KR101681316B1 - 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템에 관한 것으로서, 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇; 상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및 상기 제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;를 포함하고, 상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템{A multi-joint underwater robot system for deep sea exploration}

본 발명은 해저 로봇을 이용한 해저 탐사 시스템에 관한 것으로, 특히, 최소한의 면적을 지지한 채 해저 면을 탐사하고, 심해용 다리를 이용하여 몸체를 고정하고 자세를 바꿀 수 있으며, 보행 및 유영이 가능하고 심해의 수압을 견디며 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 보호하여 해양 연구 데이터 및 수중 상태 데이터를 송신할 수 있는 내압 용기를 구비하고, 모선과 연결된 1차 수중 케이블의 무게를 상쇄시키는 디프레서 시스템을 포함하며, 디프레서와 다시 2차 수중 케이블로 연결된 심해용 다관절 해저 로봇을 이용한 해저 탐사 시스템에 관한 것이다.

지구에서 생명이 살 수 있는 공간의 99 %는 바다이며 이 중 85 %가 심해이며 현재 1 % 정도의 탐사도 이루어지지 않고 있다.

현재 6,000 m까지 탐사가 가능한 과학탐사용 무인 잠수정을 보유하고 있는 나라는 미국, 프랑스, 한국, 일본, 독일 등 일부 국가에 한정되어 있으며, 현재까지 개발, 운용되고 있는 심해용 무인 잠수정은 모두 프로펠러형 잠수정 형태였다.

일반적으로 해저 로봇은 역할에 따라 주로 넓은 영역을 탐사하는 자율무인잠수정과 상대적으로 좁은 영역에서 정밀 작업을 수행하는 원격무인잠수정(ROV)로 나누어 질 수 있고, 대부분의 해저 로봇은 프로펠러를 추진장치로 이용하고 있다.

프로펠러는 오랜 기간 동안 수중 추진기로 사용되어 왔으며, 그 추진 메카니즘에 대한 이론이 잘 확립되어 있으며, 특정 영역에서는 그 효율 또한 높다.

하지만, 퇴적토양으로 이루어진 심해를 정밀 현장 조사할 경우, 프로펠러 유동에 의한 해저의 교란이 문제가 되기도 하며, 정밀 조사를 위해 해저 면에 안착할 경우 프로펠러 유동에 의해 일어난 뻘이 가라앉을 때까지 일정 시간이 필요하여 이동하는 생명체나 관찰이 시급한 경우 탐사에 어려움이 있다.

프로펠러와는 다른 형태의 해저 로봇으로 무한궤도를 이용하는 방법과 여러 개의 다리를 이용하는 방법이 있다.

생체모사 연구의 일환으로 가재로봇이 개발된 바 있다[Joseph, A. (2004). "Underwater walking", Arthropod Structure & Development Vol 33, pp 347-360.]. 이를 통해 가재의 기구학적 구조와 걸음걸이를 분석하였고, 인공근육 액츄에이터와 명령뉴런에 기초한 중앙제어기를 구현하였다.

상기 로봇은 실제 작업용 보다는 생체모사 인식 및 보행 연구에 초점을 두고 있다. 해저 로봇(underwater robot)은 무인잠수정(UUV; unmanned underwater vehicle)이라고도 하며, 크게 자율무인잠수정(AUV)과 원격무인잠수정(ROV)으로 나누어진다.

자율무인잠수정은 수백 미터에서 수백 킬로미터까지의 영역에 해당하는 과학적 조사나 탐색에 주로 사용된다. 현재까지 개발된 대부분의 AUV는 과학조사나 군사용 목적으로 활용되고 있다.

원격무인잠수정은 수십 센티미터 이하의 위치 정밀도로 해저 조사나 정밀작업에 활용된다. 원격무인잠수정은 해저케이블 매설을 비롯하여, 해저파이프라인, 해저구조물의 유지보수 등 다양한 작업에 활용되고 있다.

원격무인잠수정의 활용분야는 다음과 같이 요약된다.

첫째, 침몰선 탐사 및 인양작업과 침몰선으로 인한 유류 유출 방지작업, 둘째, 해양과학 조사와 해양 자원 탐사 및 개발, 셋째, 해저구조물 설치, 조사 지원 및 유지보수, 넷째, 기뢰 탐사, 기뢰 제거 등 군사적 목적에 활용된다.

해저작업용 원격무인잠수정은 크게 두 가지 형태로 이동성을 얻는다.

첫째, 프로펠러 방식은 AUV와 같은 항주형에서는 효과적이나 정밀작업을 요구하는 원격무인잠수정에서는 제어 안정성을 얻기 쉽지 않다. 이는 수중에서 원격무인잠수정에 작용하는 유체력이 비선형적이고 추력 또한 불감대, 응답지연, 포화 등의 강한 비선형성을 내재하고 있기 때문이다.

둘째, 무한궤도 형태의 추진방식은 불규칙한 해저지형이나 장애물 지역을 주행하기 어려우며 주행방식의 특성상 해저를 교란시키는 단점을 갖고 있다.

해저는 침몰선, 어장, 로프, 폐 그물 등 각종 장애물과 암초, 연약지반 등 해저지형의 제약조건이 항상 존재하므로 무한궤도 방식의 주행에 어려움이 있다.

또한, 해저조사의 경우 교란되지 않은 환경에서 교란을 최소화 하면서 이루어져야 하는 현장조사(in-situ survey)가 많은데 이런 용도에 사용하기가 어려운 문제점이 있다.

기존 해저작업의 기술적 한계 또는 문제점들을 다시 한번 정리하면 다음과 같다.

다이버가 직접 작업에 참여하는 경우, 잠수병을 비롯한 여러 가지 위험요소에 의한 안전문제가 존재한다.

다이버가 작업할 경우 감압 없이 작업할 수 있는 시간은 21m 수심에서 30분, 40m에서는 5분으로 제한된다.

해저는 침몰선, 어장, 로프, 폐 그물 등 각종 장애물과 암초 등 불규칙한 해저지형이 항상 존재하고 있어 다이버와 다관절 해저 로봇의 작업을 방해하고 심지어는 생명을 위협한다.

프로펠러나 캐터필러 방식의 다관절 해저 로봇은 필연적으로 해저 면을 교란시킨다. 해저조사의 경우, 교란되지 않은 환경에서 이루어져야 하는 조사가 많다.

프로펠러방식을 이용하는 해저작업용 원격무인잠수정인 해미래(L3.3mㅧW1.8mㅧH2.2m)의 경우 2노트의 조류에서 약 200kg의 저항력을 받으며, 200m 길이의 지름 20mm 케이블은 약 240kg의 저항력을 받는다.

이를 극복하기 위해 추력을 증가시키는 것은 전체 중량과 크기의 증가로 이어져 근본적인 해결책이 되지 못한다.

또한, 해저 작업시 정밀한 위치 유지의 어려움 등의 문제로 경사지, 침리 등의 해저 지형 탐사 시 종래의 프로펠러형 원격무인잠수정은 정밀탐사에 어려운 한계가 있다.

종래의 원격무인잠수정은 경사면에 안착해야 정밀탐사 및 시료채취 등에 유리하기 때문에 경사면 탐사 시 제약이 따르고, 연속적인 해저 면 조사를 위해서는 종래의 원격무인잠수정은 일정한 고도 유지가 필요하다.

한편, 통상적인 압력용기는 내압 및 외압 조건에서 변형과 응력에 의한 구조적인 파괴를 막기 위해 특정 규격(예컨대, KS B 6750)에 준하여 특정한 압력을 견디기 위해 두께, 길이, 내부 용기 및 외부 용기의 반경, 용접조건, 성형조건 등을 특정하여 어떠한 상황에서도 구조적인 안전성을 보장할 수 있도록 설계 및 제작되고 있다.

이와 같이, 압력용기는 구조의 안전성을 최우선으로 하기 때문에 하나의 연속체(즉, 일체화된 구조체)로 제작할 필요가 있다.

이에 따라, 본 발명자들은 경사지, 침리 등의 열악한 해저 지형 탐사 시에도 정밀한 위치를 유지하고 연속적인 해저 면 조사 시에도 일정한 고도를 반드시 유지할 필요 없이 자유 유영이 가능함과 동시에, 로봇 몸체 프레임을 다리 및 실린더형 내압 용기 고정을 위해서만 연결부를 구비하고, 압력용기의 구조적 안전성을 위해 별도의 연결부 없는 일체형으로 로봇 몸체 성형을 고안하기에 이르렀다.

JP 1996-334593 A KR 2015-0105089 A

Tanaka, T., Sakai, H., Akizono, J. (2004). "Design concept of a prototype amphibious walking robot for automated shore line survey work", Oceans '04 MTS/IEEE Techno-Ocean '04, pp 834-839.

본 발명의 목적은 종래 프로펠러 방식이나 무한궤도 방식의 문제점을 보완하기 위한 수단으로 최소한의 면적을 지지한 채 해저 면을 탐사하고, 심해용 다리를 이용하여 몸체를 고정하고 자세를 바꿀 수 있으며, 보행 및 유영의 이동 방법을 통해 경사지, 침리 지형에서도 안정적이고 초근접 해저 면 탐사가 연속적으로 수행이 가능한 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 다관절 해저 로봇 및 디프레서가 소정의 내압 용기를 구비하여 수심이 6000 미터 이하인 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막으며 해양 연구 데이터 및 수중 상태 데이터를 해저 로봇의 이동방향을 원격 제어하는 모선에 송신할 수 있는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇; 상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및 상기 제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;를 포함하고, 상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇; 상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및 상기 제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;를 포함하고, 상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 상기 복수개의 제1 내압 용기 각각은 한 쌍의 내압 유리 반구; 상기 한 쌍의 내압 유리 반구 사이에 위치하여 복수개의 수중 커넥터가 각각 장착되는 복수개의 커넥터 연결 실린더; 상기 내압 유리 반구의 파손을 방지하는 조립부; 및 상기 내압 유리 반구 내부에 장비를 장착시키는 지그 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 복수개의 제2 내압 용기 각각은 실린더 중앙부에 위치하는 수중 커넥터; 상기 다관절 해저 로봇을 구동하는 모터 드라이버; 모터 드라이버를 탑재하는 모터 드라이버 고정 지그; 및 상기 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 상기 복수개의 제2 내압 용기 각각을 고정하는 플랜지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 제3 내압 용기는 실린더 양측에 장착되는 실린더 캡; 상기 제3 내압 용기와 상기 실린더 캡을 연결하여 체결하는 V-밴드; 상기 V-밴드에 장착되는 수중 커넥터; 및 전기전자부를 탑재하는 전기전자부 고정 지그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 해저 로봇은 연결부를 통하여 상기 복수개의 제1 내압 용기를 탑재하는 상기 로봇 몸체 프레임; 내압 수밀을 위한 유적식 관절 링크를 구비하고 4자 유도로 작동되는 세 쌍의 다리 및 로봇 팔; 플랜지를 통하여 상기 로봇 몸체 프레임에 상기 복수개의 제1 내압 용기를 결합하는 몸체 및 다리 연결부; 및 상기 2차 케이블의 전원선, 광 케이블, 이더넷 케이블을 분배하는 로봇 본체 정션 박스;를 포함하고, 상기 세 쌍의 로봇 팔 각각은 상기 세 쌍의 다리 끝에 선형 구동기로 작동되는 그리퍼를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 해저 로봇은 수중에서 부력 조절이 가능하도록 하부에 전자석 방식의 부력 조절 장치가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 로봇 본체 정션 박스는 유량 상태 확인 및 배선 연결을 위해 개방 면에 투명 강화 플라스틱을 적용하고, 제1 누수 센서를 내장하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 디프레서는 상기 1차 케이블을 통해 전원과 광 통신을 인가받아 분리하여 상기 전원을 트랜스포머로 전달하고, 상기 광 통신을 상기 제3 내압 용기로 분배하는 디프레서 정션 박스; 및 상기 트랜스포머를 실장 및 보호하는 트랜스포머 박스;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 디프레서 정션 박스는 상기 트랜스포머에서 강압된 전원을 인가받아 직류 전원으로 변환하는 정류기; 및 제2 누수 센서;를 내장하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 트랜스포머 박스는 상기 1차 케이블을 통해 전송되는 고전압의 교류를 저전압의 교류로 변환하는 상기 트랜스포머; 및 제3 누수 센서;를 내장하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템의 상기 해저 로봇은 상기 정류기에서 변환된 직류 전원을 인가받아 충전하는 배터리; 및 상기 변환된 직류 전원을 인가받아 강압하여 로봇 본체의 각 장비에 공급하는 DC/DC 컨버터;를 더 포함하고, 상기 배터리는 한 쌍의 반구 형태의 유리구 사이에 소정 높이의 띠가 구비된 내압구를 적용하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇; 상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및 상기 제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;를 포함하고, 상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되고, 상기 모선에는 상기 다관절 해저 로봇의 원격 제어를 위한 보행 및 유영 알고리즘; 상기 다관절 해저 로봇 및 상기 디프레서의 위치 추적을 위한 프로그램; 및 광학 카메라 및 스캐닝 소나의 영상과 상기 다관절 해저 로봇 및 상기 디프레서에 구비된 센서들의 정보를 실시간으로 모니터링하는 장치;가 탑재되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의할 경우, 최소한의 면적을 지지한 채 해저 면을 연속적으로 정밀 탐사하여 심해 저면의 퇴적 토양의 교란을 최소화 하고, 심해용 다리를 이용하여 몸체를 고정하고 자세를 바꿀 수 있어 안정적이고 정밀한 심해 수중 작업이 가능해진다.

또한, 경사지, 침리 지형 등 복잡한 해저 지형에서도 안정적이고, 정밀한 작업이 가능하고, 보행을 통해 해저 면을 이동하므로 초근접 해저 면 탐사가 연속적으로 수행이 가능하며, 유무선 하이브리드 통신 방식을 통해 장기 관측 조사가 가능하다.

또한, 내압 용기가 구형 설계로 부력재를 최소화하고, 좌우 2개의 다리를 연결하는 형태의 설계로 배선의 간소화, 유지 보수성의 향상이 가능하며, 내압 용기의 구조적 안전성 및 제작 소요 시간 단축을 기할 수 있다.

또한, 각종 오링을 통한 확실한 수밀 보장, 수중 커넥터 직결 방식을 통한 공간 최소화, 2차 케이블의 직경 및 곡률 반경 축소, 내부 대칭성이 확보된다.

도 1은 본 발명에 따른 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템에 관한 개략적인 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 다관절 해저 로봇의 몸체 및 다리가 조립된 외장 사진이다.
도 3은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇의 몸체 프레임의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 실린더형 내압 용기(130) 및 다리가 조립된 외장 사진이다.
도 5는 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 몸체 프레임(110), 실린더형 내압 용기(130) 및 다리의 연결구조에 대한 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 심해용 유적식 다리 및 다리 겸용 로봇팔에 대한 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 부력 조절 장치에 대한 사시도이다.
도 8은 도 5에 도시된 몸체 프레임, 구형 내압 용기 및 다리의 연결구조에 장착되는 몸체 프레임 및 구형 내압 용기의 사시도이다.
도 9는 도 5에 도시된 몸체 프레임, 구형 내압 용기 및 다리의 연결구조에 장착되는 구형 내압 용기의 분해 사시도(a) 및 사시도(b)이다.
도 10은 도 9에 도시된 구형 내압 용기의 내부 장비 고정 방식을 나타내는 분해 사시도(a) 및 고정 완료 상태의 내부 사시도(b)이다.
도 11은 도 4에 도시된 다관절 해저 로봇의 실린더형 내압 용기의 내부 사시도이다.
도 12는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 디프레서에 장착되는 실린더형 내압 용기의 내부 사시도이다.
도 13 내지 도 15는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 내압 수밀 정션 박스(Junction Box)들이다.
도 16은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 전원을 분배하는 구성요소들의 블록도이다.
도 17은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 로봇 본체에 장착되는 배터리의 정면도(a) 및 사시도(b)이다.
도 18은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 디프레서 플랫폼의 사시도이다.
도 19는 본 발명에 따른 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템에 관한 원격 제어 동작을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템에 관한 개략적인 개념도로서, 다관절 해저 로봇(100), 디프레서(200) 및 모선(300)을 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예인 6,000 m까지 복합이동으로 탐사가 가능한 심해용 해저 탐사 시스템이 해저 6000 m에 도달하여 유영하고 보행하는 상태를 나타낸다.

디프레서(depressor, 200)는 모선(300)에 1차 케이블(220)로 연결되고, 다관절 해저 로봇(100)은 디프레서(200)에 2차 케이블(240)로 연결되어, 1차 케이블(220)의 수중 무게 및 장력을 견디고, 모선(300)의 수직 운동의 영향을 완충하여 해저 로봇의 이동성을 보장해 준다.

또한, 심해용 다관절 해저 로봇(100)의 진수 및 인양을 위해 해저 로봇을 고정할 수 있고, 운용 시 카메라를 통해 해저 로봇과 상호 관측이 가능하며, 6000 미터 수심에서 수중 위치 추적이 가능한 장치를 탑재한다.

디프레서(200)와 다관절 해저 로봇(100)은 모선(300)과 유선 통신 및 무선 통신의 유무선 하이브리드 통신 방식으로 운용된다.

즉, 모선(300)과 디프레서(200) 간에 1차 케이블(220)로 연결되고, 디프레서(200)와 해저로봇 간에 2차 케이블(240)로 연결되어 유선 방식으로 운용되든지, 모선(300)과 디프레서(200) 간에 1차 케이블(220)로 연결되고 디프레서(200)와 해저로봇은 유선 케이블 없이 무선 통신을 통해 무선 방식으로 운용될 수 있다.

상기 복합이동이 가능한 6,000m 탐사용 다관절 해저 로봇(100)을 이용한 해저 탐사 시스템은 조류가 거의 없는 심해환경을 상정하여 고안되었으나, 테더 케이블의 중량이 로봇에 주는 영향을 최소화하기 위하여 디프레서(200)를 두어 운용하는 개념이다.

상기와 같이 연결된 다관절 해저 로봇(100), 디프레서(200) 및 모선(300)을 포함한 해저 탐사 시스템을 통해 해저지형을 관찰하기 위한 시스템을 구축하고, 다관절 해저 로봇(100)을 제어하여 해저지형에 대한 데이터를 확보할 수 있다.

심해용 다관절 해저 로봇(100)은 심해의 퇴적층에 대한 교란을 최소화하고, 로봇의 발이 해저 토양에 빠지는 것을 방지하고, 유영을 하기 위해 부력조절 기능을 갖는다.

상기 해저 탐사 시스템은 다음과 같이 두 가지 임무를 갖는다.

심해 해양과학 조사

퇴적 토양으로 이루어진 연약지반의 심해저 환경에서 해저교란을 최소화 하면서 해양 물리, 화학, 생물, 지질 등의 연구에 필요한 과학조사 데이터를 취득한다.

6,000 m까지의 해저에서 과학조사를 위해 필요한 생물, 토양, 해수 등의 샘플을 채취한다.

장기 정밀 해저 조사

해저 열수광상 등 불규칙한 해저지형을 근접 정밀 탐사한다.

무선자율제어 모드에서는 디프레서(200) 없이 단독으로 운용되며 에너지를 최소화 하면서 정해진 지역을 장기 관측한다.

본 발명에서는 기존의 프로펠러 방식의 잠수정과는 다른 새로운 개념의 해저 로봇으로 아래와 같은 개념으로 극복한다.

안전성에 관하여, 다이버가 직접 작업하기에 위험한 환경에서는 다이버 대신 해저 로봇(100)을 작업에 이용한다.

작업시간에 관하여, 해저 로봇(100)을 이용함으로써 다이버의 잠수시간 한계를 극복한다.

해저 로봇(100)과 모선(300) 사이에 디프레서(200)를 두어 케이블에 걸리는 조류력이 해저 로봇(100)에 미치는 영향을 줄인다.

장애물과 불규칙 해저지형에 관하여, 스스로 장애물에 얽히지 않도록 다족을 이용하여 해저에 착지하여 정적 안정성을 유지하고 불규칙 해저지형에서도 다관절 다리를 이용하여 원하는 몸체의 자세를 유지하며 보행이동 한다.

환경간섭에 관하여, 해저의 교란을 최소화 할 수 있도록 해저 보행의 방법으로 이동 및 작업한다.

새로이 제안되는 해저 로봇(100)은 프로펠러 방식으로 추력을 얻는 기존의 해저 로봇과는 달리 여러 개의 관절로 이루어진 다리를 이용하여 해저 면에 근접해서 보행과 유영으로 이동하는 새로운 개념의 해저 로봇을 제공한다.

이 해저 로봇(100)의 개념은 마치 게(Crab)와 가재(Lobster)가 해저 면에서 이동하고 작업하는 형태와 유사하여 로봇의 이름을 'Crabster CR6000'이라고 명명하였다.

도 2는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 다관절 해저 로봇(100)의 몸체 및 다리가 조립된 외장 사진이다.

도 3은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 몸체 프레임(110)의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.

도 4는 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 실린더형 내압 용기(130) 및 다리가 조립된 외장 사진이다.

도 5는 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 몸체 프레임(110), 실린더형 내압 용기(130) 및 다리의 연결구조에 대한 사시도이다.

도 6은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 심해용 유적식 다리 및 다리 겸용 로봇팔에 대한 사시도로서, 제1 내지 제4 관절(101 내지 104), 유압 보상 고무팩(105), 멤브레인(106) 및 그리퍼(107)를 포함한다.

도 7은 도 2에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 부력 조절 장치에 대한 사시도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 해저 탐사 시스템 내 다관절 해저 로봇의 구조 및 기능을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 심해용 다관절 해저로봇(100)은 6족 보행 및 유영이 가능하며 정밀 탐사를 위한 스캐닝 소나 및 고해상도 광학 카메라를 장착하고, 약 6000 미터 수심에서 수중 위치 추적이 가능한 장치를 탑재한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 심해 6000 미터 수심에서의 약 600 bar 압력을 견딜 수 있도록 유압 보상 고무팩(105) 및 멤브레인(106) 구조를 가지고, 방수가 가능하며, 공기 블리딩 밸브, 압력 릴리프 밸브 구조를 포함하는 심해용 유적식 다리를 구비한다.

또한, 심해용 유적식 다리와 동일한 구조로서 그리퍼(107)가 장착되어 수중작업 시 로봇팔로 변형이 가능한 심해용 유적식 다리 겸용 로봇팔을 구비한다.

한편, 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 심해용 다관절 해저로봇(100)은 해저로봇 하단에 장착되어 수중에서 해저 로봇의 부력 조절이 가능하도록 전자석 방식의 부력 조절 장치를 구비하고, 무선 운용을 위한 배터리를 탑재한다.

로봇 몸체 프레임(110)

먼저, 로봇 몸체 프레임(110)은 해저 로봇(100) 하중 감량 및 고강성을 위해 카본 복합소재를 채택하고, 구형 제1 내압 용기(120) 탑재를 위한 고정 프레임을 장착한다.

또한, 다리 및 실린더형 제2 내압 용기(130) 고정을 위해서만 연결부를 구비하고, 제작 소요 시간 단축 및 강도 향상을 위해 별도의 다른 연결부가 없는 일체형으로 성형을 제작한다.

또한, 프레임 강성의 증대를 위해 탄소섬유 결방향 회전을 증착하고, 연결부위 및 응력 집중 부위는 소정의 두께를 증대시킨다.

다리 및 로봇 팔

본 발명의 다리 및 로봇 팔은 6,000 m 내압 수밀을 위한 유적식 관절 링크로 설계되고, 내부식성 및 가공성을 위해 기구부 부분은 알루미늄 합금을 사용한다.

다리 관절 구조는 4자 유도로 작동되고, 로봇 팔은 다리 끝에 선형 구동기로 작동되는 그리퍼만을 적용하여 시스템을 간소화한다.

오일 주입을 위한 벤트 홀 및 압력 보상을 위한 오일 팩, 멤브레인 및 릴리프 밸브를 장착하고, 내부 배선을 위한 케이블 패스를 구비한다.

경량화를 위한 프레임리스 모터 및 백 레쉬 제거를 위한 하모닉 드라이브 감속기를 사용하고, 모터-감속기 직결 구조를 적용한다.

수밀 방식은 다리 내부에 절연유를 충전하고 연결부에 오링을 적용하는 구조이고, 회전부위는 이중 오링 구조이며, 내부식성을 위해 마그네슘 소재의 희생 양극이 부착된다.

몸체 및 다리 연결부

본 발명의 몸체 및 다리 연결부는 로봇 몸체 프레임(110)에 내압용기 결합체의 플랜지가 장착될 수 있는 구조이고, 다리 베이스-내압용기 플랜지-로봇 몸체 프레임 플랜지로 연결되는 구조이다.

로봇 몸체 프레임(110) 및 실린더형 제2 내압 용기(130)가 동시에 다리를 지탱할 수 있는 구조이고, 연결 방식은 로봇 몸체 프레임 플랜지를 따라 원형으로 배치된 탭에 볼트로 체결되는 방식이다.

몸체 및 다리 외장은 프레임 보호, 유체 저항 감소, 기구적 강성 보완을 고려한 형상으로서, 유체 저항을 줄이기 위해 유선형으로 설계되고, 소재는 유리 강화 섬유소재(FRP)를 이용한다.

도 8은 도 5에 도시된 로봇 몸체 프레임(110), 구형 제1 내압 용기(120) 및 다리의 연결구조에 장착되는 로봇 몸체 프레임(110) 및 구형 제1 내압 용기(120)의 사시도이다.

도 9는 도 5에 도시된 로봇 몸체 프레임(110), 구형 제1 내압 용기(120) 및 다리의 연결구조에 장착되는 구형 제1 내압 용기(120)의 분해 사시도(a) 및 사시도(b)이다.

도 10은 도 9에 도시된 구형 제1 내압 용기(120)의 내부 장비 고정 방식을 나타내는 분해 사시도(a) 및 고정 완료 상태의 내부 사시도(b)이다.

본 발명의 해저 6,000 m급 구형 제1 내압 용기(120)는 HD 카메라 및 모터/정션 박스, 조명 장치 등의 각종 전기/전자 부품, 배터리를 각각 내장한다.

구형으로 설계되고, 무게 최소화를 위해 한 쌍의 상용 내압 유리 반구를 구비한다.

본 발명의 구형 제1 내압 용기(120)에는 복수개의 수중 커넥터 장착을 위한 커넥터 연결 실린더, 내압 유리 반구의 파손 방지를 위한 조립부, 내압용기 내부 장비 장착을 위한 지그 고정부를 구비한다.

카메라 탑재용 내압용기의 유리 반구는 투과성 및 왜곡 방지를 위해 폴리싱 처리가 된다.

또한, 본 발명의 구형 제1 내압 용기(120)는 심해 6000 미터 수심에서의 600 bar 의 압력을 견디고, 방수가 가능하며, 유리구를 이용하여 무게가 가볍고 내부 공간에 의한 부력이 큰 내압용기로서, 내부에 장착되는 전기 전자 장치의 전력 공급, 장비간 통신을 위한 수중 커넥터를 장착하기 위한 다각형 외형을 가지는 티타늄 밴드를 가진다.

이때, 티타늄 밴드 외곽의 다각형 면은 필요에 따라 확장될 수 있으며 다각형 면에 수중 커넥터를 장착할 수 있다.

도 11은 도 4에 도시된 다관절 해저 로봇(100)의 실린더형 제2 내압 용기(130)의 내부 사시도이다.

본 발명의 다관절 해저 로봇(100)의 실린더형 제2 내압 용기(130)는 모터 드라이버 고정 지그에 심해용 유적식 다리 및 로봇팔의 구동용 모터 드라이버를 탑재하고, 좌우 2개의 다리를 연결하는 형태로 설계되어 배선을 간소화시키고 유지 보수성을 향상시킨다.

다리와-내압 용기 연결부는 다리와 내압 용기를 로봇 몸체 프레임(110)에 고정하기 위한 티타늄 재질의 플랜지를 이용하고, 다리 베이스와 내압 용기의 연결은 공간 최소화를 위해 수중 커넥터 직결 방식을 채택한다.

도 12는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 디프레서(200)에 장착되는 실린더형 제3 내압 용기(230)의 내부 사시도이다.

본 발명의 디프레서(200)에 장착되는 실린더형 제3 내압 용기(230)는 디프레서(200) 전기/전자 인터페이스 탑재용으로서, 티타늄 소재인 것이 바람직하고, ABS룰 및 상용 해석 툴을 이용하여 설계된다.

실린더 캡의 플랜지 부분과 실린더 내벽의 접촉면에 오링을 삽입하여 수밀을 보장하고, 제3 내압 용기(230)와 실린더 캡의 연결부는 V-밴드를 이용하여 체결하며, 실린더 캡에는 복수개의 수중 커넥터가 장착된다.

도 13 내지 도 15는 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 내압 수밀 정션 박스(Junction Box)들로서, 로봇 본체 정션 박스, 디프레서 정션 박스 및 트랜스포머 박스를 포함한다.

로봇 본체 정션 박스

도 13에서 보는 바와 같이, 로봇 본체 정션 박스는 디프레서(200)와 연결되는 2차 케이블(240)의 전원선, 광 케이블, 이더넷 케이블을 분배한다.

내압 수밀 및 제작, 분해 및 조립성을 위해 유적식 타입의 직육면체로 설계되고, 유량 상태 확인 및 배선 연결을 위해 개방 면에 투명 강화 플라스틱을 적용한다.

연결은 로봇 몸체 프레임 플랜지를 따라 원형으로 배치된 탭에 볼트로 체결되는 방식이고, 내부에 제1 누수 센서가 장착된다.

디프레서 정션 박스

도 14에서 보는 바와 같이, 디프레서 정션 박스는 1차 케이블(220)-디프레서(200)-2차 케이블(240) 간 전원 및 통신을 분배한다.

유적식 구조로 설계되어 내, 외부 압력이 평형을 이루는 구조이며, 인입되는 1차 케이블(220)에서 전원과 광통신을 분리하여 고압 전원은 트랜스포머로 연결하고, 광 통신은 제3 내압 용기로 분배된다.

강압된 전원을 다시 인가받아 직류 전원으로 변환할 수 있도록 내부에 정류기가 설치되고, 제2 누수 센서가 장착된다.

트랜스포머 박스

도 15에서 보는 바와 같이, 트랜스포머 박스는 1차 케이블(220)로 전송되는 고전압의 교류를 저전압의 교류로 변환하는 트랜스포머를 실장하고 보호한다.

직육면체의 형상으로 전면 알루미늄으로 제작되고, 내부에 제3 누수 센서가 장착된다.

도 16은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 전원을 분배하는 구성요소들의 블록도이다.

도 17은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 로봇 본체에 장착되는 배터리 내압구의 정면도(a) 및 사시도(b)이다.

도 18은 도 1에 도시된 해저 탐사 시스템 내 디프레서 플랫폼의 사시도이다.

도 16에서 보는 바와 같이, 모선(300)과 디프레서(200)를 연결하는 1차 케이블(220) 및 디프레서(200)와 로봇 본체를 연결하는 2차 케이블(240)은 전원과 광통신을 포함하고 있으며, 2차 케이블(240)에는 이더넷 통신 케이블이 추가로 포함된다.

여기에서, 2차 케이블(240)은 직경 축소를 위해 저용량 케이블을 다수 이용하여 고용량 케이블로 구현되고, 광통신 라인 중앙 배치를 통해 곡률 반경을 축소시킨다.

이더넷 라인의 분할 배치로 내부 대칭성을 확보하고, 케이블 보호를 위해 내부 피복이 추가된다.

장력 증대를 위해 케블라 구조를 적용하고, 부력 증대를 위해 외피를 부력재로 대체할 수 있다.

케이블에서의 전압 강하와 안정적인 로봇의 동작을 고려하여 모선(300) 측에서는 고압의 3상 교류를 전송하도록 연구선(Research Vessel)에서 많이 사용되는 440 VAC, 60 Hz, 3상 전력을 이용할 수 있는 승압기를 적용한다.

승압된 전원은 1차 케이블(220)을 통해 디프레서(200)로 전송되고, 디프레서(200)에서는 이를 감압 및 정류한다.

정류된 DC 전압을 적절히 DC/DC변환하여 각 장비의 요구 전압으로 변환되도록 하여 2차 케이블(240)을 통해 로봇 본체로 전송하여 실장되는 각종 장치에 공급한다.

로봇 본체로의 전원 공급 및 분배

배터리는 로봇 본체에 내장되어 디프레서 정션 박스 내 정류기에서 변환된 직류 전원을 인가받아 충전로봇 본체가 자율 모드로 동작할 수 있도록 설계 및 배치된다.

즉, 탐사 모드에서 8시간 이상 운용 가능하도록 설계되고, 출력 전압은 직류 전압이다.

안전을 위한 온도, 전압, 누수 모니터링 기능을 갖는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)를 추가하고, 셀은 리튬이온을 적용한다

1차 케이블(220)을 통해 송전했을 때 케이블 자체에 의한 전압강하까지 고려하여 설계한다.

DC/DC 컨버터는 소형, 고 용량, 저 발열의 상용 컨버터로서, 로봇 본체와 디프레서(200)에 공통으로 적용되며, 2차 케이블(240)을 통해 로봇 본체의 각 장비에 적절히 공급한다.

디프레서(200)의 전원 분배 및 통신

전원 분배는 1차 케이블(220) ⇒ 강압 변압기 ⇒ 정류기 ⇒ DC/DC 변환기 및 2차 케이블(240)(로봇 본체) ⇒ 각 장비 순으로 분배된다.

1차 케이블(220)을 통해 송전된 전원 변환을 위한 트랜스포머를 설계하고, 교류-직류 정류를 위하여 3상 브릿지 정류기를 이용한다.

한편, 해저 로봇(100), 디프레서(200), 모선(200) 내 원격 제어실 내부 통신은 기본적으로 이더넷(Ethernet)을 기반으로 하고, 광통신 변환 장치는 광통신-이더넷 변환을 기반으로 설계된다.

천해용 다관절 해저 로봇(100)의 원격 제어실을 활용하기 위해 광 컨버터와 같은 기존의 광통신 변환 장치가 도입된다.

선형 구동기 및 링크 시스템을 이용한 로봇 본체 고정부, 1차 및 2차 케이블 터미네이션 연결부, 내압 용기, 정션 박스, 트랜스포머 박스, USBL, 팬 틸트, 고도계, 팔라스팅 웨이트 고정부가 설계된다.

프레임은 내부식성을 위해 알루미늄 합금을 사용하고, 해수에 의한 부식 방지를 위해 희생 양극을 부착하며, 로봇 본체 고정 장치 및 발라스팅 웨이드 장착이 가능하다.

도 19는 본 발명에 따른 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템에 관한 원격 제어 동작을 설명하기 위한 구성도로서, 다관절 해저 로봇(100), 디프레서(200) 및 모선(300)을 포함한다.

본 발명에 따른 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 다관절 해저 로봇(100) 및 디프레서(200)의 위치 추적 및 장착된 카메라와 센서 장비들로부터 획득한 정보를 원격으로 모니터링하고, 해저 로봇의 동작을 원격으로 제어할 수 있다.

이를 위하여 모선(300)에는 다관절 해저 로봇(100)의 원격 제어를 위한 보행 및 유영 알고리즘이 탑재되고, 다관절 해저 로봇(100) 및 디프레서(200)의 위치 추적이 가능한 프로그램이 탑재된다.

또한, 광학 카메라 및 스캐닝 소나의 영상과 다관절 해저 로봇(100) 및 디프레서(200)에 탑재된 각 종 센서들의 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치가 탑재된다.

이와 같이, 본 발명의 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템은 최소한의 면적을 지지한 채 해저 면을 탐사하고, 심해용 다리를 이용하여 몸체를 고정하고 자세를 바꿀 수 있으며, 경사지, 침리 지형에서도 안정적이고 초근접 해저 면 탐사가 연속적으로 수행이 가능하다.

또한, 다관절 해저 로봇 및 디프레서가 소정의 내압 용기를 구비하여 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막으며 해양 연구 데이터 및 수중 상태 데이터를 해저 로봇의 이동방향을 제어하는 모선에 송신할 수 있다.

이를 통하여, 최소한의 면적을 지지한 채 해저 면을 탐사하여 심해 저면의 퇴적 토양의 교란을 최소화 하고, 심해용 다리를 이용하여 몸체를 고정하고 자세를 바꿀 수 있어 정밀한 심해 수중 작업이 가능해진다.

또한, 경사지, 침리 지형에서도 안정적이고, 정밀한 작업이 가능하고, 보행을 통해 해저 면을 이동하므로 초근접 해저 면 탐사가 연속적으로 수행이 가능하다.

또한, 내압 용기가 구형 설계로 부력재를 최소화하고, 좌우 2개의 다리를 연결하는 형태의 설계로 배선의 간소화, 유지 보수성의 향상이 가능하며, 내압 용기의 구조적 안전성 및 제작 소요 시간 단축을 기할 수 있다.

또한, 각종 오링을 통한 확실한 수밀 보장, 수중 커넥터 직결 방식을 통한 공간 최소화, 2차 케이블의 직경 및 곡률 반경 축소, 내부 대칭성이 확보된다.

이상, 일부 실시예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것으로서, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수 없다 할 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하거나 수정 또는 치환하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

100: 다관절 해저 로봇
200: 디프레서
220: 1차 케이블
240: 2차 케이블
300:모선

Claims (12)

1. 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇;
   상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및
   제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;
   를 포함하고,
   상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되고,
   상기 복수개의 제1 및 제2 내압 용기와 상기 제3 내압 용기는 수중 커넥터가 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 내압 용기 각각은
   한 쌍의 내압 유리 반구;
   상기 한 쌍의 내압 유리 반구 사이에 위치하여 상기 수중 커넥터가 복수개로 각각 장착되는 복수개의 커넥터 연결 실린더;
   상기 내압 유리 반구의 파손을 방지하는 조립부; 및
   상기 내압 유리 반구 내부에 장비를 장착시키는 지그 고정부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 제2 내압 용기 각각은
   실린더 중앙부에 위치하는 상기 수중 커넥터;
   상기 다관절 해저 로봇을 구동하는 모터 드라이버;
   모터 드라이버를 탑재하는 모터 드라이버 고정 지그; 및
   상기 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 상기 복수개의 제2 내압 용기 각각을 고정하는 플랜지;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3 내압 용기는
   실린더 양측에 장착되는 실린더 캡;
   상기 제3 내압 용기와 상기 실린더 캡을 연결하여 체결하는 V-밴드;
   상기 V-밴드에 장착되는 상기 수중 커넥터; 및
   전기전자부를 탑재하는 전기전자부 고정 지그;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 해저 로봇은
   연결부를 통하여 상기 복수개의 제1 내압 용기를 탑재하는 상기 로봇 몸체 프레임;
   내압 수밀을 위한 유적식 관절 링크를 구비하고 4자 유도로 작동되는 세 쌍의 다리 및 로봇 팔;
   플랜지를 통하여 상기 로봇 몸체 프레임에 상기 복수개의 제1 내압 용기를 결합하는 몸체 및 다리 연결부; 및
   상기 2차 케이블의 전원선, 광 케이블, 이더넷 케이블을 분배하는 로봇 본체 정션 박스;
   를 포함하고,
   상기 세 쌍의 로봇 팔 각각은 상기 세 쌍의 다리 끝에 선형 구동기로 작동되는 그리퍼를 이용하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 해저 로봇은
   수중에서 부력 조절이 가능하도록 하부에 전자석 방식의 부력 조절 장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 로봇 본체 정션 박스는
   유량 상태 확인 및 배선 연결을 위해 개방 면에 투명 강화 플라스틱을 적용하고,
   제1 누수 센서를 내장하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 디프레서는
   상기 1차 케이블을 통해 전원과 광 통신을 인가받아 분리하여 상기 전원을 트랜스포머로 전달하고, 상기 광 통신을 상기 제3 내압 용기로 분배하는 디프레서 정션 박스; 및
   상기 트랜스포머를 실장 및 보호하는 트랜스포머 박스;
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 디프레서 정션 박스는
   상기 트랜스포머에서 강압된 전원을 인가받아 직류 전원으로 변환하는 정류기; 및
   제2 누수 센서;를 내장하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 트랜스포머 박스는
    상기 1차 케이블을 통해 전송되는 고전압의 교류를 저전압의 교류로 변환하는 상기 트랜스포머; 및
    제3 누수 센서;를 내장하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 해저 로봇은
    상기 정류기에서 변환된 직류 전원을 인가받아 충전하는 배터리; 및
    상기 변환된 직류 전원을 인가받아 강압하여 로봇 본체의 각 장비에 공급하는 DC/DC 컨버터;를 더 포함하고,
    상기 배터리는 한 쌍의 반구 형태의 유리구 사이에 소정 높이의 띠가 구비된 내압구를 적용하는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
    
12. 심해의 수압을 견디고 방수 처리를 통해 내장된 장치들을 해수의 침수로부터 막는 복수개의 제1 및 제2 내압 용기를 구비하고, 해양 연구 데이터를 취득하며 해저 지형을 근접 정밀 탐사하여 수중 상태 데이터를 송신하는 다관절 해저 로봇;
    상기 해양 연구 데이터 및 상기 수중 상태 데이터를 인가받아 저장하고 상기 해저 로봇의 이동방향을 모니터링하고 제어하는 모선; 및
    제3 내압 용기를 구비하고, 상기 모선과 1차 케이블로 연결되며, 상기 해저 로봇과 2차 케이블로 연결되어, 상기 1차 케이블의 수중 저항력이 상기 해저 로봇까지 전달되는 것을 방지하는 디프레서;를 포함하고,
    상기 복수개의 제1 내압 용기는 구형으로서 로봇 몸체 프레임에 장착되고, 상기 복수개의 제2 내압 용기는 실린더형으로서 복수개의 좌우 로봇 다리 사이 각각에 장착되며, 상기 제3 내압 용기는 실린더형으로서 디프레서 플랫폼 내에 장착되고,
    상기 모선에는
    상기 다관절 해저 로봇의 원격 제어를 위한 보행 및 유영 알고리즘;
    상기 다관절 해저 로봇 및 상기 디프레서의 위치 추적을 위한 프로그램; 및
    광학 카메라 및 스캐닝 소나의 영상과 상기 다관절 해저 로봇 및 상기 디프레서에 구비된 센서들의 정보를 실시간으로 모니터링하는 장치;가 탑재되고,
    상기 복수개의 제1 및 제2 내압 용기와 상기 제3 내압 용기는 수중 커넥터가 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 심해 탐사용 다관절 해저 로봇 시스템.
    

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