KR102049720B1

KR102049720B1 - 로봇 물고기의 장애물 탈출 제어방법

Info

Publication number: KR102049720B1
Application number: KR1020180132695A
Authority: KR
Inventors: 오용주; 유지경; 정경철; 김지훈
Original assignee: (주)아이로
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-11-28

Abstract

본 발명은 로봇 물고기가 수족관 모서리에 끼이거나, 장애물 사이에 걸리는 경우, 이로부터 탈출 하기 위한 유영제어장치 및 방법에 관한것으로서, 좌우센서가 이정시간이상 지속적으로 장애물을 감지하게 되면, 장애물 걸림으로 판단하여 추진력을 정지시키고, 기울기를 앞과 뒤로 가변시켜 반복 조정하고, 기울기 조정만으로 장애물로부터 탈출하지 못하면, 기울기조정과 함께 추진력을 발생 및 정지를 일정시간 간격으로 병행하여 장애물로부터 탈출할 수 있도록 하기 위한 것이다.

Description

로봇 물고기의 장애물 탈출 제어방법{Method for controlling escape from obstacles of robot fish}

본 발명은 로봇 물고기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수족관과 같은 풀에서 운영되는 로봇 물고기가 장애물에 끼임이 발생되었을때 후진 구동수단 없이 장애물로부터 탈출할 수 있도록 하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 제어방법에 관한 것이다.

수족관에 관상용 물고기들을 기르는 것은 수초나 물갈이, 먹이 주기 등 세심한 관리가 필요하고 여러 측면에서 유지 비용이 많이 들어 갈 수 있다. 관상용 물고기 중에는 대단히 비싼 물고기도 있고, 거래가 금지된 멸종 어종이거나 희귀 어종이어서 물고기 자체를 입수하지 못할 수도 있다.

최근에는 실제 물고기의 움직임을 모방할 수 있는 로봇 물고기들을 실제 물고기와 함께 수족관에 넣어 전시하거나, 또는 수족관에 로봇 물고기만을 넣어 전시하는 경우도 종종 있다. 예를 들어, 포식성 어종을 로봇 물고기로 대체하면 먹이를 끊임없이 공급하여야 할 필요가 없어지고, 멸종된 어종을 로봇 물고기로 재현하여 교육용으로 전시할 수도 있다.

현재의 로봇 물고기들은 지느러미나 몸통은 실제 물고기와 유사하게 움직일 수는 있도록 개발되고 있다.

그런데 상기와 같은 로봇 물고기는, 자율유영으로 운영하게 되면 장애물 회피 동작으로 유영하게 되지만, 수족관 모서리나 수족관내의 다른 장애물이 있을때, 로봇물고기가 끼임이 발생될 수 있다. 이는 로봇 불고기의 장애물 회피 동작이 회전 유영을 통해 이루어지도록 구성되기 때문에 회전할 수 있는 공간이 없는 모서리나 장애물 사이에서는 끼임이 발생되어 더이상 유영하지 못하고 한곳에서 계속 추진력만을 발생시키기 때문에 파손이나 고장의 원인이 되고, 모서리 끼여서 활동하지 못하는 문제점이 발생된다.

상기와 같이 장애물 끼임이 발생되었을때 장애물로부터 탈출하기 위해서는 후진 추진력이 필요해진다. 그러나 몸통의 관절부를 좌우 요동시켜 전진 추진력을 발생시니는 로봇 물고기에서는 후진 추진력을 발생시킬 수 없었다.

그러므로, 별도의 후진 추진력을 발생시키기 위한 스크류등의 후진 추진장치를 설치할 수는 있으나, 이는 로봇 물고기 장치가 더 복잡해지고 커지게 된다는 문제뿐만 아니라 실링문제등이 발생된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1268239호(2013.05.21.) '로봇 물고기 및 로봇 물고기 충전기' 대한민국 특허 등록번호 제10-1329064호(2013.11.07.) '가스 충전 로봇 물고기' 대한민국 특허 등록번호 제10-1744642호(2017.06.01.) '로봇 물고기'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 관절부를 좌우로 유동시켜 추진력을 발생시키는 로봇 물고기에 있어서, 별도의 후진 추진장치를 추가하지 않고서, 로봇 물고기의 기울기를 소정 시간 간격으로 제어하여 부력가변에 의해 장애물로부터 탈출할 수 있도록 하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 일실시예는,

물고기 형상의 몸체부가 관절부에 의해 좌우 회전 유동가능하게 연결되어 복수개로 분절되고, 콘트롤러가 상기 관절부를 제어하여 직진 또는 회전 추진력을 발생시킴과 아울러 장애물 감지센서에 의해 감지되는 장애물을 회피하면서 유영하도록 제어하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어장치 및 방법에 있어서,

상기 로봇 물고기에는,

로봇 물고기의 앞뒤 방향 기울기를 조절하기 위한 기울기 조절수단과;

로봇 물고기의 앞뒤 방향 기울기를 검출하는 기울기 센서를 더 설치하고,

상기 콘트롤러는,

상기 장애물 감지센서를 통해 좌측 및 우측 장애물 감지가 동시에 일정시간 이상 지속적으로 감지되면, 장애물 걸림으로 판단하고, 장애물 걸림 판단시 상기 관절부 제어를 정지시켜 추진력 발생을 중단하고, 상기 기울기 조절수단을 소정시간 간격으로 앞뒤로 기울기를 가변시키면서 상기 장애물 걸림 판단을 하여 장애물로부터 로봇물고기를 탈출시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기울기 가변 제어를 일정시간 이상 진행하여도 장애물 걸림 해제가 이루어지지 않으면, 간헐적으로 추진력 발생과 추진력 중단을 소정 시간 간격으로 수회 반복하는 것을 더 포함한다.

또한, 상기 추진력 발생과 추진력 중단을 수회 반복하는 과정에서, 상기 기울기 조절수단도 상승 기울기 또는 잠수 기울기를 교번으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 로봇 물고기의 기울기 조절수단으로 부력 조절기를 설치한다.

부력 조절기는, 로봇 물고기의 무게 중심선을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽에 각각 하나씩의 공압 실린더가 세워져 설치됨과 아울러 로봇 물고기의 기울기 상태를 검출하는 기울기 센서가 설치되며,

상기 공압 실린더의 상단에 상향으로 구멍이 형성되어 외부 물 흡입 및 토출이 가능하고, 피스톤 상측의 물 흡입량과, 피스톤 하측의 공기량의 대비에 의해 부력을 조절하며, 좌우 공압실린더의 부력 차이에 의해 기울기를 조절하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 부력조절기의 설치방법의 다른 실시 예로서,

하나의 공압실린더를 로봇 물고기 몸체내에 길이방향으로 설치하고, 공압 실린더 작동에 의해 물을 흡입 또는 토출시켜, 실린더내에 흡입된 물의 량에 의해 부력과 기울기를 조절할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 의한 로봇 물고기의 장애물 탈출유영 제어방법은,

로봇 물고기의 좌우 센서로부터 일정시간 이상 지속적으로 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단하는 단계와, 장애물 걸림으로 판단되면, 부력조절기를 이용하여 기울기를 앞과 뒤로 일정 시간간격을 두고 소정횟수 반복하여 조정하는 기울기 조정 단계와, 상기 기울기 조정 단계를 수행하면서 장애물 걸림을 판단하고, 장애물 걸림이 지속되는 경우, 상기 기울기 조종과 함께 추진력을 발생하였다가 일정시간 추진력을 정지시키는 추진력 발생 반복단계와, 상기 추진력 발생 반복 단계를 수행하면서 장애물 걸림을 판단하고, 장애물 걸림이 지속되는 경우, 상기 기울기 조정과, 상기 추진력 발생을 반복 수행한 후, 일정시간 이상 장애물로부터 이탈되지 않으면 장애물 걸림 상태를 표시하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 로봇 물고기의 좌우측 장애물 센서가 동시에 일정시간 이상 지속적으로 장애물을 감지하면 장애물 걸림으로 판단하고, 장애물 걸림판단시 추진력 발생을 정지하고, 기울기만을 앞뒤로 소정시간 간격으로 가변시켜 자연적인 물 흐름을 타고 장애물로부터 탈출할 수 있도록 한다.

본 발명은 별도의 후진 추진장치를 설치하지 않고서도 장애물 걸림상태에서 자연스럽게 벗어날 수 있다.

따라서 본 발명은, 로봇 불고기가 장애물에 걸린 상태로 무의미하게 유영상태의 추진력을 발생시켜 지속적으로 부딪히거나 장애물 회피동작을 수행하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 물고기의 예시적인 모델링 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 물고기의 예시적인 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 물고기의 유영 제어장치 콘트롤러의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력 조절기를 설명하기 위한 측면 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력 조절기의 부력조절 설명도이다.
도 6은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력조절기의 다른 설치 형태 설명도이다.
도 7은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 잠수 또는 상승 유영 제어 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 나선 회전 잠수 유영 예시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 설정 수심 유영 제어 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 흐름도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 물고기의 예시적인 모델링 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 로봇 물고기의 예시적인 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 물고기는 다수의 부로 이루어지고, 각 부는 힌지 결합되어 초소형 서보모터에 의해 좌우 회전유동이 가능하게 구성된다. 여기서, 로봇 물고기는, 자체 동력으로 밧데리 전원장치를 구비하고, 해당 전원을 이용하여 구동장치를 구동시켜 로봇 물고기을 물 속에서 유영하게 하고, 어수부에 좌우 및 전방 장애물 감지센서를 설치하여 장애물 회피 동작으로 유영하게하는 것으로서, 이러한 구성은 널리 알려진 내용이므로 본 발명에서는 구성이나 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 로봇 물고기는 방향전환과 추진력 기능을 구현하기 위해 기본적으로 몸체부를 어수부(魚首部)(11)와 중앙몸통부(12)와 어미부(魚尾部)(13), 꼬리부(14)로 분리 구성된다. 그리고 서보모터에 의해 각부가 서로 회전가능하게 힌지 연결되는 3개의 관절부(51 - 53)가 포함된다.

상기 중앙몸통부(12)의 일측단에 로봇 물고기의 입(주둥이)이 마련되는 어수부(11)가 초소형 서보모터에 의해 회전되면서 각도조절 가능하게 힌지결합되고, 상기 중앙몸통부(12)의 타측단에는 어미부(12)가 초소형 서보모터에 의해 회전되면서 각도 조절 가능하게 힌지 결합된다. 그리고 상기 어미부(12)의 단부에는 꼬리부(14)가 초소형 서보모터에 의해 회전 가능하게 힌지 결합 된다.

따라서, 본 발명에서 따른 로봇 물고기는, 어수부(11)와 중앙몸통부(12), 중앙몸통부(12)와 어미부(13), 어미부(13)와 꼬리부(14)의 사이에 각각 서보모터에 의헤 회전되는 회전링크에 이웃하는 부분의 연결링크를 힌지 결합한 3개의 관절부(51 - 53)가 포함되는 구성이다.

또한, 어수부(11)에는 장애물 감지센서로서 좌측센서(34), 우측센서, 전면센서(36), 하단센서(37)를 더 포함하며, 상기 3개의 관절부(51-53)은, 모두 서보모터에 의해 구동될수 있으나, 제1관절부는, 서보모터없이 회동힌지 연결만으로도 구성될 수 있다. 다만 적어도 1개의 관절부는 서보모터에 의해 좌우 회전 구동이 이루어져 추진력을 생성할 수 있도록 구성된다.

로봇 물고기의 등 부분에는 상기 중앙몸통부(12)에서 상기 어미부(13)에 걸쳐 등지느러미(Dorsal Fin)(DF)가 형성되고, 로봇 물고기의 배 부분중 중앙몸통부(12)의 하부 양측에는 한 쌍의 배지느러미(Pelvic Fin)(PF)가 형성되며, 로봇 물고기의 꼬리부(14)에 가까운 어미부(13)의 하부 양측에는 한 쌍의 뒷지느러미(Anal Fin)(AF)가 형성된다.

또한, 몸체부 내에는, 도 2에 도시된 바와같이, 미리 설정된 유영 프로그램이나, 통신부를 통해 수신된 외부 무선조종기의 제어신호에 의거하여 상기 관절부를 제어하여 추진력을 발생시키고, 장애물감지센서를 이용해 장애물 회피동작으로 유영을 제어하는 콘트롤러(100)가 포함되어 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 물고기의 유영 제어장치 콘트롤러의 블록 구성도이다.

콘트롤러(100)는 마이컴으로 구현되는 제어부(110)가 구비되고, 제어부(110)는 좌우 센서, 전면센서, 하면센서를 포함하는 장애물 감지센서들로부터 장애물 감지신호를 검출하는 장애물 감지부(120), 각각의 관절부의 서보모터를 구동시켜 회전 및 추진력을 제어하기 위한 관절구동부(130), 수압센서(141)로부터 수압을 측정하여 로봇 물고기의 유영 깊이를 제어하기 위한 수압 감지부(140), 바닥면 거리센서(151)로부터 바닥면과의 거리를 감지하기 위한 바닥면 거리 감지부(150), 부력 조절기를 제어하여 로봇 물고기의 부력과 기울기를 제어하기 위한 부력 조절기(160) 및 로봇 물고기의 어수부와 어미부(앞뒤)의 기울기를 검출하는 기울기 센서(171)를 통해 기울기를 감지하는 기울기 감지부(170) 및 외부 원격 조정기와 무선통신하는 통신부(180)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 로봇 물고기는, 콘트롤러(100)의 제어부(110)가 관절구동부(130)를 제어하여 각각의 관절부의 서보모터를 구동시켜 좌우 회전 유동으로 추진력을 발생시킨다. 관절부는, 중심선을 중심으로 좌우 45도씩 90도 각도로 좌우 회전 운동이 가능하도록 설계되고, 좌우 왕복90도의 회전운동으로 직진 추진력을 발생시킨다. 만약, 어느 한방향으로 방향을 전환하고자 하는 경우는, 좌우45도의 각도중에서 회전하고자 하는 반대측의 소정 각도 범위에서 왕복 회전유동을시키는 방식으로 회전 유영이 가능해진다.

이때, 장애물 감지부(120)를 통하여 전면, 좌우측 및 하면 센서들로부터 검출되는 장애물 감지신호에 의해 자율유영 프로그램에 따라 장애물 회피동작으로 유영하도록 제어하는 것이다.

또한, 무선조종기(도면에 도시안됨)에서 사용자가 직접 수동조작을 하면, 통신부(180)를 통해 제어부(110)가 무선조종신호를 수신받아 로봇 물고기의 유영을 제어할 수 있다.

한편, 잠수나 상승 유영을 제어하기 위해서는, 로봇 물고기의 앞쪽 또는 꼬리측으로 기울어지게 기울기를 조절한 상태에서 추진력을 발생시켜 잠수 또는 상승 유영을 할 수 있다.

그런데, 로봇 물고기는, 수족관과 같이 인공 구조물에 물을 채운 공간에서 유영하게 되는데, 폭이 좁고 길이가 짧아 로봇 물고기가 잠수 할때 외벽에 부딪히는 경우가 많이 발생된다. 물론 장애물 회피 동작으로 유영을 제어한다고 하더라도 좁은 공간에서 잠수나 상승시 관성력 때문에 외벽에 많이 부딛쳐 고장이나 파손의 원인이 되며, 빠르게 원하는 깊이로 잠수하거나 상승 유영하기가 어렵다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 발명은, 상기 제어부(110)에 잠수와 상승 유영이 필요할때, 나선 회전 운동으로 잠수와 상승 유영이 가능하도록 프로그래밍 함으로써, 수족관과 같이 협소한 공간에서도 효과적으로 잠수 및 상승 유영이 가능하도록 한 것이다.

따라서, 본 발명에 의한 유영방법은, 상기 로봇 물고기의 몸체부에는 기울기를 조절하는 기울기 조절수단이 더 설치되고, 로봇 물고기의 잠수 또는 상승 유영 제어시, 로봇 물고기의 유영제어를 위한 콘트롤러(100)는, 상기 기울기 조절수단을 잠수 또는 상승 방향으로 조절한 상태에서, 로봇물고기가 회전유영 하도록 상기 관절부를 제어하여 추진력을 발생시켜, 회전 유영을 하면서 잠수 또는 상승이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 기울기 조절수단으로서, 로봇 물고기의 몸체부 내에 앞뒤 방향 이동조절이 가능한 무게추장치를 설치하고, 무게추장치의 무게추를 앞뒤방향으로 이동시켜 로봇 물고기의 기울기를 조절하도록 구성될 수 있다. 이러한 무게추 이동에 의해 기울기를 조절하는 구성은 잘 알려진 구성이므로 구체적 도면이나 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 무게추 장치를 이용하여 로봇 물고기의 앞뒤 기울기를 조절할 수 있으나, 이는 부력 자체는 무게추의 중량에 의해 초기 설계 부력을 맞추는 정도는 가능하나, 유영중 부력을 조절하지는 못하고 단순히 앞뒤 기울기만 조절이 가능해진다.

이에따라 본 발명에서는 부력조절과 함께 기울기를 조절할 수 있도록 공압 실린더를 이용하는 부력조절기를 제안한다.

도 4는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력 조절기를 설명하기 위한 측면 예시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력 조절기의 부력조절 설명도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 물고기의 부력을 조절하는 방법으로 본 발명에서는, 물을 흡입 및 방출하는 공압 실린더를 부력조절기로 설치한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 공압 실린더(161)(162)를 로봇 물고기의 무게 중심의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 설치한다. 공압 실린더(161)(162)는 도 5의 (가) 및 (나)와 같이, 실린더(160-1)의 내부에 피스톤(160-2)이 설치되고, 실린더(160-1)의 선단에 구멍(160-3)이 형성되어 피스톤(160-2)의 왕복 운동이 가능하도록 구성된다.

통상 공압 실린더는 피스톤의 피스톤 로드를 스크류 로드로 구성하고, 스크류 로드를 모터에 의해 회전되는 회전 기어에 결합하여 모터의 정역방향 회전에 의해 스크류 로드를 전진 또는 후진 이동시켜도록 구성되는 것으로서, 이는 일반적인 공압 실린더의 구성을 적용하는 것이므로 구조적으로 상세한 설명은 생략한다.

다만, 피스톤 로드측의 내측은, 외부와 실링되는 구조이고, 피스톤의 상측 실린더 선단부에는 외부와 통하는 구멍이 형성되어 피스톤의 전진 및 후진에 따라 외부의 물이 흡입 또는 토출되는 구성이다. 즉, 주사기의 원리와 같은 방법으로, 실린더 내부로 물의 흡입량을 조절하여 부력을 조절할 수 있다.

도 5의 (가)와 같이 피스톤이 실린더의 중간 위치에 있을때에 비하여 도 5의 (나)와 같이 피스톤이 후진하여 실린더에 물 흡입략이 중가되면 중량이 증가되는 원리를 이용한다.

부력조절방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 앞쪽과 뒷쪽에 설치된 2개의 공압 실린더(161)(162)를 각각 제어하여 피스톤의 위치를 조절하는 것에 의해 로봇 물고기의 앞뒤 기울기를 조절할 수 있다. 즉, 잠수를 위해 앞쪽을 낮추기 위해서는 앞쪽에 설치된 공압실린더(161)에 물을 더 채우고, 뒤쪽의 공압 실린더(162)는 물을 토출하여 실린더속에 흡입된 물의 량을 다르게 조절함로써, 앞쪽으로 기울일 수 있다, 상승시에는 잠수시와는 반대로 제어하여 어수부가 위로가고 어미부가 내려가는 기울기로 조절한다.

한편, 도 4의 실시예에서는 2개의 공압실린더(161)(162)를 설치하여 서로 대응되게 제어함으로써 기울기를 조절하는 구조이나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 부력조절기의 다른 설치 형태 설명도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 하나의 공압 실린더(160a)를 수평으로 설치하고, 실린더 속에 채워진 물의 흡입량을 조절하여 기울기를 조절할 수 있다. 이는 피스톤 위치가 실린더의 중간위치일때 로봇 물고기의 기울기가 평형을 이루도록 설치한 경우라면, 피스톤의 전진 및 후진에 의해 실린더 속에 채워지는 물의 양이 가변시켜 로봇 물고기의 기울기를 조절 할 수 있는 것이다.

이와 같이 공압 실린더를 이용하는 부력조절 및 기울기 조절 구조는, 종래의 단순 무게추를 설치하고 무게추를 이동시키는 것에 의해 기울기를 조절하는 구성에 비해 기울기 조절을 미세하게 조절할 수 있고, 응답성을 빠르게 조절할 수 있으며, 전체의 부력도 함께 조절할 수 있다는 장점이 있다.

그런데, 로봇 물고기에 설치되는 기울기 조절수단 및 부력조절수단으로는, 기울기 각도를 급격하게 큰 각도로 조절하기 어렵다. 즉, 수평 상태에서 급격하게 45도 이상으로 기울어지게 하기 어렵다. 따라서 잠수 또는 상승 유영시 기울기 각도를 조절하면서 추진력을 발생시키면 서서히 잠수되거나 상승된다. 이로인해 좁은 공간의 수족관에서 외벽에 부딪히고, 장애물 회피 동작으로 유영한다고 하더라도 원하는 깊이로 잠수하거나 상승할때까지 여러번의 부딪힘 발생 또는 구석에 끼임이 발생되고, 파손이나 고장의 원인이 되기도 한다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서는 상기 도 3의 제어부(110)의 유영 프로그램으로서, 잠수나 상승 제어시에, 회전 유영으로 잠수나 상승을 제어하도록 잠수 및 상승 유영에 대한 프로그램을 설정한다.

도 7은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 잠수 또는 상승 유영 제어 흐름도이고, 도 8은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 나선 회전 잠수 유영 예시도이다.

잠수나 상승 유영은, 자율 유영 또는 무선조종기에 의한 수동 조정에서 잠수나 상승 유영 시점인 경우에 자동으로 나성회전 잠수/상승 유영을 제어하도록 설정된다. 잠수유영과 상승 유영은 기울기만 서로 반대로 조절하는 것이고, 나선 회전 유영으로 잠수 또는 상승을 제어한다.

본 발명에 의한 잠수 또는 상승 유영 제어방법은, 자율 유영 또는 수동조정에서 잠수 또는 상승 유영인지를 판단하는 단계(S11)와, 잠수 또는 상승 유영인 경우, 잠수 또는 상승에 대응되게 로봇 물고기의 기울기를 조절하는 단계(S12)와, 장애물 감지센서들의 감지신호에 의거하여 회전 방향을 설정하고, 관절부의 구동을 회전 방향으로 제어하여 회전 유영 추진력을 발생시키는 단계(S13)와, 나선 회전유영에 의해 잠수 또는 상승 유영이 이루어지도록 제어하면서 미리 설정된 조건에 의해 잠수 또는 상승 종료시점을 판단하는 단계(S14), 잠수 또는 상승 유영 종료시점으로 판단되면, 기울기와 관절부의 회전 유영을 해제하여 잠수 및 상승 유영을 종료하는 단계(S15)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 나선 회전 잠수 유영 가상도이다. 이에 도시된 바와 같이 잠수 유영시 로봇 물고기는, 기울기를 조절함과 아울러 회전 유영으로 제어함으로써, 나선 회전 잠수를 하게 되고, 바닥면과의 거리에 의해 잠수를 종료할 수 있다. 따라서 좁은 공간에서도 원하는 심도까지 쉽게 잠수 하거나 상승할 수 있으면 주변의 장애물과의 간섭을 최소화 할 수 있다.

제어부(110)가 잠수 또는 상승 유영인지를 판단한다(S11). 잠수 또는 상승 유영 판단은, 자율 유영 프로그램에 의해 설정된 잠수 또는 상승 시점인지를 판단한다. 또는, 무선 조종기를 이용하여 사용자가 직접 로봇 물고기를 수동 조종할때 잠수 또는 상승 명령인지를 판단한다. 수동조종에서 단순히 잠수나 상승 명령이 수신되었을때 나선 회전 유영으로 잠수나 상승을 제어한다. 물론 수동조정에서는 사용자가 직접 회전 유영으로 잠수나 상승을 제어할 수도 있다.

잠수 또는 상승 유영시점으로 판단되면, 잠수 또는 상승에 대응된 기울기로 기울기를 조절한다(S12). 기울기 조절 방법은, 무게추장치나, 또는 도 4와 같은 부력조절기를 이용하여 기울기를 조절한다. 도 4와 같이 한쌍의 공압 실린더를 앞뒤에 설치하여 기울기를 조절하는 경우, 앞뒤의 공압 실린더를 서로 대응되게 제어하여 앞뒤의 기울기를 잠수방향 또는 상승 방향으로 조정한다.

이때 급격한 잠수 또는 상승이 필요한 경우는, 기울기 조정을 최대치까지 조정하며, 급격한 잠수 또는 상승이 아닌 경우는, 미리 설정된 기울기 비율로 조종한다. 또한, 기울기 조종은 한번에 원하는 기울기로 조종할수도 있지만, 일정 시간 범위에서 기울기 범위를 서서히 조정할 수도 있다.

회전 유영은, 어미측 관절부를 포함하는 적어도 하나 이상의 관절부를 회전방향에 대응하여 추진력 발생을 제어한다. 관절부의 좌우 회전 유동의 중심선의 좌측 영역 또는 우측 영역에서만 왕복 운동시킴으로써, 회전 유영이 가능해진다.

회전유영을 할때, 제어부(110)는 장애물 감지부(120)를 통해 주변에 장애물이 있는지를 먼저 판단한다. 좌측센서, 우측센서를 통해 장애물을 감지하며, 어느 한쪽에서 장애물이 감지되면 반대방향으로 회전방향을 설정한다.

기울기를 잠수 방향으로 조절하고(S12), 회전 유영 추진력을 발생(S13)시키면, 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇 물고기가 나선 회전 유영으로 잠수하게 된다.

나선 회전 유영으로 잠수 또는 상승 유영을 제어하면서, 잠수 또는 상승 종료 시점을 판단(S14)한다. 잠수 및 상승 종료 판단은, 설정된 조건에 의해 제어될 수 있다.

바닥면까지 잠수해야 하는 경우는, 바닥면 센서를 더 설치하거나, 하면 센서를 이용하여 바닥면까지의 거리를 검출한다. 이때 로봇 물고기의 잠수 유영에 따른 관성을 고려하여 미리설정된 바닥면까지의 거리를 검출하게 되면, 잠수 종료시점으로 판단한다.

또 다른 방법으로는 수압센서를 이용하여 수압을 감지하고, 미리 설정된 수압이 검출되면 잠수 종료로 판단한다.

또 다른 방법으로는, 상층부에서 바닥면까지의 회전 잠수 유영시 걸리는 시간을 측정하거나 계산하여 두고, 잠수 시작 위치에서부터 미리 정해진 설정시간동안 나선 회전 잠수 유영을 제어하고, 설정시간이 경과되면 잠수 종료시점으로 판단한다.

반대로 상승 종료는, 바닥면의 거리를 검출하기 어려울 수 있기 때문에 바닥면 거리는 활용하지 않고, 수압센서나, 설정시간을 이용하여 상승 종료시점을 판단할 수 있다.

상기와 같이 잠수 및 상승 종료 판단을 하게되면, 기울기를 수평이나 반대방향으로 조절하고, 회전유영을 해제하여 직진 추진력을 발생시키거나, 반대방향 회전 유영 추진력을 발생시킬 수 있다. 이는 설정된 유영 패턴에 의해 결정된다.

잠수 유영 종료후 수평 유영으로 제어하고자 한다면, 잠수 유영 종료시점에서 기울기를 수평 상태로 조절함과 아울러, 회전유영을 종료하고, 직진 추진력을 발생시켜 수평유영으로 제어할 수 있다. 물론 관성력을 감안하여 기울기나 회전방향을 각각 일시적으로 역방향으로 발생시킨후 수평상태로 복귀시키는 방법을 사용할 수 있다.

잠수 및 상승 유영 제어시, 잠수 깊이나 상승 높이를 제어하는 방식으로는, 수압 측정을 이용하여 잠수 깊이나, 상승 높이를 조절할 수 있고, 미리 최고 상승 위치에서 최대 깊이까지의 잠수시간과, 최대 잠수 위치에서 최고 높이까지의 상승 시간을 측정하여 설정해두고, 수압에 의해 검출되는 위치로부터 최대 잠수 깊이나 최고 상승 높이를 연산하고, 아에 대한 잠수 또는 상승 시간을 설정하여 설정된 시간동안 잠수 또는 상승 유영을 제어하게 할 수 있다.

일반적으로 수족관에서 로봇 물고기 운영시 관람객이나 운영자가 원하는 높이에서 유영이 이루어지지 않고, 바닥이나 물의 표면에서 대부분 유영이 이루어지는 문제점이 있다.

본 발명에서는, 상기과 같은 나선 회전유영 방법으로 잠수나 상승 유영을 제어하게 함으로써, 좁은 공간내에서 원활한 잠수 및 상승 유영이 가능해진다. 이를 이용하게 되면, 적절한 깊이에서 로봇 물고기가 유영하게 할 수 있다. 즉, 자율 유영 프로그램을 설정할때, 적절한 수심을 유지하게 하거나, 잠수와 상승을 반복하면서 유영하게 할 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 로봇 물고기의 설정 수심 유영 제어 흐름도이다.

일정 높이 유영 제어방법은, 최대 잠수 시간을 설정하고, 최대 잠수 시간동안 잠수한 깊이를 잠수 가능 최대 깊이로 설정하는 단계(S21)와, 최대 잠수 깊이에서 상승시간을 설정하여 상승되는 높이까지를 활동 유영범위로 설정하는 단계(S22)와, 최대 깊이에서 상승 높이까지 활동 유영 범위내에서의 유영을 제어하는 활동범위 유영단계(S23)를 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 활동 범위 유영단계(S23)에서 외벽을 감지하게 되면 회전 유영으로 장애물 회피동작을 수행하는 것을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 잠수 가능 최대 깊이를 설정하는 단계(S21)는, 사용자가 수심 깊이를 측정하여 설정할 수도 있고, 최대 잠수 시간을 설정하여 그 최대 잠수시간동안 잠수된 깊이를 최대 잠수 깊이로 설정할수도 있다.

본 발명에서는 잠수 방법으로 나선 회전 유영 방법으로 잠수와 상승 유영을 제어하도록 함으로써, 협소공간에서도 원활한 잠수와 상승 유영이 가능하도록 한다. 이에 따라 단순히 표면에서 바닥면까지의 깊이를 측정하고 이를 활용하는 방법보다는, 실제로 회전 잠수 유영에 의해 바닥면을 감지하는 시점까지 잠수를 수행하여 걸리는 시간을 측정하고, 이 바닥면까지의 잠수시간을 이용하여 최대 잠수시간을 설정한다.

즉, 최상층부에서 바닥면까지의 잠수 유영시간에 대비된 시간 비율(예를들어, 최대 잠수시간 = 바닥면까지의 잠수시간의 90% 시간)로 최대 잠수 시간을 설정한다. 따라서, 로봇 물고기를 이용하여 상층부에서 자동으로 잠수 유영을 제어하고, 바닥면 센서에 의해 바닥면이 검출되는 깊이까지 걸리는 시간을 측정한다. 이렇게 측정된 바닥면까지의 시간의 적정 비율의 시간을 최대 잠수 시간으로 설정할 수 있다.

이때 바닥면과의 부딪힘을 방지할 수 있는 깊이를 설정하는 것이 바람직하다. 또한 수족관의 깊이나 관람객의 시야각을 감안하여 사용자가 바닥면 까지의 잠수시간을 감안하여 적절하게 최대 잠수 시간을 설정한다.

상기와 같이 설정된 최대 잠수 시간동안 회전 유영으로 잠수하여 최대 잠수 가능 깊이를 설정한다. 단순히 최대 잠수 시간만 설정하는 경우, 중간에서 잠수시에 바닥면에 부딪힐 수 있으므로, 최대 잠수 가능 깊이를 설정해야 한다. 최대 잠수 가능 깊이는, 수압센서(140)를 활용하여 수압측정으로 잠수 가능 깊이를 설정한다.

상기와 같이 최대 잠수 가능 깊이가 설정되면, 그 최대 잠수 가능 깊이로부터 상승시간을 설정한다. 이는 상기한 최대 잠수 가능 시간에 비례하여 적정비율의 설정시간으로 상승 시산을 설정한다. 물론 상승 높이에 대한 수압으로 최대 상승 높이를 설정할 수도 있다. 하지만 상승 유영에서는 물 표면까지 상승되어도 문제가 없으므로, 상승 시간을 설정하면, 회전 유영 위치나 장애물 감지등에 따라 상승 높이가 달라지기 때문에 좀더 자연스럽게 상승 높이 조절이 이루어진다.

따라서 활동 유영 범위는, 최대 잠수 가능 깊이와, 그 최대 잠수 가능 깊이에서 설정된 상승 시간동안 상승되는 구간을 활동 유영 범위로 정한다. 즉, 잠수 깊이는 수압센서에 의해 측정된 수압에 대응된 깊이이고, 상승 범위는 상승시간으로 설정한다.

본 발명에서는 사용자가 활동 유영 범위를 수족관의 깊이에 대해 적정 비율을 설정 예를들어, 펴면으로부터 수심의 80%를 잠수 가능 최대 깊이로, 펴면으로부터 수심의 10%를 위치를 최대 상승 높이로 설정하도록 활동 범위를 수심에 대한 비율로만 설정할 수 있다.

이렇게 하면, 자동으로 잠수 유영으로 수심을 측정하고, 활동 유영 범위의 잠수 가능 최대 깊이를 설정하며, 상승 시간은, 잠수 가능 최대 깊이에서 상승 유영을하여 상기 설정된 높이에 도달된 시간을 상승 시간으로 설정할 수 있다.

상기와 같이 활동 유영 범위가 설정되면, 최대 잠수 가능 깊이는 수압센서에 의해 수압을 감지하여 잠수 가능 최대 깊이까지 잠수하고, 잠수 가능 최대 깊이에 도달되면, 설정된 상승 시간동안 상승시킨다, 이어서 다시 상기 잠수 가능 최대 깊이까지 잠수하고 설정시간동안 상승하는 것을 반복하여 활동범위 이내에서의 유영을 제어한다(S23).

그리고, 잠수 및 상승 유영시 장애물 감지 회피동작을 병행함으로써, 잠수 및 상스 유엥시 구석에 몰리거나 어느 한쪽방향에 지속적으로 부딪히는 등의 장애물 걸림을 방지할 수 있다.

한편, 로봇 물고기가 유영하다보면, 수족관의 모서리에 끼이거나 장애물에 걸려 장애물로부터 벗어나지 못하는 경우가 종종 발생된다. 이는 후진 기능이 없기 때문이다. 본원발명과 같이 관절부를 좌우 스윙하여 추진력을 얻는 로봇 물고기는 통상적으로 후진 기능을 부여하기 어렵다. 후진 기능을 부여하기 위해서는 후진 추진장치를 설치해야 하나 이 또한 부품증가나 제어장치가 복잡해지는 등의 어려움이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 관절부를 좌우 스윙시켜 추진력을 얻는 로봇 물고기가 좌우 장애물 사이에 끼임이 발생되면, 기울기 조절을 이용하여 자율 동작으로 끼임 상태에서 탈출 할 수 있는 장애물 탈출 유영 제어방법을 제공하고자 한다.

도 10은 본 발명에 의한 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 흐름도이다. 도 10에 도시된 바와 같이,

로봇 물고기의 좌우 센서로부터 일정시간 이상 지속적으로 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단하는 단계(S31)와, 장애물 걸림으로 판단되면, 부력조절기를 이용하여 기울기를 앞과 뒤로 일정 시간간격을 두고 소정횟수 반복하여 조정하는 기울기 조정 단계(S32)와, 상기 기울기 조정 단계(S32)를 수행하면서 장애물 걸림을 판단하고, 장애물 걸림이 지속되는 경우, 상기 기울기 조종과 함께 추진력을 발생하였다가 일정시간 추진력을 정지시키는 추진력 발생 반복단계(S33)와, 상기 추진력 발생 반복 단계(S33)를 수행하면서 장애물 걸림을 판단하고, 장애물 걸림이 지속되는 경우, 상기 기울기 조정과, 상기 추진력 발생을 반복 수행한 후, 일정시간 이상 장애물로부터 탈출되지 않으면 장애물 걸림 상태를 표시하는 단계(S34)를 수행한다.

로봇 물고기를 수족관에서 운영하는 경우, 전면센서, 좌우 센서, 하면 센서등을 이용하여 장애물 회피동작으로 유영을 제어하게 된다. 그러나 경우에 따라서는 로봇 물고기가 모서리에 끼여서 전진이나 좌우 회전 및 잠수나 상승이 불가능해지는 경우가 발생된다. 즉, 장애물 걸림 상태가 발생된다. 이렇게 장애물 걸림 상태가 되면, 후진 추진력이 없기 때문에 쉽게 벗어나지를 못한다.

본 발명은, 좌우 센서가 일정시간 이상 지속적으로 장애물을 감지하는 경우, 장애물 걸림으로 판단한다(S31).

본 발명은 장애물 감지센서로서 좌측 센서(34), 우측 센서(도면 미표시), 전면센서(36), 하면센서(37)가 포함되어 구성된다. 상기와 같은 장애물 감지센서들을 이용하여 장애물과 일정 거리 이내로 접근되는 것을 감지하여 장애물 회피 유영으로 제어하게 된다. 통상적으로 장애물 회피 유영은, 장애물이 감지되면, 반배 방향으로 회전 추진력을 발생시켜 회전 유영으로 장애물 회피 유영을 하게 된다.

그러나, 모서리와 같이 좌우 양측에 장애물이 감지되면 회피동작을 하지 못하게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 좌우 센서에서 지속적으로 일정시간 이상 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단한다. 장애물 감지신호가 지속적으로 연속된다는 의미보다는 일정시간 이내에 다시 장애물 감지신호가 검출되는 것을 지속적으로 감지된다는 의미이다.

장애물 걸림으로 판단되면, 현재 제어되는 패턴 유영을 해제하면서 추진력을 정지시킨다. 추진력이 정지된 상태에서 기울기 조절수단을 이용하여 기울기를 최대로 앞으로 기울이기와, 최대로 뒤로 기울이기를 제어한다(S32).

기울기 조정 단계(S32)는, 추진력이 없는 상태에서 로봇 물고기를 앞으로 기울이고, 다시 뒤로 기울기는 것을 반복한다. 이때 연속동작으로 앞뒤로 기울이기를 반복 수행할 수도 있다. 또는 최대 기울기로 기울인 시점에서 일시정지하여 소정시간이 경과된후 반대 방향으로 기울이기를 조정할 수도 있다. 또는 앞으로 최대 기울기로 기울기를 조정한후 연속동작으로 수평상태로 복귀시킨후 일정정시간 수평 상태를 유지시키고, 다시 뒤로 최대 기울기로 기울인후 연속동작으로 수평상태로 복귀시킨후 일정시간 수평상태를 유지시킬 수 있다.

상기와 같이 기울기를 조정함으로써, 로봇 물고기의 기울기가 유동되면서 맥동이 발생되므로 통상적으로는 로봇 물고기가 물의 흐름에 따라 흘러서 뒤나 옆으로 밀려날수 있다. 이렇게하면 장애물 걸림으로 부터 탈출될 수 있는 것이다.

그런데 상기와 같은 기울기 조정만으로 장애물로부터 탈출하지 못하는 경우는, 기울기 조정과 함께 추진력을 간헐적으로 발생시켜, 강제로 물의 흐름을 발생시켜 장애물로부터 반사되는 물의 흐름을 타고 물고기 로봇이 장애물로부터 탈출되는 방법을 제공할 수 있다. 즉, 기울기 조정과 더불어 추진력을 발생 및 일시정지를 반복하는 추진력 발생단계(S33)를 더 포함할 수 있다.

이는 추진력발생으로 로봇 물고기가 장애물에 부딪히면서 반반력을 얻어 장애물 걸림으로부터 벗어날 수 있도록 하는 것이다.

물론 이때 발생시키는 추진력은 저속으로 관절부 모터를 제어함으로써, 로봇 물고기가 외벽에 부딪혀 파손되거나 손상되는 것을 방지한다. 저속 추진력이므로 가볍게 외벽에 닿았다가 추진력 정지에 의해 반반력으로 뒤로 밀려날 수 있는 것이다.

또한, 추진력 발생시, 좌우 센서의 장애물 감지신호를 측정하여 어느 한쪽 방향으로 회전되는 회전 추진력을 발생시킬수도 있다. 이는 장애물 감지센서의 장애물 감지 거리가 먼쪽으로 회전 추진력이 발생되게 하는 것이다. 또는 반대로 근접된 장애물 방향으로 회전 추진력을 발생시켜 로못 물고기를 강제로 장애물에 부딪히게 하고, 추진력을 정지시켜 반력력에 의해 뒤로 흘러서 장애물을 벗어나게 할 수 있다.

상기와 같이 기울기 조정단계(S32)와, 추진력 발생단계(S33)를 반복하여 수행하고도 일정시간 이상 장애물 걸림 상태가 유지되면, 자연적으로 물의 흐름에 의해 벗어날때까지 장애물 걸림 상태를 표시한다. 물론 이경우에도 장애물 감지에 의한 장애물 걸림 판단 단계(S31)를 지속적으로 수행하여 장애물 탈출에 성공하면, 설정된 자율유영 패턴에 의해 자율유영을 제어한다.

한편, 본 발명에서는 기울기 조절수단으로서, 부력조절기를 설치하고 있다. 따라서 부력조절기를 제어하게 되면, 로봇 물고기의 전체 부력을 가변시킬 수 있다. 즉, 좌우 양측의 공압실린더에 채워지는 물의 량을 조정함으로써 전체 부력을 조절할 수 있다. 이를 이용하여 장애물 걸림 탈출 시도시 로봇 물고기의 전체 부력을 가변시킬 수도 있다.

장애물 걸림에서 탈출을 시도할때, 상기 기울기 조정과 함께 또는 기울기 조정과는 독립적으로 상기 부력조절기의 부력을 최대 부력과 최소부력으로 반복 전환하여 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.

이에따라 기울기 가변 뿐만 아니라 전체 부력이 가변되기 때문에 좀더 쉽게 장애물로부터 벗어날 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 의한 로봇 물고기는, 몸체부를 복수의 블록으로 분절시키고, 관절부를 이용해 좌우 회전 유동으로 추진력을 발생시키는 로봇 물고기이다. 로봇 물고기의 기울기 조절수단으로서, 무게추 장치를 이용할 수도 있고, 공안 실린터를 이용하여 물의 흡입 및 토출량 조절로 부력과 기울기를 조절하는 부력조절기를 설치한다.

본 발명에서는 잠수나 상승 유영에서 유영 공간이 좁은 수족관과 같은 곳에서 원활한 잠수나 상승이 가능해지도록 기울기를 조절하고 회전 유영으로 제어하여 나선 회전 유영으로 잠수나 상승 유영이 가능하게 한다.

또한, 수심측정을 위하여 수압센서를 설치하고, 잠수 가능한 최대 깊이와, 상승 시간을 설정하여 일정한 범위의 수심 영역에서 유영하게 함으로써, 표면이나 바닥면에서만 유영되는 것을 방지한다.

또한 본 발명은 모서리나 장애물 사이에 로봇 물고기가 끼이면, 기울기 조절을 반복하거나, 기울기 조절과 추진력 발생 및 중단을 교번시켜 후진추진수단이 없어도 장애물 걸림으로부터 자연스럽게 탈출할 수 있도록 하는 유영방법을 제공할 수 있다.

11 : 어수부 12 : 중앙몸통부
13 : 어미부 14 : 꼬리부
34, 36, 37 : 장애물 감지센서
51, 52, 53 : 관절부
100 : 콘트롤러
110 : 제어부 120 : 장애물 감지부
130 : 관절 구동부 140 : 수압 감지부
150 : 바닥면 거리감지구 160 : 부력조절부
161, 162, 160a : 공압 실린더 부력조절기
170 : 기울기 감지부 180 : 통신부
DF, PF, AF : 지느러미

Claims

로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법에 있어서,
로봇 물고기의 좌우 센서로부터 일정시간 이상 지속적으로 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단하는 단계(S31)와;
장애물 걸림으로 판단되면, 추진력을 정지시킴과 아울러 기울기 조절수단을 이용하여 기울기를 로봇물고기의 앞과 뒤로 일정 시간간격을 두고 가변시켜 반복하여 조정하는 기울기 조정 단계(S32);
를 수행하여 장애물 걸림 상태에서 탈출을 시도하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기울기 조정 단계(S32)를 수행하면서 좌우 센서 중 어느 한쪽이라도 일정시간 이상 장애물이 감지되지 않으면 장애물 탈출로 판단하고, 장애물이 감지되지 않은 방향으로 회전 추진력을 발생시켜 장애물로부터 탈출하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 장애물 걸림 판단단계(S31)는,
좌측 센서와 우측 센서에서 각각 장애물을 감지하는 신호가 일정시간 이내에 반복적으로 감지되고,
좌측 센서와 우측 센서의 일정시간 이내에 반복적으로 장애물을 감지하는 시간이 설정된 소정시간 이상 지속되는 경우, 장애물 걸림으로 판단하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기울기 조정단계(S32)는, 기울기 조절수단으로 부력조절기를 설치하고, 부력조절기를 제어하여 기울기 조정단계를 수행하되,
부력조절기를 제어하여 로봇 물고기의 부력을 최대부력과 최소부력을 반복하여 제어하는 부력조정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법에 있어서,
로봇 물고기의 좌우 센서로부터 일정시간 이상 지속적으로 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단하는 단계(S31)와;
장애물 걸림으로 판단되면, 추진력을 정지시킴과 아울러 기울기 조절수단을 이용하여 기울기를 로봇물고기의 앞과 뒤로 가변시켜 반복조정하는 기울기 조정 단계(S32)와;
상기 기울기 조정 단계(S32)를 수행하면서 장애물 걸림을 판단하고, 장애물 걸림이 일정시간 이상 지속되는 경우, 상기 기울기 조종과 함께 추진력을 발생하였다가 일정시간 추진력을 정지시키는 추진력 발생과 정지를 소정 횟수 반복하는 추진력 발생 반복단계(S33)와;
상기 기울기 조정 단계(S32) 및 상기 추진력 발생반복단계(S33)를 수행하면서 좌우 센서 중 어느 한쪽이라도 일정시간 이상 장애물이 감지되지 않으면 장애물 탈출로 판단하고, 장애물 회피 유영으로 장애물 걸림상태에서 탈출 유영을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 기울기 조정단계(S32)와, 상기 추진력 발생 반복단계(S33)를 설정된 횟수로 반복 수행한 후에도 장애물 걸림이 지속되는 경우, 장애물 걸림 상태를 표시하는 단계(S34)를 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 기울기 조정단계(S32)는,
로봇 물고기의 기울기 조절수단을 제어하여 어수부가 최대 기울기로 아래로 내려가는 앞쪽으로 기울이기와, 어미부가 최대 기울기로 아래로 내려가는 뒤쪽 기울이기를 각각 일정시간씩 유지시켜 반복하되, 미리 정해진 횟수의 앞뒤 기울기 조정후에도 장애물 걸림이 지속되면, 앞뒤 기울이기의 유지 시간을 가변시켜 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 기울기 조정단계(S32)는,
앞으로 최대 기울기로 기울기를 조정한후 연속동작으로 수평상태로 복귀시킨후 일정정시간 수평 상태를 유지시키고, 다시 뒤로 최대 기울기로 기울인후 연속동작으로 수평상태로 복귀시킨후 일정시간 수평상태를 유지시키는 것을 반복하여 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기 장애물 탈출 유영 제어방법.
물고기 형상의 몸체부가 관절부에 의해 좌우 회전 유동가능하게 연결되어 복수개로 분절되고, 콘트롤러가 상기 관절부를 제어하여 직진 또는 회전 추진력을 발생시킴과 아울러 장애물 감지센서들의 감지되는 장애물을 회피하면서 유영하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 장치에 있어서,
상기 콘트롤러는,
좌우 센서, 전면센서, 하면센서를 포함하는 장애물 감지센서들로부터 장애물 감지신호를 검출하는 장애물 감지부(120)와;
각각의 관절부의 서보모터를 구동시켜 회전 또는 직진 추진력을 발생시키도록 제어하는 관절구동부(130)와;
수압센서(141)로부터 수압을 측정하여 로봇 물고기의 유영 깊이를 제어하기 위한 수압 감지부(140)와;
바닥면 거리센서(151)로부터 바닥면과의 거리를 감지하기 위한 바닥면 거리 감지부(150)와;
부력 조절기를 제어하여 로봇 물고기의 부력과 기울기를 제어하기 위한 부력 조절기(160)와;
로봇 물고기의 어수부와 어미부(앞뒤)의 기울기를 검출하는 기울기 센서(171)를 통해 기울기를 감지하는 기울기 감지부(170)와;
외부 원격 조정기와 무선통신하는 통신부(180) 및
상기 통신부(180)를 통한 외부 원격 조정기의 수동조정과, 미리 설정된 자율 유영 프로그램에 의해 상기 장애물 감지부(120)의 장애물 감지신호에 따라 회피동작으로 상기 관절 구동부(130)를 제어하여 회전 또는 직진 추진력을 발생시켜 로봇 물고기의 유영을 제어하되,
로봇 물고기의 좌우 센서로부터 일정시간 이상 지속적으로 장애물이 감지되면 장애물 걸림으로 판단하고, 장애물 걸림으로 판단되면, 부력조절기를 이용하여 기울기를 앞과 뒤로 일정 시간간격을 두고 소정횟수 반복하여 조정하여 장애물 걸림상태에서 탈출을 시도하도록 제어하는 제어부(110)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 부력 조절기는, 로봇 물고기의 무게 중심선을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽에 각각 하나씩의 공압 실린더가 세워져 설치되고,
상기 공압 실린더의 상단에 상향으로 구멍이 형성되어 외부 물 흡입 및 토출이 가능하고, 피스톤 상측의 물 흡입량과, 피스톤 하측의 공기량의 대비에 의해 부력을 조절하며, 좌우 공압실린더의 부력 차이에 의해 기울기를 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어부는, 상기 기울기 조정과 함께 또는 기울기 조정과는 독립적으로 상기 부력조절기의 부력을 최대 부력과 최소부력으로 반복 전환하여 제어하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 물고기의 장애물 탈출 유영 제어 장치.