KR102275149B1 - 유해가스 탐지 및 처리 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중시설(지하철, 공항, 백화점, 터미널, 전시관 등)에서 인위적, 자연적으로 발생하는 유해가스를 탐지하고 후속 조치 활동을 수행할 수 있는 자율 이동형 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇은,
각도 틸팅이 가능한 틸팅 트랙을 구비한 트랙 구조의 이동체; 상기 이동체 상부에 형성되며 복수개의 관절 모듈이 피봇 조인트로 연결 형성된 다관절 몸체; 상기 다관절 몸체의 단부에 형성되며 유해가스를 감지하고 감지된 유해가스 발원체를 파지할 수 있는 엔드 이펙터; 및, 상기 이동체 내부에 형성되며 상기 이동체, 상기 다관절 몸체, 상기 엔드 이펙터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

유해가스 탐지 및 처리 로봇 {Hazardous gas detection and handling robot}
본 발명은 다중시설(지하철, 공항, 백화점, 터미널, 전시관 등)에서 인위적, 자연적으로 발생하는 유해가스를 탐지하고 후속 조치 활동을 수행할 수 있는 자율 이동형 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 관한 것이다.
지하철, 공항, 백화점, 터미널, 전시관 등 유동 인구가 많은 다중시설에서 자연 발생하는 가스 누출, 또는 테러에 의해 인위적으로 발생하는 가스 누출 사건에 대처하기 위해서는 유해가스가 발생하는 발원지(또는 발원체)를 찾아 내고 이를 제거해야 한다.
현재, 가스 누출을 감지하는 시스템들은 주로 고정된 위치에 설치되는 형태이므로, 규모가 큰 다중시설의 모든 영역에 대해 가스 누출을 탐지하기는 어려운 실정이다.
이에, 고정된 형태가 아닌, 이동 가능한 형태의 가스 탐지기의 개발이 필요하다. 구체적으로, 건물 형태에 따른 장애물, 계단 등을 이동할 수 있고, 유해가스 발원체를 찾아낸 경우, 이에 대해 후속 처리를 처리할 수 있는 자율 이동형 유해가스 탐지 및 처리 로봇의 개발이 필요하다.
한국등록특허 1242443호 (로봇을 이용한 가스 누출 감지 시스템 및 방법)
본 발명은 다중시설에서 발생하는 유해가스 발생원을 신속하고 정확하게 탐지하고 후속 조치 활동을 수행할 수 있는 유해가스 탐지 및 처리 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇은,
각도 틸팅이 가능한 틸팅 트랙을 구비한 트랙 구조의 이동체; 상기 이동체 상부에 형성되며 복수개의 관절 모듈이 피봇 조인트로 연결 형성된 다관절 몸체; 상기 다관절 몸체의 단부에 형성되며 유해가스를 감지하고 감지된 유해가스 발원체를 파지할 수 있는 엔드 이펙터; 및, 상기 이동체 내부에 형성되며 상기 이동체, 상기 다관절 몸체, 상기 엔드 이펙터의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 엔드 이펙터는, 유해가스를 감지하는 가스 센서와, 감지된 유해가스 발원체를 파지하거나 봉합하는 그리퍼와, 상기 엔드 이펙터의 전방을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 제어부는 외부의 원격 제어기와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 이동체의 상부에 서로 이격되어 형성된 복수개의 가스 센서를 구비하는 센서 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 센서 어셈블리를 구성하는 복수개의 가스 센서가 지면으로부터 소정의 높이에 위치하도록 지지하는 복수개의 센서 지지봉을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 복수개의 센서 지지봉 각각은 다른 높이로 배치된 복수개의 가스 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센서 어셈블리를 구성하는 복수개의 가스 센서로부터 측정값을 수신하여, 유해가스 농도가 가장 큰 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 상기 이동체가 이동하도록 자동 제어하거나 또는 결정된 방향을 외부의 원격 제어기로 전송할 수 있다.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 의하면, 다중시설에서의 유해가스 발생 여부를 안전하고 신속하게 탐지하여 인명 대피 및 발원지(발원체)의 신속한 제거를 도모할 수 있다. 또한, 여러 종류의 유해가스를 신속히 탐지하고 탐지 결과에 따라 적절한 후속 조치를 취할 수 있다. 또한, 화재 현장의 경우, 소방 대원이 투입되기 전에 사전 정찰 기능을 수행함으로써 유독 가스를 탐지하고 분석하여 소방 대원의 진입에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 원격 제어기를 통해 제어되는 것을 개념적으로 설명한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 도시된 사시도이다.
도 4 및 도 5는 센서 어셈블리의 응용예가 도시된 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 원격 제어기를 통해 제어되는 것을 개념적으로 설명한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇은, 이동체(100), 다관절 몸체(200), 엔드 이펙터(300)를 포함한다.
이동체(100)는 다중시설의 장애물, 계단 이동을 위한 트랙 구조로 형성된다. 이동체(100)는 이동체 바디(110)와 주행 트랙(120)과 틸팅 트랙(130)을 포함할 수 있다.
이동체 바디(110)는 소정의 형상, 예를 들어 직육면체 형상으로 형성되고 그 내부에는 구동 모터(미도시)와 구동 모터에 기어 연결된 구동축(미도시)과 전원 공급을 위한 배터리(미도시)가 내장될 수 있다.
이동체 바디(110)의 양 측 소정 부위에는 주행 방향으로 전후진 가능한 주행 트랙(120)이 형성되고, 이동체 바디(110)의 양 측 단부에는 틸팅 트랙(130)이 형성된다. 틸팅 트랙(130)은 이동체 바디(110)에 각도 틸팅이 가능한 구조로 형성되어 이동체(100)가 장애물 및 계단을 이동할 수 있도록 한다.
이동체(100) 상부에는 다관절 몸체(200)가 형성된다. 다관절 몸체(200)는 복수개의 관절 모듈(210)이 피봇 조인트(220, pivot joint)로 연결 형성된다.
관절 모듈(210) 각각의 내부에는 모터와 기어 링크들이 구비되어, 관절 모듈(210)의 중심축을 기준으로 회전시키고, 관절 모듈(210)과 관절 모듈(210) 사이를 연결하는 피봇 조인트(220)는 관절 모듈(210)을 소정 각도로 틸팅시킨다. 이러한 방식으로 복수개의 관절 모듈(210)은 엔드 이펙터(300)의 궤적 및 활동 구현을 수행한다.
다관절 몸체(200)의 단부에는 엔드 이펙터(300)가 형성된다. 엔드 이펙터(300)는 가스 센서(310)와 카메라(320)와 그리퍼(330)를 포함할 수 있다. 다관절 몸체(200)에 의해 엔드 이펙터(300)의 위치가 조절된다.
엔드 이펙터(300)의 내부에는 종류별 유해가스를 감지하는 가스 센서(310)가 형성되어 유해가스의 종류와 농도 등을 데이터화한 후, 외부의 조작자에게 무선으로 전송한다.
엔드 이펙터(300)의 전방에는 카메라(320)가 형성된다. 카메라(320)는 유해가스가 있는 현장 상황을 실시간으로 촬영하고 촬영된 영상을 조작자에게 전송하여 유해가스 발원지(또는 발원체) 확인하고, 조작자로 하여금 소정의 장소로 대피를 유도할 수 있도록 한다.
카메라(320) 주위에는 그리퍼(330)가 형성된다. 그리퍼(330)는 카메라(320)를 장착한 하우징의 측면에 형성될 수 있으며, 오므리고 펼 수 있는 복수개의 마디 부재(331)로 구성되어 가스 센서(310) 및 카메라(320)에 의해 감지 촬영된 유해가스 발원체를 파지하거나 봉합할 수 있도록 한다. 마디 부재(331) 각각의 내부에는 마디 부재(331)가 구동될 수 있도록 하는 액츄에이터 또는 모터/기어 조합체가 장착될 수 있다. 그리퍼(330)에 의해 파지된 유해가스 발원체는 안전한 장소로 이동된 뒤 처리될 수 있도록 한다.
이동체(100) 내부에는 이동체(100), 다관절 몸체(200), 엔드 이펙터(300) 각부의 동작을 제어하는 제어부(미도시)가 형성된다. 제어부는 조작자의 원격 제어기(RC, 도 2 참조)와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함한다.
조작자가 원격 제어기(RC)를 통해 이동체(100), 다관절 몸체(200), 엔드 이펙터(300) 각부의 동작을 제어하는 제어 명령을 전송하면, 제어부는 이를 수신하여 각부의 동작을 제어하는 모터 또는 액츄에이터 등의 동작을 제어하여 본 발명의 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 조작자가 원하는 장소로 이동하여 원하는 작업을 수행할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 유해가스 탐지 및 처리 로봇의 동작 과정을 설명한다.
다중시설(지하철, 공항, 백화점, 터미널, 전시관 등)에서 유해가스 발생 신고 등에 의해 유해가스 발생 가능성이 감지되면, 작업자는 현장으로 유해가스 탐지 및 처리 로봇을 투입한다. 이때, 원격 제어기(RC)로 이동체(100)의 동작을 제어하여 원하는 장소로 이동될 수 있도록 한다. 이동체(100)는 평지는 주행 트랙(120)을 이용하여 이동하고, 장애물이나 계단은 주행 트랙(120)과 틸팅 트랙(130)을 이용하여 이동한다.
이동 중에, 다관절 몸체(200)의 단부에 형성된 엔드 이펙터(300)의 가스 센서(310)는 유해가스를 감지한다. 가스 센서(310)는 감지값을 제어부로 전송하고, 제어부는 유해가스의 종류와 농도 등을 데이터화하여 통신 모듈을 통해 원격 제어기(RC)로 전송한다. 이동 중에, 다관절 몸체(200)는 조작자의 제어에 의해 상하좌우로 핸들링되면서 엔드 이펙터(300)의 궤적 및 활동 구현을 수행한다.
엔드 이펙터(300)의 가스 센서(310) 및 카메라(320)에 의해 유해가스 발원지(또는 발원체)가 감지 촬영되면, 조작자는 원격 제어기(RC)를 통해 엔드 이펙터(300)의 그리퍼(330)가 유해가스 발원체를 파지하거나 봉합하도록 제어한다. 그리퍼(330)에 의해 파지된 유해가스 발원체는 안전한 장소로 이동된 뒤 처리될 수 있다.
다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇이 도시된 사시도이고, 도 4 및 도 5는 센서 어셈블리의 응용예가 도시된 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇은, 이동체(100), 다관절 몸체(200), 엔드 이펙터(300), 센서 어셈블리(400)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에서, 이동체(100), 다관절 몸체(200), 엔드 이펙터(300)는 전술한 일 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
센서 어셈블리(400)는 적어도 2개 이상의 가스 센서(401 ~ 404)가 이동체 바디(110)의 상부에 서로 이격되어 형성된다. 예를 들어, 4개의 가스 센서(401 ~ 404)가 동서남북 방향으로 각각 형성될 수 있다. 센서 어셈블리(400)를 구성하는 각각의 가스 센서(401 ~ 404)는 각각 유해가스를 감지하고, 감지된 유해가스의 농도를 측정한다.
센서 어셈블리(400)는 여러 방향에서의 유해가스 농도를 측정하여 제어부로 전송하고, 제어부는 유해가스 농도가 가장 큰 방향을 결정한다. 제어부는 결정된 방향으로 이동체(100)를 이동하도록 자동 제어하거나, 또는 결정된 방향을 조작자의 원격 제어기(RC)로 전송하여 조작자로 하여금 결정된 방향으로 조작하도록 유도할 수 있다.
예를 들어, 동일한 종류의 유해가스에 대하여 가스 센서(401)에서 측정된 유해가스 농도가 가장 큰 경우, 가스 센서(401) 방향에 유해가스 발원지(또는 발원체)가 존재할 확률이 크므로 제어부는 가스 센서(401) 방향으로 이동체(100)가 이동하도록 자동 제어하거나, 또는 이를 원격 제어기(RC)로 전송한다.
도면에서는 4개의 가스 센서(401 ~ 404)가 센서 어셈블리(400)를 구성하는 것으로 예시되어 있으나, 최소 2개의 가스 센서로 구성되는 것도 가능하다. 2개의 가스 센서를 이동체(100)의 전방과 후방에 배치하고, 2개의 가스 센서 중에서 유해가스 농도가 더 큰 방향을 이동체(100)의 이동 방향으로 결정할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 센서 어셈블리(400)는 다양한 형태로 응용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 센서 어셈블리(400)는 가스 센서(401 ~ 404)와 센서 지지봉(410 ~ 440)을 포함할 수 있다. 센서 지지봉(410 ~ 440)은 가스 센서(401 ~ 404)가 지면으로부터 소정의 높이에 위치하도록 지지하여 가스 센서(401 ~ 404)가 유해가스를 효과적으로 감지 측정할 수 있도록 한다. 유해가스를 흡입하는 사람의 코, 입의 높이를 고려하면, 센서 지지봉(410 ~ 440)은 0.5 ~ 2.5m의 크기로 형성될 수 있고, 가스 센서(401 ~ 404)는 대략 1.5m의 높이에 형성될 수 있다. 가스 센서(401 ~ 404)는 고정된 높이에 배치되고 그 측정값을 비교하여 유해가스 발원지(또는 발원체)의 방향을 추정할 수 있다. 가스 센서(401 ~ 404) 보다 높은 위치 또는 낮은 위치에서의 유해가스 존재 여부는 다관절 몸체(200)에 의해 궤적이 제어되는 엔드 이펙터(300)의 가스 센서(310)에 의해 감지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스 센서(401a ~ 404c)는 각각의 센서 지지봉(410 ~ 440)에 다른 높이로 복수개 배치될 수 있다. 이 경우, 방향 및 높이 별로 유해가스 농도를 측정할 수 있게 되어, 유해가스 발원지(또는 발원체)의 방향 및 높이를 추정할 수 있게 된다. 따라서, 유해가스 발원지(또는 발원체)의 위치를 정확하고 신속하게 탐지할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 유해가스 탐지 및 처리 로봇에 의하면, 다중시설에서의 유해가스 발생 여부를 안전하고 신속하게 탐지하여 인명 대피 및 발원지(발원체)의 신속한 제거를 도모할 수 있다. 또한, 여러 종류의 유해가스를 신속히 탐지하고 탐지 결과에 따라 적절한 후속 조치를 취할 수 있다. 또한, 화재 현장의 경우, 소방 대원이 투입되기 전에 사전 정찰 기능을 수행함으로써 유독 가스를 탐지하고 분석하여 소방 대원의 진입에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 이동체 110 : 이동체 바디
120 : 주행 트랙 130 : 틸팅 트랙
200 : 다관절 몸체 210 : 관절 모듈
220 : 피봇 조인트 300 : 엔드 이펙터
310 : 가스 센서 320 : 카메라
330 : 그리퍼 400 : 센서 어셈블리
401 ~ 404 : 가스 센서 410 ~ 440 : 센서 지지봉
RC : 원격 제어기

Claims (7)

  1. 다중시설 내부에서 발생하는 유해가스를 탐지 및 처리하는 유해가스 탐지 및 처리 로봇으로서,
    각도 틸팅이 가능한 틸팅 트랙을 구비한 트랙 구조의 이동체;
    상기 이동체 상부에 형성되며 복수개의 관절 모듈이 피봇 조인트로 연결 형성된 다관절 몸체;
    상기 다관절 몸체의 단부에 형성되며 유해가스를 감지하고 감지된 유해가스 발원체를 파지할 수 있는 엔드 이펙터;
    상기 이동체 내부에 형성되며 상기 이동체, 상기 다관절 몸체, 상기 엔드 이펙터의 동작을 제어하는 제어부; 및,
    상기 이동체의 상부에 동서남북 방향으로 각각 이격 형성된 4개의 가스 센서와, 상기 4개의 가스 센서가 지면으로부터 소정의 높이에 위치하도록 지지하는 4개의 센서 지지봉을 구비하는 센서 어셈블리;를 포함하며,
    상기 엔드 이펙터는, 유해가스를 감지하는 가스 센서와, 감지된 유해가스 발원체를 파지하거나 봉합하는 그리퍼와, 상기 엔드 이펙터의 전방을 촬영하는 카메라를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 센서 어셈블리를 구성하는 4개의 가스 센서로부터 측정값을 수신하여 유해가스 농도가 가장 큰 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 상기 이동체가 이동하도록 자동 제어하거나 또는 결정된 방향을 외부의 원격 제어기로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 유해가스 탐지 및 처리 로봇.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 외부의 원격 제어기와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 유해가스 탐지 및 처리 로봇.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 4개의 센서 지지봉 각각은 다른 높이로 배치된 복수개의 가스 센서를 포함하는 유해가스 탐지 및 처리 로봇.
  7. 삭제
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