KR101479634B1 - Multi-legged underwater robot for preventing water noise and method the same - Google Patents

Multi-legged underwater robot for preventing water noise and method the same Download PDF

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KR101479634B1
KR101479634B1 KR20130111863A KR20130111863A KR101479634B1 KR 101479634 B1 KR101479634 B1 KR 101479634B1 KR 20130111863 A KR20130111863 A KR 20130111863A KR 20130111863 A KR20130111863 A KR 20130111863A KR 101479634 B1 KR101479634 B1 KR 101479634B1
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angle
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KR20130111863A
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백혁
전봉환
박진영
심형원
이판묵
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한국해양과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a multi-joint submarine robot preventing a water surface noise and a method for preventing the water surface noise, capable of obtaining a precise submarine topography image preventing surface reverberation by calculating and applying an inclination angle by using the size of a vertical beam radiated from a scan sonar. To achieve the purpose, the present invention includes a scan sonar radiating a horizontal beam, a depth calculating part for measuring a distance between the scan sonar and the surface of water, a distance storage part storing a radiation length of the vertical beam radiated from the scan sonar, an inclination angle calculating part calculating the inclination angle by using the depth and length, and a posture control part converting the inclination angle into a pitch angle and controlling multiple joints of the submarine robot by the pitch angle.

Description

수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇 및 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법{MULTI-LEGGED UNDERWATER ROBOT FOR PREVENTING WATER NOISE AND METHOD THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-joint undersea robot and a multi-joint submarine robot,

본 발명은 주사음탐기(SCANNING SONAR)에서 방사하는 수직빔의 크기를 이용하여 경사각을 산출 적용함으로써, 수면의 복반사가 방지된 정밀한 해저 지형의 이미지를 취득하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇 및 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-joint submarine robot for preventing water surface noise, which acquires an image of a submarine topography precisely prevented from repeated reflection of a water surface, by calculating and applying a tilt angle using the size of a vertical beam emitted from a SCANNING SONAR And a method of preventing sleep noise of a multi-joint submarine robot.

일반적으로 수중에 설치되는 보나 교각하부의 쇄굴 조사, 해저면의 각종 폐기물, 침몰선 조사 및 연안 항만 조사 등을 위해 행하여지는 수중 탐사 작업은 수중 안전관리에 있어서 중요한 부분을 차지하고 있다.In general, the underwater exploration work for the underwater survey of the lower part of the pontoon bridge, the various wastes of the sea floor, the survey of the marine vessel and the survey of the coastal harbor is an important part of the underwater safety management.

최근 들어 이러한 탐사 작업은 선박 예인체나 무인 탐사선을 통해 탐사작업을 수행하고 있다. 예를 들면 선박에 의해 예인되는 예인체에 초음파 이미지 주사음탐기(SIDE SCAN SONAR)를 장착하고 해저면을 조사하는 작업 방식이 많이 행하여지고 있다. 하지만, 연안 해역이 복잡하고 어망, 부의, 폐기물 등으로 예인체를 일정고도와 일정속도로 예인하기는 매우 어렵다.In recent years, such exploration work has been carried out through marine vessels and unmanned aerial surveys. For example, there are a lot of working methods in which an ultrasonic image scanning sonar is installed on a human body and the sea floor is irradiated. However, it is very difficult to tow human bodies at a certain altitude and at a constant speed due to the complexity of the coastal waters, fish nets, wealth, and waste.

특히, 이러한 교각하부, 보, 연안 항만과 같이 좁은 지역에서는 고정된 위치에서 360도 방향의 초음파 이미지를 취득하는 주사음탐기가 주로 사용된다. 주사음탐기의 경우 예인체나 무인탐사선에 비해 안정되고 정밀한 탐사를 수행할 수 있다. 그러나 낮은 수심에서 초음파 이미지를 취득할 경우 수면의 구조물, 보트의 소음, 비나 파도에서 만들어지는 수면 노이즈가 해저면 이미지와 중첩되어 나타나므로 정밀한 해저면 이미지 취득이 어려웠다. 또한, 삼각대에 고정하여 수중에 설치하여야 하므로 비평탄 지대에서는 센서에 필요한 자세와 경사각을 제공할 수 없고, 강(强)조류에서 주사음탐기(SCANNING SONAR)의 설치가 어렵다는 다양한 문제점이 발생하였다.Especially, in the narrow area such as the lower part of the pier, the lower part of the pier, and the coastal port, a scanning sound source for acquiring an ultrasound image in a 360 degree direction at a fixed position is mainly used. In the case of a scanner, it is possible to carry out a stable and precise surveying compared to a human body or an unmanned probe. However, when acquiring ultrasound images at low depths, it is difficult to acquire accurate seafloor images because the structures of the water surface, the noise of boats, and the noise generated by rain and waves overlap with the images of the sea floor. In addition, since it is necessary to fix it on the tripod and install it in the water, it is not possible to provide the attitude and inclination angle required for the sensor in the unbalanced zone, and various problems arise that it is difficult to install a scanning sonar in a strong algae.

한편, 본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 특허청 공개특허공보 제2013-0096457호(2013.08.30 공개)가 있으며, 이 선행문헌에는 수중음파측정기에 부착된 수중 음향특성 파라메타 센서로부터 수중의 온도를 측정하는 단계; 상기 수중음파측정기에 부착된 수중 음향특성 파라메타 센서로부터 음파측정지점의 염분도를 측정하는 단계; 상기 수중음파측정기에 부착된 수중 음향특성 파라메타 센서로부터 음파측정지점의 수압을 측정하는 단계; 수중 음향특성 파라메타센서로 취득된 정보를 이용하여 오차를 소거한 파라메타를 산출하는 단계; 상기 오차를 소거한 수중 음향특성 파라메타를 적용하여 해저 지형정보를 보정하는 단계; 상기 해저 지형정보의 보정된 값을 이용하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 3차원 해저지형정보는 수중 음향특성 파라메타를 적용하여 지형정보를 취득시에 수중 환경을 고려하여 획득되는 수중음향탐측기의 수중 음향특성 파라메타 센서를 장착하여 3차원 해저지형정보를 가시화하는 방법을 개시하고 있다.The prior art related to the present invention is Korean Patent Application Publication No. 2013-0096457 (published on 2013.08.30), which discloses a method for measuring the temperature in water from an underwater acoustic characteristic parameter sensor attached to an underwater acoustic wave measuring device ; Measuring a salinity of a sound wave measuring point from an underwater acoustic characteristic parameter sensor attached to the underwater sound wave measuring instrument; Measuring a water pressure of a sound wave measurement point from an underwater acoustic characteristic parameter sensor attached to the underwater acoustic wave meter; Calculating an error canceled parameter using the information acquired by the underwater acoustic characteristic parameter sensor; Correcting the submarine topographic information by applying the underwater acoustic characteristic parameter with the error eliminated; And acquiring three-dimensional undersea topography information by using the corrected value of the undersea topography information, wherein the three-dimensional undersea topography information is acquired by taking an underwater environment into account when acquiring the topography information by applying the underwater acoustic characteristic parameter Discloses a method for visualizing three-dimensional undersea topography information by attaching an underwater acoustic characteristic parameter sensor of an underwater acoustic probe.

그러나 선행문헌에도 특히 주사음탐기(SCANNING SONAR)에서 방사하는 수직빔과 수면에 의해 발생하는 복반사를 방지하는 기술에 대해서는 기술하고 있지 않고 있어 정밀한 해저면 이미지를 취득하기 어렵다는 문제점이 있었다.However, the prior art does not describe a technique for preventing the vertical beam emitted by the SCANNING SONAR and the double reflection caused by the water surface, thus making it difficult to obtain a precise undersea image.

따라서, 해저면 지형의 정밀한 이미지를 취득하는 경우, 수면에 의한 복반사를 방지하여 노이즈의 간섭이 배제된 해저면 이미지를 취득하는 방안이 절실히 요구되고 있다.
Therefore, in the case of acquiring a precise image of the sea floor terrain, there is a desperate need to prevent underexposed reflection due to the water surface to acquire a seafloor image without interference of noise.

특허번호: 대한민국 특허청 공개특허공보 제2013-0096457호(2013.08.30 공개)Patent No.: KIPO Publication No. 2013-0096457 (published on Aug. 30, 2013) 특허명칭: 수중음향탐측기의 수중 음향특성 파라메타 센서를 장착하여 3차원 해저지형정보를 가시화하는 방법Title of patent: Underwater acoustic characteristic of underwater acoustic probe A method of visualizing 3-dimensional undersea topographic information by attaching a parameter sensor

주사음탐기(SCANNING SONAR)에서 방사하는 수직빔의 크기를 이용하여 경사각을 산출 적용함으로써, 수면의 복반사가 방지된 정밀한 해저 지형의 이미지를 취득하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-jointed undersea robot for preventing a sleep noise that acquires an image of an undersea surface of a surface prevented from double reflection of a water surface by calculating an inclination angle by using a vertical beam emitted from a scanning sounder .

또한, 주사음탐기에서 방사하는 수직빔의 크기를 이용하여 경사각을 산출 적용함으로써, 수면의 복반사가 방지된 정밀한 해저 지형의 이미지를 취득하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법에 관한 것이다.
The present invention also relates to a method of preventing sleep noise of a multi-joint submarine robot that obtains an image of an undersea topography in which a double reflection of a water surface is prevented by calculating a tilt angle by using a vertical beam size emitted from a scanner.

이를 위해 본 발명에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇은, 수직빔과 수평빔을 방사하는 주사음탐기, 주사음탐기와 수면과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하기 위한 깊이 산출부, 주사음탐기로부터 방사되는 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)가 기 저장되는 거리 저장부, 깊이와 거리를 이용하여 상기 주사음탐기에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 경사각 산출부, 및 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 피치각에 의하여 해저 로봇의 다관절을 제어하는 자세 제어부를 포함한다.To this end, the multi-jointed undersea robot for preventing sleep noise according to the present invention includes a depth sounder for measuring a distance between a scanning sound source for emitting a vertical beam and a horizontal beam, and a water depth (hereinafter referred to as depth) A distance storage unit for storing a radial length of a vertical beam radiated from the scanning sounder (hereinafter, referred to as a 'distance'), and a depth storage unit for storing the distance between the horizontal operating distance direction and the water surface contact A posture control unit for converting an inclination angle calculated by the inclination angle calculation unit into a pitch angle which is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot bows forward and controlling the multi joints of the submarine robot by a pitch angle, .

본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔은 30도의 방사각과 50m의 방사길이를 가지며, 경사각은 방사각의 절반 이하의 크기를 갖는다.The vertical beam according to the embodiment of the present invention has a radiation angle of 30 degrees and a radiation length of 50 m, and the tilt angle has a size smaller than half of the radiation angle.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르는 깊이 산출부는 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서를 포함하고, CTD 센서는 압력을 측정하여 깊이를 산출한다.Also, the depth calculating unit according to the embodiment of the present invention includes a CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensor, and the CTD sensor measures the pressure to calculate the depth.

그리고 본 발명의 실시 예에 따르는 경사각은 아래의 수학식과 같이 깊이와 거리 비의 코탄젠트 값으로 산출되며,

Figure 112013085188402-pat00001
여기서 α는 경사각이고, D는 깊이이며, L은 거리이다.The inclination angle according to the embodiment of the present invention is calculated as a cotangent value of depth and distance ratio as shown in the following equation,
Figure 112013085188402-pat00001
Where α is the tilt angle, D is the depth, and L is the distance.

한편, 이를 위해 본 발명의 다른 실시예에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇은 수직빔과 수평빔을 방사하는 주사음탐기, 주사음탐기와 수온약층(Thermocline)과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하기 위한 깊이 산출부, 주사음탐기로부터 방사되는 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)가 기 저장되는 거리 저장부, 깊이와 거리를 이용하여 상기 주사음탐기에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 경사각 산출부, 및 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하여 해저 로봇의 다관절을 제어하는 자세 제어부를 포함하며, 경사각은

Figure 112014113090610-pat00002
에 의해 산출되고, 여기서 α는 경사각이고, D는 깊이이며, L은 거리이다.To this end, the multi-joint submarine robot for preventing the water surface noise according to another embodiment of the present invention includes a vertical (horizontal) beam and a horizontal (horizontal) beam emitting sound detector, a distance between a scanning sound detector and a thermocline A distance storage unit for storing the radiation length of a vertical beam radiated from the scanning sound detector (hereinafter, referred to as a 'distance'), a depth storage unit for storing the depth of the vertical space, An inclination angle calculating section for calculating an inclination angle which is an angle formed between the distance direction and the water contact point, and an inclination angle calculated by the inclination angle calculating section to a pitch angle which is an attitude angle in which the multi- And a tilt angle
Figure 112014113090610-pat00002
Where alpha is the tilt angle, D is the depth, and L is the distance.

그리고 본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔은 30도의 방사각과 50m의 방사길이를 가지며, 경사각은 방사각의 절반 이하의 크기를 갖는다.The vertical beam according to an embodiment of the present invention has a radiation angle of 30 degrees and a radiation length of 50 m, and the inclination angle is less than half of the radiation angle.

한편, 이를 위해 본 발명에 따르는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법은 (A) 주사음탐기가 수직빔과 수평빔을 방사하는 단계, (B) 깊이 산출부가 주사음탐기와 수면과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하는 단계, (C) 경사각 산출부가 깊이와 기 저장된 거리인 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)를 이용하여 상기 주사음탐기에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 단계, 및 (D) 자세 제어부가 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 피치각에 의하여 다관절 해저 로봇의 자세를 제어하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for preventing surface noise of a multi-joint submarine robot according to the present invention, comprising the steps of (A) radiating a vertical beam and a horizontal beam, (B) (C) measuring the horizontal operating distance direction and the water surface contact distance in the scanning sound field using the depth of the tilt angle calculating unit and the radial length of the vertical beam (hereinafter, referred to as 'distance' And (D) the posture control unit converts the inclination angle calculated by the inclination angle calculation unit into a pitch angle that is a posture angle in which the multi-joint submarine robot bows forward, and calculates the inclination angle based on the pitch angle, And controlling the posture of the robot.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르는 (B) 단계에서 깊이 산출부는 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서를 포함하고, CTD 센서는 압력을 측정하여 깊이를 산출한다.Also, in the step (B) according to the embodiment of the present invention, the depth calculating unit includes a CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensor, and the CTD sensor measures the pressure to calculate the depth.

그리고 본 발명의 실시 예에 따르는 (C) 단계에서 경사각은 아래의 수학식과 같이 깊이와 거리 비의 코탄젠트 값으로 산출되며,

Figure 112013085188402-pat00003
여기서 α는 경사각이고, D는 깊이이며, L은 거리이다.In the step (C) according to the embodiment of the present invention, the inclination angle is calculated as a cotangent value of depth and distance ratio as shown in the following equation,
Figure 112013085188402-pat00003
Where α is the tilt angle, D is the depth, and L is the distance.

그리고 (D) 단계는 다관절 해저 로봇이 훌라후프 모션으로 설치된 주사음탐기에 경사각을 360도 전방향에 연속으로 제공하며, 훌라후프 모션은 다관절 해저 로봇의 다관절을 이용하여 각도를 변화시키는 것이다.
In the step (D), the multi-joint submarine robot provides an inclination angle of 360 degrees in all directions continuously to the scintillator installed with the hula hoop motion, and the hula hoop motion changes the angle by using the multi joints of the multi-joint submarine robot.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 윈칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 주사음탐기를 다관절 해저 로봇의 상부에 구비시킴으로써, 낮은 수심에서 수면 노이즈 발생을 방지하고, 강(强)조류에서 주사음탐기를 운용할 수 있도록 하고, 고도조절이 가능하도록 하고, 경사지에서도 해저면에 대한 수평이미지의 취득이 용이하다는 다양한 효과가 있다.
According to various embodiments of the present invention, by providing the scanning sound sorter on the upper part of the multi-joint submarine robot, it is possible to prevent generation of sleeping noise at a low water depth, to operate a scanning sound sorter in a strong algae, And it is easy to acquire a horizontal image with respect to the sea floor in a slope.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 특히 주사음탐기에서 방사하는 수직빔의 경사각을 산출하여, 다관절 해저로봇의 피치각으로 이용함으로써 복반사에 의한 노이즈를 방지하는 정밀한 해저면의 이미지를 취득할 수 있다는 효과도 있다.
In addition, according to various embodiments of the present invention, it is possible to calculate a tilt angle of a vertical beam emitted from a scanning sound detector and to use the tilt angle of the vertical beam as a pitch angle of a multi-joint submarine robot, There is an effect that it can be acquired.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇을 개략적으로 보여주기 위한 블록도이다.
도 2 (a) 내지 도 2 (c)는 본 발명의 실시 예에 따르는 주사음탐기의 동작을 자세하게 보여주는 예시도.
도 3(a)와 도 3(b)은 본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔의 경사각을 산출하기 위한 경사각 산출부의 연산을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 피치각을 제어하여 해저 이미지 취득 예를 보여주는 예시도.
도 5 (a) 내지 도 5 (f)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇 배면의 중심점인 좌표계 중심으로 경사각을 제공한 결과를 보여주는 사진.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 주사음탐기 중심으로 경사각을 제공하는 자세 시뮬레이션을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 훌라우프 모션에 대한 개념을 보여주는 예시도.
도 8 (a)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 피치각의 제어 없이 취득한 해저면의 이미지를 보여주는 사진이고, 도 8 (b)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 피치각을 -16도로 제어하여 취득한 해저면의 이미지를 보여주는 사진.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법을 개략적으로 보여주기 위한 순서도.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a multi-jointed undersea robot according to an embodiment of the present invention to prevent water surface noise.
2 (a) to 2 (c) are views showing in detail the operation of the scanner according to the embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) are views for explaining calculation of an inclination angle calculating unit for calculating an inclination angle of a vertical beam according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing an example of acquiring a submarine image by controlling the pitch angles of the multi-joint submarine robot according to the embodiment of the present invention.
5 (a) to 5 (f) are photographs showing the result of providing the tilt angle at the center of the coordinate system, which is the center point of the back of the multi-jointed undersea robot according to the embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a posture simulation for providing an inclination angle with respect to a scanning sound detector of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary view showing a concept of a hula wave motion of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 8 (a) is a photograph showing an image of the sea floor obtained without controlling the pitch angle of the multi-joint submarine robot according to the embodiment of the present invention, and Fig. 8 (b) Is a photograph showing an image of the sea bed obtained by controlling the pitch angle of the light source at -16 degrees.
FIG. 9 is a flowchart for schematically illustrating a method for preventing sleep noise of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, the singular forms used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명의 기본 원리는 해저의 지형 이미지를 취득함에 있어, 다관절 해저 로봇의 상부에 구비된 주사음탐기로부터 방사하는 수직빔의 크기를 이용하여 경사각을 산출 적용함으로써, 수면 또는 수온약층(Thermocline)에 의해 반사되는 노이즈를 방지하는 것이다.The basic principle of the present invention is to obtain a terrain image of a seabed by calculating and applying an inclination angle using a vertical beam emitted from a scanning sound sorter provided on an upper portion of a multi- Thereby preventing noise reflected by the light source.

특히 본 발명은 주사음탐기 중심으로부터 연속적인 경사각 제공하고, 주사음탐기 중심의 자세제어와 주사음탐기 중심의 경사각 제공하는 것이다.Particularly, the present invention provides a continuous inclination angle from the center of the scanning sound detector, and provides the attitude control of the center of the scanning sounder and the inclination angle of the center of the scanning sounder.

아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇을 개략적으로 보여주기 위한 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing a multi-jointed undersea robot according to an embodiment of the present invention to prevent water surface noise.

도 1을 참조하면 본 발명에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇(100)은 수직빔(A)과 수평빔(B)을 방사하는 주사음탐기(110), 주사음탐기(110)와 수면과의 거리(깊이)를 측정하기 위한 깊이 산출부(120), 주사음탐기(110)로부터 방사되는 수직빔(A) 길이(거리)가 기 저장되는 거리 저장부(130), 깊이와 거리를 이용하여 주사음탐기(110)에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 경사각 산출부(140), 및 경사각 산출부(140)에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇(100)이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 피치각을 해저 로봇(100)의 다관절에 적용함으로써 해저 로봇(100)의 자세를 제어하는 자세 제어부(150)를 포함한다. 여기서, 상기 경사각과 피치각에 대하여 부연 설명을 해보기로 한다.
본 발명에 따른 다관절 해저 로봇(100)에는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 센서(미도시)가 고정되어 있고, 다관절 해저 로봇(100)은 회전하는 센서에 필요한 자세(피치각)을 연속적으로 제공하게 된다.
경사각은 도 3a에서 α(알파) 값으로, 이는 주사음탐기(110)에서 수평운용거리(이는 곧 수직빔의 방사거리(50m)에 해당함) 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도로서, 계산에 의해 산출된다.
피치각은 다관절 해저 로봇(100)이 앞으로 숙이는 자세각도를 말한다. 즉, 경사각 α(알파)는 센서에서 보는 각도로서 수면에서 센서까지의 깊이(이는 곧 수면으로부터 주사음탐기까지의 깊이)와 수평운용거리로부터 계산한 각도이고, 피치각은 다관절 해저 로봇(100)에서 센서에 제공해야 하는 자세 각도이다. 이와 같은 피치각은 도 8에서 볼 수 있는 pitch -16°처럼 항상 음(-)의 값을 나타내지만, 경사각 α(알파) 값은 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 항상 양(+)의 값을 나타낸다.
여기서, 또한 경사각을 피치각으로 변환한다는 것은 경사각으로부터 다관절 해저 로봇(100)의 자세 교정에 필요한 피치각을 계산한다는 것을 의미한다.
Referring to FIG. 1, a multi-joint undersea robot 100 for preventing a sleeping noise according to the present invention includes a scanning sound detector 110, a sound detector 110, and a sound detector 110 for emitting a vertical beam A and a horizontal beam B, A distance storing unit 130 for storing the length (distance) of the vertical beam A radiated from the scanning sound detector 110, a depth storing unit 130 for storing the depth and distance An inclination angle calculating unit 140 for calculating an inclination angle that is an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact point on the scanning sound detector 110 using the inclination angle calculating unit 140 and the inclination angle calculated by the inclination angle calculating unit 140, And an attitude control unit 150 for controlling the attitude of the submarine robot 100 by converting the pitch angle of the submarine robot 100 into a pitch angle that is a bowing angle and applying the pitch angle to the joints of the submarine robot 100. Hereinafter, the inclination angle and the pitch angle will be described in detail.
(Not shown) that rotates clockwise or counterclockwise is fixed to the multi-joint submarine robot 100 according to the present invention. The multi-joint submarine robot 100 controls the posture (pitch angle) required for the rotating sensor .
The inclination angle is an alpha value in FIG. 3A, which is an angle formed between the direction of the horizontal operating distance (corresponding to the radiation distance 50 m of the vertical beam) and the water surface contact in the scanning sound field 110, .
The pitch angle refers to an attitude angle in which the multi-joint submarine robot 100 leans forward. In other words, the inclination angle alpha (alpha) is an angle viewed from the sensor, and is an angle calculated from the depth from the water surface to the sensor (that is, the depth from the water surface to the scanning sound detector) and the horizontal operation distance. ) Is the attitude angle that must be provided to the sensor. The pitch angle always shows a negative value like pitch-16 ° as seen in FIG. 8, but the inclination angle alpha (alpha) value always has a positive value as shown in FIG. 4 .
Here, the conversion of the tilt angle to the pitch angle means that the pitch angle required for the posture correction of the multi-joint submarine robot 100 is calculated from the tilt angle.

도 1과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇(100)을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.A multi-joint submarine robot 100 configured to prevent a sleeping noise according to an embodiment of the present invention constructed as shown in FIG. 1 will be schematically described as follows.

우선 주사음탐기(110)가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따르는 주사음탐기(110)는 초음파 트랜스듀서가 회전하면서 스캐닝 작업을 수행하는 것으로서, 주로 수중 물체의 탐지나 수중 지형 이미지의 취득에 사용된다.First, the scanner 100 starts. The scanner 110 according to an embodiment of the present invention performs a scanning operation while rotating the ultrasonic transducer, and is mainly used for detecting an underwater object or acquiring an underwater terrain image.

이와 같은 주사음탐기(110)의 동작은 도 2를 참조하여 상세하면 다음과 같다.
The operation of the scanner 110 will be described in detail with reference to FIG.

도 2 (a) 내지 도 2 (c)는 본 발명의 실시 예에 따르는 주사음탐기의 동작을 자세하게 보여주는 예시도이다.FIGS. 2 (a) to 2 (c) are views showing in detail the operation of the scanner according to the embodiment of the present invention.

도 2 (a)와 도 2 (b)를 참조하면 주사음탐기(110)는 트랜스듀서(미도시)에서 수직빔(A)과 수평빔(B)을 360도 방향에 일정 스텝 사이즈(C)로 방사하는 것을 알 수 있다. 여기서 트랜스듀서는 360도 전방향의 회전을 위하여 모터(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 2 (a) and 2 (b), the scanner 110 reads a vertical beam A and a horizontal beam B from a transducer (not shown) As shown in Fig. Here, the transducer is preferably provided with a motor (not shown) for rotating 360 degrees in all directions.

도 2 (c)를 참조하면, 수직빔(A)은 일정한 수직 방사각(D)과 방사길이를 갖는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2 (c), the vertical beam A preferably has a constant vertical radiation angle D and a radial length.

본 발명의 실시 예에서는 수직 방사각(D)을 30도로, 방사길이를 50m인 것으로 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 주사음탐기(100) 하나의 실시 예일뿐 반드시 이에 한정하지는 않는다.In the embodiment of the present invention, it is assumed that the vertical radiation angle D is 30 degrees and the radiation length is 50 meters. However, the present invention is not limited thereto.

한편, 주사음탐기(110)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)의 상부에 구비된다.On the other hand, the scanner 100 is provided on the multi-jointed undersea robot 100 according to the embodiment of the present invention.

따라서 깊이 산출부(120)는 주사음탐기(110)의 최상부와 수면까지의 거리(깊이)를 측정한다. 이를 위해 깊이 산출부(120)는 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서(미도시)를 구비한다.Accordingly, the depth calculating unit 120 measures the distance (depth) from the top of the scanning sound field 110 to the surface of the water. To this end, the depth calculating unit 120 includes a CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensor (not shown).

여기서 CTD 센서는 현재 수압을 측정함으로써 주사음탐기(110)의 최상부와 수면까지의 최단길이(깊이)를 측정할 수 있다.Here, the CTD sensor can measure the shortest length (depth) from the top of the scanning sound source 110 to the water surface by measuring the current water pressure.

그리고 거리 저장부(130)에는 원뿔형으로 방사되는 수직빔(A)의 방사길이, 즉 중앙 직선 거리가 기 저장된다.In the distance storage unit 130, the radiation length of the vertical beam A radiated in a conical shape, that is, the center straight line distance, is stored.

상술한 바와 같이 방사길이인 거리를 50m로 상정하였으나 반드시 이에 한정하지는 않는다. As described above, the distance of the radial length is assumed to be 50 m, but it is not limited thereto.

경사각 산출부(140)는 깊이 산출부(120)로부터 산출된 깊이와 거리 저장부(130)에 기 저장된 거리를 기초로 하여 주사음탐기(110)에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출한다.The inclination angle calculation unit 140 calculates an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact on the scanning sound field 110 based on the depth calculated by the depth calculation unit 120 and the distance stored in the distance storage unit 130 Is calculated.

이와 같은 경사각 산출부(140)의 동작을 상세하기 위하여 다음의 도 3 및 도 4를 참조한다.
3 and 4, the operation of the tilt angle calculating unit 140 will be described in detail.

도 3(a)와 도 3(b)는 본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔(A)의 경사각을 산출하기 위한 경사각 산출부(140)의 연산을 설명하기 위한 예시도이다.3 (a) and 3 (b) are diagrams for illustrating operations of the tilt angle calculating unit 140 for calculating the tilt angle of the vertical beam A according to the embodiment of the present invention.

도 3 (a)는 본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔(A)의 방사길이 50m 이내에서 수면접점이 비생성되는 예를 보여주기 위한 예시도이다.3 (a) is an exemplary diagram showing an example in which a water surface contact is not generated within a radial length of 50 m of the vertical beam A according to the embodiment of the present invention.

도 3 (a)를 참조하면, 수직빔(A)의 방사각은 30도이고, 수직빔(A)의 방사길이는 50m이다.3 (a), the radiation angle of the vertical beam A is 30 degrees, and the radiation length of the vertical beam A is 50 meters.

따라서 방사길이 50m이하의 지점에서는 수직빔(A)과 수면이 접하지 않으므로 수면 복반사(複反射)에 의한 노이즈가 발생되지 않는다. 따라서 정밀한 해저면의 이미지를 획득할 수 있다.Therefore, at the point of the radiation length of 50 m or less, the vertical beam A and the water surface are not in contact with each other, so that no noise due to the double reflection occurs. Therefore, it is possible to obtain an image of a precise bottom surface.

여기서 경사각 α는 방사각의 절반값이 되므로 15도가 되며, - θ도 15도가 된다.
Here, the inclination angle? Is half of the radiation angle, so it becomes 15 degrees, and -? Becomes 15 degrees.

한편, 도 3 (b)는 본 발명의 실시 예에 따르는 수직빔(A)의 방사길이 50m 이내의 지점에서 수직빔(A)과 수면의 수면접점이 생성되는 예를 보여주기 위한 예시도이다.3B is an exemplary diagram showing an example in which a vertical beam A and a water surface contact at a water surface are generated within a radial length of 50 m of the vertical beam A according to the embodiment of the present invention.

도 3(b)를 참조하면, 수직빔(A)의 방사각은 30도이고, 수직빔(A)의 방사길이는 50m이다.3 (b), the radiation angle of the vertical beam A is 30 degrees, and the radiation length of the vertical beam A is 50 meters.

수직빔(A)은 50m 이내의 지점에서 수면과 접하게 되므로 해저면 이미지에 복반사 노이즈가 발생하게 된다.The vertical beam (A) is in contact with the water surface at a point within 50 m, and thus, the reflection noise is generated in the undersurface image.

이를 방지하기 위하여 경사각 α를 보정하여야 한다.In order to prevent this, the inclination angle? Should be corrected.

즉, 경사각 α의 각도를 15-α 만큼 작게 보정하여 수면접점이 거리 50m 이내에서 생성되는 것을 방지하도록 한다.In other words, the angle of the inclination angle? Is corrected to be small by 15 -? To prevent the water surface contact from being generated within a distance of 50 m.

바람직하게는 수면접점은 50m 지점에 생성되도록 한다.Preferably, the water surface contact is generated at 50 m.

이를 위해 다음의 수학식 1을 참조한다.
For this, the following Equation 1 is referred to.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013085188402-pat00004

Figure 112013085188402-pat00004

수학식 1에서 α는 경사각이고, D는 깊이이며, L은 거리이다.In Equation (1),? Is the inclination angle, D is the depth, and L is the distance.

수학식 1을 이용하면 경사각 α의 값을 알 수 있으므로 보정각 15-α도 알 수 있다. 따라서 수직빔(A)을 보정각만큼 작게하면 수면접점이 50m 지점에서 생성되므로 수면에 의한 복반사의 발생을 방지할 수 있다.Since the value of the tilt angle? Can be known using the equation (1), the correction angle 15-t can also be known. Therefore, if the vertical beam A is made smaller by the correction angle, the water surface contact is generated at the point of 50 m, so that the occurrence of the double reflection due to the water surface can be prevented.

이와 같이 경사각 산출부(140)는 수학식 1을 이용하여 경사각과 보정각을 산출할 수 있다.As described above, the tilt angle calculating unit 140 can calculate the tilt angle and the correction angle using Equation (1).

한편, 자세 제어부(150)는 경사각 산출부(140)에 의해 산출된 경사각과 보정각을 제공받아 다관절 해저 로봇(100)이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환한다. 그리고 피치각을 다관절 해저 로봇(100)의 다관절에 적용하여 해저 이미지에 복반사를 방지하도록 해저로봇(100)의 자세를 제어한다.On the other hand, the posture control unit 150 receives the tilt angle and the correction angle calculated by the tilt angle calculating unit 140, and converts the tilt angle of the multi-joint submarine robot 100 into a pitch angle that is a posture angle that the multi-joint submarine robot 100 is bowing forward. Then, the pitch angle is applied to the joints of the multi-joint submarine robot 100 to control the posture of the submarine robot 100 so as to prevent double reflection on the submarine image.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)의 피치각을 제어하여 해저 이미지 획득 예를 보여주는 예시도이다. 4 is an exemplary diagram illustrating an example of obtaining a submarine image by controlling the pitch angle of the multi-joint submarine robot 100 according to the embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상술한 수학식 1을 이용하면, 깊이(D)는 15m이고 수직빔(A)의 방사길이(거리)가 50미터에서의 경사각은 5.71도 내지 16.7도가 됨을 알 수 있다.
Referring to FIG. 4, it can be seen that the depth D is 15 m and the radial length (distance) of the vertical beam A is 5.71 degrees to 16.7 degrees at a depth of 50 meters using Equation 1 described above.

도 5 (a) 내지 도 5 (f)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇 배면의 중심점인 좌표계 중심으로 경사각을 제공한 결과를 보여주는 사진이다.5 (a) to 5 (f) are photographs showing the result of providing the tilt angle at the center of the coordinate system, which is the center point of the back of the multi-jointed undersea robot according to the embodiment of the present invention.

도 5 (a) 내지 도 5 (f)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)은 자세 제어부(150)의 다관절 제어에 의해 상부에 구비된 주사음탐기(110)에 다양한 각도를 제공할 수 있다.
5A through 5F, the multi-joint submarine robot 100 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of sensors 150 ). ≪ / RTI >

도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 주사음탐기 중심으로 경사각을 제공하는 자세 시뮬레이션을 보여주는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a posture simulation for providing an inclination angle with respect to a scanning sound detector of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)은 다양한 자세를 취할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the multi-joint submarine robot 100 according to the embodiment of the present invention can take various attitudes.

특히, 다관절 해저 로봇(100)은 피치각을 제어하기 위하여 사람이 훌라후프를 돌리는 것과 같이 360도 회전하는 중에 위아래로 각도를 변경시킬 수 있다.In particular, the multi-jointed undersea robot 100 can change its angle up and down while rotating 360 degrees as a person turns a hula hoop to control the pitch angle.

즉, 다관절 해저 로봇(100)은 도 7에 도시한 바와 같이 훌라후프 모션을 취하여 다양한 각도를 취함으로써 주사음탐기(110)에 경사각을 제공할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7, the multi-joint undersea robot 100 can take a hula hoop motion and take various angles to provide the tilting angle to the scanning sound detector 110.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇의 훌라우프 모션에 대한 개념을 보여주는 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary view showing a concept of a hula wave motion of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention.

따라서, 다관절 해저 로봇(100)은 주사음탐기(110)로부터 복반사가 방지된 정밀한 이미지를 취득할 수 있다.
Therefore, the multi-joint submarine robot 100 can acquire a precise image prevented from double reflection from the scanning sound detector 110.

도 8 (a)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)의 피치각의 제어 없이 취득한 해저면의 이미지를 보여주는 사진이고, 도 8 (b)는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저 로봇(100)의 피치각을 -16도로 제어하여 취득한 해저면의 이미지를 보여주는 사진이다.8 (a) is a photograph showing an image of the sea floor obtained without controlling the pitch angle of the multi-joint submarine robot 100 according to the embodiment of the present invention, and Fig. 8 (b) Is a photograph showing an image of the sea bottom obtained by controlling the pitch angle of the joint submarine robot 100 to -16 degrees.

도 8 (a) 및 도 8 (b)의 첫 번째와 두 번째 이미지를 참조하면, 점선 동그라미 영역의 해저 이미지가 도 8 (a)보다 도 8 (b)가 좀더 진하게 설정되어 있는 것을 볼 수 있다. 이는 도 8 (a)보다 도 8 (b)의 해저 이미지가 더 정밀하게 스캔되었음을 보여준다.Referring to the first and second images of Figs. 8 (a) and 8 (b), it can be seen that the submarine image of the dotted circle area is set to be darker than Fig. 8 (a) . This shows that the submarine image of Fig. 8 (b) is scanned more precisely than Fig. 8 (a).

또한, 마지막 이미지에는 도 8 (b)에 적색 영역이 더 많은 것도 상술한 바와 같이 도 8 (a)보다 더 정밀하게 스캔되었음을 보여준다.Also, the last image shows that more red color regions are scanned in Fig. 8 (b) than in Fig. 8 (a) as described above.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면 주사음탐기(110)에서 방사하는 수직빔(A)의 경사각을 산출하여, 다관절 해저로봇(100)의 피치각으로 이용함으로써 복반사에 의한 노이즈를 방지하는 정밀한 해저면의 이미지를 취득할 수 있다.
Therefore, according to the embodiment of the present invention, the inclination angle of the vertical beam A radiated from the scanning sound detector 110 is calculated and used as the pitch angle of the multi-joint submarine robot 100, thereby preventing noise due to double reflection It is possible to acquire an image of a precise bottom surface.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법을 개략적으로 보여주기 위한 순서도이다.FIG. 9 is a flowchart for schematically illustrating a method for preventing sleep noise of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법(S900)은 주사음탐기(110)가 수직빔(A)과 수평빔(B)을 방사하는 단계(S910), 깊이 산출부(120)가 주사음탐기(110)와 수면과의 거리(깊이)를 측정하는 단계(S920), 경사각 산출부(140)가 깊이와 거리 저장부(130)에 기 저장된 수직빔(A)의 방사길이인 거리를 이용하여 주사음탐기(110)에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 단계(S930), 및 자세 제어부(150)가 경사각 산출부(140)에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇(100)이 앞으로 숙이는 자세 각도인 피치각으로 변환하고, 피치각에 의하여 다관절 해저 로봇(100)의 자세를 제어하는 단계(S940)를 포함한다. 여기서, 상기 경사각을 피치각으로 변환한다는 것은, 전술한 바와 같이, 경사각으로부터 다관절 해저 로봇(100)의 자세 교정에 필요한 피치각을 계산한다는 것을 의미한다. Referring to FIG. 9, a method S900 for preventing sleep noise of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention includes steps S910 to S910 in which the scintillator 110 emits a vertical beam A and a horizontal beam B (Step S920), the depth calculating unit 120 measures the distance (depth) between the scanner 110 and the water surface, and the inclination angle calculating unit 140 calculates the vertical A step S930 of calculating an inclination angle that is an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact point in the scanning sound detector 110 by using the distance that is the radiation length of the beam A and the attitude control unit 150, (Step S940) of converting the inclination angle calculated by the pitch angle calculating unit 140 into a pitch angle, which is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot 100 is bowed forward, and controlling the attitude of the multi-joint submarred robot 100 by the pitch angle do. Here, the conversion of the inclination angle to the pitch angle means that the pitch angle necessary for the attitude correction of the multi-joint submarine robot 100 is calculated from the inclination angle as described above.

도 9와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법(S900)을 상세하면 다음과 같다.A method (S900) for preventing surface noise of a multi-joint submarine robot according to an embodiment of the present invention constructed as shown in FIG. 9 is as follows.

우선, 주사음탐기(110)가 수직빔(A)과 수평빔(B)을 방사한다(S910).First, the scanner 110 emits a vertical beam A and a horizontal beam B (S910).

주사음탐기(110)는 트랜스듀서(미도시)에서 수직빔(A)과 수평빔(B)을 360도 방향에 일정 스텝 사이즈(C)로 방사한다.The scanner 110 radiates the vertical beam A and the horizontal beam B from the transducer (not shown) at a constant step size C in the 360 degree direction.

수직빔(A)은 일정한 수직 방사각(D)과 방사길이를 갖는 것이 바람직하다The vertical beam A preferably has a constant vertical radiation angle D and a radial length

그리고 주사음탐기(110)는 다관절 해저 로봇(100)의 상부에 구비된다.The scanning sound detector 110 is provided on the upper part of the multi-joint submarine robot 100.

이후, 깊이 산출부(120)가 주사음탐기(110)와 수면과의 거리(깊이)를 측정한다(S920).Then, the depth calculating unit 120 measures the distance (depth) between the scanning sound detector 110 and the water surface (S920).

깊이 산출부(120)는 주사음탐기(110)의 최상부와 수면까지의 거리(깊이)를 측정한다. 이를 위해 깊이 산출부(120)는 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서(미도시)를 구비한다.The depth calculating unit 120 measures the distance (depth) from the top of the scanning sound field 110 to the surface of the water. To this end, the depth calculating unit 120 includes a CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensor (not shown).

경사각 산출부(140)가 깊이 산출부(120)에 의해 산출된 깊이와, 거리 저장부(130)에 기 저장된 수직빔(A)의 방사길이인 거리를 이용하여 전술한 바와 같이, 주사음탐기(110)에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출한다(S930).The inclination angle calculator 140 calculates the depth of the vertical axis of the vertical beam A based on the depth calculated by the depth calculator 120 and the distance of the vertical beam A previously stored in the distance storage unit 130, (S930), which is an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact point, in the controller 110.

여기서 경사각 산출부(140)는 거리 저장부(130)에 기 저장된 수직빔(A)의 방사길이(거리)를 제공받는다.Here, the angle of incidence calculation unit 140 is provided with a radiation length (distance) of the vertical beam A previously stored in the distance storage unit 130.

그리고 깊이 산출부(120)에서 연산된 깊이도 제공받는다.The depth calculated by the depth calculating unit 120 is also provided.

따라서 경사각 산출부(140)는 거리(L)와 깊이(D)를 이용하여, 상술한 수학식 1을 이용하여 경사각을 산출한다.Therefore, the tilt angle calculating unit 140 calculates the tilt angle using the above-described equation (1) using the distance L and the depth D. [

이와 같이 산출된 경사각은 자세 제어부(150)로 제공된다.The thus calculated inclination angle is provided to the posture control unit 150. [

자세 제어부(150)는 상기 경사각 산출부(140)에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇(100)이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 피치각에 의하여 다관절 해저 로봇(100)의 자세를 제어한다(S940). 여기서, 경사각을 피치각으로 변환한다는 것은 앞에서 설명한 바와 같이, 경사각으로부터 다관절 해저 로봇(100)의 자세 교정에 필요한 피치각을 계산한다는 것을 의미한다.The posture control unit 150 converts the tilt angle calculated by the tilt angle calculating unit 140 into a pitch angle that is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot 100 bows forward, and calculates the pitch angle of the submarred submarine robot 100 The posture is controlled (S940). Here, the conversion of the inclination angle to the pitch angle means that the pitch angle required for the posture correction of the multi-joint submarine robot 100 is calculated from the inclination angle as described above.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 주사음탐기에서 방사하는 수직빔의 경사각을 산출하여, 다관절 해저로봇의 피치각으로 이용함으로써 복반사에 의한 노이즈를 방지하는 정밀한 해저면의 이미지를 취득할 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the angle of inclination of the vertical beam emitted from the scanning sound detector is calculated and used as the pitch angle of the multi-joint submarine robot to acquire an image of a precise undersurface .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 다관절 해저 로봇 110: 주사음탐기
120: 깊이 산출부 130: 거리 저장부
140: 경사각 산출부 150: 자세 제어부
A: 수직빔 B: 수평빔
C: 스텝 사이즈 D: 수직 방사각
100: Multi-joint submarine robot 110: Scanner
120: depth calculating unit 130: distance storing unit
140: inclination angle calculating unit 150:
A: Vertical beam B: Horizontal beam
C: step size D: vertical radiation angle

Claims (12)

수직빔과 수평빔을 방사하는 주사음탐기;
상기 주사음탐기와 수면과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하기 위한 깊이 산출부;
상기 주사음탐기로부터 방사되는 상기 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)가 기 저장되는 거리 저장부;
상기 깊이와 상기 거리를 이용하여 상기 주사음탐기에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 경사각 산출부; 및
상기 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 상기 피치각에 의하여 해저 로봇의 다관절을 제어하는 자세 제어부를 포함하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇.
A scintillator emitting a vertical beam and a horizontal beam;
A depth calculating unit for measuring a distance between the scanning sound source and the water surface (hereinafter referred to as " depth ");
A distance storage unit for storing a radial length of the vertical beam radiated from the scanning sound source;
An inclination angle calculating unit for calculating an inclination angle, which is an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact point, using the depth and the distance; And
The inclination angle calculated by the inclination angle calculation unit is converted into a pitch angle which is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot bows forward, and a posture control unit that controls the multi joints of the submarine robot by the pitch angle is prevented Joint submarine robot.
청구항 1에 있어서, 상기 수직빔은
30도의 방사각과 50m의 방사길이를 가지며,
상기 경사각은
상기 방사각의 절반 이하의 크기를 갖는 것
을 특징으로 하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇.
The method of claim 1, wherein the vertical beam
A radiation angle of 30 degrees and a radiation length of 50 m,
The inclination angle
Having a size less than half of the above-mentioned radiation angle
To prevent sleeping noise.
청구항 1에 있어서, 상기 깊이 산출부는
CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서를 포함하고,
상기 CTD 센서는 압력을 측정하여 상기 깊이를 산출하는 것
을 특징으로 하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇.
The apparatus of claim 1, wherein the depth calculating unit
CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensors,
The CTD sensor measures the pressure to calculate the depth
To prevent sleeping noise.
청구항 1에 있어서, 상기 경사각은
아래의 수학식과 같이 상기 깊이와 상기 거리 비의 코탄젠트 값으로 산출되며,
Figure 112013085188402-pat00005

여기서 α는 상기 경사각이고, D는 상기 깊이이며, L은 상기 거리인 것
을 특징으로 하는 해저면 이미지 노이즈 방지를 위한 다관절 해저 로봇.
The method of claim 1, wherein the inclination angle
Is calculated as the cotangent value of the depth and the distance ratio as shown in the following equation,
Figure 112013085188402-pat00005

Where alpha is the inclination angle, D is the depth, and L is the distance
Which is a multi-jointed submarine robot for preventing undersurface image noise.
수직빔과 수평빔을 방사하는 주사음탐기;
상기 주사음탐기와 수온약층(Thermocline)과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하기 위한 깊이 산출부;
상기 주사음탐기로부터 방사되는 상기 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)가 기 저장되는 거리 저장부;
상기 깊이와 상기 거리를 이용하여 상기 주사음탐기에서 수평운용거리 방향과 수면접점 사이에 이루는 각도인 경사각을 산출하는 경사각 산출부; 및
상기 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하여 해저 로봇의 다관절을 제어하는 자세 제어부를 포함하며,
상기 경사각은
Figure 112014113090610-pat00006
에 의해 산출되고,
여기서 α는 상기 경사각이고, D는 상기 깊이이며, L은 상기 거리인
수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇.
A scintillator emitting a vertical beam and a horizontal beam;
A depth calculating unit for measuring a distance (hereinafter referred to as 'depth') between the scintillator and the thermocline;
A distance storage unit for storing a radial length of the vertical beam radiated from the scanning sound source;
An inclination angle calculating unit for calculating an inclination angle, which is an angle formed between the horizontal operation distance direction and the water surface contact point, using the depth and the distance; And
And an attitude control unit for converting the inclination angle calculated by the inclination angle calculation unit into a pitch angle that is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot bows forward, and controlling the multi joints of the submarine robot,
The inclination angle
Figure 112014113090610-pat00006
Lt; / RTI >
Where? Is the inclination angle, D is the depth, L is the distance
Multi-joint submarine robot to prevent sleep noise.
청구항 5에 있어서, 상기 수직빔은
30도의 방사각과 50m의 방사길이를 가지며,
상기 경사각은
상기 방사각의 절반 이하의 크기를 갖는 것
을 특징으로 하는 수면노이즈를 방지하는 다관절 해저로봇.

[6] The apparatus of claim 5,
A radiation angle of 30 degrees and a radiation length of 50 m,
The inclination angle
Having a size less than half of the above-mentioned radiation angle
To prevent sleeping noise.

(A) 주사음탐기가 수직빔과 수평빔을 방사하는 단계;
(B) 깊이 산출부가 상기 주사음탐기와 수면과의 거리(이하 '깊이'라 칭함)를 측정하는 단계;
(C) 경사각 산출부가 상기 깊이와 기 저장된 거리인 상기 수직빔의 방사길이(이하 '거리'라 칭함)를 이용하여 경사각을 산출하는 단계; 및
(D) 자세 제어부가 상기 경사각 산출부에 의해 산출된 경사각을 다관절 해저 로봇이 앞으로 숙이는 자세각도인 피치각으로 변환하고, 상기 피치각에 의하여 다관절 해저 로봇의 자세를 제어하는 단계
를 포함하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
(A) radiating a vertical beam and a horizontal beam by a scanner;
(B) measuring a depth (hereinafter, referred to as depth) between the depth sounding part and the water surface of the sounding part;
(C) calculating an inclination angle by using the depth and the radial length of the vertical beam (hereinafter referred to as 'distance'), which is the distance previously stored; And
(D) the attitude control unit converts the inclination angle calculated by the inclination angle calculating unit into a pitch angle, which is an attitude angle in which the multi-joint submarine robot bows forward, and controls the attitude of the multi-joint submarine robot based on the pitch angle
Wherein the robot is a robot,
청구항 7에 있어서, 상기 (A) 단계의
상기 수직빔은 30도의 방사각과 50m의 방사길이를 가지며,
상기 (C) 단계의 경사각은
상기 수직빔의 각도크기의 절반 이하인 것
을 특징으로 하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
The method according to claim 7, wherein the step (A)
The vertical beam has a radiation angle of 30 degrees and a radiation length of 50 meters,
The inclination angle of the step (C)
Less than half the angular size of the vertical beam
Wherein the sleeping robot is a sleeping robot.
청구항 7에 있어서, 상기 (B) 단계에서
상기 깊이 산출부는 CTD(Conductivity, Temperature, Depth) 센서를 포함하고,
상기 CTD 센서는 압력을 측정하여 상기 깊이를 산출하는 것
을 특징으로 하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
The method of claim 7, wherein in step (B)
Wherein the depth calculating unit includes a CTD (Conductivity, Temperature, Depth) sensor,
The CTD sensor measures the pressure to calculate the depth
Wherein the sleeping robot is a sleeping robot.
청구항 7에 있어서, 상기 (C) 단계에서
상기 경사각은 아래의 수학식과 같이 상기 깊이와 상기 거리 비의 코탄젠트 값으로 산출되며,
Figure 112013085188402-pat00007

여기서 α는 상기 경사각이고, D는 상기 깊이이며, L은 상기 거리인 것
을 특징으로 하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
The method of claim 7, wherein in step (C)
The inclination angle is calculated as a cotangent value of the depth and the distance ratio as shown in the following equation,
Figure 112013085188402-pat00007

Where alpha is the inclination angle, D is the depth, and L is the distance
Wherein the sleeping robot is a sleeping robot.
청구항 7에 있어서, 상기 (D) 단계는
상기 다관절 해저 로봇이 상기 주사음탐기에 훌라후프 모션으로 설치된 주사음탐기에 경사각을 360도 전방향에 연속으로 제공하는 것을 특징으로 하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
8. The method of claim 7, wherein step (D)
Wherein the multi-joint submarine robot continuously provides an inclination angle of 360 degrees in all directions to the scintillator installed in the horn with a hula hoop motion in the scintillator.
청구항 11에 있어서, 상기 훌라후프 모션은
상기 다관절 해저 로봇의 다관절을 이용하여 각도를 변화시키는 것
을 특징으로 하는 다관절 해저로봇의 수면노이즈 방지 방법.
12. The hula hoop motion according to claim 11,
The angle of the multi-joint submarine robot is changed by using the multi-joint
Wherein the sleeping robot is a sleeping robot.
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