KR101514013B1 - 탐사로봇 - Google Patents

Abstract

탐사로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇은 복수 개의 블록을 포함하며 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능한 몸체, 원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 다리, 상기 수직형 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단하는 한 쌍의 근접센서 및상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

탐사로봇{Robot for Exploring}

본 발명은 탐사로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물을 타고 상승하여 주변을 탐사할 수 있는 탐사 로봇에 관한 것이다.

로봇이라 함은 전기적 또는 자기적인 작용을 이용하여 인간이나 곤충, 동물 등의 동작과 닮은 운동을 행하는기계장치로, 이러한 로봇은 일본에서 1960년대부터 보급되기 시작했는데, 초기에는 공장에서 생산을 자동화하기 위해 사용되던 것이 대부분이었다.

하지만, 근래에 들어서 로봇은 꾸준한 발전이 이루어져, 4족 이상의 다수 개의 다리를 가지는 로봇이나, 인간과 같이 2족으로 이동이 가능한 로봇에 대한 연구도 이루어지고 있으며, 다양한 기능을 수행할 수 있는 다기능 로봇에 대한 연구도 지속적으로 이루어지고 있다.

이러한, 다기능 로봇은 인간이 다가가는 것이 쉽지 않은 지형이나, 위험한 지역 등에 배치되어 정찰을 하거나임무를 수행할 수 있도록 개발되기도 하고, 특히, 군사용으로 이용되는 것도 가능한데, 적이 위치한 지형이나적의 배치상태 등을 정찰하기 위해 개발된다. 이러한 다기능 로봇은 최근 무인 자동화 기술 및 마이크로프로세서(Micro Processer)의 기술이 발전함에 따라 혁신적으로 발전되고 있다.

상기와 같이, 다기능 로봇을 이용하여 정찰이나 임무의 수행이 원활하게이루어지도록 하기 위해서 수많은 연구들이 이루어지고 있다.

그런데, 기존에 개발된 탐사로봇은 테러진압이나 무너진 건물, 군사용 목적의 정찰 등의 실제 상황에 투입되기에는 많은 문제점들이 도출되고 있는데, 그 중에서도 특히 수직 구조물을 타고 올라갈 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 실시간으로 주변을 감시 또는 정찰할 수 있는 탐사로봇을 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 사람이 가기 위험한 지역을 정찰하고, 전시에도 무인으로 사용될 수 있는 탐사로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇은 몸체, 복수 개의 다리, 근접센서 및 제어부를 포함할 수 있다.

상기 몸체는 복수 개의 블록을 포함하며, 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 다리는 원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비될 수 있다.

상기 근접센서는 상기 수직형 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단할 수 있다.

상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단할 수 있다.

상기 제어부는상기 한 쌍의 근접센서에서 모두 구조물이 존재한다고 판단되면 상기 구조물을 오르고, 상기 한 쌍의 근접센서 중 하나의 근접센서에만 구조물이 존재한다고 판단되면 방향을 전환하는 신호를 출력할 수 있다.

상기 다리가 상기 구조물을 파지하였을 때 상기 구조물과 맞닿는 표면적을 최대화 하기 위하여 상기 블록 중 상기 몸체로부터 가장 멀리 배치되는 상기 블록은 상기 구조물과 맞닿는 면이 곡면으로 형성될 수 있다.

상기 구조물에서 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 상기 다리의 상기 구조물과 맞닿는 면에는 마찰부재가 더 구비될 수 있다.

상기 다리의 일측에는 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 상승 시 상기 구조물의 둘레를 측정하는 둘레측정센서가 더 구비되며, 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 하강 시 상기 제어부는 상기 둘레측정센서로부터 측정된 상기 구조물의 둘레를 이용하여 상기 다리가 회전하는 정도를 결정할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇에 의하면 주변을 촬영할 수 있으며, 이를 무선통신을 통해 실시간으로 컴퓨터나 휴대폰으로 전송함으로써 실시간 감시 또는 정찰이 가능하다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇에 의하면 DMZ와 같은 사람이 직접 가기 위험한 곳에 보내어 주변 탐색을 하거나, 전시에 정보 수집, 경계역할을 할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 다리가 구조물을 파지할 경우의 모습을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 몸체 중앙부에 주름을 잡아 몸체의 전체적인 길이가 짧아진 모습을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 전방에 위치한 다리가 펼쳐지고, 몸체에 주름이 잡힌 모습을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 전방에 위치한 다리가 펼쳐진 상태에서 몸체가 일직선이 된 모습을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 다리가 구조물을 파지할 경우의 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 몸체 중앙부에 주름을 잡아 몸체의 전체적인 길이가 짧아진 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사 로봇은 몸체(100), 복수 개의 다리(110), 근접센서(120) 및 제어부를 포함할 수 있다.

몸체(100)는 복수 개의 블록(100a)을 포함할 수 있다. 상호 인접한 블록(100a)은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능하게 구성될 수 있다.

즉, 몸체(100)는 각각의 블록(100a)이 회전 가능하게 결합되어 자벌레와 같이 블록(100a)을 회전하여 몸체(100)의 중앙에 주름을 잡아 몸체(100)의 길이를 줄이거나, 블록(100a)을 모두 일렬이 되도록 하여 몸체(100)의 길이를 늘릴 수 있다. 따라서, 몸체(100)의 길이를 조절함으로써 전진할 수 있다.

몸체(100)의 재질로는 알루미늄 등의 경량 금속이 적용되어 몸체(100)의 자중을 최소화 함으로써 탐사로봇이 구조물을 타고 상승하거나 하강 시 탐사로봇의 자중에 의해 구조물에서 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

다리(110)는 몸체(100)에 복수 개 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 몸체(100)의 전방에 양 측으로 두 개의 다리(110)가 구비되고, 몸체(100)의 후방에 양 측으로 두 개의 다리(110)가 구비되는 것을 예로 들어 설명한다.

그러나, 다리(110)의 개수는 이에 한정되는 것이 아니며, 다리(110)가 구조물을 파지하는 힘, 몸체(100)의 길이 등에 따라 적절히 구비될 수 있다.

다리(110)는 원기둥형 구조물을 파지하여 구조물을 오를 수 있도록 몸체(100)에 회전 가능하게 구비될 수 있다. 따라서, 사람의 팔, 다리(110)와 같이 원통형 구조물을 감쌀 수 있다.

여기서, 원기둥형의 구조물은 나무, 전봇대, 기둥 등의 구조물을 의미할 수 있다.

다리(110)의 재질 또한 몸체(100)의 재질과 동일하게 알루미늄 등의 경량의 금속이 적용될 수 있다.

다리(110)가 상기 구조물을 파지하였을 때 상기 구조물과 맞닿는 표면적을 최대화 하기 위하여 다리(110)를 구성하는 블록(110a) 중 상기 몸체(100)로부터 가장 멀리 배치되는 블록(110b)은 구조물과 맞닿는 면이 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 구조물에서 탐사로봇이 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 다리(110)의 구조물과 맞닿는 면에는 마찰부재가 더 구비될 수 있다. 마찰부재의 재질로는 고무, 실리콘 등 구조물의 표면과 맞닿았을 때 마찰력을 증대시킬 수 있는 재질이 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 전방에 위치한 다리가 펼쳐지고, 몸체에 주름이 잡힌 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐사로봇의 전방에 위치한 다리가 펼쳐진 상태에서 몸체가 일직선이 된 모습을 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 실시예의 탐사로봇이 원통형 구조물을 타고 상승하거나 하강하는 움직임에 대하여 설명하면 다음과 같다.

초기 상태를 몸체(100)를 구성하는 블록(100a)이 모두 일렬로 배치되어 몸체(100)가 일직선 연해를 이루는 상태이고, 다리(110)가 모두 펼쳐져 있는 상태라고 한다면, 원통형 구조물을 오르기 위하여 우선 네 개의 다리(110)가 원통형 구조물을 파지할 수 있다.

그리고, 전방에 위치하는 두 개의 다리(110)는 구조물을 파지하고 있는 상태에서 후방에 위치하는 다리(110)가 펼쳐지고 몸체(100)를 구성하는 블록(100a)이 회전하여 몸체(100)의 중앙부에 주름을 만들면서 몸체(100)의 길이를 짧게 할 수 있다.

그리고 몸체(100)의 길이가 짧아진 상태에서 후방에 위치하는 두 개의 다리(110)가 구조물을 파지하고, 전방에 위치하는 두 개의 다리(110)는 펼쳐지면서 몸체(100)를 구성하는 블록(100a)은 주름을 펴고 몸체(100)의 길이를 늘릴 수 있다. 그리고 다시 전방의 다리(110)로 구조물을 파지할 수 있다.

상기의 과정을 반복하며 본 실시예의 탐사로봇은 구조물을 타고 상승할 수 있다. 또한, 본 실시예의 탐사로봇이 구조물을 타고 하강하는 동작 또한 이와 동일하다.

한편, 수직형 구조물의 전방에는 한 쌍의 근접센서(120)가 구비될 수 있다. 근접센서(120)는 구조물과의 거리를 측정하여 구조물의 존재 여부를 판단할 수 있다.

그리고, 제어부는 근접센서(120)로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단할 수 있다.

제어부에서는 한 쌍의 근접센서(120)로부터 입력된 거리값을라그랑제보간법을 사용함으로써 거리를 수치화 하여 표준인 cm단위로 변환하고, 변환한 값을 주기적으로 체크하고 일정 거리가 되면 물체를 피할 것인지 나무로 판단하여 오를지를 판단할 수 있다.

예를 들면, 한 쌍의 근접센서(120)로부터 측정된 거리값이 모두 일정하게 작아져 전방에 구조물이 존재한다고 판단되면 제어부는 탐사로봇이 구조물을 오르도록 신호를 출력할 수 있다.

반면, 한 쌍의 근접센서(120) 중 하나의 근접센서(120)로부터 측정된 거리값이 점점 작아지나, 나머지 하나의 근접센서(120)로부터 입력된 거리값은 변화가 없는 경우 또는 한 쌍의 근접센서(120)로부터 측정된 거리값이 서로 다른 비율로 작아지는 경우에는 제어부는 탐사로봇의 진행 방향을 전환하도록 신호를 출력할 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 다리(110)의 일측에는 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 상승 시 상기 구조물의 둘레를 측정하는 둘레측정센서(미도시)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 하강 시 상기 제어부는 상기 둘레측정센서(미도시)로부터 측정된 상기 구조물의 둘레를 이용하여 상기 다리(110)를 구성하는 블록(110a, 110b)이 회전하는 정도를 결정하여 다리(110)가 상기 구조물을 적절히 파지할 수 있다.

후방엔 후술할 카메라가 없는 이유로는 나무를 상승 시 나무의 굵기, 회전각도, 오른 높이 데이터를 스택으로 저장하여 하강 시 저장된 데이터를 불러와 되돌리기 때문이다.

지상에서 이동 시 충전의 문제는 이동 중 데이터를 저장하여 처음 위치로 돌아가 충전기를 설치하여 항시 충전이 가능하다.

본 실시예의 탐사로봇의 일측에는 카메라(130)가 구비될 수 있다. 카메라(130)는 서보모터에 의해 회전 가능하게 구비되어 카메라(130)는 탐사로봇이 구조물에 올라 주변을 탐사하는 목적으로 사용될 수 있다. 또는, 구조물이 나무인 경우에는 나무 위의 생태 등을 파악하기 위한 용도로 사용될 수도 있다.

그리고, 본 실시예의 탐사로봇에는 무선통신부(미도시)가 구비되어 카메라(130)에 의해 촬영된 사진 또는 영상을 실시간으로 컴퓨터나 휴대폰 등으로 전송함으로써 실시간으로 주변을 탐사할 수 있다. 무선통신으로는 현재 널리 사용되고 있는 근거리 무선 통신 기술인 블루투스 등이 사용될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 실시예의 탐사로봇에 의하면 DMZ와 같은 사람이 직접 가기 위험한 곳에 보내어 주변 탐색을 하거나, 전시에 정보 수집, 경계역할을 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 몸체
100a: 몸체 블록
110: 다리
110a, 110b: 다리 블록
120: 근접센서
130: 카메라

Claims (5)

1. 삭제
2. 복수 개의 블록을 포함하며, 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능한 몸체;
   원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 다리;
   상기 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단하는 한 쌍의 근접센서; 및
   상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 한 쌍의 근접센서에서 모두 구조물이 존재한다고 판단되면 상기 구조물을 오르고, 상기 한 쌍의 근접센서 중 하나의 근접센서에만 구조물이 존재한다고 판단되면 방향을 전환하는 탐사로봇.
3. 복수 개의 블록을 포함하며, 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능한 몸체;
   원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 다리;
   상기 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단하는 한 쌍의 근접센서; 및
   상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 다리가 상기 구조물을 파지하였을 때 상기 구조물과 맞닿는 표면적을 최대화 하기 위하여 상기 블록 중 상기 몸체로부터 가장 멀리 배치되는 상기 블록은 상기 구조물과 맞닿는 면이 곡면으로 형성되는 탐사로봇.
4. 복수 개의 블록을 포함하며, 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능한 몸체;
   원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 다리;
   상기 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단하는 한 쌍의 근접센서; 및
   상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 구조물에서 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 상기 다리의 상기 구조물과 맞닿는 면에는 마찰부재가 더 구비되는 탐사로봇.
5. 복수 개의 블록을 포함하며, 상호 인접한 상기 블록은 각각 서로에 대하여 회전 가능하게 결합되어 진행 방향으로 길이 조절이 가능한 몸체;
   원기둥형 구조물을 파지하여 상기 구조물을 오를 수 있도록 상기 몸체에 회전 가능하게 구비되는 복수 개의 다리;
   상기 구조물의 전방에 구비되어 상기 구조물과의 거리를 측정하여 상기 구조물의 존재 여부를 판단하는 한 쌍의 근접센서; 및
   상기 근접센서로부터 입력된 거리값에 따라 상기 구조물을 오를 것인지 방향을 전환할 것인지를 판단하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 다리의 일측에는 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 상승 시 상기 구조물의 둘레를 측정하는 둘레측정센서가 더 구비되며, 탐사로봇이 상기 구조물을 타고 하강 시 상기 제어부는 상기 둘레측정센서로부터 측정된 상기 구조물의 둘레를 이용하여 상기 다리가 회전하는 정도를 결정하는 탐사로봇.

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