KR102392876B1

KR102392876B1 - 수상 로봇

Info

Publication number: KR102392876B1
Application number: KR1020200150635A
Authority: KR
Inventors: 김현식; 만동우; 조영주; 박휘근
Original assignee: 동명대학교 산학협력단
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-04-29

Abstract

본 발명은 수상 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 마운트를 회전시키는 방식으로 세일을 펼치거나 접이할 수 있는 세일링 요트형 수상 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 수상 로봇에 있어서, 소정의 부유 구조를 가지도록 구비되는 데크; 상기 데크의 일측에 구비되는 제1힌지; 상기 제1힌지에 힌지결합되는 마스트(Mast); 상기 마스트에 연결되는 세일; 및 상기 마스트를 제1힌지를 기준으로 회전시키도록 구비되는 구동부;를 포함하여, 마스트의 회전에 따라 세일이 펼쳐지거나 접이되는, 수상 로봇을 제공한다.

Description

수상 로봇{Surface robot}

본 발명은 수상 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 마운트를 회전시키는 방식으로 세일을 펼치거나 접이할 수 있는 세일링 요트형 수상 로봇에 관한 것이다.

요트에 사용되는 세일(Sail)은 미사용 시 마스트로부터 분리하여 접어서 보관하며, 면적이 넓기 때문에 두명 정도의 사람이 협업해야 하는 어려움이 있다.

요트의 사용 시에는 접어두었던 세일을 다시 마스트에 장착해야 하며, 이 또한 수작업으로 이루어지고 있다.

세일의 탈착 작업의 빈도가 높은 경우에는 상당한 불편함을 야기하고 있으며, 원격조종 및 자체추진 등이 가능한 세일링 요트형 수상 로봇에서는 필요시 자동으로 세일을 접거나 펼쳐야하나, 종래 세일링 요트에서는 세일을 자동으로 접거나 펼치기 어려워 세일을 상시 펼친 상태로 사용하고 있다.

자체추진 시에는 세일을 접어 바람의 저항을 최소화하는 것이 중요하며, 국내등록특허 제10-1470489호에는 자체추진기능이 없는 요트가 개시되어 있다. 상기 특허문헌에서는 세일을 직접 롤러 등에 권취하고 있으나, 세일을 직접 권취하는 구조에서는 세일의 손상(찢김) 및 권취장치의 고장 등이 자주 발생하는 한계점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 요트(및 요트형 수상 로봇)의 문제점을 해결하기 위하여, 마스트를 회전시켜 단시간 내에 세일을 접이하거나 펼칠 수 있는 수상 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 수상 로봇에 있어서, 소정의 부유 구조를 가지도록 구비되는 데크(1); 상기 데크(1)의 일측에 구비되는 제1힌지(2); 상기 제1힌지(2)에 힌지결합되는 마스트(Mast; 3); 상기 마스트(3)에 연결되는 세일(4); 및 상기 마스트(3)를 제1힌지(2)를 기준으로 회전시키도록 구비되는 구동부;를 포함하여, 마스트(3)의 회전에 따라 세일(4)이 펼쳐지거나 접이되는, 수상 로봇을 제공한다.

또한, 상기 구동부는: 상기 마스트(3)의 단부에 연결되는 지지줄(5); 및 상기 지지줄(5)을 권취 또는 권출하도록 구비되는 권취모터(6);를 포함하고, 상기 제1힌지(2)의 상부에서 마스트(3)에 연결되어, 마스트(3)의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제1조인트(7); 상기 제1조인트(7)의 일측에 구비되는 제2힌지(8); 상기 제2힌지(8)에 연결되는 붐(Boom; 9); 상기 데크(1)의 일측에 구비되어, 상기 붐(9)을 데크(1)에 대해 수직 위쪽 방향으로 지지하는 붐(9)지지대; 및 상기 제1힌지(2)에 구비되어, 상기 마스트(3)가 데크(1)에 대해 수직인 상태로부터 수평인 상태까지 90도 범위 내에서만 회전 가능하도록 제한하는 힌지후크;를 포함하여, 상기 지지줄(5)의 권출 시, 붐(9)의 자중에 의해 마스트(3)가 수직 방향으로부터 수평 방향으로 기울어지고, 상기 지지줄(5)의 권취 시, 지지줄(5)의 장력에 의해 마스트(3)가 수평 방향으로부터 수직 방향으로 기울어지되, 상기 지지줄(5)의 권출 및 권취 시, 붐(9)의 양단은 각각 붐지지대 및 제2힌지(8)에 의해 수평 상태가 유지되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 제2힌지(8)의 상부에서 마스트(3)에 연결되어, 마스트(3)의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제2조인트(10); 상기 제2조인트(10)의 일측에 구비되는 제3힌지(11); 및 상기 제3힌지(11)에 연결되는 배튼(Batten; 12);을 포함하여, 상기 지지줄(5)의 권출 시, 배튼(12)의 자중에 의해 제2조인트(10)가 마스트(3)를 따라 수직 아래 방향으로 이동하고, 상기 지지줄(5)의 권취 시, 세일(4)의 장력에 의해 제2조인트(10)가 마스트(3)를 따라 수직 위 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

아울러, 상기 마스트(3)는 원단면을 가지는 축으로 형성되고, 상기 제1조인트(7) 및 제2조인트(10)(이하, '조인트'로 통칭함)는 마스트(3)를 수용하는 소정의 중공축으로 형성되어, 마스트(3)의 외주면과 조인트의 내주면이 접하도록 구성되고, 상기 조인트의 중공축 외주면에 접하도록 마스트(3)에 결합되어, 조인트가 마운트를 중심으로 하는 회전에 대해 구속되도록 지지하는 마스트커버(13);를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1힌지(2)의 회전 방향과 수직인 회전 방향을 가지고, 상부에 제1힌지(2)가 결합되는 제4힌지(14); 상기 제4힌지(14)를 회전시키도록, 제4힌지(14)의 중심으로부터 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 제1로테이션 바(15); 일단이 상기 제1로테이션 바(15)의 일측에 힌지결합되어 제1로테이션 바(15)에 동력을 전달하는 제1트랜스미션 바(16); 상기 제1트랜스미션 바(16)의 타단이 힌지결합되는 제2로테이션 바(17); 상기 제2로테이션 바(17)에 연결되는 제1종동기어(18); 상기 제1종동기어(18)와 소정의 기어비를 가지도록 구비되되, 제1종동기어(18)의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 제1원동기어; 상기 제1원동기어에 동력을 공급하는 제1조향모터; 및 상기 제1원동기어와 제1조향모터 사이에 구비되는 제1클러치;를 포함하여, 상기 제1조향모터가 구동되지 않는 상태에서는 제1클러치를 해제하여 제1원동기어를 고정시켜 제1조향모터에 대한 부하를 제거하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 마스트(3)는: 중공축으로 형성되는 하부마스트; 상기 하부마스트에 내접하여 수용되는 중실축으로 형성되는 상부마스트; 상기 하부마스트의 상단 및 상부마스트의 하단에 각각 형성되는 핀결합홀; 및 상기 핀결합홀에 체결되도록 구비되는 핀;을 포함하고, 상기 하부마스트에 구비되는 핀결합홀은 제2조인트의 최대높이보다 높은 위치에 형성되어, 상기 세일이 접이된 상태에서 핀 체결을 해제하고 상부마스트를 하부마스트에 삽입할 수 있도록 구성될 수 있다.

아울러, 상기 데크(1)의 하부에 구비되는 러더(Rudder; 24); 상기 러더(24)가 소정의 범위에서 각도조절 되도록 구비되는 러더축(19); 상기 러더축(19)을 회전시키도록, 러더축(19)의 중심으로부터 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 제3로테이션 바(20); 일단이 상기 제3로테이션 바(20)의 일측에 힌지결합되어 제3로테이션 바(20)에 동력을 전달하는 제2트랜스미션 바(21); 상기 제2트랜스미션 바(21)의 타단이 힌지결합되는 제4로테이션 바(22); 상기 제4로테이션 바(22)에 연결되는 제2종동기어(23); 상기 제2종동기어(23)와 소정의 기어비를 가지도록 구비되되, 제2종동기어(23)의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 제2원동기어; 상기 제2원동기어에 동력을 공급하는 제2조향모터; 및 상기 제2원동기어와 제2조향모터 사이에 구비되는 제2클러치;를 포함하여, 상기 제2조향모터가 구동되지 않는 상태에서는 제2클러치를 해제하여 제2원동기어를 고정시켜 제2조향모터에 대한 부하를 제거하도록 구성될 수 있다.

또한, 풍향 및 풍속을 측정하도록 구비되는 풍향풍속계; 및 상기 풍향 및 풍속에 따라 제1조향모터 및 제2조향모터를 동작시키는 제어부;를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 세일을 접고 펼치는 과정을 간편화할 수 있어서, 항해 상황 변동에 빠르게 대응할 수 있다.

또한, 단일 액츄에이터(모터)로 마스트(세일)를 제어할 수 있어서, 구조의 복잡성을 낮춤으로써 내구성 및 유지보수성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 마스트 단부에 액츄에이터의 힘을 가함으로써, 작은 힘으로도 큰 모멘트를 발생시켜 세일을 제어할 수 있다.

아울러, 액츄에이터에 가해지는 외력을 최소화함으로써, 모터, 기판 등 전장부품의 고장을 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 수상 로봇의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 수상 로봇의 다른 방향에서의 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 수상 로봇 일부 구성만을 나타낸의 평면도이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물 (equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어(operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될수 있다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

상기 구동부는 제1힌지 또는 마스트에 직접 연결되는 것도 가능하나, 후술하는 본 발명의 실시 예에서는 제1힌지(마스트의 일단)로부터 이격된 마스트의 단부(마스트의 타단)에 구동부를 연결함으로써 구동부에 가해지는 부하를 최소화할 수 있다.

상기와 같은 구성은, 세일이 '권취'되지 않는 점에서 종래의 세일링 요트 관리 방법 등과 차이가 있다.

종래 기술은 세일을 보관하기 위하여 부피를 최대한 줄이는 방법(권취 또는 여러 단으로 세일을 포개어 접는 방법 등)을 사용하나, 본 발명의 실시 예는 세일의 부피를 줄이는 것 보다 세일을 접거나 펼치는 데 소요되는 시간을 현저하게 단축시키는 것에 초점을 두고 있다.

상기 제1힌지는 데크의 바닥면에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 데크의 하부에는 자체추진이 가능한 프로펠러 등의 자체추진장치가 구비될 수 있으며, 풍력을 이용하여 세일로 추진할 때에는 자체추진장치와 물 간 저항에 의한 에너지 손실을 방지하도록 데크 내측으로 삽입되도록 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시 예에 의한 수상 로봇은 원격 조종이 가능하도록 제어부 및 소정의 통신수단을 구비할 수 있으며, 원격 조종을 보조하기 위하여 GPS, 마그네틱 컴파스, 풍향계, 풍속계 등이 더 구비될 수 있다.

데크의 하부에는 러더, 센터보드 등 요트에 일반적으로 사용되는 구성 또한 포함될 수 있다.

또한, 상기 구동부는: 상기 마스트(3)의 단부에 연결되는 지지줄(5); 및 상기 지지줄(5)을 권취 또는 권출하도록 구비되는 권취모터(6);를 포함하고, 상기 제1힌지(2)의 상부에서 마스트(3)에 연결되어, 마스트(3)의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제1조인트(7); 상기 제1조인트(7)의 일측에 구비되는 제2힌지(8); 상기 제2힌지(8)에 연결되는 붐(9)(Boom); 상기 데크(1)의 일측에 구비되어, 상기 붐(9)을 데크(1)에 대해 수직 위쪽 방향으로 지지하는 붐(9)지지대; 및 상기 제1힌지(2)에 구비되어, 상기 마스트(3)가 데크(1)에 대해 수직인 상태로부터 수평인 상태까지 90도 범위 내에서만 회전 가능하도록 제한하는 힌지후크;를 포함하여, 상기 지지줄(5)의 권출 시, 붐(9)의 자중에 의해 마스트(3)가 수직 방향으로부터 수평 방향으로 기울어지고, 상기 지지줄(5)의 권취 시, 지지줄(5)의 장력에 의해 마스트(3)가 수평 방향으로부터 수직 방향으로 기울어지되, 상기 지지줄(5)의 권출 및 권취 시, 붐(9)의 양단은 각각 붐(9)지지대 및 제2힌지(8)에 의해 수평 상태가 유지되도록 구성될 수 있다.

상기 '1 자유도를 가지도록'은, '1 자유도 이상의 자유도를 가지도록'으로 해석될 수 있다.

상기 지지줄은 마스트의 상단에 연결하는 것이 바람직하며, 마스트의 일측에 별도의 도르래를 구비함으로써 지지줄과 마스트가 평행하도록 구성함으로써 수상 로봇 상부(데크 상부)의 공간을 효율적으로 활용하는 것(마스트와 지지줄 사이의 공간 최소화)도 가능하나, 도면에는 도르래 없이 지지줄과 마스트가 소정의 각도를 이루는 실시 예를 표기하였다.

상기 제2힌지는 소정의 베어링 구조를 포함할 수 있으며, 이러한 구조로 인해 제1조인트가 마스트를 따라 상하 방향으로 이동함에도 붐이 다른 구성요소와 간섭하지 않고 수평이 유지될 수 있다.

마스트는 데크에 완전히 누운(밀착한) 수평 상태로부터, 데크에 대해 수직이 되는 상태까지 각도가 조절될 수 있으며, 제1힌지에는 지지줄의 장력 및 마스트 등의 자중에 의한 2 축 방향의 반력(수직, 수평)이 가해질 뿐, 제1힌지 및 마스트에 대한 별도의 동력 전달(직접적인)이 없이도 동작될 수 있다.

상기와 같은 구조를 통해, 마스트 및 세일이 더 강한 바람에도 버틸 수 있도록 설계할 수 있으며, 강도설계에 대한 비용을 절감시킬 수 있다. 반대로, 마스트에 액츄에이터를 직접 연결하는 경우에는, 액츄에이터가 풍력에 의한 반력 등을 버티도록 설계되어야 하므로, 장치의 복잡성 및 설계비용이 현저하게 증가할 수 있다.

상기 권취모터는, 권취 및 권출이 모두 가능한 모터로써, DC모터가 사용될 수 있다.

그리고, 상기 제2힌지(8)의 상부에서 마스트(3)에 연결되어, 마스트(3)의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제2조인트(10); 상기 제2조인트(10)의 일측에 구비되는 제3힌지(11); 및 상기 제3힌지(11)에 연결되는 배튼(12)(Batten);을 포함하여, 상기 지지줄(5)의 권출 시, 배튼(12)의 자중에 의해 제2조인트(10)가 마스트(3)를 따라 수직 아래 방향으로 이동하고, 상기 지지줄(5)의 권취 시, 세일(4)의 장력에 의해 제2조인트(10)가 마스트(3)를 따라 수직 위 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 배튼에도 조인트 및 힌지를 연결함으로써, 세일이 평평한 상태를 유지하도록(장력이 유지되도록) 구성할 수 있다. 예를 들어, 마스트가 수직 상태로부터 소정의 예각만큼 기울어진 경우에도 배튼의 상부 세일은 평평하게 유지될 수 있다.

상기와 같은 기능을 구현하기 위하여, 배튼은 붐과는 다르게 수평 상태로부터 상향으로(제3힌지로부터 멀어질수록 높이가 높아지도록) 소정의 각도를 가지고 기울어지게 세일에 결합될 수 있다.

아울러, 상기 마스트(3)는 원단면을 가지는 축으로 형성되고, 상기 제1조인트(7) 및 제2조인트(10)(이하, '조인트'로 통칭함)는 마스트(3)를 수용하는 소정의 중공축으로 형성되어, 마스트(3)의 외주면과 조인트의 내주면이 접하도록 구성되고, 상기 조인트의 중공축 외주면에 접하도록 마스트(3)에 결합되어, 조인트가 마운트를 중심으로 하는 회전에 대해 구속되도록 지지하는 마스트(3)커버;를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 '마스트의 외주면과 조인트의 내주면이 접하도록 구성'된다는 기재는, 마스트의 외주면 직경에 비해 조인트의 내주면 직경이 소정의 크기만큼 크게 구성되는 것을 의미하며, 소정의 유격을 가지도록 형성됨으로써 조인트가 큰 마찰손실 없이 마스트를 따라 유동할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

조인트의 외주면은 소정의 모서리를 가지도록 형성함으로써, 모서리가 상기 마스트커버와 접촉함으로써 조인트가 마스트(및 마스트커버)에 대해 회전구속되도록 구성하는 것이 바람직하다.

마스트커버 등 조인트의 회전구속(마스트 축 방향 회전에 대한 구속)을 위한 구조가 없는 경우에는, 세일이 원치 않는 방향으로 유동(회전, 방향 변경)될 수 있다.

상기 '제1힌지의 회전 방향과 수직인 회전 방향'은, 도 3 지면에 수직인 축에 대한 회전 방향을 의미한다.

상기와 같이 제1조향모터로부터 제4힌지까지의 동력전달과정을 다단에 걸쳐서, 기어비/지렛대 원리 등을 활용한 힘의 크기 변환을 통해 전달함으로써, 강풍에 의해 제1조향모터가 파손되거나 원하지 않는 세일의 방향전환이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제1클러치는 자동차의 'P 기어'와 같이, 마스트(제4힌지)가 회전하지 않도록 방지하는 브레이크 기능을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 마스트(3)는: 중공축으로 형성되는 하부마스트(3); 상기 하부마스트(3)에 내접하여 수용되는 중실축으로 형성되는 상부마스트(3); 상기 하부마스트(3)의 상단 및 상부마스트(3)의 하단에 각각 형성되는 핀결합홀; 및 상기 핀결합홀에 체결되도록 구비되는 핀;을 포함하고, 상기 하부마스트(3)에 구비되는 핀결합홀은 제2조인트(10)의 최대높이보다 높은 위치에 형성되어, 상기 세일(4)이 접이된 상태에서 핀 체결을 해제하고 상부마스트(3)를 하부마스트(3)에 삽입할 수 있도록 구성될 수 있다.

상부마스트는 보다 큰 하중에 버틸 수 있도록 중실축으로 구비되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 마스트의 길이 조절이 가능하도록 구성하여, 접이 후 길이를 짧게 조절한 마스트 및 세일 결합체를 데크에 구비된 소정의 보관함에 보관할 수 있다.

상기 '제2조인트의 최대높이'는, 마스트가 수직으로 지지되어 세일이 완전히 펼쳐진 상태에서의 제2조인트의 높이를 의미할 수 있다.

상기 러더 조향 구조는, 마스트(제4힌지) 조향 구조와 유사하며, 각 조향 구조는 서로 소정의 거리만큼 이격되도록 하여 간섭을 방지하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 세일의 방향을 조절함으로써, 특정한 풍속에 대해 수상 로봇을 원하는 속력으로 조절할 수 있으며, 러더의 방향을 조절함으로써 수상 로봇의 진행 방향을 조절할 수 있다. 세일 및 러더의 방향 조절을 조합하여, 수상 로봇이 전복되지 않으면서 적절한 속력 및 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다.

1 : 데크 2 : 제1힌지
3 : 마스트 4 : 세일
5 : 지지줄 6 : 권취모터
7 : 제1조인트 8 : 제2힌지
9 : 붐 10 : 제2조인트
11 : 제3힌지 12 : 배튼
13 : 마스트커버 14 : 제4힌지
15 : 제1로테이션 바 16 : 제1트랜스미션 바
17 : 제2로테이션 바 18 : 제1종동기어
19 : 러더축 20 : 제3로테이션 바
21 : 제2트랜스미션 바 22 : 제4로테이션 바
23 : 제2종동기어 24 : 러더
25 : 자체추진장치 26 : 센터보드

Claims

수상 로봇에 있어서,
소정의 부유 구조를 가지도록 구비되는 데크;
상기 데크의 일측에 구비되는 제1힌지;
상기 제1힌지에 힌지결합되는 마스트(Mast);
상기 마스트에 연결되는 세일; 및
상기 마스트를 제1힌지를 기준으로 회전시키도록 구비되는 구동부;를 포함하여, 마스트의 회전에 따라 세일이 펼쳐지거나 접이되고,
상기 구동부는:
상기 마스트의 단부에 연결되는 지지줄; 및
상기 지지줄을 권취 또는 권출하도록 구비되는 권취모터;를 포함하고,
상기 제1힌지의 상부에서 마스트에 연결되어, 마스트의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제1조인트;
상기 제1조인트의 일측에 구비되는 제2힌지;
상기 제2힌지에 연결되는 붐(Boom);
상기 데크의 일측에 구비되어, 상기 붐을 데크에 대해 수직 위쪽 방향으로 지지하는 붐지지대; 및
상기 제1힌지에 구비되어, 상기 마스트가 데크에 대해 수직인 상태로부터 수평인 상태까지 90도 범위 내에서만 회전 가능하도록 제한하는 힌지후크;를 포함하여,
상기 지지줄의 권출 시, 붐의 자중에 의해 마스트가 수직 방향으로부터 수평 방향으로 기울어지고,
상기 지지줄의 권취 시, 지지줄의 장력에 의해 마스트가 수평 방향으로부터 수직 방향으로 기울어지되,
상기 지지줄의 권출 및 권취 시, 붐의 양단은 각각 붐지지대 및 제2힌지에 의해 수평 상태가 유지되는, 수상 로봇
삭제
청구항 1항에 있어서,
상기 제2힌지의 상부에서 마스트에 연결되어, 마스트의 축 방향을 따라 1 자유도를 가지도록 구비되는 제2조인트;
상기 제2조인트의 일측에 구비되는 제3힌지; 및
상기 제3힌지에 연결되는 배튼(Batten);을 포함하여,
상기 지지줄의 권출 시, 배튼의 자중에 의해 제2조인트가 마스트를 따라 수직 아래 방향으로 이동하고,
상기 지지줄의 권취 시, 세일의 장력에 의해 제2조인트가 마스트를 따라 수직 위 방향으로 이동하는, 수상 로봇
청구항 3항에 있어서,
상기 마스트는 원단면을 가지는 축으로 형성되고,
상기 제1조인트 및 제2조인트(이하, '조인트'로 통칭함)는 마스트를 수용하는 소정의 중공축으로 형성되어, 마스트의 외주면과 조인트의 내주면이 접하도록 구성되고,
상기 조인트의 중공축 외주면에 접하도록 마스트에 결합되어, 조인트가 마운트를 중심으로 하는 회전에 대해 구속되도록 지지하는 마스트커버;를 더 포함하는, 수상 로봇
청구항 1항에 있어서,
상기 제1힌지의 회전 방향과 수직인 회전 방향을 가지고, 상부에 제1힌지가 결합되는 제4힌지;
상기 제4힌지를 회전시키도록, 제4힌지의 중심으로부터 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 제1로테이션 바;
일단이 상기 제1로테이션 바의 일측에 힌지결합되어 제1로테이션 바에 동력을 전달하는 제1트랜스미션 바;
상기 제1트랜스미션 바의 타단이 힌지결합되는 제2로테이션 바;
상기 제2로테이션 바에 연결되는 제1종동기어;
상기 제1종동기어와 소정의 기어비를 가지도록 구비되되, 제1종동기어의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 제1원동기어;
상기 제1원동기어에 동력을 공급하는 제1조향모터; 및
상기 제1원동기어와 제1조향모터 사이에 구비되는 제1클러치;를 포함하여,
상기 제1조향모터가 구동되지 않는 상태에서는 제1클러치를 해제하여 제1원동기어를 고정시켜 제1조향모터에 대한 부하를 제거하는, 수상 로봇
청구항 4항에 있어서,
상기 마스트는:
중공축으로 형성되는 하부마스트;
상기 하부마스트에 내접하여 수용되는 중실축으로 형성되는 상부마스트;
상기 하부마스트의 상단 및 상부마스트의 하단에 각각 형성되는 핀결합홀; 및
상기 핀결합홀에 체결되도록 구비되는 핀;을 포함하고,
상기 하부마스트에 구비되는 핀결합홀은 제2조인트의 최대높이보다 높은 위치에 형성되어,
상기 세일이 접이된 상태에서 핀 체결을 해제하고 상부마스트를 하부마스트에 삽입할 수 있도록 구성되는, 수상 로봇
청구항 5항에 있어서,
상기 데크의 하부에 구비되는 러더(Rudder);
상기 러더가 소정의 범위에서 각도조절 되도록 구비되는 러더축;
상기 러더축을 회전시키도록, 러더축의 중심으로부터 소정의 길이만큼 연장되어 형성되는 제3로테이션 바;
일단이 상기 제3로테이션 바의 일측에 힌지결합되어 제3로테이션 바에 동력을 전달하는 제2트랜스미션 바;
상기 제2트랜스미션 바의 타단이 힌지결합되는 제4로테이션 바;
상기 제4로테이션 바에 연결되는 제2종동기어;
상기 제2종동기어와 소정의 기어비를 가지도록 구비되되, 제2종동기어의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 제2원동기어;
상기 제2원동기어에 동력을 공급하는 제2조향모터; 및
상기 제2원동기어와 제2조향모터 사이에 구비되는 제2클러치;를 포함하여,
상기 제2조향모터가 구동되지 않는 상태에서는 제2클러치를 해제하여 제2원동기어를 고정시켜 제2조향모터에 대한 부하를 제거하는, 수상 로봇
청구항 7항에 있어서,
풍향 및 풍속을 측정하도록 구비되는 풍향풍속계; 및
상기 풍향 및 풍속에 따라 제1조향모터 및 제2조향모터를 동작시키는 제어부;를 포함하는, 수상 로봇