KR101362233B1 - 지뢰탐지로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지뢰탐지로봇에 관한 것으로서, 본체와, 센서 헤드부와, 지지부재와, 연결부를 포함한다. 본체는 트랙 또는 바퀴에 의해 구동된다. 센서 헤드부는 지중(地中)의 지뢰를 감지하는 다수의 센서를 구비하며, 본체의 진행방향을 기준으로 본체의 전방에 배치된다. 지지부재는 센서 헤드부에 연결되어 센서 헤드부를 지지한다. 연결부는 미리 설정된 한계력 이내의 외력 작용시에는 지지부재가 본체 측으로 탄성복귀되도록, 한계력 이상의 외력 작용시에서는 지지부재가 본체로부터 이탈되도록 본체와 지지부재를 연결한다.

Description

지뢰탐지로봇{Robot for detecting landmine}

본 발명은 지뢰탐지로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사람이 탑승하여 또는 무인으로 주행하며 다수의 센서를 이용하여 지중에 매설된 지뢰를 탐지하는 지뢰탐지로봇에 관한 것이다.

지뢰는 전시 또는 우리나라와 같이 남북이 대치하고 있는 특수한 상황에서 주요 군사시설이나 진지 또는 적의 침입으로부터 취약하거나 그 침입이 예상되는 지역 등에 방어 목적으로 매설해 놓는 일종의 살상 무기이다.

그러나 실제 지뢰로 인한 피해는 군인들보다는 민간인들에게 많은 피해를 주고 있다. 지뢰를 매설한 후 오랜 시간이 지나면 사실상 관리의 소홀로 인하여 방치될 수밖에 없으므로 차후 민간인들이 그 지뢰로부터 피해를 입게 되는 것이다. 또한 홍수와 같은 자연 재해에 의해 강이나 하천으로 유실되면 그 하류의 주민이나 관광객들이 지뢰에 의해 피해를 입게 되는 경우도 있다. 특히 오래된 지뢰는 풍화작용에 의해 조금의 충격에 의해서도 폭발하기 때문에 매우 위험하며, 이를 제거할 때에도 매우 위험하다.

따라서 설치된 지뢰를 안전하고 신뢰성 있게 제거하는 것이 필요한데, 종래에는 이러한 지뢰를 제거하기 위해 훈련된 작업자가 탐침봉을 이용하여 직접 지면을 찔러 지뢰를 탐지하거나, 불도저와 같은 장비로 지면을 갈아 엎거나, 금속탐지기를 이용하여 탐지하는 방법들이 있었다.

도 1은 종래의 지뢰탐지로봇의 일례를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 지뢰탐지로봇(10)은 바퀴로 구동되는 본체(11)와, 지뢰(1)를 감지하는 다수의 센서를 구비하는 센서 헤드부(12)와, 본체(11)와 센서 헤드부(12)를 연결하며 센서 헤드부(12)를 지지하는 지지부재(13)를 포함한다.

종래의 지뢰탐지로봇(10)은 스틸과 같은 강체의 지지부재(13)를 이용하여 센서 헤드부(12)를 지지하므로, 지중의 지뢰(1)가 폭발하는 경우 폭발에 의한 에너지를 지지부재(13) 전체가 흡수하게 된다.

따라서, 지뢰의 폭발에 의해 지지부재가 휘어지는 등의 파손이 발생하면 지지부재 전체를 교체해야 하는 불편함이 있었고, 지지부재의 교체 비용 또한 과다하게 소요되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본체와 센서 헤드부 사이에 지뢰의 폭발에 의한 에너지를 흡수할 수 있는 연결부재를 설치함으로써, 본체와 센서 헤드부의 연결 구조를 개선하고, 지뢰의 폭발에 의한 부품의 교체 비용을 절감할 수 있는 지뢰탐지로봇을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지뢰탐지로봇은, 트랙 또는 바퀴에 의해 구동되는 본체; 지중(地中)의 지뢰를 감지하는 다수의 센서를 구비하며, 상기 본체의 진행방향을 기준으로 상기 본체의 전방에 배치되는 센서 헤드부; 상기 센서 헤드부에 연결되어 상기 센서 헤드부를 지지하는 지지부재; 및 미리 설정된 한계력 이내의 외력 작용시에는 상기 지지부재가 상기 본체 측으로 탄성복귀되도록, 상기 한계력 이상의 외력 작용시에서는 상기 지지부재가 상기 본체로부터 이탈되도록 상기 본체와 상기 지지부재를 연결하는 연결부;를 포함하여 이루어지고, 상기 연결부는, 상기 본체와 상기 지지부재를 탄성적으로 연결하며, 상기 한계력을 결정하는 탄성한계를 가지는 탄성부재; 및 상기 본체에 대하여 상기 지지부재가 회동 가능하게 상기 본체와 상기 지지부재를 결합하며, 상기 탄성부재의 탄성한계 이상으로 양단부를 잡아당기는 힘에 의해 분리되는 조인트부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 지뢰탐지로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 연결부는 복수 개 마련되며, 복수의 연결부는 상기 본체의 폭 방향으로 이격되게 배치된다.

본 발명에 따른 지뢰탐지로봇에 있어서, 바람직하게는, 상기 센서 헤드부는, 상기 지뢰의 금속성분을 감지하는 다수의 금속탐지센서와, 레이더를 이용하여 상기 지뢰를 감지하는 다수의 지중탐사레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)를 구비하며, 상기 본체의 진행방향을 기준으로 상기 금속탐지센서는 상기 지중탐사레이더보다 전방에 배치된다.

본 발명의 지뢰탐지로봇에 따르면, 센서 헤드부를 지지함과 동시에 작은 폭발에 의한 지지부재의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 지뢰탐지로봇에 따르면, 지뢰 폭발에 의한 부품의 교체 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 지뢰탐지로봇의 일례를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지뢰탐지로봇의 정면도이고,
도 3은 도 2의 지뢰탐지로봇의 평면도이고,
도 4는 도 2의 지뢰탐지로봇 근처에서 지뢰가 폭발할 때 지뢰탐지로봇의 작동상태를 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지뢰탐지로봇의 정면도이다.

이하, 본 발명에 따른 지뢰탐지로봇의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지뢰탐지로봇의 정면도이고, 도 3은 도 2의 지뢰탐지로봇의 평면도이고, 도 4는 도 2의 지뢰탐지로봇 근처에서 지뢰가 폭발할 때 지뢰탐지로봇의 작동상태를 설명하는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 지뢰탐지로봇(100)은, 사람이 탑승하여 또는 무인으로 주행하며 다수의 센서를 이용하여 지중에 매설된 지뢰를 탐지하는 것으로서, 본체(110)와, 센서 헤드부(120)와, 지지부재(130)와, 연결부(140)를 포함한다.

상기 본체(110)는 트랙 또는 바퀴에 의해 구동된다. 본체(110)에는 후술할 금속탐지센서(121), 지중탐사레이더(122) 등에서 감지된 신호가 입력되고 입력된 신호를 분석하는 제어부(미도시)가 탑재될 수 있다. 또한, 본체(110)에는 트랙 또는 바퀴를 구동하는 엔진 또는 모터와 같은 구동유닛, 구동유닛의 구동력을 트랙 또는 바퀴로 전달하는 동력전달유닛이 함께 탑재될 수 있다.

상기 센서 헤드부(120)는, 지중(地中)의 지뢰를 감지하는 다수의 센서를 구비하며, 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)의 전방에 배치된다. 센서 헤드부(120)는 다수의 금속탐지센서(121)와, 다수의 지중탐사레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)(122)를 구비한다.

상기 금속탐지센서(121)는, 지중(地中)의 지뢰(1)의 금속성분을 감지하며, 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)의 전방에 배치된다.

금속탐지센서(121)는 한 쌍의 탐지 코일과 제어를 위한 전자회로로 구성되어 있다. 코일에 교류 전류를 흘려주면 코일에 주기적으로 변하는 자기장이 발생한다. 코일 아래 지중에 지뢰(1)와 같은 금속성분이 있을 경우 변하는 자기장에 의해 와전류가 유도되며, 유도된 와전류에 의해 지뢰(1)가 자기장을 발생시킨다. 금속탐지센서는 이 자기장의 변화를 감지하여 지뢰(1)의 존재 여부를 감지한다.

금속탐지센서(121)는 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)의 전방에서 지중탐사레이더(122)보다 앞에 배치되어, 지뢰 매설이 의심되는 영역을 1차적으로 필터링한다.

상기 지중탐사레이더(122)는, 레이더를 이용하여 지뢰(1)를 감지하며, 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)와 금속탐지센서(121) 사이에 배치된다.

지중탐사레이더(122)는 마이크로파를 생성시키는 생성부와, 생성된 마이크로파를 지중 내부로 송신하는 송신 안테나와, 지중의 지뢰(1)에 의해 반사된 마이크로파를 다시 수신하는 수신 안테나로 구성된다. 수신 안테나를 통해 수신된 마이크로파의 파형 분석을 통해 지중에 매설된 지뢰(1)의 존재 여부 및 위치 등을 파악할 수 있다.

지중탐사레이더(122)는 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110) 전방에서 금속탐지센서(121)와 본체(110) 사이에 배치되어, 지뢰 매설이 의심되는 영역을 2차적으로 필터링한다. 금속탐지센서(121)를 통해 1차적으로 필터링된 의심 영역을 필터링하며, 지중탐사레이더(122)를 통해서는 지뢰(1)의 존재 여부 및 깊이 등을 파악할 수 있다.

상기 지지부재(130)는, 센서 헤드부(120)를 본체(110)에 연결시키며, 지면(2)으로부터 일정 높이를 유지할 수 있도록 센서 헤드부(120)를 지지한다. 일반적으로 지지부재(130)는 스틸과 같은 강체로 제작된다.

상기 연결부(140)는, 본체(110)와 지지부재(130)를 연결하는 것으로서, 미리 설정된 한계력 이내의 외력 작용시에는 지지부재(130)가 본체(110) 측으로 탄성복귀되도록, 한계력 이상의 외력 작용시에서는 지지부재(130)가 본체(110)로부터 이탈되도록 한다. 연결부(140)는 탄성부재(141)와, 조인트부재(142)를 포함한다.

상기 탄성부재(141)는, 본체(110)와 지지부재(130)를 탄성적으로 연결하며, 본체(110)와 지지부재(130)를 연결하는 연결부(140)의 한계력은 탄성부재(141)의 탄성한계에 의해 결정된다. 상기 조인트부재(142)는, 본체(110)에 대하여 지지부재(130)가 회동 가능하게 본체(110)와 지지부재(130)를 결합한다. 본 실시예에서 탄성부재(141)로는 스프링부재가, 조인트부재(142)로는 유니버셜 조인트부재가 이용될 수 있다.

탄성부재(141)만으로 본체(110)와 지지부재(130)를 연결하는 경우 흔들림 등과 같은 문제로 인해 센서 헤드부(120)를 지면(2)으로부터 일정 높이에서 고정시키는 강체로서의 기능을 충분히 수행할 수 없는 문제가 있을 수 있고, 조인트부재(142)만으로 본체(110)와 지지부재(130)를 연결하는 경우 센서 헤드부(120)를 고정시키는 기능은 수행할 수 있으나 작은 폭발에도 조인트부재(142) 자체가 파손되어 센서 헤드부(120)를 견고하게 지지하기 위한 강체로서의 기능을 충분히 수행할 수 없는 문제가 있을 수 있다.

따라서, 탄성부재(141)와 조인트부재(142)를 조합하여 연결부(140)를 구성함으로써, 센서 헤드부(120)를 지면(2)으로부터 일정 높이에서 고정시키는 기능뿐만 아니라 작은 폭발에서 발생하는 에너지를 흡수하여 연결부(140)의 파손을 방지하는 기능을 상호보완적으로 수행할 수 있다.

도 4의 (a)를 참조하면, 폭발용량이 상대적으로 작은 지뢰(1)가 폭발하고 그 폭발에 의한 외력이 탄성부재(141)의 탄성한계 이내로 생성되면 탄성부재(141)의 탄성복원력에 의해 지지부재(130)는 본체(110) 측으로 탄성복귀된다. 그러나, 도 4의 (b)를 참조하면, 폭발용량이 상대적으로 큰 지뢰(1)가 폭발하고 그 폭발에 의한 외력이 탄성부재(141)의 탄성한계 이상으로 생성되면 폭발 에너지는 연결부(140)에 집중되면서 조인트부재(142)는 양단부를 잡아당기는 힘에 의해 분리된다. 이때, 지지부재(130)는 본체(110)로부터 이탈되며 탄성부재(141)와 조인트부재(142)는 파손된다.

이와 같이 상대적으로 큰 폭발 에너지가 연결부(140)에 집중되면서 상대적으로 지지부재(130)에 가해지는 충격력은 최소화되며, 폭발에 의해 지지부재(130)가 휘어지거나 파손되는 등의 대형 사고를 방지할 수 있다.

본체(110)와 지지부재(130)를 다시 연결하는 수리 작업에서 파손된 연결부(140)는 폐기되고 새로운 연결부(140)가 교체 사용될 수 있는데, 지지부재(130)와 같은 부피가 크며 고가인 강체 부재는 그대로 사용할 수 있으므로 수리 비용을 대폭적으로 절감할 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 연결부(140)는 복수 개 마련되며, 복수의 연결부(140)는 본체(110)의 폭 방향으로 이격되게 배치된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 지뢰탐지로봇은, 본체와 센서 헤드부 사이에 지뢰의 폭발에 의한 에너지가 집중되며 폭발 에너지를 흡수할 수 있는 연결부재를 설치함으로써, 센서 헤드부를 지지함과 동시에 작은 폭발에 의한 지지부재의 파손을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 지뢰탐지로봇은, 폭발에 의한 에너지가 연결부에 집중되도록 구성하여 교체비용이 높은 부재보다 교체비용이 낮은 부재의 파손을 유도함으로써, 지뢰 폭발에 의한 부품의 교체 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지뢰탐지로봇의 정면도이다. 도 5에 있어서, 도 2 내지 도 4에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 지뢰탐지로봇(200)은 금속탐지센서 헤드부(221)와, 지중탐사레이더 헤드부(222)가 별도로 마련되고, 연결부(241,242)가 각각의 헤드부(221,222)에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 금속탐지센서 헤드부(221)는 다수의 금속탐지센서(121)를 구비하며, 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)의 전방에 배치된다.

상기 지중탐사레이더 헤드부(222)는 다수의 지중탐사레이더(122)를 구비하며, 본체의 진행방향(A)을 기준으로 본체(110)와 금속탐지센서 헤드부(221) 사이에 배치된다.

금속탐지센서 헤드부(221)를 본체(110)에 연결시키며 금속탐지센서 헤드부(221)를 지지하는 제1지지부재(231)와, 지중탐사레이더 헤드부(222)를 본체(110)에 연결시키며 지중탐사레이더 헤드부(222)를 지지하는 제2지지부재(232)가 별도로 마련되고, 제1지지부재(231)와 본체(110) 사이 및 제2지지부재(232)와 본체(110) 사이에는 각각 연결부(241,242)가 설치된다.

상기 연결부(241,242)는 도 2에 도시된 연결부(140)와 마찬가지로 탄성부재(141)와 조인트부재(142)를 구비하며, 도 2에 도시된 연결부(140)와 동일한 기능을 수행하며, 각각의 지지부재(231,232)에 대하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 지뢰탐지로봇
110 : 본체
120 : 센서 헤드부
130 : 지지부재
140 : 연결부

Claims (4)

1. 트랙 또는 바퀴에 의해 구동되는 본체;
   지중(地中)의 지뢰를 감지하는 다수의 센서를 구비하며, 상기 본체의 진행방향을 기준으로 상기 본체의 전방에 배치되는 센서 헤드부;
   상기 센서 헤드부에 연결되어 상기 센서 헤드부를 지지하는 지지부재; 및
   미리 설정된 한계력 이내의 외력 작용시에는 상기 지지부재가 상기 본체 측으로 탄성복귀되도록, 상기 한계력 이상의 외력 작용시에서는 상기 지지부재가 상기 본체로부터 이탈되도록 상기 본체와 상기 지지부재를 연결하는 연결부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 연결부는, 상기 본체와 상기 지지부재를 탄성적으로 연결하며, 상기 한계력을 결정하는 탄성한계를 가지는 탄성부재; 및
   상기 본체에 대하여 상기 지지부재가 회동 가능하게 상기 본체와 상기 지지부재를 결합하며, 상기 탄성부재의 탄성한계 이상으로 양단부를 잡아당기는 힘에 의해 분리되는 조인트부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지뢰탐지로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결부는 복수 개 마련되며,
   복수의 연결부는 상기 본체의 폭 방향으로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 지뢰탐지로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서 헤드부는, 상기 지뢰의 금속성분을 감지하는 다수의 금속탐지센서와, 레이더를 이용하여 상기 지뢰를 감지하는 다수의 지중탐사레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)를 구비하며,
   상기 본체의 진행방향을 기준으로 상기 금속탐지센서는 상기 지중탐사레이더보다 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 지뢰탐지로봇.

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