KR20080060495A - 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 로봇에 복합 가스 및 방사선 측정 센서를 더 구비하고, 측정된 데이터를 원격지에서 무선 통신으로 통해 수신하며 그 결과에 따라 이동 로봇을 원격지에서 조정할 수 있도록 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템은, 무선 통신 모뎀을 구비한 이동 로봇과 상기 이동 로봇과 무선 통신을 수행하여 이동 로봇을 원격지에서 조종하는 원격 조종 장치로 구성되는 이동 로봇 시스템에 관한 것으로서, 상기 이동 로봇은 상기 이동 지역의 복합 가스량을 검출하는 복합 가스 측정기와, 상기 이동 지역의 감마 선량율을 검출하는 방사선 측정기와, 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 전달하여 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기로부터 검출된 데이터를 입력받는 시리얼 포트 다중 제어 모듈과, 상기 시리얼 포트 다중 제어 모듈로부터 입력된 데이터를 분석 및 처리하며 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 시리얼 포트 다중 제어 모듈로 전송하는 주제어 모듈을 포함하여 이루어지고, 상기 원격 조종 장치는 상기 이동 로봇과 무선 통신을 통해 수신한 데이터를 분석 및 처리하여 그 결과를 외부 모니터로 표시하도록 제어 신호를 출력하고 이동 로봇 제어 신호를 출력하는 주제어 모듈을 포함하여 구성된다.

복합 가스, 방사선, 원격, 이동 로봇

Description

복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템{Mobile Robot System Where The Composition Gas And Radiation Telemetering Are Possible}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명의 이동 로봇에 구비된 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)을 이용한 스위칭 제어 방식을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 이동 로봇

11 : 복합 가스 측정기

111 : 가스 센서

112 : 변조부

113 : 입출력부

12 : 방사선 측정기

13 : 시리얼 포트 다중 제어 모듈

14 : 주제어 모듈

15 : 무선 통신 모듈

16 : 열 영상 카메라

17 : 음성 처리 장치

18 : 위치 인식 모듈

19 : 제어기

2 : 원격 조종 장치

21 : 주제어 모듈

22 : 무선 통신 모듈

23 : 모니터

24 : 스피커

본 발명은 이동 로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 로봇에 복합 가스 및 방사선 측정 센서를 더 구비하고, 측정된 데이터를 원격지에서 무선 통신으로 통해 수신하며 그 결과에 따라 이동 로봇을 원격지에서 조정할 수 있도록 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇은 인간을 대신하여 위험한 작업환경에서의 작업, 단순 반복작업, 혹은 큰 힘이 필요한 작업을 수행하도록 고안된 것으로, 산업현장은 물론 최근에는 의료, 군사, 우주, 농업 또는 해저탐사 등의 분야에까지 적용되고 있으며, 향후에는 보다 높은 판단력을 가지는 고도의 지능적인 로봇이 등장하여 산업 발전의 중요한 기술적 이슈가 될 것이다.

대부분의 로봇은 자신과 외부의 상태를 센싱(Perception)하는 기능과, 이를 바탕으로 판단을 하는 지능(Cognition) 기능과, 이러한 지능이 결정하는 운동기능(Manipulation) 등이 주된 필수 요소라 할 것이며, 이러한 기능들을 보다 정밀하게 개선하고 새로운 기능 및 장치 등을 부가시킴으로써, 반복적인 작업을 수행하는 단순 로봇과는 달리 가까운 미래에는 고도의 지능형 로봇이 도래할 것이다.

최근에는, 로봇이 위험 지역에 투입되고 원격지에서 원격 조종 장치에 의해 컨트롤됨으로써 인간을 대신하여 위험 작업을 수행하고 있다.

한편, 전쟁, 테러, 사고 등에 의해 방사선 또는 복합 가스가 누출되는 지역은 위험에 직접 노출되어 인간이 안전을 보장받을 수 없기 때문에, 위험 작업을 수행하는 로봇이 인간을 대신하여 투입되어 위험원에 대한 측정을 인간대신 수행할 필요가 있으나, 이에 대한 기술은 아직 미미한 문제점이 있다.

또한, 기존의 로봇은 방사선이나 복합 가스를 측정할 수 없기 때문에 작업시 위험 상황이 발생하면 해당 지역으로부터 벗어나야할 필요성이 있으나, 위험 상황에서 벗어나지 못하게 되어 로봇이 위험 상태에 빠질 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동 로봇에 방사선 측정기 및 복합 가스 측정기 및 열 영상 카메라를 더 구비하고 이동 로봇에 의해 측정된 결과를 무선으로 수신하고 이동 로봇을 원격지에서 원격 조정할 수 있도록 하여, 위험 지역의 상태를 원격지에서 실시간으로 감시하고 인명 구조를 신속하게 할 수 있으며 위험 상황에서 로봇을 원격 이동시켜 위험 상태를 벗어날 수 있도록 하여 로봇을 보호할 수 있도록 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 로봇을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템은 무선 통신 모뎀을 구비한 이동 로봇과 상기 이동 로봇과 무선 통신을 수행하여 이동 로봇을 원격지에서 조종하는 원격 조종 장치로 구성되는 이동 로봇 시스템에 관한 것으로서, 상기 이동 로봇은 상기 이동 지역의 복합 가스량을 검출하는 복합 가스 측정기와, 상기 이동 지역의 감마 선량율을 검출하는 방사선 측정기와, 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 전달하여 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기로부터 검출된 데이터를 입력받는 시리얼 포트 다중 제어 모듈과, 상기 시리얼 포트 다중 제어 모듈로부터 입력된 데이터를 분석 및 처리하며 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 시리얼 포트 다중 제어 모듈로 전송하는 주제어 모듈을 포함하여 이루어지고, 상기 원격 조종 장치는 상기 이동 로봇과 무선 통신을 통해 수신한 데이터를 분석 및 처리하여 그 결과를 외부 모니터로 표시하도록 제어 신호를 출력하고 이동 로봇 제어 신호를 출력하는 주제어 모듈을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 이동 로봇은 해당 구역에 대한 영상을 촬영하는 열 영상 카메 라와, 해당 구역에 대한 음성 신호를 획득하는 음성 처리 장치를 더 구비하고, 상기 원격 조종 장치는 상기 열 영상 카메라와 음성 처리 장치에서 획득된 데이터를 전송받아 이를 분석 및 처리하여 이동 로봇의 작동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 이동 로봇은 위치 인식 모듈을 더 구비하여 요 구조자의 위치 정보를 탐색하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템의 구성도로, 본 발명은 무선 통신 모뎀(15)을 구비한 이동 로봇(1)과 상기 이동 로봇(1)과 무선 통신을 수행하여 이동 로봇(1)을 원격지에서 조종하는 원격 조종 장치(2)로 구성되는 이동 로봇 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 이동 로봇(1)은 해당 구역의 복합 가스량을 검출하는 복합 가스 측정기(11)와, 상기 이동 지역의 감마 선량율을 검출하는 방사선 측정기(12)와, 상기 복합 가스 측정기(11) 및 방사선 측정기(12)로부터 검출된 데이터를 입력받는 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)을 포함하여 이루어지고, 원격 조종 장치(2)는 이동 로봇(1)을 통해 측정한 감마 선량율 및 가스량을 무선 통신을 통해 전송받아 그 결과를 분석한 후 이동 로봇(1)을 원격으로 조정한다.

이를 위하여, 이동 로봇(1)은 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)로부터 입력된 데이터를 분석 및 처리하는 주제어 모듈(14)과, 원격 조종 장치(2)와 무선 통신을 수행하기 위한 무선 통신 모듈(15)을 구비함이 바람직하다.

그리고, 원격 조종 장치(2)는 이동 로봇(1)과 무선 통신을 수행하기 위한 무선 통신 모듈(22)과, 무선 통신 모듈(22)을 통해 수신한 데이터를 분석 및 처리하여 그 결과를 외부 모니터(23)로 표시하도록 제어 신호를 출력하는 주제어 모듈(21)을 포함하여 구성된다.

상기 모니터(23)는 주제어 모듈(21)에서 출력하는 신호 예를 들어 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기에서 측정된 데이터 결과와 이동 경로 및 요구조자의 위치 정보와 같은 해당 구역에 대한 모든 상황 정보를 표시하게 된다.

또한, 이동 로봇(1)은 원격 조종 장치(2)의 주제어 모듈(21)에서 전송하는 원격 제어 신호를 무선 통신 모듈(15)을 통해 수신하여, 그 제어 신호에 따라 작동하게 된다.

여기서, 원격 조종 장치(2)는 관리자의 작업 신호를 입력 받는 조이 스틱이나 키보드와 같은 입력 장치를 구비해야 함은 자명한 것이므로, 이에 대한 도면상의 도시는 생략하도록 한다.

여기서, 복합 가스 측정기(11)는 이동 로봇(1)이 위치한 해당 구역의 종류별 가스량을 측정하는 가스 센서(111)와, 가스 센서(111)로부터 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 변조부(112)와 변조부(112)를 통해 변조된 신호를 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)로 출력하며 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)로부터 제어 신호를 입력 받는 입출력부(113)를 포함하여 이루어진다.

이때, 복합 가스 측정기(11)는 유해 가스나 위험 물질 등을 측정할 수 있으 며 가스 센서를 이용한 가스 검출 방식은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

또한, 방사선 측정기(12)는 방사선 물질인 감마 선량율을 측정하여 오렴 상태를 파악할 수 있는 장치로, 이동 로봇이 위치한 해당 구역의 감마 선량율을 측정하는 방사선 센서(121)와, 상기 방사선 센서(121)로부터 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 변조부(122)와, 상기 변조부로부터 변조된 신호를 상기 시리얼 포트 다중 제어 모듈로 출력하며 시리얼 포트 다중 제어 모듈로부터 제어 신호를 입력 받는 입출력부(123)를 포함하여 구성된다.

이때, 방사선 센서를 이용한 방사선 양의 검출 방식은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템은, 이동 로봇(1)이 위치한 구역의 가스 상태 및 방사선 상태를 측정하고, 측정 데이터를 분석한 후 분석 결과에 따라 원격지에서 이동 로봇(1)의 작동을 제어함으로써 원격지에서 해당 구역의 상태를 측정함과 동시에 이동 로봇을 원격 제어할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템의 구성도로, 도 1과 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이동 로봇(1)은 요 구조자의 위치를 검색하기 위한 열 영상 카메라(16)와, 해당 구역에 대한 음성 신호를 획득하는 음성 처 리 장치(17)를 더 구비하고, 상기 원격 조종 장치(2)는 상기 열 영상 카메라(16)와 음성 처리 장치(17)에서 획득된 데이터를 전송받아 이를 분석 및 처리하여 이동 로봇(1)의 작동을 제어할 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 원격 조종 장치(2)는 이동 로봇(1)을 통해 획득되는 영상을 모니터(23)를 통해 디스플레이 할 뿐만 아니라 음성 처리 장치를 통해 획득된 음성 신호를 스피커(24)를 통해 출력하여 관리자가 확인 할 수 있게 한다.

또한, 이동 로봇(1)에 구비되는 음성 처리 장치는 구체적으로 도시되지는 않았으나 음성 신호를 획득하기 위한 마이크 및 원격 조종 장치에서 전송하는 음성을 외부로 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다.

또, 본 발명의 이동 로봇 시스템의 이동 로봇은 재난 작업시 요구조자의 위치를 파악하거나 방사선 측정 및 복합 가스 측정시 해당 구역에 대한 위치 정보를 원격 조종 장치로 제공하기 위하여 해당 위치를 검출하는 위치 인식 모듈(18)을 더 구비함이 바람직하다.

이때, 위치 인식 방식으로는 GPS 모듈을 이용한 방식 또는 건물 진입시 해당 건물의 설계 도면으로 전환되어 자이로 모듈과 가속도 센서 모듈에 의한 관성 항법을 이용하는 방식 등이 이용될 수 있다.

한편, 기존의 CPU 모듈에는 시리얼 포트들이 다수로 구비되기 때문에 CPU 모듈에 구비된 개수 이상의 시리얼 포트가 필요한 경우 시리얼 USB 컨버터 등을 이용하여 확장하여 사용하는데, 컨버터의 부피가 크고 USB 포트 수도 제한이 되기 때문에 장치를 소형화할 수 없는 문제점이 있다. 그런데, 본 발명은 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)은 다수의 시리얼 포트를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 이동 로봇에 구비된 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)을 이용한 스위칭 제어 방식을 설명하기 위한 도면으로, 시리얼 포트 다중 제어 모듈(13)은 시리얼 입력 포트(131)와 시리얼 스위칭 제어 회로 (132)및 시리얼 출력 포트(133)로 이루어져 1개의 시리얼 포트에 다수의 시리얼 포트를 사용할 수 있도록 스위칭 제어 방식을 이용하여 각 모듈에 대한 데이터를 받을 수 있도록 구현함으로써 장치를 소형화할 수 있게 된다.

여기서, 시리얼 스위칭 제어 회로는 각 시리얼 포트들을 일정 간격 차례로 주제어 모듈의 한 개 시리얼 포트와 동기화시켜 데이터들을 받을 수 있도록 하거나, 제어기(19, CAMA Controller)의 디지털 IO 포트를 이용하여 자동으로 차례로 시리얼 포트를 동기화시키거나 수동으로 하나의 장치만을 지속적으로 동기화시켜 데이터를 받을 수 있도록 할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 본 발명의 이동 로봇 시스템은 이동 로봇이 위치한 해당 구역에 대한 복합 가스 또는 방사선뿐만 아니라 요 구조자의 위치 정보 및 음성 정보를 획득하여 이를 원격지에서 전송받아 전송된 데이터를 통해 탐지 영역을 모니터링 하여 위험 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 이동 로봇을 원격지에서 제어함으로써 위험 상태로부터 로봇을 구조하여 로봇의 고장을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동 로봇에 방사선 측정기 및 복합 가스 측정기 및 열 영상 카메라를 더 구비하고 이동 로봇에 의해 측정된 결과를 무선으로 수 신하고 이동 로봇을 원격지에서 원격 조정할 수 있도록 하여, 위험 지역의 상태를 원격지에서 실시간으로 감시하고 인명 구조를 신속하게 할 수 있으며 위험 상황에서 로봇을 원격 이동시켜 위험 상태를 벗어날 수 있도록 하여 로봇을 보호할 수 있도록 하는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (3)

1. 무선 통신 모뎀을 구비한 이동 로봇과 상기 이동 로봇과 무선 통신을 수행하여 이동 로봇을 원격지에서 조종하는 원격 조종 장치로 구성되는 이동 로봇 시스템에 있어서,

   상기 이동 로봇은;

   상기 이동 지역의 복합 가스량을 검출하는 복합 가스 측정기와,

   상기 이동 지역의 감마 선량율을 검출하는 방사선 측정기와,

   상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 전달하여 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기로부터 검출된 데이터를 입력받는 시리얼 포트 다중 제어 모듈과,

   상기 시리얼 포트 다중 제어 모듈로부터 입력된 데이터를 분석 및 처리하며 상기 복합 가스 측정기 및 방사선 측정기 제어 신호를 시리얼 포트 다중 제어 모듈로 전송하는 주제어 모듈을 포함하여 이루어지고,

   상기 원격 조종 장치는;

   상기 이동 로봇과 무선 통신을 통해 수신한 데이터를 분석 및 처리하여 그 결과를 외부 모니터로 표시하도록 제어 신호를 출력하고 이동 로봇 제어 신호를 출력하는 주제어 모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이동 로봇은;

   요 구조자의 위치를 감지하기 위한 열 영상 카메라와,

   해당 구역에 대한 음성 신호를 획득하는 음성 처리 장치를 더 구비하고,

   상기 원격 조종 장치는 상기 열 영상 카메라와 음성 처리 장치에서 획득된 데이터를 전송받아 이를 분석 및 처리하여 이동 로봇의 작동을 제어함을 특징으로 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 이동 로봇은;

   위치 인식 모듈을 더 구비함을 특징으로 하는 복합 가스 및 방사선 원격 측정이 가능한 이동 로봇 시스템.

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