KR101678566B1 - 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇 - Google Patents

사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇에 관한 것으로, 전면 및 배면이 개방된 중공구조를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 전면에 제공된 전면 커버와, 상기 몸체부의 배면에 제공된 배면 커버와, 상기 전면 커버의 전면에 제공된 투명보호캡을 갖는 탐사로봇 몸체와; 상기 몸체부에 내설된 구동모터와, 상기 구동모터와 연동된 복수 개의 무한궤도 차륜과, 상기 차륜들을 연결하는 무한궤도를 갖는 무한궤도장치와; 상기 투명보호캡이 제공된 상기 전면 커버의 상부면에 제공된 카메라와; 상기 몸체부의 측면에 제공된 밀폐도어를 구비한 부상기함체와, 상기 부상기함체에 내설된 공기주입구와, 상기 몸체부에 내장된 에어 컴프레셔와, 상기 공기주입구에 제공된 고무 풍선을 갖는 공기부상기와; 상기 몸체부의 상부면에 제공된 송수신 안테나와; 상기 몸체부의 상부면에 제공된 음파 발생기와; 상기 구동모터와, 상기 카메라와, 상기 에어 컴프레셔와, 상기 송수신 안테나와, 상기 음파 발생기를 제어하도록 상기 몸체부에 내장된 제어기로 구성됨으로써, 수중오염물질을 탐사시 주변 사물인터넷과 교신하며 탐사 정보를 실시간적으로 송수신할 수 있으며 비상시 공기부상기 및 웨이트 투하기를 이용하여 신속한 부상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇 {Exploration robot for water pollutant using Internet of the Things}
본 발명은 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제1247789호(등록일자: 2013.3.19., 발명의 명칭: 해양탐사를 위한 하이브리드형 무인잠수정)는 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 알루미늄 재질로 형성되고, 내부에 전자 회로부가 형성되며, 저면에 프레임이 수직으로 형성되고, 외측면에 공기주입식 부력재가 부착되는 함체와; 상기 함체를 보호하는 외부 프레임과; 상기 함체의 양측면에 수직으로 2개가 설치되고, 프로펠러의 축을 테플론을 이용하여 수밀시키며, 저면에서 4개가 각각 방향성을 갖도록 설치하여 상하, 전후, 병진, 대각, 회전 운동이 가능한 복수의 추진기와; 상기 함체의 전면에 설치되는 네트워크 카메라와; 상기 네트워크 카메라의 측면에 설치되는 조명과; 상기 함체의 상면으로 돌출 형성되어 상기 함체의 전자 회로부와 모선에 설치된 컴퓨터와 통신 케이블을 상호연결시키는 어댑터; 및 모선에 설치된 컴퓨터에 연결되어 전력선 통신 방식으로 상기 추진기를 수동 방식으로 제어하는 조이스틱를 포함하며, 상기 전자 회로부는, 220V의 전기를 24V, 16A로 변환시키고, 6개의 상기 추진기의 모터를 돌리기 위해 6개 이상의 아웃풋이 구비되는 SMPS와; 변속 신호를 출력하는 전자변속기와; 온도와 압력을 측정하는 온도압력센서와; LAN 신호를 220V의 전기신호와 함께 보내는 파워브릿지와; 상기 컴퓨터에서 오는 랜 정보를 분리시키고, 각각의 아이피를 그대로 유지시켜주는 네트워크 허브와; 상기 전자변속기의 0~5V사이의 전압조절로 상기 추진기 모터의 회전수를 조절하고 상기 조이스틱의 움직임에 따라 부드럽게 움직이도록 제어하는 C-RIO(Compact-RIO)를 포함하며, 상기 컴퓨터는, 상기 네트워크 카메라 및 추진기의 제어를 위해 랩뷰 소프트웨어를 이용하여 프로그램밍하고, 상기 C-RIO를 통해 온도압력센서에서 취득된 압력값을 이용하여 프로그램밍하여 프로그래밍 결과를 통해 상기 복수의 추진기중상하 추진기를 제어하여 수직 방향의 위치인 수심을 자동으로 보정하여 사용자가 필요로 하는 수심을 유지하고, 상기 추진기로 병진 운동을 수행할 수 있도록 프로그래밍하는 것을 특징으로 하는 해양탐사를 위한 하이브리드형 무인잠수정이 개시되어 있다.
이러한 종래 기술은, 자율무인잠수정인 AUV의 자가 제어기능과 원격제어 무인잠수정인 ROV의 수동적 기능을 결합하여 각종 센서들과 무인잠수정의 피드백을 통하여 자가 제어를 통한 자동적인 수심 유지와 스스로 위치를 파악하며 비상시에 자력으로 수면 위까지 부상할 수 있는 반면, 구성이 복잡하고 제작단가가 높으며 별도의 인양장비가 필요함은 물론 주변에 제공된 사물 인터넷과 교신할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명의 목적은, 수중오염물질을 탐사시 주변 사물인터넷과 교신하며 탐사 정보를 실시간적으로 송수신할 수 있는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇을 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 전면 및 배면이 개방된 중공구조를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 전면에 제공된 전면 커버와, 상기 몸체부의 배면에 제공된 배면 커버와, 상기 전면 커버의 전면에 제공된 투명보호캡을 갖는 탐사로봇 몸체와; 상기 몸체부에 내설된 구동모터와, 상기 구동모터와 연동된 복수 개의 무한궤도 차륜과, 상기 차륜들을 연결하는 무한궤도를 갖는 무한궤도장치와; 상기 투명보호캡이 제공된 상기 전면 커버의 상부면에 제공된 카메라와; 상기 몸체부의 측면에 제공된 밀폐도어를 구비한 부상기함체와, 상기 부상기함체에 내설된 공기주입구와, 상기 몸체부에 내장된 에어 컴프레셔와, 상기 공기주입구에 제공된 고무 풍선을 갖는 공기부상기와; 상기 몸체부의 상부면에 제공된 송수신 안테나와; 상기 몸체부의 상부면에 제공된 음파 발생기와; 상기 구동모터와, 상기 카메라와, 상기 에어 컴프레셔와, 상기 송수신 안테나와, 상기 음파 발생기를 제어하도록 상기 몸체부에 내장된 제어기로 이루어지는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 탐사로봇 몸체는 상기 전면 커버의 가장자리부에 제공된 복수 개의 LED 램프를 더 포함하고, 상기 LED 램프는 상기 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 몸체부의 상부면에 제공되며 전면에 복수 개의 통수공이 형성된 추진기 몸체와, 상기 추진기 몸체에 내장되며 상기 제어기에 의해 제어되는 프로펠라 구동기를 갖는 추진기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 몸체부에 내장되어 있으며 상기 제어기에 의해 제어되는 세정액 펌프와, 상기 세정액 펌프와 연통되어 있으며 상기 전면 커버에 제공된 분사 노즐을 갖는 세정기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 몸체부의 하부면에 제공된 투하도어를 구비한 투하기함체와, 상기 투하도어의 상부면에 제공된 복수 개의 웨이트와, 상기 웨이트의 상부면에 제공된 보호 패드와, 상기 보호 패드의 상부면에 제공되어 있으며 상기 제어기에 의해 제어되는 실린더를 갖는 웨이트 투하기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 수중오염물질을 탐사시 주변 사물인터넷과 교신하며 탐사 정보를 실시간적으로 송수신할 수 있으며 비상시 공기부상기 및 웨이트 투하기를 이용하여 신속한 부상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2는 공기부상기를 나타내는 사용 상태사시도이다.
도 3 및 도 4는 웨이트 낙하기를 나타내는 저면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇의 제어부분을 나타내는 블록도이다.
도 6은 종래 기술에 의한 해양탐사를 위한 하이브리드형 무인잠수정을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇(100)은 탐사로봇 몸체(10), 무한궤도장치(20), 카메라(30), 공기부상기(40), 추진기(50), 송수신 안테나(60), 세정기(70), 웨이트 투하기(80), 음파발생기(90) 및 제어기(CB)로 이루어져 있다.
탐사로봇 몸체(10)는 전면 및 배면이 개방된 중공구조를 갖는 몸체부(11)와, 몸체부(11)의 전면에 제공된 전면 커버(13)와, 몸체부(11)의 배면에 제공된 배면 커버(15)와, 전면 커버(13)의 전면에 제공된 투명보호캡(17)과, 전면 커버(13)의 가장자리부에 제공된 복수 개의 LED 램프(19)로 이루어져 있다.
본 실시예에 의한 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇(100)은 수중에서 사용되는 로봇으로 특별히 언급되지 않는다면 모두 실링 또는 밀폐를 위한 개스켓이나 기타 실링재가 제공됨을 미리 밝혀둔다.
무한궤도장치(20)는 몸체부(11)에 내설된 구동모터(23)와, 구동모터(23)와 연동된 복수 개의 무한궤도 차륜(21)과, 차륜들(21)을 연결하는 무한궤도(25)로 이루어져 있다.
카메라(30)는 투명보호캡(17)이 제공된 전면 커버(13)의 상부면에 제공되어 있다. 본 실시예에 적용되는 카메라(30)는 1,600 ~ 2,000 화소의 카메라를 사용하는 것이 바람직하다.
공기부상기(40)는 몸체부(11)의 측면에 제공된 밀폐도어(41d)를 구비한 부상기함체(41)와, 부상기함체(41)에 내설된 공기주입구(43)와, 몸체부(11)에 내장된 에어 컴프레셔(45)와, 공기주입구(43)에 제공된 고무 풍선(47)으로 이루어져 있다.
본 실시예의 공기부상기(40)는 수중탐사 완료시 또는 비상시 고무 풍선(47)에 고압 공기를 인가하여 부풀게 하여 밀폐도어(41d)를 강제 개방한 상태에서 부력을 이용하여 본 실시예의 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇(100)을 신속하게 부상시키기 위해 제공된 것이다.
여기서, 고무 풍선(47)은 소모품이다.
추진기(50)는 몸체부(11)의 상부면에 제공되며 전면에 복수 개의 통수공(53)이 형성된 추진기 몸체(51)와, 추진기 몸체(51)에 내장된 프로펠라 구동기(55)로 이루어져 있다. 여기서, 프로펠라 구동기(55)는 프로펠라만이 도시되어 있으나 프로펠라와 연동된 모터로 구성됨을 미리 밝혀둔다.
송수신 안테나(60)는 몸체부(11)의 상부면에 제공되어 있다.
세정기(70)는 몸체부(11)에 내장된 세정액 펌프(73)와, 세정액 펌프(73)와 연통되어 있으며 전면 커버(13)에 제공된 분사 노즐(71)로 이루어져 있다. 여기서, 분사 노즐(71)은 투명보호캡(17)의 표면에 세정액을 분사하여 투명보호캡(17)의 외주면을 세정한다.
웨이트 투하기(80)는 몸체부(11)의 하부면에 제공된 투하도어(83)를 구비한 투하기함체(81)와, 투하도어(83)의 상부면에 제공된 복수 개의 웨이트(85)와, 웨이트(85)의 상부면에 제공된 합성수지 재질의 보호 패드(87)와, 보호 패드(87)의 상부면에 제공된 실린더(89)로 이루어져 있다.
여기서, 본 실시예의 웨이트 투하기(80)는 평상시 수중탐사 과정에서 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇(100)를 수중바닥에 안착시켜 탐사를 원활하게 구현할 수 있도록 제공된 것이나, 비상시에 공기부상기(40)만으로 부상이 곤란할 때 웨이트(85)를 투하시켜 자중을 감소시키는 목적으로 사용된다.
음파 발생기(90)는 몸체부(11)의 상부면에 제공되어 있다. 본 실시예의 음파 발생기(90)는 송수신 안테나(60)의 기능이 손상되거나 비상시 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇(100)의 현 위치를 알리기 위하여 제공된 것이다.
제어기(CB)는 LED 램프(19), 구동모터(23), 카메라(30), 에어 컴프레셔(45), 프로펠라 구동기(55), 송수신 안테나(60), 세정액 펌프(73), 실린더(89) 및 음파 발생기(90)를 제어하도록 몸체부(11)에 내장되어 있다.
본 실시예의 송수신 안테나(60)는 수중 구조물에 설치된 사물 인터넷 기기와 상호 교신하며 다양한 정보를 입수하고 제어기(CB)에 전달하고, 제어기(CB)는 이러한 정보를 도대로 하여 경로, 사진촬영각도, 사진촬영시간 또는 탐사시간을 결정한다.
이상과 같은 본 발명은 일 실시예에 한정되어 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 토대로 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 속함이 분명하다.
10 : 탐사로봇 몸체
11 : 몸체부 13 : 전면 커버
15 : 배면 커버 17 : 투명보호캡
19 : LED 램프
20 : 무한궤도장치 21 : 무한궤도 차륜
23 : 구동모터 25 : 무한궤도
30 : 카메라
40 : 공기부상기
50 : 추진기
60 : 송수신 안테나
70 : 세정기
80 : 웨이트 투하기
100 : 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇

Claims (5)

  1. 전면 및 배면이 개방된 중공구조를 갖는 몸체부와, 상기 몸체부의 전면에 제공된 전면 커버와, 상기 몸체부의 배면에 제공된 배면 커버와, 상기 전면 커버의 전면에 제공된 투명보호캡을 갖는 탐사로봇 몸체와;
    상기 몸체부에 내설된 구동모터와, 상기 구동모터와 연동된 복수 개의 무한궤도 차륜과, 상기 차륜들을 연결하는 무한궤도를 갖는 무한궤도장치와;
    상기 투명보호캡이 제공된 상기 전면 커버의 상부면에 제공된 카메라와;
    상기 몸체부의 측면에 제공된 밀폐도어를 구비한 부상기함체와, 상기 부상기함체에 내설된 공기주입구와, 상기 몸체부에 내장된 에어 컴프레셔와, 상기 공기주입구에 제공된 고무 풍선을 갖는 공기부상기와;
    상기 몸체부의 상부면에 제공된 송수신 안테나와;
    상기 몸체부의 상부면에 제공된 음파 발생기와;
    상기 구동모터와, 상기 카메라와, 상기 에어 컴프레셔와, 상기 송수신 안테나와, 상기 음파 발생기를 제어하도록 상기 몸체부에 내장된 제어기로 이루어지는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐사로봇 몸체는 상기 전면 커버의 가장자리부에 제공된 복수 개의 LED 램프를 더 포함하고, 상기 LED 램프는 상기 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 상부면에 제공되며 전면에 복수 개의 통수공이 형성된 추진기 몸체와, 상기 추진기 몸체에 내장되며 상기 제어기에 의해 제어되는 프로펠라 구동기를 갖는 추진기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부에 내장되어 있으며 상기 제어기에 의해 제어되는 세정액 펌프와, 상기 세정액 펌프와 연통되어 있으며 상기 전면 커버에 제공된 분사 노즐을 갖는 세정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 하부면에 제공된 투하도어를 구비한 투하기함체와, 상기 투하도어의 상부면에 제공된 복수 개의 웨이트와, 상기 웨이트의 상부면에 제공된 보호 패드와, 상기 보호 패드의 상부면에 제공되어 있으며 상기 제어기에 의해 제어되는 실린더를 갖는 웨이트 투하기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 수중오염물질 탐사로봇.
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