KR101358547B1 - 수중운항 플랫폼 - Google Patents

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KR101358547B1
KR101358547B1 KR1020120054203A KR20120054203A KR101358547B1 KR 101358547 B1 KR101358547 B1 KR 101358547B1 KR 1020120054203 A KR1020120054203 A KR 1020120054203A KR 20120054203 A KR20120054203 A KR 20120054203A KR 101358547 B1 KR101358547 B1 KR 101358547B1
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서태원
진상록
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영남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 대상체를 수용할 수 있는 수용부가 마련된 운송플랫폼; 상기 운송플랫폼의 전방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제1 및 제2 회전형 스러스트와, 상기 운송플랫폼의 후방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제3 및 제4 회전형 스러스트를 포함하여, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트의 회전에 따라 변경되는 추력 방향의 변경에 의해 상기 운송플랫폼의 방향이 전환되도록 하는 스러스트 유닛; 상기 운송플랫폼의 내부에 구비되며, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트를 각각 회전 구동시키는 복수개의 구동부; 상기 복수개의 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 복수개의 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 수중운항 플랫폼을 제공한다.
따라서, 운송플랫폼이 수중에서 구동부에 의해 회전하는 제1 내지 제4회전형 스러스트의 추력에 의해 자유로이 운행하면서 양식어장의 어패류에 피해를 입히는 대상체(불가사리 등)를 직접적으로 포획할 수 있어, 잠수부가 수중 속에서 작업함으로 인하여 발생되는 위험 부담을 줄이면서 단시간에 많은 대상체를 용이하게 포획할 수 있다는 장점을 갖는다.

Description

수중운항 플랫폼{Underwater navigation platform}
본 발명은 수중운항 플랫폼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중을 운항하면서 대상체(불가사리 등)를 용이하게 포획하여 수거할 수 있는 수중운항 플랫폼에 관한 것이다.
일반적으로 수중 로봇은 인간이 접근하기 어려운 수중환경에서 해양자원 탐사, 해양플랜트 시공에 앞서 해저환경 및 구조물의 수중 검사, 해양생명체의 탐구, 침몰 선박 수색, 수산양식 환경 감시 등에 활용되고 있다.
수산양식 환경 감시를 기준으로 하여 대한민국 등록특허 제0379027호에 기재된 종래기술을 참조하면, 양식장에서 양식되는 어패류에 피해를 입히는 불가사리는 완장(발)에 가시가 있는 극피동물로서, 바다의 쥐라고 불릴 만큼 생명력이 강하고 천적이 없으며, 번식력이 강해 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다. 즉 몸의 일부가 절단되어도 본체는 물론 절단된 부분도 새로운 개체로 성장하는 재생력이 강한 생물이다.
대체적으로 불가사리는 우리나라 전 연안 어장에 1㎡당 0.3 ~ 1.5 마리로 다량 분포하고 있는데, 불가사리는 조개, 전복, 굴, 성게, 멍게 등 닥치는 대로 잡아먹어 불가사리 1마리의 1일 포식량은 바지락의 경우 16마리, 피조개의 경우 1.5마리로 불가사리 1마리가 1년에 바지막 5,000마리를 포식하며, 남해안 양식장 1ha당 불가사리에 의한 피조개의 피해량은 약 47만 마리로 추정되는 등 그 피해가 매우 심각한 실정이다.
현재 불가사리의 포획방법은 잠수부에 의한 직접 포획이나 자망, 통발 등으로 미끼를 이용하여 불가사리를 포획하는 소극적 방법에 의존하고 있는 실정이다.
그러나, 잠수부에 의한 직접 포획 방법은 효율성이 떨어지며 고위험 환경에 노출되는 단점이 있으며, 자망이나 통발을 이용하는 간접적 방법은 포획하는 불가사리의 양에 비해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 수중을 운행하면서 양식어장의 어패류에 피해를 입히는 대상체(불가사리 등)의 위치를 감지하여 포획하고 이를 수중 밖으로 운송하도록 하는 수중운항 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 발명에 의하면, 대상체를 수용할 수 있는 수용부가 마련된 운송플랫폼; 상기 운송플랫폼의 전방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제1 및 제2 회전형 스러스트와, 상기 운송플랫폼의 후방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제3 및 제4 회전형 스러스트를 포함하여, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트의 회전에 따라 변경되는 추력 방향의 변경에 의해 상기 운송플랫폼의 방향이 전환되도록 하는 스러스트 유닛; 상기 운송플랫폼의 내부에 구비되며, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트를 각각 회전 구동시키는 복수개의 구동부; 상기 복수개의 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 복수개의 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 각 구동부는 구동모터와, 상기 구동모터의 동력을 전달하는 구동축과, 상기 구동축의 회전동력을 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트에 전달하는 연결수단을 포함하는 수중운항 플랫폼이 제공된다.
상기 수중운항 플랫폼에 있어서, 상기 제어부의 제어에 의해 대상체를 포획하여 상기 수용부로 운반할 수 있도록 상기 운송플랫폼에 설치되는 로봇 매니퓰레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 운송플랫폼의 일면에는 포획 대상체의 위치를 감지하여 상기 제어부에 정보를 전달하는 감지수단과, 상기 감지수단의 전방으로 조명을 조사하는 조명수단을 더 포함할 수 있고, 상기 감지수단은 센서 또는 카메라일 수 있다.
상기 수용부는 포획된 대상체의 무게를 측정하여 상기 제어부에 정보를 제공하는 압력센서를 더 포함할 수 있다.
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본 발명에 따른 수중운항 플랫폼에 의하면, 운송플랫폼이 수중에서 구동부에 의해 회전하는 제1 내지 제4회전형 스러스트의 추력에 의해 자유로이 운행하면서 양식어장의 어패류에 피해를 입히는 대상체(불가사리 등)를 직접적으로 포획할 수 있어, 잠수부가 수중 속에서 작업함으로 인하여 발생되는 위험 부담을 줄이면서 단시간에 많은 대상체를 용이하게 포획할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수중운항 플랫폼의 내부 구성을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 회전형 스러스트가 구동부에 의해 회동하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 1에 도시된 수중운항 플랫폼이 스러스트 유닛의 추력에 의해 전방, 전방 상부, 전방 하부, 전방 좌측, 전방 우측으로 진행하는 상태를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 1에 도시된 수중운항 플랫폼이 스러스트 유닛의 추력에 의해 후방, 후방 상부, 후방 하부, 후방 좌측, 후방 우측으로 진행하는 상태를 도시한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 도 1에 도시된 수중운항 플랫폼이 스러스트 유닛의 추력에 의해 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수중운항 플랫폼의 내부 구성을 도시한 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 회전형 스러스트가 구동부에 의해 회동하는 상태를 도시한 평면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼(100)은, 운송플랫폼(110)과, 스러스트 유닛(120)과, 구동부(130)와, 전원공급부(140)와, 제어부(150)를 포함한다. 상기 수중운항 플랫폼(100)은 로봇 매니퓰레이터(160)와, 감지수단(170)과, 조명수단(180)을 더 포함하여 대상체를 용이하게 포획할 수 있다.
상기 운송플랫폼(110)에는 대상체를 수용할 수 있는 수용부(112)가 마련된다. 상기 수용부(112)는 상기 운송플랫폼(110)의 중앙부에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 수용부(112)의 입구는 상기 운송플랫폼(110)의 상부에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 수용부(112)로는 포획된 대상체가 수용됨으로 상기 수용부(112)의 입구가 상기 운송플랫폼(110)의 하부에 구비되면 대상체를 수용하더라도 운반할 수 없기 때문이다.
상기 수용부(112)에는 압력센서(미도시)가 구비된다. 상기 압력센서(미도시)는 상기 수용부(112)의 바닥면에 구비되어 상기 수용부(112)로 수용되는 대상체의 무게를 측정하여 후술되는 제어부(150)로 정보를 전송하는 역할을 한다.
상기 운송플랫폼(110)의 일면에는 감지수단(170)과 조명수단(180)이 구비된다. 상기 감지수단(170)은 상기 운송플랫폼(110)의 일면에서 포획 대상체의 위치를 감지하여 후술되는 제어부(170)로 정보를 전달하는 역할을 하며, 상기 감지수단(170)으로는 센서 또는 카메라가 이용되는 것이 바람직하다. 상기 센서 또는 카메라는 시중에 널리 유통되는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 조명수단(180) 역시 상기 운송플랫폼(110)의 일면에 구비되어 상기 감지수단(170)의 전방으로 조명을 조사하는 역할을 한다. 상기 조명수단(180)이 상기 운송플랫폼(110)의 일면에 구비되는 이유는 수중의 얇은 곳에는 빛에 의해 전방을 관찰할 수 있으나, 수중 깊은 곳으로 들어갈수록 어두워져 전방을 관찰할 수 없기 때문에 조명수단(180)이 조명을 조사함으로써 상기 감지수단(170)이 대상체를 감지하도록 하기 위함이다.
상기 스러스트 유닛(120)은 제1회전형 스러스트(122)와 제2회전형 스러스트(124) 및 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)를 포함한다. 상기 스러스트 유닛(120)은 상기 운송플랫폼(110)의 각 모서리에 회전 가능하게 장착된다.
상기 제1회전형 스러스트(122), 제2회전형 스러스트(124), 제3회전형 스러스트(126) 및 제4회전형 스러스트(128)를 구동시키는 복수개의 구동부(130)는 상기 운송플랫폼(110)의 내부에 구비된다. 상기 구동부(130)는 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124)를 구동시키는 제1구동부(미도시)와 상기 제3회전형 스러스트(126)과 상기 제4회전형 스러스트(128)를 구동시키는 제2구동부(미도시)로 구분될 수 있다.
상기 제1구동부(미도시)와 상기 제2구동부(미도시)로 구분되는 상기 구동부(130)는 구동모터(132)와, 구동축(134)과, 연결수단(136)를 포함한다.
상기 구동모터(132)는 상기 제1, 제2, 제3, 제4회전형 스러스트(122,124,126,128)를 회전시키는 동력을 공급하고, 상기 구동축(134)은 상기 구동모터(132)의 동력을 전달하는 역할을 하며, 상기 연결수단(136)은 상기 구동축(134)와 상기 제1, 제2, 제3, 제4회전형 스러스트(122,124,126,128)를 연결하는 역할을 한다.
상기 연결수단(136)은 상기 구동축(134)에 장착되는 제1연결기어(136a)와, 상기 제1연결기어(136a)와 치합하는 제2연결기어(136b)와, 상기 제2연결기어(136b)가 장착되는 연결축(136c)와, 상기 연결축(136c)의 양단에 장착되는 제1회동기어(136d) 및 제2회동기어(136e)와, 상기 제1, 제2, 제3, 제4회전형 스러스트(122,124,126,128)의 끝단에 장착되는 제1, 제2, 제3 및 제4구동기어(136f)를 포함한다.
상기 구동모터(132)의 동력이 순차적으로 상기 구동축(134), 제1연결기어(136a), 제2연결기어(136b), 연결축(136c), 제1회동기어(136d) 및 제2회동기어(136e) 및 제1, 제2, 제3 및 제4구동기어(136f)로 전달됨으로 인하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4회전형 스러스트(122,124,126,128)가 회전하게 된다.
상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124)는 각각 상기 운송플랫홈(110)의 전방 양단의 모서리에 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124)를 회전시키는 각각의 회전축(122a,124a)이 장착됨으로써 설치되는 것이 바람직하고, 상기 제3회전형 스러스트(126)와 상기 제4회전형 스러스트(128)는 각각 상기 운송플랫폼(110)의 후방 양단의 모서리에 상기 제3회전형 스러스트(126)와 상기 제4회전형 스러스트(128)를 회전시키는 각각의 회전축(126a,128a)이 장착됨으로써 설치되는 것이 바람직하다.
상기 운송플랫폼(110)의 내부에는 전원공급부(140)와 제어부(150)가 구비된다. 상기 전원공급부(140)는 상기 구동부(130)에 전원을 공급하는 역할을 하고, 상기 제어부(150)는 상기 구동부(130)와 상기 제1, 제2, 제3, 제4회전형 스러스트(122,124,126,128)의 추력을 제어하는 역할을 한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 수중운항 플랫폼(100)이 전방 및 후방으로 진행하고, 진행 중 좌측 및 우측으로 방향이동을 하며, 시계방향 및 반시계방향으로 회전하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼(100)이 전방으로 진행하는 상태는 도 1에 도시된 상태에서 제1회전형 스러스트(122)와 제2회전형 스러스트(124) 및 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)에서 추력을 발생시킴으로 인하여 이루어진다.
상기의 상태에서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 좌측으로 이동시에는 상기 제1회전형 스러스트(122)에서는 추력이 생성되지 않고, 상기 제2회전형 스러스트(124), 제3회전형 스러스트(126) 및 제4회전형 스러스트(128)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 좌측으로 이동하게 된다.
반대의 경우 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 우측으로 이동시에는 상기 제2회전형 스러스트(124)에서는 추력이 생성되지 않고, 상기 제1회전형 스러스트(122), 제3회전형 스러스트(126) 및 제4회전형 스러스트(128)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 우측으로 이동하게 된다.
상기 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 상측으로 이동시에는 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124)의 분사구가 제1구동부(미도시)의 구동에 의해 운송플랫폼(110)의 하부로 향하도록 회전된 상태에서 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124) 및 상기 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 상측으로 이동하게 된다.
반대의 경우 상기 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 하측으로 이동시에는 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124)의 분사구가 제1구동부(미도시)의 구동에 의해 운송플랫폼(110)의 상부로 향하도록 회전된 상태에서 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124) 및 상기 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 하측으로 이동하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼(100)이 후방으로 진행하는 상태는 도 1에 도시된 상태에서 제1회전형 스러스트(122)와 제2회전형 스러스트(124) 및 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)가 구동부(130)의 구동에 의해 180°회전한 상태에서 추력을 발생시킴으로 인하여 이루어진다.
상기의 상태에서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 좌측으로 이동시에는 상기 제3회전형 스러스트(126)에서는 추력이 생성되지 않고, 상기 제4회전형 스러스트(128), 제1회전형 스러스트(122) 및 제2회전형 스러스트(124)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 좌측으로 이동하게 된다.
반대의 경우 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 우측으로 이동시에는 상기 제4회전형 스러스트(128)에서는 추력이 생성되지 않고, 상기 제3회전형 스러스트(126), 제1회전형 스러스트(122) 및 제2회전형 스러스트(124)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 우측으로 이동하게 된다.
상기 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 상측으로 이동시에는 상기 제3회전형 스러스트(126)와 상기 제4회전형 스러스트(128)의 분사구가 제2구동부(미도시)의 구동에 의해 운송플랫폼(110)의 하부로 향하도록 회전된 상태에서 상기 제3회전형 스러스트(126)와 상기 제4회전형 스러스트(128) 및 상기 제1회전형 스러스트(122)와 제2회전형 스러스트(124)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 상측으로 이동하게 된다.
반대의 경우 상기 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 하측으로 이동시에는 상기 제3회전형 스러스트(126)와 상기 제4회전형 스러스트(128)의 분사구가 제2구동부(미도시)의 구동에 의해 운송플랫폼(110)의 상부로 향하도록 회전된 상태에서 상기 제1회전형 스러스트(122)와 상기 제2회전형 스러스트(124) 및 상기 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)에서 추력이 생성되면서 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 하측으로 이동하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 수중운항 플랫폼(100)이 시계방향 및 반시계방향으로 회전하는 상태는 수중운항 플랫폼(100)이 진행방향의 상측 및 하측으로 이동하는 상태에서 설명한 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 운송플랫폼(110)이 수중에서 구동부에 의해 회전하는 제1회전형 스러스트(122)와 제2회전형 스러스트(124) 및 제3회전형 스러스트(126)와 제4회전형 스러스트(128)의 추력에 의해 자유로이 운행하면서 양식어장의 어패류에 피해를 입히는 대상체(불가사리 등)를 직접적으로 포획할 수 있어, 잠수부가 수중 속에서 작업함으로 인하여 발생되는 위험 부담을 줄이면서 단시간에 많은 대상체를 용이하게 포획할 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 수중운항 플랫폼 110 : 운송플랫폼
112 : 수용부 120 : 스러스트 유닛
122 : 제1회전형 스러스트 124 : 제2회전형 스러스트
126 : 제3회전형 스러스트 128 : 제4회전형 스러스트
130 : 구동부 132 : 구동모터
134 : 구동축 136 : 연결수단
140 : 전원공급부 150 : 제어부
160 : 로봇 매니퓰레이터 170 : 감지수단
180 : 조명수단

Claims (7)

  1. 대상체를 수용할 수 있는 수용부가 마련된 운송플랫폼;
    상기 운송플랫폼의 전방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제1 및 제2 회전형 스러스트와, 상기 운송플랫폼의 후방 모서리에 회전가능하게 장착되는 제3 및 제4 회전형 스러스트를 포함하여, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트의 회전에 따라 변경되는 추력 방향의 변경에 의해 상기 운송플랫폼의 방향이 전환되도록 하는 스러스트 유닛;
    상기 운송플랫폼의 내부에 구비되며, 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트를 각각 회전 구동시키는 복수개의 구동부;
    상기 복수개의 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
    상기 복수개의 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 각 구동부는,
    구동모터와,
    상기 구동모터의 동력을 전달하는 구동축과,
    상기 구동축의 회전동력을 상기 제1,제2,제3 및 제4 회전형 스러스트에 전달하는 연결수단을 포함하는 수중운항 플랫폼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 의해 대상체를 포획하여 상기 수용부로 운반할 수 있도록 상기 운송플랫폼에 설치되는 로봇 매니퓰레이터를 더 포함하는 수중운항 플랫폼.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 운송플랫폼의 일면에는 포획 대상체의 위치를 감지하여 상기 제어부에 정보를 전달하는 감지수단과,
    상기 감지수단의 전방으로 조명을 조사하는 조명수단을 더 포함하는 수중운항 플랫폼.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 감지수단은,
    센서 또는 카메라인 것을 특징으로 하는 수중운항 플랫폼.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용부는,
    포획된 대상체의 무게를 측정하여 상기 제어부에 정보를 제공하는 압력센서를 더 포함하는 수중운항 플랫폼.
  6. 삭제
  7. 삭제
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