KR200496182Y1 - Modular autonomous surface robot of catamaran type - Google Patents
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Abstract
본 고안은 내수면 및 인근 연안에 수질 및 환경을 조사하는 수상 로봇에 관한 것으로, 수상데크의 폭과 대응되는 간격으로 이격 구비되며, 후단에 추진기를 갖는 두 개의 부력체와; 상기 부력체를 상호 조립 가능하게 이음 연결하여 한 몸의 선체를 이루게 하며 상부에 베이스판을 갖는 제1연결프레임과; 상기 제1연결프레임의 후방에 상기 부력체를 상호 조립 가능하게 이음 연결되는 제2연결프레임과; 상기 제2연결프레임의 중앙에 구비되어 상단에는 자율주행 또는 원격조정을 위한 신호 및 각종 센서를 통해 수상 환경을 계측한 신호를 송수신하는 송수신기와, 하단에는 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈이 착탈 가능하게 구비되는 수직프레임과; 상기 부력체의 고정프레임에 착탈 가능하게 구비되며, 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈과; 상기 베이스판의 상부에 구비되어 상기 송수신기, 추진기, FOG, 수중탐지모듈, 카메라, 경광등, GPS 및 라이다를 제어하는 제어모듈과; 상기 베이스판의 상부에 구비되어 송수신기, 추진기, FOG, 수중탐지모듈, 카메라, 경광등, GPS, 라이다 및 제어모듈에 전원을 공급하는 전원모듈을 포함하는 구성을 통해 원격 조정 또는 자율 운항으로 내수면 및 인근 연안의 수질 환경 상태 및 지형 조사, 수상 환경 및 수중/수상 구조물 조사, 수중 음원 정보 취득 등과 같은 수상 및 수중 환경 모니터링하고, 크레인과 같은 별도의 장비 없이 최소 2인으로 간편하게 분해/조립할 수 있어 설치 및 유지보수가 용이한 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a water robot that investigates water quality and environment on the inland water surface and nearby coasts, and includes two buoyancy bodies spaced apart at intervals corresponding to the width of the water deck and having a propeller at the rear end; a first connection frame having a base plate on the upper part of the hull by connecting the buoyancy bodies so as to be mutually assembled; a second connection frame connected to the rear of the first connection frame so that the buoyancy body can be mutually assembled; A transceiver provided at the center of the second connection frame to transmit and receive signals for autonomous driving or remote control and signals measuring the aquatic environment through various sensors on the upper part, and an underwater detection module for detecting the underwater topography and environment on the lower part. a vertical frame detachably provided; an underwater detection module detachably provided to the fixed frame of the buoyancy body and detecting the underwater topography and environment; a control module provided on the upper part of the base plate to control the transceiver, thruster, FOG, underwater detection module, camera, warning light, GPS and lidar; It is provided on the upper part of the base plate and includes a power module that supplies power to the transceiver, thruster, FOG, underwater detection module, camera, warning light, GPS, LIDAR, and control module. It monitors the water and underwater environment, such as surveying the water quality environment and topography of the nearby coast, investigating the water environment and underwater/water structures, and acquiring underwater sound source information. And it relates to a catamaran-type modular water robot that is easy to maintain.
Description
본 고안은 내수면 및 인근 연안에 수질 및 환경을 조사하는 수상 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원격 조정 또는 자율 운항으로 내수면 및 인근 연안의 수질 환경 상태 및 지형 조사, 수상 환경 및 수중/수상 구조물 조사, 수중 음원 정보 취득 등과 같은 수상 및 수중 환경 모니터링하고, 크레인과 같은 별도의 장비 없이 최소 2인으로 간편하게 분해/조립할 수 있어 설치 및 유지보수가 용이한 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a water robot that investigates the water quality and environment of the inland water surface and nearby coasts, and more specifically, surveys the water quality environment and topography of the inland water surface and nearby coasts, surveys the water environment and underwater/aquatic structures by remote control or autonomous navigation It relates to a catamaran-type modular water robot that monitors water and underwater environments such as acquisition of sound source information, etc., and can be easily disassembled/assembled by at least two people without separate equipment such as a crane, making installation and maintenance easy.
일반적으로 해저지형을 조사하기 위하여 다양한 장비가 개발되어 왔다.In general, various equipment has been developed to investigate the topography of the seabed.
이러한 장비들은 해양의 수심을 측정하는 장비들로 주로 음향탐지기가 사용되어 왔다.These instruments measure the water depth of the ocean, and acoustic detectors have been mainly used.
상기 음향탐지기는 선박에 장착하여 수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 기기로서, 통상적으로 음파를 바다 또는 강 바닥으로 쏘아 보낸 뒤 음파가 반사되어 돌아오기까지의 시간으로 바다 또는 강의 깊이를 측정하게 된다.The sound detector is a device installed on a ship to measure the depth of the water by using the speed of sound waves in the water. Typically, the depth of the sea or river is measured by the time it takes for the sound waves to be reflected and returned after sending the sound waves to the bottom of the sea or river. will measure
기존에는 장비 직하부의 해저지형자료를 획득하는 단일빔 음향측심기(Single beam echosounder)를 사용하였으나, 최근에는 다중빔 음향측심기(Multi beam echosounder)가 개발되어 음파의 송신 및 수신 범위 안에서 바다 밑 횡단면 전체를 동시에 측정할 수 있다.In the past, a single beam echo sounder was used to acquire the topographic data of the seafloor directly under the equipment, but recently a multi beam echo sounder has been developed to cover the entire cross section under the sea within the transmission and reception range of sound waves. can be measured simultaneously.
선박에 고정된 음향탐지기는 파도 등에 의하여 선박과 함께 유동하게 된다. 따라서 음향탐지기의 경우 측정되는 측심량과 선박의 자세정보(pitch, roll)를 동시에 획득하고, 선박의 자세정보를 보정하여 최종 수심을 계산하게 된다.The sound detector fixed to the ship moves along with the ship due to waves or the like. Therefore, in the case of the sound detector, the measured measurement and ship's attitude information (pitch, roll) are acquired at the same time, and the ship's attitude information is corrected to calculate the final water depth.
특허문헌 1에 경우 수상오토바이에 프레임을 설치하고, 이 프레임에 측정부 및 제어장치 구성하여 사람이 탑승한 상태에서 수중탐사를 진행해야 불편함이 있고, 데크에 정박한 상태에서 수상오토바이를 유동이 발생하여 센서의 설치 및 각 부품의 교체 등을 위해 크레인 또는 별도의 고정장치로 수상에서 견인하여 지상에서 수리 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있다.In the case of Patent Document 1, a frame is installed on a water motorcycle, and a measuring unit and a control device are configured on the frame to conduct underwater exploration while a person is on board, which is inconvenient, and the water motorcycle is moored while moored on the deck. In order to install the sensor and replace each part, it is inconvenient to tow it from the water using a crane or a separate fixture and perform repair work on the ground.
마찬가지로 특허문헌 2에 경우 수상데크에 정박하여 유지보수를 하더라도 선체의 출렁임으로 인해 정확하고 신속하게 작업 하기 어려워 크레인을 통해 지상으로 건져와서 보수 작업을 수행해야 하는 단점이 있다.Likewise, in the case of Patent Document 2, even if maintenance is performed by mooring to the water deck, it is difficult to work accurately and quickly due to the sloshing of the hull, which has the disadvantage of having to be brought to the ground using a crane to perform repair work.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 고안은 수상데크에 접안이 가능하도록 쌍둥선으로 이루어져 분해/조립이 가능하도록 각 모듈화하여 원격 조정 또는 자율 운항으로 내수면 및 인근 연안의 수질 환경 상태 및 지형 조사, 수상 환경 및 수중/수상 구조물 조사, 수중 음원 정보 취득 등과 같은 수상 및 수중 환경 모니터링하고, 크레인과 같은 별도의 장비 없이 최소 2인으로 간편하게 분해/조립할 수 있어 설치 및 유지보수가 용이한 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention consists of twin ships to be able to berth on the water deck, each modularized so that it can be disassembled / assembled, remotely controlled or autonomous navigation It is a catamaran-type modular watercraft that is easy to install and maintain as it can be easily disassembled/assembled by at least two people without additional equipment such as a crane. The purpose is to provide robots.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 수상데크의 폭과 대응되는 간격으로 이격 구비되며, 후단에 추진기의 착탈이 가능한 두 개의 부력체와; 상기 부력체를 상호 조립 가능하게 이음 연결하여 한 몸의 선체를 이루게 하며 상부에 베이스판을 갖는 제1연결프레임과; 상기 제1연결프레임의 후방에 상기 부력체를 상호 조립 가능하게 이음 연결되는 제2연결프레임과; 상기 제2연결프레임의 중앙에 구비되어 상단에는 자율주행 또는 원격조정을 위한 신호 및 각종 센서를 통해 수상 환경을 계측한 신호를 송수신하는 송수신기와, 하단에는 수상의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈이 착탈 가능하게 구비되는 수직프레임과; 상기 부력체의 고정프레임에 착탈 가능하게 구비되며, 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈과; 상기 베이스판의 상부에 구비되어 상기 송수신기, 추진기, FOG, 수중탐지모듈, 카메라, 경광등, GPS 및 라이다를 제어하는 제어모듈과; 상기 베이스판의 상부에 구비되어 송수신기, 추진기, FOG, 수중탐지모듈, 카메라, 경광등, GPS, 라이다 및 제어모듈에 전원을 공급하는 전원모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is spaced apart at intervals corresponding to the width of the water deck, and two buoyancy bodies capable of attaching and detaching the propeller at the rear end; a first connection frame having a base plate on the upper part of the hull by connecting the buoyancy bodies so as to be mutually assembled; a second connection frame connected to the rear of the first connection frame so that the buoyancy body can be mutually assembled; A transceiver provided at the center of the second connection frame and transmitting and receiving signals for autonomous driving or remote control and signals measuring the aquatic environment through various sensors at the upper part, and an underwater detection module for detecting the topography and environment of the water at the lower part a vertical frame detachably provided; an underwater detection module detachably provided to the fixed frame of the buoyancy body and detecting the underwater topography and environment; a control module provided on the upper part of the base plate to control the transceiver, thruster, FOG, underwater detection module, camera, warning light, GPS and lidar; A catamaran type modular water robot comprising a power module provided on the upper part of the base plate and supplying power to the transceiver, thruster, FOG, underwater detection module, camera, warning light, GPS, lidar and control module provides
여기서, 상기 제1연결프레임 및 제2연결프레임은 상기 베이스판 또는 수직프레임에 일체로 고정되며, 중공부를 갖는 봉 형상으로 가로 방향으로 설치되는 고정봉과; 상기 고정봉의 양 단부에 인출 가능하게 구비되며, 상기 부력체의 고정프레임에 체결 고정되도록 만곡 형성된 연장봉과; 상기 고정봉의 각 단부에 구비되어 상기 고정봉으로부터 적정 거리로 인출된 연장봉을 조임 고정하는 조임노브를 포함하여 상기 두 개의 부력체의 이격 간격을 임의로 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.Here, the first connection frame and the second connection frame are integrally fixed to the base plate or the vertical frame, and a fixing rod installed in a horizontal direction in a rod shape having a hollow part; extension rods provided at both ends of the fixing rod to be withdrawable and curved to be fastened and fixed to the fixing frame of the buoyancy body; It is characterized in that it is configured to arbitrarily adjust the separation distance between the two buoyancy bodies, including a tightening knob provided at each end of the fixing rod and fastening and fixing the extension rod drawn out at an appropriate distance from the fixing rod.
그리고, 상기 제어모듈은 상기 FOG, 수중탐지모듈, 카메라, GPS 및 라이다의 각 센서의 계측 신호를 수신하는 센서수신부와; 상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용해 중앙관리센터 또는 사용자에게 영상을 제공하는 영상처리부와; 상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용하여 장애물의 추적 및 회피를 통해 상기 선체의 이동 경로를 설정하는 장애물추적부 및 장애물회피부와; 상기 장애물추적부 및 장애물회피부에 의해 생성된 이동 경로 정보를 통해 상기 추진기를 선택적으로 구동시켜 설정된 이동 경로로 주행시키는 자율항법부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And, the control module includes a sensor receiver for receiving measurement signals of each sensor of the FOG, underwater detection module, camera, GPS, and LIDAR; an image processing unit that provides an image to a central management center or a user using information provided from the sensor receiver; an obstacle tracking unit and an obstacle avoidance unit that set a moving path of the hull through obstacle tracking and avoidance using information provided from the sensor receiver; and an autonomous navigation unit for selectively driving the propulsion unit through movement path information generated by the obstacle tracking unit and the obstacle avoidance unit to travel along a set movement path.
이때, 상기 수중탐지모듈은 수중에 인수되어 수중의 지형 및 환경을 계측하는 수중센서몸체와; 상기 수중센서몸체의 양측에 수직 상 방향으로 연장 구비된 리프트바와; 상기 부력체의 고정프레임에 설치되어 상기 수중센서몸체를 승강시킬 수 있도록 상기 리프트바를 수직으로 이동 제어하는 리프트수단을 포함하여 상기 제어모듈의 제어에 따라 상기 수중센서몸체를 수중에 진/인수시켜 선택적으로 계측할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.At this time, the underwater detection module includes an underwater sensor body that is received underwater and measures the topography and environment of the water; lift bars extending vertically upward on both sides of the underwater sensor body; It includes a lift means installed on the fixed frame of the buoyancy body to move and control the lift bar vertically so as to elevate the underwater sensor body, and selectively advances/accommodates the underwater sensor body underwater under the control of the control module. It is characterized in that it is configured to be measured as.
한편, 상기 제어모듈에는 상기 리프트수단을 제어하여 상기 수중탐지모듈의 수중 진수 또는 인수시키는 진인수부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the control module may further include a true acquisition unit for controlling the lift means to launch or take over the underwater detection module.
상기와 같이 구성된 본 고안을 제공함으로써, 원격 조정 또는 자율 운항으로 내수면 및 인근 연안의 수질 환경 상태 및 지형 조사, 수상 환경 및 수중/수상 구조물 조사, 수중 음원 정보 취득 등과 같은 수상 및 수중 환경 모니터링하고, 크레인과 같은 별도의 장비 없이 최소 2인으로 간편하게 분해/조립할 수 있어 설치 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.By providing the present invention configured as described above, aquatic and aquatic environments such as water quality environmental conditions and topographical investigations of inland waters and nearby coasts, investigations of aquatic environments and underwater/aquatic structures, underwater sound source information acquisition, etc. are monitored by remote control or autonomous navigation, It can be easily disassembled/assembled by at least two people without any additional equipment such as a crane, so installation and maintenance are easy.
도 1은 본 고안에 따른 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇과 데크에 정박되어 있는 상태를 구성도.
도 2는 본 고안에 따른 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇의 설치 및 작동상태를 나타내는 구성도.
도 3은 본 고안에 따른 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇에 연결프레임의 작동 상태를 나타내는 정면도.
도 4는 본 고안에 따른 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇에 수중탐지모듈의 작동 상태를 나타내는 측면도.
도 5는 본 고안에 따른 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇을 운영 및 제어하는 시스템을 나타내는 블록도.1 is a configuration diagram of a catamaran-type modular water robot and a state anchored on a deck according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the installation and operating state of the catamaran type modular water robot according to the present invention.
Figure 3 is a front view showing the operating state of the connection frame to the catamaran-type modular water robot according to the present invention.
Figure 4 is a side view showing the operating state of the underwater detection module in the catamaran-type modular water robot according to the present invention.
Figure 5 is a block diagram showing a system for operating and controlling a catamaran-type modular water robot according to the present invention.
이하, 본 고안에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
본 고안의 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 추진기(120)를 갖는 두 개의 부력체(110), 이 부력체(110)를 이어 하나의 선체(100)를 유지할 수 있게 연결하는 연결프레임(130a, 130b), 상기 선체(100)에 수중 환경, 수상 환경, 로봇의 자세 및 위치를 탐지할 수 있도록 센서가 장착된 탐지모듈이 탑재되고, 원격조정 및 자율주행이 가능하도록 제반 되는 장치는 물론, 구동 및 제어를 위해 전원모듈(200) 및 제어모듈(500)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 4, the catamaran-type modular water robot of the present invention includes two
즉, 수중 환경을 감지하는 수중탐지모듈(300a, 300b)이 수중에 침수 가능하게 설치되고, 수상 환경의 감지를 위해 카메라(600) 및 라이다(lidar, 900)가 설치되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the
이때, 상기 수중탐지모듈(300a)은 수중용 다중빔 음향 측심기와 선체 이동 속도 측정용 수중용 센서(Doppler Velocity Log)이고, 다른 수중탐지모듈(300b)은 수중 음원 모뎀이 적용된다.At this time, the
또한 로봇의 자세(Roll, Pitch, Yaw)를 측정하기 위한 FOG(광 섬유 자이로, fiber-optic gyro; 사냑 효과로서 알려져 있는 광학현상을 이용하여 광섬유를 구성한 자이로. 레이저 자이로와 원리적으로는 같지만, 광로가 코일 모양으로 감긴 광섬유로 구성되어 있기 때문에 보다 정밀도 높은 각속도(角速度)의 측정을 할 수 있다. 이하, FOG로 칭함.)(170) 센서와 로봇의 현재 위치를 측정하기 위한 GPS(800)이 설치되는 것이 바람직하다.In addition, a FOG (fiber-optic gyro) for measuring the posture (Roll, Pitch, Yaw) of the robot; a gyro composed of optical fibers using an optical phenomenon known as the Sagnac effect. It is the same in principle as a laser gyro, Since the light path is composed of an optical fiber wound in a coil shape, it is possible to measure angular velocity with higher precision (hereinafter referred to as FOG) (170) GPS (800) to measure the current position of the sensor and robot It is desirable that this be installed.
여기서, 상기 부력체(110)는 두 개가 제공되고, 통상적으로 보트가 정박할 수 있는 수상데크(10)의 폭과 대응되는 간격으로 이격 구비된다.Here, two
이때, 상기 부력체(110)에의 후단에는 수상에 운행이 가능하도록 추진기(120)가 장착되고, 상부에는 수중탐지모듈(300b) 또는 선체(100)로 연결 설치를 위해 고정프레임(111)이 장착되는 것이 바람직하다.At this time, a
그리고, 상기 부력체(110)와 추진기(120)의 사이에는 상기 부력체(110)의 모자란 부력을 보충하며, 상기 추진기(120)의 탈부착이 용이할 수 있도록 결합구조를 갖는 보조부력체(113)가 더 구비될 수 있다.In addition, between the
그리고, 상기 연결프레임(130a, 130b)은 전원모듈(200) 및 제어모듈(500)의 장착을 위한 제1연결프레임(130a)과, 송수신기(400) 및 수중탐지모듈(300a)의 장착을 위한 제2연결프레임(130b)으로 구분되어 상기 두 개의 부력체(110)를 이음 연결하여 선체(100)를 이룰 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 제1연결프레임(130a)은 상기 부력체(110)를 상호 조립 가능하게 이음 연결하여 한 몸의 선체(100)를 이루게 하며 상부에 베이스판(140)을 갖는다.Here, the
그리고, 상기 제2연결프레임(130b)은 상기 제1연결프레임(130a)와 동일하게 상기 부력체(110)를 상호 조립 가능하게 이음 연결되며, 상기 제1연결프레임(130a)의 후 측에 구비고, 중앙에 수직프레임(150)을 갖는다.And, the
이때, 상기 제1연결프레임(130a) 및 제2연결프레임(130b)은 선체(100)가 수상데크(10)에 정박할 때, 상기 수상데크(10)의 간섭을 회피할 수 있고, 상기 수상데크(10)에 위치한 작업자의 선체 수리를 위한 접근을 허용하기 위해 마루를 갖도록 만곡 형성된 활 모양 또는 아치형으로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, when the
따라서, 상기 제1연결프레임(130a) 및 제2연결프레임(130b)은 중앙에 최상부에 위치에는 각각 상기 베이스판(140) 또는 수직프레임(150)에 일체로 고정되며, 중공부를 갖는 봉 형상으로 가로 방향으로 설치되는 고정봉(131)이 형성된다.Therefore, the
상기 고정봉(131)의 양 단부에 인출 가능하게 구비되며, 상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 체결 고정되도록 만곡 형성된 연장봉(133)이 구비되고,It is provided at both ends of the
상기 고정봉(131)의 각 단부에 구비되어 상기 고정봉(131)으로부터 적정 거리로 인출된 연장봉(133)을 조임 고정하는 조임노브(135)를 포함하여 상기 두 개의 부력체(110)의 이격 간격을 임의로 조절할 수 있도록 구성된 것이 바람직하다.The two
즉, 상기 고정봉(131)은 상기 두 개의 부력체(110) 사이 최상부에 위치되며, 가로 방향으로 연장 설치되며, 상기 베이스판(140) 또는 수직프레임(150)에 일체로 고정된다.That is, the
그리고, 상기 연장봉(133)은 상기 고정봉(131)의 양 단부에 인출 가능하게 구비되어 작업자가 임의로 연장할 수 있게 되며, 그 단부에 상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 체결하여 고정하는 것이 바람직하다.In addition, the
이때, 상기 고정봉(131)의 단부에 구비된 조임노브(135)의 조임을 통해 상기 고정봉(131)에서 적정 길이로 연장된 연장봉(133)의 위치를 고정하여 상기 두 개의 부력체(110)에 이격 간격을 작업자가 임의로 변경시킬 수 있다.At this time, the two buoyancy bodies ( 110), the operator can arbitrarily change the separation interval.
한편, 상기 수직프레임(150)은 상기 제2연결프레임(130b)의 중앙 고정봉(131)에 고정 설치되며, 상단에는 자율주행 또는 원격조정을 위한 신호 및 각종 센서를 통해 수상환경을 계측한 신호를 송수신하는 송수신기(400)가 구비되고, 하단에는 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈(300a)이 착탈 가능하게 구비된다.On the other hand, the
이때, 상기 수직프레임(150)은 상기 제2연결프레임(130b)을 중심으로 리프트 가능한 구조로 이루어져 상기 수중탐지모듈(300a)의 높낮이를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the
즉, 수상데크(10)에 정박 시 상기 수중탐지모듈(300a)이 수상데크(10)에 간섭으로 인해 파손이 발생하는 것을 미리 차단할 수 있고, 상기 수중탐지모듈(300a)이 수중 탐지에 적합한 수심에 위치에 위치 시킬 수 있도록 승강구조를 갖는다.That is, when anchoring on the
또한, 상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에는 수중 음원 위치를 탐지하는 수중탐지모듈(300b) 및 침수 시 수질을 측정할 수 있는 수질다항목측정기(301)가 착탈 가능하게 구비될 수 있다. In addition, the
이때, 상기 수중탐지모듈(300b)은 수중에 진수되거나 수상으로 인수될 수 있도록 리프트 구조로 이루어질 수 있도록 수중센서몸체(310), 리프트바(320) 및 리프트수단(330)으로 분할 구성된다.At this time, the
한편, 상기 리프트수단(330)에 경우 레크피니언, 윈치, 고압 또는 유압 실린더 등 승강이 가능한 모든 장치를 선택적으로 제공할 수 있다.On the other hand, in the case of the lift means 330, all devices capable of lifting, such as a rec pinion, a winch, a high pressure or a hydraulic cylinder, may be selectively provided.
상기 수중센서몸체(310)는 수중에 인수되어 수중의 지형 및 환경을 계측할 수 있도록 탐지에 필요한 각 센서가 탑재되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
그리고, 상기 리프트바(320)는 상기 수중센서몸체(310)의 양측에 수직 상 방향으로 연장 구비된다.And, the
그리고, 상기 리프트수단(330)은 상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 설치되어 상기 수중센서몸체(310)를 승강시킬 수 있도록 상기 리프트바(320)를 수직으로 이동 제어할 수 있으며, 제어모듈(500)의 제어에 따라 작동하는 것이 바람직하다.In addition, the lift means 330 is installed on the fixed
즉, 상기 제어모듈(500)의 제어에 따라 상기 리프트바(320)를 승강시켜 상기 수중센서몸체(310)를 수중에 진수 또는 인수시킬 수 있도록 하여 상기 수중센서몸체(310)를 통한 수중탐지를 선택할 수 있다.That is, the
더욱이, 상기 수중센서몸체(310)에 경우 상기 부력체(110)의 길이 방향을 따라 하나 이상 복수 개로 설치될 수 있으며, 각각 고정프레임(111)에 설치되는 것이 바람직하다.Moreover, in the case of the
그리고, 상기 베이스판(140)의 상부에는 상기 송수신기(400), 추진기(120), FOG(170), 수중탐지모듈(300a)및 수중탐지모듈(300b), 카메라(600), 경광등(700), GPS(800), 라이다(900)을 제어하는 제어모듈(500)이 구비되고, 상기 제어모듈(500)에 인접하여 상기 베이스판(140)의 상부에는 송수신기(400), 추진기(120), FOG(170), 수중탐지모듈(300a)및 수중탐지모듈(300b), 카메라(600), 경광등(700), GPS(800), 라이다(900) 및 제어모듈(500)에 전원을 공급하는 전원모듈(200)이 구비되는 것이 바람직하다.And, on the upper part of the
그리고, 상기 제어모듈(500)은 상기 수중탐지모듈(300b) 및 수중탐지모듈(300a)의 각 센서의 계측 신호를 수신하는 센서수신부와, 상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용해 중앙관리센터 또는 사용자에게 영상을 제공하는 영상처리부와, 상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용하여 장애물의 추적 및 회피를 통해 상기 선체(100)이 이동 경로를 설정하는 장애물추적부 및 장애물회피부와, 상기 장애물추적부 및 장애물회피부에 의해 생성된 이동 경로 정보를 통해 상기 추진기(120)를 선택적으로 구동시켜 설정된 이동 경로로 주행시키는 자율항법부를 포함한다.In addition, the
그리고, 상기 선체(100)의 선단에는 사용자의 원격 주행을 위해 수중탐지모듈(300a,300b) 및 서포트라이트가 장착될 수 있고, 상기 수직프레임(150)에는 수상에서 주행하는 다른 선박에게 위치를 알릴 수 있는 경광등(700)이 더 장착될 수 있다.In addition,
그리고 FOG 센서 (170)로 로봇의 자세(Roll, Pitch, Yaw)를 측정하기 위한 장치이고, 카메라 (600)은 열화상, 적외선, 자외선 등 전방 및 주변의 상황을 사용자가 디스플레이로 확인할 수 있도록 화면 정보를 제공하는 장치이며, 라이다 (900)은 레이저 펄스를 발사하여 주위 물체에 의해 반사된 거리 등을 측정하여 안전거리를 확보하기 위해 장착될 수 있다. In addition, the
또한, 상기 부력체(110)의 선단에서는 지자기센서을 통해 지자기의 방향을 직접 알 수 있을 뿐 아니라, 진동주기로부터 크기를 알 수 있다. 자침 이외에도 보다 감도 높게, 보다 간편하게 지자기를 검출하기 위해서 많은 센서가 개발되고 있다. 회전 코일을 사용한 자기의(磁氣儀), 강자성체의 자기포화 현상을 이용한 포화철심형(fluxgate)자력계, 양성자(proton)의 핵자기 공명을 이용한 양자 자력계, 루비듐이나 세슘 원자의 제만효과를 이용한 광(光) 펌핑 자력계, 초전도현상을 이용한 SQUID 등이 있어 장점을 살려 사용되는 지자기를 검출하는 지자기센서(160)이 더 장착될 수 있다.In addition, at the tip of the
상기와 같이 구성된 본 고안의 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇의 운용을 위한 시스템에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.A system for operating the catamaran-type modular water robot of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 5.
우선 수중탐지모듈(300a) 및 수중탐지모듈(300b)에는 각 수중 환경에 맞는 센서가 탑재되는데, 수중 지형, 환경 및 수중 장애물을 실시간으로 조사할 수 있도록 멀티빔(MBES), 수질다항목측정기 및 수중 음원 장치, 스테레오 카메라, 라이다, 열화상 카메라 외에 위치 및 자세 정보를 동시에 취득하기 위해 GPS-COMPASS, FOG(Fiber Optic Gyro), DVL(Doppler Velocity Log) 등 해당 환경에 적용되는 각 센서를 하나 이상 장착할 수 있다.First, the
그리고, 제어모듈(500)은 전원 및 추진을 제어하는 구동제어모듈과 각 센서의 신호를 수신 받아 중앙서버 또는 사용자의 단말기에 전송하거나 선체(100)의 이동 및 각종 정보를 제공하는 메인제어모듈로 구분된다.In addition, the
상기 메인제어모듈에는 센서수신부, 영상처리부, 장애물탐지부, 장애물추적부, 장애물회피부, 자율항법부, 수중센서진/인수부를 포함하고, 수중환경 계측을 위해서는 센서모니터링, 수중지형지도생성, 수질지도생성을 관장할 수 있다.The main control module includes a sensor receiving unit, an image processing unit, an obstacle detection unit, an obstacle tracking unit, an obstacle avoidance unit, an autonomous navigation unit, and an underwater sensor image/acquisition unit. You can oversee map creation.
한편, 상기 구동제어모듈에 경우 베터리와 Thruster를 통해 추진제어기 및 BMS(Battery Management System)에 전원을 제어하고, RF EMC(Emergency) 또는 RF 원격조종을 통해 사용자의 단말기를 통해 원격으로 조정이 가능하도록 한다.On the other hand, in the case of the drive control module, power is controlled to the propulsion controller and BMS (Battery Management System) through the battery and the thruster, and can be remotely controlled through the user's terminal through RF EMC (Emergency) or RF remote control. do.
그리고, 상기 자율항법부에 경우 상기 제어모듈(500)을 통한 각 센서의 신호와 GPS를 기반으로 하는 항법처리부, 경유점을 자동으로 생성하고, 경유지점을 추종할 수 있다.In addition, in the case of the autonomous navigation unit, the navigation processing unit based on the signal of each sensor and the GPS through the
또한, 장애물회피부에 경우 장애물에 대하여 충돌 위험 및 충돌 가능한 위험 영역을 산출하고 회피 경로를 자동으로 설정할 수 있다.In addition, in the case of obstacle avoidance, it is possible to calculate the risk of collision and the risk area in which collision is possible with respect to obstacles, and automatically set an avoidance path.
상기와 같이 구성된 본 고안을 제공함으로써, 원격 조정 또는 자율 운항으로 내수면 및 인근 연안의 수질 환경 상태 및 지형 조사, 수상 환경 및 수중/수상 구조물 조사, 수중 음원 정보 취득 등과 같은 수상 및 수중 환경 모니터링하고, 크레인과 같은 별도의 장비 없이 최소 2인으로 간편하게 분해/조립할 수 있어 설치 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.By providing the present invention configured as described above, aquatic and aquatic environments such as water quality environmental conditions and topographical investigations of inland waters and nearby coasts, investigations of aquatic environments and underwater/aquatic structures, underwater sound source information acquisition, etc. are monitored by remote control or autonomous navigation, It can be easily disassembled/assembled by at least two people without any additional equipment such as a crane, so installation and maintenance are easy.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims described above should not be construed as being limited to the usual or dictionary meanings, and the present inventor appropriately uses the concept of terms in order to explain his/her own invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined appropriately.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configurations shown in the drawings and embodiments described in this specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so they can be replaced at the time of the present application. It should be understood that there may be many equivalents and variations.
100: 선체
110: 부력체
111: 고정프레임
113: 보조부력체
120: 추진기
130a: 제1연결프레임
130b: 제2연결프레임
131: 고정봉
133: 연장봉
135: 조임노브
140: 베이스판
150: 수직프레임
170: FOG
200: 전원모듈
210: 센서수신부
220: 영상처리부
230: 장애물추적부
240: 장애물회피부
250: 자율항법부
260: 진인수부
300a: 수중탐지모듈
300b: 수중탐지모듈
301: 수질다항목측정기
310: 수중센서몸체
320: 리프트바
330: 리프트수단
400: 송수신기
500: 제어모듈
600: 카메라
700: 경광등
800: GPS
900: 라이다100: hull
110: buoyancy body
111: fixed frame
113: auxiliary buoyancy body
120: thruster
130a: first connection frame
130b: second connection frame
131: fixed bar
133: extension bar
135: tightening knob
140: base plate
150: vertical frame
170: FOG
200: power module
210: sensor receiver
220: image processing unit
230: obstacle tracking unit
240: obstacle avoidance
250: autonomous navigation department
260: True Inquisition
300a: underwater detection module
300b: underwater detection module
301: water quality multi-item meter
310: underwater sensor body
320: lift bar
330: lift means
400: transceiver
500: control module
600: camera
700: warning light
800: GPS
900: lidar
Claims (1)
상기 부력체(110)와 추진기(120)의 사이에 구비되어 상기 부력체(110)의 모자란 부력을 보충할 수 있으며, 상기 추진기(120)에 탈부착이 용이할 수 있도록 결합구조를 갖는 보조부력체(113)와;
상기 부력체(110)를 상호 조립 가능하게 이음 연결하여 한 몸의 선체(100)를 이루게 하며 상부에 베이스판(140)을 갖는 제1연결프레임(130a)과;
상기 제1연결프레임(130a)의 후방에 상기 부력체(110)를 상호 조립 가능하게 이음 연결하는 제2연결프레임(130b)과;
상기 제2연결프레임(130b)의 중앙에 구비되어 상단에는 자율주행 또는 원격조정을 위한 신호 및 각종 센서를 통해 수상환경을 계측한 신호를 송수신하는 송수신기(400)와, 하단에는 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈(300a)이 착탈 가능하게 구비되는 수직프레임(150)과;
상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 착탈 가능하게 구비되며, 수중의 지형 및 환경을 탐지하는 수중탐지모듈(300b)과;
상기 베이스판(140)의 상부에 구비되어 상기 송수신기(400), 추진기(120), FOG(170), 수중탐지모듈(300a), 수중탐지모듈(300b), 카메라(600), 경광등(700), GPS(800) 및 라이다(900)을 제어하는 제어모듈(500)과;
상기 베이스판(140)의 상부에 구비되어 송수신기(400), 추진기(120), FOG(170), 수중탐지모듈(300a), 수중탐지모듈(300b), 카메라(600), 경광등(700), GPS(800), 라이다(900) 및 제어모듈(500)에 전원을 공급하는 전원모듈(200)을 포함하고,
상기 제1연결프레임(130a) 및 제2연결프레임(130b)은,
선체(100)가 수상데크(10)에 정박할 때, 상기 수상데크(10)의 간섭을 회피할 수 있고, 상기 수상데크(10)에 위치한 작업자의 선체 수리를 위한 접근을 허용하기 위해 만곡 형성된 활 모양 또는 아치형으로 이루어지며,
상기 제1연결프레임(130a) 및 제2연결프레임(130b)은,
상기 베이스판(140) 및 수직프레임(150)에 일체로 고정되며, 중공부를 갖는 봉 형상으로 가로 방향으로 설치되는 고정봉(131)과;
상기 고정봉(131)의 양 단부에 인출 가능하게 구비되며, 상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 체결 고정되도록 만곡 형성된 연장봉(133)과;
상기 고정봉(131)의 각 단부에 구비되어 상기 고정봉(131)으로부터 적정 거리로 인출된 연장봉(133)을 조임 고정하는 조임노브(135)를 포함하여 상기 두 개의 부력체(110)의 이격 간격을 임의로 조절할 수 있도록 구성되고,
상기 제어모듈(500)은,
상기 FOG(170), 수중탐지모듈(300a) 및 수중탐지모듈(300b)의 각 센서들, 카메라(600), GPS(800) 및 라이다(900)의 계측 신호를 수신하는 센서수신부와;
상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용해 중앙관리센터 또는 사용자에게 영상을 제공하는 영상처리부와;
상기 센서수신부로부터 제공되는 정보를 이용하여 장애물의 추적 및 회피를 통해 상기 선체(100)의 이동 경로를 설정하는 장애물추적부 및 장애물회피부와;
상기 장애물추적부 및 장애물회피부에 의해 생성된 이동 경로 정보를 통해 상기 추진기(120)를 선택적으로 구동시켜 설정된 이동 경로로 주행시키는 자율항법부를 포함하며,
상기 수중탐지모듈(300b)은,
수중에 인수되어 수중의 지형 및 환경을 계측하는 수중센서몸체(310)와;
상기 수중센서몸체(310)의 양측에 수직 상 방향으로 연장 구비된 리프트바(320)와;
상기 부력체(110)의 고정프레임(111)에 설치되어 상기 수중센서몸체(310)를 승강시킬 수 있도록 상기 리프트바(320)를 수직으로 이동 제어하는 리프트수단(330)를 포함하여
상기 제어모듈(500)의 제어에 따라 상기 수중센서몸체(310)를 수중에 진/인수시켜 선택적으로 계측할 수 있도록 구성되고,
상기 제어모듈(500)에는,
상기 리프트수단(330)을 제어하여 상기 수중탐지모듈(300b)의 수중 진수 또는 인수시키는 진인수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇.Two buoyancy bodies 110 having a propeller 120 at the rear end and spaced apart at intervals corresponding to the width of the water deck 10;
It is provided between the buoyancy body 110 and the thruster 120 to supplement the lack of buoyancy of the buoyancy body 110, and has a coupling structure so that it can be easily attached to and detached from the thruster 120. (113) and;
A first connection frame 130a having a base plate 140 thereon and forming a hull 100 by connecting the buoyancy bodies 110 so as to be mutually assembled;
a second connection frame 130b connecting the buoyancy body 110 to the rear of the first connection frame 130a so as to be mutually assembled;
A transceiver 400 is provided in the center of the second connection frame 130b and transmits and receives signals for autonomous driving or remote control and signals measuring the aquatic environment through various sensors at the upper end, and the underwater topography and environment at the lower end. a vertical frame 150 in which an underwater detection module 300a for detecting is detachably provided;
an underwater detection module 300b detachably provided to the fixing frame 111 of the buoyancy body 110 and detecting the underwater topography and environment;
The transceiver 400, propeller 120, FOG 170, underwater detection module 300a, underwater detection module 300b, camera 600, and warning light 700 are provided on the upper part of the base plate 140. , GPS (800) and the control module 500 for controlling the lidar (900) and;
The transceiver 400, propeller 120, FOG 170, underwater detection module 300a, underwater detection module 300b, camera 600, warning light 700, It includes a power module 200 that supplies power to the GPS 800, the lidar 900, and the control module 500,
The first connection frame 130a and the second connection frame 130b,
When the hull 100 is anchored to the water deck 10, it is possible to avoid interference of the water deck 10, and is formed curved to allow access for repair of the hull of workers located on the water deck 10. It is made in the shape of a bow or arch,
The first connection frame 130a and the second connection frame 130b,
a fixing rod 131 integrally fixed to the base plate 140 and the vertical frame 150 and installed in a horizontal direction in a rod shape having a hollow part;
Extension rods 133 provided at both ends of the fixing rod 131 to be withdrawable and curved to be fastened and fixed to the fixing frame 111 of the buoyancy body 110;
The two buoyancy bodies 110 include a tightening knob 135 provided at each end of the fixing bar 131 and tightening and fixing the extension bar 133 drawn out at an appropriate distance from the fixing bar 131. It is configured to arbitrarily adjust the separation interval,
The control module 500,
a sensor receiver for receiving measurement signals from the sensors of the FOG 170, the underwater detection module 300a and the underwater detection module 300b, the camera 600, the GPS 800 and the lidar 900;
an image processing unit that provides an image to a central management center or a user using information provided from the sensor receiver;
an obstacle tracking unit and an obstacle avoidance unit that set a moving path of the hull 100 through tracking and avoiding obstacles using information provided from the sensor receiver;
An autonomous navigation unit for selectively driving the thruster 120 through movement path information generated by the obstacle tracking unit and the obstacle avoidance unit to travel along a set movement path,
The underwater detection module 300b,
an underwater sensor body 310 that is received underwater and measures the terrain and environment under water;
lift bars 320 extending vertically upward on both sides of the underwater sensor body 310;
Including a lift means 330 installed on the fixed frame 111 of the buoyancy body 110 to control the vertical movement of the lift bar 320 so that the underwater sensor body 310 can be moved up and down
Under the control of the control module 500, it is configured to selectively measure the underwater sensor body 310 by taking it in/out of the water,
In the control module 500,
A catamaran-type modular water robot, characterized in that it further comprises a true acquisition unit for controlling the lift means 330 to launch or take over the underwater detection module 300b.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR2020210000135U KR200496182Y1 (en) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | Modular autonomous surface robot of catamaran type |
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