KR102358427B1 - 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 - Google Patents

지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 Download PDF

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김영규
장순영
윤재호
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Abstract

본 발명은 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것으로서, 하이테크 기계실, 공동구, 폐기물시설 등 위험물이 밀집한 대형 및 초고층 건물의 화재를 조기 발견하고 신속하게 대응함으로써 피해를 최소화하기 위한 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것이다.

Description

지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템{Intelligent Fire Detection Robot System for Fire Extinguishing}
본 발명은 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것으로서, 하이테크 기계실, 공동구, 폐기물시설 등 위험물이 밀집한 대형 및 초고층 건물의 화재를 조기 발견하고 신속하게 대응함으로써 피해를 최소화하기 위한 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것이다.
최근 10년간(2009~2019년)간 화재사고 평균 발생건수는 41,000여건, 인명피해는 2,500여명이며, 사망자도 300여명으로 사망비율도 약 13% 정도로 발생하고 있다.
전체 화재발생건수 중 건축,구조물의 화재가 65%이상임. 또한, 30층 이상 초고층 건물의 화재발생건수 및 인명피해는 해마다 증가하고 있다.
능동적인 화재감지 및 초기대응을 위한 자율주행 로봇과의 융합기술은 무인화/자동화를 통한 기술경쟁력 및 안전성 향상 도모함. 아울러, 화재사고로 인한 인적 물적 발생피해를 최소화할 수 있을 것이다.
관련된 기술로서, 등록특허공보 제10-1304529호에는 화재진압용 소방로봇이 기재되어 있다.
상기 기술은, 재진압용 소방로봇에 관한 것으로, 목적은 화염열기의 내부 침입을 차단하여, 안정적인 소화작동이 가능하고, 복수의 소화기 연결설치에 의해 소화작동시간을 향상시킬 수 있는 화재진압용 소방로봇을 제공하는 것이다.
이러한 상기 기술은, 이동로봇의 상부에 소화분사부가 설치되고, 상기 소화분사부에 의해 소화액 또는 냉각액이 분사되어 화재를 진압하는 화재진압용 소방로봇에 있어서; 상기 소화분사부는 밀폐형으로 이루어지진 외부하우징; 외부하우징내의 공간부에 위치하도록 설치되고 표면에 은(Ag)코팅막을 구비하는 복수의 소화기; 복수의 소화기가 설치되고 이동로봇 또는 이동로봇에 설치된 팬틸트부에 연결설치되는 설치대; 복수의 소화기가 분사호스에 의해 연결되고 외부하우징의 일측에 끝단이 외부노출되도록 설치되는 분사노즐을 포함하여, 원격제어에 의한 분사노즐의 개폐에 의해 소화기내 소화액 또는 냉각액이 화점을 향해 방출되도록 되어 있다.
또한, 공개특허공보 제10-2013-0067650호에는 초기화재 진압로봇이 기재되어 있다.
상기 기술은, 일반 스프링쿨러를 사용하기 힘든 도서관이나 전기장치가 집약되어 있는 서버실 등의 건물 내에서의 화재를 큰 화재로 확장되는 것을 대비하기 위한 화제 초기진압 로봇에 관한 것이다. 또한 이 시스템을 확장하면 화재 초기진압이 힘든 단독주택 밀집 주거지역, 혹은 소방차가 빠르게 도달하기 힘든 지역에서도 활용할 수 있다.
또한, 등록특허공보 제10-1691031호에는 소화기 탑재 로봇을 활용한 화재진화시스템이 기재되어 있다.
상기 기술은, 화재탐지수단과 상용 소화기를 탑재한 로봇을 활용하여 화재 원점에 대한 무인 진화작업이 이루어질 수 있도록 하는 소화기 탑재 로봇을 활용한 화재진화시스템에 관한 것이다.
마지막으로, 등록특허공보 제10-2272065호에는 화재 진압용 소방 로봇이 기재되어 있다.
상기 기술은, 차체, 상기 차체 상에 배치되는 소화기, 구동 모터 및 구동 바퀴를 포함하는 구동부, 및 상기 구동부에 작동적으로(operatively) 연결된 중앙 제어부를 포함하는 이동 로봇이 개시된다. 이동 로봇은 중앙 제어부와 무선 통신을 수행하는 복수의 벽면 온도 감지 센서들로부터, 복수의 벽면 온도 감지 센서들이 배치된 벽면의 온도 정보를 수신하고, 수신한 온도 정보가 지정된 범위를 초과하는 경우, 복수의 벽면 온도 감지 센서들 중 지정된 범위를 최초로 초과한 제1 벽면 온도 감지 센서를 식별하고, 제1 벽면 온도 감지 센서에 대응하는 위치로 이동 로봇이 이동하도록 구동부를 제어할 수 있다.
등록특허공보 제10-1304529호(2013.09.05. 공고) 공개특허공보 제10-2013-0067650호(2013.06.25.) 등록특허공보 제10-1691031호(2017.01.09. 공고) 등록특허공보 제10-2272065호(2021.07.02. 공고)
본 발명의 목적은, 하이테크 기계실, 공동구, 폐기물시설 등 위험물이 밀집한 대형 및 초고층 건물의 화재를 조기 발견하고 신속하게 대응함으로써 피해를 최소화하기 위한 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템은, 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템으로서, 로봇 시스템의 이송을 가능하도록 하는 소정의 프레임의 조립으로 구성된 구동부(10)와; 상기 구동부(10)의 일측에 구성되어 상기 로봇 시스템의 구동을 관리제어하는 제어부(20)와; 상기 구동부(10)의 일측에서 상승 또는 하강제어되도록 구성된 상승부(30)와; 상기 상승부(30)의 상단부에 구성된 지지판(40)과; 상기 지지판(40)의 상면에 구성되어 화재감지를 위한 열화상카메라와 열(연기)감지센서를 포함하도록 구성된 센서부(60)와; 상기 센서부(60)에서 화재감지시 물 또는 소화액을 분무하는 분무부(50);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구동부(10)는, 모터로부터 동력을 인가받아 구동부(10)가 이송될 수 있도록 하는 구동휠(12)과; 상기 구동휠(12)에 따른 구동부(10)의 이송을 보조하는 다수 개의 캐스터(11)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부(10)는, 실린더(13a)와; 상기 실린더에 일단부가 결합되고, 타단부는 구동부(10)의 일측에 구성된 힌지에 의해 결합되어 구동부(10) 일측에 구성되는 고정체(13b);를 포함하는 아웃트리거(13)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아웃트리거(13)를 구성하는 고정체(13b)의 타단부에 결합된 힌지 일측, 또는 구동부(10)의 일측에는 물체감지센서(14)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상승부(30)는 엑스리프트의 형상을 가지며, 스파이럴 리프트(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분무부(50)는, 구동부(10) 일측에 구성된 탱크(51)와; 상기 탱크에 수용된 물 또는 소화액을 유동시키는 펌프(52a)와; 상기 펌프(52a)에 연결되어 소정의 길이를 가지면서 연장되는 릴호스(53)와; 상기 릴호스(53)가 권취되는 권취부(52)와; 상기 릴호스(53) 일측에 구성되어 탱크에 수용된 물 또는 소화액의 유동을 단속하는 개폐수단(54)과; 상기 개폐수단(54)을 제어하는 개폐제어수단(55)과; 상기 릴호스(53) 또는 개폐수단(54)의 단부에 구성되어 물 또는 소화액을 분무하는 분무노즐(56);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 의하면, 센서감지에 의존한 기존 화재감지 시스템은 센서 감지영역까지 확산되어야 감지되므로 다수 설치가 필요하나, 이동식일 경우, 화재를 능동적으로 감지 및 초기 진압할 수 있다.
또한, 정밀한 자기위치 인식 알고리즘을 통한 자율주행이 가능하여, 보다 정밀하게 발화지역 확인 및 즉시 소화활동을 할 수 있어 확산을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 다른 방향에서 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 중 상승부를 집중적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 중 분무부를 집중적으로 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 평면방향에서 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것으로서, 하이테크 기계실, 공동구, 폐기물시설 등 위험물이 밀집한 대형 및 초고층 건물의 화재를 조기 발견하고 신속하게 대응함으로써 피해를 최소화하기 위한 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 다른 방향에서 나타낸 것이며, 도 3은 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 중 상승부를 집중적으로 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템을 평면방향에서 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템은, 로봇 시스템의 이송을 가능하도록 하는 소정의 프레임의 조립으로 구성된 구동부(10)와; 상기 구동부(10)의 일측에 구성되어 상기 로봇 시스템의 모든 구동을 관리제어하는 제어부(20)와; 상기 구동부(10)의 일측에서 상승 또는 하강제어되도록 구성된 상승부(30)와; 상기 상승부(30)의 상단부에 구성된 지지판(40)과; 상기 지지판(40)의 상면에 구성되어 화재감지를 위한 열화상카메라와 열(연기)감지센서를 포함하도록 구성된 센서부(60)와; 상기 센서부(60)에서 화재감지시 물 또는 소화액을 분무하는 분무부(50);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 구동부(10)는 모터로부터 동력을 인가받아 구동부(10)가 이송될 수 있도록 하는 구동휠(12)과; 상기 구동휠(12)에 따른 구동부(10)의 이송을 보조하는 다수 개의 캐스터(11)를 포함한다.
또한, 상기 구동부(10)의 일측면으로는 아웃트리거(13)가 구성되는데, 상기 아웃트리거(13)는 실린더(13a) 및 상기 실린더에 일단부가 결합되고, 타단부는 구동부(10)의 일측에 구성된 힌지에 의해 결합되어 구동부(10) 일측에 구성되는 고정체(13b)를 포함하여, 상기 구동부(10)의 이송 중 고정이 필요할 때 고정하는 기능을 한다.
부연하면, 상기 실린더(13a)를 조작하여 고정체(13b)의 연결된 일단부를 하강시켜 바닥면에 맞닿아 고정되도록 하는 것이며, 이는 제어부(20)의 제어에 기반하여 기능할 수 있다.
또한, 상기 아웃트리거(13)는 구동부(10)의 적어도 1개 이상의 일면에 형성되어 고정력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 아웃트리거(13)를 구성하는 고정체(13b)의 타단부에 구성된 힌지 일측, 또는 구동부(10)의 일측에는 물체감지센서(14)가 구성될 수 있다.
상기 물체감지센서(14)는 물체감지에 대한 센싱정보를 제어부(20)로 전송하고, 상기 제어부(20)는 센싱정보에 기반하여 상기 로봇 시스템이 이송될 때 물체에 충돌하는 것을 방지하도록 한다.
또한, 상기 상승부(30)는 엑스리프트의 형상을 가지며, 첨부된 도면의 도 3과 같이 스파이럴 리프트(31)를 더 포함할 수 있다.
즉, 스파이럴 리프트(31)가 상승 및 하강의 기능을 하며 엑스리프트 형상의 상승부(30)는 보조적으로 상/하강에 따른 진동을 저감하는 기능을 한다.
이때, 스파이럴 리프트(31)는 종래 적용된 기술을 그대로 적용하는 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 하며, 동작 및 구성관계에 대하여 부연하면, 종래 공지된 등록특허공보 제10-1852773호에 기재된 오토 왜건 장치를 참고하도록 한다.
상기 지지판(40)은, 상승부(30)의 상단부에 핀을 이용하여 힌지 결합되며, 그 상면에 분무부(50)와 센서부(60)가 구성되도록 한다.
상기 센서부(60)는 화재감지를 위한 열화상카메라와 열(연기)감지센서를 포함하며, 이들이 결합된 다양한 형상을 가질 수 있다.
아울러, 도면에 도시되지 않았지만 본 발명에 따른 로봇 시스템에는 상기 센서부(60)의 센싱정보를 수신하여 모니터링하도록 제공하는 모니터링수단을 더 포함할 수 있다.
상기 분무부(50)에 대하여 첨부된 도면의 도 4를 참조하도록 한다.
도 4는 도 1의 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템 중 분무부를 집중적으로 나타낸 것이다.
첨부된 도면의 도 4에 따른 상기 분무부(50)는 구동부(10) 일측에 구성된 탱크(51)와; 상기 탱크에 수용된 물 또는 소화액을 유동시키는 펌프(52a)와; 상기 펌프(52a)에 연결되어 소정의 길이를 가지면서 연장되는 릴호스(53)와; 상기 릴호스(53)가 권취되는 권취부(52)와; 상기 릴호스(53) 일측에 구성되어 탱크에 수용된 물 또는 소화액의 유동을 단속하는 개폐수단(54)과; 상기 개폐수단(54)을 제어하는 개폐제어수단(55)과; 상기 릴호스(53) 또는 개폐수단(54)의 단부에 구성되어 물 또는 소화액을 분무하는 분무노즐(56);을 포함할 수 있다.
이때, 상기 개폐수단(54)은 통상의 볼밸브를 적용할 수 있다. 따라서 상기 개폐제어수단(55)은 볼밸브를 제어하기 위한 수단일 수 있을 것이다.
이때, 분무노즐(56)이 건 형태의 것이라면 분모노즐(56)의 조작에 기반하여 개폐제어수단(55)이 개폐수단(54)을 제어하도록 구성할 수 있다. 이는 볼밸브를 이해하는 통상의 기술자에게 자명할 수 있다.
또한, 상기 탱크(51)는 물 또는 소화액을 충진하기 위한 충진밸브(도면부호 미표시)가 구성될 수도 있다.
한편, 설계 조건에 따라서 상기 아웃트리거(13)의 고정체(13b)의 하측으로는 [표 1]과 같은 구성을 포함할 수 있으며, 이는 아웃트리거(13)의 구동으로 로봇 시스템을 바닥에 고정하려고 할 때 이물질이 존재하여도 견고한 고정이 가능하도록 한다.
Figure 112021123495786-pat00001
[표 1]에 따른 고정체(13b)는 하측에 힌지를 이용하여 T판이 결합된다.
상기 T판은 'T'형상을 가지는 구조물로서, 양측에 'ㄴ'자 형상을 가지는 측판이 대층되는 방향으로 결합되며, 이때 T판과 측판은 돌기와 홈을 이용하여 결합되고, 상기 돌기는 2단의 형상을 가짐으로써 홈으로부터 이탈되지 않도록 한다.
또한, 상기 홈에는 스프링을 포함하여 돌기가 홈으로부터 탄성을 가질 수 있도록 한다.
이러한 2개의 측판의 각 하면으로는 상기 돌기와 홈의 형상과 동일한 형상을 가지는 홈구조물과 돌기구조물이 결합된 지지부가 볼팅 등으로 결합되며, 상기 돌기구조물의 하측으로는 플렉시블(고무, 실리콘 등)한 재질의 바닥판이 결합된다. 이때, 바닥판의 결합 역시 볼팅 등에 의해 가능하도록 한다.
상기 바닥판은 중심 영역에서 절단되어 2개로 구성되며, 얇은 막(고무 재질)으로 연결되도록 한다. 한편, 상기 지지부는 [표 1]과 다르게 측판과 바닥판 사이에서 다수 개 구성될 수도 있다.
이렇게 구성됨에 따라, 바닥판 하측에 이물질이 존재하는 경우, 바닥판의 휨이 가능함과 더불어 측판이 T판의 양단부에서 각기 다른 높이 조절이 가능하므로, 바닥판 하측, 즉 바닥면에 어떤 위치에 어떠한 형태의 이물질이 존재하더라도, 안정적인 아웃트리거의 고정 역할이 가능해지는 장점을 가진다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
10 : 구동부
11 : 캐스터
12 : 구동휠
13 : 아웃트리거
13a : 실린더
13b : 고정체
14 : 물체감지센서
20 : 제어부
30 : 상승부
31 : 스파이럴 리프트
40 : 지지판
50 : 분무부
51 : 탱크
52 : 권취부
53 : 릴호스
54 : 개폐수단
55 : 개폐제어수단
56 : 분무노즐
60 : 센서부

Claims (6)

  1. 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템에 있어서,
    로봇 시스템의 이송을 가능하도록 하는 소정의 프레임의 조립으로 구성된 구동부(10)와;
    상기 구동부(10)의 일측에 구성되어 상기 로봇 시스템의 구동을 관리제어하는 제어부(20)와;
    상기 구동부(10)의 일측에서 상승 또는 하강제어되도록 구성된 상승부(30)와;
    상기 상승부(30)의 상단부에 구성된 지지판(40)과;
    상기 지지판(40)의 상면에 구성되어 화재감지를 위한 열화상카메라와 열(연기)감지센서를 포함하도록 구성된 센서부(60)와;
    상기 센서부(60)에서 화재감지시 물 또는 소화액을 분무하는 분무부(50);를 포함하되,
    상기 구동부(10)는,
    모터로부터 동력을 인가받아 구동부(10)가 이송될 수 있도록 하는 구동휠(12)과;
    상기 구동휠(12)에 따른 구동부(10)의 이송을 보조하는 다수 개의 캐스터(11)와;
    실린더(13a) 및 상기 실린더에 일단부가 결합되고, 타단부는 구동부(10)의 일측에 구성된 힌지에 의해 결합되어 구동부(10) 일측에 구성되는 고정체(13b)를 포함하는 아웃트리거(13);와;
    상기 아웃트리거(13)를 구성하는 고정체(13b)의 타단부에 결합된 힌지 일측, 또는 구동부(10)의 일측에 구성된 물체감지센서(14);를 포함하고,
    상기 고정체(13b)는, 하측에 힌지를 이용하여 T판이 결합되되,
    상기 T판은 'T'형상을 가지는 구조물로서, 양측에 'ㄴ'자 형상을 가지는 측판이 대층되는 방향으로 결합되며, T판과 측판은 돌기와 홈을 이용하여 결합되고, 상기 돌기는 2단의 형상을 가짐으로써 홈으로부터 이탈되지 않도록 하고,
    상기 홈에는 스프링을 포함하여 돌기가 홈으로부터 탄성을 가질 수 있도록 하며, 2개의 측판의 각 하면으로는 상기 돌기와 홈의 형상과 동일한 형상을 가지는 홈구조물과 돌기구조물이 결합된 지지부가 결합되고, 상기 돌기구조물의 하측으로는 플렉시블한 재질의 바닥판이 결합되며,
    상기 바닥판은 중심 영역에서 절단되어 2개로 구성되며, 얇은 막으로 연결됨에 따라,
    상기 바닥판 하측에 이물질이 존재하는 경우, 바닥판의 휨이 가능함과 더불어 측판이 T판의 양단부에서 각기 다른 높이 조절이 가능하므로, 바닥면에 이물질이 존재하더라도, 안정적인 아웃트리거의 고정 역할이 가능해지는 것을 특징으로 하는, 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템.
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  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상승부(30)는 엑스리프트의 형상을 가지며, 스파이럴 리프트(31)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분무부(50)는,
    구동부(10) 일측에 구성된 탱크(51)와;
    상기 탱크에 수용된 물 또는 소화액을 유동시키는 펌프(52a)와;
    상기 펌프(52a)에 연결되어 소정의 길이를 가지면서 연장되는 릴호스(53)와;
    상기 릴호스(53)가 권취되는 권취부(52)와;
    상기 릴호스(53) 일측에 구성되어 탱크에 수용된 물 또는 소화액의 유동을 단속하는 개폐수단(54)과;
    상기 개폐수단(54)을 제어하는 개폐제어수단(55)과;
    상기 릴호스(53) 또는 개폐수단(54)의 단부에 구성되어 물 또는 소화액을 분무하는 분무노즐(56);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 화재감지 소화용 로봇 시스템.
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