KR20100071788A

KR20100071788A - 피난 유도 로봇 장치

Info

Publication number: KR20100071788A
Application number: KR1020080130626A
Authority: KR
Inventors: 김영덕; 이동하; 안진웅; 강정호
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-29
Also published as: KR101069783B1

Abstract

본 발명은 화재 등 사람이 접근하기 힘든 재난 지역에 투입되어 피구조자에게 피난 유도 신호를 출력할 수 있는 로봇 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일시예에 의한 피난 유도 로봇 장치는 본체와, 구조지역의 환경 측정 정보를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서모듈과, 로봇의 이동을 담당하는 이동 모듈과, 구조지역 주위 영상을 촬영하는 카메라 모듈과, 원격지에 있는 외부장치와 데이터, 영상 또는 음성 신호를 송수신하기 무선 통신모듈과, 로봇 장치의 이동방향을 감지하기 위한 이동방향 감지 센서와, 피난유도 발광신호를 피구조자에게 출력하기 위한 조명모듈, 및 모듈들의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함한다.

이러한 피난 유도 로봇 장치를 이용하면, 재난현장의 상태, 특히 화재현장에서 인명에게 가장 영향이 큰 산소/일산화탄소/이산화탄소 등의 기체농도 정보를 외부의 구조대원이 신속하게 파악할 수 있고, 피난 유도 신호(발광 및/또는 음성)를 출력하면서 안전 지역으로 이동함으로써 피구조자를 안전한 지역으로 안내하여 인명구조를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

재난, 화재, 로봇, 피난 유도, 기체농도

Description

피난 유도 로봇 장치{Refuge Guidance Robot Apparatus}

본 발명은 피난 유도 로봇 장치에 관한 것이다.

더 상세하게는 화재 등 사람이 접근하기 힘든 재난 지역에 투입되어 외부장치와 통신하면서 재난지역의 정보 및 피구조자 정보를 외부장치로 전송하며, 피구조자에게 피난 유도 신호를 출력할 수 있는 로봇 장치에 관한 것이다.

화재 등 사람이 접근하기 힘든 재난지역에 투입되어 여러 기능을 수행할 수 있는 무인 장치, 즉 로봇들이 다수 개발되고 있다.

현재 개발된 로봇들은 주로 외부 조작자의 원격 조작으로 화재 지역 등에 접근한 다음 재난 지역의 여러 상태정보를 측정하여 외부로 송신하거나, 직접 화재 등의 재난지역에 접근하여 진화 등의 직접적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 것이 대부분이다.

화재만 예로 들면, 화재감지센서와 통신모듈을 구비함으로써, 화재 지역에 접근한 후 화재지역을 감지하고 그 주의 영상이나 환경정보롤 외부 구조기관 장치로 전송하며, 필요한 경우 직접 소화기를 분사하도록 하는 등의 진화작업을 하는 로봇이 개발되고 있다.

그러나, 이러한 재난 관련 로봇은 단순히 재난 상태를 외부에 알리는 용도로 사용되고 있고, 더 나아가서 직접 재난상황(화재 등)을 제거하는 작업을 수행하는 것에 주안점이 맞추어져 있을 뿐, 가장 중요한 인명의 구조나 대피를 위한 기능을 구비하는 것은 없는 실정이다.

특히, 종래의 화재 감지/진압 로봇이 실제 재난환경에 투입되는 경우는 초기 발화시가 아니고 화재 성상이 중기(Flashover)를 넘어서는 때인 경우가 많고, 이 경우에는 로봇 몇 대가 진압할 수 있는 상황이 아니므로 화재진압보다는 그 내부에 있을지 모르는 인명(피구조자)의 상황 파악이나 피난 유도 등의 인명 구조 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

그럼에도 불구하고, 화재 재난 지역의 특수한 주위 환경정보를 측정하거나, 이러한 재난 지역에서 피난 유도 기능을 수행할 수 있는 로봇에 대해서는 개발되지 않고 있는 실정이다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일실시예는, 본체와, 구조지역의 환경 측정 정보를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서모듈과, 로봇의 이동을 담당하는 이동 모듈과, 구조지역 주위 영상을 촬영하는 카메라 모듈과, 원격지에 있는 외부장치와 데이터, 영상 또는 음성 신호를 송수신하기 무선 통신모듈과, 로봇 장치의 이동방향을 감지하기 위한 이동방향 감지 센서와, 피난유도 발광신호를 피구조자에게 출력하기 위한 조명모듈, 및 모듈들의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 피난 유도 로봇 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 센서모듈은 산소 농도 감지센서 및 이산화탄소 농도 감지센서를 포함하는 기체농도 감지센서를 구비한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 조명모듈은 하나 이상의 LED로 구성되어 있으며, 제어모듈의 제어에 따라 피난 유도를 위한 일정한 발광신호를 출력한다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇의 기능별 블록도를, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇의 외부 사시도를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇을 기능별로 살펴보면, 크게 구조지역의 온도, 습도, 특정 기체의 농도 등과 같은 환경 측정 정보를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서모듈(110)과, 로봇의 이동을 담당하는 이동 모듈(120)과, 구조지역 주위 영상을 촬영하는 카메라 모듈(130)과, 원격지에 있는 구조대원의 휴대 단말기 등의 외부장치와 데이터, 영상 또는 음성 신호를 송수신하기 무선 통신모듈(140)과, 로봇의 이동방향을 감지하기 위한 이동방향 감지 센서(150)와, 피난유도 발광신호를 외부로 발광하기 위한 조명모듈(160)과, 모듈들의 동작을 제어하는 제어모듈(170) 등으로 구성된다.

제어모듈(170)과 센서모듈(110) 중 일부 및 통신모듈(140) 등은 소정의 회로기판(PCB)에 장착되어 도 2의 로봇 본체(210) 내부에 설치되는 것이 바람직하다.

센서모듈(110)은 다시 원거리 지역의 온도를 측정하는 비접촉식 온도센서(111), 로봇 장치 주위의 온도 및 습도를 측정하는 온습도센서(112) 및 산소 농 도 감지센서(113)와 이산화탄소 농도 감지센서(114)를 포함하는 기체 농도 감지 센서 등을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 재난지역의 각종 환경정보를 측정하기 위한 다른 여타의 센서를 포함할 수 있을 것이다.

비접촉식 온도센서(111)는 로봇 주위의 온도뿐 아니라, 화재 발생 지역의 천정이나 바닥 등의 온도를 감지하는 센서로서, 발화지점을 정확하게 파악하는 데 사용된다. 이러한 비접촉식 온도센서(111)는 지향성을 가지므로 비접촉식 온도센서의 방향이 가변될 수 있는 구조로 되어 있는 것이 바람직하며, 방향을 제어할 수 있는 비접촉식 온도센서 방향 제어부(미도시)를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

산소농도 감지센서(113)와 이산화탄소 농도 감지센서(114)와 같은 기체 농도 감지센서는 화재 발생 지역의 물리적인 상태 이외에, 인명에 미치는 가장 주요한 요소인 O2 또는 CO2와 같은 기체 농도를 측정하기 위한 것이다.

이산화탄소 농도 감지센서(114)는 평면후막형, 비분산 적외선, 고체전해질 방식, 전기화학 방식 등 여러 가지의 센서가 사용될 수 있다.

물론, 화재현장에서 인명에게 영향을 줄 수 있는 기체로서 일산화탄소 농도를 알고자 하는 경우에는 일산화탄소 농도 센서가 이산화탄소 농도 센서와 별도 또는 그를 대체하여 구성될 수 있다.

기체 농도 감지센서는 측정된 기체 농도 정보를 통신모듈(140)을 경유하여 외부 장치로 전송함을 물론, 제어모듈(170)로 전달할 수 있다. 또한, 기체농도 감지센서 및 제어모듈(170)은 측정된 기체농도 정보를 외부 장치로 전송함에 있어서, 소정 주기별로 자동으로 전송하는 제1방식과, 외부 장치로부터 전송 요청이 있는 경우에 한하여 전송하는 제2방식, 측정된 기체농도가 기설정된 기체농도 범위를 벗어나는 경우에 한하여 전송하는 제3방식 등이 사용될 수 있다.

예를 들어, 측정된 산소농도가 산소농도 임계값(Th_O2)보다 낮은 경우에 측정된 산소 농도 측정치를 외부장치로 자동 전송할 수 있으며, 측정된 이산화탄소의 농도가 이산화탄소 농도 임계값(Th_CO2)보다 큰 경우 측정된 이산화탄소 농도 측정치를 외부 장치로 자동 전송할 수 있다. 물론, 위의 2가지 조건이 동시에 만족하는 경우에 한하여 자동으로 두 측정치를 함께 외부장치로 전송할 수도 있을 것이다. 위의 2가지 기체농도 조건은 모두 화재현장에서 인명이 호흡하기 곤란한 상태를 나타내는 것으로서, 구조대원이 화지현장의 상태를 파악하는데 도움을 주게 된다.

또한, 구조대원이 로봇을 화재현장에 투입하기 이전에 자신이 소유한 외부장치(PDA 등)를 이용하거나 직접 로봇을 조작함으로써 이러한 산소농도 임계값 및 이산화탄소 농도 임계값을 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 화재의 종류나 화재에 의하여 소각되는 물질에 따라 인명에게 미치는 위해기체의 농도가 달라지기 때문에 그에 맞도록 최적화하기 위한 것이다.

이러한 센서모듈(110)은 반드시 위에서 언급한 센서를 포함하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 재난의 종류에 따라서 센서모듈을 구성하는 센서의 종류또한 변할 수 있다. 또한, 이러한 재난 종류에 따라 다른 종류의 센서모듈로 대체될 수 있음으로써, 동일한 피난 유도 로봇의 센서모듈만을 교체함으로써 여러 재난지역에서 사용할 수 있게 된다.

카메라 모듈(130)은 제어모듈(170)에 의하여 제어되며 로봇 주위 영상을 촬영하여 영상 데이터를 획득한 후, 통신모듈(140)을 통해 구조대원이 소지한 외부장치(PDA 등)로 전송하는 기능을 수행한다.

또한, 카메라 모듈(130)은 카메라를 상하 회전 가능하도록 하는 카메라 구동 장치를 추가로 구비할 수 있으며, 이러한 구성은 도 3을 참고로 더 상세하게 설명한다.

카메라 모듈(130)의 구동은 외부장치에서 전송되는 제어신호에 따라 수행되는 것이 바람직하며, 디지털 방식으로 최소 초당 30프레임의 영상 데이터를 전송할 수 있는 것이 바람직하고 해상도는 최소 640×480이고 독립된 채널을 통해서 실시간으로 외부장치로 전송하는 것이 바람직하다.

통신모듈(140)은 센서모듈(110)에서 측정한 각종 환경 측정 데이터, 이동방향 감지센서(150)에서 측정한 이동방향 데이터 및 카메라 모듈(130)에서 촬영한 영상 데이터를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송 기능과, 외부장치로부터 전송되는 이동 제어신호, 카메라 모듈 제어신호 및 환경 측정 요청신호 등의 제어신호를 수신하여 해당되는 모듈로 전달하는 제어신호 수신 기능과, 피구조자와 구조대원 사이의 음성신호를 송수신하는 음성 송수신 기능 등을 구비한다.

이러한 통신모듈(140)은 디지털 방식으로 무선 근거리 통신과 무선 멀티 홉(Multi-Hop) 통신을 포함하는 것으로서, 통신방식으로는 블루투스, 무선랜, 지그비, UWB, 와이브로(Wibro) 등 무선데이터 통신을 지원할 수 있는 한 어떤 통신방식을 사용하여도 무방할 것이다. 즉, 이동중에도 자가 망 구성이 가능하고 언제든지 통신경로를 설정하여 실시간으로 데이터를 송수신할 수 있는 한 방식의 제한은 없다는 것이다.

또한, 통신모듈(140)에는 일반적인 이동통신 단말기와 마찬가지로 외부의 오디오 신호를 입력받을 수 있는 마이크로폰과, 외부로 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커 등을 구비할 수 있다. 마이크로폰은 외부의 피구조자의 음성이나 기타 재난지역에서 발생하는 각종 오디오 신호를 입력받아 외부 장치 등으로 전송하기 위하여 사용되며, 스피커는 외부장치로부터 전송된 구조대원의 안내 음성 또는 로봇 장치에 기저장되어 있는 음성메시지 등을 피구조자 등에게 출력하도록 한다.

현장에 투입된 소방인력은 통상 방독면을 착용하고 있어서 음성 청취 등에 문제가 있을 수 있으므로, 외부장치에 기저장되어 있는 간단한 음성 메시지를 상기 통신모듈(140)으로 전송하여 피구조자 등에게 출력하도록 할 수도 있다.

이동방향 감지센서(150)는 로봇 장치의 현재 이동 방향을 측정하는 기능을 하며, 측정된 이동방향 정보는 외부 장치로 전송되도록 하는 것이 바람직하다. 이동방향 감지센서는 나침반으로 불리는 지구자장 감지센서(지자기 센서)를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 지자기 센서는 2축 또는 3축으로 지구 자기장 방향을 측정함으로써 현재 로봇 장치의 이동방향을 감지할 수 있는 정치로서, 상용화되어 있는 모든 지자기 센서를 이용할 수 있을 것이다.

외부장치는 이동방향 감지센서(150)로부터의 이동방향 데이터를 수신하여 출력하고, 구조대원의 입력에 따라 상기 이동모듈을 통해 로봇의 이동경로를 제어하기 위한 이동 제어신호를 다시 로봇 장치로 전송하여 원하는 방향으로 이동할 수 있도록 한다.

이동모듈(120)은 도 2에서와 같이 본체(210)의 주위에 본체의 크기보다 큰 직경을 가지는 한쌍의 대구경 휠(221, 도 3의 300)과 제어모듈의 제어신호에 따라 각 휠을 동작시키는 한쌍의 기어 모터(Geared Motor) 및 기어 모터를 구동하는 모터 구동 회로(미도시) 등을 포함하며, 기어 모터는 도 3의 310과 같은 기어 모터 박스 내부에 장착되어 있다. 제어모듈은 외부장치로부터 이동제어 신호에 따르거나 자체적인 이동 알고리즘에 따라서 기어 모터를 일정 각도만큼 회전시키도록 전류를 흘려줌으로써 원하는 만큼의 전진 또는 후진을 수행할 수 있다.

또한, 이동모듈(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 로봇 장치의 중심을 잡아주기 위하여 로봇 장치 본체의 후방에 장착되는 보조 휠 어셈블리(320)를 포함할 수 있으며, 보조 휠 어셈블리(320)는 다시 일단이 상기 본체의 후방 일정 부위 또는 상기 서보 모터의 하우징에 힌지가능하게 결합되는 다리부(321)와, 상기 다리부의 타단에 장착된 보조 휠(322)을 포함할 수 있다.

또한, 보조 휠 어셈블리(320)를 구동하기 위한 서보 모터(Servo Motor; 323)를 포함하며, 서보 모터(323)는 다리부(321)의 일단을 일방향으로 선회운동하도록 제어한다.

이러한 보조 휠 어셈블리(320)는 대구경 휠과 함께 보조휠이 지면에 닿아서 3점 지지가 됨으로써 로봇 장치의 주행 중에 중심을 잡아주는 역할을 하며, 대구경 휠(221, 300)이 장애물에 걸려서 주행이 불가능한 경우에 서보모터가 다리부를 지면 방향으로 선회하도록 하여 로봇 장치를 위로 들어올림으로써 장애물을 넘어갈 수 있도록 하는 기능도 가질 수 있다.

즉, 장애물에 걸려서 멈춘 것을 감지하면 제어모듈(170)에서는 서보 모터(323)을 구동하여 보조 휠 어셈블리(320)의 다리부를 아래 방향으로 선회시켜 보조휠이 로봇을 상방향으로 들어올리도록 제어하는 것이다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 휠 어셈블리(320)는 카메라 모듈의 카메라(331) 및 카메라 홀더(332)와 연결되어 있어서 보조 휠 어셈블리의 다리부를 선회시킴으로써 카메라의 전방을 상하로 움직일 수 있다.

이러한 구성을 채택함으로써 보조 휠 어셈블리(320)는 중심을 잡아주는 기능, 장애물을 회피할 수 있는 기능 이외에 카메라 모듈의 상하 움직임을 제어할 수 있는 기능을 함께 보유할 수 있게 된다.

조명 모듈(160)은 하나 이상의 LED로 구성될 수 있으며, 제어모듈의 제어 또는 외부장치로부터의 제어신호에 따라 피구조자의 피난을 유도하기 위하여 특정한 패턴의 발광신호를 출력할 수 있다.

도 2에서는 조명모듈(160)이 좌측 및 우측 LED 모듈(261, 262)로 구성되어 있으며 각 LED 모듈은 다수의 LED로 이루어져 있다.

이러한 조명모듈(160)은 화재 연기 속에서도 피구조자에게 비상구나 대피로를 안내하거나 구조상황을 알리기 위하여 일정 조도 이상의 발광신호를 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 필요한 경우 전술한 통신모듈(160)에 포함되어 있는 스피커를 통하여 기저장된 피난 유도 오디오 데이터를 함께 출력할 수 있을 것이다.

구조대원 등은 외부장치를 통해서 로봇장치를 제어하여, 로봇장치가 조명모듈(160) 및/또는 스피커를 통하여 발광신호 및/또는 피난 유도 오디오 신호를 계속하여 출력하면서 안전한 지역으로 이동하도록 하며, 피구조자는 그 발광신호 및 피난 유도 오디오 신호를 따라 로봇장치를 추종함으로써 재난지역으로부터 대피할 수 있게 되는 것이다.

제어모듈(170)은 기타 다른 모든 모듈을 제어하여 앞에서 설명한 바와 같은 로봇 장치의 이동제어, 외부장치와의 음성 및 데이터 송수신, 카메라 모듈 제어, 조명모듈 제어를 통한 피난 유도 신호의 출력 등 본 발명에서 요구하는 모든 기능을 제어한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇의 전방 사시도로서, 본체(210)와 이동모듈의 일부인 양측 대구경 휠(221), 카메라 모듈을 구성하는 카메라(231), 조명모듈을 구성하는 좌우측 LED 모듈(261, 262), 통신모듈을 구성하는 마이크로폰(241) 및 스피커(242), 센서모듈을 구성하는 비접촉식 온도센서(111) 등이 표시되어 있다.

나머지 구성요소들은 모두 본체 내부 보이지 않는 곳에 배치되어 도면상에 드러나지 않고 있다.

도 3은 이동모듈에 포함되는 보조 휠 어셈블리 주변 구성을 도시하는 것으로, 대구경 휠(300)과, 그를 구동하기 위한 기어 모터를 내장하는 기어 모터 박스(310), 다리부(321), 보조휠(322) 및 서보모터(323)로 구성되는 보조 휠 어셈블리(320)와, 카메라 모듈을 구성하는 카메라(331) 및 카메라 홀더(332) 등이 도시되 어 있다.

앞서 설명한 바와 같이 보조 휠 어셈블리(320)의 다리부(321)는 한쪽 끝이 서보 모터(323)의 하우징에 결합되어 서보 모터의 구동에 따라 선회 이동이 가능하며, 다리부의 다른쪽 끝에는 보조 휠(322)이 구비되어 있다. 서보모터(323)의 구동에 따라 다리부 및 그에 부착된 보조휠이 상하로 선회이동 하면서 주행시에는 중심을 잡아주고, 장애물 발생시 장애물을 넘어가도록 로봇 장치를 위로 리프트 하는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 이러한 보조휠 어셈블리(320)는 카메라 모듈의 카메라(331) 및 카메라 홀더(332)와 연결되어 있어서 보조 휠 어셈블리의 다리부를 선회시킴으로써 카메라의 전방을 상하로 움직일 수 있다. 즉, 이러한 보조 휠 어셈블리(320)가 전술한 카메라 구동 장치로 기능하는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇 장치를 이용한 전체 구조 과정을 도시하는 것으로서, 전체 구조 시스템은 구조대원(400)이 구비한 외부장치인 휴대단말(410)과, 로봇 장치(430) 및 피구조자(440) 등으로 이루어진다.

전체적인 동작과정을 살펴보면, 1) 로봇 장치(430)는 화재현장의 온/습도, 주위영상 등 각종 환경 측정 정보(센싱정보)를 측정하여 구조대원의 휴대단말로 전송하고, 2) 휴대단말은 그를 수신하여 표시하며, 3) 구조대원이 표시 정보를 본 다음 입력한 각종 제어신호를 로봇 장치로 전송하여 로봇 장치를 제어하며, 4) 피구조자에게 피난 유도 신호(발광신호 또는 음성신호)를 출력하며, 5) 필요한 경우 피구조자로부터의 음성신호를 입력받아 다시 외부장치로 전송하는 등의 기능을 수행 하게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 구조대원의 외부장치(휴대단말)의 제어 인터페이스 화면의 일예를 도시한다.

도 5는 총 4대의 로봇 장치를 한꺼번에 제어하는 것을 가정한 것으로, 외부장치의 제어 인터페이스 화면에는 우선 좌측 상단에 로봇 1이 전송하는 영상 데이터를 출력하는 메인 영상 화면(511)이 도시되고, 우측 상단에는 로봇 2 내지 4가 전송하는 영상을 작은 화면으로 도시하는 3개의 서브 영상 화면(512)이 도시되어 있다.

우측 하단에는 원하는 로봇 장치의 데이터 입력 포트(Port)와 채널의 주파수 대역(band)을 선택할 수 있는 포트 세팅 섹션(520)이 있고, 그 우측에는 로봇 장치로부터 전송되는 온도, 산소농도, 일(이)산화탄소 농도 등의 센싱정보를 출력하는 센싱정보 출력 섹션(530)이 있으며, 그 옆에는 로봇장치와의 음성 송수신을 제어할 수 있는 음성제어 섹션(540)이 있으며, 카메라를 제어하기 위한 카메라 제어 섹션(550) 및 조명모듈을 제어하기 위한 조명모드 섹션(560)이 존재한다. 그 옆에는 로봇의 이동을 제어하기 위한 모션 제어 섹션(570)이 도시되어 있다.

도시된 예에서는 조명모드 섹션(560)이 모드 1 내지 모드 3까지의 3가지 모드로 조명모듈의 발광을 제어할 수 있도록 하고 있으며, 모션제어 섹션(570)에서는 로봇의 이동속도와 방향을 제어할 수 있는 버튼들이 표시되어 있다.

이러한 로봇 장치의 각 모듈 중 하나 이상은 방수재로 패키징되어 있으며, 로봇장치의 본체는 방수 케이스로 구성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 피난 유도 로봇은 일회성 소모형(5-10분 생존)으로서 화재에 견디기 위하여 내열, 내충격, 방수 재료로 제작되는 것이 바람직하며, 구조대원이 접근가능한 최대근접장소까지 이동한 다음 로봇장치를 화재현장으로 투척하여 제어한다.

이러한 로봇장치를 이용하면, 재난현장의 상태, 특히 화재현장에서 인명에게 가장 영향이 큰 산소/일산화탄소/이산화탄소 등의 기체농도 정보를 외부의 구조대원이 신속하게 파악할 수 있고, 인명구조를 위하여 피구조자와의 음성신호 교신을 수행할 수 있으며, 피난 유도 신호(발광 및/또는 음성)를 출력하면서 안전 지역으로 이동함으로써 피구조자를 안전한 지역으로 안내하여 인명구조를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇의 기능별 블록도를 도시하고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 피난 유도 로봇의 전방 사시도를 도시하며,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 로봇장치의 이동모듈에 포함되는 보조 휠 어셈블리 주변 구성을 도시하며,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 로봇 장치를 이용한 전체 구조 과정을 도시하며,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 센서모듈 120 : 이동모듈

130 : 카메라 모듈 140 : 통신모듈

150 : 이동방향 감지센서 160 : 조명모듈

170 : 제어모듈 210 : 본체

221, 300 : 대구경 휠 231, 331 : 카메라

320 : 보조 휠 어셈블리 261, 262 : 좌/우측 LED 모듈

113 : 산소농도 감지센서 114 : 이산화탄소 농도 감지센서

Claims

피난유도 로봇 장치로서,

본체;

구조지역의 환경 측정 정보를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서모듈;

상기 로봇의 이동을 담당하는 이동 모듈;

구조지역 주위 영상을 촬영하는 카메라 모듈;

원격지에 있는 외부장치와 데이터, 영상 또는 음성 신호를 송수신하기 무선 통신모듈;

로봇의 이동방향을 감지하기 위한 이동방향 감지 센서;

피난유도 발광신호를 피구조자에게 출력하기 위한 조명모듈; 및,

상기 모듈들의 동작을 제어하는 제어모듈;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 센서모듈은 원거리 지역의 온도를 측정하는 비접촉식 온도센서, 로봇 장치 주위의 온도 및 습도를 측정하는 온습도센서 및 기체 농도 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제2항에 있어서,

상기 기체농도 감지센서는 산소 농도 감지센서 및 이산화탄소 농도 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 센서모듈 및 상기 제어모듈은 주기적으로 상기 환경 측정 정보를 자동 측정하여 상기 외부장치로 전송하거나, 상기 외부장치로부터의 제어신호가 수신되는 경우에 한하여 상기 환경 측정 정보를 자동 측정하여 상기 외부장치로 전송하거나, 측정된 환경 측정 정보가 기설정된 임계범위를 벗어나는 경우 상기 외부장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 카메라 모듈은 카메라를 상하 회전 가능하도록 하는 카메라 구동 장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 조명모듈은 하나 이상의 LED로 구성되어 있으며, 상기 제어모듈의 제어에 따라 피난 유도를 위한 일정한 발광신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 이동모듈은

상기 본체의 양측에 구비된 한쌍의 대구경 휠과,

상기 대구경 휠을 제어하기 위한 기어 모터(Geared Motor)과,

상기 로봇 장치의 중심을 잡거나 장애물을 회피하거나 카메라 모듈을 상하 구동하기 위하여 상기 본체의 후방에 장착되는 보조 휠 어셈블리와,

상기 보조 휠 어셈블리를 구동하기 위한 서보 모터(Servo Motor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제7항에 있어서,

상기 보조 휠 어셈블리는 일단이 상기 본체의 후방 일정 부위 또는 상기 서보 모터의 하우징에 힌지가능하게 결합되는 다리부와, 상기 다리부의 타단에 장착된 보조 휠을 포함하며, 상기 서보 모터는 상기 다리부의 일단을 일방향으로 선회운동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 로봇 장치의 각 모듈 중 하나 이상은 방수재로 패키징되어 있으며, 상기 본체는 방수 케이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제1항에 있어서,

상기 통신모듈은 마이크로폰과 스피커를 구비하며,

피구조자의 음성신호를 수신하여 상기 외부장치로 전송하는 기능과,

상기 외부장치로부터 전송되는 제어신호, 음성신호를 수신하여 상기 제어모듈로 전달하는 기능과,

상기 카메라 모듈에서 촬영한 영상 데이터와, 상기 센서모듈로부터 출력되는 측정 데이터 및 상기 이동방향 감지센서로부터 출력되는 방향 데이터를 상기 제어모듈 또는 상기 외부장치로 전송하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.
제10항에 있어서,

상기 통신모듈은 블루투스, 무선랜, 지그비, UWB 및 와이브로 중 하나의 무선통신을 이용하는 것을 특징으로 하는 피난유도 로봇 장치.