KR102586497B1

KR102586497B1 - 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템

Info

Publication number: KR102586497B1
Application number: KR1020210151722A
Authority: KR
Inventors: 김기주; 김수용
Original assignee: 동명대학교산학협력단
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-10-06
Also published as: KR20230065791A

Abstract

본 발명은 무인 수중 로봇 장치와 그 제어시스템에 관한 것이다. 본 발명은 수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수기능을 갖는, 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 원통형의 본체와 상기 본체와 일정간격으로 고정, 형성되어, 상기 본체에 동력을 전달하여 전후, 상하좌우로 이동시키는 적어도 1개 이상의 스러스터(thruster)와 상기 본체의 상부에 형성되어, 현재 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 하여 상기 본체를 촬영하는 전방 카메라부와 상기 전방카메라)와 일정간격 이격 형성되어, 상기 본체에 인접한 주변환경을 촬영하는 옴니(omni) 카메라부와 상기 본체의 하부에 연결 형성되어, 알류미늄 재질의 내식성을 가지는 부재로 이루어지며, 수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수기능을 갖는 메인 프레임과 상기 본체의 아래방향으로 형성되어, 수중을 360도 영상촬영하는 점검카메라부과 상기 본체의 상부에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급과 제어를 받을수 있는 커넥터 연결부와 상기 본체의 하부에 형성되어, 야간에 촬영의 용이함과 위치를 표시할수 있도록 하기 위한 발광부와 상기 본체에 배치되어 이더넷(Ethernet) 통신방식을 적용하며, 상기 본체의 위치를 추적하기 위해, 외부와의 무선통신을 수행하는 통신부 와 상기 본체의 일측에 형성되어 수심의 깊이를 감지하는 깊이 센서와 상기 전방카메라부, 상기 옴니 카메라부 및 상기 점검 카메라부를 제어하고, 촬영된 영상의 데이터를 저장할수 있도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템{Unmanned underwater inspection robot device and the control system}

본 발명은 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 수중에서 360°회전이 가능하여 정확안 영상촬영을 할수 있는 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템에 관한 것이다.

최근 수직 승강이 가능한 비행체에 관한 연구가 활발하게 진행되어, 육지 상공에서 항공촬영을 하거나 촬영한 영상을 무선통신을 통해 육상의 사용자에 게 전송하는 임무를 수행하는 등 활동하고 있다.

다만, 비행체의 활동범위는 상공에 한정되며 해상 또는 담수 등의 수중내에서 직접 획득해야 하는 정보를 취득할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 취수구 주변에는 지리적 특성에 의해서 마모성 모래성분의 뻘 이 대량유입된다. 유입된 뻘은 일정 높이 이상이 될 경우 준설이 필요하기 때문에, 뻘 높이를 측정해야만 한다.

일반적으로 뻘의 높이를 측정하기 위해 잠수부를 투입하게 되는데, 뻘을 포함하는 수중의 경우 가시거리가 1미터 미만이므로 뻘의 높이를 측정하는데 잠수 횟수 및 잠수 시간이 증가하게 되며, 이에 따른 인명사고 위험의 우려가 있다.

또한, 잠수부는 뻘 과다 퇴적 위치에 대한 정보와 퇴적 높이에 대한 사전 정보 없이 주기적으로 작업에 투입되기 때문에 작업 효율성이 수시로 변동된다는 문제점이 있었다..

대한민국 특허등록 제10-0932190호 대한민국 특허공개 제2014-0077726호 대한민국 특허공개 제2020-0011623호

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 복잡한 수중 복합구조물을 정밀하게 검사하기 위한 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 수중에서의 정확한 자세 유지와 정밀한 검사 작업과 영상 처리를 동시에 수행할 수 있으며, 육안 검사 다이버에 의한 검사보다 높은 검사 신뢰도를 확보할수 있는 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 제어 시스템은 Ethernet 통신을 이용하여, 영상신호 및 데이터 신호를 빨리 처리할 수 있는 무인 수중 로봇 장치 및 그 제어시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 무인 수중 로봇 장치에 있어서, 수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수기능을 갖는, 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 원통형의 본체와 상기 본체와 일정간격으로 고정, 형성되어, 상기 본체에 동력을 전달하여 전후, 상하좌우로 이동시키는 적어도 1개 이상의 스러스터(thruster)와 상기 본체의 상부에 형성되어, 현재 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 하여 상기 본체를 촬영하는 전방 카메라부와 상기 전방카메라)와 일정간격 이격 형성되어, 상기 본체에 인접한 주변환경을 촬영하는 옴니(omni) 카메라부와 상기 본체의 하부에 연결 형성되어, 알류미늄 재질의 내식성을 가지는 부재로 이루어지며, 수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수기능을 갖는 메인 프레임과 상기 본체의 아래방향으로 형성되어, 수중을 360도 영상촬영하는 점검카메라부과 상기 본체의 상부에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급과 제어를 받을수 있는 커넥터 연결부와 상기 본체의 하부에 형성되어, 야간에 촬영의 용이함과 위치를 표시할수 있도록 하기 위한 발광부와 상기 본체에 배치되어 이더넷(Ethernet) 통신방식을 적용하며, 상기 본체의 위치를 추적하기 위해, 외부와의 무선통신을 수행하는 통신부와 상기 본체의 일측에 형성되어 수심의 깊이를 감지하는 깊이 센서와 상기 전방카메라부, 상기 옴니 카메라부 및 상기 점검 카메라부를 제어하고, 촬영된 영상의 데이터를 저장할수 있도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무인 수중 로봇장치의 제어시스템은 상기 커넥터 연결부와 케이블로 연결되어, 상기 무인 수중 로봇장치의 제어부에 전력을 공급하는 전원부와 상기 깊이 센서와 연결되어 수심을 측정하는 패덤과 상기 제어시스템을 네트워크와 연결시키는 허브와 상기 무인 수중 로봇장치와 이더넷 통신으로 구동 및 모니터링 기능을 수행하는 프로그램이 탑재되어 있는 메인 서버 및 상기 상기 전방카메라부, 상기 옴니 카메라부 및 상기 점검 카메라부가 촬영한 수중영상을 저장하는 NVR을 포함하고, 상기 통신부로부터 이더넷 통신을 수신하여 영상신호와 데이터 신호를 처리하여 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 안전사고를 방지하고, 신뢰성이 확보된 정확한 검사를 수행하기 위하여 완성도 높은 무인 수중 로봇 장치 및 제어시스템을 제공하는 효과가 있는 것이다.

또한, 전방위로의 안전한 운행과 정지상태(Hovering)를 유지할수 있으며, 원거리에서도 정밀 촬영이 가능하여 복잡한 구조물을 점검할 수 있다.

또한, 제어시스템에는 응용 프로그램이 내장되어 있는 메인서버가 형성되어 상기 응용 프로그램으로 인하여 무인 수중 로봇 장치의 모니터링도 가능하다는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 수중로봇 장치의 사시도.
도 2 본 발명의 일실시예에 의한 무인 수중로봇 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 무인 수중로봇 장치의 평면도.
도 4a는 덮개의 사진.
도 4b는 본체의 사진.
도 5는 메인 프레임의 사진.
도 6은 스러스트의 동작도.
도 7은 스러스트의 배치형태를 설명하기 위한 도면.
도 8은 상하 스러스트 지지대 및 방향 스러스트 지지대의 사진.
도 9는 제어시스템의 구성도.
도 10은 메인서버의 운영 프로그램의 화면 사진.
도 11은 무인 수중로봇장치의 자세와 상태 정보, 제어정보를 아이콘으로 도시한 창의 화면 사진.
도 12는 휴대폰앱을 이용하여 NVR에 저장된 영상을 검색하는 방법의 흐름도.

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현도 의미하는 것임을 미리 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 수중로봇 장치의 사시도이고, 도 2 본 발명의 일실시예에 의한 무인 수중 로봇 장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 무인 수중 로봇 장치의 평면도이고, 도 4는 본체의 사진이고, 도 5는 메인 프레임의 사진이고, 도 6은 스러스트의 동작도이고, 도 7은 상하 스러스트 지지대 및 방향 스러스트 지지대의 사진이고, 도 8은 스러스트의 배치형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 제어시스템의 구성도이고, 도 10은 메인서버의 운영 프로그램의 화면 사진이고, 도 11은 무인 수중로봇장치의 자세와 상태 정보, 제어정보를 아이콘으로 도시한 창의 화면사진이고, 도 12는 휴대폰 앱을 이용하여 NVR에 저장된 영상을 검색하는 방법의 흐름도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 무인 수중로봇 장치(100)에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면 본체(110)는 원통형으로 이루어져, 수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수 기능을 갖는, 알류미늄 재질의 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된다.

도 4a에 나타난 대로, 본체(110)는 상부가 덮개(C)로 밀폐되어 확실한 방수 처리가 되며, 도 4b는 내부에는 공간이 있으며, 스러스트(120)의 회전모터(121b)를 고정하기 위한 통공(111)이 마련된 연결부(112)가 있는 본체(110)이다.

상기 본체(110)와 일정간격으로 고정, 형성되어 상기 본체(110)에 동력을 전달하여 전, 후, 상하, 좌우로 이동시키는 적어도 2개 이상의 스러스터(thruster: 120)가 형성된다.

상기 스러스트(120)는 일종의 본 발명인 무인 수중로봇장치(100)의 추진장치로서, 본체(110)에 추진력을 제공하여, 상기 본체(110)를 전후좌우 및 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 한다. 따라서, 상기 스러스터(120)는 구성요소 각각 독립적으로 제어됨으로써 다양한 방향으로 본체(110)를 이동시킬 수 있는 것이다.

잠시 도 6을 참조하면, 상기 추진장치(120)는 틸팅축(123), 덕트(125) 및 프로펠러(127)를 포함하며, 상기 덕트(125)는 프로펠러(127)의 외주면에 배치되어 프로펠러(127)를 보호한다. 상기 덕트(125)는 틸팅축(123)에 연결되어 틸팅 회전됨으로써, 덕트(125) 내에 배치된 프로펠러(125)의 회전에 의해 모든 방향으로 상기 본체(110)에 추진력을 제공한다.

전방 카메라부(130)는 도시된 대로 길다란 가이드 형태로 이루어져 있으며, 상기 본체(110)의 상부에 형성되어, 무인 수중로봇장치(100)의 현재 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 하고, 상기 본체(110)도 촬영하는 역할을 한다.

옴니(omni) 카메라부(140)는 상기 전방카메라(130)와 일정간격 이격 형성되어 있다. 상기 옴니 카메라부(140)는 본체(110)에 인접한 전방향으로 주변 환경을 촬영하는 역할을 하는 것이다. 더 나아가, 360°회전 가능하게 설계되어 전, 후방을 모두 촬영할 수 있다.

도 5는 메인 프레임(150)은 소정형상으로 상기 본체(110)의 하부에 연결 형성되어, 알류미늄 재질의 내식성을 가지는 비교적 가벼운 부재로 이루어지며, 수중에서 중성부력을 유지시키는 역할을 한다.

점검카메라부(160)는 상기 본체(110)의 아래방향으로 형성되어, 수중이나 해저를 360°영상으로 촬영한다.

상기 점검카메라부(160)는 전체적인 형상을 이루는 하우징(도면부호는 생략)과 상기 점검카메라부(160)에 내장되어 360°영상 촬영하도록 하기 위한 PTZ부(도시는 생략), 상기 점검카메라부(160)를 방수를 위한 덮개(161)로 이루어진다.

상기 PTZ부는 Pan/ Tilt/ Zoom의 약자로서, 사물의 확대나 축소를 원격으로 제어할 수 있는 카메라이며, 원격회전 및 줌 조정이 가능한 카메라로서, 촬영대상의 움직임을 관찰하거나 필요한 부분에 회전과 줌을 하여 주어 넓은 영역을 모니터링할수 있는 장점이 있는 것이다. 상기 PTZ부는 제어부(미도시)에 의하여 주변영역도 촬영하며, 해저 지형을 파악할수 있으며, 본 발명의 무인 수중로봇장치(100)의 위치도 파악할수 있다.

따라서, 상기 점검카메라부(160)를 이용하여 사각지대를 허용하지 않고, 수중이나 해저를 점검할수 있으며, 상기 점검카메라부(160)는 줌-인 또는 줌-아웃 기능을 구비하여, 점검하고자 하는 대상을 최대 약 30배 정도까지 확대하여 영상을 촬영할 수도 있다.

커넥터 연결부(170)는 상기 본체(110)의 상부에 있는 커버(C)의 중앙부위에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급과 제어를 받을 수 있는 것이다.

또한, 상기 커넥터 연결부(170)에 케이블(미도시)이 연결되어 외부로부터 전원을 공급받음과 동시에 역시 외부에 있는 제어시스템(200)으로부터 제어를 받을 수 있다. 여기서, 상기 케이블의 예를 들면, 테더 케이블(tether cable)을 포함할 수 있다. 상기 제어시스템(200)에 관한 설명은 후술(後述)하기로 한다.

상기 스러스트(120)를 지지하는 상하 스러스트 지지대(128)의 하부에 형성되어, 야간에 촬영의 용이함과 위치를 표시할수 있도록 하기 위한 플레쉬 역할을 하는 램프(180)가 형성된다.

통신부(190)는 본체(110) 상부의 커버(C) 부분에 배치되어 이더넷(Ethernet) 통신방식을 적용하며, 상기 본체(110)의 위치를 추적하기 위해, 외부와의 무선통신을 수행한다. 참고로, 상기 이더넷이란 컴퓨터 네트워크를 만드는 기술중의 하나인데, 이더넷의 가장 큰 특징은 CSMA/CD라는 프로토콜을 사용하여 통신을 할 수 있다는 것이다.

더 나아가, 상기 통신부(190)는 압력 트랜스미터, 변위 트랜스미터, 혹은 어떠한 신호를 발신할 수 있는 모든 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 수중 지형 영역에 설치된 Ultra wideband receiver, 스마트폰, 태블릿, 혹은 다른 계산 장치와 같은 무선 접근 가능한 장치들(미도시)과도 무선통신할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여 스러스트(120)의 동작 특성에 관하여 설명하기로 한다.

상기 스러스트(120)는 도시된 대로, 상기 본체(110)에 배치된 구동모터(121), 상기 구동모터(121)에 연결되어 회전하는 틸팅축(123), 측면에는 상기 틸팅축(123)이 연결되어 틸팅운동이 가능한 덕트(125), 상기 덕트(125) 내에 삽입되어 회전에 의한 추진력을 제공하는 프로펠러(127)를 포함하는 구성이다. 상기 스러스트(120)의 갯수는 본 실시예에서는 본체(110)를 중심으로 일정간격으로 8개가 연결되어 있지만, 6~ 10개가 바람작할 것이다.

도 6을 보면, 상기 스러스트(120)는 수중이나 해저에서 본체(110)에 추진력을 제공하며 전후, 좌 우, 상하이동을 독립적으로 자유롭게 할 수 있도록 수직 추진기(120a)와 자유 추진기(120b)를 포함한다. 스러스트(120)는 제어부(미도시)의 제어를 통해 상기 각각의 추진기(120a, 120b)를 제어함으로써 다양한 방향의 운동이 가능하며, 이에 따른 정밀한 자세 제어가 가능하다.

상기 수직 추진기(120a)는 일 예로, 하나 이상이 본체(110)에 배치되어 상기 본체(110)를 승강시킨다. 수진 추진기(120a) 각각은 본체(110)를 기준으로 서로 대칭되도록 배치된다. 수직 추진기(120a)는 정회전됨에 따라 본체(110)를 상승시키고, 역회전됨에 따라 본체(110)를 하강시킨다.

도시된 대로, 자유 추진기(120b)는 선회되는 반경 없이 본체(110)를 전후좌우상하 이동시킨다. 자유 추진기(120b)는 구동 모터(121), 틸 팅축(123), 덕트(125) 및 프로펠러(127)를 포함할 수 있다. 상기 자유 추진기(120b)는 수중 탐색장치(100)의 네 방향에 배치된 쿼드 콥터를 포함한다.

상기 구동 모터(121)는 프로펠러(127)를 회전시키는 회전 모터(121b)와 덕트(125)를 틸팅하게 하는 틸팅 모터(121a)를 포함한다.

회전 모터(121b)는 4 방향에 배치된 프로펠러(127)로 각각 연결되어 동력을 제공한다. 이 때, 각 구동 모터(121)의 출력을 개별적으로 증감시켜 추진 방향을 자유롭게 조정할 수 있다.

틸팅 모터(121a)는 본체(110)에 배치되고, 틸팅축(123)에 연결되어 자유 추진기(120b)에 동력을 제공한다. 덕트(125)는 측면이 틸팅축(123)으로 고정되고, 물이 통과할 수 있도록 하기 위해 실린더 형상을 갖는다. 프로펠러(127)는 덕트(125) 내에 삽입되어, 회전 됨에 따라 추진력을 발생시키는 것이다.

덕트(125)는 0°에서 360°까지 회전 가능하게 되어, 본 발명의 무인 수중 로봇장치가 기동시, 선회하는 반경없이 상하전후 좌우로 자유롭게 방향을 전환할 수 있게 한다.

예로서, 4방향의 덕트(125)가 0°로 틸팅되지 않는 경우, 자유추진기(120b)는 수직 추진기와 방향이 같으므로, 프로펠러(127)가 회전됨에 따라 수직 추진기(120a)와 같이 수중 탐색장치(100)를 상하로 승강시킬 수 있다.

다른 예로, 4방향의 덕트(125)가 90°로 틸팅되는 경우, 자유 추진기(120b)는 지면과 수평인 방향을 향하게 되어, 프로펠러(127)가 회전됨에 따라 무인 수중 로봇장치(100)를 전, 후 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기와 같이 덕트(125)의 틸팅 정도에 따라 상, 하, 전, 후, 좌우로 이동할 수 있게 되어 무인 수중로봇장치(100)의 이동방향을 즉각적으로 바꿀 수 있으므로 협소한 취수구 내에서도 선회하는 반경이 없이 효율적으로 이동할 수 있다. 따라서, 본 발명의 무인 수중 로봇장치(100)는 정밀한 영상 촬영이 가능한 효과가 있는 것이다.

도 7은 무인 수중로봇장치(100)의 스러스터(120)의 배치 형태인데, 도시된 바와 같이, 자유추진기(121b)가 상하방향으로 움직일 때하고 비교하였을 때, 전후방향은 90°각도로 틸팅되어 방향이 변환되어 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 무인 수중 로봇장치(100)가 상하, 전후좌우 방향으로 움직일수 있도록 제어하기 위하여 예를 들어, 상기 스러스트(120)가 일정간격으로 총 8개가 연결되어 있다면, 절반인 4개는 90°각도로 틸팅되어 서로 번갈아 배치되는 형태인 것이다.

또한, 상기 스러스터(120)를 상기 본체(110)와 고정되도록 하기 위한 부재로서, 상기 본체(110)와 길이방향으로 연결되어, 상기 본체(110)를 중심으로 일정한 간격으로 최소 2개 이상 고정, 형성되는 상하 스러스트 지지대(128) 및 상기 본체(110)의 하부를 중심으로 일정간격으로 최소 2개 이상 고정, 형성되는 방향 스러스트 지지대(129)가 고정, 형성되어 있다. 상기 상하 스러스트 지지대(128)와 상기 방향 스러스트 지지대(129)의 갯수는 본 실시예에서는 각각 모두 4개씩이지만 각각 2 ~ 8개가 바람직할 것이다.

도 8을 참조하면, 상하 스러스트 지지대(128) 및 방향 스러스트 지지대(129)의 사진인데, 전체적으로 모두 'ㄱ' 자 형상으로 이루어진다.

이하에서는, 상기 서술한 무인 수중로봇장치(100)를 제어하는 제어시스템(200)에 대하여 도면을 첨부하여 설명하기로 한다.

먼저, 상기 무인 수중 로봇장치(100)의 제어시스템(200)은 상기 커넥터 연결부(170)와 케이블로 연결되어 있는데, 상기 케이블은 테더(tether) 케이블이 바람직할 것이다. 또한, 상기 케이블은 무인 수중로봇장치(100)에 전원을 공급하며, 본체(110)에 공기도 주입할 수 있는 에어 케이블 기능도 가지고 있다.

그리고, 상기 무인 수중 로봇장치(100)의 제어부와 스러스트(120), 전방 카메라부(130), 옴니 카메라부(140) 및 점검카메라부(160)에 연결되어, 전력을 공급하는 전원부(210)가 형성되어 있는데, 상기 케이블을 통하여 전원을 입력하는 것이다. 또한, 상기 무인 수중로봇장치(100)는 자체 배터리장치(미도시)에 의한 구동도 역시 가능한 것이다.

패덤(220: Fathom)은 상기 무인 수중 로봇장치(100)에 형성되어 있는 깊이 센서를 통하여 수심을 측정하는 것이다.

허브(230: HUB)는 제어시스템(200)을 네트워크와 연결시키는 것인데, 16포트 허브가 바람직하다.

상기 무인 수중 로봇장치(100)와 이더넷 통신으로 구동 및 모니터링 기능을 수행하는 프로그램이 탑재되어 있는 메인 서버(240)가 형성되어 있다.

상기 메인서버(240)는 본발명의 제어시스템을 운용하기 위하여 응용 프로그램이 탑재되어 있으며. 제어시스템(200)의 운용 등에 따른 초기 설정 등의 기능을 제공하는 것이다.

도 10을 참조하면, 상기 메인서버(240)의 운영 프로그램의 화면을 캡쳐한 사진인데, 왼편 사진은 3개의 영역으로 구분된다.

왼쪽 사진은 옴니 카메라부(140)의 영상을 출력하는 화면이며, 상기 옴니 카메라(140)는 무인 수중로봇장치(100)의 인접한 주변 환경의 확인 및 충돌방지를 위한 영상이다.

오른편 사진은 전방카메라부(130)의 영상을 출력하는 화면이며 무인 수중로봇장치(100)의 전방위치를 확인하고 이동경로를 확인하고 추돌을 방지하기 위한 영상이다.

도 11은 운영중인 본 발명의 수중로봇장치(100)의 자세 및 상태정보, 사용자 제어 정보등을 Text와 아이콘으로 도시하는 창의 화면 캡쳐사진이다. 상기 제어시스템(200)의 조작은 조이스틱 형태의 컨트롤러(260) 이외에도 원격의 PC를 이용한 키보드(미도시)로도 할수 있다.

NVR(250)은 무인 수중로봇장치(100)에 형성되어 있는 3개의 카메라인 전방카메라부(130), 상기 옴니 카메라부(140) 및 상기 점검 카메라부(160)가 촬영한 수중영상들을 모두 저장하는 역할을 하는 것이다.

상기 NVR(250)은 Network Video Recorder의 약자로서, 통상적인 감시 시스템을 구성하는 카메라, 비디오, 네트워크 레코더, 모니터링의 4요소 전체를 디지털화한 감시장치로서, 네트워크 처리 및 고화질의 영상처리를 주목적으로 하는 영상저장장치이다. 즉, 디지털 방식으로 영상을 전송받아 저장하는 장치인 것이다.

이하, 도면을 첨부하여 제어시스템(200)의 관리자의 휴대폰에 다운로드된 앱(어플)을 이용하여 상기 NVR(250)에 저장된 영상을 검색하는 방법에 대한 설명을 하기로 한다.

휴대폰(미도시) 앱에 의해 생성된 앱ID와 전방카메라부(130), 옴니 카메라부(140) 및 점검 카메라부(160)의 고유ID를 수신한 컨트롤러(260)가 상기 앱ID 수신시간을 영상시간정보로 인지한다(S100).

상기 휴대폰은 소정의 앱ID을 발생하는 앱(App)을 탑재한다. 상기 앱은 앱ID 발생용 응용프로그램이 내장된다. 상기 앱 ID발생용 응용프로그램은 소정의 휴대폰 앱ID를 생성하고, 생성된 앱ID에 해당하는 신호를 근거리 통신방식을 통해 컨트롤러(260)로 주기적으로 무선 전송하도록 하는 프로그램이다.

상기 컨트롤러(260)가 앱ID, 카메라ID, 영상시간정보를 통해 매칭데이터를 생성하고, 메인서버(240)가 상기 매칭데이터를 전송받아 매칭데이터로 등록한다(S200).

상기 메인서버(240)에서 앱ID가 입력되면, 저장 리스트에 앱ID의 존재여부를 판단한다(S300).

상기 판단 단계(S300)에서 앱ID가 존재하면 해당 앱ID의 매칭데이터를 NVR(250)로 전송하여 영상데이터를 요청한다(S400).

상기 NVR(250)이 요청받은 영상데이터를 검색한 후, 해당 영상데이터를 메인서버(240)로 전송한다(S500).

상기 메인서버(240)가 상기 NVR(250)에서 영상데이터를 전송받아 상기 메인서버(240)의 운용 프로그램의 화면에 영상을 출력하는 단계(S600)를 포함하는 것이다.

컨트롤러(260)에서는 무인 수중로봇장치(100)에 형성되어 있는 통신부(190)로부터 이더넷(Ethernet) 통신을 수신받아, 무인 수중로봇장치의 카메라들(130, 140, 160)의 영상 신호와 무인 수중로봇장치(100)의 케이블을 통한 데이터 신호를 처리하여 제어하는 것이다. 또한, 상기 메인 서버(240)와 연결되어 응용 프로그램의 제어를 하는 역할도 하는 것이다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기 기술한 실시 예는 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 무인 수중로봇장치 110 : 본체
120 : 스러스트 121 : 구동모터
121a : 틸팅모터 121b : 회전모터
123 : 틸팅축 125 : 덕트
127 : 프로펠러 128 : 상하 스러스트 지지대
129 : 방향 스러스트 지지대 130 : 전방 카메라부
140 : 옴니(omni) 카메라부 150 : 메인 프레임
160 : 점검카메라부 170 : 커넥터 연결부
180 : 발광부 190 : 통신부
200 : 제어시스템 210 : 전원부
220 : 패덤 230 : 허브(Hub)
240 : 메인 서버 250 : NVR
260 ; 콘트롤러

Claims

수중에서 중성부력을 유지시키고, 방수기능을 갖는, 알류미늄 재질의 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 원통형의 본체(110);
상기 본체(110)와 일정간격으로 고정, 형성되어, 상기 본체(110)에 동력을 전달하여 전후, 상하좌우로 이동시키는 적어도 1개 이상의 스러스터(thruster: 120);
상기 본체(110)의 상부에 형성되어, 현재 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 하여 상기 본체(110)를 촬영하는 전방 카메라부(130);
상기 전방카메라(130)와 일정간격 이격 형성되어, 상기 본체(110)에 인접한 주변환경을 촬영하는 옴니(omni) 카메라부(140);
상기 본체(110)의 하부에 연결 형성되어, 알류미늄 재질의 내식성을 가지는 부재로 이루어지며, 수중에서 중성부력을 유지시키는 메인 프레임(150);
상기 본체(110)의 아래방향으로 형성되어, 수중을 360°영상 촬영하는 점검카메라부(160);
상기 본체(110)의 상부에 배치되어, 외부로부터 전원을 공급과 제어를 받을수 있는 커넥터 연결부(170);
상기 스러스트(120)를 지지하는 상하 스러스트 지지대(128)의 하부에 형성되어, 야간에 촬영의 용이함과 위치를 표시할수 있도록 하기 위한 램프(180);
상기 본체(110)에 배치되어 이더넷(Ethernet) 통신방식을 적용하며, 상기 본체(110)의 위치를 추적하기 위해, 외부와의 무선통신을 수행하는 통신부(190);
상기 본체(110)의 일측에 형성되어 수심의 깊이를 감지하는 깊이 센서;
상기 전방카메라부(130), 상기 옴니 카메라부(140) 및 상기 점검 카메라부(160)를 제어하고, 촬영된 영상의 데이터를 저장할수 있도록 제어하는 제어부(200)를 포함하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템에 있어서,

상기 무인 수중 로봇장치(100)의 제어시스템(200)의 관리자의 휴대폰에 다운로드된 앱(어플)을 이용하여 NVR(250)에 저장된 영상을 검색하는 방법은
휴대폰 앱에 의해 생성된 앱 ID와 상기 전방카메라부(130), 상기 옴니 카메라부(140) 및 상기 점검 카메라부(160)의 고유 ID를 수신한 컨트롤러(260)가 상기 앱 ID 수신시간을 영상시간정보로 인지하는 제1단계;
상기 휴대폰은 앱ID을 발생하는 앱을 탑재하고, 상기 앱은 상기 앱ID 발생용 응용프로그램이 내장되며, 상기 앱ID 발생용 응용프로그램은 상기 휴대폰 상기 앱ID를 생성하고, 생성된 상기 앱ID에 해당하는 신호를 근거리 통신방식을 통해 컨트롤러(260)로 주기적으로 무선 전송하도록 하는 제2단계;
상기 컨트롤러(260)가 상기 앱ID, 카메라ID, 영상시간정보를 통해 매칭데이터를 생성하고, 메인서버(240)가 상기 매칭데이터를 전송받아 매칭데이터로 등록하는 제3단계;
상기 메인서버(240)에서 앱ID가 입력되면, 상기 앱ID의 존재여부를 판단하는 제4단계;
상기 상기 제3단계에서, 상기 앱ID가 존재하면 해당 앱ID의 매칭데이터를 NVR(250)로 전송하여 영상데이터를 요청하는 제5단계;
상기 제5단계에서, 상기 NVR(250)이 요청받은 영상데이터를 검색한 후, 해당 영상데이터를 메인서버(240)로 전송하는 제6단계;
상기 메인서버(240)가 상기 NVR(250)에서 영상데이터를 전송받아 상기 메인서버(240)의 운용 프로그램의 화면에 영상을 출력하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스러스트(120)는 상기 본체(110)에 배치된 구동모터(121), 상기 구동모터(121)에 연결되어 회전하는 틸팅축(123), 측면에는 상기 틸팅축(123)이 연결되어 틸팅운동이 가능한 덕트(125), 상기 덕트(125) 내에 삽입되어 회전에 의한 추진력을 제공하는 프로펠러(127)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스러스터(120)를 상기 본체(110)와 고정되도록 하기 위하여,
상기 본체(110)와 길이방향으로 연결되어, 상기 본체(110) 상부를 중심으로 일정한 간격으로 최소 2개 이상 고정, 형성되는 상하 스러스트 지지대(128); 및
상기 본체(110)의 하부를 중심으로 일정한 간격으로 최소 2개 이상 고정, 형성되는 방향 스러스트 지지대(129)가 고정, 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 점검카메라부(160)는
하우징;
상기 점검카메라부(160)에 내장되어 360°영상 촬영하도록 하기 위한 PTZ부;
상기 점검카메라부(160)를 수용하여 방수를 하기 위한 덮개(161)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 무인 수중 로봇장치(100)의 제어시스템(200)은
상기 커넥터 연결부(170)와 케이블로 연결되어,
상기 무인 수중 로봇장치(100)의 제어부에 전력을 공급하는 전원부(210);
상기 깊이 센서와 연결되어 수심을 측정하는 패덤(220: Fathom);
상기 제어시스템(200)을 네트워크와 연결시키는 허브(230);
상기 무인 수중 로봇장치(100)와 이더넷 통신으로 구동 및 모니터링 기능을 수행하는 프로그램이 탑재되어 있는 메인 서버(240); 및
상기 상기 전방카메라부(130), 상기 옴니 카메라부(140) 및 상기 점검 카메라부(160)가 촬영한 수중영상을 저장하는 NVR(250)을 포함하고,
상기 통신부(190)로부터 이더넷 통신을 수신하여 영상신호와 데이터 신호를 처리하여 제어하는 컨트롤러(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 수중 로봇장치의 제어 시스템.