KR101410136B1 - 정찰 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 환경에서 이동이 가능한 정찰로봇에 있어 동력을 공급하기 위한 구동부, 상기 구동부를 보호하기 위해서 구동부를 감싸는 구 형태로 연결된 6개의 부채꼴 이동부 및 상기 이동부와 상기 구동부를 연결하며 오므려졌다 펴지는 방법으로 작동하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 정찰로봇에 관한 것이다. 또한 본 발명에 따른 정찰로봇은 상기 모터의 회전축에 연결된 복수의 바퀴 및 소화캡슐발사용 드럼식 탄창을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

정찰 로봇{Rescue Patrol Robot}

본 발명은 정찰 로봇에 관한 것이다.

화재나 지진 등 인간에게 일어날 수 있는 재난상황에서 인명 구조 작업 등에 도움이 되는 소방로봇은 꾸준히 개발되어 왔다. 특히 화재의 경우 구조대원이 현장에서 각종 화재를 진화하기 위한 수단으로는 휴대용 소화기, 소방차, 살수차, 소방로봇 등의 다양한 소방설비가 사용되고 있다. 화재진압을 위해서는 화염의 진원지에 가까이 접근해야만 화재를 효과적으로 진압할 수 있는데, 화재가 난 곳에는 대개 뜨거운 화염과 연소가스 때문에 폭발 위험이 있는 경우 등에는 소방관이 화재 현장에 투입되어도 효과적으로 화재 현장을 제압할 수 없을 뿐만 아니라, 화염이 심한 경우에는 화재 현장에 접근을 할 수 없는 경우도 있다. 좁은 공간으로 이루어져 사람이 출입할 수 없는 곳에서는 사람이나 소방기구가 접근할 수 없으며, 대규모 화학단지나 주유소 등에서의 화재 및 산불과 같은 대규모 화재의 경우에는 화염의 열기가 대단히 뜨겁기 때문에, 소방차량이라도 접근하기가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에 화재 발생 지역 접근시 고온의 열로부터 로봇차체를 보호하고, 원격으로 제어가 가능하여 소방관의 안전을 확보하면서 화재진압을 수행할 수 있는 소방 로봇 장치가 개발되고 있다.

다만 종래의 소방로봇은 화재의 진압을 위해 화재 현장에 사람 대신에 투입할 수 있게 한 로봇이 대부분으로 소방수만을 공급하기 위한 소방포만을 구비하고 있을 뿐 화재현장을 효과적으로 탐색하고 고열의 온도에 견디기 위한 해결수단 등을 제대로 갖추고 있지 않아서 실제 화재 현장에서 효과적으로 사용될 수가 없다는 문제가 있었다.

또한 종래의 소방로봇들은 대부분 바퀴로 구동되고, 휴대하기 편리하도록 경량화된 구성으로 되어있다. 하지만 여러 가지 변수가 존재하는 실제 화재상황에서 로봇은 건물 잔해와 같은 장애물에 의해 이동이 불가능할 때가 많고, 방수장비의 비중이 커 많은 소화용 장비를 탑재할 수 없으며, 호스를 연결해야 하기 때문에 한정된 이동거리를 갖게 되어 다양한 임무를 처리하는데에는 부족한 점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다양한 환경에서 이동이 가능한 아르마딜로 생체 모방형 정찰 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 정찰로봇은

동력을 공급하기 위한 구동부, 상기 구동부를 보호하기 위해서 구동부를 감싸는 구 형태로 연결된 6개의 부채꼴 이동부 및 상기 이동부와 상기 구동부를 연결하며 오므려졌다 펴지는 방법으로 작동하는 연결부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서 상기 구동부는 복수의 모터로 이루어지고, 상기 모터의 회전축에 연결된 복수의 바퀴 및 소화캡슐발사용 드럼식 탄창을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서 상기 이동부는 제 1모드에서는 구형태를 구성하다가, 6개의 부채꼴 이동부 중 한 개 이상의 이동부가 열리거나, 구의 중심을 기준으로 좌우측의 각 3개의 이동부가 동시에 열리는 형태로 동작하는 것을 특징으로 하고, 제 2모드에서는 6개의 이동부가 지면과 평행하게 직렬로 펼쳐지고 상기 구동부와 바퀴를 덮고 있는 형태로 동작하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서 상기 연결부는 제 1모드에서는 오므린 형태를 구성하다가, 6개의 부채꼴 이동부 중 한 개 이상의 이동부가 열리는 경우, 열리는 이동부에 연결된 연결부는 펼쳐지는 형태로 동작하는 것을 특징으로 하고, 제 2모드에서는 연결부가 모두 오므린 형태로 동작하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명은, 재난 상황에서 인명 구조에 도움이 되어 소방관들이 더욱 안전하게 작업을 수행할 수 있고, 화재 진압에 있어서도 좀더 화염의 근원에 직접적인 접근을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 내부구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 내부구조를 바퀴를 제거하고 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 연결부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 제 1모드에서의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 제 2모드에서의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 소화캡슐탄창의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 제 1모드에서의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 정찰로봇의 제 2모드에서의 동작을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1는 본 발명에 따른 정찰로봇의 외관 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정찰로봇의 외형은 구를 6등분한 6개의 포물형 이동부(100)로 이루어져 있으며 각각의 이동부(100)는 삼각형꼴의 포물형 패널로 이루어질 수 있다. 로봇의 외형을 이루는 이동부(100)는 내부의 구조를 보호하는 기능을 한다. 이동부(100)는 그 재질이 불연성인 것이 바람직하며, 예를 들어 아라미드 섬유(Aramid Fiber)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 정찰로봇의 내부구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정찰로봇은 한쪽 끝이 6개의 포물형 이동부(100)의 안쪽 중앙에 부착되고, 나머지 한 쪽 끝부분은 내부 회전축과 연결된 연결부(300)와 로봇이 이동하기 위한 동력을 제공하는 구동부(200)를 포함한다. 구동부(200)는 복수의 부분으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 2개 이상의 모터로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 정찰로봇의 바퀴를 제거한 상태의 내부구성도이다.

도 2와 도 3에 따르면, 구동부(200)는 여러 구성요소들을 연결하고 있는 내부 회전축(210), 상기 내부 회전축(210)에 결합되고, 중심각이 120도인 부채꼴 판 형태의 프레임(220), 상기 6개의 프레임(220)의 최 외각 좌우측면에 결합 되는 톱니형태의 바퀴(230), 일측은 내부 회전축에 연결되고 타측에는 무선카메라모듈(241)을 장착한 카메라프레임(240), 상기 내부 회전축(210)의 중심부에 장착된 톱니바퀴형태의 메인기어(250) 및 상기 메인기어(250)에 맞물리는 형태로 결합된 모터부(260)으로 구성된다.

부채꼴 판형태의 프레임(220)의 중심을 제외한 양측에는 상기 프레임(220)끼리 연결을 하기 위한 고정수단(221)이 포함될 수 있다.

상기 바퀴(230)은 끝이 둥근 톱니형태로 안쪽 중심과 상기 내부 회전축(210)이 연결되며, 상기 카메라프레임(240)은 길이가 일정한 프레임구조로 상기 내부 회전축(210)에 결합되어 있어 상기 내부 회전축(210)의 움직임에 따라서 상기 카메라 프레임(240)도 함께 움직인다. 카메라프레임(240)의 끝 부분에는 무선카메라모듈(241)이 장착되며, 이를 통해서 정찰로봇의 상황을 전송한다.

연결부(300)는 구동부(200)로부터의 동력을 이동부(100)에 전달하거나 내부회전축 자체를 회전시켜 로봇을 이동하게 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 정찰 로봇의 연결부(300)의 동작방식을 나타낸 것이다.

도 4에 따르면 연결부(300)는 한 쪽 끝이 6개의 삼각형꼴의 포물형 패널로 이루어진 이동부(100)의 내부 중심에 각각 연결되고 나머지 한 쪽 끝은 내부회전축에 연결된다. 연결부(300)는 이동부(100)에 결합 되는 제1접합부(310,330)와 구동부(200)에 결합되는 제2접합부 및 구부렸다 펴지는 방식으로 동작하는 변형부(320)로 구성된다. 이동부측에 연결되는 제1접합부(310)은 이동부(100)의 안쪽 면 중앙에 결합 되고, 구동부(200)와 연결되는 제2접합부는 제1접합부(310)보다 길이가 더 길고 구동부의 내부 회전축(210)에 연결된다. 변형부(320)는 구부렸다 펴지는 방식으로 동작하며, 제 1모드에서는 최대한 오므린 상태가 유지되고, 제 1모드 또는 제 2모드에서의 이동방법에 따라서 펼쳐질 수도 있고 오므린 상태를 유지할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 본 발명의 작동 실시 예 중 제 1모드의 동작을 나타낸 것이다.

도 5에 따르면 본 발명의 공 모드에서의 동작은 이동부(100)와 프레임(220)을 연결하는 연결부(300)의 왕복운동 또는 내부회전축의 회전운동에 따라 이동부(100)가 지면을 밀어내는 방식으로 이동하게 된다.

즉, 6개의 이동부(100)는 각각 독립하여 동작이 가능하며 어느 한 이동부(100)가 지면을 밀어내면 밀어내는 방향과 반대되는 방향으로 로봇 본체가 이동하게 된다. 이러한 제 1모드에서의 동작은 비탈면이나 현재 로봇이 위치하고 있는 지면보다 아래 방향으로 이동하는 경우에 보다 섬세하고 정확한 동작이 가능하게 한다.

또한, 제 1모드에서 다른 하나의 동작방식으로, 로봇의 이동부(100)가 내부회전축을 기준으로 좌,우측에 각각 3개의 이동부(100)가 동시에 같은 방향으로 회전하면서 전방 또는 후방으로 굴러가면서 이동이 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 작동실시예 중 제 2모드의 동작을 나타낸 것이다.

도 6에 따르면, 제 2모드의 경우 6개의 이동부(100)가 지면을 기준으로 수평방향으로 움직여서 전체 로봇이 지면과 평행하게 배치된다. 즉, 구형 로봇의 6개의 이동부(100)가 열리면서 지면에는 본체 내부에 있는 바퀴가 닿게 되고 이동부(100) 6개가 3개씩 양쪽으로 길게 늘어뜨리게 된다.

이동 방식은 6개의 이동부(100)가 3쌍을 이루어 한쌍씩 내부 회전축을 기준으로 회전하며, 구동부(200)는 내부 회전축(210)에 연결된 바퀴(230)를 구동하게 되고 전방 또는 후방으로 이동이 가능하게 된다. 바퀴가 회전을 하면서 동시에 3쌍의 이동부(100)는 한쌍씩 구의 중심을 기준으로 구부려졌다 펴졌다를 왕복하면서 이동하게 되는데 이러한 제 2모드의 이동방식은 정찰로봇으로 하여금 계단을 오를 수 있게 한다.

도 7은 본 발명의 로봇에 장착되는 소화캡슐탄창(400)을 나타낸 것이다.

도 7에 따르면 각각의 이동부(100)의 사이에는 소화제가 담겨있는 캡슐이 담긴 탄창 형식의 발사장치가 있고 로봇주위에 화염이 강하거나 구조해야할 인명 주위 또는 화재의 소방을 위한 경우에 이를 발사하여 진화작업을 하게 된다.

소화캡슐탄창(400)은 달팽이형태의 외부케이스를 이루는 하우징부(410)와 하우징 내부에는 원형으로 내부 스프링(420)이 말려있고 외곽 말단부에는 탄창입구(430)와 탄창입구의 개폐상태를 조절하는 제어부(440)가 결합 되어 있다. 제어부는 컨트롤러를 구비한 모터로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 서보(servo)모터로 이루어 질 수 있다.

또한 소화캡슐(450)은 발사 후 불이 닿으면 내부에 있는 액체가 나오게 되는 방식이고 탄창은 교환이 가능하도록 만들어져 있어서 재사용이 가능하다.

도 8은 본 발명의 실시예 중 공 모드에서의 이동방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

도 7에 따르면 공모드에서 각 방향의 이동부(10)를 밀거나 당겨서 무게 중심축을 이동시켜 로봇이 굴러서 이동이 가능하도록 한다(S71). 로봇의 현재 위치보다 아래로 내려 가는 경우에 MORPH볼 상태로 착지하게 된다. 이 현재 위치와 방향을 판단를 장착하고 무선통신을 이용하여 원격으로 조종될수 있도록 조종자가 컴퓨터에서 ZIGBEE로 로봇에게 명령을 내리고 조종자가 보낸 신호는 로봇 내부에 있는 제어부에서 로봇의 ZIGBEE와 통신을 하게 된다.

로봇은 이동하다가 가스누출을 감지하거나(S72), 인명을 감지하면(S74), 사이렌을 울린다. 또한 화재를 감지하게 되면(S73), 로봇내부에 장착된 소화용캡슐을 발사한다. 로봇은 공모드로 굴러서 이동을 하다가 현재 위치의 기준면 보다 위로 올라가야 하는 경우(S75)에는 로봇의 이동부(10)가 펼쳐지면서 바퀴모드로 변형되고(S72), 이동부(10)의 개별적인 움직임에 따라서 장애물을 극복하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예 중 바퀴 모드에서의 이동방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

도 8에 따르면 공모드에서의 이동(S81)은 각각의 이동부(10)의 움직임에 따라서 구체에서는 빠른 좌우방향전환이 가능한 반면, 바퀴모드에서의 이동은 각각의 이동부(10)의 움직임에 따라서 기준면보다 위쪽으로의 진행이 용이해진다.

바퀴모드에서의 로봇은 대부분의 동작에 있어 공모드와 다르지 않다. 즉, 가스누출을 감지하거나(S83), 인명을 감지하면(S85), 사이렌을 울린다. 또한 화재를 감지하게 되면(S82), 로봇내부에 장착된 소화용캡슐을 발사한다.

바퀴모드에서의 진행은 계단을 오르거나 오르막 진행이 요구되는 경우(S84)에 사용되며 이동하다가 장애물을 발견하여 좌우로 진행방향의 전환이 요구되는 경우(S86)에는 다시 공모드로 전환하게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100 : 이동부
200 : 구동부
210 : 내부 회전축
220 : 프레임
221 : 프레임의 고정수단
230 : 바퀴
240 : 카메라프레임
241 : 카메라모듈
250 : 메인기어
260 : 모터부
300 : 연결부
310 : 제 1 접합부
320 : 변형부
330 : 제 2 접합부
400 : 소화캡슐탄창
410 : 하우징부
420 : 내부 스프링
430 : 탄창입구
440 : 제어부
450 : 소화캡슐

Claims (7)

1. 복수의 모터로 이루어지며, 동력을 공급하기 위한 구동부;
   상기 구동부를 보호하기 위해서 구동부를 감싸는 구 형태로 연결된 6개의 부채꼴 이동부;
   상기 이동부와 상기 구동부를 연결하며 축소되었다가 확장되는 방법으로 작동하는 연결부로 이루어지고,
   상기 모터의 회전축에 연결되는 복수의 바퀴, 및 상기 이동부 사이에 위치하는 소화캡슐탄창을 포함하는 것을 특징으로 하는 정찰로봇.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항 있어서,
   상기 이동부는 제 1모드에서는 구형태를 구성하다가, 6개의 부채꼴 이동부 중 한 개 이상의 이동부가 개방되거나, 구의 중심을 기준으로 좌우측의 각 3개의 이동부가 동시에 개방되는 형태로 동작하는 것을 특징으로 하는 정찰로봇.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 이동부는 제 2모드에서는 6개의 이동부가 지면과 평행하게 직렬로 개방되고 상기 구동부와 바퀴를 덮고 있는 형태로 동작하는 것을 특징으로 하는 정찰로봇.
   
6. 동력을 공급하기 위한 구동부;
   상기 구동부를 보호하기 위해서 구동부를 감싸는 구 형태로 연결된 6개의 부채꼴 이동부;
   상기 이동부와 상기 구동부를 연결하며 축소되었다가 확장되는 방법으로 작동하는 연결부로 이루어지고,
   상기 연결부는 제 1모드에서는 축소된 형태를 구성하다가, 6개의 부채꼴 이동부 중 한 개 이상의 이동부가 개방되는 경우, 개방되는 이동부에 연결된 연결부는 확장된 형태로 동작하는 것을 특징으로 하는 정찰로봇.
   
7. 제 6항에 있어서,
   제 2모드에서는 연결부가 모두 축소된 형태로 동작하는 것을 특징으로 하는 정찰로봇.
   
   
   
   
   

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