KR101385222B1

KR101385222B1 - 3차원 유영이 가능한 수중 로봇

Info

Publication number: KR101385222B1
Application number: KR1020120072769A
Authority: KR
Inventors: 류영선; 양기훈; 이현진; 최우석
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-04-23
Also published as: KR20140006349A

Abstract

본 발명은 복수개의 관절부와 상기 관절부를 구동하는 복수개의 구동부를 구비하여 3차원 유영이 가능한 수중 로봇에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수중 로봇은 제1 구동부를 구비한 헤드부; 상기 제1 구동부의 회전 축을 통해 상기 헤드부에 회전가능하게 결합되며, 제2 구동부를 구비한 체스트부; 상기 제2 구동부의 회전 축을 통해 상기 체스트부에 회전가능하게 결합되며, 제3 구동부를 구비한 앱도먼부; 및 상기 제3 구동부의 회전 축을 통해 상기 앱도먼부에 회전가능하게 결합되는 테일부; 상기 제1 구동부 내지 제3 구동부가 상기 체스트부, 상기 앱도먼부 및 상기 테일부를 각각 회전시키도록 상기 제1 구동부 내지 제3 구동부를 제어하는 제어부; 상기 헤드부의 외면에 설치되어 상하 이동을 제어하는 플랩; 및 상기 헤드부에 설치되어 상기 플랩을 제어하는 플랩 구동부를 포함하고, 상기 헤드부는 상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재; 하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및 상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재를 포함하고, 상기 플랩은 상기 헤드부의 좌측면 및 우측면에 각각 설치된 제1 플랩 및 제2 플랩을 포함하며, 상기 플랩 구동부는 상기 제1 플랩 및 제2 플랩의 회전을 각각 제어하는 제1 서보 및 제2 서보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 유영이 가능한 수중 로봇{UNDERWATER ROBOT CAPABLE OF 3-DIMENSIONAL SWIMMING}

본 발명은 3차원 유영이 가능한 수중 로봇에 관한 것으로, 특히 복수개의 관절부와 상기 관절부를 구동하는 복수개의 구동부를 구비한 3차원의 유영이 가능한 수중 로봇에 관한 것이다.

종래의 수중 로봇은 프로펠러형 추진 메커니즘을 사용하여 이동하였으나, 이는 유체의 저항으로 인해 에너지 효율이 50~55%에 지나지 않는 단점이 있다. 이로 인해 수중 로봇의 이동에 있어 프로펠러형보다 에너지 효율이 높다고 판단된 물고기의 유영 방식을 모방한 물고기 유영 메커니즘을 도입하고 있다.

그러나, 물고기 유영 메커니즘을 도입한 수중 로봇은 실험 결과에 따라 설정된 이동 경로만은 유영하도록 설계되기 때문에 제어가 복잡하고 유영의 움직임 또한 자연스럽지 않다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 방향 전환시 회전 반경이 넓어 에너지 효율이 낮아지는 단점도 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수개의 관절부와 상기 관절부를 구동하는 복수개의 구동부를 구비함으로써 3차원 유영이 가능한 수중 로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 수중 로봇은 제1 구동부를 구비한 헤드부; 상기 제1 구동부의 회전 축을 통해 상기 헤드부에 회전가능하게 결합되며, 제2 구동부를 구비한 체스트부; 상기 제2 구동부의 회전 축을 통해 상기 체스트부에 회전가능하게 결합되며, 제3 구동부를 구비한 앱도먼부; 및 상기 제3 구동부의 회전 축을 통해 상기 앱도먼부에 회전가능하게 결합되는 테일부; 상기 제1 구동부 내지 제3 구동부가 상기 체스트부, 상기 앱도먼부 및 상기 테일부를 각각 회전시키도록 상기 제1 구동부 내지 제3 구동부를 제어하는 제어부; 상기 헤드부의 외면에 설치되어 상하 이동을 제어하는 플랩; 및 상기 헤드부에 설치되어 상기 플랩을 제어하는 플랩 구동부를 포함하고, 상기 헤드부는 상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재; 하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및 상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재를 포함하고, 상기 플랩은 상기 헤드부의 좌측면 및 우측면에 각각 설치된 제1 플랩 및 제2 플랩을 포함하며, 상기 플랩 구동부는 상기 제1 플랩 및 제2 플랩의 회전을 각각 제어하는 제1 서보 및 제2 서보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 구동부는 상기 헤드부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제1 구동부의 회전 축은 상기 헤드부의 하방 외부까지 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 체스트부는 상기 헤드부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제1 플레이트를 구비하며, 상기 제1 플레이트는 상기 헤드부의 하방 외부까지 연장된 상기 제1 구동부의 회전 축에 고정결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 플레이트는 상기 체스트부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 헤드부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제1 구동부의 회전 축이 삽입되는 제1 삽입홀을 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 구동부는 상기 체스트부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제2 구동부의 회전 축은 상기 체스트부의 하방 외부까지 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 앱도먼부는 상기 체스트부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제2 플레이트를 구비하며, 상기 제2 플레이트는 상기 체스트부의 하방 외부까지 연장된 상기 제2 구동부의 회전 축에 고정결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 플레이트는 상기 앱도먼부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 체스트부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제2 구동부의 회전 축이 삽입되는 제2 삽입홀을 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제3 구동부는 상기 앱도먼부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제3 구동부의 회전 축은 상기 앱도먼부의 하방 외부까지 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 테일부는 상기 앱도먼부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제3 플레이트를 구비하며, 상기 제3 플레이트는 상기 앱도먼부의 하방 외부까지 연장된 상기 제3 구동부의 회전 축에 고정결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제3 플레이트는 상기 테일부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 앱도먼부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제3 구동부의 회전 축이 삽입되는 제3 삽입홀을 구비할 수 있다.

삭제

바람직하게는, 상기 플랩 구동부는 상기 헤드부에 고정결합되며, 상기 플랩은 상기 플랩 구동부의 회전 축을 통해 상기 헤드부에 회전 가능하도록 결합될 수 있다.

삭제

바람직하게는, 상기 체스트부는 상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재; 하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및 상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 앱도먼부는 상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재; 하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및 상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수중 로봇은 3개의 관절부와 상기 관절부를 구동하는 3개의 구동부를 구비하여 3-자유도를 제공하므로 물고기와 근접하게 유영을 할 수 있다는 장점이 있다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 수중 로봇을 구성하는 헤드부, 체스트부, 앱도먼부 및 테일부에 각각 연결되는 제1 구동부 내지 제3 구동부를 통해 각각의 왕복 회전 운동을 독립적으로 제어함으로써 수중 로봇의 전진, 방향 전환, 회전을 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 헤드부의 좌우측면에 각각 설치되는 2개의 플랩을 통해 2-자유도를 제공하므로 수중 로봇의 상승 및 하강을 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 수중 로봇은 3개의 관절부와 상기 관절부를 구동하는 3개의 구동부로부터 얻어지는 3-자유도와 2개의 플랩을 통해 얻어지는 2-자유도, 즉 총 5-자유도를 가지므로 매우 자연스러운 3차원 유영이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 로봇을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇을 도시한 사시도 및 측면도.
도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 헤드부를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 체스트부를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도.
도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 앱도먼부를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 헤드부를 도시한 사시도, 사시분해도 및 측면도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 동작을 설명하기 위한 평면도 및 측면도.

이하에서는, 본 발명에 따른 수중 로봇의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 로봇(100)을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)은 제어부(1000), 제1 구동부(300), 제2 구동부(500) 및 제3 구동부(700)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)은 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)로 구성되는 플랩 구동부를 더 포함할 수 있다.

제어부(1000)는 제1 구동부(300), 제2 구동부(500) 및 제3 구동부(700)의 회전 운동을 제어한다. 예를 들어, 제어부(1000)는 제1 구동부(300)에 포함된 모터에 인가되는 전원(전압 및/또는 전류)을 제어한다. 상기 모터의 회전 축은 인가된 전원에 따라 회전 운동을 한다. 상기 전원을 적절히 제어하면, 회전 축의 회전 속도, 회전 방향을 조절할 수 있으므로 회전 축에 결합된 부하의 회전 운동을 제어할 수 있다. 모터의 회전 축은 상기 부하에 직접 연결되거나 기어 박스 등을 통하여 상기 부하에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제어부(1000)는 제2 구동부(500) 및 제3 구동부(700)에 각각 포함된 모터에 인가되는 전원을 적절히 제어하여 제2 구동부(500) 및 제3 구동부(700)의 회전 축에 연결된 부하의 회전 운동을 각각 제어할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇(100)을 도시한 사시도 및 측면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)은 헤드부(200), 체스트부(400), 앱도먼부(600) 및 테일부(800)를 포함한다.

헤드부(200)를 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 헤드부(200)를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도이다.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 헤드부(200)는 상부 부재(210), O-링 삽입 부재(220), 하부 부재(230), 제1 구동부(300), 플랩(240, 250) 및 플랩 구동부(340, 350)를 포함한다.

상부 부재(210)는 상부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(220)의 상면과 기밀하게 고정결합된다. 상부 부재(210)는 O-링 삽입 부재(220)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

하부 부재(230)는 하부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(220)의 하면과 기밀하게 고정결합된다. 하부 부재(230)는 상부 부재(210)와 마찬가지로, O-링 삽입 부재(220)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

O-링 삽입 부재(220)는 상면에 O-링 삽입 홈(224)을 구비하며, 하면에 O-링 삽입 홈(미도시)을 구비한다.

상부 부재(210), O-링 삽입 부재(220) 및 하부 부재(230)는 서로 기밀하게 체결되어 헤드부(200)의 외골격을 형성한다.

제1 구동부(300)는 헤드부(200)의 볼록형 후단부, 즉 하부 부재(230)의 후단부에 고정결합되며, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 구동부(300)의 회전 축(310)은 헤드부(200)의 하방 외부까지 연장된다. 제1 구동부(300)의 회전 축(310)은 체스트부(400)에 고정결합되어 제어부(1000)의 제어에 따라 체스트부(400)를 회전시킨다.

플랩은 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)으로 구성된다. 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)은 헤드부(200)의 좌측 외면 및 우측 외면에 각각 설치되며, 플랩 구동부(340, 350)에 기구적으로 결합된다. 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)은 수중 로봇(100)의 상하 이동을 제어한다.

플랩 구동부는 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)로 구성된다. 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)는 제어부(1000)의 제어에 따라 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)의 회전을 각각 제어한다. 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)는 각각 헤드부(200)의 하부 부재(230)에 고정결합되며, 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)은 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 회전 축을 통해 헤드부(200)에 회전 가능하도록 각각 결합된다. 예를 들어, 제1 플랩(240) 및 제2 플랩(250)은 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 회전 축에 결합되어 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 회전 축과 함께 회전하거나, 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 회전 축에 설치된 암(arm), 연결 로드(connecting rod) 등의 동력 전달 수단을 통해 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)와 연결되어 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 회전 축의 회전에 따라 구동될 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 체스트부(400)를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도이다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 체스트부(400)는 상부 부재(410), O-링 삽입 부재(420), 하부 부재(430) 및 제2 구동부(500)를 포함한다.

상부 부재(410)는 상부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(420)의 상면과 기밀하게 고정결합된다. 상부 부재(410)는 O-링 삽입 부재(420)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

하부 부재(430)는 하부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(420)의 하면과 기밀하게 고정결합된다. 하부 부재(430)는 상부 부재(410)와 마찬가지로, O-링 삽입 부재(420)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

O-링 삽입 부재(420)는 상면에 O-링 삽입 홈(424)을 구비하며, 하면에 O-링 삽입 홈(미도시)을 구비한다.

상부 부재(410), O-링 삽입 부재(420) 및 하부 부재(430)는 서로 기밀하게 체결되어 체스트부(400)의 외골격을 형성한다.

제2 구동부(500)는 체스트부(400)의 볼록형 후단부, 즉 하부 부재(430)의 후단부에 고정결합되며, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제2 구동부(500)의 회전 축(510)은 체스트부(400)의 하방 외부까지 연장된다. 제2 구동부(500)의 회전 축(510)은 체스트부(400)에 고정결합되어 제어부(1000)의 제어에 따라 앱도먼부(600)를 회전시킨다.

구체적으로는, 체스트부(400)는 헤드부(200)의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 오목형 전단부에 설치된 제1 플레이트(440)를 구비한다. 제1 플레이트(440)는 헤드부(200)의 하방 외부까지 연장된 제1 구동부(300)의 회전 축(310)에 고정결합된다. 더욱 구체적으로는, 제1 플레이트(440)는 체스트부(400)의 오목형 전단부로부터 헤드부(200)의 하방까지 연장된다. 제1 플레이트(440)는 그 단부에 제1 구동부(300)의 회전 축(310)이 삽입되는 제1 삽입홀(442)을 구비한다.

도 5a 내지 도 5d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 앱도먼부(600)를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도이다.

도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 앱도먼부(600)는 상부 부재(610), O-링 삽입 부재(620), 하부 부재(630) 및 제3 구동부(700)를 포함한다.

상부 부재(610)는 상부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(620)의 상면과 기밀하게 고정결합된다. 상부 부재(610)는 O-링 삽입 부재(620)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

하부 부재(630)는 하부 O-링(미도시)을 개재하여 O-링 삽입 부재(620)의 하면과 기밀하게 고정결합된다. 하부 부재(630)는 상부 부재(610)와 마찬가지로, O-링 삽입 부재(620)에 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 체결된다.

O-링 삽입 부재(620)는 상면에 O-링 삽입 홈(624)을 구비하며, 하면에 O-링 삽입 홈(미도시)을 구비한다.

상부 부재(610), O-링 삽입 부재(620) 및 하부 부재(630)는 서로 기밀하게 체결되어 앱도먼부(600)의 외골격을 형성한다.

제3 구동부(700)는 앱도먼부(600)의 볼록형 후단부, 즉 하부 부재(630)의 후단부에 고정결합되며, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제3 구동부(700)의 회전 축(710)은 앱도먼부(600)의 하방 외부까지 연장된다. 제3 구동부(700)의 회전 축(710)은 테일부(800)에 고정결합되어 제어부(1000)의 제어에 따라 테일부(800)를 회전시킨다.

구체적으로는, 앱도먼부(600)는 체스트부(400)의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 오목형 전단부에 설치된 제2 플레이트(640)를 구비한다. 제2 플레이트(640)는 체스트부(400)의 하방 외부까지 연장된 제2 구동부(500)의 회전 축(510)에 고정결합된다. 더욱 구체적으로는, 제2 플레이트(640)는 앱도먼부(600)의 오목형 전단부로부터 체스트부(400)의 하방까지 연장된다. 제2 플레이트(640)는 그 단부에 제2 구동부(500)의 회전 축(510)이 삽입되는 제2 삽입홀(642)을 구비한다.

도 6a 내지 도 6d는 각각 본 발명에 따른 수중 로봇의 테일부(800)를 도시한 사시도, 사시분해도, 측면도 및 평면도이다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 테일부(800)는 제1 상부 부재(810a), 제2 상부 부재(810b) 및 하부 부재(830)를 포함한다.

제1 상부 부재(810a), 제2 상부 부재(810b) 및 하부 부재(830)는 볼트 등의 체결 수단(미도시)을 통해 상호 체결된다.

제1 상부 부재(810a), 제2 상부 부재(810b) 및 하부 부재(830)는 서로 체결되어 테일부(800)의 외골격을 형성한다.

테일부(800)는 앱도먼부(600)의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 오목형 전단부에 설치된 제3 플레이트(840)를 구비한다. 제3 플레이트(840)는 앱도먼부(600)의 하방 외부까지 연장된 제3 구동부(700)의 회전 축(710)에 고정결합된다. 구체적으로는, 제3 플레이트(840)는 테일부(800)의 오목형 전단부로부터 앱도먼부(600)의 하방까지 연장된다. 제3 플레이트(840)는 그 단부에 제3 구동부(700)의 회전 축(710)이 삽입되는 제2 삽입홀(842)을 구비한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)의 동작에 대하여 상세히 설명한다.

도 7a는 본 발명에 따른 수중 로봇의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 구동부(300) 내지 제3 구동부(700)는 제어부(1000)의 제어에 따라 독립적으로 회전 운동을 한다. 제1 구동부(300) 내지 제3 구동부(700)의 회전 운동은 각각 시계 방향 및 반시계 방향으로 일정 각도만큼 가능하다. 예를 들어, 제1 구동부(300)의 회전 축(310)은 수중 로봇(100)의 길이 방향 축을 중심으로 +60°(시계 방향으로 60°) 및 -60°(반시계 방향으로 60°) 내에서 회전할 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.

도 7a를 참조하면, 체스트부(400)는 제1 구동부(300)의 회전 축(310)의 회전 운동에 따라 일정 각도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 앱도먼부(600)는 제2 구동부(500)의 회전 축(510)의 회전 운동에 따라 일정 각도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 또한, 테일부(800)는 제3 구동부(500)의 회전 축(510)의 회전 운동에 따라 일정 각도 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

제어부(1000)가 제1 구동부(300)의 회전 축(310)이 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 교대로 반복하도록 제어하면 체스트부(400)는 회전 축(310)을 중심으로 왕복 운동을 한다.

마찬가지로, 제어부(1000)가 제2 구동부(500)의 회전 축(510)이 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 교대로 반복하도록 제어하면 앱도먼부(600)는 회전 축(510)을 중심으로 왕복 운동을 한다.

또한, 제어부(1000)가 제3 구동부(700)의 회전 축(710)이 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 교대로 반복하도록 제어하면 테일부(800)는 회전 축(710)을 중심으로 왕복 운동을 한다.

제어부(1000)가 제1 구동부(300) 내지 제3 구동부(700)의 왕복 회전 운동의 주기와 크기를 적절히 제어하면, 제1 구동부(300) 내지 제3 구동부(700)의 회전 축(310, 510, 710)에 기구적으로 연결된 체스트부(400), 앱도먼부(600) 및 테일부(800)는 서로 독립적으로 왕복 회전 운동을 할 수 있어 3자유도를 갖는다. 이러한 동작에 의해 수중 로봇(100)은 수중에서 유영이 가능하다.

도 7b는 본 발명에 따른 수중 로봇의 동작을 설명하기 위한 측면도이다.

도 7b를 참조하면, 제1 플랩(240)은 헤드부(200)의 좌측 외면에 각각 설치되며, 제1 서보(340, 도 7b에는 미도시)에 기구적으로 결합된다. 제어부(1000, 도 7b에는 미도시)는 제1 서보를 제어하여 제1 플랩(240)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부가 제1 서보를 제어하여 제1 플랩(240)을 시계 방향으로 30°회전 시키면 수중 로봇(100)은 수심이 증가하는 방향(아래쪽)으로 진행한다(하강 동작). 반대로, 제어부가 제1 서보를 제어하여 제1 플랩(240)을 반시계 방향으로 30°회전 시키면 수중 로봇(100)은 수심이 감소하는 방향(윗쪽)으로 진행한다(상승 동작). 도 7b에는 도시되지 않았으나, 제1 플랩(240)의 반대편에 설치된 제2 플랩(250)을 제2 서보를 통해 제어할 수도 있다. 수중 로봇(100)은 제1 플랩 및 제2 플랩에 의해 상하 운동을 할 수 있으므로 2 자유도를 갖는다.

상술한 바와 같이, 제어부(1000)가 제1 구동부(300) 내지 제3 구동부(700), 제1 서보(340) 및 제2 서보(350)의 왕복 회전 운동의 주기와 크기를 적절히 제어하면, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)은 직진은 물론이고 좌우로 방향 전환, 상승 및 하강이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 수중 로봇(100)은 실제 물고기와 동일한 동작을 통해 전진, 방향 전환, 회전, 상승 및 하강이 가능하므로 수중에서 3차원 유영을 할 수 있다,

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 수중 로봇 1000 : 제어부
200 : 헤드부 300 : 제1 구동부
400 : 체스트부 500 : 제2 구동부
600 : 앱도먼부 700 : 제3 구동부
800 : 테일부 224 : O-링 삽입 홈
210, 410, 610 : 상부 부재
220, 420, 620 : O-링 삽입 부재
230, 430. 630 : 하부 부재
310, 510, 710 : 회전 축
240 : 제1 플랩 250 : 제2 플랩
340 : 제1 서보 350 : 제2 서보
440 : 제1 플레이트 442 : 제1 삽입홀
640 : 제2 플레이트 642 : 제2 삽입홀
810a : 제1 상부 부재 810b : 제2 상부 부재
840 : 제3 플레이트 842 : 제2 삽입홀

Claims

제1 구동부를 구비한 헤드부;
상기 제1 구동부의 회전 축을 통해 상기 헤드부에 회전가능하게 결합되며, 제2 구동부를 구비한 체스트부;
상기 제2 구동부의 회전 축을 통해 상기 체스트부에 회전가능하게 결합되며, 제3 구동부를 구비한 앱도먼부; 및
상기 제3 구동부의 회전 축을 통해 상기 앱도먼부에 회전가능하게 결합되는 테일부;
상기 제1 구동부 내지 제3 구동부가 상기 체스트부, 상기 앱도먼부 및 상기 테일부를 각각 회전시키도록 상기 제1 구동부 내지 제3 구동부를 제어하는 제어부;
상기 헤드부의 외면에 설치되어 상하 이동을 제어하는 플랩; 및
상기 헤드부에 설치되어 상기 플랩을 제어하는 플랩 구동부
를 포함하고,
상기 헤드부는
상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재;
하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및
상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재를 포함하고,
상기 플랩은 상기 헤드부의 좌측면 및 우측면에 각각 설치된 제1 플랩 및 제2 플랩을 포함하며,
상기 플랩 구동부는 상기 제1 플랩 및 제2 플랩의 회전을 각각 제어하는 제1 서보 및 제2 서보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동부는 상기 헤드부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제1 구동부의 회전 축은 상기 헤드부의 하방 외부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제2항에 있어서,
상기 체스트부는 상기 헤드부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제1 플레이트를 구비하며,
상기 제1 플레이트는 상기 헤드부의 하방 외부까지 연장된 상기 제1 구동부의 회전 축에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제3항에 있어서,
상기 제1 플레이트는 상기 체스트부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 헤드부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제1 구동부의 회전 축이 삽입되는 제1 삽입홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제2 구동부는 상기 체스트부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제2 구동부의 회전 축은 상기 체스트부의 하방 외부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제5항에 있어서,
상기 앱도먼부는 상기 체스트부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제2 플레이트를 구비하며,
상기 제2 플레이트는 상기 체스트부의 하방 외부까지 연장된 상기 제2 구동부의 회전 축에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제6항에 있어서,
상기 제2 플레이트는 상기 앱도먼부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 체스트부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제2 구동부의 회전 축이 삽입되는 제2 삽입홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제3 구동부는 상기 앱도먼부의 볼록형 후단부에 고정결합되며, 상기 제3 구동부의 회전 축은 상기 앱도먼부의 하방 외부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제8항에 있어서,
상기 테일부는 상기 앱도먼부의 볼록형 후단부에 대응하는 오목형 전단부와 상기 오목형 전단부에 설치된 제3 플레이트를 구비하며,
상기 제3 플레이트는 상기 앱도먼부의 하방 외부까지 연장된 상기 제3 구동부의 회전 축에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제9항에 있어서,
상기 제3 플레이트는 상기 테일부의 상기 오목형 전단부로부터 상기 앱도먼부의 하방까지 연장되며, 그 단부에 상기 제3 구동부의 회전 축이 삽입되는 제3 삽입홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 플랩 구동부는 상기 헤드부에 고정결합되며,
상기 플랩은 상기 플랩 구동부의 회전 축을 통해 상기 헤드부에 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 체스트부는
상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재
하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및
상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재
을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.
제1항에 있어서,
상기 앱도먼부는
상면 및 하면 각각에 O-링 삽입 홈을 구비한 O-링 삽입 부재
하부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 하면과 기밀하게 고정결합되는 하부 부재; 및
상부 O-링을 개재하여 상기 O-링 삽입 부재의 상면과 기밀하게 고정결합되는 상부 부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇.