KR101836080B1

KR101836080B1 - 이동로봇

Info

Publication number: KR101836080B1
Application number: KR1020160140830A
Authority: KR
Inventors: 이덕규; 이승환; 서민호; 배성구
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-04-19

Abstract

개시된 내용은 사람이 직접 작업하기 부적절한 영역에서 사람을 대신하여 안전하게 작업을 수행할 수 있는 이동로봇에 관한 것으로서, 원격조정을 위한 무선통신모듈, 제1 무한궤도, 플리퍼 및 높낮이가 조절되는 승강부가 설치되는 본체부를 포함하고, 승강부에는 폭발물 제거 등의 각종 임무를 수행하기 위한 작업수단이 결합된다.
그리고 플리퍼 둘레를 따라 회전하는 제2무한궤도, 갈고리형 커터를 포함하는 절단부 및 필요한 부가장비를 선택적·추가적으로 구비할 수 있는 가변형 장착부를 더 포함할 수 있다.

Description

이동로봇{MOBILE ROBOT}

개시된 내용은 유독물질이나 폭발물 제거 등의 위험한 작업에 이용되는 이동로봇에 관한 것이다.

일반적으로 이동로봇은 화재진압, 군사정찰, 폭발물제거 등 위험하거나 제한된 공간에 투입되어 사람이 직접 작업하기 곤란한 임무 수행에 활용되고 있다.

예를 들어 Explosive Ordnance Disposal(EOD)은 불발탄, 유기탄, 최근 이슈가 되고 있는 급조폭발물(IED)을 안전하게 처리하는 임무를 일컫는다. 군수품의 대량 생산과 더불어 수많은 불발탄이 발생하게 되었고 이를 처리하던 작업이 폭발물처리의 시초이다. 폭발물처리 임무에 수많은 방법이 적용되어 왔지만 아직까지 많은 인명피해 등을 남기는 상당히 위험한 작업으로 남아있다.

전장이나 테러 의심 지역에 설치된 폭발물을 신속하게 제거하는 것은 군이나 경찰의 중요한 임무 중 하나다. 빨리 제거하지 않으면 심각한 인명 손상을 초래할 수 있다. 이런 현장에 투입되는 로봇이 바로 EOD 로봇이다. EOD 로봇은 사람이 원격 조정방식으로 조작하면서 폭발물을 탐지하고 제거할 수 있다. EOD 로봇을 활용하면 폭발 탐색 및 처리시 발생하는 폭발물제거 전담 요원의 안전사고를 방지할 수 있다.

1. 한국등록특허 제10-1530843호

사람이 직접 작업하기 부적절한 영역에서 사람을 대신하여 안전하게 작업을 수행할 수 있는 이동로봇을 제공하고자 한다.

개시된 내용은 원격조정을 위한 무선통신모듈, 제1 무한궤도, 플리퍼 및 높낮이가 조절되는 승강부가 설치되는 본체부를 포함하고, 승강부는 각종 임무를 수행하기 위한 작업수단을 포함한다.

개시된 내용은 가볍고 작아서 휴대하기 간편하고 경제적이고, 플리퍼를 이용해 높은 계단이나 급경사 지형으로도 이동이 가능하며, 위험 영역에서 발생할 수 있는 인명피해를 최소화하면서 안전하게 주어진 임무를 완수할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 이동로봇의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 이동로봇의 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 이동로봇의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 이동로봇의 측면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 이동로봇 승강부의 작동상태도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 이동로봇 절단부의 부분확대도이다.
도 7는 일 실시예에 따른 이동로봇 절단부의 작동상태도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 이동로봇 파쇄부의 발사각도 조정 사용상태도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 이동로봇 플리퍼의 사용상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

개선된 이동로봇은, 카메라(120) 및 원격조정을 위한 무선통신모듈(미도시)이 장착되는 본체부(100), 본체부(100)의 진행방향 양측에 결합되는 제1무한궤도(200), 제1무한궤도(200)의 외측에 위치하고 본체부(100)의 진행방향 양측에 회전 가능하게 결합되는 플리퍼(300), 필요한 부가장비(20)를 선택적·추가적으로 구비할 수 있도록 본체부(100)에 결합되는 장착부(400), 본체부(100)에 결합되어 높낮이가 조절되는 승강부(500) 및 승강부(500)에 결합되어 목표물을 파괴하는 분쇄부(600)를 포함하는 것이 바람직하다.

도 1을 참조하면, 본체부(100)는 이동로봇의 몸체에 해당하는 부분으로서 제1무한궤도(200), 플리퍼(300) 및 승강부(500)를 작동시킬 수 있는 구동부(미도시)를 구비한다. 본체부(100)는 대략 함체 형상이며 내부에 구동부를 구비하게 되는데, 구동부는 제1무한궤도(200), 플리퍼(300) 및 승강부(500)를 각각 선택적으로 작동시킬 수 있는 구동수단을 개별적으로 구비할 수도 있다. 구동수단은 모터, 기어 및 배터리로 이루어지는 것이 바람직하며, 유압모터, 내연기관 등을 이용하는 것도 가능하다.

그리고 본체부(100)는 카메라, 무선통신모듈 등이 장착되어 이동로봇의 원격조정이 가능하다. 별도로 구비된 원격조정장치(미도시)를 이용해 시야가 제한된 지역에서도 무선통신으로 카메라에 의해 전송되는 영상을 보면서 이동로봇을 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.

또한, 본체부(100)는 후방에 폭발물 등의 물건을 걸어 이동할 수 있도록 걸이(미도시)를 더 구비할 수 있다.

제1무한궤도(200)는 포크레인 등의 중장비처럼 진행방향을 기준으로 양쪽 측면에 무한궤도로 이루어진 구동수단이 결합된다. 무한궤도(無限軌道)는 차륜 대신 전후륜(前後輪)에 벨트를 걸어 회전시켜 주행하는 장치로서, 요철이 심한 노면이나 진흙바닥에서도 자유로이 주행할 수 있다. 무한궤도는 크레인, 경운기, 건설 중장비 등에 이용되는 일반적인 기술로서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 알 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 플리퍼(300)는 본체부(100)에 결합되는 제1무한궤도(200)만으로는 이동하기 어려운 언덕 계단 등의 지형에 대해서도 이동이 가능하게 하는 부분으로서, 플리퍼(300) 둘레를 따라 회전하는 제2무한궤도(320)를 구비하는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 플리퍼(300)는 일측이 본체부(100)를 기준으로 회전 가능하게 결합되고, 제2무한궤도(320) 역시 통상의 무한궤도와 같은 구성을 가지므로 자세한 설명의 생략하고 특징적인 부분만 설명한다.

도 8을 참조하면, 플리퍼(300)를 회전시켜 본체부(100)에 구비된 분쇄부(600)의 발사각도를 조정할 수 있다. 플리퍼(300)를 본체부(100)의 전방에 위치시키고 플리퍼(300)와 본체부(100) 사이의 각도를 좁히면 분쇄부(600)의 발사각도가 위를 향하도록 할 수 있다. 그리고 플리퍼(300)를 본체부(100)의 겹치도록 위치시키고 플리퍼(300)와 본체부(100) 사이의 각도를 넓히면 분쇄부(600)의 발사각도가 아래를 향하도록 할 수 있다.

도 9를 참조하면, 개선된 이동로봇은 제1무한궤도(200)만으로 올라갈 수 없는 계단이나 경사가 가파른 지역도 이동할 수 있다. 플리퍼(300)를 계단에 걸친 후 전진하면서 본체부(100) 앞쪽을 상승시키면 높은 계단도 올라갈 수 있다. 그리고 플리퍼(300)를 본체부(100) 전방에 위치시키면 이동로봇의 무게중심이 낮아져서 경사가 가파른 계단이나 언덕으로도 이동이 가능하다.

제2무한궤도(320)는 제1무한궤도(200)와 동일한 구동축을 이용할 수도 있지만 별도의 구동축을 설치하여 제1무한궤도(200)와 독립적으로 구동되는 것이 바람직하다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 개선된 이동로봇은, 구동모터가 구비된 케이스(720), 구동모터에 의해 회전되는 크랭크(740), 일단이 크랭크(740)에 연결되는 커넥팅 로드(760) 및 일단이 커넥팅 로드(760)의 타단에 연결되어 케이스(720) 내외를 출입하는 갈고리형 커터(780)를 포함하는 절단부(700)를 더 포함할 수 있다.

크랭크(740)는 유압 또는 공기를 이용한 액추에이터(actuator)를 이용해서 회전시키는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 절단부(700)는 플리퍼(300)의 측면에 부착되어 탈착이 가능하므로, 플리퍼(300)의 양쪽 또는 한쪽에 필요에 따라 선택적으로 장착할 수 있다.

절단부(700)는 전선(10), 로프 등의 물체를 자르기 위한 부분으로서 갈고리형 커터(780)에 걸린 물체는 커터(780)가 케이스(720) 내부로 인입될 때 당겨지면서 케이스(720)에 닿게 되고, 커터(780)와 케이스(720) 사이에 고정된 물체는 커터(780)가 케이스(720) 내부로 들어가는 힘에 의해 잘리게 되는 것이다. 이때 물체가 케이스(720) 내부로 끌려 들어가지 않도록 커터(780)와 케이스(720) 사이의 간격을 좁게 형성하는 것이 바람직하다.

커터(780)가 출입하는 케이스(720) 전방의 개구된 양측면에는 전선(10) 등의 물체가 걸릴 수 있는 요철부(790)가 결합될 수 있고, 개구된 아래쪽은 갈고리형 커터(780)가 케이스(720) 내부로 인입될 때 케이스(720)에 닿지 않도록 후방으로 함몰된 안전공간(722)을 형성하는 것이 바람직하다. 안전공간(722)은 커터(780)가 전선(10)을 자를 때 케이스(720)와 접촉하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 커터(780)를 사용하지 않을 때 커터를 케이스(720) 내부에 안전하게 보관할 수 있도록 한다.

절단부(700)는 케이스(720) 내부에 설치된 구동모터에 의해 크랭크(740)가 회전하면 크랭크(740)와 커터(780)를 연결하는 커넥팅 로드(760)에 의해 케이스(720) 내부에 장착된 커터(780)가 케이스(720) 외부로 출입을 반복하게 되며, 케이스(720) 내부에는 커터(780)의 이동경로를 따라서 커터(780)를 안내하는 가이드레일(미도시)을 형성할 수 있다.

장착부(400)는 다양한 크기를 갖는 스마트폰, 각종 계측기 등 선택적으로 필요한 부가장비를 추가적으로 안전하게 고정할 수 있도록 상기 본체부(100)에 결합되는 부분으로서, 부가장비가 안착 되는 받침판(420), 받침판(420)에 결합되어 폭 조절이 가능한 측면가이드(440) 및 받침판(420)에 결합되어 길이조절 가능한 버클(460)을 포함하는 것이 바람직하다. 측면가이드(440)는 받침판(420)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 장착되는 부가장비의 크기에 맞추어 폭 조절이 가능하고, 받침판(420)과 측면가이드(440) 사이에 스프링 등의 탄성체를 구비하여 폭이 좁아지는 방향으로 복원되는 탄성력을 부여하는 것이 바람직하다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 장착부(400)는 사각형 받침판(420)을 기준으로 어느 하나의 양측에 측면가이드(440)가 결합되면, 나머지 양측에 버클(460)이 결합되는 것이 바람직하다. 장착부(400)는 필요에 따라 장착되는 부가장비의 크기에 따라 측면가이드(440) 사이의 거리를 조정한 후에 받침판(420)에 부가장비를 고정하고, 버클(460)을 조임으로써 부가장비를 안전하게 고정할 수 있게 된다. 예를 들어 독가스 등의 유독물질이 유출된 지역에 유독물질 측정 또는 분석장비를 부착한 이동로봇을 파견하여 오염된 정도를 파악할 수 있는 것이다.

도 5를 참조하면, 승강부(500)는 시저스 타입 리프트(scissors type lift)인 것이 바람직하다. 구체적으로 본체부(100)에 결합되는 베이스(520), 복수의 링크가 시저스 타입으로 연결되고 하단이 베이스(520)에 결합되는 링크부(540), 링크부(540)의 상단에 결합되는 승강플레이트(560) 및 일단은 베이스(520)에 결합되고 타단은 링크부(540)에 결합되어 링크부(540)를 상하방향으로 신축시키는 링크구동부(미도시)를 포함하는 테이블 리프트(table lift)인 것이 바람직하다.

시저스 타입 리프트는 가위처럼 센터핀을 중심으로 『Ｘ』형태로 교차되는 복수의 링크로 구성되는 링크부(540)가 링크구동부에 의해 상하방향으로 신축되어 테이블의 높낮이 조절이 가능한 테이블 리프트로서, 링크부(540)를 적층하는 형식으로 연결함으로써 필요한 높이까지 승강플레이트(560)를 상승시킬 수 있다.

『Ｘ』형태로 교차되는 링크 중 아래쪽 하나는 베이스(520)와 회전 가능하게 결합되고, 나머지 하나는 베이스(520)와 슬라이딩 되도록 결합된다. 『Ｘ』형태로 교차되는 링크 중 위쪽 하나는 베이스(520)와 회전 가능하게 결합되고, 나머지 하나는 베이스(520)와 슬라이딩 되도록 결합된다. 링크부(540)의 슬라이딩 되는 링크를 잡아당기거나 밀면 승강플레이트(560)이 상승하거나 하강하게 된다.

링크구동부는 모터와 기어로 구성되는 것이 바람직하나, 유압 또는 공압 실린더를 이용하는 것도 가능하다. 구체적으로 링크구동부가 링크부(540)의 슬라이딩 되는 링크를 잡아당기면 링크 사이의 폭이 좁아지면서 승강플레이트(560)가 상승하고, 슬라이딩 되는 링크를 밀면 링크 사이의 폭이 다시 넓어지면서 승강플레이트(560)가 하강하게 된다. 링크구동부는 본체부(100) 내부에 구비되는 것이 바람직하나, 베이스(520) 또는 승강플레이트(560)에 설치하는 것도 가능하다.

분쇄부(600)는 폭발물 등의 위험한 물체를 파괴하기 위한 것으로서, 워터제트를 이용한 무반동 물사출 분쇄장치인 것이 바람직하다. 분쇄부(600)는 승강플레이트(560)에 설치될 수 있고, 파괴하려는 대상물의 위치에 맞게 승강플레이트(560)의 높이를 조절하여 대상물을 정확하게 파괴할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 것은 이동로봇을 실시하기 위한 일부 실시예에 불과한 것으로서, 개시된 내용은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗이 남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 전선 100: 본체부
200: 제1무한궤도 300: 플리퍼
320: 제2무한궤도 400: 장착부
420: 받침판 440: 측면가이드
460: 버클 500: 승강부
520: 베이스 540: 링크부
560: 승강플레이트 600: 분쇄부
700: 절단부 720: 케이스
722: 안전공간 740: 크랭크
760: 커넥팅 로드 780: 커터
790: 요철부

Claims

카메라 및 원격조정을 위한 무선통신모듈이 장착되는 본체부;
상기 본체부의 진행방향 양측에 결합되는 제1무한궤도;
상기 제1무한궤도의 외측에 위치하고 상기 본체부의 진행방향 양측에 회전 가능하게 결합되는 플리퍼;
선택적으로 필요한 장비를 추가적으로 구비할 수 있도록 상기 본체부에 결합되는 장착부;
상기 본체부에 결합되어 높낮이가 조절되는 승강부;
상기 승강부에 결합되는 분쇄부; 및
구동모터가 구비된 케이스와, 상기 구동모터에 의해 회전되는 크랭크와, 일단이 상기 크랭크에 연결되는 커넥팅 로드와, 일단이 상기 커넥팅 로드의 타단에 연결되어 상기 케이스 내외를 출입하는 갈고리형 커터를 포함하는 절단부를 포함하되,
상기 커터에 걸린 물체는 상기 커터가 상기 케이스 내부로 인입될 때, 상기 커터와 상기 케이스 사이에 고정되면서 절단되는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 플리퍼는, 제2무한궤도를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 절단부는 상기 플리퍼에 탈착되는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 장착부는, 부가장비가 안착 되는 받침판;
상기 받침판에 결합되어 폭 조절이 가능한 측면가이드; 및
상기 받침판에 결합되어 길이조절 가능한 버클을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 승강부는, 상기 본체부에 결합되는 베이스;
복수의 링크가 시저스 타입으로 연결되고 하단이 상기 베이스에 결합되는 링크부;
상기 링크부의 상단에 결합되고 상기 카메라가 장착되는 승강플레이트; 및
일단은 상기 베이스에 결합되고 타단은 상기 링크부에 결합되어 상기 링크부를 상하방향으로 신축시키는 링크구동부를 포함하는 테이블 리프트인 것을 특징으로 하는 이동로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 분쇄부는, 워터제트 분쇄장치인 것을 특징으로 하는 이동로봇.