KR20130096549A

KR20130096549A - 무인잠수정을 이용한 해파리 폴립제거로봇

Info

Publication number: KR20130096549A
Application number: KR1020120018090A
Authority: KR
Inventors: 명현; 이세린; 이동화; 방유석; 신재욱
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-08-30
Also published as: KR101355927B1

Abstract

본 발명에 따른 폴립제거로봇은 유선 또는 무선으로 제어되는 무인잠수정을 통해 부착면에 고정된 폴립을 부유시킨 후 이를 물과 함께 흡입하고, 흡입된 폴립만을 여과하여 저장하며, 폴립이 저장된 여과부를 무인잠수정에서 탈착하여 분리할 수 있는 효과가 있다.

Description

무인잠수정을 이용한 해파리 폴립제거로봇{JELLYFISH-POLYP REMOVAL ROBOT USING REMOTELY OPERATED VEHICLE}

본 발명은 해파리 폴립제거로봇에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모선과 별도로 구성된 원격조종잠수정을 통해 수중의 해파리 폴립을 제거/포집할 수 있는 무인잠수정을 이용한 해파리 폴립제거로봇에 관한 것이다.

근래에 환경오염이 원인이 되어 원양에서 서식하는 해파리가 근해로 접근함으로 인하여 주변 인근의 어획량이 갈수록 줄어들고 있고, 그물을 이용하여 조업을 하는 경우 그물에는 대다수의 해파리가 딸려 올라오는 문제로 인하여 어민들은 상기 해파리를 제거하기 위한 별도의 노동력을 투입하여야 하고, 때에 따라서는 그물이 파손되는 등 해파리에 의한 피해가 극심하게 나타나고 있다.

해파리를 제거하기 위하여 깔때기 모양의 그물을 설치하여 입구를 넓게 하여 해파리가 자연스럽게 그물 속으로 들어갈 수 있도록 하여 해파리를 제거하기 위한 노력을 시도하고 있으나, 최근에는 해파리의 양이 크게 급증한 관계로 그물이 찢어져 파손되어 활용되기는 어려운 실정이다. 또한, 그물 속에 해파리가 포획되었다고 하더라도 그물의 크기가 수십, 수백 미터에 이르는 대형이므로 그물 안에 갇혀 있는 해파리를 제거하기 위해서는 많은 노동력과 비용이 소요되어, 어민들에게는 큰 부담이 되고, 그물을 설치하는 것은 어업에 방해요소로 작용하는 것뿐만 아니라 그 비용 또는 천문학적인 금액을 요구하므로 실효성이 없다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 선박 또는 수중 로봇에 간소한 구성을 가지는 해파리 폴립 제거 장치를 탑재하고, 그 선박 또는 수중 로봇과 함께 상기 해파리 제거 장치를 이동시키면서 해파리 폴립을 제거시킬 필요성이 있다.

본 발명은 모선과 별도로 구성된 원격조종잠수정을 통해 수중의 해파리 폴립을 제거/포집할 수 있는 무인잠수정을 이용한 해파리 폴립제거로봇를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면은 모선(10); 상기 모선(10)에서 원격조정되는 무인잠수정(20)을 포함하여 구성되고, 상기 무인잠수정(20)은 바디(30); 상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32); 상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70); 상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36); 상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40); 상기 바디(30)에 설치되고 고압을 유체를 분사시키는 고압분사부(50)를 포함하여 구성되는 폴립제거로봇을 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 모선(10); 상기 모선(10)에서 원격조정되는 무인잠수정(20)을 포함하여 구성되고, 상기 무인잠수정(20)은 바디(30); 상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32); 상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70); 상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36); 상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40); 상기 바디(30)에 설치되고 수중의 폴립과 접촉되어 상기 폴립을 분리시키는 매니퓰레이터유닛(60)을 포함하여 구성되는 폴립제거로봇을 제공한다.

상기 고압분사부(50)는 상기 바디(10)의 전방에 배치될 수 있다.

상기 고압분사부(50)는 상기 바디(10)의 전방을 향해 고압의 유체를 분사시키도록 구성되고, 상기 배출부(36)는 상기 바디(10)의 후방을 향해 유체를 토출시키도록 구성될 수 있다.

상기 여과부(70)는 상기 폴립을 걸려내기 위한 거름망을 포함할 수 있다.

상기 거름망은 상기 여과구동부(40) 측으로 유동되는 유체의 흐름방향으로 다수개 배치될 수 있다.

상기 각 거름망에 형성된 통공(79)의 직경은 상기 여과구동부(40)와 가까울수록 작아지게 형성될 수 있다.

상기 여과부(70)는 상기 바디(30)에 탈착되는 여과부하우징(71); 상기 여과부하우징(71) 내부를 구획시키는 다수개의 거름망(72)(73)(74)(75)(76)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 매니뮬레이터유닛(60)은 상기 바디(30)에 설치되어 회전되는 암부; 상기 암부를 구동시키는 액추에이터; 상기 암부에 설치되어 폴립을 부착면(11)에서 분리시키는 브러쉬(68)를 포함할 수 있다.

상기 바디(30)는 수중의 상황을 관찰할 수 있도록 카메라가 구비된 비전모듈(31)을 포함할 수 있다.

상기 모선(10) 및 무인잠수정(20)은 유선 또는 무선으로 연결되어 제어될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면은 바디(30); 상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32); 상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70); 상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36); 상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40); 상기 바디(30)에 설치되고 고압을 유체를 분사시키는 고압분사부(50); 또는 상기 바디(30)에 설치되고 수중의 폴립과 접촉되어 상기 폴립을 분리시키는 매니퓰레이터유닛(60); 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 폴립제거로봇을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해파리 폴립제거로봇의 정면도
도 2는 도 1의 무인잠수정의 단면도
도 3은 도 1의 무인잠수정의 작동예시도
도 4는 도 2에 도시된 여과부의 단면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해파리 폴립제거로봇의 정면도이고, 도 2는 도 1의 무인잠수정의 단면도이고, 도 3은 도 1의 무인잠수정의 작동예시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 여과부의 단면도이다.

본 실시예에 따른 해파리 폴립제거장치는 모선(10)과, 상기 모선(10)에서 원격조정되는 무인잠수정(20)을 포함하여 구성되고, 상기 무인잠수정(20)은 유선 또는 무선으로 제어되어 수중의 해파리 폴립을 제거 및 저장하게 된다.

상기 무인잠수정(20)은 지능형자율 무인잠수정(AUV, Autonomous Underwater Vehicle) 또는 원격조정 무인잠수정(ROV, remotely operated vehicle)이 사용될 수 있고, 본 실시예에서는 ROV를 예로 들어 설명하며, 본 실시예와 달리 AUV가 사용되어도 무방하다.

상기 모선(10)은 유선 또는 무선으로 상기 무인잠수정(20)을 제어하기 위한 통신장치를 구비하고 있고, 상기 무인잠수정(20)에도 이와 대응되는 통신장치가 구비된다.

상기 무인잠수정(20)은 바디(30)와, 상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32)와, 상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70)와, 상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36)와, 상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40)와, 상기 바디(30)에 설치되고 고압을 유체를 분사시키는 고압분사부(50)와, 상기 바디(30)에 설치되고 수중의 폴립과 접촉되어 상기 폴립을 분리시키는 매니퓰레이터유닛(60)을 포함한다.

본 실시예에서 상기 무인잠수정(20)을 추진력을 발생시키거나 제어하기 위한 구성은 발명의 요지와 벗어난 내용이고 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 기술내용이기 때문에 상세한 설명을 생략하고, 폴립의 흡입, 여과에 관한 내용을 중점적으로 설명한다.

상기 바디(30)는 유선형으로 형성되고, 수중의 상황을 관찰할 수 있도록 카메라가 구비된 비전모듈(31)을 포함하고, 상기 비전모듈(31)을 통해 감지된 화면은 무선 또는 유선으로 모선의 운전자에게 전달된다.

그리고 상기 비전모듈(31)은 상기 무인잠수정(20)의 주변 상황을 보다 정확하기 알기 위하여 상기 바디(30)의 전방 또는 후방 등에 설치될 수 있다.

상기 흡입부(32)는 상기 바디(30)의 전방에 배치되고, 본 실시예에서는 반구형태로 형성되며, 폴립을 포함한 물이 흡입될 수 있도록 다공질의 매쉬형태로 형성된다.

상기 여과부(70)는 상기 바디(30)에 탈착가능하게 배치되어, 내부에 폴립이 다량 저장되는 경우 상기 바디(30)에서 분리한 후 빈 여과부(70)로 교체할 수 있다.

여기서 상기 여과부(70)는 상기 바디(30)에 탈착되는 여과부하우징(71)과, 상기 여과부하우징(71) 내부를 구획시키는 다수개의 거름망(72)(73)(74)(75)(76)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 여과부하우징(71)은 원통형태로 형성되고, 상기 거름망은 상기 흡입부(32)를 통과한 물이 여과되는 순서에 따라 제 1, 2, 3, 4, 5 거름망(72)(73)(74)(75)(76)으로 구성된다.

여기서 상기 각 거름망(72)(73)(74)(75)(76)의 통공(79) 직경(L1, L2, L3, L4, L5)은 순차적으로 작아지게 L1>L2>L3>L4>L5의 순서로 배치된다. 즉 상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 물과 최초 접촉되는 제 1 거름망(72)의 통공(79) 직경(L1)이 가장 크게 형성되고, 제 5 거름망(76)의 통공(79) 직경이 가장 작게 형성된다.

상기 여과부하우징(71) 및 통공(79)의 형태와 모양은 본 실시예와 달리 다양한 형태로 변형될 수 있다.

그래서 상기 각 거름망(72)(73)(74)(75)(76)에서는 해파리의 폴립을 걸러 저장하고, 큰 이물질을 먼저 걸러내도록 하여 흡입되는 물의 유동흐름을 원활하게 한다.

상기 배출부(60)는 상기 제 5 거름망(76)을 통과한 물이 배출되기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 상기 바디(30)의 외주면에 형성되고, 상기 배출부(60)에서 토출되는 물을 통해 상기 무인잠수정(20)의 자세를 제어할 수도 있다.

즉 상기 배출부(60)는 본 실시예에서 메쉬 형태로 형성되나, 본 실시예와 달리 다수개의 토출슬롯을 배치하여 추진력을 얻거나 자세제어에 이용할 수 있다.

상기 여과구동부(40)는 상기 여과부(70)를 통과하여 물이 이동되도록 유동흐름을 발생시키기 위한 장치로서, 본 실시예에서는 인가된 전원에 의해 회전되는 프로펠러(42)를 포함하고, 상기 프로펠러(42)를 구동시키기 위한 구성은 당업자에게 일반적인 내용인바 상세한 설명을 생략한다.

여기서 상기 여과구동부(40)는 상기 프로펠러(42) 측으로 물이 이동되도록 상기 여과부(70)를 통과한 유체가 상기 프로펠러(42) 측으로 안내되는 유로(44)를 포함한다.

상기 고압분사부(50)는 수중의 물 또는 해저의 개흙 등을 흡입하여 고압으로 분사시키기 위한 장치로서, 상기 바디(30)의 전방에 배치된다.

물 또는 물이 혼합된 개흙을 고압으로 분사시키기 위해 압축기(미도시)가 배치되고, 상기 압축기에서 압축된 유체는 유압파이프를 통해 이송되어 폴립이 부착된 면(11)을 향해 강하게 분사된다.

상기 토출된 고압의 유체에 의해 폴립이 부착면(11)에서 수중으로 분리된다.

상기 매니뮬레이터유닛(60)은 부착면(11)에 부착된 폴립을 직접 분리시키기 위한 로봇팔로서, 상기 바디(30)에 설치되어 회전되는 암부(62)(64)(66)와, 상기 암부(62)(64)(66)를 구동시키는 액추에이터(미도시)와, 상기 암부(66)에 설치되어 폴립을 부착면(11)에서 분리시키는 브러쉬(68)를 포함한다.

상기 암부(62)(64)(66)는 본 실시예에서 제 1, 2, 3 암부(62)(64)(66)로 구성되고, 본 실시예와 달리 1개로 구성되어도 무방하다.

상기 제 1 암부(62)는 상기 바디(30)에 설치되고, 제 1 회전축(61)을 통해 회전되도록 구성된다.

상기 제 2 암부(64)는 상기 제 1 암부(62)에 힌지 연결되어 제 2 회전축(63)을 통해 회전되도록 구성되고, 길이가 선택적으로 연장될 수 있도록 다단으로 구성된다.

상기 제 3 암부(66)는 상기 제 2 암부(64)에 힌지 연결되어 제 3 회전축(65)을 통해 회전되도록 구성된다.

상기 브러쉬(68)는 상기 제 3 암부(66)에 설치되고 액추에이터(미도시)에 의해 고속으로 회전되도록 구성된다. 여기서 상기 브러쉬(68)의 회전방향과 상기 제 3 암부(66)의 길이방향은 서로 직교하게 배치된다.

상기 매니퓰레이터유닛(60)은 상기 고압분사부(50)의 고압유체가 닿기 어려운 위치의 폴립을 직접 제거하기 위한 것으로서, 운전자는 모선에서 비전모듈(31)을 통해 직접 확인하면서 폴립을 제거할 수 있다.

이하 본 실시예에 따른 무인잠수정을 이용한 해파리 폴립제거로봇의 작동과정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 모선의 운전자는 모선에 구비된 제어장치를 통해 무인잠수정(20)을 해저의 폴립 제거위치로 이동시키고, 비전모듈(31)을 통해 이를 확인한다.

이후 운전자는 고압분사부(50) 또는 매니퓰레이터유닛(60)을 작동시켜 부착된 폴립을 수중으로 분리시키고, 상기 여과구동부(40)를 작동시켜 부유된 폴립을 바디(30) 내부로 흡입시킨다.

상기 수중에 부유되는 폴립은 상기 흡입부(32)를 통과한 후 여과부(70)의 다수개 통공(79)을 통과하면서 걸러져 상기 여과부(70) 내부에 저장되고, 상기 여과부(70)를 통과한 물은 상기 배출부(36)를 통해 상기 바디(30) 외부로 토출된다.

여기서 상기 고압분사부(50)를 통해 고압의 유체가 토출될 때 상기 무인잠수정(20)에는 후방으로 이동되는 반작용이 발생되는 바, 상기 배출부(36)를 통해 배출되는 유체를 통해 상기 고압분사부(50)의 반작용을 해소시킬 수 있고, 이를 통해 수중에서의 위치제어가 보다 용이하다.

이후 상기 여과부(70)의 저장된 폴립의 양이 소정량 이상일 경우 운전자는 무인잠수정(20)을 부상시키고, 상기 바디(30)에서 상기 여과부(70) 만을 분리시킨 후 내부가 빈 새로운 여과부(70)를 장착할 수 있다.

여기서 상기 여과부(70)에 저장된 폴립의 부피 측정은 상기 배출부(36)에 배치된 유속센서(미도시)를 통해 상기 여과구동부(40)를 통해 토출되는 유속흐름을 감지하거나 상기 여과부(70) 내부에 광센서(미도시) 등을 설치하여 저장된 폴립의 양을 직접 감지할 수도 있다.

상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.

10 : 모선 11 : 부착면
20 : 무인잠수정 30 : 바디
32 : 흡입부 36 : 배출부
40 : 여과구동부 42 : 프로펠러
44 : 유로 50 : 고압분사부
60 : 매니퓰레이터유닛 61 : 제 1 회전축
62 : 제 1 암부 63 : 제 2 회전축
64 : 제 2 암부 65 : 제 3 회전축
66 : 제 3 암부 68 : 브러쉬
70 : 여과부 71 : 여과부하우징
72~76 : 거름망 79 : 통공

Claims

모선(10); 상기 모선(10)에서 원격조정되는 무인잠수정(20)을 포함하여 구성되고,
상기 무인잠수정(20)은
바디(30);
상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32);
상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70);
상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36);
상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40);
상기 바디(30)에 설치되고 고압을 유체를 분사시키는 고압분사부(50)를 포함하여 구성되는 폴립제거로봇.
모선(10); 상기 모선(10)에서 원격조정되는 무인잠수정(20)을 포함하여 구성되고,
상기 무인잠수정(20)은
바디(30);
상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32);
상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70);
상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36);
상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40);
상기 바디(30)에 설치되고 수중의 폴립과 접촉되어 상기 폴립을 분리시키는 매니퓰레이터유닛(60)을 포함하여 구성되는 폴립제거로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 고압분사부(50)는 상기 바디(10)의 전방에 배치된 폴립제거로봇.
청구항 1에 있어서,
상기 고압분사부(50)는 상기 바디(10)의 전방을 향해 고압의 유체를 분사시키도록 구성되고, 상기 배출부(36)는 상기 바디(10)의 후방을 향해 유체를 토출시키도록 구성된 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 여과부(70)는 상기 폴립을 걸려내기 위한 거름망을 포함하는 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 거름망은 상기 여과구동부(40) 측으로 유동되는 유체의 흐름방향으로 다수개 배치된 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 각 거름망에 형성된 통공(79)의 직경은 상기 여과구동부(40)와 가까울수록 작아지게 형성된 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 여과부(70)는
상기 바디(30)에 탈착되는 여과부하우징(71);
상기 여과부하우징(71) 내부를 구획시키는 다수개의 거름망(72)(73)(74)(75)(76)을 포함하여 구성되는 폴립제거로봇.
청구항 2에 있어서,
상기 매니뮬레이터유닛(60)은
상기 바디(30)에 설치되어 회전되는 암부;
상기 암부를 구동시키는 액추에이터;
상기 암부에 설치되어 폴립을 부착면(11)에서 분리시키는 브러쉬(68)를 포함하는 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 바디(30)는 수중의 상황을 관찰할 수 있도록 카메라가 구비된 비전모듈(31)을 포함하는 폴립제거로봇.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 모선(10) 및 무인잠수정(20)은 유선 또는 무선으로 연결되어 제어되는 폴립제거로봇.
바디(30);
상기 바디(30)에 설치되어 해파리 폴립을 물과 함께 흡입하는 흡입부(32);
상기 흡입부(32)를 통해 흡입된 폴립을 분리하여 저장하는 여과부(70);
상기 폴립이 제거된 물을 배출시키는 배출부(36);
상기 폴립이 포함된 물을 상기 바디(30) 내부로 흡입하여 외부로 토출시키는 여과구동부(40);
상기 바디(30)에 설치되고 고압을 유체를 분사시키는 고압분사부(50); 또는 상기 바디(30)에 설치되고 수중의 폴립과 접촉되어 상기 폴립을 분리시키는 매니퓰레이터유닛(60); 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 폴립제거로봇.