KR102574433B1 - 극한지 탐사를 위한 무인 이동체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극한지 탐사를 위한 무인 이동체에 관한 것으로서, 극한지에서 단말기와의 통신을 통해 제어되는 무인 이동체에 있어서, 이동영역의 지면을 포함하는 영역을 감지하는 하나 이상의 센싱부; 센싱부에서 감지한 감지정보를 처리하는 전장을 수용하는 제어박스를 구비하는 전장부; 및제어박스로부터 전달되는 제어신호에 의해 제어되는 복수의 모터부가 각각 배치되어 독립적인 구동이 가능한 복수의 크롤러를 구비하는 구동부;를 포함하는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체가 제공된다.

Description

극한지 탐사를 위한 무인 이동체{UNMANNED MOBILE VEHICLE TO EXPLORE EXTREAME AREA}
본 발명은 극한지 탐사를 위한 무인 이동체에 관한 것이다.
최근에는 특정 조건의 환경에서 인력 대신 투입되는 로봇이 산업에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들면, 드론이 농업에 적용되어 농약을 분사하거나, 화재현장에 화재진압용 로봇을 투입하는 등 다양하게 적용되고 있는 것이 현실이다. 그 중 하나로 극한지에 투입되어 임무를 수행하는 로봇으로서 이동체를 적용하는 경우가 있는데, 종래에는 극한지에서의 이동효율이 낮거나, 사용자가 직접 제어에 개입하는 등 의 자유도가 낮아 발생가능한 변수에 대응하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 배터리 팩 시스템을 이용하여 각 크롤러의 인휠 모터와 무인 이동에 필요한 라이다 및 센서, 카메라의 전원을 구성하고, 영하(예를 들어, 영하 40℃)의 극한지 환경에서 구동 및 작업이 가능한 무인 이동체가 요구되는 것이 현실이다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0135208 호 (2013. 12. 10)
본 발명의 일 실시예는 극한지에서 배터리 성능을 유지하고 보다 효과적으로 이동을 수행할 수 있는 구조 및 단말기와의 통신을 통해 정보를 전달할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 극한지 탐사를 위한 무인 이동체에 관한 것으로서, 극한지에서 단말기와의 통신을 통해 제어되는 무인 이동체에 있어서, 이동영역의 지면을 포함하는 영역을 감지하는 하나 이상의 센싱부; 센싱부에서 감지한 감지정보를 처리하는 전장을 수용하는 제어박스를 구비하는 전장부; 및제어박스로부터 전달되는 제어신호에 의해 제어되는 복수의 모터부가 각각 배치되어 독립적인 구동이 가능한 복수의 크롤러를 구비하는 구동부;를 포함하는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체가 제공된다.
그리고, 구동부는, 크롤러 및 전장부 간을 연결하되, 크롤러의 진동 및 충격을 완화하여 전장부에 전달하는 현가부를 더 포함할 수 있다.
또한, 현가부는, 임의의 이동방향을 기준으로 전방에 위치한 크롤러를 연동시키고 후방에 위치한 크롤러들을 연동시키는 한 쌍으로 구성될 수 있다.
또한, 제어박스 내에 수용된 전장은 단말기와 통신되는 통신부; 및 센싱부에 의해 감지된 감지정보를 기초로 기 결정된 알고리즘을 통해 모터부의 구동을 제어하는 제어정보를 모터부로 전달하거나, 단말기로부터 통신부를 통해 수신된 모터부가 구동되도록 하는 제어정보를 모터부로 전달하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 전장부는 배터리를 수용하는 배터리수용부를 더 포함하고, 배터리수용부는 배터리와 연결되는 접속부를 더 포함하되, 배터리수용부의 내측면에 단열층이 연하도록 형성될 수 있다.
또한, 센싱부는 전장부의 상단에 복수개 마련되고, 라이다 및 카메라 중 하나 이상의 감지수단에 의해 영역을 감지할 수 있다.
또한, 현가부는, 모터부의 회전중심과 일단이 비회전되도록 연결되는 연결부; 연결부의 타단과 연결되고, 스트로크가 형성되는 실린더; 실린더의 일단부로부터 전장부의 상면을 가로지르며 연장되는 제1로드; 및 연결부의 일단 및 타단 사이의 일지점에 연결되고, 전장부의 저면을 가로지르도록 연장되는 제2로드;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 극한지에서 배터리 성능을 유지하고 보다 효과적으로 이동을 수행할 수 있는 구조 및 단말기와의 통신을 통해 정보를 전달할 수 있는 무인 이동체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부 및 전장부를 포함하는 무인 이동체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부 중 크롤러 및 현가부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크롤러 및 현가부의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전장부를 나타낸 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(100) 및 전장부(200)를 포함하는 무인 이동체를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 극한지에서 단말기(10)와의 통신을 통해 제어되는 무인 이동체에 관한 것이다. 상기 무인 이동체는 이동영역의 지면을 포함하는 영역을 감지하는 하나 이상의 센싱부(210), 센싱부(210)에서 감지한 감지정보를 처리하는 전장을 수용하는 제어박스(240)를 구비하는 전장부(200) 및 제어박스(240)로부터 전달되는 제어신호에 의해 제어되는 복수의 모터부(120)가 각각 배치되어 독립적인 구동이 가능한 복수의 크롤러(110)를 구비하는 구동부(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 무인 이동체는 구동부(100)에 전장부(200)가 안착된 상태로 이동될 수 있다. 여기서 안착은 비고정적으로 연결되는 것을 의미한다. 그리고, 구동부(100)는 전장부(200)와 전기통신 상으로 연결되며 유무선의 연결방식을 선택적으로 적용할 수 있다, 또한, 전장부(200)에는 센싱부(210)가 마련되어, 주변영역을 맵핑할 수 있다. 이를 통해 주행경로 등을 산출할 수 있다. 상기 산출 등과 같이 정보를 처리하기 위해 제어박스(240)는 내부에 전장을 포함할 수 있다. 전장은 정보를 처리하고 외부의 단말기(10)와 통신할 수 있는 통신부 등 주행에 요구되는 정보처리 수단을 포함할 수 있다.
한편, 각 크롤러(110)에는 각각의 모터부(120)가 적용되어 동력을 전달함으로써 독립제어될 수 있다. 이를 통해 크롤러(110)의 회전방향 및 속도를 제어할 수 있고, 각 모터부(120)의 제어는 제어박스(240)로부터 전달되는 신호에 따라 수행될 수 있다. 제어박스(240)로부터 전달되는 신호는 상기 단말기(10)로부터 전달된 신호일 수도 있고, 기 결정된 목적을 이루기 위한 전장으로부터 산출된 수행과정에 따른 것일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(100)를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 구동부(100)는 크롤러(110) 및 전장부(200) 간을 연결하되, 지면으로부터 크롤러(110)에 전달되는 진동 및 충격을 완화하여 전장부(200)에 전달하는 현가부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 현가부(150)는 임의의 이동방향을 기준으로 전방에 위치한 크롤러(110)를 연동시키고 후방에 위치한 크롤러(110)들을 연동시키는 한 쌍으로 구성될 수 있다. 즉, 본 예시와 같이 4 개의 크롤러(110)가 마련된 경우에 전방에 위치한 크롤러(110)가 하나의 현가부(150)에 의해 연동되고, 후방에 위치한 크롤러(110)가 다른 하나의 현가부(150)에 의해 연동될 수 있다. 여기서, 연동이란 물리적으로 동축을 통해 간접적으로 연결된 것을 의미하며, 현가기능은 전방 또는 후방에 위치하여 연동된 한 쌍의 크롤러(110) 간에도 각각 독립적으로 이루어질 수 있다. 크롤러(110) 및 현가부(150)를 포함하는 구동부(100)의 구성은 이하의 도 3 및 도 4와 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(100) 중 크롤러(110) 및 현가부(150)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크롤러(110) 및 현가부(150)의 분해사시도를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 현가부(150)는 모터부(120)의 회전중심과 일단이 비회전되도록 연결되는 연결부(152), 연결부(152)의 타단과 연결되고 스트로크가 형성되는 실린더(151), 실린더(151)의 일단부로부터 전장부(200)의 상면을 가로지르며 연장되는 제1로드(155) 및 연결부(152)의 일단 및 타단 사이의 일지점에 연결되고 전장부(200)의 저면을 가로지르도록 연장되는 제2로드(156)를 포함할 수 있다.
여기서, 크롤러(110)와 현가부(150) 간의 연결은 연결부(152)에 의해서 이루어 질 수 있다. 크롤러(110)는 지면에 직접 닿아 회전하므로, 지면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 현가부(150)로 직접적으로 전달할 수 있다. 크롤러(110)와의 연결은 연결부(152)가 모터부(120)에 연결됨으로써 연결될 수 있다. 즉, 모터부(120)의 변위를 현가부(150)가 수용할 수 있는 것이다. 현가부(150)에서 변위를 수용하는 것은 연결부(152)와 실린더(151)가 제2연결공(150b)을 통해 연결된 지점 및 실린더(151)의 스트로크에 의한 것일 수 있다.
상기 제2연결공(150b)을 통해 연결된 지점 및 스트로크는 모터부(120)의 전후상하 이동되는 변위에 따라 연결부(152)의 각도가 변경되면서 수용되게 된다. 그리고, 연결부(152)와 연결된 제2로드(156)는 한 쪽의 크롤러(110)가 발생시키는 변위를, 연동된 다른 한 쪽의 크롤러(110)에게도 전달시킬 수 있다. 따라서, 연결부(152)와 연결된 양측의 모터는 동일한 변위를 가질 수 있고, 연결부(152)의 각도도 동일하게 발생할 수 있다. 다만, 모터부(120)의 회전중심을 중심으로 한 연동된 두 크롤러(110) 간의 각도는 서로 다르게 형성될 수 있다.
한편, 크롤러(110)는 궤도(111), 궤도(111) 내에 마련된 스프라켓(114), 하나 이상의 롤러(본 예시에서는 제1롤러(113a), 제2롤러(113b) 및 제3롤러(113c)), 아이들러(115) 및 궤도(111)내에서 이들을 고정하는 고정부(112)가 마련될 수 있다. 여기서 아이들러(115)는 탄성적으로 궤도(111)를 내측에서 외측으로 가압지지하며 궤도(111)의 장력을 유지할 수 있다.
나아가, 제1로드(155)는 전장부(200)의 상부에서 연장되며 연동된 두 크롤러(110)를 간접적으로 연결시킬 수 있다. 따라서, 제1로드(155)의 양단에 연결된 실린더(151)는 하방을의 이동이 제한적일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전장부(200)를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 또한, 제어박스(240) 내에 수용된 전장은 단말기(10)와 통신되는 통신부 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 센싱부(210)에 의해 감지된 감지정보를 기초로 기 결정된 알고리즘을 통해 모터부(120)의 구동을 제어하는 제어정보를 모터부(120)로 전달하거나, 단말기(10)로부터 통신부를 통해 수신된 모터부(120)가 구동되도록 하는 제어정보를 모터부(120)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
그리고, 전장부(200)는 배터리를 수용하는 배터리수용부(230)를 더 포함하고, 배터리수용부(230)는 배터리와 연결되는 접속부(230a)를 더 포함하되, 배터리수용부(230)의 내측면에 단열층(230b)이 연하도록 형성될 수 있다. 상기 접속부(230a)는 배터리로 전원을 공급 또는 제공할 수 있도록 마련된 것이며 이 외에 구성될 수 있는 다양한 접속부(230a)가 선택적으로 마련될 수 있다.
한편, 배터리수용부(230)는 극한지에서 구동되기 위해 배터리 수명을 유지하는 방법으로써 배터리수용부(230)의 내표면에 단열층(230b)을 마련할 수 있다. 즉, 배터리는 단열층(230b)의 내부공간에 위치되어 낮은 온도에 의해 조기방전이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 센싱부(210)는 전장부(200)의 상단에 복수개 마련되고, 라이다 및 카메라 중 하나 이상의 감지수단에 의해 영역을 감지할 수 있다. 여기서 센싱부(210)가 라이다 또는 카메라만 사용되는 경우에는 정보의 형태가 동일할 수 있으나 라이다 및 카메라를 함께 적용하여 생성되는 감지정보의 형태가 서로 달라 정보의 가공을 통해 비교하는 처리가 이루어질 수 있다. 이를 통해 보다 이동영역의 맵핑작업이 정교해질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 단말기
100 : 구동부
110 : 크롤러
111 : 궤도
112 : 고정부
113a : 제1롤러
113b : 제2롤러
113c : 제3롤러
114 : 스프라켓
115 : 아이들러
120 : 모터부
150 : 현가부
150a : 제1연결공
150b : 제2연결공
151 : 실린더
152 : 연결부
155 : 제1로드
156 : 제2로드
200 : 전장부
210 : 센싱부
220 : 프레임
230 : 배터리수용부
230a : 접속부
230b : 단열층
231 : 배터리수용공간
240 : 제어박스
241 : 전장수용공간

Claims (7)

  1. 극한지에서 단말기와의 통신을 통해 제어되는 무인 이동체에 있어서,
    이동영역의 지면을 포함하는 영역을 감지하는 하나 이상의 센싱부;
    상기 센싱부에서 감지한 감지정보를 처리하는 전장을 수용하는 제어박스를 구비하는 전장부; 및
    상기 제어박스로부터 전달되는 제어신호에 의해 제어되는 복수의 모터부가 각각 배치되어 독립적인 구동이 가능한 복수의 크롤러를 구비하는 구동부;를 포함하고,
    상기 구동부는 상기 크롤러 및 상기 전장부 간을 연결하되, 상기 크롤러의 진동 및 충격을 완화하여 상기 전장부에 전달하는 현가부를 더 포함하며,
    상기 현가부는,
    상기 모터부의 회전중심과 일단이 비회전되도록 연결되는 연결부;
    상기 연결부의 타단과 연결되고, 스트로크가 형성되는 실린더;
    상기 실린더의 일단부로부터 상기 전장부의 상면을 가로지르며 연장되는 제1로드; 및
    상기 연결부의 상기 일단 및 상기 타단 사이의 일지점에 연결되고, 상기 전장부의 저면을 가로지르도록 연장되는 제2로드;를 포함하는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 현가부는,
    임의의 이동방향을 기준으로 전방에 위치한 상기 크롤러를 연동시키고 후방에 위치한 상기 크롤러들을 연동시키는 한 쌍으로 구성되는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어박스 내에 수용된 전장은 상기 단말기와 통신되는 통신부; 및
    상기 센싱부에 의해 감지된 감지정보를 기초로 기 결정된 알고리즘을 통해 상기 모터부의 구동을 제어하는 제어정보를 상기 모터부로 전달하거나, 상기 단말기로부터 상기 통신부를 통해 수신된 상기 모터부가 구동되도록 하는 제어정보를 상기 모터부로 전달하는 제어부를 포함하는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전장부는 배터리를 수용하는 배터리수용부를 더 포함하고,
    상기 배터리수용부는 상기 배터리와 연결되는 접속부를 더 포함하되, 상기 배터리수용부의 내측면에 단열층이 연하도록 형성되는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 전장부의 상단에 복수개 마련되고, 라이다 및 카메라 중 하나 이상의 감지수단에 의해 상기 영역을 감지하는, 극한지 탐사를 위한 무인 이동체.
  7. 삭제
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