KR101669438B1

KR101669438B1 - 등선로봇

Info

Publication number: KR101669438B1
Application number: KR1020140049247A
Authority: KR
Inventors: 배성호; 이석형; 채민주; 김만주
Original assignee: 대한민국(해양경찰청장); 배성호
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-11-17
Also published as: KR20150123371A

Abstract

등선로봇이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 일측에 걸림수단이 구비된 본체와, 본체에 연결되고 구동휠 및 구동휠에 접하도록 배치된 자력조절수단이 각각 구비된 복수의 구동모듈과, 본체 또는 구동모듈에 연결된 승강수단을 포함하고, 구동휠은 강자성체를 포함하여 이루어지고, 구동휠은 상기 자력조절수단에 의해 자화되거나 자성이 소멸되는 등선로봇이 제공될 수 있다.

Description

등선로봇{ROBOT FOR CLIMBING UP SHIP}

본 발명은 등선로봇에 관한 것으로, 높은 선체를 갖는 선박에 선체의 외각을 통하여 진입하고자 할 경우 사용되는 등선로봇에 관한 것이다.

우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸인 지리적인 특성에 따라 많은 항구가 발달되어 왔으며, 현대에 들어서는 아시아에서 항만 물류산업의 핵심적인 역할을 하고 있다.

부산항을 비롯하여 우리나라 남쪽에 분포된 항구에는 컨테이너선, 화물선, 유조선 등 대형선박의 입항 및 출항이 매우 빈번하게 이루어지고 있다. 따라서 다수의 외국인 선원이 입국 및 출국을 하며, 이에 따라 테러의 발생 가능성이 높아지고 있다. 그러므로, 테러 발생 시 효과적인 대응을 할 수 있도록 다양한 대응방안 및 장비 등의 준비가 필수적이다.

해상에서 행해지는 대테러작전 등에서는, 목표 선박에 접근하는 것 및 목표 선박에 해양경찰특공대 대원과 같은 작전수행인력이 진입하는 등선(登船) 과정이 가장 어려운 것으로 알려져 있다.

특히, 작전수행인력을 목표 선박에 은밀하게 투입시켜야 하거나, 악천후 등의 사정으로 인해 항공기를 이용한 투입이 불가능할 경우에는, 단속정 등을 이용하여 작전수행인력을 목표 선박에 접근시킨 후 목표 선박의 선체에 로프나 줄사다리와 같은 등선수단을 설치하여 등선하도록 하는 방법으로 작전이 시행되고 있다.

따라서 작전환경에 적합한 등선장치가 원활히 제공될 수 있어야 하지만, 국내에서는 대형선박에 사용될 수 있는 등선장비가 거의 제조되지 않고 있으므로 수입장비에 의존하고 있는 실정이다. 그런데, 등선용 수입장비는 고가이며 유지 및 보수가 용이하지 않다는 단점이 있다.

참고로, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0025713호에는 구조용 로프가 연결된 갈고리를 발사하는 수단이 개시되어 있으나, 화약을 이용하여 갈고리를 발사하므로 은밀한 침투를 위하여 정숙성이 요구되는 작전에는 적용할 수 없고, 목표 선박에 직접적으로 줄사다리를 연결하기 곤란하다는 단점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0373482호에는 단속정 선체의 갑판에 사다리부가 구비된 승선장치가 개시되어 있으나, 컨테이너선이나 유조선과 같은 대형선박의 등선에 적용하기에는 한계가 있다는 문제가 있다.

따라서, 작전수행인력이 대형선박에도 용이하고 신속하게 등선할 수 있도록 하는 등선장치의 제공을 위한 연구 및 개발이 절실히 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0025713호(발명의 명칭: 화약의 압력을 이용한 다목적 인명 구조장치, 공개일: 2005년 3월 14일) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0373482호(고안의 명칭: 단속정용 승선 장치, 등록일: 2005년 1월 7일)

본 발명의 실시예는 상대적으로 소형인 선박에서 선체의 높이가 높은 대형선박으로 등선수단을 용이하게 설치할 수 있는 등선로봇을 제공하고자 한다.

그리고 본 발명의 실시예는 작전수행인력의 안전성 및 편의성이 향상되도록 하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 일측에 걸림수단이 구비된 본체와, 상기 본체에 연결되고 구동휠 및 상기 구동휠에 접하도록 배치된 자력조절수단이 각각 구비된 복수의 구동모듈과, 상기 본체 또는 상기 구동모듈에 연결된 승강수단을 포함하고, 상기 구동휠은 강자성체를 포함하여 이루어지고, 상기 구동휠은 상기 자력조절수단에 의해 자화되거나 자성이 소멸되는 등선로봇이 제공될 수 있다.

상기 본체는 상기 걸림수단이 상기 본체에 대하여 회동되도록 하는 걸림수단구동부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 걸림수단은 후크 또는 카라비너(karabiner)일 수 있다.

상기 본체는 외각으로 돌출된 하나 이상의 운반손잡이를 더 포함할 수 있다.

상기 구동휠의 외주면에는 홈이 형성되고 상기 홈에는 고무재 또는 합성수지재 밴드가 체결되거나, 상기 구동휠의 외주면에 고무 또는 합성수지가 코팅될 수 있다.

상기 자력조절수단은, 강자성체로 이루어지고 양측에 상기 구동휠이 회전 가능하게 결합되는 휠축이 각각 돌출 형성되며 중간부분에는 한 쌍의 상기 휠축을 잇는 선에 수직한 방향의 중심축을 갖는 원통형 마그넷수용부가 형성된 마그넷하우징과, N극 및 S극이 한 쌍의 상기 휠축을 각각 향하도록 상기 마그넷수용부 내에 고정된 디스크 형상의 고정마그넷과, 상기 마그넷수용부 내에 회전 가능하게 설치되고 상기 고정마그넷과 접하거나 근접하게 배치된 디스크 형상의 가동마그넷을 포함할 수 있다. 또는, 상기 자력조절수단은 전자석일 수 있다.

상기 승강수단은 윈치 또는 줄사다리일 수 있다.

상술한 바와 같은 등선로봇은 상기 본체에 설치된 근접센서, 거리센서 또는 촬영수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 자기력에 의해 선박의 선각(shell)을 따라 이동할 수 있도록 하여 원격조작으로 윈치, 로프 및 줄사다리를 선체에 설치할 수 있도록 함으로써, 대형의 목표 선박의 선체에도 승강수단을 안전하고 용이하게 설치할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예는 각종 물품을 선박의 선각을 통하여 운반할 수 있도록 함으로써 사고 선박의 임시 수리 등의 상황에서 안전하게 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등선로봇의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 등선로봇의 분해사시도
도 3은 도 1에 도시된 본체 일부의 분해사시도
도 4는 도 1에 도시된 본체의 분해사시도
도 5는 도 1에 도시된 제1 구동모듈의 분해사시도
도 6은 도 5에 도시된 매그휠의 분해사시도
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 자력조절수단의 작동을 설명하기 위한 단면도
도 9는 도 1에 도시된 등선로봇의 작동을 설명하기 위한 도면
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 등선로봇의 사시도

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 등선로봇의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 등선로봇의 분해사시도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 등선로봇(1)에는 본체(10), 제1 구동모듈(20), 제2 구동모듈(30) 및 윈치모듈(40)이 포함된다.

제1 구동모듈(20) 및 제2 구동모듈(30)은 본체(10)에 연결되는데, 이를 위하여 본체(10)에는 브라켓(142, 143)이 구비될 수 있다. 그리고 윈치모듈(40)도 본체(10)에 연결되는데, 이를 위하여 본체(10)에는 연결수단(141)이 구비될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 필요에 따라 브라켓(142, 143) 및 연결수단(141)의 형상이 변경되어 본체(10)와 제1 구동모듈(20), 제2 구동모듈(30) 및 윈치모듈(40) 사이의 간격이 변경될 수 있다.

또한 도시되지는 않았으나, 필요에 따라 본체(10)는 브라켓(142, 143) 외에 다른 브라켓이 더 설치되어 도시되지 않은 구동모듈이 추가로 설치될 수 있으며, 연결수단(141)이 구동모듈(20, 30)에 구비되어 윈치모듈(40)이 제1 구동모듈(20)이나 제2 구동모듈(30)에 연결되거나 도시되지 않은 복수의 윈치모듈이 추가로 연결될 수도 있다.

설명하지 않은 부호인 본체커버(14), 운반손잡이(144), 윈치하우징(41), 캐스터(42) 및 연결포트(43)에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

도 3에는 도 1에 도시된 본체(10) 일부의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1에 도시된 본체(10)의 분해사시도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 본체(10)에는 메인프레임(11), 제1 고정프레임(12), 드라이버(121), 통신수단(122), 제2 고정프레임(13), 제어회로(131), 본체커버(14)가 포함된다.

메인프레임(11) 및 본체커버(14)는 본체(10)의 외각을 형성하는 부분이다. 앞에서 설명한 바와 같이 본체(10)에는 구동모듈(도 1의 20, 30) 및 윈치모듈(도 1의 40)이 연결될 수 있으므로 메인프레임(11) 및 본체커버(14)는 충분한 견고성을 갖도록 제조된다.

특히 본체커버(14)에 돌출 형성된 운반손잡이(144)를 이용하여 등선로봇(도 1의 1)을 운반할 수도 있으므로, 운반손잡이(144)가 설치된 본체커버(14) 및 메인프레임(11)의 결합 또한 견고하게 이루어져야 한다. 참고로, 운반손잡이(144)의 수는 필요에 따라 가감될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본체(10)에는 앞에서 언급한 후크(111) 외에 걸림수단구동부가 더 포함된다. 걸림수단구동부에는 후크축(112), 기어(113), 후크브라켓(114), 후크구동모터(115), 모터축(116), 기어(117), 배터리(118), 거리센서(15), 후크위치센서(16, 16a) 및 센서커버(17)가 포함된다.

후크브라켓(114)은 메인프레임(11)의 일측으로 한 쌍이 돌출 형성되며, 후크축(112)의 양측을 회전 가능하게 지지한다. 후크축(112)의 양단부에는 후크(111)의 양단부가 결합되며, 후크축(112)에는 기어(113)가 설치된다.

후크구동모터(115)는 메인프레임(11)에 고정 설치되고, 후크구동모터(115)에 구비된 모터축(116)에는 기어(117)가 설치된다. 이때, 모터축(116)에 설치된 기어(117) 및 후크축(112)에 설치된 기어(113)는 서로 치합되도록 배치된다.

따라서, 후크구동모터(115)의 구동여부 및 구동방향에 따라 후크축(112)에 연결된 후크(111)가 메인프레임(11)에 대하여 후크축(112)을 중심으로 일방향 또는 타방향으로 회동되거나 정지상태를 유지할 수 있다.

후크위치센서(16, 16a)는 후크(111)의 위치를 감지하기 위한 것으로, 후크(111)의 위치, 즉 후크(111)가 메인프레임(11)에 대하여 상대적으로 얼만큼 회동되었는지를 파악하기 위한 것이다.

후크위치센서(16, 16a)로는 리미트 스위치와 같은 접촉식 센서, 근접센서나 거리센서와 같은 비접촉식 센서, 후크축(112)의 회전각을 측정하는 각도센서 등 다양한 것이 사용될 수 있다.

센서커버(17)는 후크위치센서(16, 16a)를 보호하기 위한 것으로, 후크위치센서(16, 16a)를 커버하는 형상으로 메인프레임(11)에 결합될 수 있다.

참고로, 후크(111)는 걸림수단 중 하나를 예시한 것으로, 후크(111)는 카라비너와 같이 선박의 선체 일부에 걸 수 있는 수단으로 대체될 수 있다.

거리센서(15)는 등선로봇(도 1의 1)이 선박의 선체(도 9의 60 참조)를 따라 이동하다가 선체(60)의 상단부에 도달되었음을 감지하기 위한 것이다. 거리센서(15)는 도시된 바와 같이 메인프레임(11)의 하측에 설치되거나, 도시되지는 않았으나 본체(10)의 다른 부분이나 구동모듈(20, 30)에 설치될 수도 있다.

배터리(118)는 등선로봇(1)의 이동이나 제어에 사용되는 전력을 공급하기 위한 것으로, 도시된 바와 같이 메인프레임(11) 내에 안착될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 제1 고정프레임(12)은 메인프레임(11)에 결합되고, 제2 고정프레임(13)은 제1 고정프레임(12)에 결합되며, 본체커버(14)는 제1 고정프레임(12) 및 제2 고정프레임(13)을 커버하는 형상으로 메인프레임(11)에 결합될 수 있다.

드라이버(121), 통신수단(122), 및 제어회로(131)에 대해서는 아래에서 설명한다.

도 5에는 도 1에 도시된 제1 구동모듈(20)의 분해사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 매그휠(21)의 분해사시도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 제1 구동모듈(20)에는 매그휠(21), 휠기어(22, 22a), 휠구동모터(24), 모터축(241), 기어(242), 구동축(25), 기어(251), 구동기어(252, 252a), 베어링(253), 매그휠커버(26), 매그휠고정부재(27), 모터커버(28), 캐스터(281) 등이 포함된다.

도 6을 참조하면, 매그휠(21)에는 구동휠(211, 211a), 자속차폐디스크(23, 23a) 및 자력조절수단이 포함되고, 자력조절수단에는 마그넷하우징(212), 고정마그넷(213), 가동마그넷(214), 회전연결부재(215), 하우징캡(216), 자력조절레버(217) 등이 포함된다.

구동휠(211, 211a) 및 마그넷하우징(212)은 정제된 철, 연철, 연강 등과 같이 낮은 자기저항을 갖는 강자성체로 이루어진다.

마그넷하우징(212)의 양측에는 휠축(도 7의 2121 참조, 2121a)이 각각 돌출 형성되고, 휠축(2121, 2121a)에는 구동휠(211, 211a)이 각각 회전 가능하게 결합된다.

마그넷하우징(212)의 중간부분에는 휠축(2121, 2121a)을 잇는 가상의 선에 수직한 방향을 중심축으로 하는 원통형의 마그넷수용부(2122)가 형성되고, 마그넷하우징(212)의 마그넷수용부(2122)가 형성된 부분의 일측에는 체결공(2123)이 형성된다.

마그넷수용부(2122) 내에는 고정마그넷(213)이 고정되는데, 고정마그넷(213)은 체결공(2123)이 형성된 부분의 반대쪽, 즉 마그넷하우징(212)의 타측에 배치된다. 이때, 고정마그넷(213)의 N극 및 S극은 휠축(2121, 2121a)을 각각 향하도록 배치된다. 즉, 고정마그넷(213)의 양극은 휠축(2121, 2121a) 잇는 가상의 선과 나란히 배치된다.

참고로, 본 명세서에서의 나란함 및 수직은 수학적이거나 기하학적인 나란함 및 수직을 의미하는 것이 아니라, 가공오차 및 조립오차 등 각종 오차와 편차 등을 감안한 나람함 및 수직을 의미함을 밝힌다.

가동마그넷(214)은 마그넷수용부(2122) 내에 회전 가능하게 설치되는데, 가동마그넷(214)은 고정마그넷(213)과 접하거나 근접하게 배치된다.

여기서, 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)은 네오디뮴 자석과 같이 강한 자력을 갖도록 제조되며, 도시된 바와 같이 디스크 형상을 갖도록 제조될 수 있다. 그리고 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)의 외주면은 마그넷수용부(2122)의 내주면에 접하도록 수용된다.

가동마그넷(214)의 일면에는 도시된 바와 같이 연결돌기(2141)가 돌출 형성된다.

축의 일단부에 디스크가 결합된 형상을 갖는 회전연결부재(215)에는 도시된 바와 같이 연결공(2151)이 형성되는데, 연결공(2151)은 연결돌기(2141)가 삽입될 수 있도록 형성된다.

하우징캡(216)의 중간부분에는 회전연결부재(215)의 축형상 부분이 관통하는 통공(2161)이 형성되고, 통공(2161)의 양측에는 마그넷하우징(212)에 형성된 체결공(2123)과 상응하는 체결공(2162)이 형성된다. 그리고 하우징캡(216)의 양단부 측면에는 고정공(2164)이 형성된다.

하우징캡(216)은 체결부재(2163)에 의해 마그넷하우징(212)에 결합된다. 즉, 복수의 체결부재(2163)는 하우징캡(216)의 체결공(2162)을 관통하여 마그넷하우징(212)의 체결공(2123)에 체결됨으로써, 하우징캡(216)이 가동마그넷(214)을 커버하는 형상으로 마그넷하우징(212)에 결합되도록 한다.

자력조절레버(217)는 회전연결부재(215) 중 통공(2161)을 관통하여 돌출된 축 형상의 부분에 결합된다.

여기서, 도시되지는 않았으나, 회전연결부재(215)의 축 형상의 부분의 길이방향 중심축, 자력조절레버(217)의 길이방향 중심축 및 상술한 원통형의 마그넷수용부(2122)의 중심축은 일렬로 배치된다.

따라서, 자력조절레버(217)가 회전되면 회전연결부재(215)가 회전되며, 이에 따라 가동마그넷(214)이 고정마그넷(213)에 대하여 상대적으로 회전된다.

자력조절수단은 자력조절레버(217)의 조작에 따라 구동휠(211, 211a)이 자화되거나 자성이 소멸되도록 할 수 있는데, 이에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7 및 도 8에는 도 6에 도시된 자력조절수단의 작동을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 상술한 바와 같이 고정마그넷(213)에 대하여 가동마그넷(214)이 중심축(CL)을 회전 중심축으로 하여 회전되어 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)의 서로 반대되는 극이 중첩되도록 배치되면, 자기력선(LM1)이 마그넷하우징(212)을 관통하는 형상으로 형성된다.

여기서, 구동휠(211, 211a)에 접하도록 배치된 것은 선각(61)으로, 선박의 선체(도 9의 60)가 낮은 자기저항을 갖는 강철과 같은 소재로 이루어진 것을 상정한 것이다.

이와 같이 자기력선(LM1)이 마그넷하우징(212) 내에 형성될 경우 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)의 자력은 선각(61)에 미치지 않게 된다.

즉, 상술한 자력조절수단의 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)이 도시된 바와 같이 배치되면 구동휠(211, 211a)은 자화되지 않으므로 구동휠(211, 211a) 사이에는 자력이 작용하지 않게 된다.

도 8을 참조하면, 고정마그넷(213)에 대하여 가동마그넷(214)이 중심축(CL)을 회전 중심축으로 하여 회전되어 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)의 서로 같은 극이 중첩되도록 배치되면, 자기력선(LM2)이 마그넷하우징(212) 및 선각(61)을 관통하는 형상으로 형성된다.

따라서 구동휠(211, 211a)은 상술한 자력조절수단의 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214)의 자력에 의해 자화되며, 이에 따라 구동휠(211, 211a)은 선각(61)에 붙게 된다.

도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 가동마그넷(214)의 고정마그넷(213)에 대한 상대적인 회전은 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 자력조절레버(217)를 조작함으로써 구현될 수 있다.

그러므로, 구동휠(211, 211a)은 자력조절수단에 의해 자화되거나 자성이 소멸될 수 있다.

참고로, 구동휠(211, 211a)은 휠축(2121, 2121a)에 도시된 바와 같이 결합될 수도 있고, 도시되지는 않았으나 휠축(2121, 2121a)이 구동휠(211, 211a)의 중간부분을 관통하여 구동휠(211, 211a)의 일면이 마그넷하우징(212)의 양면에 접하여 구동휠(211, 211a) 및 마그넷하우징(212)의 접촉면적이 넓어지도록 결합될 수도 있다.

상술한 바와 같은 자력조절수단은 전자석으로 대체될 수 있다. 즉, 도시되지는 않았으나, 마그넷하우징(212), 고정마그넷(213) 및 가동마그넷(214) 대신 전자석의 양단부에 구동휠(211, 211a)이 회전 가능하게 결합되도록 한 후, 전자석에 배터리(도 2의 118)의 전력이 인가되도록 하면 구동휠(211, 211a)이 자화되어 도 8에 도시된 자기력선(LM2)과 같은 형상의 자기력선이 형성되도록 할 수 있다.

즉, 전자석에 전력이 공급 또는 차단되도록 함으로써 구동휠(211, 211a)이 자화되거나 자성이 소멸되도록 할 수도 있다.

다시 도 6을 참조하면, 구동휠(211, 211a)에는 자속차폐디스크(23, 23a) 및 휠기어(22, 22a)가 각각 결합된다.

휠기어(22, 22a)는 구동휠(211, 211a)에 회전력을 전달하기 위한 것이고, 자속차폐디스크(23, 23a)는 구동휠(211, 211a)이 자화되었을 때 자력이 휠기어(22, 22a)로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다. 만약 구동휠(211, 211a)이 자화되었을 때 휠기어(22, 22a)로 전달될 경우 구동휠(211, 211a) 및 선각(61) 사이에 작용되는 자력이 약화될 수 잇기 때문이다.

이를 위하여 자속차폐디스크(23, 23a)는 자기저항이 높은 소재, 즉 반자성체로 제조될 수 있다.

다시 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 제1 구동모듈(20)의 구조를 설명한다.

매그휠(21)에는 고정부재(27)가 결합된다.

고정부재(27)에는 통공(271), 체결공(272) 및 고정공(273)이 형성된다. 이중 고정공(273)은 하우징캡(216)에 형성된 고정공(2164)에 상응하게 형성되어, 도시되지 않은 체결부재의 체결에 의해 고정부재(27) 및 하우징캡(216)이 결합된다.

이때, 통공(271)에는 회전연결부재(215)의 축 형상으로 형성된 부분이 관통하는 형상으로 돌출되거나, 자력조절레버(217)의 일부분이 관통하는 형상으로 배치될 수 있다.

매그휠커버(26)는 매그휠(21)을 커버한다.

매그휠커버(26)에는 복수의 통공(261, 262)이 형성되는데, 이들 중 중간 부분에 배치된 통공(261)으로는 자력조절레버(217)가 관통하는 형상으로 배치된다.

그리고 그 외의 통공(262)은 고정부재(27)의 체결공(272)과 상응하는 위치에 배치된다. 따라서 체결부재(274)가 통공(262)을 관통한 후 체결공(272)에 체결되면 매그휠(21)은 고정부재(27)에 의해 매그휠커버(26)에 고정된다.

한편, 매그휠커버(26)에는 한 쌍의 베어링(253)이 고정되고, 베어링(253)에 의해 구동축(25)의 양단부가 회전 가능하게 지지된다. 구동축(25)의 양측에는 구동기어(252, 252a)가 설치되고 중간부분에는 기어(251)가 설치된다.

휠구동모터(24)의 모터축(241)에도 기어(242)가 설치되는데, 이 기어(242)는 구동축(25)에 설치된 기어(251)와 치합되도록 배치된다. 그리고 구동기어(252, 252a)는 휠기어(22, 22a)에 각각 치합되도록 배치된다.

따라서, 휠구동모터(24)의 회전력은 기어(242, 251)에 의해 구동축(25)으로 전달되고, 이는 다시 구동기어(252, 252a) 및 휠기어(22, 22a)를 통하여 구동휠(211, 211a)로 전달된다.

그러므로, 휠구동모터(24)의 작동여부 및 작동방향에 따라 구동휠(211, 211a)의 구동여부 및 구동방향이 결정된다.

모터커버(28)는 매그휠커버(26)에 결합되고, 휠구동모터(24)의 일부 또는 전부를 커버하며 보호한다. 모터커버(28)에는 캐스터(281)가 더 설치될 수 있다.

제2 구동모듈(30)은 상술한 바와 같은 제1 구동모듈(20)과 대칭을 이룰 뿐 그 구성 및 작동이 같으므로, 제2 구동모듈(30)에 대한 상세한 설명은 제1 구동모듈(20)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

한편, 앞에서 언급했던 드라이버(121), 통신수단(122), 배터리(118), 후크구동모터(115), 휠구동모터(214), 거리센서(15), 후크위치센서(16, 16a) 등은 제어회로(131)에 전기적으로 연결된다. 참고로, 드라이버(121)는 후크구동모터(115) 및 휠구동모터(214)와 제어회로(131) 사이를 연결하는 일종의 인터페이스일 수 있다.

제어회로(131)는 미리 입력된 프로그램, 거리센서(15), 후크위치센서(16, 16a) 및 통신수단(122)을 통하여 입력되는 신호에 따라 후크구동모터(115) 및 휠구동모터(214)를 구동시키거나 정지시킨다. 즉, 통신수단(122)과 유선 또는 무선으로 통신되는 조종기(도시되지 않음)를 조작함으로써 등선로봇(1)을 조종할 수 있다.

등선로봇(1)의 구체적인 작동의 예시는 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에는 도 1에 도시된 등선로봇의 작동을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 등선로봇의 사시도가 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 등선로봇(1)이 선체 상단부(62)에 인접한 선각(61)에 위치하고 있다.

선체(60)가 부분적으로 도시된 선박을 테러범이 장악했거나, 유조선 등의 선체(60)가 손상되어 내부에 저장된 원유가 해양으로 흘러나오는 상황 등이 발생되어, 해양경찰특공대 대원과 같은 작전수행인력이 선체(60) 내로 진입하거나 선각(61)에 접근해야 하는 경우가 발생된 경우를 상정한다.

작전수행인력은 등선로봇(1)을 보트 등의 이동수단에 적재한 후 선체(60)로 접근한 후 구동휠(도 6의 211, 211a)이 선각(61)에 접촉되도록 한 다음, 제1 구동모듈(도 5의 20)의 자력조절레버(217)를 조작하여 구동휠(211, 211a)이 자화되도록 한다. 즉, 구동휠(211, 211a)이 자력에 의해 선각(61)에 달라붙도록 한다.

마찬가지로, 제2 구동모듈(30)도 선각(61)에 달라붙도록 한다.

이후 도시되지 않은 조종기를 이용하여 제1 구동모듈(도 5의 20)의 제1 구동모터(도 5의 24) 및 제2 구동모듈(도 1의 30)의 제2 구동모터(부호 부여하지 않음)를 구동시켜 구동휠(211, 211a)이 구동되도록 함으로써 등선로봇(1)이 선체 상단부(62)를 향하여 이동되도록 한다.

한편, 도시되지는 않았으나, 윈치모듈(도 1의 40) 내에는 릴에 로프가 감겨있는 윈치 및, 릴을 회전시키는 릴모터가 구비될 수 있으며, 릴모터는 연결포트(도 2의 43)에 의해 드라이버(121) 또는 제어회로(131)에 전기적으로 연결될 수 있다.

선각(61)을 따라 선체 상단부(62)를 향하여 이동하던 등선로봇(1)이 선체 상단부(62)에 도달하면 본체(10)와 선각(61) 사이의 간격이 급격하게 변경되므로, 이를 거리센서(15)에 의해 감지할 수 있다.

거리센서(15)에 의해 등선로봇(1)이 적절한 위치에 도달되었음이 감지되면, 후크구동모터(115)를 구동시켜서 후크(111)가 선체 상단부(62) 또는 난간(63)에 체결되도록 후크(111)를 회동시킨다.

후크(111)가 선체 상단부(62) 또는 난간(63)에 안정적으로 체결되었음이 확인되면 윈치모듈(40) 내의 릴모터(도시되지 않음)를 구동시켜 로프의 단부가 작전수행인력에게 도달되도록 한다.

작전수행인력은 이 로프를 이용하여 선각(61)을 따라 선체(60) 내로 진입할 수 있다.

이 과정에서 작전수행인력이 로프에 매달린 후 로프(도시되지 않음)가 릴(도시되지 않음)에 감기는 방향으로 릴모터(도시되지 않음)를 구동시키면, 작전수행인력이 큰 체력의 소모 없이 선체 상단부(62)까지 이동할 수 있다.

다만, 작전수행인력의 체중이 가해진 로프(도시되지 않음)를 릴(도시되지 않음)에 다시 감을 수 있을 정도의 릴모터(도시되지 않음)가 윈치하우징(41) 내에 설치될 경우 인치모듈(40)의 하중이 상당히 커질 수 있는데, 이럴 경우에는 구동휠(211, 211a) 과 선각(61) 사이에 작용하는 자력이 매우 강해져야 한다.

이러한 부담을 감소시키기 위해, 윈치모듈(40) 내에는 로프 대신 줄사다리가 적용되어 작전수행인력이 줄사다리를 이용하여 직접 선체 상단부(62)까지 이동하도록 할 수 있다.

또는, 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 등선로봇(2)과 같이, 작전수행인력이 탑승한 보트에 적재된 줄사다리(50) 일단부의 와이어(51)를 본체(10)의 연결수단(141)에 미리 연결한 다음, 등선로봇(2)이 선각(61)을 따라 선체 상단부(62)까지 이동하도록 하여 줄사다리(50)가 선각(61)을 따라 전개되도록 한 후 세장(52)을 밟아 선체(60) 내로 진입할 수 있다. 이 과정에서 운반손잡이(144)는 보조적인 발판으로 사용될 수도 있다.

윈치모듈(40) 또는 줄사다리(50)는 승강수단을 예시한 것으로, 다양한 것으로 대체될 수 있으며, 도시된 바와 달리 이러한 승강수단은 본체(10) 외에 구동모듈(20, 30)에 연결될 수도 있다.

또한 승강수단으로는 로프의 단부에 바스켓 또는 공구함 등이 설치된 것이 사용되어 앞서서 승선한 작전수행인력에게 무기 또는 공구 등 장비를 운반하도록 구성된 것이 사용될 수도 있다.

한편 도시되지는 않았으나, 구동휠(211, 211a)과 선각(61) 사이에 미끄러짐이 발생되는 것을 방지하기 위하여 구동휠(211, 211a)의 외주면에 홈을 형성하고, 이 홈에 고무재 또는 합성수지재 밴드를 체결시켜 마찰력이 증가되도록 하는 방법이 적용될 수 있다. 또는, 구동휠(211, 211a)의 외주면에 고무 또는 합성수지를 코팅하여 같은 효과를 얻을 수도 있다.

이와 같이 구동휠(211, 211a) 및 선각(61) 사이의 마찰력을 향상시키더라도 등선로봇(1)이 선각(61)을 따라 이동하는 과정에서 선각(61)의 표면에 형성된 굴곡이나 표면에 부착된 이물질 등에 의해 제1 구동모듈(20) 및 제2 구동모듈(30) 사이의 구동속도에 차이가 발생될 수 있다.

이는 조종기를 조작하는 작전수행인력이 육안으로 확인하면서 구동모듈(20, 30) 사이의 구동속도가 보정되도록 할 수 있으나, 테러범이 총기를 발사하는 상황이나 야간일 경우에는 등선로봇(1)의 진행상태를 육안으로 확인하기 어려울 수 있다.

따라서, 본체(10)에는 야간투시 기능이 있는 촬영수단(도시되지 않음)이 더 설치되어 조종기를 조작하는 작전수행인력이 원격지에서 모니터를 활용하여 등선로봇(1)을 조종할 수 있다.

또는 등선로봇(1)에 자이로센서(도시되지 않음)를 설치하여 등선로봇(1)이 진행방향을 감지하고 목표하는 위치의 선체 상단부(62) 또는 난간(63)까지 이동한 다음 후크(111)를 체결하는 동작까지 자동으로 행하도록 할 수도 있다.

참고로, 등선로봇(1)이 선체 상단부(62)에 도달되었음을 감지하기 위한 방법으로는 상술한 거리센서(15) 대신 근접센서 또는 촬영수단이 사용될 수 있다. 촬영수단이 사용되는 경우, 소벨마스크와 같은 경계검출 마스크를 이용하여 선각(61)의 윤곽을 검출함으로써 선체 상단부(62) 또는 난간(63)의 형상이 감지되도록 할 수도 잇다.

구동모듈(20, 30)에 설치된 캐스터(281) 및 윈치모듈(40)에 설치된 캐스터(42)는 등선로봇(1)이 선각(61)을 따라 이동하는 과정에서 구동모듈(20, 30) 또는 윈치모듈(40)이 선각(61)에 의해 지지되어 안정적으로 이동되도록 하기 위한 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 등선로봇에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 본체 11: 메인프레임
111: 후크 121: 드라이버
122: 통신수단 131: 제어회로
14: 본체커버 15: 거리센서
20: 제1 구동모듈 21: 매그휠
211, 211a: 구동휠 212: 마그넷하우징
213: 고정마그넷 214: 가동마그넷
217: 자력조절레버 30: 제2 구동모듈
40: 윈치모듈 LM1, LM2: 자기력선

Claims

일측에 걸림수단이 구비된 본체;
상기 본체에 연결되고, 구동휠 및 상기 구동휠에 접하도록 배치된 자력조절수단이 각각 구비된 복수의 구동모듈; 및
상기 본체 또는 상기 구동모듈에 연결된 승강수단;
을 포함하고,
상기 본체는 상기 걸림수단이 상기 본체에 대하여 회동되도록 하는 걸림수단구동부를 더 포함하며,
상기 자력조절수단은 강자성체로 이루어지고, 양측에 상기 구동휠이 회전 가능하게 결합되는 휠축이 각각 돌출 형성되며, 중간부분에는 한 쌍의 상기 휠축을 잇는 선에 수직한 방향의 중심축을 갖는 원통형 마그넷수용부가 형성된 마그넷하우징;
N극 및 S극이 한 쌍의 상기 휠축을 각각 향하도록 상기 마그넷수용부 내에 고정된 디스크 형상의 고정마그넷; 및
상기 마그넷수용부 내에 회전 가능하게 설치되고 상기 고정마그넷과 접하거나 근접하게 배치된 디스크 형상의 가동마그넷;을 포함하고,
상기 구동휠은 강자성체를 포함하여 이루어지고, 상기 구동휠은 상기 자력조절수단에 의해 자화되거나 자성이 소멸되며, 상기 구동휠은 자속차폐디스크 및 휠기어가 각각 결합된
등선로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 걸림수단은 후크 또는 카라비너인
등선로봇.
제1항에 있어서,
상기 본체는
외각으로 돌출된 하나 이상의 운반손잡이를 더 포함하는
등선로봇.
제1항에 있어서,
상기 구동휠의 외주면에는 홈이 형성되고 상기 홈에는 고무재 또는 합성수지재 밴드가 체결되거나,
상기 구동휠의 외주면에 고무 또는 합성수지가 코팅된
등선로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 자력조절수단은 전자석인
등선로봇.
제1항에 있어서,
상기 승강수단은 윈치, 로프 또는 줄사다리인
등선로봇.
제1항에 있어서,
상기 본체에 설치된 근접센서, 거리센서 또는 촬영수단을 더 포함하는
등선로봇.