KR20140055571A - 수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법 - Google Patents

수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 모선과 수중 로봇 사이에 위치하여 상기 수중 로봇의 작업을 지원하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼은,
방수구조를 가지는 플랫폼 본체; 수중 로봇을 상기 플랫폼 본체에 물리적으로 장착 또는 해제시키는 로봇 장착부; 상기 모선 및 상기 수중 로봇의 상대운동에 따른 케이블의 길이를 조절하는 복수의 케이블 조절 윈치부; 및 위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 상기 수중 로봇의 상대 위치 값을 측정하여 상기 수중 로봇으로 목표 작업 지점으로의 이동과 작업에 필요한 정보를 제공하는 제어부를 포함한다.

Description

수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법{WORK SUPPORT PLATFORM AND METHOD OF UNDERWATER ROBOT}
본 발명은 해저 작업을 위한 수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수중 로봇은 해저 자원탐사, 침몰된 선박의 인양작업, 기름제거작업, 해저케이블 설치, 수중구조물의 수리 등에 이용되는 것으로서, 그 용도 및 작동방식에 따라 다양한 형태로 개발되고 있다.
수중 로봇은 제어 방식에 따라 케이블이 수중 로봇에 연결된 원격조정잠수정(Remotely-operated vehicle, ROV)과 케이블 없이 자체 동력으로 움직이는 무인잠수정(Autonomous Underwater Vehicles, AUV) 등으로 구분될 수 있으며, 해저의 지형에 따라 조사할 방향과 거리를 결정하고 조사한 자료를 해저에서 모선에 송신하는 시스템을 갖추고 있다.
한편, 도 1은 일반적인 수중 로봇 시스템을 나타낸 개념도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 현재 국내외에서 개발되고 있는 수중 로봇 시스템은 전반적인 운용을 위한 모선(10)이 존재하고 모선(10)과 수중 로봇(ROV)(20)간에 전원공급과 수중 로봇(20)에서 전송하는 영상정보와 각종신호 처리 및 제어를 위한 별도의 케이블(30)이 존재한다.
그러나, 이러한 종래의 수중 로봇(20)은 한국의 서해안과 같이 조류의 영향으로 유속이 강한 곳에서는 자세 및 운동 제어가 어려워 원하는 위치에 접근하기가 용이하지 않다.
즉, 도 1에서와 같이 강한 유속에 의해 자세를 잡지 못하고 떠내려가거나 자세 및 운동 제어가 어려워 많은 에너지를 소모하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 수중 로봇(ROV) 시스템에서는 모선(10)과 수중 로봇 모두 위치변화가 심해서 순간순간 작업물(Subsea equipment)과 수중 로봇(ROV)의 상대적 위치파악이 어려워 정밀한 작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 해저작업을 위한 수중 로봇을 목표 작업 지점까지 안전하게 이동시키고 목표 작업 지점에서의 정밀한 작업을 지원하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모선과 수중 로봇 사이에 위치한 상기 수중 로봇의 작업을 지원하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼은, 방수구조를 가지는 플랫폼 본체; 수중 로봇을 상기 플랫폼 본체에 물리적으로 장착 또는 해제시키는 로봇 장착부; 상기 모선 및 상기 수중 로봇의 상대운동에 따른 케이블의 길이를 조절하는 복수의 케이블 조절 윈치부; 및 위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 상기 수중 로봇의 상대 위치 값을 측정하여 상기 수중 로봇으로 목표 작업 지점으로의 이동과 작업에 필요한 정보를 제공하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 수중 로봇의 작업지원 플랫폼은, 수중에서의 이동 및 자세 제어를 위한 추력을 발생하는 추진부; 수심을 체크하는 수심 센서, 기울기 및 자세 측정을 위한 틸트 센서, 해저 및 전방의 물체로부터의 거리 및 방위를 측정하는 상기 위치측정센서를 포함하는 센서부; 주변을 밝히는 적어도 하나의 조명 조명부; 상기 주변을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 촬영된 멀티 채널의 영상을 실시간으로 상기 모선에 전송하는 카메라부; 및 복수로 구성되는 부력탱크들은 서로 관으로 연결하고 물이 이동할 수 있도록 개폐하는 밸브와 펌프를 구성하여 각 부력탱크간의 물의 분배량을 조절하는 부력 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 로봇 장착부는, 상기 수중 로봇의 장착 공간에 상기 수중 로봇의 돌출부가 결합되면 복수의 고정 유압 액츄에이터를 이용하여 상기 돌출부의 면에 압력을 가해 고정할 수 있다.
또한, 상기 케이블 조절 윈치부는, 지지대 사이에 원통형으로 설치되어 모터의 회전력으로 상기 케이블을 풀거나 감는 드럼; 케이블이 관통되는 케이블 토출구를 포함하고, 상기 케이블이 상기 드럼에 순차적으로 정렬하여 감기도록 상기 드럼의 길이방향을 따라 좌우로 이동하는 케이블 이동 유닛; 및 상기 드럼에 감긴 케이블을 물리적으로 눌러 고정하여 느슨해진 케이블이 임의로 풀리는 것을 방지하는 케이블 풀림 방지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이블 풀림 방지부는, 상기 케이블 조절 윈치부가 정지상태에 있거나 상기 케이블에 장력이 가해지지 않는 경우 적어도 하나의 유압 엑츄에이터를 통해 상기 드럼에 감긴 케이블을 눌러 고정할 수 있다.
또한, 상기 추진부는, 상기 플랫폼 본체의 후방에 설치되는 유영용 스러스터(Thruster)로 구성되어 전진, 후진 및 정지를 위한 추력을 발생하는 메인 추진기; 상기 플랫폼 본체의 좌측부와 우측부 구성되어 수평방향의 추력으로 횡방향모멘트를 발생시키는 좌우 추진기; 및 상기 플랫폼 본체의 상측부 또는 하측부에 구성되어 수직방향의 추력으로 종방향 모멘트를 발생시키는 상하 추진기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이블은, 데이터 송수신을 위한 통신라인, 전원공급을 위한 전원선 및 수중 플랫폼, 상기 수중 로봇을 끌고 이동하거나 회수하기 위한 와이어 및 중성부력재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 수중 로봇 작업지원 플랫폼의 그 작업지원 방법은, a) 상기 수중 로봇을 고정 장착한 상태에서 모선으로부터 해저의 목표 작업 지점을 고려한 수면에 투입되는 단계; b) 플랫폼 본체가 상기 수면에 잠기면 추진부 및 부력 조절부를 이용하여 심해의 상기 목표 작업 지점을 향하여 수직 하강하는 단계; c) 소정의 목표수심 또는 해저로부터의 목표거리에 도달하면 상기 수중 로봇의 장착을 해제하는 단계; 및 d) 위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 상기 수중 로봇의 상대 위치와 목표 작업 지점의 위치를 측정하여, 상기 수중 로봇을 상기 목표 작업 지점으로 유도하기 위한 위치정보와 정밀작업에 필요한 정보를 상기 수중 로봇으로 제공하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 수중 로봇측 케이블 조절 윈치에 감긴 케이블을 풀어 상기 수중 로봇을 목표 작업 지점으로 이동시키고, 상기 수중 로봇의 상대 운동에 따른 상기 케이블의 길이를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 수중 로봇이 작업을 시작하면 추진부 및 부력 조절부를 이용하여 일정한 위치를 유지하도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 수중 로봇 작업지원 플랫폼이 수중 로봇을 장착한 상태로 투입되어 이동함으로써 급속한 조류와 같은 수중 환경변화를 극복하고 수중 로봇을 목표 작업 지점까지 안전하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수중 로봇 정밀작업지원 플랫폼이 수중 로봇의 작업 관련 위치정보를 제공하고 케이블 조절 윈치를 이용하여 조류에 의한 외력이 수중 로봇으로 전달되는 것을 방지함으로써 수중 로봇이 보다 정밀한 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 수중 로봇 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 케이블 조절 윈치부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 일반적인 수심에 따른 유속의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼이 수중 로봇을 목표 작업 지점까지 이동시키는 단계를 나타낸다.
도 7을 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼이 수중 로봇의 정밀작업을 지원하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇의 작업지원 플랫폼 및 그 작업지원 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇 시스템은 모선(100), 수중 로봇 작업지원 플랫폼(200) 및 수중 로봇(300)을 포함한다.
모선(100)은 해상에서 수중 로봇(300)을 투입하여 수중 로봇(300)의 작업을 지원한다.
모선(100)은 해상에서 케이블(400)을 통해 연결되는 수중 로봇 작업지원 플랫폼(200) 및 수중 로봇(300)에 전원을 공급하는 전원공급수단, 수중 로봇(300)의 위치파악 및 작동에 따라 생성되는 각종 데이터를 수신하는 통신수단 및 그 동작을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 시스템으로 구성된다.
수중 로봇(300)은 해저의 작업물로 이동하여 그 투입 목적에 따른 정밀작업을 수행한다. 예컨대, 수중 로봇(300)은 작업물의 탐사를 위한 촬영장비 및 해저 광물이나 생물체의 샘플 채취를 위한 채취 장비(예; 메니퓰레이터) 등을 포함할 수 있으며, 이밖에 위에서 언급되지 않은 일반적인 수중 로봇의 구성을 포함할 수도 있다.
수중 로봇 정밀작업지원 플랫폼(이하, 편의상 "수중 플랫폼"이라 명명함200)은 수중 로봇(300)을 고정 장착한 상태에서 모선(100)으로부터 투입되어 목표 심해로 이동한다.
수중 플랫폼(200)은 소정의 상기 목표심해에 도달하면 수중 로봇(300)의 장착을 해제하여 수중 로봇(300)을 해저 설비(subsea equipment)와 같은 목표 작업 지점으로 이동시킨다.
케이블(400)은 테더(Tether)라 불리는 특수 케이블로 모선(100)과 수중 플랫폼(200), 수중 플랫폼(200)과 수중 로봇(300)을 각각 연결한다.
케이블(400)은 제어신호 및 데이터 송수신을 위한 통신라인, 전원공급을 위한 전원선 및 수중 로봇(300)을 회수하기 위한 와이어를 포함할 수 있다.
케이블(400)은 모선(100) 및 수중 플랫폼(200)에 구비된 케이블 조절 윈치에 의해 감기거나 풀리며 수중 플랫폼(200) 및 수중 로봇(300)의 부력에 영향을 최소화 하도록 중성부력을 가지는 특수 케이블을 사용한다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼(200)은 플랫폼 본체(210), 로봇 장착부(220), 케이블 조절 윈치부(230), 추진부(240), 센서부(250), 조명부(260), 카메라부(270), 부력 조절부(280) 및 제어부(290)를 포함한다.
플랫폼 본체(210)는 수중 로봇(300)의 정밀 작업 지원을 위해 내장된 다양한 전자장비를 해저에서의 높은 수압으로부터 보호하기 위해 견고한 방수구조를 가지며, 표면의 항력계수를 줄이기 위해 코팅 처리될 수 있다.
로봇 장착부(220)는 수중 로봇(300)을 물리적으로 결합하여 플랫폼 본체(210)에 장착하고 소정의 목표 수심으로 이동하면 장착을 해제한다.
로봇 장착부(220)는 수중 로봇(300)의 장착 공간(221)에 수중 로봇(300)의 돌출부(310)가 결합되면 복수의 고정 유압 액츄에이터(222)를 이용해 돌출부(310)에 압력을 가해 고정 장착한다.
이 때, 고정 액츄에이터(222)의 단부는 미끌림이 적은 탄성 소재로 형성하고, 오목하게 형성된 돌출부(310)의 면에 압력을 가해 수중 플랫폼(300)이 해류 등으로 인해 요동하더라도 이탈되지 않도록 견고히 고정할 수 있다.
케이블 조절 윈치부(230)는 모선(100) 및 수중 로봇(300)의 상대운동에 따른 케이블(400)의 길이를 조절하는 역할을 하며, 모선측 케이블 조절 윈치(230-1) 및 수중 로봇측 케이블 조절 윈치(230-2)를 포함한다.
이러한, 모선측 케이블 조절 윈치(230-1) 및 수중 로봇측 케이블 조절 윈치(230-2)는 연결 대상 및 설치위치가 상이하지만 그 구조는 다음의 도 4와 같이 동일하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 케이블 조절 윈치부의 구조를 나타낸 사시도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 케이블 조절 윈치부(230)는 지지대(231-1)사이에 원통형으로 설치되며 케이블(400)을 풀거나 감는 드럼(231), 케이블(400)이 관통하는 케이블 토출구(232-1)를 포함하여 토출구(232-1)를 관통한 케이블(400)이 드럼(231)에 순차적으로 정렬하여 감길 수 있도록 드럼(231)의 길이방향을 따라 좌우로 이동하는 케이블 이동 유닛(232) 및 드럼(231)에 감긴 케이블(400)을 물리적으로 눌러 고정하여 느슨해진 케이블(400)이 임의로 풀리는 것을 방지하는 케이블 풀림 방지부(233)를 포함한다.
케이블 이동 유닛(232)은 지지대(231-1) 사이에 설치된 볼나사(232-2)와 가이드(232-3)에 결합되고, 드럼(231)의 회전으로 동작하는 풀리(231-2) 및 볼나사(232-2)를 통해 좌우로 왕복운동을 한다.
드럼(231)은 도면에서는 생략되었으나 모터의 동작으로 회전되고, 이 회전력은 풀리(231-2)를 통해 볼나사(232-2)로 전달되어, 드럼(231)이 케이블(400)을 감거나 푸는 동작과 함께 케이블 이동 유닛(232)이 이동하게 된다.
케이블 풀림 방지부(233)는 케이블 조절 윈치부(230)가 작동되지 않는 정지상태에 있거나 케이블(400)에 장력이 가해지지 않는 경우 드럼(231)에 감긴 케이블(400)이 느슨해져 임의로 풀리는 것을 방지하기 위하여, 적어도 하나의 유압 엑츄에이터(233-1)를 통해 드럼(231)에 감긴 케이블(400)을 눌러 고정할 수 있다.
다시, 첨부된 도 3을 참조하면, 추진부(240)는 수중에서의 이동 및 자세 제어를 위한 추력을 발생하며, 유영을 위한 메인 추진기(241)와 상하좌우 방향의 자세를 자유롭게 제어하는 복수의 서브 추진기(242)를 포함한다.
메인 추진기(241)는 플랫폼 본체(210)의 후방에 설치되는 유영용 스러스터(Thruster)로 구성되어 수중 플랫폼(300)의 전진, 후진 및 정지를 위한 추력을 발생한다.
서브 추진기(242)는 수중 플랫폼(300)의 방향 전환 및 자세 제어를 위해 플랫폼 본체(110)의 각 방향에 형성되는 좌우 추진기(242-1) 및 상하 추진기(242-2)를 포함한다.
좌우 추진기(242-1)는 플랫폼 본체(110)의 좌측부와 우측부에 구성되어 수평방향의 추력으로 횡방향 모멘트를 발생한다.
상하 추진기(242-2)는 플랫폼 본체(110)의 상측 또는 하측에 구성되어 수직방향의 추력으로 종방향 모멘트를 발생한다.
센서부(250)는 수중 플랫폼(200)의 구동을 위해 외부환경을 측정하는 다양한 센서를 포함하며, 예컨대 현재 위치한 수심을 체크하는 수심 센서, 기울기 및 자세 측정을 위한 틸트 센서, 소나(Sonar)라고도 불리며 해저 및 전방의 물체로부터의 거리 및 방위를 측정하는 위치측정센서 등을 포함한다.
조명부(260)는 LED와 같은 발광소자를 이용한 적어도 하나의 조명등을 포함하여 주변을 밝힌다.
카메라부(270)는 카메라를 이용하여 수중 플랫폼(200)의 주변을 촬영하며, 도면에서는 수중 플랫폼(2000의 전방에 하나의 카메라가 구비된 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 그 후방 및 하방에도 카메라를 더 구비하여 멀티채널의 영상을 촬영하고 이를 실시간으로 모선(100)에 전송할 수 있다.
부력 조절부(280)는 적어도 하나의 부력탱크에 해수를 담거나 빼내어 부력을 조절할 수 있으며, 복수로 구성되는 부력탱크들은 서로 관으로 연결하고 물이 이동할 수 있도록 개폐하는 밸브와 펌프를 더 구성하여 각 부력탱크간의 물의 분배량을 조절할 수도 있다.
제어부(290)는 수중 플랫폼(200)의 전반적인 동작을 위한 상기 각부를 제어하며, 그 운용을 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리를 포함한다.
제어부(290)는 수중 로봇(300)을 고정 장착한 상태로 유속이 적은 소정의 목표 수심까지 빠르게 이동하여 장착을 해제하고, 수중 로봇(300)과 연결된 케이블(400)의 길이를 조절하여 수중 로봇(300)이 자유롭게 이동할 수 있도록 지원한다.
또한, 제어부(290)는 센서부(250)의 위치측정센서를 이용하여 수중 플랫폼(300)의 고정좌표계를 형성하고, 수중 로봇(300)의 상대 위치 값을 측정하여 수중 로봇(300)의 목표 작업 지점으로의 이동과 그의 정밀작업에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 5는 일반적인 수심에 따른 유속의 변화를 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 일반적으로 유속분포는 수심에 따라 변하며 수면부의 유속이 가장 빠르고, 수면으로부터 거리가 멀어질수록 유속이 약해진다. 그래서, 수중 로봇을 수면으로 투입하면 강한 유속으로 인해 자세를 잡지 못하고 떠내려가거나 자세 및 운동 제어가 어려워 원하는 작업 지점으로 접근하기가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
따라서, 수중 플랫폼을 이용하여 해저작업을 위한 수중 로봇을 목표 작업 지점까지 빠르고 안전하게 이동시키고 목표 작업 지점에서의 정밀한 작업을 지원하는 방법을 아래의 도 6 및 도 7을 통해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼이 수중 로봇을 목표 작업 지점까지 이동시키는 단계를 나타낸다.
도 7을 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼이 수중 로봇의 정밀작업을 지원하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 플랫폼(200)은 수중 로봇(300)을 고정 장착한 상태에서 해저의 목표 작업 지점을 고려한 위치의 수면에 투입된다(S101).
수중 플랫폼(200)은 플랫폼 본체(210)가 수면에 잠기면 추진부(240) 및 부력 조절부(280)를 이용하여 심해의 목표 작업 지점을 향하여 빠르게 수직 하강한다(S102). [도 6의 1단계]
이 때, 상기 목표 작업 지점은 모선(100)으로부터 입력된 위치이며 초음파를 이용한 위치추적센서를 통해 파악할 수 있다.
수중 플랫폼(200)은 소정의 목표수심 및 해저로부터의 목표거리에 도달한 것으로 판단되면(S103; 예), 추진부(240)의 가동을 중단하거나 역추진을 발생하여 하강 속도를 줄이거나 정지한다(S104).
여기서, 상기 목표수심은 목표 작업 지점의 수심을 고려하여 목표 작업 지점의 수심에 도달되기 이전에 수중 플랫폼(200)의 속도를 줄이거나 정지시키기 위한 설정 정보이다. 그리고, 상기 목표거리는 해저 지형에 따라 해저바닥의 높이가 불규칙할 수 있으므로 수중 플랫폼(200)이 돌출된 해저바닥과의 충돌을 예방하기 위해 설정될 수 있다. [도 6의 2단계]
수중 플랫폼(200)은 상기 목표수심에 도달하면 수중 로봇(300)의 장착을 해제하고(S105), 수중 로봇측 케이블 조절 윈치(230-2)에 감긴 케이블(400)을 풀어 수중 로봇(300)을 목표 작업 지점으로 이동시킨다(S106).
수중 플랫폼(200)은 위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 수중 로봇(300)의 상대 위치와 목표 작업 지점의 위치를 측정하여, 수중 로봇(300)을 목표 작업 지점으로 유도하기 위한 위치정보와 정밀작업에 필요한 정보를 제공한다(S107). 예컨대, 수중 플랫폼(200)은 수중 로봇(300)이 목표 작업 지점으로 이동시키기 위한 거리 및 방향 정보를 제공하고, 해당 해저 설비의 탐사나 샘플 채취에 필요한 제어신호를 전달할 수 있다. [도 6의 3 단계]
그리고, 이러한 정보들을 참조하여 목표 작업 지점에 도착한 수중 로봇(300)이 작업을 시작하면, 수중 플랫폼(200)은 추진부(240) 및 부력 조절부(280)를 이용하여 일정한 위치를 유지하도록 조절한다(S108). 또한, 수중 플랫폼(200)은 케이블 조절 윈치부(230)가 작동하여 조류에 의한 과도한 외력이 수중 로봇(300)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 수중 플랫폼(200)이 수중 로봇(300)을 장착한 상태로 투입되어 이동함으로써 급속한 조류와 같은 수중 환경변화를 극복하고 수중 로봇(300)을 목표 작업 지점까지 안전하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수중 플랫폼(200)을 통해 수중 로봇(300)의 작업 관련 위치정보를 제공하고 케이블 조절 윈치를 이용하여 조류에 의한 외력이 수중 로봇으로 전달되는 것을 방지함으로써 수중 로봇(300)이 보다 정밀한 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 모선 200: 수중로봇 정밀작업지원 플랫폼(수중 플랫폼)
300: 수중 로봇 210: 플랫폼 본체
220: 로봇 장착부 221: 장착 공간
222: 유압 엑츄에이터 230: 케이블 조절 윈치부
230-1: 모선측 케이블 조절 윈치 230-2: 수중 로봇측 케이블 조절 윈치
231: 드럼 231-1: 지지대
231-2: 풀리 232: 케이블 이동 유닛
232-1: 케이블 토출구 232-2: 볼나사
232-3: 가이드 233: 케이블 풀림 방지기
233-1: 유압 엑츄에이터 240: 추진부
241: 메인 추진기 242: 서브 추진기
242-1: 좌우 추진기 242-2: 상하 추진기
센서부: 250 260: 조명부
270: 카메라부 280: 부력 조절부
290: 제어부

Claims (10)

  1. 모선과 수중 로봇 사이에 위치하여 상기 수중 로봇의 작업을 지원하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼에 있어서,
    방수구조를 가지는 플랫폼 본체;
    수중 로봇을 상기 플랫폼 본체에 물리적으로 장착 또는 해제시키는 로봇 장착부;
    상기 모선 및 상기 수중 로봇의 상대운동에 따른 케이블의 길이를 조절하는 복수의 케이블 조절 윈치부; 및
    위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 상기 수중 로봇의 상대 위치 값을 측정하여 상기 수중 로봇으로 목표 작업 지점으로의 이동과 작업에 필요한 정보를 제공하는 제어부를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수중에서의 이동 및 자세 제어를 위한 추력을 발생하는 추진부;
    수심을 체크하는 수심 센서, 기울기 및 자세 측정을 위한 틸트 센서, 해저 및 전방의 물체로부터의 거리 및 방위를 측정하는 상기 위치측정센서를 포함하는 센서부;
    주변을 밝히는 적어도 하나의 조명 조명부;
    상기 주변을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 촬영된 멀티 채널의 영상을 실시간으로 상기 모선에 전송하는 카메라부; 및
    복수로 구성되는 부력탱크들은 서로 관으로 연결하고 물이 이동할 수 있도록 개폐하는 밸브와 펌프를 구성하여 각 부력탱크간의 물의 분배량을 조절하는 부력 조절부를 더 포함하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로봇 장착부는, 상기 수중 로봇의 장착 공간에 상기 수중 로봇의 돌출부가 결합되면 복수의 고정 유압 액츄에이터를 이용하여 상기 돌출부의 면에 압력을 가해 고정하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이블 조절 윈치부는, 지지대 사이에 원통형으로 설치되어 모터의 회전력으로 상기 케이블을 풀거나 감는 드럼;
    케이블이 관통되는 케이블 토출구를 포함하고, 상기 케이블이 상기 드럼에 순차적으로 정렬하여 감기도록 상기 드럼의 길이방향을 따라 좌우로 이동하는 케이블 이동 유닛; 및
    상기 드럼에 감긴 케이블을 물리적으로 눌러 고정하여 느슨해진 케이블이 임의로 풀리는 것을 방지하는 케이블 풀림 방지부를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 케이블 풀림 방지부는, 상기 케이블 조절 윈치부가 정지상태에 있거나 상기 케이블에 장력이 가해지지 않는 경우 적어도 하나의 유압 엑츄에이터를 통해 상기 드럼에 감긴 케이블을 눌러 고정하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 추진부는, 상기 플랫폼 본체의 후방에 설치되는 유영용 스러스터(Thruster)로 구성되어 전진, 후진 및 정지를 위한 추력을 발생하는 메인 추진기;
    상기 플랫폼 본체의 좌측부와 우측부 구성되어 수평방향의 추력으로 횡방향모멘트를 발생시키는 좌우 추진기; 및
    상기 플랫폼 본체의 상측부 또는 하측부에 구성되어 수직방향의 추력으로 종방향 모멘트를 발생시키는 상하 추진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이블은, 데이터 송수신을 위한 통신라인, 전원공급을 위한 전원선 및 상기 수중 로봇을 끌고 이동하거나 회수하기 위한 와이어 및 중성부력재를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 플랫폼.
  8. 수중 로봇 작업지원 플랫폼의 그 작업지원 방법에 있어서,
    a) 상기 수중 로봇을 고정 장착한 상태에서 모선으로부터 해저의 목표 작업 지점을 고려한 수면에 투입되는 단계;
    b) 플랫폼 본체가 상기 수면에 잠기면 추진부 및 부력 조절부를 이용하여 심해의 상기 목표 작업 지점을 향하여 수직 하강하는 단계;
    c) 소정의 목표수심 또는 해저로부터의 목표거리에 도달하면 상기 수중 로봇의 장착을 해제하는 단계; 및
    d) 위치측정센서를 이용하여 고정좌표계를 형성하고, 상기 수중 로봇의 상대 위치와 목표 작업 지점의 위치를 측정하여, 상기 수중 로봇을 상기 목표 작업 지점으로 유도하기 위한 위치정보와 정밀작업에 필요한 정보를 상기 수중 로봇으로 제공하는 단계를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계는, 상기 수중 로봇측 케이블 조절 윈치에 감긴 케이블을 풀어 상기 수중 로봇을 목표 작업 지점으로 이동시키고, 상기 수중 로봇의 상대 운동에 따른 상기 케이블의 길이를 조절하는 단계를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에, 상기 수중 로봇이 작업을 시작하면 추진부 및 부력 조절부를 이용하여 일정한 위치를 유지하도록 조절하는 단계를 포함하는 수중 로봇의 작업지원 방법.
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