KR20130122392A

KR20130122392A - 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법

Info

Publication number: KR20130122392A
Application number: KR1020120045679A
Authority: KR
Inventors: 정희용; 주성문; 김병수; 박진형; 배성준; 최용호; 조기수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2013-11-07
Also published as: KR101381105B1

Abstract

본 발명은 모선과 원격지에서 함께 로봇을 조종하는 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 테더케이블을 통해 원격작업로봇(ROV: remotely operated vehicle)과 연결되는 모선에 설치되는 로봇조종시스템에 있어서, 제1조종신호를 입력받는 입력모듈; 원격지로부터 무선통신망을 통해 제2조종신호를 수신하는 무선통신모듈; 및 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 케이블통신모듈;을 포함하는 로봇조종시스템이 제공될 수 있다.

Description

로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법{ROBOT CONTROL SYSTEM AND ROBOT CONTROL METHOD USING THE SAME}

본 발명은 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법에 관한 것으로, 구체적으로는 모선과 원격지에서 함께 로봇을 조종하는 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법에 관한 것이다.

최근 해저지형탐사나 해저설비시공 등의 다양한 수중 작업에 원격작업로봇(ROV: remotely operated vehicle)와 같은 로봇이 활발히 이용되고 있다. 원격작업로봇은 테더케이블(tether cable)을 통해 모선과 연결되며, 모선의 조종실에서 파일럿(pilot)의 조작에 따라 조종되어 수중 작업을 수행한다.

이와 같은 로봇의 조종은 전적으로 로봇으로부터 수신되는 2차원영상에 의존해야 하므로 그 현장감이 떨어질 뿐 아니라, 다관절로 동작하는 로봇암이 작업에 필요한 복잡한 동작을 하도록 함과 동시에 해류 등의 영향에 대해 로봇의 위치 및 자세를 조정해야 하므로, 원활한 작업을 수행하기 위해서는 숙련된 파일롯이 반드시 모선에 거주해야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는, 모선에 탑승한 파일럿과 원격지에 탑승한 파일럿이 협동하여 원격작업로봇을 조종할 수 있는 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 모선과 원격지의 파일럿이 협동하여 원격작업로봇을 조종할 때 원격지의 파일럿에게 실시간 영상을 표시하는 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 모선과 원격지의 복수의 파일럿들이 복수의 원격작업로봇을 동시에 조종할 수 있는 로봇조종시스템 및 이를 이용하는 로봇조종방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 테더케이블을 통해 원격작업로봇(ROV: remotely operated vehicle)과 연결되는 모선에 설치되는 로봇조종시스템에 있어서, 제1조종신호를 입력받는 입력모듈; 원격지로부터 무선통신망을 통해 제2조종신호를 수신하는 무선통신모듈; 및 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 케이블통신모듈;을 포함하는 로봇조종시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1조종신호와 상기 제2조종신호는, 서로 상이할 수 있다.

또한, 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 어느 하나는, 상기 원격작업로봇의 로봇암을 조종하는 신호이고, 다른 하나는, 상기 원격작업로봇의 이동 및 자세를 조정하는 신호일 수 있다.

또한, 상기 케이블통신모듈은, 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇이 촬영한 영상정보를 수신하고, 상기 무선통신모듈은, 상기 무선통신망을 통해 상기 원격지로 용량이 축소된 상기 영상정보를 송신할 수 있다.

또한, 상기 테더케이블을 통해 상기 로봇으로 동력을 공급하는 동력모듈;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 테더케이블을 통해 모선에 연결되는 원격작업로봇; 제1조종신호를 입력받는 제1입력모듈 및 무선통신망을 통해 상기 제1조종신호를 송신하는 제1무선통신모듈을 포함하는 원격지시스템; 및 제2조종신호를 입력받는 제2입력모듈, 상기 무선통신망을 통해 상기 제1조종신호를 수신하는 제2무선통신모듈 및 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 케이블통신모듈을 포함하되, 상기 모선에 설치되는 모선시스템;을 포함하는 로봇조종시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 원격작업로봇은, 메인프레임, 상기 메인프레임에 설치되는 로봇암, 및 상기 메인프레임의 이동 및 자세조정을 수행하는 추진기;를 포함하고, 상기 로봇암은, 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 어느 하나에 의해 동작하고, 상기 추진기는, 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 다른 하나에 의해 구동될 수 있다.

또한, 상기 원격작업로봇 및 상기 제1입력모듈은, 복수이고, 상기 제1무선통신모듈은, 상기 무선통신망을 통해 상기 복수의 제1입력모듈에서 입력되는 복수의 상기 제1조종신호를 송신하고, 상기 케이블통신모듈은, 복수의 상기 테더케이블을 통해 상기 복수의 원격작업로봇에 각각으로 상기 복수의 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 모선에서 제1조종신호를 입력받는 단계; 원격지에서 입력되는 제2조종신호를 무선통신망을 통해 수신하는 단계; 및 테더케이블을 통해 상기 모선과 연결된 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 단계;를 포함하는 로봇조종방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1조종신호는, 상기 원격작업로봇의 제1구성을 제어하는 신호이고, 상기 제2조종신호는, 상기 제1구성과 다른 상기 원격작업로봇의 제2구성을 제어하는 신호일 수 있다.

또한, 상기 원격작업로봇의 로봇암이 상기 제1조종신호에 따라 동작하는 단계; 및 상기 원격작업로봇의 추진기가 상기 제2조종신호에 따라 동작하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 원격작업로봇의 추진기가 상기 제1조종신호에 따라 동작하는 단계; 및 상기 원격작업로봇의 로봇암이 상기 제2조종신호에 따라 동작하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇의 카메라가 촬영한 영상정보를 수신하는 단계; 상기 모선에서 상기 영상정보를 표시하는 단계; 및 상기 무선통신망을 통해 상기 영상정보를 상기 원격지로 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수신한 영상정보의 용량을 축소하는 단계;를 더 포함하고, 상기 원격지로 송신하는 영상정보는, 상기 용량이 축소된 영상정보일 수 있다.

본 발명에 의하면, 모선에 탑승한 파일럿과 원격지에 탑승한 파일럿이 협동하여 원격작업로봇을 조종할 수 있다.

본 발명에 의하면, 비교적 민감한 로봇암의 조종은 원격작업로봇과 테더케이블을 통해 비교적 빠른 통신이 가능한 모선에서 수행하고, 비교적 덜 민감한 조종이 요구되는 추진기의 조종은 무선을 통해 원격지에서 수행함으로써 원격작업로봇의 동작의 안정성을 확보함과 동시에 거리의 제약을 극복할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유선통신에 비해 대역폭 및 전송속도가 낮은 무선통신망을 원격지로 영상을 송신할 때 용량을 축소시켜 송신함으로써 원격지의 파일럿에게 실시간 영상을 제공할 수 있다.

본 발명의 의하면, 모선과 원격지의 복수의 파일럿들이 복수의 원격작업로봇을 동시에 조종할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 원격작업로봇의 사시도이다.
도 3은 도 1의 로봇조종시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇조종방법의 순서도이다.
도 6은 도 1의 로봇조종시스템의 변형예의 구성도이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종시스템(1000)에 관하여 설명한다.

로봇조종시스템(1000)은 원격작업로봇(1100)을 조종하는 시스템이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종시스템(1000)의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 로봇조종시스템(1000)은 원격작업로봇(1100), 런처(launcher, 1200), 테더케이블(1300), 모선시스템(1400) 및 원격지시스템(1500)을 포함한다. 모선시스템(1400)은 작업지역에 비교적 가까운 지역에 위치하며, 원격지시스템(1500)은 비교적 먼 거리에 위치한다. 모선시스템(1400)과 원격지시스템(1500)은 각각 파일럿으로부터 조종신호를 입력받고, 원격작업로봇(1100)은 이에 따라 작업을 수행한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격작업로봇(1100)에 관하여 설명한다.

도 2는 도 1의 원격작업로봇(1100)의 사시도이다.

원격작업로봇(1100)은 외부의 조종에 따라 작업을 수행한다.

도 2를 참조하면, 원격작업로봇(1100)은 그 내부에 파일럿이 탑승하는 대신 외부와 연결된 테더케이블(1300)을 통해 외부로부터 수신되는 조종신호에 따라 동작한다. 예를 들어, 원격작업로봇(1100)은 수중작업로봇일 수 있다. 한편, 조종신호는 원격작업로봇(1100)을 조종하기 위한 신호일 수 있다. 예를 들어, 조종신호는 후술될 로봇암(1130), 추진기(1140), 카메라(1150) 및 각종 센서와 같은 원격작업로봇(1100)의 구성요소의 동작을 제어하는 신호일 수 있다.

원격작업로봇(1100)은 메인프레임(1110), 케이블포트(1120), 로봇암(1130), 추진기(1140) 및 카메라(1150)를 포함할 수 있다.

메인프레임(1110)은 원격작업로봇(1100)의 몸체를 이룬다. 메인프레임(1110)에는 원격작업로봇(1100)의 다른 구성요소가 설치될 수 있다. 예를 들어, 메인프레임(1110)은 박스형(box type)의 형상으로 제공되고, 원격작업로봇(1100)의 다른 구성요소는 메인프레임(1110)의 내부나 외부에 설치될 수 있다.

메인프레임(1110)은 원격작업로봇(1100)의 작업환경에 유리한 재질로 마련될 수 있다. 원격작업로봇(1100)이 수중 작업을 수행하는 경우에는, 메인프레임(1110)은 내수성(耐水性) 또는 내해수성(耐海水性)이 뛰어나고 수중의 압력에 대하여 내압성(耐壓性)이 강한 재질로 마련될 수 있다. 예를 들어, 원격작업로봇(1100)의 메인프레임(1110)은 철제 구조물로 이루어질 수 있다.

케이블포트(1120)에는 테더케이블(1300)이 연결된다. 케이블포트(1120)는 테더케이블(1300)을 통해 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 케이블포트(1120)는 테더케이블(1300)을 통해 조종신호를 수신하거나 또는 영상정보를 송신할 수 있다. 케이블포트(1120)는 테더케이블(1300)을 통해 동력을 공급받을 수 있다.

로봇암(1130)은 작업을 수행한다. 로봇암(1130)은 다관절 구조로 제공될 수 있다. 로봇암(1130)은 그 관절이 회전운동 또는 직선운동함에 따라 동작하여 작업을 수행할 수 있다. 로봇암(1130)은 케이블포트(1120)로 수신되는 조종신호에 따라 동작할 수 있다. 로봇암(1130)은 케이블포트(1120)로 공급되는 동력에 의해 구동될 수 있다.

로봇암(1130)은 메인프레임(1110)에 설치된다. 예를 들어, 로봇암(1130)은 메인프레임(1110)의 전방에 설치될 수 있다. 메인프레임(1110)에는 하나 또는 복수의 로봇암(1130)이 설치될 수 있다. 복수의 로봇암(1130)은 그 용도에 따라 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 로봇암(1130)은 5관절 구조를 가지고, 다른 로봇암(1130)은 7관절 구조를 가질 수 있다.

추진기(1140)는 원격작업로봇(1100)을 추진시킨다. 이에 따라 원격작업로봇(1100)이 이동하거나 자세를 조정할 수 있다. 예를 들어, 추진기(1140)는 프로펠러나 분사기일 수 있다. 추진기(1140)는 케이블포트(1120)로 수신되는 조종신호에 따라 동작할 수 있다. 추진기(1140)는 케이블포트(1120)로 공급되는 동력에 의해 구동될 수 있다.

추진기(1140)는 메인프레임(1110)에 설치된다. 메인프레임(1110)에는 추진기(1140)는 하나 또는 복수의 추진기(1140)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 추진기(1140)는 메인프레임(1110)의 상하전후좌우에 6개가 설치될 수 있다.

카메라(1150)는 영상을 촬영하여 영상정보를 획득한다. 카메라(1150)가 촬영하는 영상은 이차원 또는 삼차원 영상일 수 있으며, 정지화상 또는 동영상일 수 있다.

카메라(1150)는 메인프레임(1110)의 전방에 설치되어 원격작업로봇(1100)의 전방, 즉 작업환경에 대한 영상을 촬영할 수 있다. 원격작업로봇(1100)에는 카메라(1150)의 촬영을 위해 조명수단이 구비될 수 있다. 카메라(1150)가 획득한 영상은 케이블포트(1120)를 통해 송신될 수 있다.

한편, 원격작업로봇(1100)에는 카메라(1150) 이외의 음파센서(sonar), 적외선센서, 압력센서, 위성위치확인시스템(GPS: global positioning system), 가속도센서, 각속도센서 등을 비롯한 다양한 센서가 더 부착될 수 있다. 이러한 각종 센서들은 해저지형의 탐사, 적외선 영상 촬영, 원격작업로봇(1100)의 위치나 자세, 속도에 관한 센서신호를 획득할 수 있으며, 이러한 정보는 케이블포트(1120)를 통해 송신될 수 있다.

런처(1200)는 원격작업로봇(1100)이 수납될 수 있다. 런처(1200)는 수납된 원격작업로봇(1100)을 작업지역으로 진수하거나 또는 작업을 완료한 원격작업로봇(1100)을 회수하여 수납할 수 있다.

또 런처(1200)는 원격작업로봇(1100)과 모선 간에 테더케이블(1300)의 연결을 중계할 수 있다. 예를 들어, 원격작업로봇(1100)이 수중 작업을 수행하는 경우에는 해류나 조류의 영향에 따라 테더케이블(1300)이 요동치거나 꼬이는 문제가 발생할 수 있다. 런처(1200)는 비교적 작업지역 가까이에 위치하며 자중에 의해 외부의 힘에 따른 영향을 적게 받는데, 이에 따라 런처(1200)로부터 모선 방향의 테더케이블(1300)이 안정되고, 원격작업로봇(1100) 방향의 테더케이블(1300)은 비교적 짧은 거리 간에서 유동성을 갖고 원격작업로봇(1100)이 자유로이 이동할 수 있도록 한다.

테더케이블(1300)은 원격작업로봇(1100)과 모선시스템(1400)을 연결한다. 테더케이블(1300)은 통신케이블(1300a)과 동력케이블(1300b)을 포함할 수 있다. 통신케이블(1300a)은 원격작업로봇(1100)과 모선시스템(1400) 간에 신호를 송수신한다. 동력케이블(1300b)은 모선의 동력모듈(미도시)에 연결되어 모선으로부터 원격작업로봇(1100)으로 동력을 전달한다. 여기서, 동력은 전기나 유압의 형태로 제공될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선시스템(1400)에 관하여 설명한다.

모선시스템(1400)은 모선에 설치된다. 여기서, 모선은 작업지역에 비교적 가까운 현장에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수중 작업을 하는 경우에 모선은 선박일 수 있다. 다른 예를 들어, 우주작업을 하는 경우에는 무선은 우주정거장이나 우주선(space ship)일 수 있다. 한편, 모선시스템(1400)이 모선 대신 작업지역에 가까운 현장에 위치하는 구조물에 설치될 수 있다. 예를 들어, 모선시스템(1400)은 해상원유채취시설이나 해상탐사기지 등에 설치될 수 있다.

도 3은 도 1의 로봇조종시스템(1000)의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 모선시스템(1400)은 케이블통신모듈(1410), 모선단말기(1420) 및 제1무선통신모듈(1430)을 포함한다.

케이블통신모듈(1410)은 테더케이블(1300)에 연결된다. 이에 따라 케이블통신모듈(1410)은 테더케이블(1300)을 통해 원격작업로봇(1100)과 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 케이블통신모듈(1410)은 원격작업로봇(1100)으로 조종신호를 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 케이블통신모듈(1410)은 원격작업로봇(1100)으로부터 영상정보나 그 외의 각종 센서신호를 수신할 수 있다.

원격작업로봇(1100)이 수중에서 작업하는 경우에는 해수나 조류의 영향으로 인해 무선통신이 안정적으로 이루어지지 못해 무선통신을 통해 원격작업로봇(1100)을 조종할 수 없다. 뿐만 아니라 원격작업로봇(1100)은 매우 고가이므로 무선통신이 끊기는 경우에는 원격작업로봇(1100)을 회수할 수 없는 사태가 발생할 수 있다. 이에 반해 케이블통신모듈(1410)은 테더케이블(1300)을 통해 원격작업로봇(1100)과 안정적으로 통신할 수 있다.

모선단말기(1420)는 모선의 파일럿에게 원격작업로봇(1100)의 조종을 위한 인터페이스를 제공한다. 모선단말기(1420)는 케이블통신모듈(1410)에 연결된다.

모선단말기(1420)는 제1표시모듈(1421) 및 제1입력모듈(1422)을 포함할 수 있다.

제1표시모듈(1421)은 영상정보를 표시한다. 예를 들어, 제1표시모듈(1421)은 디스플레이(display)일 수 있다. 제1표시모듈(1421)은 케이블통신모듈(1410)을 통해 카메라(1150)가 촬영한 영상정보를 획득하여 이를 표시할 수 있다. 이외에도 제1표시모듈(1421)은 각종 센서신호를 화면에 출력할 수 있다. 이에 따라 모선의 파일럿은 제1표시모듈(1421)로부터 영상정보 및 센서신호를 제공받을 수 있다.

제1입력모듈(1422)은 제1조종신호를 입력받는다. 파일럿은 제1표시모듈(1421)이 제공하는 정보에 근거하여 제1입력모듈(1422)을 조작하고, 제1입력모듈(1422)은 이에 따라 제1조종신호를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 제1입력모듈(1422)은 조종간, 키보드, 마우스, 조이스틱, 조이패드 등을 비롯한 다양한 입력수단일 수 있다.

여기서, 제1조종신호는 원격작업로봇(1100)의 구성요소 중 일부 또는 전부를 제어하는 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1조종신호는 원격작업로봇(1100)이 작업을 수행하도록 로봇암(1130)을 조종하는 신호이거나 또는 원격작업로봇(1100)의 이동 및 자세를 조정하도록 추진기(1140)를 조종하는 신호일 수 있다. 제1입력모듈(1422)로 입력된 제1조종신호는 케이블통신모듈(1410)을 통해 원격작업로봇(1100)으로 송신되고, 원격작업로봇(1100)은 이에 따라 동작할 수 있다.

제1무선통신모듈(1430)은 무선통신망을 통해 무선통신을 수행한다. 이에 따라 제1무선통신모듈(1430)은 원격지시스템(1500)과 무선으로 통신을 수행한다. 또 제1무선통신모듈(1430)은 케이블통신모듈(1410)과 연결된다. 따라서, 원격작업로봇(1100)과 원격지시스템(1500)은 테더케이블(1300), 케이블통신모듈(1410), 제1무선통신모듈(1430) 및 무선통신망을 거쳐 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1무선통신모듈(1430)은 원격작업로봇(1100)의 영상정보 및 센서신호를 원격지시스템(1500)으로 송출할 수 있다.

제1무선통신모듈(1430)은 해상의 모선에 설치되므로, 수중의 원격작업로봇(1100)과 케이블통신모듈(1410)이 안정적인 통신을 위해 테더케이블(1300)을 통해 유선으로 연결되는 것과 달리, 공중을 통해 원격지시스템(1500)과 안정적으로 무선통신을 할 수 있다.

한편, 제1무선통신모듈(1430)이 원격지시스템(1500)으로 원격작업로봇(1100)의 영상정보를 송신하는 경우, 가공된 영상정보를 송신할 수 있다. 여기서, 가공된 영상정보란 그 용량이 축소되거나 압축된 영상정보를 의미한다. 예를 들어, 가공된 영상정보는 원본 영상정보에 비해 해상도나 프레임을 낮춘 것일 수 있다. 일반적으로 영상정보는 그 용량이 큰 편이지만, 제1무선통신모듈(1430)이 이와 같이 가공된 영상정보를 전송함으로써 무선통신망의 대역폭이나 전송속도나 낮은 경우에도 원격지시스템(1500)으로 원활히 영상정보를 전송할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격지시스템(1500)에 관하여 설명한다.

원격지시스템(1500)은 원격지에 설치된다. 여기서, 원격지는 작업지역에서 비교적 먼 거리에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수중 작업을 하는 경우 모선시스템(1400)은 해상에 설치되는 반면, 원격지시스템(1500)은 육지에 위치할 수 있다. 물론, 원격지시스템(1500)이 반드시 육지에 설치되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 모선시스템(1400)은 작업지역에 가까운 해상의 모선에 설치되고, 원격지시스템(1500)은 모선과 떨어진 해상의 해상기지 등에 설치될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 원격지시스템(1500)은 제2무선통신모듈(1510) 및 원격지단말기(1520)를 포함한다.

제2무선통신모듈(1510)은 무선통신망을 통해 무선통신을 수행한다. 제2무선통신모듈(1510)은 무선통신망을 통해 제1무선통신망과 무선으로 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2무선통신모듈(1510)은 제1무선통신모듈(1430)로부터 원격작업로봇(1100)의 영상정보 및 센서신호를 수신할 수 있다. 제1무선통신모듈(1430)과 제2무선통신모듈(1510)은 중계기를 거쳐 무선으로 연결될 수 있다.

원격지단말기(1520)는 원격지의 파일럿에게 원격작업로봇(1100)의 조종을 위한 인터페이스를 제공한다. 원격지단말기(1520)는 제2무선통신모듈(1510)에 연결된다.

원격지단말기(1520)는 제2표시모듈(1521) 및 제2입력모듈(1522)을 포함할 수 있다.

제2표시모듈(1521)은 영상정보를 표시한다. 예를 들어, 제2표시모듈(1521)은 디스플레이(display)일 수 있다. 제2표시모듈(1521)은 제2무선통신모듈(1510)을 통해 영상정보를 획득하여 이를 표시할 수 있다. 이때 제2표시모듈(1521)은 원본 영상정보를 표시하거나 또는 제1무선통신모듈(1430)이 가공된 영상정보를 송신하는 경우에는 가공된 영상정보를 표시할 수 있다. 이외에도 제2표시모듈(1521)은 각종 센서신호를 화면에 출력할 수 있다. 이에 따라 원격지의 파일럿은 제2표시모듈(1521)로부터 영상정보 및 센서신호를 제공받을 수 있다.

제2입력모듈(1522)은 제2조종신호를 입력받는다. 파일럿은 제2표시모듈(1521)이 제공하는 정보에 근거하여 제2입력모듈(1522)을 조작하고, 제2입력모듈(1522)은 이에 따라 제2조종신호를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 제2입력모듈(1522)은 조종간, 키보드, 마우스, 조이스틱, 조이패드 등을 비롯한 다양한 입력수단일 수 있다.

여기서, 제2조종신호는 원격작업로봇(1100)의 구성요소 중 일부 또는 전부를 제어하는 신호일 수 있다. 또 제2조종신호는 제1조종신호와 동일 또는 상이한 구성요소를 제어하는 조종신호일 수 있다. 예를 들어, 제1조종신호는 원격작업로봇(1100)이 작업을 수행하도록 로봇암(1130)을 조종하는 신호이고, 제2조종신호는 원격작업로봇(1100)의 이동 및 자세를 조정하도록 추진기(1140)를 조종하는 신호일 수 있다. 다른 예를 들어, 제1조종신호는 원격작업로봇(1100)의 이동 및 자세를 조정하도록 추진기(1140)를 조종하는 신호이고, 원격작업로봇(1100)이 작업을 수행하도록 로봇암(1130)을 조종하는 신호일 수 있다.

제2입력모듈(1522)로 입력된 제2조종신호는 제2무선통신모듈(1510)을 통해 모선시스템(1400)으로 송신되고, 다시 케이블통신모듈(1410)을 통해 원격작업로봇(1100)으로 송신되며, 원격작업로봇(1100)은 이에 따라 동작할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종시스템(1000)에 관하여 수중 작업애 이용되는 것을 중심으로 설명하였으나, 로봇조종시스템(1000)이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이외에도 로봇조종시스템(1000)은 우주공간을 비롯하여 인간이 작업하기 힘든 지역이나 그 외에 원격에서 원격작업로봇(1100)을 조종하는데 이용될 수 있다.

한편, 상술한 원격작업로봇(1100), 모선시스템(1400) 및 원격지시스템(1500)은 각각 제어모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.

제어모듈(미도시)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.

하드웨어적으로 제어모듈(미도시)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로콘트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어기능을 수행하는 전기적인 장치로 구현될 수 있다.

또 소프트웨어적으로 제어모듈(미도시)는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어부에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신되어 설치될 수 있다.

제어모듈(미도시)는 각종 정보를 처리하고, 원격작업로봇(1100), 모선시스템(1400) 및 원격지시스템(1500) 각각의 구성요소들을 연계하거나 제어할 수 있다. 예를 들어, 원격작업로봇(1100)의 제어모듈(미도시)는 조종신호에 따라 로봇암(1130), 추진기(1140), 카메라(1150), 각종 센서 등을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 모선시스템(1400)의 제어모듈(미도시)은 원본 영상정보를 가공하여 용량이 작은 영상정보를 생성할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 원격지시스템(1500)의 제어모듈(미도시)은 제2무선통신모듈(1510)과 원격지단말기(1520)를 연계할 수 있다. 또, 이하에서 후술될 로봇조종방법은 별도의 언급이 없더라도 제어모듈(미도시)에 의해 수행되는 것일 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 로봇조종방법에 관하여 설명한다. 이하에서 설명하는 로봇조종방법은 상술한 로봇조종시스템(1000)에 의해 수행될 수 있다. 다만, 로봇조종방법에 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 로봇조종시스템(1000)과 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 다른 시스템에 의해 수행되는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종방법에 관하여 설명한다. 일 실시예에 따른 로봇조종방법은 모선과 원격지의 파일럿이 협동하여 원격작업로봇(1100)을 조종하는 방법이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종방법의 순서도이다.

도 4를 참조하면, 로봇조종방법은 조종신호를 입력받는 단계(S110), 무선통신망을 통해 제2조종신호를 송신하는 단계(S120), 테더케이블(1300)을 통해 조종신호를 송신하는 단계(S130) 및 조종신호에 따라 원격작업로봇(1100)이 동작하는 단계(S140)을 포함한다. 이하에서는 상술한 단계에 관하여 구체적으로 설명한다.

먼저 단말기들(1420, 1520)이 조종신호를 입력받는다(S110). 모선시스템(1400)의 제1입력모듈(1422)은 모선의 파일럿으로부터 제1조종신호를 입력받는다(S110a). 원격지시스템(1500)의 제2입력모듈(1522)은 원격지의 파일럿으로부터 제2조종신호를 입력받는다. 여기서, 제1조종신호는 로봇암(1130)을 구동하기 위한 조종신호이고, 제2조종신호는 추진기(1140)를 구동하기 위한 조종신호일 수 있다. 또는 제1조종신호가 추진기(1140)의 조종신호이고, 제2조종신호가 로봇암(1130)의 조종신호일 수도 있다. 조종신호가 입력되면, 제1조종신호는 케이블통신모듈(1410)로 전송되고, 제2조종신호는 제2무선통신모듈(1510)로 전송된다.

제2조종신호가 입력되면, 무선통신망을 통해 제2무선통신모듈(1510)이 이를 송신하고, 제1무선통신모듈(1430)이 이를 수신한다(S120). 수신된 제2조종신호는 케이블통신모듈(1410)로 전송된다.

케이블통신모듈(1410)은 테더케이블(1300)을 통해 제1조종신호 및 제2조종신호를 원격작업로봇(1100)으로 송신한다(S130). 조종신호들은 테더케이블(1300)를 통해 원격조종로봇의 케이블포트(1120)로 수신된다.

조종신호가 수신되면, 원격작업로봇(1100)이 조종신호에 따라 동작한다(S140). 이때 제1조종신호가 로봇암(1130)의 조종신호이고, 제2조종신호가 추진기(1140)의 조종신호인 경우에 로봇암(1130)은 제1조종신호에 따라 동작하고(S140a), 추진기(1140)는 제2조종신호에 따라 동작할 수 있다(S140b). 제1조종신호가 추진기(1140)의 조종신호이고, 제2조종신호가 로봇암(1130)의 조종신호인 경우에는 로봇암(1130)이 제2조종신호에 따라 동작하고, 추진기(1140)가 제1조종신호에 따라 동작할 수 있다.

이러한 로봇조종방법에 의하면, 모선에 탑승한 파일럿과 원격지에 탑승한 파일럿이 협동하여 원격작업로봇(1100)을 조종할 수 있다.

따라서, 비교적 민감한 조종이 필요한 로봇암(1130)의 조종은 원격작업로봇(1100)과 테더케이블(1300)을 통해 비교적 빠른 통신이 가능한 모선에서 수행하고, 비교적 덜 민감한 조종이 요구되는 추진기(1140)의 조종은 무선을 통해 원격지에서 수행함으로써 원격작업로봇(1100)의 동작의 안정성을 확보함과 동시에 거리의 제약을 극복할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇조종방법에 관하여 설명한다. 다른 실시예에 따른 로봇조종방법은 원격작업로봇(1100)의 작업영상을 모선과 원격지의 파일럿에게 제공하는 방법이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇조종방법의 순서도이다.

도 5를 참조하면, 로봇조종방법은 영상을 촬영하는 단계(S210), 테더케이블(1300)을 통해 영상정보를 송시신하는 단계(S220), 영상정보를 가공하는 단계(S230), 무선통신망을 통해 가공된 영상정보를 송신하는 단계(S240) 및 모선 및 원격지에서 영상을 표시하는 단계(S250)을 포함한다. 이하에서는 상술한 단계에 관하여 구체적으로 설명한다.

먼저 원격작업로봇(1100)의 카메라(1150)가 영상을 촬영한다(S210). 촬영한 영상의 영상정보는 카메라(1150)로부터 케이블포트(1120)로 전송된다.

영상정보를 획득하면, 원격작업로봇(1100)으로부터 모선시스템(1400)으로 영상정보가 전송된다(S220). 영상정보는 케이블포트(1120)로부터 테더케이블(1300)을 통해 모선시스템(1400)의 케이블모듈로 전송된다. 모선시스템(1400)에서는 케이블통신유닛이 영상정보를 수신한다.

모선시스템(1400)에서는 영상정보를 처리한다(S230). 모선시스템(1400)의 제어모듈(미도시)이나 또는 제1무선통신부는 그 용량이 작아지도록 영상정보를 가공할 수 있다. 예를 들어, 가공된 영상은 원본 영상에 비해 해상도나 프레임이 낮을 수 있다.

제1무선통신모듈(1430)은 케이블통신유닛을 통해 영상정보를 획득하여 이를 무선통신망을 통해 송출하고, 제2무선통신모듈(1510)이 이를 수신한다(S240). 이때 무선통신망을 통해 전송되는 영상정보는 가공된 저용량의 영상정보일 수 있다.

모선 및 원격지에서 각각 영상을 표시한다(S250). 모선에서는 제1표시모듈(1421)이 원본 영상정보를 표시할 수 있다. 또 원격지에서는 제2표시모듈(1521)이 가공된 영상정보를 표시할 수 있다.

이러한 로봇조종방법에 의하면, 모선과 원격지에서 모두 원격작업로봇(1100)의 카메라(1150)에서 촬영한 영상을 출력할 수 있다. 또 무선통신망을 통해 용량이 비교적 작은 영상정보를 송신하므로 무선통신망의 대역폭이나 전송속도가 낮은 경우에도 원격지에서도 영상을 원활히 표시할 수 있다.

특히, 모선과 원격지에서 파일럿이 협동하여 원격작업로봇(1100)을 조종할 때에, 모선의 파일럿이 민감한 조종, 예를 들어 로봇암(1130)의 동작에 관한 조종을 수행하고, 원격지의 파일럿이 덜 민감한 조종, 예를 들어 원격작업로봇(1100)의 이동이나 자세를 제어하는 조종을 수행할 수 있다. 따라서, 원격지 파일럿은 비교적 저화질의 영상으로도 조종을 수행할 수 있다.

따라서, 무선통신망을 통해 가공된 영상을 원격지시스템(1500)에 전송함으로써, 무선통신의 속도의 제약을 극복하는 동시에 원격작업로봇(1100)의 조종을 협동할 수 있다.

이상에서 설명한 로봇조종방법에서 상술한 단계들이 반드시 설명된 순서에 따라 수행되어야 하는 것은 아니다. 따라서, 먼저 설명된 단계가 나중에 설명된 단계보다 먼저 수행될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇조종시스템(1000)의 변형예에 관하여 설명한다. 이에 관해서는 상술한 로봇조종시스템(1000)과의 차이점을 중심으로 설명한다.

도 6은 도 1의 로봇조종시스템(1000)의 변형예의 구성도이다.

로봇조종시스템(1000)의 변형예는 복수의 원격작업로봇(1100)을 복수의 파일럿이 조종하도록 하는 로봇조종시스템(1000)이다.

로봇조종시스템(1000)의 변형예에는 원격작업로봇(1100)과 원격지단말기(1520)가 복수로 제공된다.

복수의 원격작업로봇(1100)은 각각 복수의 테더케이블(1300)을 통해 모선시스템(1400)의 케이블통신모듈(1410)에 연결된다. 이에 따라 복수의 원격작업로봇(1100)은 각각 모선시스템(1400)과 테더케이블(1300)을 통한 유선통신을 수행할 수 있다.

복수의 원격지단말기(1520)는 각각 원격지시스템(1500)의 제2무선통신모듈(1510)과 연결된다. 이에 따라 복수의 원격지단말기(1520)는 각각 제2무선통신모듈(1510)을 거쳐 무선통신망을 통해 모선시스템(1400)과 무선통신을 수행할 수 있다.

이러한 로봇조종시스템(1000)에서 복수의 원격지단말기(1520)와 모선단말기(1420)는 각각 파일럿으로부터 조종신호를 입력받을 수 있다. 이중 복수의 원격지단말기(1520)에서 수신된 조종신호는 제2무선통신모듈(1510)에서 무선통신망을 통해 모선시스템(1400)으로 전송된다.

케이블통신모듈(1410)은 모선단말기(1420)에서 입력된 조종신호 및 제1무선통신모듈(1430)이 수신한 복수의 조종신호를 각각 복수의 테더케이블(1300)을 통해 복수의 원격작업로봇(1100)으로 송신한다. 이에 따라 복수의 원격작업로봇(1100)이 각각 복수의 조종신호에 따라 동작을 수행할 수 있다.

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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

1000: 로봇조종시스템 1100: 원격작업로봇
1300: 테더케이블 1400: 모선시스템
1410: 케이블통신모듈 1420: 모선단말기
1430: 제1무선통신모듈 1500: 원격지시스템
1510: 제2무선통신모듈 1520: 원격지단말기

Claims

테더케이블을 통해 원격작업로봇(ROV: remotely operated vehicle)과 연결되는 모선에 설치되는 로봇조종시스템에 있어서,
제1조종신호를 입력받는 입력모듈;
원격지로부터 무선통신망을 통해 제2조종신호를 수신하는 무선통신모듈; 및
상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 케이블통신모듈;을 포함하는
로봇조종시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 어느 하나는, 상기 원격작업로봇의 로봇암을 조종하는 신호이고,
다른 하나는, 상기 원격작업로봇의 이동 및 자세를 조정하는 신호인
로봇조종시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이블통신모듈은, 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇이 촬영한 영상정보를 수신하고,
상기 무선통신모듈은, 상기 무선통신망을 통해 상기 원격지로 용량이 축소된 상기 영상정보를 송신하는
로봇조종시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 테더케이블을 통해 상기 로봇으로 동력을 공급하는 동력모듈;을 더 포함하는
로봇조종시스템.
테더케이블을 통해 모선에 연결되는 원격작업로봇;
제1조종신호를 입력받는 제1입력모듈 및 무선통신망을 통해 상기 제1조종신호를 송신하는 제1무선통신모듈을 포함하는 원격지시스템; 및
제2조종신호를 입력받는 제2입력모듈, 상기 무선통신망을 통해 상기 제1조종신호를 수신하는 제2무선통신모듈 및 상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 케이블통신모듈을 포함하여, 상기 모선에 설치되는 모선시스템;을 포함하는
로봇조종시스템.
제5항에 있어서,
상기 원격작업로봇은, 메인프레임, 상기 메인프레임에 설치되는 로봇암, 및 상기 메인프레임의 이동 및 자세조정을 수행하는 추진기;를 포함하고,
상기 로봇암은, 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 어느 하나의 신호에 의해 동작하고,
상기 추진기는, 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호 중 다른 하나의 신호에 의해 구동되는
로봇조종시스템.
제5항에 있어서,
상기 원격작업로봇 및 상기 제1입력모듈은, 복수이고,
상기 제1무선통신모듈은, 상기 무선통신망을 통해 상기 복수의 제1입력모듈에서 입력되는 복수의 상기 제1조종신호를 송신하고,
상기 케이블통신모듈은, 복수의 상기 테더케이블을 통해 상기 복수의 원격작업로봇에 각각으로 상기 복수의 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는
로봇조종시스템.
모선에서 제1조종신호를 입력받는 단계;
원격지에서 입력되는 제2조종신호를 무선통신망을 통해 수신하는 단계; 및
테더케이블을 통해 상기 모선과 연결된 원격작업로봇으로 상기 제1조종신호 및 상기 제2조종신호를 송신하는 단계;를 포함하는
로봇조종방법.
제8항에 있어서,
상기 원격작업로봇의 로봇암이 상기 제1조종신호에 따라 동작하는 단계; 및
상기 원격작업로봇의 추진기가 상기 제2조종신호에 따라 동작하는 단계;를 더 포함하는
로봇조종방법.
제8항에 있어서,
상기 원격작업로봇의 추진기가 상기 제1조종신호에 따라 동작하는 단계; 및
상기 원격작업로봇의 로봇암이 상기 제2조종신호에 따라 동작하는 단계;를 더 포함하는
로봇조종방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테더케이블을 통해 상기 원격작업로봇의 카메라가 촬영한 영상정보를 수신하는 단계;
상기 모선에서 상기 영상정보를 표시하는 단계; 및
상기 무선통신망을 통해 상기 영상정보를 상기 원격지로 송신하는 단계;를 더 포함하는
로봇조종방법.
제11항에 있어서,
상기 수신한 영상정보의 용량을 축소하는 단계;를 더 포함하고,
상기 원격지로 송신하는 영상정보는, 상기 용량이 축소된 영상정보인
로봇조종방법.