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
4. 청구항 3 에 있어서;

   상기 선단캐스터는 몸체베이스의 상단면에 설치되고 내부에 설치홈을 구비하는 캐스터 고정대와, 상기 캐스터 고정대의 설치홈내로 삽입설치되는 회전형 캐스터로 구성되고,

   상기 후단캐스터부는 구동부 몸체베이스에 하부가 고정설치되고 상하부가 개방된 실린더와, 상기 실린더의 상부에 일체로 고정설치되고 중앙에 가이드홀이 형성된 피스톤 가이드와, 상기 피스톤 가이드의 가이드홀을 관통하여 로드가 설치되고 실린더내에서 이동되는 플랜지가 로드 하부에 일체로 형성된 피스톤과, 상기 피스톤 가이드와 피스톤의 플랜지 사이에 위치하도록 실린더내에 설치되는 압축스프링과, 상기 피스톤의 플랜지 하부면에 일체로 설치되는 회전형 캐스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
5. 청구항 1 에 있어서;

   상기 프레임부(20)는 컨트롤러 또는 회로기판이 설치되는 다수개의 확장보드(21)가 지지대(22)에 층을 이루어 슬라이딩 삽입되어 볼트고정되고, 상기 지지대(22)는 하부가 구동부(10)의 상측에 고정설치되며, 지지대(22)의 상부면에는 확장보드에 설치되는 컨트롤러 및 회로기판과 메인제어부(40)와의 연결을 위한 케이블 통로(23)가 형성되고, 측면에는 센서부(30)와의 결합을 위한 다수개의 결합홀(24)이 수직방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
6. 청구항 5 에 있어서;

   상기 지지대(22)의 내부에는 확장보드(21)의 삽입을 위한 다수개의 중간지지대(25)가 설치되고, 상기 중간지지대(25)에는 삽입되는 확장보드(21)의 위치를 지지하는 고리형상의 체결대(26)가 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
7. 청구항 1 에 있어서;

   상기 센서부(30)는 몸체 중앙에 프레임부(20)가 삽입되는 중앙홀(32)을 구비 하고, 몸체(33)의 외부면(34)을 따라 외부로 노출되도록 내부에 다수개의 센서(31)가 설치되어 있으며, 상기 중앙홀(32) 방향으로 돌출되도록 몸체(33) 내부에 프레임부(20)에 접촉되어 결합되는 다수개의 볼스토퍼(35)가 설치된 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
8. 청구항 7 에 있어서;

   상기 볼스토퍼(35)는 몸체(33)내에 위치하고 중앙홀(32) 방향으로 일측이 개방된 홈(36)과, 상기 홈(36)내에 위치하고 개방된 일측을 통해 중앙홀(32)내로 돌출되도록 설치되는 볼(37)과, 상기 홈(36)내에 위치하고 볼(37)에 접촉되도록 설치되어 볼을 일방향으로 미는 스프링(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
9. 청구항 7 에 있어서;

   상기 센서부 몸체는 외주면을 따라 형성된 개방홀(33a)과,

   상기 개방홀(33a)과 연통되도록 몸체 외부면을 따라 몸체내에 형성되어 센서가 슬라이딩 삽입되는 가이드홈(33b)과,

   상기 개방홀(33a)의 상/하부에 위치하도록 몸체의 외부면에 형성된 각도표시부(33c)를 더 구비하도록 하여, 센서부 내부에 설치되는 센서의 갯수 및 위치가 조 절되는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
10. 청구항 1 에 있어서;

    상기 메인제어부는 전체 시스템을 관리할 수 있는 중앙처리부를 포함하는 메인보드(41)와, 상기 메인보드와 연결되어 로봇에 설치된 센서를 제어하기 위한 센서 컨트롤러(42)와, 상기 메인보드와 연결되어 로봇에 설치된 각종 모터를 제어하기 위한 모션 컨트롤러(43)와, 상기 메인보드와 연결되어 영상 및 신호를 원격지로 전송 및 원격지로부터의 명령신호를 수신하는 무선네트워크부(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
11. 청구항 1 에 있어서;

    센서부(30)가 설치되지 않은 프레임부(20)의 노출된 측면에 설치되는 커버부(50)와, 상기 커버부(50)에 연결되어 일체로 설치되는 사운드부(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
12. 청구항 1 에 있어서;

    영상처리를 위한 카메라부(70)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 조립식 교육 용 로봇.
13. 메인제어부와, 상기 메인제어부에 의해 구동모터가 제어되는 구동부를 포함하는 교육용 로봇으로 이루어지되,

    상기 구동부와 메인제어부 사이에 위치하도록 구동부 상단에,

    다수개의 확장보드가 서랍타입으로 지지대에 삽입결합되는 프레임부;

    또는, 내부에 다수개의 센서가 설치되고, 상기 프레임부가 삽입되는 중앙홀을 구비하는 센서부;

    또는, 내부에 카메라가 설치된 카메라부가 하나 이상 탑재되어 조립되는 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.
14. 청구항 13 에 있어서;

    상기 프레임부에는 사운드부가 설치된 커버부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 조립식 교육용 로봇.

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