KR20120122719A - 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐터필러를 이용하여 구동되는 이송수단을 가지는 무인필드로봇에 관한 것으로서, 상세하게는 복수개의 캐터필러가 각각 상이한 높이의 지면을 이동시, 지면 높이에 맞춰 해당 캐터필러의 전단을 하강시키거나 상승시켜, 이송수단이 전복되지 않는 원활한 주행이 가능한 지면높이에 맞춰 유동적으로 주행되는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단에 장착되어 땅굴, 막장 등과 같은 극한의 환경에 투입되어 주위환경을 관측, 측정 및 굴삭작업 등을 하는 무인필드로봇에 관한 것이다.

Description

안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇{A Field-Robot With Vehicles using Caterpillar}

본 발명은 캐터필러를 이용하여 구동되는 이송수단을 가지는 무인필드로봇에 관한 것으로서, 상세하게는 복수개의 캐터필러가 각각 상이한 높이의 지면을 이동시, 지면 높이에 맞춰 해당 캐터필러의 전단을 하강시키거나 상승시켜, 이송수단이 전복되지 않는 원활한 주행이 가능한 지면높이에 맞춰 유동적으로 주행되는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단에 장착되어 땅굴, 막장 등과 같은 극한의 환경에 투입되어 주위환경을 관측, 측정 및 굴삭작업 등을 하는 무인필드로봇에 관한 것이다.

캐터필러(Caterpillar)는 판을 체인 모양으로 연결하고, 이것을 앞, 뒷바퀴에 벨트처럼 걸어 동력으로 회전시켜서 주행하게 하는 장치로써, 무한궤도(無限軌道)라고도 한다.

보통의 바퀴에 비해 접지면적이 크고 지면과의 마찰도 크므로, 요철(凹凸)이 심한 도로나 진흙에서도 자유로이 주행할 수 있으며, 좌우의 회전속도를 바꿈으로써 방향전환을 자유로이 할 수 있고, 회전반경을 최소한으로 작게 할 수도 있다. 즉, 양쪽의 캐터필러를 같은 속도로 서로 반대가 되게 회전시키면, 차량의 중심은 조금도 움직이지 않고 선회(旋回)할 수가 있다.

이에, 이러한 캐터필러는 보통 농업용 및 토목용 차량 또는 설상차(雪上車) 등과, 군사적으로는 전차 또는 장갑차에 사용되며, 최근에는 무선으로 조정되는 측정기구에 장착되어 사용되고 있다.

하지만, 이와 같은 캐터필러를 이용한 이송수단의 경우, 회전되는 복수개의 캐터필러 각각이 동일한 높이의 지면에서 이동되다가, 복수개 중 하나의 캐터필러 지면높이가 나머지 캐터필러가 주행되는 지면높이보다 높거나 낮아지게 되면, 상대적으로 낮은 위치에서 회전하게 되는 캐터필러에 의해 높은 위치에서 회전하게 되는 캐터필러가 지면에서 들리면서, 이송수단 전체가 지면이 낮은 측으로 기울어져 전복될 수 있다는 문제점이 있었다.

더욱이 무인의 경우에는 무선으로 조정됨으로써 주위환경의 인식이 용이하지 못함으로써 전복위험은 더욱 커지게 된다. 또한 무선으로 조정되는 장비의 경우에는 사람이 근접하기 어려운 지역(장소)에서 사용되는 것이므로 전복시에는 고가의 장비를 회수하는 방법에 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명은 갱도(막장), 오염된 지역 등과 같은 극한의 환경장소에 투입되어 사용할 수 있도록 하는 주위환경을 외부에서 인식할 수 있도록 함으로써 무인으로 조작가능하도록 하며, 험지에서도 전복이 잘 발생하지 않도록 하여 로봇이 손실되는 것을 방지할 수 있도록 이루어진 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇을 제공하는데 있다.

즉, 복수개의 캐터필러를 회전시켜 구동되는 이송수단을 가지는 무인로봇에 있어서, 복수개의 캐터필러 각각의 전단이 제 1, 2높이조절수단의 인장, 압축 작동을 통해 중심축을 기준으로 상승 또는 하강되도록 함으로써, 각각 회전구동되는 캐터필러가 상호간 상이한 높이의 지면을 이동하게 되는 경우에도, 각각의 지면 높이에 맞춰 캐터필러의 위치가 변동되어, 지면을 이동하는 이송수단이 낮은 지면을 이동하는 캐터필러측으로 전복되지 않고 원활히 주행할 수 있도록 한 지면높이에 맞춰 유동적으로 주행되는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 구비하고,

로봇이 위치한 주위환경을 외부에서 조작하는 조작자가 정확하게 주위환경및 거리을 인식하여 조작을 할 수 있도록 비젼카메라와 레이저 스캐너를 구비하여 전복 및 충돌 등에 의한 전복 및 안전 사고 등을 방지할 수 있는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인로봇에 있어서, 상호간 이격 배치되는 캐터필러(11), 상기 캐터필러(11)의 내부 전, 후단에 내설되어 캐터필러(11)를 회전시키는 동력축(12)과 종동축(13), 상기 캐터필러(11)를 감싸는 외장체(14)로 이루어지는 제 1, 2캐터필러부(10, 20)와, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내부에 길이방향으로 각각 설치되되, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내 복수개의 동력축(12) 사이에 각각 형성되며, 제 1캐터필러부(10) 또는 제 2캐터필러부(20)가 타원형을 이루며 회전될 수 있도록 장력을 조절하는 장력체(31), 상기 장력체(31)를 보호하기 위한 보호커버(32)로 이루어지는 제 1, 2장력조절수단(30, 40)과, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 길이방향 후단에서, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)를 양단에 관통하여 설치되는 중심축(50)과, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 1장력조절수단(30)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 1캐터필러부(10)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 1캐터필러부(10)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 1높이조절수단(60)과, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 2장력조절수단(40)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 2캐터필러부(20)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 2캐터필러부(20)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 2높이조절수단(70)으로 이루어진 이송수단(100)과;

상기 이송수단(100)의 외장체(14) 상부에 설치되어 수직축(Y)을 중심으로 회전하도록 하는 회전수단(200)과;

상기 회전수단(200)에 의하여 수직축(Y)을 중심으로 회전하는 회전몸체(310)와, 상기 회전몸체(310)에 설치되어 주위환경을 촬영하는 비젼카메라(320)와, 주위환경을 스캔하는 동시에 주변물체와의 거리를 측정하는 레이져 스캐너(340)와, 상기 비젼카메라(320)와 레이져 스캐너(340)에서 수집된 정보를 외부컨트롤 조작부에 송신하는 동시에 하부 이송수단(100)을 조작하도록 제어동작 신호를 수신하는 송수신장치(360)을 포함하는 상부체(300)와;

상기 상부체(300)의 일측에 설치되어 굴삭 및 천공작업을 수행하는 굴삭수단(400)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 이송수단의 좌, 우측에 설치되어 구동되는 캐터필러부 각각을 개별적으로 높이조절할 수 있는 효과와 이송수단의 복수개 캐터필러부가 각각 상이한 높이의 지면을 주행시에도, 각각 지면 높이에 맞춰 높이가 조절되어 주행될 수 있는 효과에 의하여 이송수단은 주행시 안전성이 향상되고 이로 인하여 전복 사고 등을 예방할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명은 캐터필러를 이용한 이송수단이 굴곡진 지면을 주행시, 높은 지면측을 이동하는 캐터필러가 들리며 전복되는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상부체에 설치되어 있는 비젼카메라에 의하여 조작자는 외부에서 주위환경을 인식하되, 어두운 암흑의 공간에서도 레이져 스캐너에 의하여 주위환경을 입체적으로 스캔하여 로봇을 조작하는 조작자에서 전달됨으로써 안전성 있게 조작자는 로봇을 무선을 조정(조작)할 수 있다.

또한, 레이져 스캐너로부터 스캔되어 구현되는 입체환경 및 거리정보로 로봇이 주변 물체와 충돌할 위험성을 현격하게 줄일 수 있음으로 갱도와 같은 어두운 장소에서도 투입되어 용이하게 사용할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇의 구성을 나타내기 위한 측면 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇의 구성을 나타내기 위한 정면 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇의 제 1캐터필러부 측단면 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇의 이송수단에 대한 평면 개략도.
도 5는 본 발명인 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇에 구비된 이송수단의 작동상태를 나타낸 측면 개략도.
도 6은 본 발명인 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇에 구비된 이송수단의 작동상태를 나타낸 정면 개략도.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 일실시예로써,

상호간 이격 배치되는 캐터필러(11), 상기 캐터필러(11)의 내부 전, 후단에 내설되어 캐터필러(11)를 회전시키는 동력축(12)과 종동축(13), 상기 캐터필러(11)를 감싸는 외장체(14)로 이루어지는 제 1, 2캐터필러부(10, 20); 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내부에 길이방향으로 각각 설치되되, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내 동력축(12)과 종동축(13) 사이에 각각 형성되며, 제 1캐터필러부(10) 또는 제 2캐터필러부(20)가 타원형을 이루며 회전될 수 있도록 장력을 조절하는 장력체(31), 상기 장력체(31)를 보호하기 위한 보호커버(32)로 이루어지는 제 1, 2장력조절수단(30, 40); 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 길이방향 후단에서, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)를 양단에 관통하여 설치되는 중심축(50); 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 1장력조절수단(30)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 1캐터필러부(10)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 1캐터필러부(10)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 1높이조절수단(60); 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 2장력조절수단(40)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 2캐터필러부(20)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 2캐터필러부(20)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 2높이조절수단(70); 으로 이루어진 캐터필러를 구비한 이동수단(100)과;

상기 이송수단(100)의 외장체(14) 상부에 설치되어 수직축(Y)을 중심으로 회전하도록 하는 회전수단(200)과;

상기 회전수단(200)에 의하여 수직축(Y)을 중심으로 회전하는 회전몸체(310)와, 상기 회전몸체(310)에 설치되어 주위환경을 촬영하는 비젼카메라(320)와, 주위환경을 스캔하여 입체영상을 구현하는 동시에 주변물체와의 거리를 측정하도록 정보를 제공하는 레이져 스캐너(340)와, 상기 비젼카메라(320)와 레이져 스캐너(340)에서 수집된 정보를 외부컨트롤 조작부에 송신하는 동시에 하부 이송수단(100)을 조작하도록 제어동작 신호를 수신하는 송수신장치(360)을 포함하는 상부체(300)와;

상기 상부체(300)의 일측에 설치되어 굴삭 및 천공작업을 수행하는 굴삭수단(400)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1, 2높이조절수단(60, 70)은 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 상대적으로 높은 지면을 이동하는 캐터필러부의 높이조절수단을 압축하여, 높은 지면을 이동하는 캐터필러부가 지면 높이에 맞춰 전단부가 상승되어 이동될 수 있도록 하고, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 상대적으로 낮은 지면을 이동하는 캐터필러부의 높이조절수단을 인장하여, 낮은 지면을 이동하는 캐터필러부가 지면 높이에 맞춰 전단부가 하강되어 이동될 수 있도록 하여, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 각각이 상이한 높이의 지면을 이동함에 따라 이송수단이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레이져 스캐너(340)는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 구성되며, 상기 송수신장치(360)는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보를 외부컨트롤 조작부에 송신함으로써 상기 외부컨트롤 조작부는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보를 이용하여 입체영상을 구현하도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전몸체(310)에는 주변환경의 오염도를 측정할 수 있도록 가스농도 측정부(350)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지면 높이에 맞춰 유동적으로 주행되어 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 무인필드로봇은 지면높이에 맞춰 유동적으로 주행되는 캐터필러를 구비한 이송수단(100)과, 상기 이송수단(100)의 상측에 설치되는 수직축(Y축)을 중심으로 회전시키는 회전수단(200)으로 설치된 상부체(300)와, 상기 상부체 일측에 설치되어 굴삭작업 또는 천공작업 등을 실행하도록 하는 굴삭수단(400)으로 구성된다.

상기 지면높이에 맞춰 유동적으로 주행되는 캐터필러를 구비한 이송수단(100)은 제 1, 2캐터필러부(Caterpillar Unit)(10, 20), 제 1, 2장력조절수단(30, 40), 중심축(50), 제 1, 2높이조절수단(60, 70)을 포함한다.

상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)는 여러 개의 강판 조각을 벨트처럼 연결하여 사용하는 캐터필러(11)와, 상기 캐터필러(11)의 내부 전, 후단에 설치되어 이송수단의 구동장치(ex: 모터 등)와 동력전달가능하게 연결되어 회전되되, 상기 캐터필러(11)의 내부에서 캐터필러(11)와 치합회전되면서 회전력을 캐터필러(11)에 전달하는 동력축(12)과 종동축(13), 상기 캐터필러(11)의 상부에 소정간격 이격 설치되어 외부의 이물질 및 환경적 요소(눈, 비 등)로부터 캐터필러(11)를 보호하는 외장체(14)로 각각 이루어진다.

물론, 사용자의 실시예에 따라서는 제 1캐터필러부(10)와 제 1캐터필러부(10)에 설치된 각각의 외장체(14)를 일체형으로 할 수도 있음이다.

상기 제 1, 2장력조절수단(30, 40)은 전술된 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 캐터필러(11)가 타원형을 이루며 회전될 수 있도록 장력을 조절하는 역할을 한다.

이에, 상기 제 1장력조절수단(30)은 제 1캐터필러부(10)의 내 복수개의 동력축(12) 사이에 설치되어 복수개의 동력축(12) 상호간의 간격이 좁아지지 않도록 장력을 조절하는 장력체(31)와, 상기 장력체(31)를 보호하기 위해 장력체(31)의 외부에 형성되는 보호커버(32)로 이루어진다. 상기 제 2장력조절수단(40) 또한 제 2캐터필러부(20) 내에서 제 1장력조절수단(30)과 동일하게 장력체(31)와 보호커버(32)로 이루어짐은 당연하다.

더불어, 상기 제 1, 2장력조절수단(30, 40) 내 장력체(31)는 제 1장력조절수단(30) 및 제 2장력조절수단(40) 내 길이방향으로 설치되어, 가압실린더(33) 및 코일부재(34) 등을 이용하여 동력축(12)과 종동축(13) 상호간의 간격이 변경되지 않도록 하는 것으로, 이러한 작동을 하는 것이라면, 사용자의 실시예에 따라 제 1장력조절수단(30) 및 제 2장력조절수단(40)의 내부구성은 다양하게 변경이 가능함은 당연하다.

상기 중심축(50)은 전술된 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 후단에 설치되는 것으로서, 일단은 제 1캐터필러부(10)의 후단 내부를 폭방향으로 관통하여 설치되고, 타단은 제 2캐터필러부(20)의 후단 내부를 폭방향으로 관통하여 설치된다.

또한, 상기 중심축(50)이 관통된 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 각각은 상, 하로 회전이 가능토록 중심축(50)과 설치됨으로써, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 각각은 후술될 제 1높이조절수단(60)과 제 2높이조절수단(70)을 통해 중심축(50)을 기준으로 전단이 들리며 상승하거나, 하강하는 시소운동이 가능해진다.

상기 제 1, 2높이조절수단(60, 70)은 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되어, 제 1높이조절수단(60)은 제 1캐터필러부(10) 전단을 승, 하강시키고, 제 2높이조절수단(70)은 제 2캐터필러부(20) 전단을 승, 하강시키는 것으로, 이를 더욱 자세히 설명하면,

상기 제 1높이조절수단(60)은 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 1장력조절수단(30)의 보호커버(32) 전단 일측면에 고정되고, 타단은 제 1캐터필러부(10)의 외장체(14)에 고정설치되도록 하여, 인장되는 작동을 통해 제 1캐터필러부(10) 전단이 중심축(50)을 기준으로 들어올려져 상승되거나 또는 압축되는 작동을 통해 제 1캐터필러부(10) 전단이 중심축(50)을 기준으로 하강되어지는 시소운동을 하는 것이다.

상기 제 2높이조절수단(70) 또한 제 1높이조절수단(60)과 동일한 작동을 하게 되는데, 상기 제 2높이조절수단(70) 역시 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 2장력조절수단(40)의 보호커버(32) 전단 일측면에 고정되고, 타단은 제 2캐터필러부(20)의 외장체(14)에 고정설치되도록 하여, 인장되는 작동을 통해 제 2캐터필러부(20) 전단이 중심축(50)을 기준으로 들어올려져 상승되거나 또는 압축되는 작동을 통해 제 2캐터필러부(20) 전단이 중심축(50)을 기준으로 하강되어지는 시소운동을 하는 것이다.

즉, 상기 제 1캐터필러부(10)는 제 1높이조절수단(60)에 의해 전단이 승, 하강되는 것이고, 상기 제 2캐터필러부(20)는 제 2높이조절수단(70)에 의해 전단이 승, 하강되는 것으로, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)는 각각 개별적으로 동작이 가능해지는 것이다.

이를 위한 상기 제 1, 2높이조절수단(60, 70)의 일실시예로는 피스톤(61)과 실린더(62)로 구성할 수가 있는데, 제 1높이조절수단(60)을 기준으로 설명하면, 피스톤(61)의 일단은 제 1장력조절수단(30)의 보호커버(32)에 고정설치하되, 타단은 실린더(62) 내부에 내입설치하고, 피스톤(61)이 일단에 내입된 실린더(62)의 타단은 제 1캐터필러부(10)의 외장체(14)에 고정설치하는 것이다. 이로써, 상기 피스톤(61)을 실린더(62) 내부에 내입시켜 압축하거나 또는 피스톤(61)을 실린더(62) 외부로 토출시켜 인장시키는 작동에 의해 제 1캐터필러부(10)의 전단이 승, 하강이 가능해지는 것이다. 물론, 상기 제 2높이조절수단(70) 또한 피스톤(61)과 실린더(62)로 구성되어 전술된 제 1높이조절수단(60)과 마찬가지로 동일하게 작동될 수 있음은 당연하다.

결론적으로, 제 1, 2높이조절수단(60, 70)은 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 회전을 통해 주행되는 이송수단(100)에 있어서, 주행되는 이송수단의 제 1, 2캐터필러부(10, 20)가 각각 상이한 높이의 지면을 주행하는 경우, 지면이 낮은 측을 주행하는 캐터필러부측으로 이송수단이 기울어지면서 전복될 수 있는 문제를 방지하기 위한 것으로,

그 일실시예로, 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 제 1캐터필러부(10)가 제 2캐터필러부(20)보다 상대적으로 높은 지면을 이동하게 되는 경우, 높은 지면을 이동하게 된 제 1캐터필러부(10)의 제 1높이조절수단(60)을 압축하게 되면, 상기 제 1캐터필러부(10)의 전단은 상승되어 높은 지면에 맞추어 주행을 하게 된다. 이 경우, 나머지 제 2캐터필러부(20)는 제 1캐터필러부(10)보다 상대적으로 낮은 지면에서 제 1캐터필러부(10)로부터 아무런 영향을 받지 않은 상태로 계속 주행을 하게 되는 것이므로, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)가 상호간 각자 다른 지면 높이에서 주행을 하게 되어, 제 1캐터필러부(10)가 이동되는 높아진 지면 때문에 제 2캐터필러부(20) 또한 들리면서 제 1, 2캐터필러부(10, 20)가 함께 낮은 지면측으로 기울어져 이송수단이 전복되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

더불어, 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 제 1캐터필러부(10)가 제 2캐터필러부(20)보다 상대적으로 낮은 지면을 이동하게 되는 경우, 낮은 지면을 이동하게 된 제 1캐터필러부(10)의 제 1높이조절수단(60)을 인장하게 되면, 상기 제 1캐터필러부(10)의 전단은 하강되어 낮은 지면에 맞추어 주행을 하게 된다. 이 경우, 나머지 제 2캐터필러부(20)는 제 1캐터필러부(10)보다 상대적으로 높은 지면에서 제 1캐터필러부(10)로부터 아무런 영향을 받지 않은 상태로 계속 주행을 하게 되는 것이므로, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)가 상호간 각자 다른 지면 높이에서 주행을 하게 되어, 제 1캐터필러부(10)가 이동되는 낮아진 지면 때문에 제 2캐터필러부(20) 또한 들리면서, 제 1, 2캐터필러부(10, 20)가 함께 낮은 지면측으로 기울어져 이송수단이 전복되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기 회전수단(200)으로 이송수단(100)의 상부에 설치되어 수직축(Y축)을 중심으로 회전하는 상부체(300)는 커버인 회전몸체(310)와, 상기 회전몸체(310)에 설치된 이격된 거리 즉 외부에서 원격조작 가능하도록 주위환경을 촬영하는 비젼카메라(320)와, 어두운 장소에서도 주위환경(배경)을 입체적으로 스캔하도록 하는 동시에 외부의 물체와의 거리를 감지하는 거리감지센서 역할을 수행하는 레이져 스캐너(340)와, 측정하고자 하는 가스의 농도를 측정할 수 있도록 다수개의 가스센서가 설치된 가스농도 측정부(350)와, 상기 비젼카메라(320)와, 레이져 스캐너(340), 가스농도 측정부(350)와 전기적으로 연결되어 촬영된 이미지, 측정된 거리, 측정된 가스농도 등과 같은 수집된 정보를 송신하는 동시에 하부의 이송수단(100)과 굴삭수단(400)을 제어하도록 동작신호을 수신하고 이를 제어하는 송수신장치(360)로 이루어진다.

상기 비젼카메라(320)는 촬영하는 카메라가 회전하여 이송수단(100)의 전,후,좌,우측을 촬영할 수 있음을 당연하다.

상기 레이져 스캐너(340)는 주위환경을 입체적을 구현할 수 있도록 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 구성되며, 이와 같이 구성된 레이져 스캐너(340)는 주위환경을 입체적을 구현하는 동시에 외부물체와의 거리를 측정하는 거리측정센서 역할을 동시에 수행하게 된다.

상기 레이져 스캐너(340)와 함께 외부의 물체와의 거리를 감지하기 위한 다수개의 거리감지센서(330)가 더 설치될 수도 있으며, 상기 거리감지센서(330)는 무인필드로봇이 외부물체와의 충돌위험을 방지할 수 있도록 상부체(300)의 회전몸체(310) 뿐만 아니라 이송수단(100)에 설치될 수 있다.

외부에서 무인필드로봇을 원격제어하는 작업자(조작자)는 레이져 스캐너(340)로부터 전해지는 정보(신호)에 의하여 물체와의 충돌 위험을 예방한다.

상기와 같이 제1 레이져 스캐너(341)와 제2 레이져 스캐너(342)로 이루어진 레이져 스캐너(340)는 회전몸체(310)가 회전수단(200)에 의하여 수직축을 중심으로 회전하게 되면, 무인필드로봇의 주위환경을 입체적으로 스캔할 수 있으며, 제1 레이져 스캐너(341)와 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보는 송수신장치(360)에 의하여 원격제어를 하는 제어실에 송신되고, 제어실에서는 송신된 정보를 이용하여 무인필드로봇의 주위환경을 입체적으로 표현하고, 작업자는 이를 이용하여 보다 용이하게 무인필드로봇을 조작하게 된다.

즉, 상기 송수신장치(360)는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보를 원격제어를 하는 제어실의 외부컨트롤 조작부에 송신하고, 상기 외부컨트롤 조작부는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)에서 스캔된 정보를 이용하여 주위환경을 입체적으로 구현하게 된다.

상기 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)는 회전몸체(310)가 회전수단(200)에 의하여 수직축을 중심으로 회전함으로써 주위환경을 모두 스캔할 수 있게 된다.

일반적으로 레이져 스캐너를 이용하여 주위환경을 스캔하고자 할 때에,

수평방향을 스캔하는 레이져 스캐너는 연속적으로 수직(상하)으로 이동을 하여야 하며, 수직방향을 스캔하는 레이져 스캐너는 연속적으로 수평(좌우)으로 이동을 하여야 하면서 스캔을 하여야 주위환경을 입체적으로 구현할 수 있다.

그러나 본 발명에서는 레이저 스캐너를 연속적으로 수직 또는 수평으로 이동시켜 스캔하지 않고, 2개의 레이져 스캐너를 수평방향과 수직방향을 각각 스캔하도록 배치하고, 이를 설치하고 있는 회전몸체를 회전시켜 간단하게 주위환경을 입체적으로 구현하도록 하였다.

10: 제 1캐터필러부 11: 캐터필러
12: 동력축 13: 종동축
14 : 외장체
20: 제 2캐터필러부 30: 제 1장력조절수단
31: 장력체 32: 보호커버
40: 제 2장력조절수단 50: 중심축
60: 제 1높이조절수단 61: 피스톤
62: 실린더 70: 제 2높이조절수단
100 : 이송수단 200 : 회전수단
300 : 상부체 310 : 회전몸체
320 : 비젼카메라 330 : 거리감지센서
340 : 레이져 스캐너 350 : 가스농도 측정부
360 : 송수신장치

Claims (3)

1. 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인로봇에 있어서,
   상호간 이격 배치되는 캐터필러(11), 상기 캐터필러(11)의 내부 전, 후단에 내설되어 캐터필러(11)를 회전시키는 동력축(12)과 종동축(13), 상기 캐터필러(11)를 감싸는 외장체(14)로 이루어지는 제 1, 2캐터필러부(10, 20)와,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내부에 길이방향으로 각각 설치되되, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 내 복수개의 동력축(12) 사이에 각각 형성되며, 제 1캐터필러부(10) 또는 제 2캐터필러부(20)가 타원형을 이루며 회전될 수 있도록 장력을 조절하는 장력체(31), 상기 장력체(31)를 보호하기 위한 보호커버(32)로 이루어지는 제 1, 2장력조절수단(30, 40)과,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)의 길이방향 후단에서, 상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20)를 양단에 관통하여 설치되는 중심축(50)과,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 1장력조절수단(30)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 1캐터필러부(10)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 1캐터필러부(10)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 1높이조절수단(60)과,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 사이에 설치되되, 일단은 제 2장력조절수단(40)의 보호커버(32) 전단에 고정설치되고 타단은 제 2캐터필러부(20)의 외장체(14)에 고정설치되어, 인장 및 압축작동을 통해 제 2캐터필러부(20)가 중심축(50)을 기준으로 시소운동을 할 수 있도록 하는 제 2높이조절수단(70)으로 이루어진 이송수단(100)과;
   상기 이송수단(100)의 외장체(14) 상부에 설치되어 수직축(Y)을 중심으로 회전하도록 하는 회전수단(200)과;
   상기 회전수단(200)에 의하여 수직축(Y)을 중심으로 회전하는 회전몸체(310)와,
   상기 회전몸체(310)에 설치되어 주위환경을 촬영하는 비젼카메라(320)와, 주위환경을 스캔하는 동시에 주변물체와의 거리를 측정하는 레이져 스캐너(340)와, 상기 비젼카메라(320)와 레이져 스캐너(340)에서 수집된 정보를 외부컨트롤 조작부에 송신하는 동시에 하부 이송수단(100)을 조작하도록 제어동작 신호를 수신하는 송수신장치(360)을 포함하는 상부체(300)와;
   상기 상부체(300)의 일측에 설치되어 굴삭 및 천공작업을 수행하는 굴삭수단(400);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1, 2높이조절수단(60, 70)은,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 상대적으로 높은 지면을 이동하는 캐터필러부의 높이조절수단을 압축하여, 높은 지면을 이동하는 캐터필러부가 지면 높이에 맞춰 전단부가 상승되어 이동될 수 있도록 하고,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 중 상대적으로 낮은 지면을 이동하는 캐터필러부의 높이조절수단을 인장하여, 낮은 지면을 이동하는 캐터필러부가 지면 높이에 맞춰 전단부가 하강되어 이동될 수 있도록 하여,
   상기 제 1, 2캐터필러부(10, 20) 각각이 상이한 높이의 지면을 이동함에 따라 이송수단이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 레이져 스캐너(340)는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 구성되며,
   상기 송수신장치(360)는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보를 외부컨트롤 조작부에 송신함으로써 상기 외부컨트롤 조작부는 수평방향을 스캔하는 제1 레이져 스캐너(341)와, 수직방향을 스캔하는 제2 레이져 스캐너(342)로 스캔된 정보를 이용하여 입체영상을 구현하도록 함을 특징으로 하는 안전성이 향상된 캐터필러를 구비한 이송수단을 가지는 무인필드로봇.
   
   

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