KR101251474B1

KR101251474B1 - 부력 조절 가능한 물고기형 로봇

Info

Publication number: KR101251474B1
Application number: KR1020100133846A
Authority: KR
Inventors: 정창현; 류영선
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-04-09
Also published as: KR20120072068A

Abstract

부력 조절 가능한 물고기형 로봇이 개시된다. 부력 조절 가능한 물고기형 로봇은 유체 흡배기구가 일측에 형성된 실린더, 실린더 내로 유체가 흡입되거나 배출되도록 실린더 내에서 왕복 운동 가능한 피스톤, 피스톤을 구동시키기 위한 액추에이터, 및 실린더 내부의 유체량을 조절하기 위해 액추에이터를 제어하는 제어기를 포함한다. 이는 소형으로 제작되는 물고기형 로봇의 부력 조절을 가능하게 한다.

Description

부력 조절 가능한 물고기형 로봇{Fish-type robot with buoyancy control}

본 발명은 소형의 물고기형 로봇에 관한 것으로, 특히 물고기형 로봇의 승강 및 하강에 관한 것이다.

수질조사나 해양탐사 등을 위한 물고기형 로봇이 알려져 있다. 기존의 물고기형 로봇은 주로 추진시 발생하는 양력을 이용하여 승강 및 하강을 할 수 있다. 그러나 이러한 기존 방식으로는 제자리 상태에 있는 물고기형 로봇의 승강 및 하강을 제어할 수 없다. 또한 기존 방식에 따르면, 물고기형 로봇이 잠수를 하기 위해서는 추진을 할 수밖에 없다. 따라서 이러한 방식을 회피하기 위해 부력 조절 방식을 이용할 수 있다. 그러나 알려진 자율 무인 잠수함(Autonomous Underwater Vehicles, AUV)과 같은 잠수 장비에 사용되는 부력 조절 장치는 그 크기가 크고 무게 또한 무거워서 물고기형 수중 로봇과 같은 소형 로봇에는 적용이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 소형의 물고기형 로봇에 적합한 부력 조절 메커니즘을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 부력 조절 가능한 물고기형 로봇은 유체 흡배기구가 일측에 형성된 실린더, 실린더 내로 유체가 흡입되거나 배출되도록 실린더 내에서 왕복 운동 가능한 피스톤, 피스톤을 구동시키기 위한 액추에이터, 및 실린더 내부의 유체량을 조절하기 위해 액추에이터를 제어하는 제어기를 포함한다.

여기서 흡배기구는 실린더로 물이 흡입되거나 배출되도록 물고기형 로봇의 안면 전단부에 위치하거나 실린더로 공기가 흡입되거나 배출되도록 물고기형 로봇의 상단부에 위치한다.

나아가 부력 조절 가능한 물고기형 로봇은 무선 통신을 위한 무선 통신부를 더 포함하며, 제어부는 무선 통신부를 통해 수신된 원격 제어 명령에 따라 액추에이터를 제어한다.

본 발명에 따르면, 물고기형 로봇의 비중을 1에 가깝게 맞추어 작은 부피의 실린더만으로 물고기형 로봇의 부력 조절을 가능하게 한다. 또한 본 발명에 따른 부력 조절 메커니즘은 물고기형 로봇 내부의 압력 강하를 고려하여 액추에이터를 선정하고 프레임을 설계하는 것을 가능하게 하며, 이에 따라 압축공기탱크를 제거하고 크기를 소형화할 수 있는 효과를 창출한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 조절 가능한 물고기형 로봇 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물고기형 로봇을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물고기형 로봇을 나타낸 도면.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부력 조절 가능한 물고기형 로봇 블록도이다.

물고기형 로봇(100)은 수질조사나 해양탐사 등을 위해 물고기 형태로 만들어진 소형의 로봇이다. 이러한 물고기형 로봇(100)은 유영을 위한 구동장치를 포함하며, 또한 수질조사나 해양탐사 등과 같은 역할을 위해 카메라, 환경센서, GPS 모듈, 등을 포함한다. 그러나 이러한 구성들은 본 발명의 양상들과는 무관하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 물고기형 로봇(100)은 부력 조절을 위해 실린더(110), 피스톤(120), 액추에이터(130), 및 제어기(140)를 포함한다. 실린더(110)의 일측에는 유체를 실린더(110)의 내부로 흡입하거나 실린더(110) 내부에 흡입된 유체를 배출하기 위한 유체 흡배기구(111)가 형성되어 있다. 일 실시예에 있어서, 유체 흡배기구(111)는 물고기형 로봇(100)의 안면 전단부, 예를 들어 물고기형 로봇(100)의 입에 위치하여 수중에 노출되며, 물을 실린더(110) 내부로 흡입하거나 흡입된 물을 실린더(110) 밖으로 배출한다. 다른 실시예에 있어서, 유체 흡배기구(111)는 물고기형 로봇(100)의 상단부에 위치하여 수면 위로 노출되어 공기를 실린더(110) 내부로 흡입하거나 흡입된 공기를 수중에서 실린더(110) 밖으로 배출한다.

피스톤(120)은 실린더(110) 내에서 왕복 운동한다. 피스톤(120)은 왕복 운동을 통해 실린더(110) 내로 유체가 흡입되거나 실린더(110) 밖으로 유체가 배출되도록 한다. 액추에이터(130)는 피스톤(120)을 구동시키기 위한 구성이다. 액추에이터(130)는 피스톤(120)을 구동시켜 실린더(110) 내로 유체가 흡입되도록 하거나 실린더(110) 밖으로 흡입된 유체가 배출되도록 할 수 있다. 제어기(140)는 물고기형 로봇(100) 전반을 제어하기 위한 구성으로써, 일 예로 마이크로 프로세서일 수 있다. 제어기(140)는 액추에이터(130)를 제어하여 피스톤(120)을 구동시킨다. 제어기(140)는 피스톤(120) 구동을 통해 실린더(110) 내 유체의 양을 조절함으로써 물고기형 로봇(100)의 부력을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 추가적인 양상에 따라 물고기형 로봇(100)은 통신 모듈(150)을 더 포함하며, 제어기(140)는 통신 모듈(150)을 통해 수신된 원격 제어 명령에 따라 액추에이터(130)를 제어한다. 통신 모듈(150)은 외부와의 무선 통신을 지원하는 모듈이다. 일 실시예에 있어서, 통신 모듈(150)은 RF 통신 모듈이다. 통신 모듈(150)은 외부로부터 전송된 원격 제어 명령을 수신하고, 수신된 원격 제어 명령을 제어기(140)로 출력한다. 제어기(140)는 입력된 원격 제어 명령에 따라 액추에이터(130)를 제어한다. 따라서 사용자는 PC나 리모트 컨트롤러 등을 이용하여 물고기형 로봇(100)의 부력을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물고기형 로봇을 나타낸 도면이다.

물고기형 로봇(100)은 그 내부에 실린더(110)와 실린더(110) 내에서 왕복 운동하여 실린더(110) 내부 유체의 양을 조절할 수 있는 피스톤(120)을 포함한다. 실린더(110)의 일단에는 흡배기구(111)가 형성되어 있다. 도 2에 따른 실시예에서는 흡배기구(111)가 물고기형 로봇(100)의 입을 통해 외부에 노출되어 있다. 따라서 물고기형 로봇(100)은 수중에서 흡배기구(111)를 통해 실린더(110) 내부로 물을 흡입하거나 실린더(110) 내부에 흡입된 물을 외부로 배출할 수 있다. 물고기형 로봇(100)을 하강시키고자 할 경우, 제어기(140)는 액추에이터(130) 제어를 통해 피스톤(120)을 a 방향으로 움직여 실린더(110) 내부로 물을 흡입시킨다. 반대로 물고기형 로븟을 상승시키고자 할 경우, 제어기(140)는 액추에이터(130) 제어를 통해 피스톤(120)을 b 방향으로 움직여 실린더(110) 내부에 흡입된 물을 외부로 배출시킨다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물고기형 로봇을 나타낸 도면이다.

물고기형 로봇(100)은 그 내부에 실린더(110)와 실린더(110) 내에서 왕복 운동하여 실린더(110) 내부 유체의 양을 조절할 수 있는 피스톤(120)을 포함한다. 실린더(110)의 일단에는 흡배기구(111)가 형성되어 있다. 도 3에 따른 실시예에서는 흡배기구(111)가 물고기형 로봇(100)의 상단부에 위치하여 수면 위로 노출된다. 도 3에 따른 예에서 흡배기구(111)는 공기를 흡입하거나 배출할 수 있도록 항상 수면 위로 노출되는 구조를 갖는다. 즉, 물고기형 로봇(100)이 부력 조절에 따라 최대한 하강하더라도 흡배기구(111)는 수면 위로 노출되도록 설계된다. 물고기형 로봇(100)을 상승시키고자 할 경우, 제어기(140)는 액추에이터(130) 제어를 통해 피스톤(120)을 a 방향으로 움직여 실린더(110) 내부로 공기를 흡입시킨다. 반대로 물고기형 로봇(100)을 하강시키고자 할 경우, 제어기(140)는 액추에이터(130) 제어를 통해 피스톤(120)을 b 방향으로 움직여 실린더(110) 내부에 흡입된 공기를 외부로 배출시킨다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 물고기형 로봇 110 : 실린더
111 : 흡배기구 120 : 피스톤
130 : 액추에이터 140 : 제어기
150 : 통신 모듈

Claims

물고기형 로봇에 있어서,
유체 흡배기구가 일측에 형성된 실린더;
상기 실린더 내로 유체가 흡입되거나 배출되도록 상기 실린더 내에서 왕복 운동 가능한 피스톤;
상기 피스톤을 구동시키기 위한 액추에이터; 및
상기 실린더 내부의 유체량을 조절하기 위해 상기 액추에이터를 제어하는 제어기;
를 포함하며,
상기 흡배기구는 상기 실린더로 물이 흡입되거나 배출되도록 상기 물고기형 로봇의 안면 전단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 부력 조절 가능한 물고기형 로봇.
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제1항에 있어서,
무선 통신을 위한 통신 모듈;을 더 포함하며,
상기 제어기는 상기 통신 모듈을 통해 수신된 원격 제어 명령에 따라 상기 액추에이터를 제어함을 특징으로 하는 부력 조절 가능한 물고기형 로봇.