KR100629922B1

KR100629922B1 - 굴삭형 지중 탐사장치

Info

Publication number: KR100629922B1
Application number: KR1020050072069A
Authority: KR
Inventors: 최창환; 정경민; 이성욱; 김승호
Original assignee: 한국원자력연구소
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2006-10-02

Abstract

본 발명은 굴착형 지중 탐사장치에 관한 것으로, 그 목적은 자체 굴착이 가능하며, 그의 전방에 내시경 카메라가 구비되어 신속한 수색 및 탐사가 가능함으로써, 재난지역에서 보다 신속하게 인명을 구조할 수 있게 하는 굴착형 지중 탐사장치를 제공하는 것이며, 이를 위한 본 발명은 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터와, 상기 하우징의 전방으로 돌출된 구동모터의 회전축에 설치되어 회전하는 평기어가 구비된 구동모터부; 상기 하우징에 회전가능하게 설치되고, 상기 하우징의 전방으로 길게 연장된 형상으로 그의 외면에 다수개의 날들이 구비되며, 그의 일부가 상기 평기어에 연결되어 회전하는 굴착부; 상기 굴착부의 내부에 위치하도록 상기 하우징에 설치되어 굴착부 전방의 영상을 촬영하는 카메라부; 상기 구동모터 및 카메라부의 제어와 함께 상기 카메라부에 의해 촬영된 영상 정보를 디스플레이하며, 상기 구동모터 및 카메라부의 작동을 위한 전원을 공급하는 제어부; 및 상기 하우징에 그의 일측단이 연결되고, 그의 타측단이 상기 제어부에 연결되어 전원의 공급 및 신호의 전송을 위한 케이블이 배선되는 공간을 제공하는 케이블관;을 포함하는 굴착용 지중 탐사장치를 그 기술적 요지로 한다.

구동모터부, 굴착부, 카메라부, 제어부, 탐사

Description

굴삭형 지중 탐사장치{apparatus for investigating under the ground}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 탐사장치의 사시도,

도 2 는 도 1의 분해 사시도,

도 3 은 도 1의 단면도,

도 4 는 도 1에 도시된 구동모터부의 분해 사시도,

도 5 는 도 1에 도시된 굴착부의 측면도,

도 6 은 도 5의 단면도,

도 7 은 도 2에 도시된 카메라부의 분해 사시도,

도 8 은 도 2에 도시된 카메라부의 사시도,

도 9 는 도 1에 도시된 지중 탐사장치를 이용한 지중 탐사과정을 나타낸 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 구동모터부 (110) : 하우징

(120) : 구동모터 (130) : 평기어

(200) : 굴착부 (210) : 회전몸체

(220) : 날 (300) : 카메라부

(310) : 카메라 하우징 (320) : 카메라

(330) : 렌즈 (400) : 제어부

(500) : 케이블관

본 발명은 지중 탐사장치에 관한 것으로, 특히 지중에 매몰된 사물이나, 각종 재난 또는 건물의 붕괴등으로 매몰된 사람을 신속하게 탐사하여 구조할 수 있도록 하는 굴삭형 탐사장치에 관한 것이다.

일반적으로 지진이나 건물붕괴와 같은 재난이 발생된 경우, 각종 사물 또는 사람이 지중에 매몰되는 일이 발생된다. 이처럼 지중에 사물이나 사람이 매몰된 경우 별도의 중장비 또는 탐사장비를 이용한 수색작업이 이루어지게 된다.

그러나, 상기 중장비의 장비의 중량으로 인해 작업이 제한적으로 이루어지게 되므로 신속한 구조 및 수색작업이 어려운 문제점을 갖고 있다. 즉, 지진이나 건물붕괴로 인해 발생된 각종 잔해들은 불안정한 상태로 쌓여 있게 되므로, 중장비의 자체중량이나 중장비의 작업시 발생되는 하중에 의해 2차 붕괴가 발생될 우려가 높으며, 이때 작종 잔해들 속에 매몰자가 있을 경우, 상당히 심각한 문제를 초래하게 되므로 중장비를 이용한 작업은 제한적으로 이루어지게 된다.

한편, 상기 탐사장비로는 이동 가능한 구조를 갖는 탐사 로봇이나 내시경 카메라와 같은 장비가 사용되고 있다. 상기 탐사 로봇의 경우, 작업자의 원격 조정에 의해 재난 지역을 이동하며 매몰된 사물이나 사람을 수색하도록 하는 것이나, 이동상의 많은 어려움을 제공하는 재난지역에서 보편적으로 적용할 수 있는 로봇은 현재까지 개발되지 못하고 있는 실정이었다. 또한, 상기 내시경 카메라의 경우, 각종 잔해들에 의해 형성된 틈새를 통해 삽입되는 방식으로 수색 및 탐사가 진행되므로, 건물 붕괴와 같이 틈새가 발생되는 재난지역에서는 적용될 수 있으나, 흙더미와 같이 틈새가 없을 경우 사용이 불가능하므로 매우 제한적인 범위내에서 수색작업이 이루어지게 되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 자체 굴착이 가능하며, 그의 전방에 내시경 카메라가 구비되어 신속한 수색 및 탐사가 가능한 굴착형 지중 탐사장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 신속한 수색 및 탐사가 가능하여 재난지역에서 보다 신속하게 인명을 구조할 수 있게 하는 굴착형 지중 탐사장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터와, 상기 하우 징의 전방으로 돌출된 구동모터의 회전축에 설치되어 회전하는 평기어가 구비된 구동모터부;

상기 하우징에 회전가능하게 설치되고, 상기 하우징의 전방으로 길게 연장된 형상으로 그의 외면에 다수개의 날들이 구비되며, 그의 일부가 상기 평기어에 연결되어 회전하는 굴착부;

상기 굴착부의 내부에 위치하도록 상기 하우징에 설치되어 굴착부 전방의 영상을 촬영하는 카메라부;

상기 구동모터 및 카메라부의 제어와 함께 상기 카메라부에 의해 촬영된 영상 정보를 디스플레이하며, 상기 구동모터 및 카메라부의 작동을 위한 전원을 공급하는 제어부; 및

상기 하우징에 그의 일측단이 연결되고, 그의 타측단이 상기 제어부에 연결되어 전원의 공급 및 신호의 전송을 위한 케이블이 배선되는 공간을 제공하는 케이블관;을 포함하는 굴착용 지중 탐사장치를 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 탐사장치를 나타내고 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 탐사장치는 구동모터부(100)와, 굴착부(200)와, 카메라부(300)와, 제어부(400)와, 케이블관(500)으로 구성된다. 이처럼 구성된 지중 탐사장치는 굴착부(200)를 이용한 지반의 굴착이 이루어지고, 굴착된 지반의 영상을 카메라부(300)가 촬영하여 제어부(400)로 전송하며, 제어부(400)는 이를 표시장치(410)를 통해 나타냄으로써 지중의 수색 및 탐사가 가능하도록 구성된다.

도 4는 상기 구동모터부(100)의 구성을 분해하여 나타내고 있다. 도 4를 참조하면, 상기 구동모터부(100)는 하우징(110)과, 구동모터(120)와, 평기어(130)로 구성된다.

상기 하우징(110)은 모터 하우징(111)과 저널블록(112)으로 구성된다. 상기 모터 하우징(111)은 구동모터(120)가 수용되는 공간이 내부에 구비된 구조로서, 전단은 구동모터(120)의 회전축(121)이 관통하여 돌출되도록 일부가 개방되게 형성되고, 후단은 구동모터(120)의 삽입이 가능하도록 완전히 개방되게 형성된다. 상기 저널블록(112)은 모터 하우징(111)의 전면으로부터 전방으로 길게 연장된 구조를 갖도록 형성되고, 미도시된 볼트들에 의해 모터 하우징(111)에 고정된다. 이때 상기 저널블록(112)의 측면에는 상기 평기어(130)가 외부로 돌출되게 하기 위한 개구(113)가 형성되어 있다.

도 5 및 도 6은 상기 굴착부(200)의 구성을 나타내고 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 굴착부(200)는 회전몸체(210)와, 다수의 날(220)들로 구성된다.

상기 회전몸체(210)는 상기 저널블록(112)에 지지되어 회전되며, 이때 회전몸체(210)와 저널블록(112)의 사이에는 다수개의 베어링(230)들이 설치되어 회전몸 체(210)가 원활한 회전을 할 수 있도록 지지하게 된다. 또한 상기 회전몸체(210)의 내부에는 상기 평기어(130)와 맞물리는 내접기어(211)가 구비되어 있다. 이에 따라 상기 구동모터(120)의 작동에 의해 평기어(130)가 회전될 경우, 평기어(130)와 맞물린 내접기어(211)에 의해 회전몸체(210)의 회전이 이루어지게 된다.

상기 날(220)들은 측면날(221)들과 전면날(222)들로 구성된다. 상기 측면날(221)들은 회전몸체(210)의 외주면에서 나선형 구조를 이루도록 형성되어 있다. 상기 각 전면날(222)은 상기 각 측면날(221)들로부터 연장되어 회전몸체(210)의 전방으로 돌출되게 형성되어 있다. 이에 따라 회전몸체(210)의 회전시 전면날(222)과 측면날(221)들로 이루어진 날(220)들이 회전되어 지반의 굴착이 이루어지게 된다.

도 7 및 도 8은 상기 카메라부(300)의 구성을 나타내고 있다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 카메라부(300)는 카메라 하우징(310)과, 카메라(320)와, 램프(330)로 구성된다.

상기 카메라 하우징(310)은 상기 저널블록(112)의 전단에 설치되어 카메라(320) 및 램프(330)가 설치되는 공간을 제공하게 된다. 즉, 카메라 하우징(310)의 중앙에는 카메라(320)가 설치되는 카메라 설치공(311)이 형성되고, 이와 함께 상기 램프(330)가 설치되는 적어도 하나 이상의 램프 설치공(312)이 상기 카메라 설치공(311)을 중심으로 원형 배열된 구조로 형성되어 있다.

상기 카메라(320)는 상기 카메라 설치공(311)에 삽입 고정되며, 상기 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받음과 더불어 촬영된 영상신호를 제어부(400)로 전송하게 된다.

상기 램프(330)는 상기 램프 설치공(312)에 삽입 고정되며, 상기 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받게 된다. 이렇게 설치된 램프(330)는 카메라(320)를 통한 영상의 촬영시 빛을 제공함으로써 지중내의 어두운 환경에서도 원활한 촬영이 가능하도록 돕게 된다. 도 7 및 도 8에는 4개의 램프(330)들이 설치된 것으로 나타내고 있으나, 하나 또는 그 이상의 램프(330)들이 설치되어 원활한 촬영을 위한 충분한 빛을 제공하는 것이면 충분하다. 바람직하게 상기 램프(330)는 고휘도 LED로 구성된다.

한편, 지반의 굴착에 의해 발생되는 흙이나 먼지가 카메라(320)의 렌즈 표면에 부착되어 원활한 촬영이 어렵게 되는 것을 방지하기 위해 고압수와 고압의 공기를 분사하는 물분사노즐(314)들과 공기분사노늘(315)들이 제공된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 물분사노즐(314)들과 공기분사노늘(315)들의 설치를 위한 다수개의 돌출편(313)들이 상기 카메라 하우징(310)의 전면에서 전방으로 돌출된 구조로 형성된다. 이때 상기 다수개의 돌출편(313)들은 상호 등각도 간격을 갖으며, 카메라 하우징(310)의 중앙에 설치된 카메라(320)를 중심으로 하여 원형 배열된 구조를 갖도록 형성된다. 이와 같이 형성된 다수개의 돌출편(313)들 중 일부 돌출편(313)들에는 물분사노즐(314)들이 설치되고, 나머지 돌출편(313)들에 공기분사노늘(315)들이 설치된다. 이러한 물분사노즐(314)들과 공기분사노늘(315)들은 상기 제어부(400)로부터 고압수 및 고압의 공기를 공급받아 카메라(320)의 렌즈 표면을 향해 분사하여 카메라(320) 렌즈 표면에 부착된 흙 또는 먼지를 제거하게 된다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 제어부(400)는 구동모터(120)와 램프(330) 및 카메라(320)의 작동을 위한 전원을 공급함과 더불어 카메라(320)에 의해 촬영된 영상정보를 표시장치(410)를 통해 나타내게 된다. 이때 상기 표시장치(410)는 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(400)에 일체로 구비될 수도 있으며, 일반적인 소형TV나 액정패널들이 사용될 수도 있다. 또한, 상기 제어부(400)는 미도시된 펌프 및 컴프레셔를 이용해 상기 물분사노즐(314) 및 공기분사노늘(315)로 고압수 및 고압의 공기를 공급하게 된다.

상기 케이블관(500)은 그의 일측단이 모터 하우징(111)에 연결되고, 그의 타측단이 제어부(400)에 연결되어 각종 전원선과 신호선이 배선되는 공간을 제공하게 되며, 이와 더불어 상기 물분사노즐(314)과 공기분사노늘(315)로 고압수 및 공기를 각각 공급하기 위한 고압호스들이 설치되는 공간을 제공하게 된다. 이와 같은 케이블관(500)은 플렉시블하게 변형 가능하면서 상기 날(220)들의 회전에 따른 반동 토크를 견딜 수 있는 합성수지관으로 구성된다.

도 9는 본 발명의 지중 탐사장치를 이용한 지중의 탐사과정을 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 지중 탐사장치를 이용하여 지중의 사물 또는 매몰자를 수색 및 탐사하고자 할 경우, 목적으로 하는 지역에 탐사장치를 위치시킨 후, 제어부(400)를 통해 구동모터(120)로 전원을 공급하여 구동모터(120)를 작동시키게 되면, 평기어(130)가 회전하게 되고, 상기 평기어(130)와 맞물리는 내접기어(211)가 구비된 굴착부(200)가 회전하여 지반의 굴착이 이루어지게 된다.

상기와 같은 굴착부(200)에 의해 지반의 굴착이 이루짐과 동시에 카메라부(300)는 굴착부(200)에 의해 굴착된 지중의 영상을 촬영하여 제어부(400)로 전송함 으로써 굴착되는 지중의 상태를 실시간을 나타내어 지중의 수색 및 탐사가 가능하게 된다.

한편, 상기 굴착시 발생되어 카메라(320)의 표면에 부착되는 흙과 먼지는 물분사노즐(314)과 공기분사노늘(315)을 통해 카메라(320)의 렌즈 표면으로 분사되는 고압수와 고압의 공기로 인해 제거되어 깨끗한 영상의 촬영이 가능하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 지반의 굴착과 함께 지중의 영상을 촬영하여 나타내도록 구성되어 지중의 수색 및 탐사가 보다 용이하며 신속하게 수행할 수 있게 되었다. 더욱이 지진이나 건물붕괴와 같이 매몰자의 신속한 구조가 요구될 경우, 재난지역내의 지중 수색 및 탐사를 보다 신속하고 빠르게 진행할 수 있도록 함으로써 인명구조작업을 보다 신속하게 진행할 수 있게 되었다.

Claims

하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터와, 상기 하우징의 전방으로 돌출된 구동모터의 회전축에 설치되어 회전하는 평기어가 구비된 구동모터부;

상기 하우징에 회전가능하게 설치되고, 상기 하우징의 전방으로 길게 연장된 형상으로 그의 외면에 다수개의 날들이 구비되며, 그의 일부가 상기 평기어에 연결되어 회전하는 굴착부;

상기 굴착부의 내부에 위치하도록 상기 하우징에 설치되어 굴착부 전방의 영상을 촬영하는 카메라부;

상기 구동모터 및 카메라부의 제어와 함께 상기 카메라부에 의해 촬영된 영상 정보를 디스플레이하며, 상기 구동모터 및 카메라부의 작동을 위한 전원을 공급하는 제어부; 및

상기 하우징에 그의 일측단이 연결되고, 그의 타측단이 상기 제어부에 연결되어 전원의 공급 및 신호의 전송을 위한 케이블이 배선되는 공간을 제공하는 케이블관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착형 지중 탐사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 구동모터가 수용되는 모터 하우징; 및

상기 모터 하우징의 전면에서 모터 하우징의 전방으로 연장되어 상기 카메라 부가 설치되고, 그의 외면이 다수개의 베어링들에 의해 상기 굴착부의 내면과 연결되어 굴착부의 회전을 지지하는 저널블록;으로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착용 지중 탐사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 굴착부는, 상기 평기어에 맞물리는 내접기어가 구비되며, 상기 하우징에 의해 지지되어 회전하는 회전몸체;

상기 회전몸체의 외주면에 나선형 구조로 형성되어 지반을 굴착하는 다수개의 측면날들; 및

상기 회전몸체의 전방으로 돌출된 구조를 갖으며, 상기 각 측면날들에 연장되도록 형성된 다수개의 전면날들;로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착용 지중 탐사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 카메라부는, 상기 굴착부의 전단부 중앙에 위치하도록 상기 하우징의 전단에 설치된 카메라 하우징;

상기 카메라 하우징에 설치되며, 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 전방의 영상을 촬영하는 카메라; 및

상기 카메라 하우징의 전면에 구비되어 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 램프;로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착용 지중 탐사장치.
제 4 항에 있어서,

상기 카메라 하우징은, 그의 전면에서 전방을 향해 돌출되며, 상호 등각도 간격을 갖도록 원형 배치구조로 형성된 다수개의 돌출편들;

상기 돌출편들 중, 일부 돌출편들에 설치되며, 상기 제어부를 통해 고압수를 공급받아 분사하여 카메라의 전면을 세척하는 다수개의 물분사노즐들; 및

상기 돌출편들 중, 나머지 돌출편들에 설치되며, 상기 제어부를 통해 고압의 공기를 공급받아 분사하여 카메라 전면의 이물질을 제거하는 공기분사노즐들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착용 지중 탐사장치.