KR101099376B1 - 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소방 로봇에 장착되어 화재 발생 구역을 관측 및 좌표화 하고 화재 발생 구역에 방수포를 지향시킴과 더불어 물을 방출시켜 화재를 진압할 수 있는 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템에 관한 것으로, 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇에 장착되고 화재 현장을 관측함과 더불어 화재 현장에 대한 영상을 제공하며 화재 현장 내에 발생 된 화재 발생 지점의 좌표를 확보하는 카메라 모듈과, 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇에 장착된 상태에서 카메라 모듈로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표를 향해 소방 노즐을 회전시키고 조작자로부터 방수 명령이 떨어졌을 때 소방 노즐을 통해 소방수를 방출하는 방수포 모듈로 이루어진다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 원격지에 위치한 조작자가 화재 현장의 상황을 카메라 모듈에 부가 설치된 제 1 열화상 카메라와 제 2 열화상 카메라를 통해 관측할 수 있고, 상기 소방 노즐을 카메라 모듈로부터 전송된 화점 좌표로 회전시킬 수 있다. 또한, 조작자는 원격지에서 방수포 모듈로 밸브 개방 제어 신호를 전송하여 화점에 소방수를 뿌릴 수 있다. 그러므로, 본 발명은 화재 현장에 화재 진압 인원이 들어가지 않기 때문에 화재로 인한 인명 피해를 막을 수 있다.

Description

화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템{Water cannon system for robot that is able to aim and extinguish fire}

본 발명은 소방 로봇에 장착되어 화재 발생 구역을 관측 및 좌표화 하고, 화재 발생 구역에 방수포를 지향시킴과 더불어 물을 방출시켜 화재를 진압할 수 있는 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 화재를 진화하기 위한 수단으로는 휴대용 소화기나 소방차, 살수차, 소방 로봇 등의 다양한 소방 설비가 있다.

또한, 통상적으로 화재 진압을 위해서는 화염의 진원지에 좀 더 가깝게 접근해야지만 화재 진압 효과가 높은데, 대규모 화학 단지나 주유소 등에서의 화재 및 산불과 같은 대규모 화재의 경우에는 화염의 열기가 매우 강하기 때문에 철재로 이루어진 소방 차량이라도 쉽게 접근할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 최근에는 화재 현장에 접근 시 고온의 열로부터 로봇 차체를 보호함과 더불어, 원격 제어가 가능한 무인 소방 로봇 장치가 개발되고 있는 실정이다.

한편, 일례를 들어 설명하면 출원 번호 "10-2004-0100368"호의 화재 진압용 소방 로봇이 출원되어 공개되었는 바, 상기 화재 진압용 소방 로봇은 소방수를 공급하는 소방 호스가 텔레스코픽 구조로 이루어져 필요할 때 그 길이를 가변시킬 수 있다는 장점이 있으나, 화재 현장으로 진입하였을 때 화재 발생 지점을 자동으로 탐지할 수 없다는 문제점이 있었고, 화재 발생 지점을 향해 소방 호스의 선단을 회전시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 제시한 문제점을 해결하기 위하여 화재 현장 내부에서 화재 발생 구역을 관측 및 좌표화하고 상기 좌표화한 화재 발생 구역에 방수포를 지향시킴과 더불어 소방수를 분사시킬 수 있는 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇에 장착되고 화재 현장을 관측함과 더불어 화재 현장에 대한 영상을 제공하며 화재 현장 내에 발생 된 화재 발생 지점의 좌표를 확보하는 카메라 모듈과, 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇에 장착된 상태에서 카메라 모듈로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표를 향해 방수포를 회전시키고 조작자로부터 방수 명령이 떨어졌을 때 방수포를 통해 소방수를 방출하는 방수포 모듈로 이루어진다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 조작자로부터 전송된 유·무선 제어 신호에 의해 카메라 모듈을 좌·우 수평 방향이나 상·하 수직 방향으로 축 회전시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈은 제 1 수평 이동량 측정 엔코더와 제 1 수직 이동량 측정 엔코더를 이용하여 카메라 모듈이 좌·우 수평 방향이나 상·하 수직 방향으로 이동한 거리를 제 1 제어부에 저장할 수 있다.

또, 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈은 화점과 카메라 모듈 사이의 직선 거리를 연산하여 디지털 값으로 변환 후 제 1 제어부에 저장할 수 있으며, 제 1 열화상 카메라와 제 2 열화상 카메라에 의해 촬영된 화재 현장을 조작자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에 갖추어진 방수포 모듈은 카메라 모듈로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표 즉, 카메라 모듈이 좌·우 수평 방향과 상·하 수직 방향으로 회전된 거리와 카메라 모듈과 화재 발생 지점까지의 직선 거리를 입력받은 다음, 소방 노즐을 상기 화재 발생 지점의 좌표로 회전시켜 소방수를 방출시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 원격지에 위치한 조작자가 화재 현장의 상황을 카메라 모듈에 부가 설치된 제 1 열화상 카메라와 제 2 열화상 카메라를 통해 관측할 수 있고, 상기 소방 노즐을 카메라 모듈로부터 전송된 화점 좌표로 회전시킬 수 있다.

또한, 조작자는 원격지에서 방수포 모듈로 밸브 개방 제어 신호를 전송하여 화점에 소방수를 뿌릴 수 있다.

그러므로, 본 발명은 화재 현장에 화재 진압 인원이 들어가지 않기 때문에 화재로 인한 인명 피해를 막을 수 있다.

도면 1은 소방 로봇 위에 설치된 본 발명을 설명하기 위한 도면,
도면 2는 본 발명의 사시도,
도면 3은 본 발명의 정면도,
도면 4는 본 발명의 분해 사시도,
도면 5는 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈의 분해 사시도,
도면 6은 본 발명의 제어 블록도,
도면 7과 도면 8은 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈이 화재 발생 지점과 카메라 모듈 사이의 직선 거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도면 9는 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈이 좌·우 90도 범위만큼 회전됨을 설명하기 위한 도면,
도면 10은 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈의 종단면도,
도면 11은 본 발명에 갖추어진 방수포 모듈을 설명하기 위한 도면,
도면 12는 본 발명의 우측면도,
도면 13은 방수포 모듈이 좌·우 수평 방향으로 90도 범위만큼 회전됨을 설명하기 위한 도면,
도면 14는 분사 노즐이 상·하 수직 방향으로 90도 범위만큼 회전됨을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇(1)에 장착되고 화재 현장을 관측함과 더불어 화재 현장에 대한 영상을 제공하고 화재 현장 내에 발생 된 화재 발생 지점의 좌표를 확보하는 카메라 모듈(3)과, 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇(1)에 장착된 상태에서 카메라 모듈(3)로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표를 향해 소방 노즐(47)을 회전시키고 조작자로부터 방수 명령이 떨어졌을 때 소방 노즐(47)을 통해 소방수를 방출하는 방수포 모듈(7)로 이루어질 수 있다.

상기 카메라 모듈(3)은 화재 현장을 관측 및 촬영하고 피사체를 피사체의 온도에 따라 각기 다른 색상으로 표시하는 촬영 수단과, 상기 촬영 수단을 좌·우 수평 방향으로 축 선회시키는 제 1 수평 회전 수단, 상기 촬영 수단을 상·하 수직 방향으로 축 선회시키는 제 1 수직 회전 수단, 상기 촬영 수단이 좌·우 수평 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 1 수평 회전량 측정 수단, 상기 촬영 수단이 상·하 수직 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 1 수직 회전량 측정 수단, 및 상기 제 1 수평 회전량 측정 수단과 제 1 수직 회전량 측정 수단으로부터 전달된 전기 신호를 이용하여 촬영 수단이 좌·우 수평 방향으로 회전한 각도와 상·하 수직 방향으로 회전한 각도를 연산 및 저장하고 촬영 수단에 의해 촬영된 피사체를 이용하여 화점과 피사체 사이의 직선 거리를 측정 및 저장하여 화점의 위치 좌표를 도출하는 제 1 제어부(36)로 이루어질 수 있다.

상기 촬영 수단은 도면 4 내지 도면 6에 도시한 바와 같이, 화재 현장을 촬영하고 촬영된 피사체를 피사체의 온도에 따라 각기 다른 색상으로 표시하는 제 1·2 열화상 카메라(13,15)로 이루어짐이 바람직하다.

이때, 상기 제 1·2 열화상 카메라(13,15)는 연장 브라켓(11a,11b) 사이에 끼워진다.

또한, 상기 제 1 수직 회전 수단은 도면 5에 도시한 바와 같이, 수용함(9)과, 상기 수용함(9)의 양측 단으로부터 수용함(9)의 상부 방향으로 나란하게 뻗어나온 2개의 연장 브라켓(11a,11b), 상기 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 연장 브라켓(11a,11b) 사이에 끼워진 채 축 선회 되도록 연장 브라켓(11a,11b)과 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 관통하는 회전축(17), 상기 회전축(17)의 일단에 고정 결합되는 톱니 기어(19), 및 상기 수용함(9) 내부에 설치되고 모터축에 상기 톱니 기어(19)와 맞물리는 톱니 기어(20)가 갖추어져 전류가 공급되었을 때 상기 회전축(17)을 회전시켜 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 상·하 수직 방향으로 이동시키는 제 1 수직 회전 구동 모터(21)로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제 1 수직 회전 구동 모터(21)에 설치된 톱니 기어(20)와 회전축(17)에 설치된 톱니 기어(19) 사이에는 동력 전달 기어(52)가 부가 설치됨이 바람직하다.

또, 상기 제 1 수직 회전량 측정 수단은 도면 5에 도시한 바와 같이, 제 1 수직 회전 구동 모터(21)의 회전량을 파악하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 상·하 수직 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 제 1 수평 회전 수단은 도면 5에 도시한 바와 같이, 상기 수용함(9)의 하부에서 수용함(9)과 소정 높이 간격을 두고 떨어지고 중앙에 관통홀(25)이 갖추어지며 상기 관통홀(25)의 가장자리에 원형 레일(27)이 구비되고 소방 로봇(1)이나 방수포 모듈(7)에 고정되는 베이스판(29)과, 상단면이 상기 수용함(9)의 저면에 고정 결합 되고 중앙에 홀(31)(Hole)이 관통되며 저면이 베이스판(29)에 갖추어진 원형 레일(27)과 맞물리는 회전링(32), 상기 홀(31)의 내주면에 형성된 톱니 기어(34), 상기 관통홀(25)의 내주면으로부터 관통홀(25)의 중앙 방향으로 돌출된 모터 홀딩 브라켓(35), 및 몸체가 상기 모터 홀딩 브라켓(35)에 고정되고 모터축에 고정된 톱니 기어(36)가 회전링(32)에 갖추어진 톱니 기어(34)와 맞물려 전류가 공급되었을 때 전기 구동력에 의해 회전링(32)을 회전시킴으로써 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 수평 방향으로 회전시키는 제 1 수평 회전 구동 모터(37)로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제 1 수평 회전량 측정 수단은 제 1 수평 회전 구동 모터(37)의 회전량을 파악하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 좌·우 수평 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 1 수평 이동량 측정 엔코더로 이루어짐 바람직하다.

이때, 상기 제 1 수평 이동량 측정 엔코더(48)는 상기 제 1 수평 회전 구동 모터와 일체로 결합 되거나 제 1 수평 회전 구동 모터(37)와 소정 간격 떨어져 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 제어부(36)는 제 1·2 열화상 카메라(13,15)에 의해 촬영된 영상을 제 2 제어부(42)로 전송할 수 있다.

한편, 상기 제 1 제어부(36)가 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)를 이용하여 화점과 카메라 모듈(3) 사이의 직선 거리를 측정하는 구체적인 방법을 도면 7 내지 도면 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면 8에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 열화상 카메라(13)에 갖추어진 제 1 렌즈(38)(Lens)의 중심을 정면으로 마주보는 제 1 이미지 플랜(40)(Image Plane) 상의 어느 한 점과 제 1 렌즈(38)를 통해 제 1 이미지 플랜(40) 상에 투사된 화점(Red point)까지의 거리(

)가 상기 제 2 열화상 카메라(15)에 갖추어진 제 2 렌즈(42)(Lens)의 중심을 정면으로 마주보는 제 2 이미지 플랜(44)(Image Plane)상의 어느 한 점과 제 2 렌즈(42)를 통해 제 2 이미지 플랜(44)상에 투사된 화점(Red point)까지의 거리(

)와 같을 때

이고,

이다.

이때, 상기

는 도면 7 내지 도면 8에 도시한 바와 같이, 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)의 중간 지점으로부터 피사체 즉, 화점까지의 직선 거리이다.

또한, 상기

는 도면 8에 도시한 바와 같이, 제 1 렌즈(38)에서 제 2 렌즈(42)까지의 거리

에

을 곱한 값이고, 상기

는 제 1 렌즈(38)의 중심을 마주보는 제 1 이미지 플랜(40)의 어느 한 점부터 제 1 렌즈(38)의 중심까지의 거리이다.

또, 상기

는 도면 7과 도면 8에 도시한 바와 같이, 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)의 중간 지점과 피사체(화점)를 연결하는 직선과, 피사체(화점)와 제 1 이미지 플랜(40)에 투사된 피사체(화점)를 연결하는 직선 사이의 각도이고, 상기

는

이다.

한편, 상기 수식은

로 변환되고, 상기 수식을

에 관해 풀면,

가 되어

즉, 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)의 중간 지점부터 피사체까지의 직선 거리를 도출해 낼 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 카메라 모듈(3)이 동작 되는 과정을 도면 1 내지 도면 10을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 갖추어진 제 1 수평 회전 구동 모터(37)는 조작자로부터 전달된 제어 명령이나 자체 프로그램된 절차에 따라 좌측 또는 우측 방향으로 회전된다.

이때, 상기 제 1 수평 회전 구동 모터(37)는 회전링(32)을 좌·우 수평 방향으로 회전시키고, 상기 회전링(32)은 제 1·2 열화상 카메라(13,15)와 일체로 결합 된 수용함(9) 및 연장 브라켓(11a,11b) 상에 부설된 구성 부품을 좌·우 수평 방향으로 회전시키게 된다.

또한, 상기 제 1 수평 이동량 측정 엔코더(48)는 제 1 수평 회전 구동 모터(37)의 회전과 동시에 제 1 제어부(36)에 전기 제어 신호를 전달하고, 상기 제 1 제어부(36)는 제 1 수평 이동량 측정 엔코더(48)로부터 전달된 전기 제어 신호를 카운트하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 좌·우 수평 방향으로 회전된 각도를 파악할 수 있다.

한편, 상기 제 1 수직 회전 구동 모터(21)는 조작자로부터 전달된 제어 명령이나 자체 프로그램된 절차에 따라 회전축(17)과 일체로 결합된 톱니 기어(19)를 좌측 방향이나 우측 방향으로 회전시키고 상기 회전축(17)은 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 상·하 수직 방향으로 축 회전시킨다.

또한, 상기 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)는 제 1 수직 회전 구동 모터(21)의 회전과 동시에 제 1 제어부(36)에 전기 제어 신호를 전달하고, 상기 제 1 제어부(36)는 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)로부터 전달된 전기 제어 신호를 카운트하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 상·하 수직 방향으로 회전된 각도를 파악할 수 있다.

또한, 상기 제 1 제어부(36)는 제 1·2 열영상 카메라(13,15)를 이용하여 화재 현장 내부에서 피사체의 온도를 파악할 수 있고, 피사체와 제 1·2 열영상 카메라(13,15)와의 직선 거리를 파악할 수 있다.

또한, 상기 제 1 제어부(36)는 제 1·2 열영상 카메라(13,15)에 의해 촬영된 화재 현장을 제 2 제어부(42)로 전송할 수 있다.

한편, 상기 방수포 모듈(7)은 소방 노즐(47)을 좌·우 수평 방향으로 축 선회시키는 제 2 수평 회전 수단, 상기 소방 노즐(47)을 상·하 수직 방향으로 축 선회시키는 제 2 수직 회전 수단, 상기 소방 노즐(47)이 좌·우 수평 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 2 수평 회전량 측정 수단, 상기 소방 노즐(47)이 상·하 수직 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 2 수직 회전량 측정 수단, 및 제 2 수평 회전 수단과 제 2 수직 회전 수단을 이용하여 제 2 수평 회전량 측정 수단과 제 2 수직 회전량 측정 수단에 의해 도출된 소방 노즐(47)의 위치 좌표가 카메라 모듈(3)에 의해 도출된 화점의 위치 좌표와 일치하도록 하고, 조작자에게 소방 노즐(47)의 위치 좌표 또는 제 1 제어부(36)로부터 전달된 화재 현장의 영상이나 화재 현장의 온도 데이터를 전달하는 제 2 제어부(42)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제 2 수직 회전 수단은 도면 11 내지 도면 12에 도시한 바와 같이, 소방 로봇(1)에 고정되는 베이스 플레이트(39)와, 원통 형태로 이루어지고 하단면이 베이스 플레이트(39)의 일측면에 고정되며 둘레면에 톱니 기어(50)가 갖추어진 지지축(41), 상기 지지축(41)의 상부에 결합 된 채로 좌·우 수평 방향으로 회전되는 회전 플레이트(43), 상기 회전 플레이트(43) 위에 곧게 세워지는 수직 브라켓(45)을 구비한다.

이때, 상기 소방 노즐(47)은 기역자 형태로 굽어져 일단이 전방을 바라보고 타단이 수직 브라켓(45)을 관통하며 화재 지점을 향해 소방 용수를 방출한다.

또, 상기 제 2 수직 회전 수단은 도면 11에 도시한 바와 같이, 상기 회전 플레이트(43)에 고정된 상태에서 소방 노즐(47)의 타단과 연통 되어 소방 노즐(47)로 소방 용수를 공급하고 상기 소방 노즐(47)의 타단을 회전 플레이트(43)에 붙들어 줌과 동시에 상기 소방 노즐(47)의 타단이 축 선회 되도록 하여 소방 노즐(47)의 일단이 상·하 수직 방향으로 이동되도록 하는 수직 회전 스위벨 조인트(49)(Swivel joint)와, 상기 수직 브라켓(45)과 수직 회전 스위벨 조인트(49) 사이에 배치된 소방 노즐(47)의 외부 둘레면에 소방 노즐(47)의 원주 방향으로 장착된 웜 휠 기어(51)(Worm Wheel Gear), 상기 웜 휠 기어(51)와 맞물려 웜 휠 기어(51)를 회전시키는 웜 기어(53), 상기 웜 기어(53)와 일체로 결합 된 웜 축(55), 및 상기 웜 축(55)을 회전시켜 웜 기어(53)와 웜 휠 기어(51)를 회전시킴으로써 결과적으로 소방 노즐(47)의 일단을 상·하 수직 방향으로 이동시키는 제 2 수직 회전 구동 모터(57)를 더 구비한다.

또, 상기 제 2 수직 회전량 측정 수단은 도면 11에 도시한 바와 같이, 웜 휠 기어(51)와 맞물려 회전되면서 웜 휠 기어(51)의 회전량을 파악하여 소방 노즐(47)의 일단이 상·하 수직 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 2 수직 이동량 측정 엔코더(59)로 이루어짐이 바람직하다.

한편, 상기 제 2 수평 회전 수단은 도면 11 내지 도면 12에 도시한 바와 같이, 기역자 형상으로 굽어지고 일단이 베이스 플레이트(39)의 하부에서 베이스 플레이트(39)와 지지축(41) 및 회전 플레이트(43)을 관통한 다음 회전 플레이트(43) 위에 설치된 수평 회전 스위벨 조인트(61)에 결합 되며 타단으로부터 유입된 소방 용수를 수평 회전 스위벨 조인트(61)로 전달하는 소방수 입력관(63)과, 일단이 수평 회전 스위벨 조인트(61)에 결합 되고 타단이 수직 회전 스위벨 조인트(49)에 결합 되어 소방수 입력관(63)과 수평 회전 스위벨 조인트(61)를 통해 입력된 소방 용수를 수직 회전 스위벨 조인트(49)로 전달하는 소방수 전달관(65), 상기 회전 플레이트(43)에 고정된 상태에서 상기 소방수 입력관(63)이 소방수 전달관(65)과 연통 된 채 좌·우 수평 방향으로 회전되도록 하는 수평 회전 스위벨 조인트(61), 및 몸체는 회전 플레이트(43)에 고정되고 모터축은 회전 플레이트(43)을 관통한 다음 회전 플레이트(43) 하부로 돌출되며 모터축 선단에는 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)와 맞물리는 톱니 기어(52)가 갖추어져 전류가 유입되었을 때 모터축에 설치된 톱니 기어(52)를 회전시켜 회전 플레이트(43)를 좌·우 수평 방향으로 회전시키는 제 2 수평 회전 구동 모터(67)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제 2 수평 회전량 측정 수단은 도면 11에 도시한 바와 같이, 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)와 맞물려 회전되면서 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)의 회전량을 파악하여 회전 플레이트(43)가 좌·우 수평 방향으로 회전된 거리를 실시간으로 파악하는 제 2 수평 이동량 측정 엔코더(69)로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 제 2 제어부(42)는 조작자로부터 방수 명령을 전달받았을 때 소방 용수의 공급을 차단하고 있던 밸브(20)를 개방시켜 소방 노즐(47) 바깥으로 소방 용수를 방출시킬 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 방수포 모듈(7)이 동작 되는 과정을 도면 7과도면 11 내지 도면 14를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제 1 제어부(36)로부터 제 2 제어부(42)로 제 1·2 열화상 카메라(13,15)의 수평 회전각과 수직 회전각이 전달되면, 상기 제 2 제어부(42)는 소방 노즐(47)을 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 촬영하고 있는 피사체 즉, 화점 방향으로 회전시키기 위해 제 2 수평 이동량 측정 엔코더(69)를 이용하여 측정된 소방 노즐(47)의 좌·우 수평 회전각이 제 1 수평 이동량 측정 엔코더(48)를 이용하여 측정된 제 1·2 열화상 카메라의 좌·우 수평 회전각과 일치하도록 제 2 수평 회전 구동 모터(67)를 구동시킨다.

또한, 상기 제 2 제어부(42)는 제 2 수직 이동량 측정 엔코더(59)를 이용하여 측정된 소방 노즐(47)의 상·하 수직 회전각이 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)를 이용하여 측정된 제 1·2 열화상 카메라(13,15)의 상·하 수직 회전각과 일치하도록 제 2 수직 회전 구동 모터(57)를 구동시킨다.

또, 상기 제 2 제어부(42)는 본 발명 안에서 구체적으로 제시하지는 않았지만 제 1·2 열화상 카메라(13,15)와 화점 사이의 거리에 따라 소방수 입력관(63)으로 유입되는 소방수의 분사 압력을 조절할 수도 있다.

또, 상기 제 2 제어부(42)는 조작자로부터 방수 명령이 전달되었을 때 소방수 공급을 차단하고 있던 밸브(20)를 개방시켜 소방 노즐(47)을 통해 소방수를 분사시킬 수 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 조작자로부터 전송된 유·무선 제어 신호에 의해 카메라 모듈(3)을 좌·우 수평 방향이나 상·하 수직 방향으로 축 선회시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈(3)은 제 1 수평 이동량 측정 엔코더(48)와 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)를 이용하여 카메라 모듈(3)이 좌·우 수평 방향이나 상·하 수직 방향으로 이동한 거리를 제 1 제어부(36)에 저장할 수 있다.

또, 본 발명에 갖추어진 카메라 모듈(3)은 화점과 카메라 모듈(3) 사이의 직선 거리를 연산하여 디지털 값으로 변환 후 제 1 제어부(36)에 저장할 수 있으며, 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)에 의해 촬영된 화재 현장을 조작자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에 갖추어진 방수포 모듈(7)은 카메라 모듈(3)로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표 즉, 카메라 모듈(3)이 좌·우 수평 방향과 상·하 수직 방향으로 회전된 거리와 카메라 모듈(3)과 화재 발생 지점까지의 직선 거리를 입력받은 다음, 소방 노즐(47)을 상기 화재 발생 지점의 좌표로 회전시켜 소방수를 방출시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템은 원격지에 위치한 조작자가 화재 현장의 상황을 카메라 모듈(3)에 부가 설치된 제 1 열화상 카메라(13)와 제 2 열화상 카메라(15)를 통해 관측할 수 있고, 상기 소방 노즐(47)을 카메라 모듈(3)로부터 전송된 화점 좌표로 회전시킬 수 있다.

또한, 조작자는 원격지에서 방수포 모듈(7)로 밸브 개방 제어 신호를 전송하여 화점에 소방수를 뿌릴 수 있다.

그러므로, 본 발명은 화재 현장에 화재 진압 인원이 들어가지 않기 때문에, 화재로 인한 인명 피해를 막을 수 있다.

1. 소방 로봇 3. 카메라 모듈
9. 수용함 11a. 연장 브라켓
13. 제 1 열화상 카메라 15. 제 2 열화상 카메라
17. 회전축 19. 톱니 기어
21. 제 1 수직 회전 구동 모터 23. 제 1 수직 이동량 측정 엔코더
25. 관통홀 27. 원형 레일
29. 베이스판 31. 홀
37. 제 1 수평 회전 구동 모터 39. 베이스 플레이트
41. 지지축 43. 회전 플레이트
45. 수직 브라켓 47. 소방 노즐
49. 수직 회전 스위벨 조인트 51. 웜 휠 기어
53. 웜 기어 55. 웜 축
57. 제 2 수직 회전 구동 모터 59. 제 2 수직 이동량 측정 엔코더
61. 수평 회전 스위벨 조인트 63. 소방수 입력관
65. 소방수 전달관 67. 제 2 수평 회전 구동 모터
69. 제 2 수평 이동량 측정 엔코더

Claims (6)

1. 구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇(1)에 장착되고 화재 현장을 관측함과 더불어 화재 현장에 대한 영상을 제공하고 화재 현장 내에 발생 된 화재 발생 지점의 좌표를 확보하는 카메라 모듈(3)과;
   구동 장치에 의해 화재 현장으로 진입하는 소방 로봇(1)에 장착된 상태에서 카메라 모듈(3)로부터 전송된 화재 발생 지점의 좌표를 향해 소방 노즐(47)을 회전시키고 조작자로부터 방수 명령이 떨어졌을 때 소방 노즐(47)을 통해 소방수를 방출하는 방수포 모듈(7)로 이루어지고,
   상기 카메라 모듈(3)은 화재 현장을 관측 및 촬영하고 피사체를 피사체의 온도에 따라 각기 다른 색상으로 표시하는 촬영 수단과;
   상기 촬영 수단을 좌·우 수평 방향으로 축 선회시키는 제 1 수평 회전 수단;
   상기 촬영 수단을 상·하 수직 방향으로 축 선회시키는 제 1 수직 회전 수단;
   상기 촬영 수단이 좌·우 수평 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 1 수평 회전량 측정 수단;
   상기 촬영 수단이 상·하 수직 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 1 수직 회전량 측정 수단;
   및 상기 제 1 수평 회전량 측정 수단과 제 1 수직 회전량 측정 수단으로부터 전달된 전기 신호를 이용하여 촬영 수단이 좌·우 수평 방향으로 회전한 각도와 상·하 수직 방향으로 회전한 각도를 연산 및 저장하고 촬영 수단에 의해 촬영된 피사체를 이용하여 화점과 피사체 사이의 직선 거리를 측정 및 저장하여 화점의 위치 좌표를 도출하는 제 1 제어부(36)로 이루어지며,
   상기 방수포 모듈(7)은 소방 노즐(47)을 좌·우 수평 방향으로 축 선회시키는 제 2 수평 회전 수단,
   상기 소방 노즐(47)을 상·하 수직 방향으로 축 선회시키는 제 2 수직 회전 수단,
   상기 소방 노즐(47)이 좌·우 수평 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 2 수평 회전량 측정 수단,
   상기 소방 노즐(47)이 상·하 수직 방향으로 축 선회 된 각도를 측정하는 제 2 수직 회전량 측정 수단,
   및 제 2 수평 회전 수단과 제 2 수직 회전 수단을 이용하여 제 2 수평 회전량 측정 수단과 제 2 수직 회전량 측정 수단에 의해 도출된 소방 노즐(47)의 위치 좌표가 카메라 모듈(3)에 의해 도출된 화점의 위치 좌표와 일치하도록 하고, 조작자에게 소방 노즐(47)의 위치 좌표 또는 제 1 제어부(36)로부터 전달된 화재 현장의 영상이나 화재 현장의 온도 데이터를 전달하는 제 2 제어부(42)로 이루어지고,
   상기 촬영 수단은 화재 현장을 촬영하고 촬영된 피사체를 피사체의 온도에 따라 각기 다른 색상으로 표시하는 제 1·2 열화상 카메라(13,15)이며,
   상기 제 1 수직 회전 수단은 수용함(9)과;
   상기 수용함(9)의 양측 단으로부터 수용함(9)의 상부 방향으로 나란하게 뻗어나온 2개의 연장 브라켓(11a,11b);
   상기 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 연장 브라켓(11a,11b) 사이에 끼워진 채 축 선회 되도록 연장 브라켓(11a,11b)과 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 관통하는 회전축(17);
   상기 회전축(17)의 일단에 고정 결합되는 톱니 기어(19);
   및 상기 수용함(9) 내부에 설치되고 모터축에 상기 톱니 기어(19)와 맞물리는 톱니 기어(20)가 갖추어져 전류가 공급되었을 때 상기 회전축(17)을 회전시켜 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 상·하 수직 방향으로 이동시키는 제 1 수직 회전 구동 모터(21)로 이루어지고,
   상기 제 1 수평 회전 수단은 상기 수용함(9)의 하부에서 수용함(9)과 소정 높이 간격을 두고 떨어지고 중앙에 관통홀(25)이 갖추어지며 상기 관통홀(25)의 가장자리에 원형 레일(27)이 구비되고 소방 로봇(1)이나 방수포 모듈(7)에 고정되는 베이스판(29)과, 상단면이 상기 수용함(9)의 저면에 고정 결합 되고 중앙에 홀(31)(Hole)이 관통되며 저면이 베이스판(29)에 갖추어진 원형 레일(27)과 맞물리는 회전링(32), 상기 홀(31)의 내주면에 형성된 톱니 기어(34), 상기 관통홀(25)의 내주면으로부터 관통홀(25)의 중앙 방향으로 돌출된 모터 홀딩 브라켓(35), 및 몸체가 상기 모터 홀딩 브라켓(35)에 고정되고 모터축에 고정된 톱니 기어(36)가 회전링(32)에 갖추어진 톱니 기어(34)와 맞물려 전류가 공급되었을 때 전기 구동력에 의해 회전링(32)을 회전시킴으로써 제 1·2 열화상 카메라(13,15)를 수평 방향으로 회전시키는 제 1 수평 회전 구동 모터(37)로 이루어지며,
   상기 제 2 수직 회전 수단은 소방 로봇(1)에 고정되는 베이스 플레이트(39)와,
   원통 형태로 이루어지고 하단면이 베이스 플레이트(39)의 일측면에 고정되며 둘레면에 톱니 기어(50)가 갖추어진 지지축(41),
   상기 지지축(41)의 상부에 결합 된 채로 좌·우 수평 방향으로 회전되는 회전 플레이트(43),
   상기 회전 플레이트(43) 위에 곧게 세워지는 수직 브라켓(45);
   상기 회전 플레이트(43)에 고정된 상태에서 소방 노즐(47)의 타단과 연통 되어 소방 노즐(47)로 소방 용수를 공급하고 상기 소방 노즐(47)의 타단을 회전 플레이트(43)에 붙들어 줌과 동시에 상기 소방 노즐(47)의 타단이 축 선회 되도록 하여 소방 노즐(47)의 일단이 상·하 수직 방향으로 이동되도록 하는 수직 회전 스위벨 조인트(49)(Swivel joint),
   상기 수직 브라켓(45)과 수직 회전 스위벨 조인트(49) 사이에 배치된 소방 노즐(47)의 외부 둘레면에 소방 노즐(47)의 원주 방향으로 장착된 웜 휠 기어(51)(Worm Wheel Gear),
   상기 웜 휠 기어(51)와 맞물려 웜 휠 기어(51)를 회전시키는 웜 기어(53),
   상기 웜 기어(53)와 일체로 결합 된 웜 축(55),
   및 상기 웜 축(55)을 회전시켜 웜 기어(53)와 웜 휠 기어(51)를 회전시킴으로써 결과적으로 소방 노즐(47)의 일단을 상·하 수직 방향으로 이동시키는 제 2 수직 회전 구동 모터(57)로 이루어지고,
   상기 제 2 수평 회전 수단은 기역자 형상으로 굽어지고 일단이 베이스 플레이트(39)의 하부에서 베이스 플레이트(39)와 지지축(41) 및 회전 플레이트(43)를 관통한 다음 회전 플레이트(43) 위에 설치된 수평 회전 스위벨 조인트(61)에 결합 되며 타단으로부터 유입된 소방 용수를 수평 회전 스위벨 조인트(61)로 전달하는 소방수 입력관(63)과, 일단이 수평 회전 스위벨 조인트(61)에 결합 되고 타단이 수직 회전 스위벨 조인트(49)에 결합 되어 소방수 입력관(63)과 수평 회전 스위벨 조인트(61)를 통해 입력된 소방 용수를 수직 회전 스위벨 조인트(49)로 전달하는 소방수 전달관(65), 상기 회전 플레이트(43)에 고정된 상태에서 상기 소방수 입력관(63)이 소방수 전달관(65)과 연통 된 채 좌·우 수평 방향으로 회전되도록 하는 수평 회전 스위벨 조인트(61), 및 몸체는 회전 플레이트(43)에 고정되고 모터축은 회전 플레이트(43)을 관통한 다음 회전 플레이트(43) 하부로 돌출되며 모터축 선단에는 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)와 맞물리는 톱니 기어(52)가 갖추어져 전류가 유입되었을 때 모터축에 설치된 톱니 기어(52)를 회전시켜 회전 플레이트(43)를 좌·우 수평 방향으로 회전시키는 제 2 수평 회전 구동 모터(67)로 이루어지며,
   상기 제 1 수직 회전량 측정 수단은 제 1 수직 회전 구동 모터(21)의 회전량을 파악하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 상·하 수직 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 1 수직 이동량 측정 엔코더(23)로 이루어지며,
   상기 제 1 수평 회전량 측정 수단은 제 1 수평 회전 구동 모터(37)의 회전량을 파악하여 제 1·2 열화상 카메라(13,15)가 좌·우 수평 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 1 수평 이동량 측정 엔코더로 이루어지고,
   상기 제 2 수직 회전량 측정 수단은 웜 휠 기어(51)와 맞물려 회전되면서 웜 휠 기어(51)의 회전량을 파악하여 소방 노즐(47)의 일단이 상·하 수직 방향으로 이동된 거리를 실시간으로 파악하는 제 2 수직 이동량 측정 엔코더(59)로 이루어지며,
   상기 제 2 수평 회전량 측정 수단은 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)와 맞물려 회전되면서 지지축(41)에 설치된 톱니 기어(50)의 회전량을 파악하여 회전 플레이트(43)가 좌·우 수평 방향으로 회전된 거리를 실시간으로 파악하는 제 2 수평 이동량 측정 엔코더(69)로 이루어지고,
   상기 소방 노즐(47)은 기역자 형태로 굽어져 일단이 전방을 바라보고 타단이 수직 브라켓(45)을 관통하며 화재 지점을 향해 소방 용수를 방출하는 것을 특징으로 하는 화점 자동 지향 및 화재 진압이 가능한 로봇용 방수포 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images