KR102107667B1 - 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법 - Google Patents

고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템은 제어에 따른 위치를 비행하며 주변 영상을 촬영하고 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도를 GPS 정보와 함께 전달하는 드론; 복수대의 고소작업차를 관리하며, 소방관제서버로부터 구조 지원 신호가 전송되면 드론을 제어하여 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 이동시키고, 드론으로부터 전달되는 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하여 생성된 상기 3차원 현장 지도를 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한대 이상의 고소작업차로 각각 전송하는 통합관제서버; 및 고소작업차에 구비되며, 통합관제서버로부터 전송되는 3차원 현장 지도를 수신하여 수신된 3차원 현장 지도를 고소작업차에 구비된 모니터를 통해 출력시키고, 고소작업차가 운전자의 조작에 따라 재난 위치로 이동하면 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 탑승함의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 대형 화재와 같은 재난 발생 시 드론을 통해 촬영된 3차원 현장 정보 및 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성한 현장 지도를 이용하여 현장에서 가까운 위치의 고소작업차를 빠르게 이동시킴으로써 신속한 인명 구조가 가능하여 화재 발생으로 인한 인명 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR LIFE RESCUE SUPPORTUSING HIGH PLACE OPERATION CARAND METHOD THEREOF}
본 발명은 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대형 화재와 같은 재난 발생 시 현장에서 가까운 위치에 있는 고소작업차를 빠르게 재난 현장으로 이동시킴으로써 인명 구조에 있어 신속한 도움을 줄 수 있도록 하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 아파트와 같은 다세대 주택이나 상업용 건축물의 초고층화가 활발하게 이루어지고 있다. 때문에, 고층 혹은 초고층 건축물의 경우 고층에서 화재가 발생할 경우에는 많은 재산상의 피해는 물론 인명 피해가 발생하게 된다.
일반적으로 저층에서 화재가 발생하여도 상층부로 급격하게 번지기 때문에 저층에서 화재가 발생할 확률에 고층에서 화재가 발생할 확률이 더해져 화재발생시 상층부에 위치한 사람들이 가장 위험해지며 스스로 대피하기도 쉽지 않아 인명 피해가 불가피하게 된다.
따라서 상층부에 위치한 사람들은 인명구조용 소방차의 고가사다리나 헬리콥터와 같은 구조 장비 등의 도움으로 탈출이 가능하다. 그러나, 인명구조용 소방차의 경우 도로교통의 장애로 인해 신속하게 화재 장소로 이동하지 못하거나 출동 가능한 소방차의 대수가 부족한 경우 등 예측 불가능한 돌발 상황이 발생할 수 있고 추가적으로 인명구조용 소방차의 경우 차량 사이즈가 크다는 문제점도 있고 더불어 헬리콥터와 같은 경우에는 옥상으로 대피한 상태에서 탈출 또는 구조가 가능하나 실질적으로 사람이 갇혀 있는 위치로의 접근은 불가능한 문제점이 있다.
일부 고층건축물은 화재 발생시 사람들이 용이하게 탈출할 수 있도록 탈출장치를 설치하는 경우도 있으나, 그 구성이 전기를 공급받아 작동하도록 하고 있기 때문에 실용성이 떨어지게 된다.
이는 화재시 전원이 차단되기 때문에 전원의 공급이 곤란하게 되므로 전원에 의해 작동하는 탈출장치는 그야말로 무용지물이 되고, 화재를 초기에 진압하지 못하였을 경우에는 재산피해보다는 수많은 인명피해가 발생하게 되는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근 민간의 고소작업차를 화재 현장에 투입시켜 인명 구조를 지원할 수 있도록 일선 소방서와 고소작업차 업체 간의 업무 협약이 증가하고 있는 추세이다.
이러한 고소작업차(고소작업대 및 사다리차 포함)는 붐대의 선단에 적재대가 설치되어 일반적으로 고층아파트나 빌딩에 물품운송용으로도 이용되며, 경우에 따라서는 붐대의 선단에 바스켓이 설치되어 바스켓에 작업자를 탑승시켜서 가로수나 가로등 및 신호등을 보수하거나 정비하기 위한 정비용, 또한 전신주의 보수작업용 등으로 광범위하게 사용되고 있다.
즉, 고소작업차는 작업자가 탑승하기 위한 바스켓이 장착되어 건물 내외부 청소, 건물 간판설치, 비계설치공사, 공장의 천정 공사, 교량의 점검 및 보수공사, 전기 및 통신설비를 가설하거나 유지 보수 공사 등 높은 장소의 작업 위치까지 작업자를 안전하고 신속하게 보내거나 귀환시킬 수 있도록 설계된 장비이다.
따라서 화재 발생시 출동 가능한 인명구조용 소방차의 대수가 부족한 경우 이러한 고소작업차를 이용하여 상층부에 위치한 사람들이 안전하고 신속하게 구조될 수 있도록 구조를 지원하기 위한 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1851624호(2018.06.07. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대형 화재와 같은 재난 발생 시 드론을 통해 촬영된 3차원 현장 정보 및 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성한 현장 지도를 이용하여 현장에서 가까운 위치에 있는 고소작업차를 빠르게 재난 현장으로 이동시킴으로써 인명 구조에 있어 신속한 도움을 줄 수 있도록 하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템은 제어에 따른 위치를 비행하며 주변 영상을 촬영하고 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도를 GPS 정보와 함께 전달하는 드론; 복수대의 고소작업차를 관리하며, 소방관제서버로부터 구조 지원 신호가 전송되면 상기 드론을 제어하여 상기 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 이동시키고, 상기 드론으로부터 전달되는 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하고, 생성된 상기 3차원 현장 지도를 상기 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한대 이상의 고소작업차로 각각 전송하는 통합관제서버; 및 상기 고소작업차에 구비되며, 상기 통합관제서버로부터 전송되는 상기 3차원 현장 지도를 수신하여 수신된 3차원 현장 지도를 상기 고소작업차에 구비된 모니터를 통해 출력시키고, 상기 고소작업차가 운전자의 조작에 따라 상기 위치로 이동하면 상기 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 상기 탑승함의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 드론은 뎁스 카메라(Depth Camera), 3D 라이더(Lidar), 2차원 외부 환경 인지 센서 및 고도 센서 중 어느 하나 이상으로 구성되는 3차원 환경 인지 센서 시스템과, 3D SLAM(simultaneous location and mapping) 또는 비주얼 SLAM(simultaneous location and mapping), 3D 맵핑 알고리즘 중 어느 하나인 3차원 지도 작성 알고리즘을 이용하여 상기 현장 지도를 작성하고, 상기 통합관제서버는 상기 드론으로부터 전달된 상기 현장 지도에 해당 위치에 대응하는 GPS 정보를 이용하여 상기 3차원 현장 지도를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 운전자로부터 상기 목표 지점의 좌표를 입력받는 방법, 또는 상기 탑승함에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 상기 운전자에 의해 조준된 목표점을 상기 3차원 현장 지도에 반영하고 상대 공간 좌표를 계산하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법, 또는 상기 재난 위치에 위치한 드론의 GPS 정보 및 고도 정보를 이용하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 목표 지점을 정의하고 정의된 목표 지점을 상기 3차원 현장 지도에 표시할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 고소작업차가 상기 위치로 이동하면, 상기 목표지점의 좌표와 극좌표형 매니퓰레이터(manipulator)의 운동학 및 역기구학 모델을 이용하여 상기 고소작업차의 작업 반경과 붐의 길이를 산정하고, 관절공간법, 직교좌표 공간법 그리고 3차원 경로 궤적 알고리즘 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 탑승함의 경로 궤적을 산출하고 산출된 경로 궤적을 이용하여 상기 턴테이블을 회전 제어하고 상기 붐의 각도를 상승 제어한 후, 상기 붐이 인출되도록 제어하여 상기 탑승함의 위치를 제어할 수 있다.
또한,상기 제어부는 상기 고소작업차의 탑승함에 구비되는 스피커를 통해 상기 탑승함의 위치를 출력하고, 상기 탑승함에 구비되는 LED를 발광 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법은, 복수대의 고소작업차를 관리하는 통합관제서버가 소방관제서버로부터 구조 지원 신호가 전송되면, 드론을 제어하여 상기 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 상기 드론을 이동시키는 단계; 상기 통합관제 서버가 상기 드론을 통해 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도 및 GPS 정보를 상기 드론으로부터 전달받는 단계; 상기 통합관제서버가 상기 전달받은 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하는 단계; 상기 통합관제서버가 상기 생성된 3차원 현장 지도를 상기 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한 대 이상의 고소작업차로 각각 전송하는 단계; 상기 고소작업차에 구비되는 제어부가 상기 3차원 현장 지도를 수신하면, 수신된 3차원 현장 지도를 상기 고소작업차에 구비된 모니터를 통해 출력시키는 단계; 및 상기 고소작업차가 운전자의 조작에 따라 상기 위치로 이동하면, 상기 제어부가 상기 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 상기 탑승함의 위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 대형 화재와 같은 재난 발생 시 드론을 통해 촬영된 3차원 현장 정보 및 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성한 현장 지도를 이용하여 현장에서 가까운 위치의 고소작업차를 빠르게 이동시킴으로써 신속한 인명 구조가 가능하여 화재 발생으로 인한 인명 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 고층에서 화재가 발생하여 인명 구조가 필요한 경우 3차원 현장 정보를 이용하여 고소작업차의 안전구조함(탑승함)을 정확한 목표 위치까지 자동으로 이송시킴에 따라 보다 신속하고 안전하게 많은 사람을 구조할 수 있을 뿐만 아니라 소방관들을 화재 현장으로 빠르게 투입할 수 있어 능동적인 재난 구조 활동이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 인명구조용 소방차에도 동작 프로그램 변경 등을 통해 적용 및 활용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템을 나타낸 시스템구성도이다.
도 2은 도 1의 고소작업차를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법에서 인명 구조 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 도 1및 도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템을 나타낸 블록구성도이다.
도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템은, 드론(100), 통합관제서버(200) 및 제어부(310)를 포함한다.
먼저, 드론(100)은 제어에 따른 위치를 비행하며 주변 영상을 촬영하고 촬영된 영상과 3차원 환경 인식 센서 시스템과 3차원 지도 작성 알고리즘을 이용하여 작성된 현장 지도를 GPS 정보와 함께 통합관제서버(200)에 전달한다.
그리고 통합관제서버(200)는 복수대의 고소작업차(300)를 관리하며, 소방관제서버(400)로부터 구조 지원 신호가 전송되면 드론(100)을 제어하여 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 이동시키고, 드론(100)으로부터 전달되는 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하고, 생성된 3차원 현장 지도를 재난 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한 대 이상의 고소작업차(300)로 각각 전송한다.
여기서 소방관제서버(400)는 119를 통해 접수되는 화재 또는 재난 신고를 관리하고, 해당 위치로 소방차(미도시)의 출동을 지시하는 관리서버로서, 출동 가능한 소방차의 대수가 부족하거나 현장 도착시간이 지연되는 경우 기 등록된 고소작업차(300)에 재난 위치가 포함된 3차원 현장 지도를 전송하여 구조 지원을 요청할 수 있다.
따라서, 통합관제서버(200)는 드론(100)의 비행 위치를 제어하여 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치(즉 화재가 발생한 위치)로 드론(100)을 이동시키고, 해당 드론(100)의 3차원 환경 인식 센서 시스템으로부터 재난 발생 현장 및 현장 주변에 대한 실시간 3D 맵핑(Mapping)을 수행하여 생성된 현장 지도를 해당 드론(100)으로부터 수신하고, 해당 위치의 GPS 정보를 부가하여 해당 위치에 대한 3차원 현장 지도를 생성하고, 생성된 3차원 현장 지도를 연계된 복수대의 고소작업차(300)중 재난 위치에서 근접한 거리에 위치한 복수대의 고소작업차(300)에 각각 전송하여 지원을 요청한다.
이때, 드론(100)은 설치된 뎁스 카메라(Depth Camera) 및 3D 라이더(Lidar), 2차원 외부 환경 인지 센서(대표적으로 카메라 센서, 2D Laser Scanner 등) 및 고도 센서 등으로 구성된 3차원 환경 인지 통합 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 3차원 환경 인지 센서 시스템과, 3D SLAM(simultaneous location and mapping) 또는 비주얼 SLAM(simultaneous location and mapping) 대표되는 3D Mapping 알고리즘 중 어느 하나인 3차원 지도작성 알고리즘을 이용하여 현장 지도를 작성할 수 있다.
마지막으로 제어부(310)는 고소작업차(300)에 구비되며, 통합관제서버(200)로부터 전송되는 3차원 현장 지도를 수신하여 수신된 3차원 현장 지도를 고소작업차(300)에 구비된 모니터를 통해 출력시키고, 고소작업차(300)가 운전자의 조작에 따라 재난 위치로 이동하면 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 탑승함의 위치를 제어한다.
또한, 통합 관제 서버(200)를 거치지 않고 드론(100)과 고소작업차(300)만으로 시스템을 구성할 수도 있다.
도 2은 도 1의 고소작업차를 나타낸 블록구성도이다.
도2에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차(300)는 고소작업차(300)를 제어하기 위한 제어부(310), 내외부 상황을 모니터링 하기 위한 모니터(320), 사람이 탑승하거나 짐을 싣기 위한 공간이 마련되는 탑승함(330), 탑승함(330)을 원하는 높이까지 올려주기 위한 붐(340), 탑승함(330)과 붐(340)을 지지하고 회전 구동하여 탑승함(330)이 위치를 잡을 수 있게 하는 턴테이블(350)을 포함한다.
이때, 제어부(310)는 통합관제서버(200)로부터 수신한 3차원 현장 지도를 모니터(320)를 통해 출력시키고, 고소작업차(300)의 운전자가 모니터(320)에 출력된 재난 위치를 확인하여 고소작업차(300)를 재난 위치로 이동시키면, 턴테이블(350) 및 붐(340)의 위치를 제어하여 탑승함(330)이 구조가 필요한 목표 지점에 위치하도록 제어한다.
이때, 탑승함(330)의 목표 지점은 운전자로부터 목표지점의 좌표를 입력받는 방법, 또는 탑승함(330)에 설치된 레이저포인터(331)를 이용하여 운전자에 의해 조준된 목표점을 3차원 현장 지도에 반영하고 상대 공간 좌표를 계산하여 목표지점의 좌표를 산출하는 방법, 또는 재난 위치에 위치한 드론(100)의 GPS 정보 및 고도 정보를 이용하여 목표지점의 좌표를 산출하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 정의될 수 있고 제어부(310)는 정의된 목표지점을 3차원 현장지도에 표시할 수도 있다.
또한, 제어부(310)는 고소작업차(300)가 운전자에 의해 재난 위치로 이동하면, 목표지점의 좌표와 고소작업차(300)의 붐(340), 턴테이블(350) 및 탑승함(330)을 제어하기 위해 고소작업차(300)의 동작과 유사한 극좌표형 매니퓰레이터(manipulator)의 운동학 및 역기구학 모델을 이용하여 고소작업차(300)의 작업 반경과 붐(340)의 길이를 산정하고, 초기 위치에서 목표위치까지의 경로 궤적 계획을 관절공간법, 직교좌표 공간법 그리고 PRM(Probabilistic Roadmaps), RRT(Rapidly-Exploring Random Trees) 등과 같은 장애물 회피 기능이 포함된 3차원 경로 궤적 알고리즘 등을 이용하여 탑승함(330)의 경로 궤적을 산출하고 산출된 경로 궤적을 이용하여 턴테이블(350)을 회전 제어하고 붐(340)의 각도를 상승 제어한 후, 붐(340)이 인출되도록 제어하여 탑승함(330)의 위치를 제어할 수 있다.
그리고 제어부(310)는 탑승함(330)이 목표 지점에 도달하면 고소작업차의 탑승함(330)에 구비되는 스피커(333)를 통해 탑승함(330)의 위치를 음성 이나 알림음을 이용하여 출력하고, 탑승함(330)에 구비되는 LED(332)를 발광 제어 하여 구조를 필요로 하는 사람들이 탑승함(330)의 위치를 용이하게 인지하도록 할 수도 있다.
이하에서는 도 3및 도 4를 통해본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 먼저, 복수대의 고소작업차(300)를 관리하는 통합관제서버(200)가 소방관제서버(400)로부터 구조 지원 신호가 전송되면(S310), 드론(100)을 제어하여 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 드론(100)을 이동시킨다(S320).
S320 단계의 제어에 따라 재난 위치로 이동한 드론(100)은 재난 발생 현장 및 현장 주변에 대한 실시간 주변 영상을 촬영하고, 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도 및 GPS 정보를 통합관제서버(200)에 전달한다(S330, S340).
그 다음, 통합관제서버(200)가 S340 단계로부터 전달받은 촬영 영상과 현장 지도 및 재난 위치에 대응하는 GPS정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성한다(S350).
이때, 현장 지도는, 드론(100)에 설치된 뎁스 카메라(Depth Camera), 3D 라이더(Lidar), 2차원 외부 환경 인지 센서 및 고도 센서 등으로 구성된 3차원 환경 인지 통합 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 3차원 환경 인지 센서 시스템과, 3D SLAM(simultaneous location and mapping) 또는 비주얼 SLAM(simultaneous location and mapping) 대표되는 3D Mapping 알고리즘 중 어느 하나인 3차원 지도 작성 알고리즘을 이용하여 작성된다.
그 다음, 통합관제서버(200)가 S350 단계에서 생성된3차원 현장 지도를 해당 재난 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한 대 이상의 고소작업차(300)로 각각 전송한다(S360).
그 다음,S360 단계에서 전송된 3차원 현장 지도를 수신한 고소작업차(300)의 제어부(310)가3차원 현장 지도를 해당 고소작업차(300)에 구비된 모니터(310)를 통해 출력시킨다(S370).
그 다음, 고소작업차(300)가 운전자의 조작에 따라 재난 위치로 이동하면(S380), 제어부(310)가 고소작업차(300)의 탑승함(330)이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 탑승함(330)의 위치를 제어한다(S390).
이때, 목표 지점은 운전자로부터 목표 지점의 좌표를 입력받는 방법, 또는 탑승함(330)에 설치된 레이저 포인터(331)를 이용하여 운전자에 의해 조준된 목표점을 3차원 현장 지도에 반영하고 상대 공간 좌표를 계산하여 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법, 또는 재난 위치에 위치한 드론(100)의 GPS 정보 및 고도 정보를 이용하여 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 기 정의될 수 있다.
또한, 제어부(310)는 고소작업차(300)가 운전자에 의해 재난위치로 이동하면, 목표지점의 좌표와 고소작업차(300)의 붐(340), 턴테이블(350) 및 탑승함(330)을 제어하기 위해 고소작업차(300)의 동작과 유사한 극좌표형 매니퓰레이터(manipulator)의 운동학 및 역기구학 모델을 이용하여 고소작업차(300)의 작업 반경과 붐(340)의 길이를 산정하고, 초기 위치에서 목표위치까지의 경로 궤적 계획을 관절공간법, 직교좌표 공간법 그리고 PRM(Probabilistic Roadmaps), RRT(Rapidly-Exploring Random Trees) 등과 같은 장애물 회피 기능이 포함된 3차원 경로 궤적 알고리즘 등을 이용하여 탑승함(330)의 경로 궤적을 산출하고 산출된 경로 궤적을 이용하여 턴테이블(350)을 회전 제어하고 붐(340)의 각도를 상승 제어한 후, 붐(340)이 인출되도록 제어하여 탑승함(330)의 위치를 제어할 수 있다.
그 다음 제어부(310)는 탑승함(330)이 목표 위치에 도착했을 때 탑승함(330)에 구비되는 스피커(333)를 통해 탑승함(330)의 위치를 외부로 출력하고, 탑승함(330)에 구비되는 LED(332)를 발광 제어한다(S400).
즉, 제어부(310)는 탑승함(330)이 목표 지점에 도착한 후 탑승함(330)의 위치를 가시 및 가청 시스템을 활용하여 외부에 알릴 수도 있다. 더욱 자세히는 본 발명에 따르면 먼저 가시 시스템으로 연기나 어두운 곳에서도 알아볼 수 있게 고지향성 LED(332) 조명 장치 등을 활용하고, 가청 시스템으로 광지향성 스피커(333)를 활용할 수 있는데, 두 가지를 동시에 사용하여 목표 지점 근처에서 도움이 필요한 사람들이 탑승함(330)의 위치를 보다 쉽게 인지할 수 있도록 함으로써 보다 신속하고 안전한 대피 경로를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 방법에서 인명 구조 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에서와 같이, 고층 건물에 화재가 발생한 경우, 인근에 위치한 고소작업차(300)로 3차원 현장 지도를 전달하여 구조가 필요한 위치로 탑승함(330)의 위치를 제어함으로써 보다 신속하고 안전한 대피 경로를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템 및 그 방법은 대형 화재와 같은 재난 발생 시 드론을 통해 촬영된 3차원 현장 정보 및 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성한 현장 지도를 이용하여 현장에서 가까운 위치의 고소작업차를 빠르게 이동시킴으로써 신속한 인명 구조가 가능하여 화재 발생으로 인한 인명 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 고층에서 화재가 발생하여 인명 구조가 필요한 경우 3차원 현장 정보를 이용하여 고소작업차의 안전구조함(탑승함)을 정확한 목표 위치까지 자동으로 이송시킴에 따라 보다 신속하고 안전하게 많은 사람을 구조할 수 있을 뿐만 아니라 소방관들을 화재 현장으로 빠르게 투입할 수 있어 능동적인 재난 구조 활동이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 인명구조용 소방차에도 동작 프로그램 변경 등을 통해 적용 및 활용이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 드론 200 : 통합관제서버
300 : 고소작업차 310 : 제어부
320 : 모니터 330 : 탑승함
331 : 레이저 포인터 332 : LED
333 : 스피커 340 : 붐
350 : 턴테이블 400 : 소방관제서버

Claims (10)

  1. 탑승함이 구비된 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템에 있어서,
    제어에 따른 위치를 비행하며 주변 영상을 촬영하고 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도를 GPS 정보와 함께 전달하는 드론;
    복수대의 고소작업차를 관리하며, 소방관제서버로부터 구조 지원 신호가 전송되면 상기 드론을 제어하여 상기 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 이동시키고, 상기 드론으로부터 전달되는 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하고, 생성된 상기 3차원 현장 지도를 상기 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한대 이상의 고소작업차로 각각 전송하는 통합관제서버; 및
    상기 고소작업차에 구비되며, 상기 통합관제서버로부터 전송되는 상기 3차원 현장 지도를 수신하여 수신된 3차원 현장 지도를 상기 고소작업차에 구비된 모니터를 통해 출력시키고, 상기 고소작업차가 운전자의 조작에 따라 상기 위치로 이동하면 상기 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 상기 탑승함의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론은,
    뎁스 카메라(Depth Camera), 3D 라이더(Lidar), 2차원 외부 환경 인지 센서 및 고도 센서 중 어느 하나 이상으로 구성되는 3차원 환경 인지 센서 시스템과, 3D SLAM(simultaneous location and mapping) 또는 비주얼 SLAM(simultaneous location and mapping), 3D 맵핑 알고리즘 중 어느 하나인 3차원 지도 작성 알고리즘을 이용하여 상기 현장 지도를 작성하고,
    상기 통합관제서버는 상기 드론으로부터 전달된 상기 현장 지도에 해당 위치에 대응하는 GPS 정보를 이용하여 상기 3차원 현장 지도를 생성하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전자로부터 상기 목표 지점의 좌표를 입력받는 방법, 또는
    상기 탑승함에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 상기 운전자에 의해 조준된 목표점을 상기 3차원 현장 지도에 반영하고 상대 공간 좌표를 계산하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법, 또는
    상기 재난 위치에 위치한 드론의 GPS 정보 및 고도 정보를 이용하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 상기 목표 지점을 정의하고 정의된 목표 지점을 상기 3차원 현장 지도에 표시하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고소작업차가 상기 위치로 이동하면, 상기 목표지점의 좌표와 극좌표형 매니퓰레이터(manipulator)의 운동학 및 역기구학 모델을 이용하여 상기 고소작업차의 작업 반경과 붐의 길이를 산정하고, 관절공간법, 직교좌표 공간법 그리고 3차원 경로 궤적 알고리즘 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 탑승함의 경로 궤적을 산출하고 산출된 경로 궤적을 이용하여 상기 붐을 회전 구동하는 턴테이블을 회전 제어하고 상기 붐의 각도를 상승 제어한 후, 상기 붐이 인출되도록 제어하여 상기 탑승함의 위치를 제어하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 고소작업차의 탑승함에 구비되는 스피커를 통해 상기 탑승함의 위치를 출력하고, 상기 탑승함에 구비되는 LED를 발광 제어하는 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템.
  6. 탑승함이 구비된 고소작업차를 이용한 인명 구조 지원 시스템에 의해 수행되는 인명 구조 지원 방법에 있어서,
    복수대의 고소작업차를 관리하는 통합관제서버가 소방관제서버로부터 구조 지원 신호가 전송되면, 드론을 제어하여 상기 구조 지원 신호에 포함된 재난 위치로 상기 드론을 이동시키는 단계;
    상기 통합관제 서버가 상기 드론을 통해 촬영된 영상과, 3차원 환경 인식 센서 시스템을 이용하여 작성된 현장 지도 및 GPS 정보를 상기 드론으로부터 전달받는 단계;
    상기 통합관제서버가 상기 전달받은 촬영 영상과 현장 지도 및 GPS 정보를 이용하여 3차원 현장 지도를 생성하는 단계;
    상기 통합관제서버가 상기 생성된 3차원 현장 지도를 상기 위치에서 설정 거리 이내에 위치한 적어도 한 대 이상의 고소작업차로 각각 전송하는 단계;
    상기 고소작업차에 구비되는 제어부가 상기 3차원 현장 지도를 수신하면, 수신된 3차원 현장 지도를 상기 고소작업차에 구비된 모니터를 통해 출력시키는 단계;및
    상기 고소작업차가 운전자의 조작에 따라 상기 위치로 이동하면, 상기 제어부가 상기 고소작업차의 탑승함이 기 정의된 목표 지점에 위치하도록 상기 탑승함의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 인명 구조 지원 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현장 지도는,
    상기 드론에 설치된 뎁스 카메라(Depth Camera), 3D 라이더(Lidar), 2차원 외부 환경 인지 센서 및 고도 센서 중 어느 하나 이상으로 구성되는 3차원 환경 인지 센서 시스템과, 3D SLAM(simultaneous location and mapping), 비주얼 SLAM(simultaneous location and mapping), 3D 맵핑 알고리즘 중 어느 하나인 3차원 지도 작성 알고리즘을 이용하여 작성되고,
    상기 3차원 현장 지도를 생성하는 단계는,
    상기 드론으로부터 전달된 상기 현장 지도에 해당 위치에 대응하는 GPS 정보를 이용하여 생성하는 인명 구조 지원 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 목표 지점은,
    상기 운전자로부터 상기 목표 지점의 좌표를 입력받는 방법, 또는
    상기 탑승함에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 상기 운전자에 의해 조준된 목표점을 상기 3차원 현장 지도에 반영하고 상대 공간 좌표를 계산하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법, 또는
    상기 재난 위치에 위치한 드론의 GPS 정보 및 고도 정보를 이용하여 상기 목표 지점의 좌표를 산출하는 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 기 정의되는 인명 구조 지원 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탑승함의 위치를 제어하는 단계는,
    상기 목표지점의 좌표와 극좌표형 매니퓰레이터(manipulator)의 운동학 및 역기구학 모델을 이용하여 상기 고소작업차의 작업 반경과 붐의 길이를 산정하고, 관절공간법, 직교좌표 공간법 그리고 3차원 경로 궤적 알고리즘 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 탑승함의 경로 궤적을 산출하고 산출된 경로 궤적을 이용하여 상기 붐을 회전 구동하는 턴테이블을 회전 제어하고 상기 붐의 각도를 상승 제어한 후, 상기 붐이 인출되도록 제어하여 상기 탑승함의 위치를 제어하는 인명 구조 지원 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고소작업차의 탑승함에 구비되는 스피커를 통해 상기 탑승함의 위치를 출력하고, 상기 탑승함에 구비되는 LED를 발광 제어하는 단계를 더 포함하는 인명 구조 지원 방법.
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