KR100893004B1 - 뱀형 탐사로봇 - Google Patents

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KR100893004B1
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이지홍
권혁조
오상진
최훈
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 인간이 직접 도달하여 작업할 수 없는 협소한 공간이나 장애물들이 존재하는 비정형화된 환경(예: 건물붕괴현장, 폭발사고현장, 동굴, 하수관 등)에서도 탐색작업을 수행할 수 있도록 다수의 주행모듈과, 각 주행모듈을 연결시키는 관절구조로 구성되는 뱀형 탐사로봇에 관한 것으로, 이를 위해 직육면체의 프레임;과, 상기 프레임의 4방면에 각각 결합되어 개별 구동하는 무한궤도어셈블리;와, 상기 프레임의 전/후면에 결합되는 팬모터 및 틸트모터로 이루어지는 주행모듈;로 구성되되, 상기 주행모듈은 팬모터와 틸트모터가 연결되는 크로스지지대를 통해 다수 연결되고, 앞쪽에 있는 주행모듈은 카메라가 장착되어 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
탐사, 무한궤도, 밸드, 팬모터, 틸트모터, 뱀, 장력

Description

뱀형 탐사로봇{A Snake Type Inquiry Robot}
본 발명은 인간이 직접 도달하여 작업할 수 없는 협소한 공간이나 장애물들이 존재하는 비정형화된 환경(예: 건물붕괴현장, 푹발사고현장, 동굴, 하수관 등)에서도 탐색작업을 수행할 수 있도록 다수의 주행모듈과, 각 주행모듈을 연결시키는 관절구조로 구성되는 뱀형 탐사로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 주행모듈을 연결시키되, 상기 각 주행모듈의 4방면에는 개별구동할 수 있는 무한궤도어셈블리를 결합시켜 획득되는 영상에 따라 지면 또는 벽면과 접촉되는 부분의 무한궤도만을 구동시킬 수 있으며, 또한 각 주행모듈은 크로스지지대에 연결된 팬모터와 틸트모터를 통해 팬/틸트동작이 가능하여 높은 자유도의 주행성을 가질 수 있으며, 또한 각종 로봇제어에 필요한 제어부, 무선통신부, 밧데리 및 블루투스모듈와 같은 기기들을 각 주행모듈의 내부에 수용할 수 있도록 직육면체의 프레임을 통해 충분한 공간이 확보될 수 있는 구조의 뱀형 탐사로봇에 관한 것이다.
일반적으로 탐사로봇은 협소한 공간이나 장애물들이 존재하는 비정형화된 환경(예: 건물붕괴현장, 폭발사고현장, 동굴, 하수관 등)에서도 탐색작업을 수행할 수 있도록 그 형태가 다양하다.
특히 본 발명과 유사한 뱀형 탐사로봇의 경우 하나의 주행모듈에 4개의 무한궤도가 있는데 반해, 각각의 무한궤도는 하나의 구동모터로 주행하는 구조이다.
따라서 주행모듈의 구동모터가 고장이 생겼을 경우, 해당 주행모듈은 주행불능 상태가 되기 때문에 장애물을 극복하기엔 큰 어려움이 있었다.
때문에 이러한 종래의 주행모듈은 고장시 회수가 어렵고, 회수가 된다 하더라도 주행모듈 전체를 분해해야 하기 때문에 수리가 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 직육면체의 프레임;과, 상기 프레임의 4방면에 각각 결합되어 개별 구동하는 무한궤도어셈블리;와, 상기 프레임의 전/후면에 결합되는 팬모터 및 틸트모터로 이루어지는 주행모듈;로 구성되되, 상기 주행모듈은 팬모터와 틸트모터가 연결되는 크로스지지대를 통해 다수 연결되고, 앞쪽에 있는 주행모듈은 카메라가 장착되어 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 뱀형 탐사로봇를 제공하는데 있다.
상기에서 각 주행모듈의 프레임 중 어느 하나의 프레임 내부에는 획득되는 영상을 통해 각 모터를 제어할 수 있는 제어부가 내장되어 있는 것이 바람직하다.
상기에서 각 주행모듈의 프레임 중 어느 하나의 프레임 내부에는 밧데리가 내장되는 것이 바람직하다.
상기에서 각 무한궤도어셈블리는 양측에 결합되는 종동풀리 및 구동풀리를 지지하는 좌/우지지판과, 상기 각 좌/우지지판의 사이 공간 하부에 결합되는 하부지지판과, 상기 좌/우지지판의 중앙부위에 결합되는 구동모터와, 상기 좌/우지지판의 간격을 유지시켜 주기 위해 상기 좌/우지지판과 결합되되, 상기 구동모터를 사이에 두고 배치되는 2개의 고정블럭과, 상기 구동모터에 연결된 보조구동풀리를 구동풀리와 연결시켜 구동력을 제공하는 밸트와, 상기 밸트의 장력을 조절하기 위해 상기 구동모터에 근접설치되는 장력조절수단과, 상기 종동풀리 및 구동풀리를 감싸는 무한궤도로 구성되는 것이 바람직하다.
상기에서 구동모터는 일정거리 만큼 위치변경이 가능하도록 좌/우지지판 중 어느 하나에 형성된 장방형의 제 1홈부에 결합되는 것이 바람직하다.
상기에서 장력조절수단은 양단이 상기 각 좌/우지지판에 내부에 고정되는 고정판과, 상기 고정판에 나사결합되어 상기 구동모터를 장방형의 홈부 내에서 위치를 변경시켜 밸트의 장력을 조절하는 장력조절나사로 구성되는 것이 바람직하다.
상기에서 좌/우지지판은 상기 종동풀리가 결합되는 부위에 장방형의 제 2홈부가 형성되어 상기 종동풀리의 위치 변경으로 무한궤도의 장력을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 주행모듈의 4방면에는 개별구동할 수 있는 무한궤도어셈블리를 결합시켜 획득되는 영상에 따라 지면 또는 벽면과 접촉되는 부분의 무한궤도만을 구동시킬 수 있어 에너지절감 효과가 있다.
또한 각 주행모듈은 크로스지지대에 연결된 팬모터와 틸트모터를 통해 팬/틸트동작이 가능하여 높은 자유도의 주행성을 가질 수 있어 장애물 극복 등에 보다 많은 제어 융통성을 구현할 수 있는 특징이 있다.
또한 각종 로봇제어에 필요한 제어부, 무선통신부, 밧데리 및 센서와 같은 기기들을 각 주행모듈의 내부에 수용할 수 있는 특징이 있다.
또한 주행모듈의 일부 무한궤도어셈블리가 고정나더라도 정상작동하는 다른 무한궤도어셈블리를 이용하여 작업을 계속 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한 각 주행모듈에 무한궤도어셈블리가 독립적으로 구동될 있도록 결합되어 있기 때문에 주행모듈의 고장이 생길 경우, 해당 무한궤도어셈블리의 신속한 교체가 가능하여 추후 유지보수가 간편한 특징이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 뱀형 탐사로봇에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 뱀형 탐사로봇의 전체적인 구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 주행모듈의 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에서 프레임과 무한궤 도어셈블리의 결합을 도시한 사시도이고, 도 4a는 도 3a에서 발췌된 무한궤도어셈블리를 도시한 사시도 및 무한궤도를 탈착한 상태의 사시도이며, 도 4b는 무한궤도어셈블리에서 장력조절수단을 작동을 나타내는 작동상태도이다.
도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 다수의 주행모듈(100)을 연결시키되, 상기 각 주행모듈(100)의 4방면에는 개별구동할 수 있는 무한궤도어셈블리(120)를 결합시켜 획득되는 영상에 따라 지면 또는 벽면과 접촉되는 부분의 무한궤도(128)만을 구동시킬 수 있으며, 또한 각 주행모듈(100)은 크로스지지대(150)에 연결된 팬모터(130)와 틸트모터(140)를 통해 팬/틸트동작이 가능하여 높은 자유도의 주행성을 가질 수 있으며, 또한 각종 로봇제어에 필요한 제어부, 무선통신부, 밧데리 및 블루투스모듈와 같은 기기들을 각 주행모듈(100)의 내부에 수용할 수 있도록 직육면체의 프레임(110)을 통해 충분한 공간이 확보될 수 있는 구조의 뱀형 탐사로봇에 관한 것이다.
이러한 뱀형 탐사로봇(200)은 4방면으로 독립주행하는 무한궤도어셈블리(120)가 각각 결합되어 있으며, 이러한 주행모듈(100)은 다수 연결되어 구성된다.
이 때 각 주행모듈(100)은 크로스지지대(150)를 통해 다수 연결되고, 앞쪽에 있는 주행모듈(100)은 카메라(160)가 장착되어 영상을 획득하는 구조이다.
여기서 상기 주행모듈(100)은 전/후로 팬모터(130) 또는 틸트모터(140)가 각각 결합되며, 이러한 팬모터(130) 및 틸트모터(140)가 크로스지지대에 결합되며, 상호 인접한 주행모듈(100)은 팬/틸트동작이 가능하여 높은 자유도의 주행성을 가 질 수 있어 장애물 극복 등에 보다 많은 제어 융통성을 구현할 수 있는 구조이다.
아울러 상기 주행모듈(100)은 크게 2부분으로 구성되는데, 이는 내부 공간부가 형성되는 격자구조의 직육면체의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 4방면에 각각 결합되어 개별구동하는 무한궤도어셈블리(120)로 구성된다.(도 3a 도시)
이러한 상기 각 무한궤도어셈블리(120)는 종동풀리(127) 및 구동풀리(126)가 결합된 좌/우지지판(121)과, 상기 각 좌/우지지판(121)의 사이 공간 하부에 결합되는 하부지지판(122)과,상기 좌/우지지판(121)의 중앙부위에 결합되는 구동모터(123)와, 상기 좌/우지지판(121)의 간격을 유지시켜 주기 위해 상기 좌/우지지판(121)과 결합되되, 상기 구동모터(123)를 사이에 두고 배치되는 2개의 고정블럭(124)과, 상기 구동모터(123)에 연결된 보조구동풀리(123a)를 구동풀리(126)와 연결시켜 구동력을 제공하는 밸트(123b)와, 상기 밸트(123b)의 장력을 조절하기 위해 상기 구동모터(123)에 근접설치되는 장력조절수단(125)과, 상기 종동풀리(127) 및 구동풀리(126)를 감싸는 무한궤도(128)로 구성된다.(도 4a, 도 4b에 도시)
여기서 상기 각 고정블럭(124)은 좌/우지지판(121)이 간격이 양측으로 벌어지는 것을 방지하여 종동풀리(127)와 구동풀리(126)가 이탈되는 것을 방지하는 기능을 한다.
그리고 상기 구동풀리(126)는 단부에 연장된 서브구동풀리(126)를 통해 구동모터(123)의 보조구동풀리(123a)와 밸트(123b) 연결되어 구동력을 제공받는 구조이다.
아울러 상기 구동모터(123)는 일정거리 만큼 위치변경이 가능하도록 좌/우지 지판(121) 중 어느 하나에 형성된 장방형의 제 1홈부(121a)에 나사 결합되어 있는 구조이다.
그리고 상기 장력조절수단(125)은 양단이 상기 각 좌/우지지판(121)에 내부에 고정되는 고정판(125a)과, 상기 고정판(125a)에 나사결합되어 상기 구동모터(123)를 장방형의 제 1홈부(121a) 내에서 위치를 변경시켜 밸트(123b)의 장력을 조절하는 장력조절나사(125b)로 구성된다.
즉, 상기의 장력조절수단(125)은 구동모터(123)의 보조구동풀리(123a)와 구동풀리(126)의 서브구동풀리(126)에 연결된 밸트(123b)의 장력을 조절하는 것으로, 먼저 장력조절나사(125b)를 통해 구동모터(123)를 장방형의 제 1홈부(121a) 상에서 이동시킨 다음 구동모터(123)를 제 1홈부(121a) 상에서 고정함으로써, 밸트(123b)의 장력을 조절할 수 있는 것이다.(도 4b에 도시)
한편 상기 좌/우지지판(121)은 상기 종동풀리(127)가 결합되는 부위에 장방형의 제 2홈부(121b)가 형성되어 상기 종동풀리(127)의 위치 변경으로 무한궤도(128)의 장력을 조절할 수 있도록 구성되는 구조이다.(도 4b에 도시)
아울러 상기 각 주행모듈(100)은 직육면체의 프레임(110)을 통해 내부공간을 확보하여 제어부, 또는 밧데리 또는 무선통신부 또는 각종센서 또는 블루투스모듈를 내장할 수 있는 구조이다
따라서 상기 각 주행모듈(100) 중 어느 하나의 프레임(110) 내부에는 획득되는 영상을 통해 각 모터(123.130,140)를 제어할 수 있는 제어부 또는 밧데리 또는 무선통신부 또는 블루투스모듈이 각각 내장될 수 있다.
그리고 상기 각 주행모듈(100)은 프레임(110)의 전/후면에 팬모터(130) 또는 틸트모터(140)가 결합되어 구성된다.(도 1, 도 2에 도시)
즉, 중간에 있는 주행모듈(100)의 전/후면으로 팬모터(130)가 장착되는 경우, 양측에 있는 주행모듈(100)의 전/후면에는 틸트모터(140)가 장착되고, 팬모터(130) 및 틸트모터(140)는 크로스지지대(150)를 통해 상호 연결되는 구성이다.
이를 통해 앞쪽에 카메라(160)가 장착된 주행모듈(100)은 틸트모터(140)를 통해 수직으로 들어올릴 수 있으며, 팬모터(130)를 통해 주행모듈(100)을 좌/우로 움직일 수 있다.
상기에서 카메라(160) 영상 획득에 따른 제어부의 각 부의 제어와, 무선통신부 또는 블루투스모듈에 따른 무선제어는 일반적인 제어방법이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 뱀형 탐사로봇의 특징 동작에 관하여 간단히 설명하기로 한다.
상기 각 주행모듈(100)의 결합된 4개의 무한궤도어셈블리(120)는 각기 정/역회전으로 독립적으로 구동되기 때문에 주행모듈(100)의 방향전환이 자유롭다.
때문에 획득되는 영상에 따라 외부에서 컨트롤하여 지면 또는 벽면과 접촉되는 부분의 무한궤도(128)만을 구동시킬 수 있어 효과적인 주행이 가능하다.
또한 장애물이 있을 경우, 앞쪽에 있는 주행모듈(100)을 틸트모터(140)를 통해 들어 올려, 장애물을 타고 계속 진행시킬 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
도 1은 본 발명에 따른 뱀형 탐사로봇의 전체적인 구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 주행모듈의 사시도,
도 3a 및 도 3b는 도 2에서 프레임과 무한궤도어셈블리의 결합을 도시한 사시도,
도 4a는 도 3a에서 발췌된 무한궤도어셈블리를 도시한 사시도 및 무한궤도를 탈착한 상태의 사시도,
도 4b는 무한궤도어셈블리에서 장력조절수단을 작동을 나타내는 작동상태도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 주행모듈 110: 프레임
120: 무한궤도어셈블리 121: 좌/우지지판
121a: 제 1홈부 121b: 제 2홈부
122: 하부지지판 123: 구동모터
123a: 보조구동풀리 123b: 밸트
124: 고정블럭 125: 장력조절수단
125a: 고정판 125b: 장력조절나사
126: 구동풀리 127: 종동풀리
128: 무한궤도
130: 팬모터 140: 틸트모터
150: 크로스지지대 160: 카메라
200: 뱀형 탐사로봇

Claims (5)

  1. 직육면체의 프레임(110)과,
    상기 프레임(110)의 4방면에 각각 결합되어 개별 구동하는 무한궤도어셈블리(120)와, 상기 프레임(110)의 전/후면에 결합되는 팬모터(130) 또는 틸트모터(140)로 이루어지는 주행모듈(100);로 구성되되,
    상기 각 무한궤도어셈블리(120)는
    종동풀리(127) 및 구동풀리(126)를 지지하는 좌/우지지판(121)과, 상기 각 좌/우지지판(121)의 사이 공간 하부에 결합되는 하부지지판(122)과, 상기 좌/우지지판(121)의 중앙부위에 결합되는 구동모터(123)와, 상기 좌/우지지판(121)의 간격을 유지시켜 주기 위해 상기 좌/우지지판(121)과 결합되되, 상기 구동모터(123)를 사이에 두고 배치되는 2개의 고정블럭(124)과, 상기 구동모터(123)에 연결된 보조구동풀리(123a)를 구동풀리(126)와 연결시켜 구동력을 제공하는 밸트(123b)와, 상기 밸트(123b)의 장력을 조절하기 위해 상기 구동모터(123)에 근접설치되는 장력조절수단(125)과, 상기 종동풀리(127) 및 구동풀리(126)를 감싸는 무한궤도(128)로 구성되고,
    상기 주행모듈(100)은 팬모터(130)와 틸트모터(140)가 연결되는 크로스지지대(150)를 통해 다수 연결되고, 앞쪽에 있는 주행모듈(100)은 카메라(160)가 장착되어 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 뱀형 탐사로봇.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동모터(123)는 일정거리 만큼 위치변경이 가능하도록 좌/우지지판(121) 중 어느 하나에 형성된 장방형의 제 1홈부(121a)에 결합되는 것을 특징으로 하는 뱀형 탐사로봇.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 장력조절수단(125)은
    양단이 상기 각 좌/우지지판(121)에 내부에 폭방향으로 고정되는 고정판(125a)과, 상기 고정판(125a)에 나사결합되어 상기 구동모터(123)를 장방형의 제 1홈부(121a) 내에서 위치를 변경시켜 밸트(123b)의 장력을 조절하는 장력조절나사(125b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 뱀형 탐사로봇.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 좌/우지지판(121)은 상기 종동풀리(127)가 결합되는 부위에 장방형의 제 2홈부(121b)가 형성되어 상기 종동풀리(127)의 위치 변경으로 무한궤도(128)의 장력을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 뱀형 탐사로봇.
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