KR102479775B1 - 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇 - Google Patents

탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇으로, 전방을 탐지하는 카메라가 자유로이 움직일 수 있어 다양한 탐지를 할 수 있는 뱀형 로봇에 관한 것으로, 복수의 분할 몸체 중 제일 선단에 배치되는 제1 분할 몸체로, 내부의 수용 공간인 수용부를 구비하고, 상기 선단 방향으로 외부와 관통된 슬라이딩 채널부를 구비하는 헤드부; 상기 헤드부와 연결되는 상기 복수의 분할 몸체 중 제2 분할 몸체인 몸통부; 적어도 일부가 상기 수용부에 배치되고, 상기 슬라이딩 채널부를 통해 외부로 인출되는 탐지부; 및 상기 몸통부 내부에 배치되고, 상기 탐지부의 장력을 조절하는 장력조절부;를 포함할 수 있다.

Description

탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇{SNAKE SHAPE ROBOT HAVING DETECTION FUNCTION}
본 발명은 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇으로, 전방을 탐지하는 카메라가 자유로이 움직일 수 있어 다양한 탐지를 할 수 있는 뱀형 로봇에 관한 것이다.
일반 주행 로봇이 투입하기 어련운 재난 환경과 같은 환경에서 뱀형 로봇은 험난한 지형을 이동할 수 있어 유리하다.
기존의 뱀형 로봇은 험난한 지형이나 좁은 곳을 이동할 수 있지만, 고정형 카메라를 구비하여 막다른 곳과 같이 전진하기 어려운 지역에서의 탐지 활동은 제한되었다.
뱀형 로봇이 이동하기 어려운 지역을 다각도로 더 탐지할 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇은 복수의 분할 몸체을 구비하는 뱀형 로봇으로서, 상기 복수의 분할 몸체 중 제일 선단에 배치되는 제1 분할 몸체로, 내부의 수용 공간인 수용부(190)를 구비하고, 상기 선단 방향으로 외부와 관통된 슬라이딩 채널부(192)를 구비하는 헤드부(10); 상기 헤드부(10)와 연결되는 상기 복수의 분할 몸체 중 제2 분할 몸체인 몸통부(20); 적어도 일부가 상기 수용부(190)에 배치되고, 상기 슬라이딩 채널부(192)를 통해 외부로 인출되는 탐지부(100); 및 상기 몸통부(20) 내부에 배치되고, 상기 탐지부(100)의 장력을 조절하는 장력조절부(210);를 포함하고, 상기 탐지부(100)는 상기 수용부(190) 내부의 나선형 가이드 홈(185)을 따라 인입되는 관절부(110); 및 상기 관절부(110)의 전단에 배치되어, 전방을 촬영하는 카메라부(140);를 구비하고, 상기 관절부(110)는 길이방향에 수직으로 형성된 슬릿(112); 및 상기 길이방향으로 형성된 제1 내지 제4 관절 관통홀(121~124);을 구비하고, 상기 관절부(110)는 상기 제3 관절 관통홀(123)을 경유하는 케이블(240)과 연결되고, 상기 장력조절부(210)는 상기 제1 및 제2 관절 관통홀(121, 122)을 경유하는 와이어(220); 및 상기 와이어(220)의 양 끝단에 각각 연결되어, 회전에 의해 상기 와이어(220)의 길이를 조절하는 제1 및 제2 롤러(231, 232);를 구비할 수 있다.
또한, 상기 탐지부(100)는 관절부(110)를 감싸는 쉬스관(sheath pipe)(130)을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 수용부(190)은 전단에서 후단 방향으로 갈 수로 직경이 증가하는 수용 경사부(194)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩 채널부(192)는 상기 탐지부(100)의 선단이 직선 형태를 유지하도록, 직경 변화율이 없는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탐지부(100)는 선단 부위인 선단부(150)가 상기 수용부(190)로 인입되지 않도록 상기 선단부(150)와 결합하는 선단 스토퍼(160)를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇은 카메라를 자유로이 움직일 수 있어 더 넓은 탐색이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇의 일측을 도시한다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 헤드부와 몸통부의 내부를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 헤드부의 단면을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 탐지부의 선단의 정면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 관절부를 도시한다.
도 7 및 도 8은 다른 실시예에 따른 헤드부의 내부를 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. '또는'은 전후 문맥상 논리적 배타합으로 해석될 수 있으나, 일반적으로 '그렇지 않으면', '논리적 배타합' 등의 직접적인 묘사가 없는 한, '및/또는'과 같은 의미, 즉, 논리합으로 해석한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 네트워크 상의 제1 구성요소와 제2 구성요소가 연결되어 있거나 접속되어 있다는 것은, 유선 또는 무선으로 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 데이터를 주고 받을 수 있음을 의미한다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 도면 전체를 통하여 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소에 대한 자세한 설명은 전술한 구성요소에 대한 설명으로 대체되어 생략될 수 있다.
또한, 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적이지 않다. 본 명세서에 기술된 특정 형상, 구조, 기능, 및 특성의 일 실시예는 다른 실시예로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 실시예에서 언급되는 구성요소는 제1 및 제2 실시예의 모든 기능을 수행할 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 또한 도면을 기준으로 다른 소자의 "좌측"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 시점에 따라 다른 소자의 "우측"에 위치할 수도 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇의 일측을 도시한다. 도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 헤드부와 몸통부의 내부를 도시한다. 도 4는 일 실시예에 따른 헤드부의 단면을 도시한다. 도 5는 일 실시예에 따른 탐지부의 선단의 정면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 관절부를 도시한다. 도 7 및 도 8은 다른 실시예에 따른 헤드부의 내부를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇은 복수의 분할 몸체(10,20,20-2,...)를 구비할 수 있다.
복수의 분할 몸체(10,20,20-2,...)는 헤드부(10), 헤드부(10)와 연결된 몸통부(20), 몸통부(20)와 연결된 다른 몸통부(20-2)를 구비할 수 있으며, 제2 몸통부(20-2)와 연결되는 다른 몸통부를 계속하여 구비할 수 있다.
헤드부(10)는 뱀형 로봇의 제일 선단에 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 헤드부(10)는 내부에 수용 공간을 제공하는 수용부(190), 및 선단 측에 선단 방향으로 외부와 관통된 슬라이딩 채널부(192)를 구비할 수 있다.
탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇은 탐지부(100) 및 장력조절부(210)를 더 포함할 수 있다.
탐지부(100)는 적어도 일부가 수용부(190)에 배치될 수 있다. 탐지부(100)는 일부분이 슬라이딩 채널부(192)를 통해 외부로 인출될 수 있다.
슬라이딩 채널부(192)는 탐지부(100)의 선단이 직선 형태를 유지하도록, 직경 변화율이 없는 것이 바람직하다. 슬라이딩 채널부(192)는 그 내경이 탐지부(100)의 직경과 약간 크게 형성되는 것이 탐지부(100) 선단의 직선 유지를 위해 바람직하다.
탐지부(100)는 관절부(110), 쉬스관(130), 및 카메라부(140)를 구비할 수 있다.
관절부(110)는 카메라부(140)나 케이블, LED 전등과 같은 다양한 장비를 감싸며, 여러 환경에서 유연하게 움직여서 원하는 위치로 이동할 수 있도록 하는 긴 관 형상일 수 있다. 관절부(110)는 이동시 유연하되 카메라부(140)나 다른 장비가 작동할 때는 단단히 고정되도록 강성 조정이 가능할 수 있다.
관절부(110)는 도 6과 같이 길이 방향에 수직으로 형성된 슬릿(112)을 구비하는 슬릿형 관절일 수 있다. 관절부(110)는 레버나 스프링을 이용한 다양한 방식이 이용될 수 있다. 관절부(110)는 내시경의 오버 튜브에 이용되는 기술이 적용될 수 있다.
관절부(110)는 길이 방향으로 형성된 복수의 복수의 관통홀을 구비할 수 있다. 본 실시예에서 관통홀은 4개인 제1 내지 제4 관절 관통홀(121~124)로 구성되지만, 이에 한정되지 않고 다양한 개수로 구성될 수 있다.
관절부(110)는 도 6과 같이 내부가 채워지 있지만 이에 한정되지 않고, 비워져 있을 수 있다. 이 경우 복수의 관통홀은 별도의 관으로 대체될 수 있다.
카메라부(140)는 관절부(110)의 전단에 배치되어, 전방을 촬영할 수 있다. 카메라부(140)는 복수의 관통홀 중 어느 하나, 본 실시예에서는 제3 관절 관통홀(123)에 배치될 수 있다.
카메라부(140)는 이미지 센서를 구비하여 화상 프레임을 전기 신호로 변환하여, 제3 관절 관통홀(123)을 지나가는 케이블(240)을 통해 카메라 수신부(250)로 영상 신호를 전송할 수 있다. 카메라부(140)는 렌즈 그 자체일 수 있으며, 이 경우, 광 신호를 케이블(240)에 구비된 광섬유를 통해 카메라 수신부(250)로 전송할 수 있다.
케이블(240)은 정보 통신선, 전원선, 및 광섬유 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합일 수 있다.
제4 관절 관통홀(124)의 전단에는 다른 장비 예를 들어, LED 전등이 배치될 수 있다.
장력조절부(210)는 몸통부(20) 내부에 배치되고, 탐지부(100)의 장력을 조절할 수 있다.
장력조절부(210)는 와이어(220) 및 제1 및 제2 롤러(231, 232)를 구비할 수 있다.
와이어(220)는 제1 및 제2 관절 관통홀(121, 122)을 경유하며, 일단은 제1 롤러(231)와 연결되고 타단은 제2 롤러(232)와 연결될 수 있다.
탐지부(100)는 관절부(110)이 인출될 때 와이어를 잡아주는 와이어 홀더(222)를 더 구비할 수 있다.
제1 및 제2 롤러(231, 232)는 모터(미도시)와 연결되어 회전할 수 있다. 제1 및 제2 롤러(231, 232)는 회전에 의해 와이어(220)의 길이를 조절할 수 있다. 도 2는 제1 및 제2 롤러(231, 232)에 의해 탐지부(100)가 수용부(190) 외부로 인출된 것을 도시하고, 도 3은 제1 및 제2 롤러(231, 232)에 의해 탐지부(100)가 수용부(190) 내부로 인입된 것을 도시한다. 도 2 및 도 3과 같이 제1 및 제2 롤러(231, 232)이 동시에 감거나 푸는 것만을 도시하였지만, 제1 및 제2 롤러(231, 232) 중 어느 하나 또는 서로 반대로 작동하도록 하여, 관절부(110)가 다양한 방향으로 구부러 지도록 할 수 있다.
와이어(220) 및 케이블(240)은 수용부(190)에 형성된 헤드 후단홀(198)을 통해 외부로 나갈 수 있으며, 몸통부(20)의 관통홀을 통해 몸통부(20) 내부로 들어 갈 수 있다.
쉬스관(130)은 탐지부(100)는 관절부(110)를 감싸, 관절부(110)를 보호할 수 있다.
도 4를 참조하면, 수용부(190)은 수용 경사부(194)를 구비할 수 있다.
수용 경사부(194)는 슬라이딩 채널부(192)와 연결되며, 전단에서 후단 방향으로 갈 수로 직경이 증가하는 것이 바람직하다. 관절부(110) 인출시, 관절부(110)는 수용 경사부(194)를 통해 슬라이딩 채널부(192)를 유연하게 통과할 수 있다. 탐지부(100)가 많이 수납되도록, 수용부(190)는 넓은 공간을 제공할 수 있는 수용 평탄부(196)를 구비할 수 있다.
탐지부(100)는 선단 부위인 선단부(150)가 수용부(190)로 인입되지 않도록 선단부(150)와 결합하는 선단 스토퍼(160)를 더 구비할 수 있다. 탐지부(100)는 탐지부(100)의 후단 부위인 말단부(155)를 회동 고정하는 말단 스토퍼(165)를 더 구비할 수 있다. 말단 스토퍼(165)는 말단부(155)를 한 지점에 고정하되, 말단부(155)가 회동되도록 할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 헤드부(10)는 수용부(190)의 내측에 배치되는 다수의 격벽(180)을 구비할 수 있다. 다수의 격벽(180)는 수용부(190) 내부에 나선형의 가이드 홈(185)를 제공할 수 있다. 관절부(110)는 가이드 홈(185)를 따라 수용부(190) 내부로 인입될 수 있다. 관절부(110)는 나선형의 가이드 홈(185)의 안내에 따라 나선형으로 수용부(190)에 적재될 수 있다.
본 실시예에 따른 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇은 적절한 탐지부(100)의 움직임을 위해, 모터부를 제어하는 제어부(미도시), 및 상술한 구성요소에 필요한 전원을 공급하는 전원부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
10: 헤드부 20: 몸통부
100: 탐지부 110: 관절부
112: 슬릿
121~124: 제1 내지 제4 관절 관통홀
130: 쉬스관 140: 카메라부
150: 선단부 160: 선단 스토퍼
180: 격벽 185: 가이드 홈
190: 수용부 192: 슬라이딩 채널부
194: 수용 경사부 210: 장력조절부
220: 와이어 222: 와이어 홀더
231, 232: 제1 및 제2 롤러

Claims (5)

  1. 복수의 분할 몸체을 구비하는 뱀형 로봇으로서,
    상기 복수의 분할 몸체 중 제일 선단에 배치되는 제1 분할 몸체로, 내부의 수용 공간인 수용부를 구비하고, 상기 선단 방향으로 외부와 관통된 슬라이딩 채널부를 구비하는 헤드부;
    상기 헤드부와 연결되는 상기 복수의 분할 몸체 중 제2 분할 몸체인 몸통부;
    적어도 일부가 상기 수용부에 배치되고, 상기 슬라이딩 채널부를 통해 외부로 인출되는 탐지부; 및
    상기 몸통부 내부에 배치되고, 상기 탐지부의 장력을 조절하는 장력조절부;를 포함하고,
    상기 탐지부는
    상기 수용부 내부의 나선형 가이드 홈을 따라 인입되는 관절부; 및
    상기 관절부의 전단에 배치되어, 전방을 촬영하는 카메라부;를 구비하고,
    상기 관절부는
    길이방향에 수직으로 형성된 슬릿; 및
    상기 길이방향으로 형성된 제1 내지 제4 관절 관통홀;을 구비하고,
    상기 관절부는 상기 제3 관절 관통홀을 경유하는 케이블과 연결되고,
    상기 장력조절부는
    상기 제1 및 제2 관절 관통홀을 경유하는 와이어; 및
    상기 와이어의 양 끝단에 각각 연결되어, 회전에 의해 상기 와이어의 길이를 조절하는 제1 및 제2 롤러;를 구비하는, 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐지부는 관절부를 감싸는 쉬스관(sheath pipe)을 더 구비하는, 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부은 전단에서 후단 방향으로 갈 수로 직경이 증가하는 수용 경사부를 구비하는, 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 채널부는 상기 탐지부의 선단이 직선 형태를 유지하도록, 직경 변화율이 없는, 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탐지부는 선단 부위인 선단부가 상기 수용부로 인입되지 않도록 상기 선단부와 결합하는 선단 스토퍼를 더 구비하는, 탐지 기능을 구비한 뱀형 로봇.
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KR20200061772A (ko) * 2018-11-26 2020-06-03 한국로봇융합연구원 협소공간에서의 인명탐지 및 구호용 로봇
CN112677142A (zh) * 2021-01-14 2021-04-20 中铁工程装备集团有限公司 蛇形臂连接结构及蛇形臂机器人

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