KR102580615B1 - 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템에 관한 것으로, 몸체부; 상기 몸체부 일측에 설치되고, 선저부의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 청소장치; 상기 몸체부 타측에 다수개로 고정설치되고, 해저면을 따라 이동하는 주행부; 및 지상운용국과 상기 몸체부의 전기 및 통신을 연결하는 전원제어케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템 {UNDERWATER LANDING TYPE SHIP BOTTOM CLEANING ROBOT SYSTEM}

본 발명은 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 선박이 화물의 선적 또는 하역을 위해 항만에 접안하는 동안 선박 하부에 진입하여 선저면에 대한 청소를 신속하고 안전하게 수행할 수 있도록 구성된 수중 착저형 선박 하부 청소로봇 시스템에 관한 것이다.

선체는 하측이 물에 잠긴 상태에서 운용되므로 수중에 위치하는 저면이나 측면에 물이끼, 따개비, 수초등과 같은 수중생물이 부착될 수 있다.

이처럼 선체에 부착되는 이물질은 선체가 운항할 때 저항으로 작용하여 속도를 저하시키고 이에 따른 연료소모량을 증가시키며 선박 연료 소모 증가로 인한 선박의 운항 비용을 증가시킬 뿐 아니라 CO₂, Sox 또는 Nox 등의 배출가스를 증가시키게 된다.

또한, 대양과 대양을 항해하는 선박의 특성상 특정 해양에서 선박에 부착된 해양생물들이 항해 중 다른 환경의 해양에서 이탈되어 서식하는 현상이 발생하는데 이는 해양 생태계 교란현상을 발생시키는 문제점을 야기시킨다.

따라서, 상술한 문제점들로 인해 선체에 부착된 이물질은 선체의 주기적인 청소를 통하여 제거되어야 한다.

종래에는 선체에 부착된 이물질을 제거하기 위해 선체를 육상의 도크(Dock)로 옮긴 후 작업자가 선체 외면에 고압의 세척수를 분사하여 청소하는 방식이 이용되었으나, 이러한 방식은 선체를 도크로 옮기는 절차 등을 필요로 하여 작업시간이 길어지고 세척 과정에서 많은 작업 인원을 동원해야 했다.

또한, 잠수부가 해양으로 잠입하여 수중에서 직접 선체를 청소하는 청소 방법을 시도하고 있는데, 이러한 청소 방법은 작업시간이 길 뿐 아니라 작업 피로도가 높아지며 열악한 작업 환경으로 인해 안전 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

또 다른 방법으로는 선체에 부착된 상태로 선체의 저면 또는 측면을 따라 주행하면서 선체의 외면을 청소할 수 있는 선저청소로봇이 제안된 바 있다.

그러나, 이러한 선저청소로봇의 경우, 선저청소로봇을 운영하기 위해 선저청소로봇을 수중의 선체 외면으로 진수 및 회수시키는 작업이 요구되는데, 선저청소로봇을 진수시키는 방법에는 잠수부가 선체의 외면에 선저청소로봇을 직접 부착시키는 방법, 선저청소로봇을 수중으로 낙하시킨 후 선저청소로봇에 장착된 수중유영장치를 이용하여 선체의 외면으로 접근시켜 부착하는 방법 등이 이용되고 있다.

그러나 종래의 선저청소로봇을 진수시키는 방법은 잠수부의 도움을 필요로 하거나 선저청소로봇에 별도의 수중유영장치를 장착시켜야 하므로, 불필요한 노동력이 소모되고 장치의 제조원가가 상승되는 등 비효율을 초래하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 선체의 갑판 등에서 선체 외면의 수중으로 선저청소로봇을 직접 진수시키고자 하는 경우에도 선저청소로봇의 중량이 상당하므로 선저청소로봇이 수중으로 진입하여 부력을 받기 전까지는 선저청소로봇 자체의 자력만으로는 선저청소로봇의 중량을 감당하는 것이 어렵고, 선체의 외면이 대부분 곡면으로 이루어져 선저청소로봇이 선체 외면으로부터 이탈하는 등 진수작업에 많은 어려움이 따르는 문제점이 존재한다.

또한, 상기 선저청소로봇은 선체의 측면에 부착된 상태로 이동하여 선체의 이물질을 제거하게 되는데, 이 경우 선체의 좌우 측면의 청소는 용이하게 수행될 수 있으나, 선체 외측면에 부착된 장비들에 의해 선저청소로봇이 선체의 저면 즉, 선저부로의 이동이 어려워 선저부의 청소가 용이하게 이루어지지 못하고 있다.

따라서, 선저부의 경우, 잠수부가 직접 물 속으로 들어가 청소장비를 운용하며 선체 청소를 하게 되는데, 이 경우 잠수부가 수중에서 이동하며 작업을 수행해야 하므로 작업시간이 길어질 뿐만 아니라 작업환경이 열악하여 작업피로도가 높아지며, 청소과정에서 선체로부터 이탈하는 이물질이 수중으로 흩어지면서 작업영역의 시야가 악화되고, 열악한 작업환경으로 인해 안전사고에 대한 부담이 크다.

또한, 계속적인 운항을 해야하는 선박의 경우 선체의 청소만을 위해 외해 또는 항구에 1~2일의 시간동안 체류하게 될 경우 선박 운용의 효율성이 크게 저하되는 문제점이 발생한다.

따라서, 선박 하부 협소 지역 진입이 가능하고 선박의 흘수(draft)에 따라 능동적으로 몸체부 및 청소장치의 높이 제어가 가능하며, 해저상태에 따라 유연하고 신속하게 주행할 수 있도록 구성됨으로써, 선박이 화물의 선적 또는 하역을 위해 항만에 접안 시 선박 하부에 진입하여 선적 또는 하역 시간동안 안전하고 신속하게 선저부 청소가 이루어질 수 있도록 구성되어 선박 운용의 효율성을 증대시킬 수 있는 수중착저형 선박하부 청소로봇 시스템의 개발이 요구되고 있다.

[특허문헌] KR 10-2204694호 (등록일자 2021년 01월 13일)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 몸체부 일측에 설치되고, 선저부 표면에 부착된 이물질을 제거하는 청소장치 및 해저면을 따라 이동하는 주행부를 포함하고, 상기 청소장치는 회전하는 브러쉬, 접촉면의 각도에 유연하게 틸팅(Tilting) 가능하도록 회전 조인트(Joint)가 구비된 틸팅연결부 및 상하 높이 조절이 가능한 브러쉬지지축을 포함하며, 상기 주행부는 해저의 연약지반 및 험로에서의 안정적인 주행을 위한 무한궤도 및 다관절 형태로 구성되어 인장, 수축 및 좌우 회전이 가능한 자세제어용 다관절링크를 포함하여 구성됨으로써, 선박 하부 협소 지역 진입이 가능하고 선박의 흘수(draft)에 따라 능동적으로 몸체부 및 청소장치의 높이 제어가 가능할 뿐 아니라 화물의 선적 또는 하역을 위한 선박의 항만 접안시에 선박 하부에 신속하게 진입하여 선저부의 청소가 안정적으로 이루어질 수 있도록 구성되어 선박 운용의 효율성을 극대화 시킬 수 있는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템은, 몸체부; 상기 몸체부 일측에 설치되고, 선저부의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 청소장치; 상기 몸체부 타측에 다수개로 고정설치되고, 해저면을 따라 이동하는 주행부; 및 지상운용국과 상기 몸체부의 전기 및 통신을 연결하는 전원제어케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 주행부는, 복수의 체인이 서로 연결되어 마련되는 무한궤도; 및 상기 몸체부와 상기 무한궤도를 연결하고, 인장, 수축 및 좌우 회전이 가능한 자세제어용 다관절링크;를 포함하고, 상기 자세제어용 다관절링크는, 다축 방향으로 각도 조절이 가능한 다관절 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 자세제어용 다관절링크는, 상기 무한궤도를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무한궤도 틸트(Tilt)링크부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 자세제어용 다관절링크는, 상기 무한궤도 틸트링크부와 이웃하는 일측에 구비되어 상기 몸체부의 상하 수직운동을 유도하는 상하 승강링크부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 청소장치는, 회전 가능한 브러쉬; 상기 몸체부 저면에 돌출 형성된 길이 방향의 브러쉬지지축; 및 상기 브러쉬지지축과 상기 브러쉬를 연결하고, 상기 브러쉬가 접촉면의 각도에 유연하게 틸팅 가능하도록 회전 조인트가 구비된 틸팅연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 브러쉬지지축은, 승강가능한 피스톤 로드가 구비되어 상기 브러쉬의 상하 높이를 조절하는 높이조절실린더;를 포함하고, 상기 높이조절실린더는, 상기 브러쉬지지축이 선박의 상하 거동에 유연하게 대처가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 상기 청소장치는, 상기 청소장치 일측에 구비되어 상기 몸체부와 선저부 간의 거리를 측정하는 거리측정모듈; 및 상기 거리측정모듈에서 도출된 신호값에 기인하여 상기 높이조절실린더의 작동을 제어하는 높이제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템에 의하면, 선박 하부 협소 지역 진입이 가능하고 선박의 흘수(draft)에 따라 능동적으로 몸체부 및 청소장치의 높이 제어가 가능할 뿐 아니라 화물의 선적 또는 하역을 위한 선박의 항만 접안시에 선박 하부에 신속하게 진입하여 선저부의 청소가 안정적으로 이루어질 수 있도록 구성되어 선박 운용의 효율성을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 복수의 체인이 서로 연결되어 마련되고, 동력을 제공받아 구동하는 다수의 스프라켓을 내부에 수용하도록 스프라켓 외주면을 따라 회동하는 트랙밸트로 구성된 무한궤도를 포함함으로써, 해저의 연약 지반 및 험로에서의 안정적인 주행이 가능한 효과가 있다.

또한, 각도 조절이 가능한 다관절 형태로 구성되어 인장 및 수축이 가능한 자세제어용 다관절링크를 포함함으로써, 몸체부의 높낮이를 조정하여 선박의 움직임에 따른 능동적인 자세 변화가 가능한 효과가 있다.

또한, 회전 조인트가 구비된 틸팅연결부 및 브러쉬의 상하 높이를 조절하는 높이조절실린더를 포함함으로써, 선박의 외부 곡면 형태에 따라 청소장치의 유연한 형태 변화가 구현되어 청소의 효율성 및 선박과의 충돌 안정성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 흡입공 및 흡입배관으로 구성된 이물질수거부를 구비함으로써, 선저부로부터 이탈된 이물질이 해저면에 투하되지 않고 효율적으로 외부로 수거될 수 있는 효과가 있다.

아울러, 항만에 접안된 선박의 선적 또는 하역 시간 동안 신속하게 선저부의 청소가 수행됨으로써, 선박 청소를 위한 별도의 시간 소요를 방지하여 선박 운용의 효율성 및 경제성이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 청소장치의 세부적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명에 따른 청소장치의 사용상태를 나타내는 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 주행부의 세부적인 구성 및 사용상태를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이물질수거부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 사용상태를 나타내는 제1상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 사용상태를 나타내는 제2상태도이다.
도 8은 본 발명에 따른 청소장치의 높이 제어에 대한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 사용상태를 나타내는 제1상태도이며, 도 7은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템의 사용상태를 나타내는 제2상태도이다.

본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템(1)은 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 몸체부(100), 청소장치(200), 주행부(300), 전원제어케이블(400) 및 이물질수거부(500)를 포함할 수 있다.

상기 몸체부(100)는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템(1)의 외장을 구성하는 것으로, 상면에 청소장치(200)가 배치되고, 하면에 주행부(300)가 배치되어 상기 주행부(300)에 의해 해저면을 이동하도록 구성된다.

또한, 상기 몸체부(100)는 후술할 자세제어용 다관절링크(320)와 연결된 중심부에 배치될 수 있다.

또한, 상기 몸체부(100)는 도시되지는 않았지만 청소로봇 시스템(1)의 구동을 위한 모터부(미도시)가 배치될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 청소장치의 세부적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명에 따른 청소장치의 사용상태를 나타내는 상태도이다.

본 발명에 따른 상기 청소장치(200)는 도 2 내지 도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(100) 일측에 설치되고, 선저부의 표면에 부착된 이물질을 제거하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 청소장치(200)는 상기 몸체부(100) 상면에 다수개로 배치되며 구동모터(240)에 의해 회전하는 솔 타입의 둥근 브러쉬(210)와 선저부와의 간격에 따라 상하 길이조절이 가능하도록 승강가능한 브러쉬지지축(220)으로 구성된 것으로, 몸체부(100)의 이동에 따라 서로 다른 청소 경로를 따라 선박 표면을 이동하여 이동 경로상에서 선저부 중 누락되는 부분 없이 선박의 이물질 제거가 수행될 수 있도록 한다.

또한, 상기 청소장치(200)는 브러쉬(210), 부러쉬지지축(220), 틸팅연결부(230), 구동모터(240) 및 브러쉬구동축(250)을 포함할 수 있다.

상기 브러쉬(210)는 청소장치(200)의 상측에 배치되는 솔 타입으로, 회전가능하게 구비되어 접촉하는 선체(선저부) 표면에 부착된 이물질을 제거하게 된다.

또한, 상기 브러쉬(210)는 상기 틸팅연결부(230) 일측에 구비되어 브러쉬(210)의 회전 동력을 제공하는 구동모터(240) 및 일단이 상기 구동모터(240)와 연결되고 타단이 상기 브러쉬(210)와 연결된 브러쉬구동축(250)에 의해 회전동력을 제공받아 회전하게 된다.

또한, 상기 브러쉬(210)가 구동모터(240)에 의해 회전하면, 브러쉬(210)와 선저부의 표면 사이에는 부압이 발생되어 브러쉬(210)가 선저부 표면에 더 밀착되는 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 상기 브러쉬(210)는 도시된 바와 같이 둥근 솔 타입으로 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았지만 중심축을 중심으로 회전하는 원기둥 형상일 수도 있고, 다른 다양한 형상으로 적용 실시할 수도 있다.

상기 브러쉬지지축(220)은 상기 몸체부(100) 저면에 돌출 형성된 길이 방향으로 구성된다.

또한, 상기 브러쉬지지축(220)은 승강가능한 피스톤 로드(222)가 구비되어 상기 브러쉬(210)의 상하 높이를 조절하는 높이조절실린더(221)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 브러쉬지지축(220)은 상측에 틸팅연결부(230)가 배치되고, 하측에 몸체부(100)와 연결되도록 상기 몸체부(100)에 직립하는 원기둥 또는 다각기둥 형상으로 구성되는 것으로, 몸체부(100)와 선저부 간의 거리 변화에 따라 상하 높이가 가변될 수 있도록 높이조절실린더(221)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 높이조절실린더(221)는 조수간만의 차나 파랑의 영항에 따른 선박의 움직임으로 나타나는 선저부와 몸체부(100) 간의 거리 변화에 따라 상기 청소장치(200)의 상하 수직 길이를 가변시켜 청소의 효율성을 증대시키거나 충돌로부터의 안정성을 향상시키는 효과를 볼 수 있도록 한다.

또한, 상기 높이조절실린더(221)는 불규칙한 해저면으로 인해 나타나는 몸체부(100)와 선저부간의 거리 변화에 따라 조절될 수도 있다.

또한, 상기 높이조절실린더(221)는 측정된 몸체부(100)와 선저부 간의 거리값을 전송받아 높이조절실린더(221)의 승강 높이값을 도출해내는 높이제어모듈(270)의 제어에 의해 작동될 수도 있다.

상기 틸팅연결부(230)는 상기 브러쉬지지축(220)과 상기 브러쉬(210)를 연결하고, 상기 브러쉬(210)가 접촉면의 각도에 유연하게 틸팅 가능하도록 회전 조인트(231)가 구비될 수 있다.

따라서, 상기 브러쉬(210)는 상기 틸팅연결부(230)에 의해 브러쉬지지축(220)의 상측에 회동 가능하게 연결될 수 있다.

이는, 상기 틸팅연결부(230)가 회전 조인트(231)로 구성되어, 선박의 외부 곡면 형태에 따라 유연하게 회전하여 브러쉬(210)의 청소 효율성을 증대시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 틸팅연결부(230)는 도시되지는 않았지만 선저부 표면 곡면에 따라 틸팅되면서 압축 또는 신장될 수 있도록 틸팅연결부(230)와 브러쉬지지축(220) 간에 설치된 탄성모듈(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 청소 장치(200)는 거리측정모듈(260) 및 높이제어모듈(270)을 더 포함할 수도 있다.

상기 거리측정모듈(260)은 상기 청소장치(200) 일측에 구비되어 상기 몸체부(100)와 선저부 간의 거리를 측정하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 거리측정모듈(260)은 청소로봇의 몸체부(100)와 선저부까지의 거리를 측정하기 위한 구성으로, 측정된 거리값에 따라 브러쉬지지축(220)의 상하 높이 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

따라서, 상기 거리측정모듈(260)은 측정된 거리값을 상기 높이제어모듈(270)로 전송하여 상기 높이제어모듈(270)이 상기 높이조절실린더(221)의 승강정도 즉, 상승 또는 하강에 필요한 거리값을 도출하여 높이조절실린더(221)에 전송하고, 전송된 도출값에 따라 높이조절실린더(221)가 적절한 높이로 승, 하강될 수 있도록 한다.

또한, 상기 거리측정모듈(260)은 도시되지는 않았지만 레이져 스캐너를 이용하여 몸체부(100)와 선저부까지의 거리를 측정할 수 있다.

또한, 상기 거리측정모듈(260)은 음향거리측정센서일 수도 있으며, 몸체부(100)와 선저부까지의 거리측정이 가능한 다른 공지의 방법을 제한 없이 적용실시할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 따른 청소장치의 높이 제어에 대한 흐름도이다.

본 발명에 따른 상기 높이제어모듈(270)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 거리측정모듈(260)에서 도출된 신호값에 기인하여 상기 높이조절실린더(221)의 작동을 제어하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 높이제어모듈(270)은 상기 거리측정모듈(260)에서 거리값을 전송받아 몸체부(100)가 이동할 구역의 몸체부(100)와 선저부까지의 거리값 변화에 대응하여 높이조절실린더(221)의 상승 또는 하강할 거리값을 도출하여 높이조절실린더(221)가 도출된 거리값에 따라 피스톤 로드(222)를 신장 또는 수축하여 브러쉬(210)가 선저부에 접촉되어 청소가 누락없이 수행할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 주행부의 세부적인 구성 및 사용상태를 나타내는 도이다.

본 발명에 따른 상기 주행부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(100) 타측에 다수개로 고정설치되고, 해저면을 따라 이동하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 주행부(300)는 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템(1)이 해저의 연약 지반 및 험로에서의 안정적인 주행을 위해 구비되는 것으로, 해저 연약 지반에서의 효과적인 이동 및 불규칙한 해저면에서의 능동적인 자세 변화가 가능하도록 구비된다.

따라서, 상기 주행부(300)는 무한궤도(310) 및 자세제어용 다관절링크(320)를 포함할 수 있다.

상기 무한궤도(310)는 복수의 체인이 서로 연결되어 마련될 수 있다.

또한, 상기 무한궤도(310)는 다수의 스프라켓(311), 상기 다수의 스프라켓(311)을 지지하도록 중심부에 배치되고 동력수단과 연결되는 구동축(312) 및 상기 다수의 스프라켓(311) 외부에 위치하여 다수의 스프라켓(311)의 구동에 의해 회전하는 트랙밸트(313)를 포함하여 구성되어, 해저의 연약 지반 및 험로에서의 안정적인 주행이 가능하도록 한다.

또한, 상기 무한궤도(310)는 좌우 속도 제어를 통해 몸체부(100)의 좌우 회전이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 무한궤도(310)는 스프라켓 및 트랙밸트를 포함하고 복수의 체인이 서로 연결되어 이동할 수 있는 이동 수단이라면 제한없이 적용실시할 수 있도록 한다.

상기 자세제어용 다관절링크(320)는 상기 몸체부(100)와 상기 무한궤도(310)를 연결하고, 인장 및 수축이 가능할 수 있다.

또한, 상기 자세제어용 다관절링크(320)는 인장 및 수축을 통해 몸체부(100)의 높낮이를 조정할 수 있다.

또한, 상기 자세제어용 다관절링크(320)는 다축 방향으로 각도 조절이 가능한 다관절 형태로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 자세제어용 다관절링크(320)는 일측이 상기 무한궤도(310)와 연결되고, 타측이 상기 몸체부(100)와 연결되어 불규칙한 해저면에서 몸체부(100)의 안정적인 주행이 가능하도록 몸체부(100)의 상하(Height), 좌우(Rolling) 및 앞뒤(Pitching) 기울기 등의 자세 변화가 이루어질 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 자세제어용 다관절링크(320)는 상기 몸체부(100)가 선박의 움직임에 따른 능동적인 자세 변화가 가능하도록 한다.

또한, 상기 자세제어용 다관절링크(320)는 상기 무한궤도(310)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무한궤도 틸트(Tilt)링크부(322), 상기 무한궤도 틸트링크부(322)와 이웃하는 일측에 구비되어 상기 몸체부(100)의 상하 수직운동을 유도하는 상하 승강링크부(323)를 포함할 수 있다.

상기 전원제어케이블(400)은 지상운용국(10)과 상기 몸체부(100)의 전기 및 통신을 연결하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 전원제어케이블(400)은 지사운용국(10)과 상기 몸체부(100)를 전기적으로 연결하는 것으로, 상기 청소로봇 시스템(1)에 전력을 공급하도록 구비된다.

또한, 상기 지상운용국(10)은 도시된 바와 같이 지원선일 수 있으며, 도시되지는 않았지만 항만과 같은 육상에서의 전력공급원일 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 이물질수거부의 구성을 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 상기 이물질수거부(500)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 청소장치(200) 동작에 의해 선저부로부터 이탈된 이물질을 수거하도록 구비된다.

구체적으로, 상기 이물질수거부(500)는 상기 브러쉬(210) 작동에 의해 선체에서 이탈되어 몸체부(100) 상단에 낙하한 이물질들이 해저면을 재오염시키지 않고 외부로 수거될 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 이물질수거부(500)는 흡입공(510), 흡입배관(520) 및 여과부재(530)를 포함할 수 있다.

상기 흡입공(510)은 상기 청소장치(200) 저면에 통공되어, 청소장치(200) 저면으로 수집된 이물질을 청소장치(200) 내부공간부로 흡입하는 다수개로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 흡입공(510)은 상기 청소장치(200) 상단에 통공된 홀 형상으로, 몸체부(100) 내부공간부로 이물질이 낙하할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 흡입공(510)은 상기 청소장차(200) 상면에 산발적으로 분포하는 다수개로 구성될 수 있으며, 이물질이 용이하게 낙하할 수 있는 직경을 갖도록 구성된다.

상기 흡입배관(520)은 상기 청소장치(200) 내부공간부에 연통되도록 길이 방향으로 연장 배치되어 외부로 이어지고, 청소장치(100) 내부공간부로 유입된 이물질을 흡입하도록 구비된다.

상기 여과부재(530)는 상기 내부공간부의 저면에 구비되어, 유입된 이물질을 걸러내고 여과수를 외부로 배출시키도록 구비된다.

구체적으로, 상기 여과부재(530)는 상기 청소장치(200) 내부공간부 하측에 배치되어, 이물질과 함께 유입된 해수를 해양으로 다시 배출할 수 있도록 구비되는 것으로, 해수의 용이한 배출을 위한 매쉬망 형상일 수 있다.

따라서, 상기 여과부재(530)는 상기 흡입배관(520)이 이물질을 석션(suction)하기 전 청소장치(200) 내부공간부로 유입된 해수를 해양으로 다시 배출시키고, 이물질만이 흡입배관(520)을 통해 외부로 수거될 수 있도록 한다.

한편, 상기 흡입공(510)은 도시되지는 않았지만 흡입공(510)을 자동 개폐시키는 자동개폐장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 자동개폐장치(미도시)는 흡입공(510)을 기설정된 시간 간격을 통해 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 장치로써, 청소장치(200)의 내부공간부로 유입된 이물질이 상기 흡입배관(520)을 통해 외부로 수거될 경우 흡입공(510)을 폐쇄시켜 내부공간부로 유입된 해수를 상기 여과부재(530)를 통해 해양으로 배출시킨 후 내부공간부에 남아 있는 이물질만이 상기 흡입배관(520)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 한다.

이 때, 상기 자동개폐장치(미도시)는 복수의 날개가 조리개 형태로 동작하면서 흡입공(510)을 개폐시키는 조리개형 개폐장치일 수 있다.

또한, 상기 자동개폐장치(미도시)는 흡입공(510)을 기설정된 시간 간격으로 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 공지의 장치를 제한없이 적용실시할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템에 의하면, 선박 하부 협소 지역 진입이 가능하고 선박의 흘수(draft)에 따라 능동적으로 몸체부 및 청소장치의 높이 제어가 가능할 뿐 아니라 화물의 선적 또는 하역을 위한 선박의 항만 접안시에 선박 하부에 신속하게 진입하여 선저부의 청소가 안정적으로 이루어질 수 있도록 구성되어 선박 운용의 효율성을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 복수의 체인이 서로 연결되어 마련되고, 동력을 제공받아 구동하는 다수의 스프라켓을 내부에 수용하도록 스프라켓 외주면을 따라 회동하는 트랙밸트로 구성된 무한궤도를 포함함으로써, 해저의 연약 지반 및 험로에서의 안정적인 주행이 가능한 효과가 있다.

또한, 각도 조절이 가능한 다관절 형태로 구성되어 인장 및 수축이 가능한 자세제어용 다관절링크를 포함함으로써, 몸체부의 높낮이를 조정하여 선박의 움직임에 따른 능동적인 자세 변화가 가능한 효과가 있다.

또한, 회전 조인트가 구비된 틸팅연결부 및 브러쉬의 상하 높이를 조절하는 높이조절실린더를 포함함으로써, 선박의 외부 곡면 형태에 따라 청소장치의 유연한 형태 변화가 구현되어 청소의 효율성 및 선박과의 충돌 안정성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 흡입공 및 흡입배관으로 구성된 이물질수거부를 구비함으로써, 선저부로부터 이탈된 이물질이 해저면에 투하되지 않고 효율적으로 외부로 수거될 수 있는 효과가 있다.

아울러, 항만에 접안된 선박의 선적 또는 하역 시간 동안 신속하게 선저부의 청소가 수행됨으로써, 선박 청소를 위한 별도의 시간 소요를 방지하여 선박 운용의 효율성 및 경제성이 증대되는 효과가 있다.

이에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 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 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1 : 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템
10 : 지상운용국 100 : 몸체부
200 : 청소장치 210 : 브러쉬
220 : 브러쉬지지축 221 : 높이조절실린더
222 : 피스톤 로드 230 : 틸팅연결부
231 : 회전조인트 240 : 구동모터
250 : 브러쉬구동축 260 : 거리측정모듈
270 : 높이제어모듈 300 : 주행부
310 : 무한궤도 311 : 스프라켓
312 : 구동축 313 : 트랙밸트
320 : 자세제어용 다관절링크 322 : 무한궤도 틸트링크부
323 : 상하승강링크부 400 : 전원제어케이블
500 : 이물질수거부 510 : 흡입공
520 : 흡입배관 530 : 여과부재

Claims (7)

1. 몸체부;
   상기 몸체부 일측에 설치되고, 선저부의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 청소장치;
   상기 몸체부 타측에 다수개로 고정설치되고, 해저면을 따라 이동하는 주행부; 및
   지상운용국과 상기 몸체부의 전기 및 통신을 연결하는 전원제어케이블;을 포함하되,
   상기 청소장치는,
   회전 가능한 브러쉬;
   상기 몸체부 저면에 돌출 형성된 길이 방향의 브러쉬지지축;
   상기 브러쉬지지축과 상기 브러쉬를 연결하고, 상기 브러쉬가 접촉면의 각도에 유연하게 틸팅 가능하도록 회전 조인트가 구비된 틸팅연결부;
   저면에 통공된 홀 형상으로 형성되어 상기 브러쉬에 의해 저면에 수집된 이물질이 낙하되도록 하는 흡입공;
   상기 흡입공을 통해 낙하한 이물질이 유입되는 내부공간부; 및
   상기 내부공간부와 육상을 연결하여 상기 내부공간부에 유입된 이물질이 흡입되어 육상으로 배출되도록 하는 흡입배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 주행부는,
   복수의 체인이 서로 연결되어 마련되는 무한궤도; 및
   상기 몸체부와 상기 무한궤도를 연결하고, 인장, 수축 및 좌우 회전이 가능한 자세제어용 다관절링크;를 포함하고,
   상기 자세제어용 다관절링크는,
   다축 방향으로 각도 조절이 가능한 다관절 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 자세제어용 다관절링크는,
   상기 무한궤도를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무한궤도 틸트(Tilt)링크부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 자세제어용 다관절링크는,
   상기 무한궤도 틸트링크부와 이웃하는 일측에 구비되어 상기 몸체부의 상하 수직운동을 유도하는 상하 승강링크부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.
   
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 브러쉬지지축은,
   승강가능한 피스톤 로드가 구비되어 상기 브러쉬의 상하 높이를 조절하는 높이조절실린더;를 포함하고,
   상기 높이조절실린더는,
   상기 브러쉬지지축이 선박의 상하 거동에 유연하게 대처가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 청소장치는,
   상기 청소장치 일측에 구비되어 상기 몸체부와 선저부 간의 거리를 측정하는 거리측정모듈; 및
   상기 거리측정모듈에서 도출된 신호값에 기인하여 상기 높이조절실린더의 작동을 제어하는 높이제어모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중착저형 선박 하부 청소로봇 시스템.

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