KR102065234B1 - 스마트 화재진압 로봇선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재가 발생한 선박 또는 구조물에 대해서 방재작업을 수행하는 선박방재용 수상용 로봇에 있어서, 상기 소정의 적재공간을 제공하는 선체를 구비한 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과; 상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와; 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부(40)와; 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부(40)에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어, 상기 워터젯(20)에 발생하는 추진력을 제어하여 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선에 의할 때, 선박 또는 수상구조물 등에 화재발생시에 날씨나 기상환경 등의 영향을 받지 않고 실시간으로 효율적인 무인방재작업이 가능하게 하는 이점이 있다.

Description

스마트 화재진압 로봇선 {smart fire fighting robot vessel}

본 발명은 화재가 발생한 선박이나 구조물에 대해서 방재작업을 수행하는 무인 로봇선박의 구성에 관한 것이다.

상세하게는, 화재발생 선박이나 구조물로부터 소정의 안전거리를 유지하면서 화원을 파악하여 화재을 진압하는 무인로봇선의 구성에 관한 것이다.

2010년 발생한 총 658건의 해양사고 중 화재사고는 71건으로 11%를 차지하고 있다. 외부진화를 기대할 수 없는 해상에서 선박 화재는 초기 진화에 실패할 경우 대규모 인명 손실과 막대한 재산피해로 귀결되며, 선박은 부분손실로도 선박 전체의 소실로 이루어질 수 있으므로 화제의 조기 탐지를 위한 방재 시스템의 개발이 필요하다.

선박이나 해양구조물 등에 화재가 발생하는 경우에, 해당지역으로의 접근성, 기상상황 등과 같은 여러 다른 요인들로 인해 그 방재작업이 육상에서의 화재진압과의 차원이 다르고, 그 대응방법 또한 전혀 다르다 할 것이다.

상기와 같은 해상화재의 특수성을 고려하여 기상상황 및 화재의 종류 및 크기 등을 자동으로 파악 및 분석하여 이에 대응할 수 있는 해상화재 소방선에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다.

(특허문헌 0001) 1. 대한민국 특허등록 제0211920호

(특허문헌 0002) 2. 대한민국 특허등록 제0556263호

(특허문헌 0003) 3. 대한민국 특허등록 제0985564호

화재가 발생한 선박이나 구조물에 접근한 상태에서, 화원과의 소정의 안전거리를 확보한 위치에 선박을 고정한 후, 화염의 상태를 분석하여 화원의 위치를 도출하여 화재의 종류 및 규모에 따른 방재작업을 수행하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 도출하고자 한다.

상기 스마트 화재진압 로봇선은, 화원으로부터 소정의 안전거리를 유치한 채, 열화상카메라를 이용해서 화염에서 화원을 도출해내고, 하나 또는 복수개의 화원에 대해서 능동적으로 대처하여 방재작업을 수행하는 기능을 수행하는 것이 가능한 무인 로봇선을 제공하는 데 있다.

또한, 화재 발생시 기상조건이나 화재발생시간 등의 조건에 구애없이 방재작업이 가능하고, 화재진압시 발생하는 인명피해 등과 같은 2차적인 피해발생을 최소화하면서 안전하고 효율적인 선박 방재작업이 가능한 소방 무인 로봇선을 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 선박방재용 수상용 로봇에 있어서, 소정의 적재공간을 제공하고, 전기모터(11) 또는 내연기관(11) 엔진을 구동원으로 하여 수상운행가능한 쌍동선(10)과; 상기 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과; 상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화염원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와; 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 상기 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부와; 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어, 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공한다.

이때, 상기 쌍동선(10) 선체의 양측에는, 화재가 발생한 선박 또는 구조물 등과의 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 1개소 이상에 구비되어, 화원으로부터의 방재작업을 위한 일정한 거리를 유지가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 로봇암부(50)는, 일단에는 화재의 종류에 따라 화재진압용 소화액 또는 분사되는 분사액의 형상을 선택적으로 분사가능한 분사노즐이 구비된 방재노즐부(510)와, 일단부는 상기 방재노즐부(510)와 고정결합하여 지지하고, 타단은 모터구동부(530)와 결합하는 노즐지지암부(520)와; 상기 노즐지지암부(520)와 축결합하여, 상기 노즐지지암부(520)를 결합축을 중심으로 좌우방향으로 소정의 각도만큼 위치를 제어하는 모터구동부(530)와, 상기 모터구동부(530)의 일측에 구비되고, 상기 모터구동부(530)를 좌우방향 및 상하방향으로 위치를 제어하는 2축 제어부(540)를 포함하여 구성되고, 상기 로봇암부(50)는 상기 제어부에서 판단한 화원에 대해서 위치를 추적하면서 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 방재노즐부(510)의 일측에는, 상기 열화상 카메라부(30)가 구비되어, 화원의 크기와 위치를 파악하여 방재작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 2축 제어부(540)는, 상기 모터구동부(530)를 지지하는 베이스부(541)와, 상기 베이스부(541)를 상하방향으로의 위치를 제어하는 엘리베이션부(542)와, 상기 엘리베이션부(542)를 좌우방향으로 위치를 이동시키기 위해, 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에서 위치를 고정시키는 위치고정부(544) 그리고 상기 엘리베이션부(542)를 이동시키는 가이드구동부(545)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 화염원과의 소정의 거리를 유지하면서, 상기 방재노즐부(510)가 상기 모터구동부(530)와 상기 2축 제어부(540)의 제어를 통한 상하방향과 좌우방향에 대한 2축 제어를 통해서 화원을 추적하여 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 화재가 발생한 선박 또는 구조물에 대해서 방재작업을 수행하는 선박방재용 수상용 로봇에 있어서, 상기 소정의 적재공간을 제공하는 선체를 구비한 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과; 상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와; 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 상기 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부와; 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어, 상기 워터젯(20)에 발생하는 추진력을 제어하여 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공한다.

이때, 상기 로봇암부(50)는, 일단에는 화재의 종류에 따라 화재진압용 소화액 또는 분사되는 분사액의 형상을 선택적으로 분사가능한 분사노즐이 구비된 방재노즐부(510)와, 일단부는 상기 방재노즐부(510)와 고정결합하여 지지하고, 타단은 모터구동부(530)와 결합하는 노즐지지암부(520)와; 상기 노즐지지암부(520)와 축결합하여, 상기 노즐지지암부(520)를 결합축을 중심으로 좌우방향으로 소정의 각도만큼 위치를 제어하는 모터구동부(530)와, 상기 모터구동부(530)의 일측에 구비되고, 상기 모터구동부(530)를 좌우방향 및 상하방향으로 위치를 제어하는 2축 제어부(540)를 포함하여 구성되고, 상기 로봇암부(50)는 상기 제어부에서 판단한 화원에 대해서 위치를 추적하면서 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방재노즐부(510)의 일측에는, 상기 열화상 카메라부(30)가 구비되어, 화원의 크기와 위치를 파악하여 방재작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 2축 제어부(540)는, 상기 모터구동부(530)를 지지하는 베이스부(541)와, 상기 베이스부(541)를 상하방향으로의 위치를 제어하는 엘리베이션부(542)와, 상기 엘리베이션부(542)를 좌우방향으로 위치를 이동시키기 위해, 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에서 위치를 고정시키는 위치고정부(544) 그리고 상기 엘리베이션부(542)를 이동시키는 가이드구동부(545)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 화염원과의 소정의 거리를 유지하면서, 상기 방재노즐부(510)가 상기 모터구동부(530)와 상기 2축 제어부(540)의 제어를 통한 상하방향과 좌우방향에 대한 2축 제어를 통해서 화원을 추적하여 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제어부는, 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송된 화염에 대한 이미지를 분석하여, 상기 화염원의 크기와 형상을 소정의 크기로 분할하여, 분할된 이미지를 분석을 통해서 화원을 파악하여 상기 화원을 추적하여 방재작업을 수행하고, 상기 화원이 다수개로 파악되는 경우에는 상기 방재노즐부(510)에 구비된 다수개의 노즐을 이용하여 동시에 방재작업을 수행하거나, 방재노즐부(510)를 다수개의 화원에 대해서 소정의 시간간격을 통해서 반복적으로 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박방재용 수상용 로봇은, 화재가 발생한 선박이나 구조물에 접근한 상태에서, 화원과의 소정의 안전거리를 확보한 위치에 선박을 고정한 후, 화염의 상태를 분석하여 화원의 위치를 도출하여 화재의 종류 및 규모에 따른 방재작업을 수행하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공하는 것에 있다.

상기 스마트 화재진압 로봇선은, 화원으로부터 소정의 안전거리를 유치한 채, 열화상카메라를 이용해서 화염에서 화원을 도출해내고, 하나 또는 복수개의 화원에 대해서 능동적으로 대처하여 방재작업을 수행하는 기능을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 화재 발생시 기상조건이나 화재발생시간 등의 조건에 구애없이 방재작업이 가능하고, 화재진압시 발생하는 인명피해 등과 같은 2차적인 피해발생을 최소화하면서 안전하고 효율적인 선박 방재작업이 가능하게 한다.

그리고, 선박의 크기를 용도별로 제작함으로써, 다양한 해난방재작업에 대응하는 것이 가능하다.

도 1 내지 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선이 화재가 난 선박에 대한 방재작업을 수행하는 모습을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1 내지 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선이 화재가 난 선박에 대한 방재작업을 수행하는 모습을 도시한 도면이다.

도 1 내지 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박방재용 수상용 로봇은, 화재가 발생한 선박이나 구조물에 접근한 상태에서, 화원과의 소정의 안전거리를 확보한 위치에 선박을 고정한 후, 화염의 상태를 분석하여 화원의 위치를 도출하여 화재의 종류 및 규모에 따른 방재작업을 수행하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공하는 것에 있다.

상기 스마트 화재진압 로봇선은, 화원으로부터 소정의 안전거리를 유치한 채, 열화상카메라를 이용해서 화염에서 화원을 도출해내고, 하나 또는 복수개의 화원에 대해서 능동적으로 대처하여 방재작업을 수행하는 기능을 구비하는 것이 가능하다.

또한, 화재 발생시 기상조건이나 화재발생시간 등의 조건에 구애없이 방재작업이 가능하고, 화재진압시 발생하는 인명피해 등과 같은 2차적인 피해발생을 최소화하면서 안전하고 효율적인 선박 방재작업이 가능하게 한다.

그리고, 선박의 크기를 용도별로 제작함으로써, 다양한 해난방재작업에 대응하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 선박방재용 수상용 로봇에 있어서, 소정의 적재공간을 제공하고, 전기모터(11) 또는 내연기관(11) 엔진을 구동원으로 하여 수상운행가능한 쌍동선(10)과; 상기 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과; 상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화염원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와; 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 상기 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부(40)와; 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부(40)에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어, 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성이 제공된다.

수상에서 정지된 위치에서 방재작업 등을 수행하기 위해서는, 파도나 바람으로 인해서 발생하게 되는 요(yaw), 스웨이(sway), 히브(heave), 롤(roll) 등의 현상으로부터 방재선박을 안정적으로 자세 및 위치를 유지하기 위해서는 단동선보다는 쌍동선(10)이 보다 안정적인 구조를 제공하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 쌍동선(10)의 선체를 구비한 스마트 화재진압 로봇선을 실시 예로 기술하기로 한다.

상세히, 상기 쌍동선(10)의 본체에는 소정의 적재공간을 제공하는 공간이 형성되고, 구동원으로는 전기모터(11) 또는 내연기관(11) 엔진을 동력원으로 해서 수상운행가능하다.

이때, 전기모터(11)를 메인동력원으로 하는 경우에는, 상대적으로 소형선박에 적용되는 것이 일반적이고, 내연기관(11) 엔진을 동력원으로 병행해서 사용하는 하이브리드 형태의 구성을 가지는 것이 바람직하다.

전기모터(11)와 내연기관(11) 엔진을 동시에 장착해서 사용하는 경우에는, 소정의 속도미만으로 운행하는 지역이나, 법령 등으로 인해 환경오염에 대한 규제를 받는 지역에서는 전기모터(11)만으로 운행을 하고, 고속운행의 조건이나 기타 큰 화물 등을 싣고 있는 경우와 같이 상대적으로 큰 마력의 동력의 필요로 하는 경우에는, 내연기관(11) 엔지 단독 또는 전기모터(11) 구동원과 병렬로 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 전기모터(11) 추진시스템을 구비하는 경우엔, 선체일측에 태양광 충전시스템을 구비하여 선박에 소용되는 전력원을 충전 및 공급받는 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 태양광충전시스템은 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 집광판과 직류전원으로 저장하는 배터리부, 그리고 필요한 동력원에 따라서 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 컨버터, 혹은 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 인터버와 그리고 이를 제어하는 제어부(40) 등을 포함하여 구성하는 것이 가능하다.

한편, 상기 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)이 구비된다.

상기 워터젯(20)은 바람직하게는 상기 쌍동선(10)의 외측 선체부위에 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 구비되고, 총 4쌍의 워터젯(20)이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 쌍동선(10)이 방재작업을 하기 위해서 포지셔닝하는 위치에 따라, 상기 워터젯(20)에 대한 선택적인 분사 및 동작을 통해서 상기 쌍동선(10)의 안정적인 위치를 구축할 수 있게 한다.

그리고, 상기 쌍동선(10)의 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어 화재가 발생한 선박 또는 구조물과의 거리를 측정하여 제어부(40) 측으로 그 신호를 전송하게 된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 초음파 센서(60)는 상기 워터젯(20)과 마찬가지로, 상기 쌍동선(10)의 외측 선체부위에 2개소 이상에 구비되어 거리를 측정하는 역할을 수행하게 된다. 바람직하게는 선체 일측마다 3개소 이상에 구비되어 장착되고, 총 6개소 이상의 위치에 구비되는 것이 안정적인 거리측정에 바람직하다.

그리고, 상기 쌍동선(10)의 일측에 장착되고, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화염원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)가 구비된다. 상기 열화상 카메라부(30)는 상기 쌍동선(10)에 1개소 이상에 구비되는 것이 바람직하고, 그 측정의 정확도 및 방재작업과의 효율적인 연계성을 고려하면 후술할 방재노즐부(510)의 일측 또는 로봇암부(50)의 일측에 구비되는 것이 바람직하다.

적외선 온도계가 일반적으로 한 지점의 온도만을 측정할 수 있는 반면에 열화상카메라는 물체(열화상) 전체의 온도를 동시에 측정하는 것이 가능하다. 종류와 스펙에 따라서 차이가 있긴 하나 일반적으로 6,400개의 적외선 온도계를 동시에 사용하는 것과 동일한 효과를 낼수 있으므로, 넓은 면적에 걸쳐 화재가 발생한 경우에 열화상 카메라를 이용하여 측정한 온도분포를 분석하면, 화염원인 화원을 파악하는 것이 용이하게 된다.

따라서, 상기 열화상 카메라부(30)가 화염의 크기와 분포 그리고, 측정되는 부위별 온도 등에 관한 정보를 촬영하여 후술할 제어부(40)측으로 그 정보를 송신하면, 상기 제어부(40)는 상기 열화상 카메라부(30)에서 촬영된 화염에 관한 정보를 분석하여 화원을 도출 및 추적하게 된다.

이때, 상기 제어부(40)는 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 상기 화염에 관한 이미지를 소정의 크기와 온도영역 등으로 분할하여 화원을 도출하게 된다.

한편, 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부(40)에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50)가 구비된다.

상기 로봇암부(50)는 제어모터 또는 유압기기 등을 구성요소로 해서 소정의 선택된 지점으로 이동하는 것이 가능한 구성을 가진다.

상세히, 상기 로봇암부(50)는, 일단에는 화재의 종류에 따라 화재진압용 소화액 또는 분사되는 분사액의 형상을 선택적으로 분사가능한 분사노즐이 구비된 방재노즐부(510)와, 일단부는 상기 방재노즐부(510)와 고정결합하여 지지하고, 타단은 모터구동부(530)와 결합하는 노즐지지암부(520)와; 상기 노즐지지암부(520)와 축결합하여, 상기 노즐지지암부(520)를 결합축을 중심으로 좌우방향으로 소정의 각도만큼 위치를 제어하는 모터구동부(530)와, 상기 모터구동부(530)의 일측에 구비되고, 상기 모터구동부(530)를 좌우방향 및 상하방향으로 위치를 제어하는 2축 제어부(540)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 가진 상기 로봇암부(50)는 상기 제어부(40)에서 판단한 화원에 대해서 위치를 추적하면서 방재작업을 수행하는 기능을 하게 된다.

이때, 상기 방재노즐부(510)의 일측에는, 상기 열화상 카메라부(30)가 구비되어, 화원의 크기와 위치를 파악하여 방재작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 2축 제어부(540)는, 상기 모터구동부(530)를 지지하는 베이스부(541)와, 상기 베이스부(541)를 상하방향으로의 위치를 제어하는 엘리베이션부(542)와, 상기 엘리베이션부(542)를 좌우방향으로 위치를 이동시키기 위해, 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에서 위치를 고정시키는 위치고정부(544) 그리고 상기 엘리베이션부(542)를 이동시키는 가이드구동부(545)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상세히, 상기 베이스부(541)는 상기 모터구동부(530)의 저면에 위치하도록 구비되고, 상기 모터구동부(530)의 안정적인 구동을 제공하는 역할을 수행한다. 그리고 상기 베이스부(541)의 저면에는 상기 엘리베이션부(542)가 구비된다.

상기 엘리베이션부(542)는, 상기 베이스부(541)를 소정의 높이만큼 상하방향으로 그 위치를 제어하는 기능을 수행하게 된다. 상기 엘리베이션부(542)는 유압장치 또는 모터와 기어부 조합등으로 구성되는 것이 가능하다.

한편, 상기 엘리베이션부(542)의 좌우방향으로의 왕복 직선운동을 제공하기 위해서, 상기 엘리베이션부(542)의 저면에는 가이드구동부(545)가 구비되고, 상기 가이드구동부(545)의 이동을 안내하는 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에 구비되어 상기 가이드구동부(545)의 이동의 한계위치를 설정하는 위치고정부(544) 등이 구비된다.

상기와 같이, 상기 로봇암부(50)를 X-Y축 방향으로의 2축제어를 통해서 화염원으로부터 소정의 안전거리를 유지한 채, 화염원에서 화원에 해당하는 지점을 파악한 후, 상기 쌍동선(10)을 화원의 가장 근접한 거리에 위치시킨 후, 워터젯(20) 구동을 통해서 쌍동선(10) 선체의 위치를 고정시킨 후, 2축 제어부(540)의 구동을 통해서 상기 로봇암에 구비된 방재노즐부(510)에 구비된 다양한 노즐부를 이용하여 방재작업을 수행하게 된다.

한편, 상기 쌍동선(10)의 적재공간의 일측에는 워터펌프가 구비된다. 상기 워터펌프는 상기 적재공간에 구비된 방재용 소화액이나 바닷물을 상기 로봇암을 통해서 상기 방재노즐부(510)로 공급하는 역할을 수행하게 된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 화재진압 로봇선을 구성을 통해서, 다양한 형태와 크기를 가진 화염원과의 소정의 거리를 유지하면서, 상기 방재노즐부(510)가 상기 모터구동부(530)와 상기 2축 제어부(540)의 제어를 통한 상하방향과 좌우방향에 대한 2축 제어를 통해서 화원을 추적하여 방재작업을 수행하는 것이 가능하다 할 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화재가 발생한 선박 또는 구조물에 대해서 방재작업을 수행하는 선박방재용 수상용 로봇에 있어서, 상기 소정의 적재공간을 제공하는 선체를 구비한 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과; 상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와; 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 상기 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부(40)와; 상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부(40)에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고, 상기 선체의 일측에는 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 일개소 이상에 구비되어, 상기 워터젯(20)에 발생하는 추진력을 제어하여 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공하게 된다.

이때, 상기 로봇암부(50)는, 일단에는 화재의 종류에 따라 화재진압용 소화액 또는 분사되는 분사액의 형상을 선택적으로 분사가능한 분사노즐이 구비된 방재노즐부(510)와, 일단부는 상기 방재노즐부(510)와 고정결합하여 지지하고, 타단은 모터구동부(530)와 결합하는 노즐지지암부(520)와; 상기 노즐지지암부(520)와 축결합하여, 상기 노즐지지암부(520)를 결합축을 중심으로 좌우방향으로 소정의 각도만큼 위치를 제어하는 모터구동부(530)와, 상기 모터구동부(530)의 일측에 구비되고, 상기 모터구동부(530)를 좌우방향 및 상하방향으로 위치를 제어하는 2축 제어부(540)를 포함하여 구성되고, 상기 로봇암부(50)는 상기 제어부(40)에서 판단한 화원에 대해서 위치를 추적하면서 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 하게 된다.

그리고, 상기 방재노즐부(510)의 일측에는, 상기 열화상 카메라부(30)가 구비되어, 화원의 크기와 위치를 파악하여 방재작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 2축 제어부(540)는, 상기 모터구동부(530)를 지지하는 베이스부(541)와, 상기 베이스부(541)를 상하방향으로의 위치를 제어하는 엘리베이션부(542)와, 상기 엘리베이션부(542)를 좌우방향으로 위치를 이동시키기 위해, 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에서 위치를 고정시키는 위치고정부(544) 그리고 상기 엘리베이션부(542)를 이동시키는 가이드구동부(545)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 통해서, 화염원과의 소정의 거리를 유지하면서, 상기 방재노즐부(510)가 상기 모터구동부(530)와 상기 2축 제어부(540)의 제어를 통한 상하방향과 좌우방향에 대한 2축 제어를 통해서 화원을 추적하여 방재작업을 수행하는 것이 가능하다.

이때, 상기 제어부(40)는, 상기 열화상 카메라부(30)에서 전송된 화염에 대한 이미지를 분석하여, 상기 화염원의 크기와 형상을 소정의 크기로 분할하여, 분할된 이미지를 분석을 통해서 화원을 파악하여 상기 화원을 추적하여 방재작업을 수행하고, 상기 화원이 다수개로 파악되는 경우에는 상기 방재노즐부(510)에 구비된 다수개의 노즐을 이용하여 동시에 방재작업을 수행하거나, 방재노즐부(510)를 다수개의 화원에 대해서 소정의 시간간격을 통해서 반복적으로 방재작업을 수행하는 가능하게 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 선박방재용 수상용 로봇은, 화재가 발생한 선박이나 구조물에 접근한 상태에서, 화원과의 소정의 안전거리를 확보한 위치에 선박을 고정한 후, 화염의 상태를 분석하여 화원의 위치를 도출하여 화재의 종류 및 규모에 따른 방재작업을 수행하는 스마트 화재진압 로봇선의 구성을 제공하는 것에 있다.

상기 스마트 화재진압 로봇선은, 화원으로부터 소정의 안전거리를 유치한 채, 열화상카메라를 이용해서 화염에서 화원을 도출해내고, 하나 또는 복수개의 화원에 대해서 능동적으로 대처하여 방재작업을 수행하는 기능을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 화재 발생시 기상조건이나 화재발생시간 등의 조건에 구애없이 방재작업이 가능하고, 화재진압시 발생하는 인명피해 등과 같은 2차적인 피해발생을 최소화하면서 안전하고 효율적인 선박 방재작업이 가능하게 한다.

10. 쌍동선 11. 전기모 도는 내연기관 추진체
20. 워터젯 30. 열화상 카메라부
40. 제어부 50. 로봇암부
510. 방재노즐부 520. 노즐지지암부
530. 모터구동부 540. 2축 제어부
541. 베이스부 542. 엘리베이션부
543. 가이드레일부 544. 위치고정부
545. 가이드구동부 60. 초음파 센서

Claims (12)

1. 선박방재용 수상용 로봇에 있어서,
   소정의 적재공간을 제공하고, 전기모터(11) 또는 내연기관(11) 엔진을 구동원으로 하여 수상운행가능한 쌍동선(10)과;
   상기 쌍동선(10)의 선미와 선수로부터 각각 소정의 이격거리에 위치하고, 선체의 바깥방향으로 추력을 제공하여 선박의 위치를 제어하는 워터젯(20)과;
   상기 쌍동선(10)의 일측에 구비되어, 화재가 발생한 선박 또는 구조물의 화염원의 위치를 측정하는 열화상 카메라부(30)와;
   상기 열화상 카메라부(30)에서 전송되는 화염에 대한 크기와 형상에 대해서 파악하고, 소정의 크기로 화염영역을 분할하여 화원을 도출해내는 기능을 구비한 제어부(40)와;
   상기 쌍동선(10)에 형성된 안착공간에 구비되고, 상기 제어부(40)에서 전송되는 신호에 따라 화원을 추적하여 화염을 제거하는 방재노즐이 구비된 로봇암부(50);를 포함하여 구성되고,
   상기 선체의 일측 또는 양측에는, 화재가 발생한 선박 또는 구조물 등과의 거리를 측정하는 초음파 센서(60)가 1개소 이상에 구비되어, 화원으로부터의 방재작업을 위한 일정한 거리를 유지가능하도록 구비되고,
   상기 로봇암부(50)는,
   일단에는 화재의 종류에 따라 화재진압용 소화액 또는 분사되는 분사액의 형상을 선택적으로 분사가능한 분사노즐이 구비된 방재노즐부(510)와,
   일단부는 상기 방재노즐부(510)와 고정결합하여 지지하고, 타단은 모터구동부(530)와 결합하는 노즐지지암부(520)와;
   상기 노즐지지암부(520)와 축결합하여, 상기 노즐지지암부(520)를 결합축을 중심으로 좌우방향으로 소정의 각도만큼 위치를 제어하는 모터구동부(530)와,
   상기 모터구동부(530)의 일측에 구비되고, 상기 모터구동부(530)를 좌우방향 및 상하방향으로 위치를 제어하는 2축 제어부(540)를 포함하여 구성되고,
   상기 로봇암부(50)는 상기 제어부(40)에서 판단한 화원에 대해서 위치를 추적하면서 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 하고,
   상기 방재노즐부(510)의 일측에는,
   상기 열화상 카메라부(30)가 구비되어, 화원의 크기와 위치를 파악하여 방재작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며, 화재가 발생한 지점과 소정의 거리를 유지하면서 화원을 추적하여 화원을 방재하는 스마트 화재진압 로봇선.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 2축 제어부(540)는,
   상기 모터구동부(530)를 지지하는 베이스부(541)와,
   상기 베이스부(541)를 상하방향으로의 위치를 제어하는 엘리베이션부(542)와,
   상기 엘리베이션부(542)를 좌우방향으로 위치를 이동시키기 위해, 가이드레일부(543)와, 상기 가이드레일부(543)의 양단에서 위치를 고정시키는 위치고정부(544) 그리고 상기 엘리베이션부(542)를 이동시키는 가이드구동부(545)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 화재진압 로봇선.
   
3. 제 2항에 있어서,
   화염원과의 소정의 거리를 유지하면서,
   상기 방재노즐부(510)가 상기 모터구동부(530)와 상기 2축 제어부(540)의 제어를 통한 상하방향과 좌우방향에 대한 2축 제어를 통해서 화원을 추적하여 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재진압 로봇선.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부(40)는,
   상기 열화상 카메라부(30)에서 전송된 화염에 대한 이미지를 분석하여,
   상기 화염원의 크기와 형상을 소정의 크기로 분할하여, 분할된 이미지를 분석을 통해서 화원을 파악하여 상기 화원을 추적하여 방재작업을 수행하고,
   상기 화원이 다수개로 파악되는 경우에는 상기 방재노즐부(510)에 구비된 다수개의 노즐을 이용하여 동시에 방재작업을 수행하거나, 방재노즐부(510)를 다수개의 화원에 대해서 소정의 시간간격을 통해서 반복적으로 방재작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재진압 로봇선.
   
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