KR101093684B1 - 수중 탐사 로봇의 배터리를 충전하는 충전 시스템 및 충전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 탐사 로봇의 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일면에 따른 충전 시스템은, 배터리를 구비하며, 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하는 수중 탐사 로봇 및 충전 요청 패킷이 수신되면, 전자석을 작동시켜 자력에 의해 수중 탐사 로봇을 충전 위치에 위치시키는 충전 스테이션을 포함한다.

수중 탐사 로봇, 충전 스테이션

Description

수중 탐사 로봇의 배터리를 충전하는 충전 시스템 및 충전 방법{Charging system for underwater exploration robot and charging method}

본 발명은 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것으로, 수중 탐사 로봇의 배터리를 충전할 수 있는 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것이다.

수중 탐사 로봇은 수중 곳곳을 이동하며 수중을 탐사한다. 이러한 수중 탐사 로봇은 배터리를 구비하여, 배터리의 전력을 통해 이동하고 수중을 탐사한다.

그러나 종래에는, 이러한 수중 탐사 로봇의 배터리가 모두 소진되는 경우, 수중 탐사 로봇을 물 밖으로 끌어내어, 배터리를 충전하거나 새로운 배터리로 교체한다. 이러한 과정은 실제로 매우 번거로운 일이다. 또한 수중 탐사 로봇의 배터리가 수중에서 모두 소진되는 경우에는, 더 이상 수중 탐사 로봇이 이동할 수 없으므로, 수중 탐사 로봇을 찾아내야 하고, 물 밖으로 직접 끌어 내야 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수중 탐사 로봇의 충전을 효율적으로 수행할 수 있는 충전 시스템 및 충전 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 수중 탐사 로봇의 충전 시스템은, 배터리를 구비하며, 상기 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하는 수중 탐사 로봇 및 상기 충전 요청 패킷이 수신되면, 전자석을 작동시켜 자력에 의해 상기 수중 탐사 로봇을 충전 위치에 위치시키는 충전 스테이션을 포함한다.

여기서, 상기 충전 스테이션은 제1 코일을 구비하고, 상기 수중 탐사 로봇은 제2 코일을 구비하여 상기 제1 및 제2 코일간의 전자기 유도에 의해 상기 배터리가 충전될 수 있다.

또한 상기 충전스테이션의 제1 코일은 기판상에 상기 전자석을 중심으로 동심원으로 구비되며, 상기 수중 탐사 로봇의 제2 코일은 금속부재를 중심으로 동심원으로 구비되어, 상기 금속부재가 상기 전자석의 자력에 의해 부착되어 상기 수중 탐사 로봇의 충전 위치에 위치될 수 있다.

상기 배터리의 충전이 완료되면 상기 충전 스테이션은 상기 전자석의 작동을 멈추고, 상기 수중 탐사 로봇으로 충전 완료 패킷을 전송할 수 있다. 그리고, 상기 수중 탐사 로봇은 상기 충전 완료 패킷을 수신하면, 충전 스테이션으로부터 멀어져 수중을 탐사할 수 있다.,

또는 상기 수중 탐사 로봇은 상기 충전 스테이션의 위치를 3차원 좌표계의 원점으로 하여 자신의 위치를 파악할 수 있다. 또한 상기 충전 요청 패킷을 전송한 뒤, 자신이 위치하는 3차원 좌표를 저장하고, 상기 충전이 완료된 후에는, 상기 저장한 3차원 좌표로 되돌아가 수중을 탐사할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 수중 탐사 로봇의 충전 방법은, 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하는 단계 및 상기 충전 요청 패킷의 수신에 의해 상기 충전 스테이션의 전자석이 작동됨에 따라, 상기 전자석의 자력에 의해 상기 충전 스테이션에 부착되어, 상기 배터리를 전자기 유도에 의해 충전하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 충전 스테이션의 위치를 3차원 좌표계의 원점으로 하여, 상기 충전 요청 패킷을 전송한 위치를 3차원 좌표를 저장하는 단계와, 상기 충전 충전이 완료된 후에는, 상기 충전스테이션으로부터 충전 완료 패킷을 수신하는 단계 및 상기 저장한 3차원 좌표로 되돌아가 수중을 탐사하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 수중 탐사 로봇의 충전을 수중에서 원활하게 수행할 수 있다. 또한, 수중 탐사의 연속성을 보장하며, 효율적으로 수중 탐사를 수행할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템 및 충전방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 2는 수중 탐사 로봇이 충전 스테이션에 부착되어 충전하는 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3은 수중 탐사 로봇의 동작을 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 충전 시스템(10)은 수중 탐사 로봇(100)과, 충전 스테이션(200)을 포함한다. 수중 탐사 로봇(100)이 수중에 존재하는 것을, 설명의 편의상 도 1에 도시된 바와 같이, 수조 내부에 존재하는 것으로 예로 들어 설명한다.

수중 탐사 로봇(100)은 배터리(130)를 구비하며, 배터리(130)에 의한 전력으로 수중을 이동하며 탐사를 수행할 수 있다. 이러한 수중 탐사 로봇(100)은 수시로 배터리(130)의 잔량을 모니터링 할 수 있다(S410). 수중 탐사 로봇(100)은 배터리의 모니터링을 위해 모니터링부(미도시)를 구비할 수 있다. 만약 탐사 수행중에 배터리(130)의 잔량이 기 설정된 임계치 이하가 되면, 수중 탐사 로봇(100)은 충전 스테이션(200)으로 충전 요청 패킷을 전송한다(S420). 여기서 수중 탐사 로봇(100)과 충전 스테이션(200) 간에는 미리 약속된 통신 방식이 설정되어있을 수 있다. 또한 수중 탐사 로봇(100)은 충전 스테이션과 통신을 수행하기 위한 통신부(미도시)를 내부에 구비할 수 있다. 충전 요청 패킷을 전송한 후, 수중 탐사 로봇(100)은 충전을 위해 충전 스테이션(200)으로 이동한다.

충전 스테이션(200)은 수중 탐사 로봇(100)이 접근하면, 수중에서 전자기 유도에 의해 수중 탐사 로봇(100)의 배터리(130)를 충전한다. 예를 들어, 충전 스테이션(200)의 충전부(260)에 제1 코일(290)이 구비되고, 수중 탐사 로봇(100)에는 제2 코일(120)이 구비되어, 제1 및 제2 코일(120, 190)간의 전자기 유도에 의해, 배터리(130)를 충전할 수 있다.

여기서 배터리(130)의 충전이 원활히 이루어지려면, 제1 및 제2 코일(120, 190) 간의 전자기 유도가 원활히 이루어지도록, 수중 탐사 로봇(100)이 충전 스테이션(200)의 적절한 충전 위치에 위치해야 한다. 이를 위해 충전 스테이션(200)은 전자석(280)을 구비한다.

구체적으로, 충전 스테이션(200)의 제어부(210)는 수중 탐사 로봇(100)으로부터 충전 요청 패킷을 수신하면, 전자석(280)을 작동시켜, 접근하는 수중 탐사 로봇(100)을 자력에 의해 적절한 충전 위치에 위치시킨다. 즉, 수중 탐사 로봇(100)은 자력에 의해 이끌려 적절한 충전 위치로 인도되어(S430), 고정될 수 있다. 여기서 충전 위치는, 제1 및 제2 코일(120, 190) 간의 전자기 유도가 원활히 이루어질 수 있는 위치를 의미할 수 있다.

도 2를 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 충전 스테이션(200)의 제1 코일(290)은, 기판(270)상에 전자석(280)을 중심으로 동심원으로 구비될 수 있다. 또한 수중 탐사 로봇(100)의 제2 코일(120)은 전자석(280)의 자력에 의해 부착되는 금속부재(110)를 중심으로 동심원으로 구비될 수 있다. 수중 탐사 로봇(100)이 충전 요청 패킷을 전송하면, 전자석(280)이 작동되고, 수중 탐사 로봇(100)이 충전 스테이션(200) 부근에 접근하면, 전자석(280)의 자력에 의해 금속부재(110)가 이끌려 부착하게 된다. 이때, 제1 코일(290)과 제2 코일(120)은 전자기 유도가 가장 잘 이루어지는 상태로 위치하게 된다. 그리고, 제1 코일(290)과 제2 코일(120)간의 전자기 유도에 의해 수중 탐사 로봇(100)은 배터리(130)를 충전하게 된다(S440).

충전이 완료되면, 충전 스테이션(200)은 수중 탐사 로봇(100)에게 충전 완료 패킷을 전송하고, 전자석(280)의 작동을 멈춘다. 수중 탐사 로봇(100)은 충전 완료 패킷을 수신하면, 충전 스테이션(200)으로부터 멀어지도록 이동하여 수중을 다시 탐사하게 된다(S450). 예컨대 수중 탐사 로봇(100)은, 이전에 탐사하던 위치로 되돌아가 탐사를 계속 수행할 수 있다.

도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 수중 탐사 로봇(100)은, 충전 스테이션(200)의 위치를 3차원 좌표계(X, Y, Z)의 원점으로 하여 자신의 위치를 파악할 수 있다. 예컨대 수중 탐사 로봇(100)은 수중 탐사 개시 전에 충전 스테이션(200)의 위치를 3차원 좌표계의 원점으로 설정하고, 이후에 이동하는 자신의 위치를 3차원 좌표(P(X1, Y1, Z1))로 인식할 수 있다. 예를 들어, 수중 탐사 로봇(100)은 충전 스테이션(200)과 수시로 신호를 주고 받으면서 충전 스테이션(200)과의 거리 등을 감지함으로써 충전 스테이션(200)과 자신의 위치 관계를 파악할 수 있으며, 또는 GPS를 이용하여 위치를 파악할 수도 있다. 또는 수조 외부에서 충전 스테이션(200)과 수중 탐사 로봇(100)의 위치 관계를 영상으로 촬영하고, 이러한 정보를 수중 탐사 로봇(100)에게 전송함으로써, 충전 스테이션(200)과의 위치 관계를 파악할 수도 있다.

이러한 수중 탐사 로봇(100)은 충전 요청 패킷을 전송한 시점에, 자신이 위치한 3차원 좌표(P(X1, Y1, Z1))를 저장한다. 저장된 3차원 좌표는 (P(X1, Y1, Z1))탐사를 중지한 위치가 된다. 그리고 3차원 좌표(P(X1, Y1, Z1)) 등을 이용하여 충전 스테이션(200)으로 이동하여 배터리(130)를 충전할 수 있다. 충전 후, 충전 스테이션(200)으로부터 충전 완료 패킷을 수신하면 이전에 저장한 3차원 좌 표(P(X1, Y1, Z1))를 이용하여, 이전에 탐사를 중지하였던 장소로 이동하여, 다시 탐사를 계속 수행할 수 있다.

이러한 수중 탐사 로봇(100)의 충전 시스템(10) 및 충전 방법에 의하면, 수중 탐사 로봇(100)의 배터리(130)가 모두 소진되기 전에, 배터리(130)를 수중에서 충전할 수 있다. 따라서 수중 탐사 로봇(100)의 배터리(130) 소진으로 인해 발생되는 종래의 여러 문제를 해결할 수 있다. 또한 수중 탐사 로봇(100)은, 탐사를 중지했던 위치로 되돌아가 탐사를 계속 수행하므로, 탐사의 연속성을 보장할 수 있고, 효율적인 탐사를 수행할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템을 나타내는 구성도이다.

도 2는 수중 탐사 로봇이 충전 스테이션에 부착되어 충전하는 모습을 나타내는 사시도이다.

도 3은 수중 탐사 로봇의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (9)

1. 수중 탐사 로봇의 충전시스템에 있어서,

   배터리를 구비하며, 상기 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하는 수중 탐사 로봇; 및

   상기 충전 요청 패킷이 수신되면, 전자석을 작동시켜 자력에 의해 상기 수중 탐사 로봇을 충전 위치에 위치시키는 충전 스테이션을 포함하고,

   상기 수중 탐사 로봇은

   상기 충전 스테이션의 위치를 3차원 좌표계의 원점으로 하여 자신의 위치를 파악하는 것

   인 충전 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 충전 스테이션은 제1 코일을 구비하고, 상기 수중 탐사 로봇은 제2 코일을 구비하여 상기 제1 및 제2 코일간의 전자기 유도에 의해 상기 배터리가 충전되는 것

   인 충전 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 충전스테이션의 제1 코일은 기판상에 상기 전자석을 중심으로 동심원으로 구비되며, 상기 수중 탐사 로봇의 제2 코일은 금속부재를 중심으로 동심원으로 구비되어, 상기 금속부재가 상기 전자석의 자력에 의해 부착되어 상기 수중 탐사 로봇의 충전 위치에 위치되는 것

   인 충전 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 배터리의 충전이 완료되면

   상기 충전 스테이션은 상기 전자석의 작동을 멈추고, 상기 수중 탐사 로봇으로 충전 완료 패킷을 전송하는 것

   인 충전 시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 수중 탐사 로봇은 상기 충전 완료 패킷을 수신하면, 충전 스테이션으로부터 멀어져 수중을 탐사하는 것

   인 충전 시스템.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 수중 탐사 로봇은

   상기 충전 요청 패킷을 전송한 뒤, 자신이 위치하는 3차원 좌표를 저장하고,

   상기 충전이 완료된 후에는, 상기 저장한 3차원 좌표로 되돌아가 수중을 탐사하는 것

   인 충전 시스템.
8. 충전 스테이션에 접근하여 배터리를 충전하는 수중 탐사 로봇의 충전 방법에 있어서,

   배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하는 단계;

   상기 충전 스테이션의 위치를 3차원 좌표계의 원점으로 하여, 상기 충전 요청 패킷을 전송한 위치를 3차원 좌표를 저장하는 단계; 및

   상기 충전 요청 패킷의 수신에 의해 상기 충전 스테이션의 전자석이 작동됨에 따라, 상기 전자석의 자력에 의해 상기 충전 스테이션에 부착되어, 상기 배터리를 전자기 유도에 의해 충전하는 단계

   를 포함하는 충전 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 충전 충전이 완료된 후에는, 상기 충전스테이션으로부터 충전 완료 패킷을 수신하는 단계; 및

   상기 저장한 3차원 좌표로 되돌아가 수중을 탐사하는 단계

   를 더 포함하는 충전 방법.

Images