KR20140090915A - 무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비한 무장 로봇 - Google Patents

무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비한 무장 로봇 Download PDF

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KR20140090915A
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Abstract

본 발명은 무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비하는 무장 로봇에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무장 로봇의 영상 장치는, 투광부가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 투광부를 통하여 상기 하우징의 외부의 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 하우징에 결합되며, 빛이 유입되는 입사부와 상기 입사부로 들어온 빛을 상기 하우징의 투광부로 내보내는 출사부를 구비하는 비전 블록을 구비하며, 상기 비전 블록의 입사부는 상기 카메라의 광축에서 벗어나도록 위치되는 것을 특징으로 한다.

Description

무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비한 무장 로봇 {Imaging appratus for armed robot and armed robot comprising the same}
본 발명은 무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비한 무장 로봇에 관련된 것이다.
초소 또는 군용 차량 등에 설치되어 경계 등의 군사임무를 수행하는 원격 무장 로봇이 알려져 있다.
도 1은 이러한 원격 무장 로봇의 일례를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참조하면 원격 무장 로봇(1)은, 베이스부(40)와, 몸체부(30), 화기부(10) 및 영상 장치부(20)를 구비한다.
베이스부(40)는 몸체부(30), 화기부(10) 및 영상 장치부(20)를 지지하며, 초소 또는 차량에 설치될 수 있다.
몸체부(30)는 화기부(10)의 수평 조준 방향을 변경할 수 있도록 베이스부(40)에 대해서 선회가 가능하게 배치된다. 또한 몸체부(30)는 화기부(10)의 수직 조준 방향을 변경할 수도 있도록, 화기부(10)를 수직 방향으로 회전 가능하게 지지한다. 몸체부(30)에는 유/무선의 제어 명령에 따라서 화기부(10)의 조준 방향을 제어할 수 있도록 복수의 구동부가 배치된다.
화기부(10)는 몸체부(30)에 배치되며, 몸체부(30)의 구동에 따라서 그 조준 방향을 상하 좌우로 변경할 수 있다. 화기부(10)는 장전부로부터 총탄을 공급받으며 유/무선의 제어 명령에 따라서 총탄을 발사할 수 있다.
영상 장치부(20)는 상하 및 좌우 방향으로 주시 방향을 변경할 수 있도록 몸체부(30)와 함께 선회 및 몸체부(30)에 대하여 상하 방향으로 회동이 가능하게 배치된다. 영상 장치부(20)는 원격 무장 로봇(1)의 전방에 영상을 촬영하는 역할을 하며, 촬영된 영상은 오퍼레이터에게 전송된다.
한편, 원격 무장 로봇(1)는 그 용도 및 설치 환경 상 피격의 위험의 크고, 피격으로 인한 구성요소의 파손이 발생할 수 있다. 특히 원격 무장 로봇(1)의 영상 장치부(20)가 파손되는 경우에는 원격 무장 로봇(1)의 운용이 매우 곤란해지므로 치명일 수 있다. 또한 영상 장치부(20)는 주/야간 카메라, 열 영상 카메라 등 복잡하며 고가의 장비를 구비하기 때문에 수리에도 많은 시간 및 비용이 소요될 수 있다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 피격 시에도 효과적으로 영상 장치를 보호할 수 있으며, 영상 장치가 파손되더라도 수리가 매우 간단하고 신속하게 이루어질 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무장 로봇의 영상 장치는, 투광부가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 투광부를 통하여 상기 하우징의 외부의 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 하우징에 결합되며, 빛이 유입되는 입사부와 상기 입사부로 들어온 빛을 상기 하우징의 투광부로 내보내는 출사부를 구비하는 비전 블록을 구비하며, 상기 비전 블록의 입사부는 상기 카메라의 광축에서 벗어나도록 위치된다.
또한 상기 비전 블록은, 상기 입사부로 들어온 빛을 반사시키는 제1반사부와, 상기 제1반사부에서 반사된 빛을 상기 출사부로 반사시키는 제2반사부를 구비할 수 있다.
또한 상기 무장 로봇의 영상 장치는 상기 비전 블록과 상기 하우징을 고정 및 고정 해제 시키며, 상기 하우징의 외측에 노출되게 위치되는 원터치 락을 더 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 무장 로봇은, 베이스부와, 상기 베이스부에 회전 가능하게 결합되는 몸체부와, 상기 몸체부에 결합되는 화기부와, 상기 몸체부에 결합되는 상기의 영상 장치를 구비할 수 있다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 피격 시에도 효과적으로 영상 장치를 보호할 수 있으며, 영상 장치가 파손되더라도 수리가 매우 간단하고 신속하게 이루어질 수 있다.
도 1은 종래의 무장 로봇의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무장 로봇의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 무장 로봇의 일 부분이 분리된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 무장 로봇의 영상 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 도 2의 무장 로봇의 영상 장치가 피격되는 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무장 로봇의 영상 장치 및 이를 구비한 무장 로봇에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무장 로봇의 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 실시예의 무장 로봇(2)은, 베이스부(400)와, 몸체부(300), 화기부(100) 및 영상 장치부(21)를 구비한다. 본 실시예의 무장 로봇(1)의 베이스부(400), 몸체부(300) 및 화기부(100)는 도 1의 무장 로봇(1)의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
도 3은 도 2의 무장 로봇(2)의 일 부분이 분리된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2의 무장 로봇(2)의 영상 장치부(21)의 개략적인 측면도이다.
본 실시예의 무장 로봇(2)의 영상 장치부(21)는 전방의 영상을 촬영하기 위한 것으로, 도 3 및 도 4를 참조하면 카메라 조립체(200)와, 비전 블록(600)을 구비한다.
카메라 조립체(200)는 무장 로봇(2)의 몸체부(300)에 결합되는 부분으로, 하우징(201), 복수의 카메라(215,235)를 구비한다. 카메라 조립체(200)는 무장 로봇(2)의 몸체부(300)에 결합되며 무장 로봇(2)의 몸체부(300)와 함께 선회 구동이 가능하며, 무장 로봇(2)의 몸체부(300)에 대해서 상대적으로 상하 구동, 즉 틸팅 구동이 가능하다. 따라서 카메라 조립체(200)의 복수의 카메라(215,235)는 전방향으로 영상 촬영이 가능하다.
하우징(201)는 내부에 복수의 카메라(215,235)를 수용하기 위한 공간을 구비하며, 그 내부에 배치된 카메라(215,235), 전장 부품을 외부의 충격이나 이물로부터 보호하는 역할을 한다. 하우징(201)는 피격 또는 피폭의 상황에서도 그 내부의 카메라(215,235) 및 전장 부품이 보호될 수 있도록 금속 또는 케블라 소재의 방탄 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
하우징(201)의 외부의 빛이 복수의 카메라(215,235)로 유입될 수 있도록 내부에 배치되는 카메라(215,235)에 대응되는 복수의 투광부(210,230)을 구비한다. 투광부(210,230)은 관통구의 형태로 이루어질 수도 있겠으나, 하우징(201) 내부의 카메라(215,235) 및 전장 부품을 보호할 수 있도록 방탄 유리를 구비한 투광창의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
하우징(201)에는 카메라(215,235) 중 적어도 하나의 전방에 비전 블록(600)이 슬라이딩 결합될 수 있도록, 슬라이드 가이드(240)를 구비한다. 또한 하우징(201)는 비전 블록(600)이 하우징(201)에 결합될 때, 비전 블록(600)의 원터치 락(630)이 걸려 고정될 수 있도록 원터치 락용 후크부(250)를 구비한다.
복수의 카메라(215,235)는 무장 로봇(2)의 전방의 영상을 촬영하기 위한 것으로, 다양한 환경에서도 원활하게 영상을 촬영할 수 있도록 주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235)를 구비할 수 있다. 주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235)는 각각 하우징(201)의 투광부(210,230)을 통하여 외부의 영상을 촬영할 수 있도록 각 투광부(210,230)에 대응되게 배치된다. 주간용 카메라(215)는 초점, 배율, 조리개 등을 조절하는 렌즈부(2151)와, 렌즈부(2151)를 통과한 빛을 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비하는 본체(2152)를 구비한다. 야간용 카메라(235)도 렌즈부 및 본체를 구비하며, 적외선 영상을 얻을 수 있도록 적외선에 감도가 높은 이미지 센서를 구비할 수 있다.
주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235)는 배율을 조절할 수 있는 배율 조절 렌즈를 구비할 수 있다. 또한 주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235)는 각각 원거리의 목표물을 확대하여 촬영할 수 있는 고배율 카메라 및 넓은 영역을 촬영할 수 있는 저배율 카메라를 동시에 구비하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235) 각각이 고배율 카메라 및 저배율 카메라를 포함한 복수의 카메라로 이루어지는 경우에는 목표물에 대한 확대 영상 및 목표물을 포함한 넓은 영역의 영상을 동시에 취득할 수 있으므로, 오퍼레이터가 목표물 및 그 주변 상황을 판단하는데 매우 효과적일 수 있다.
또한 카메라 조립체(200)는 목표물과의 거리를 측정하기 위하여 레이저 측거 장치(220)를 구비할 수도 있다.
비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)의 카메라(215,235) 중 적어도 하나의 전방에 착탈 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 비전 블록(600)은 주간용 카메라(215)에 대응되는 투광부(210)의 전방에 결합된다.
도 3에 도시된 바와 같이 비전 블록(600)은 슬라이드 결합부(615), 락(630), 입사부(620), 출사부(625) 및 원터치 락(630)을 구비한다.
케이스(601)는 비전 블록(600)의 외형을 형성하는 것으로서, 빛이 유입되는 입사부(620)와 빛이 빠져나가는 출사부(625)가 형성되며 그 내부에 빛이 지나갈 수 있는 광 경로가 형성되어 있다. 케이스(601)는 피탄에 견딜 수 있도록 방탄 소재, 예컨대 강도가 높은 금속 또는 케블라 소재 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
슬라이드 결합부(615)는 케이스(601)의 양측에 형성되며 카메라 조립체(200)의 슬라이드 가이드(240)에 대응되는 형상으로 이루어진다. 도 3에 도시된 바와 같이 비전 블록(600)이 카메라 조립체(200)의 접근하면서 비전 블록(600)의 슬라이드 결합부(615)가 카메라 조립체(200)의 슬라이드 가이드(240)에 끼워지면 비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)에 안정적으로 결합될 수 있다. 한편 비전 블록(600)의 케이스(601)에는 돌출부(617)가 형성되어 있는데, 이 돌출부(617)는 비전 블록(600)이 소정량 만큼 카메라 조립체(200)와 슬라이딩 결합되면 카메라 조립체(200)의 상측에 걸리게 된다. 즉 케이스(601)의 돌출부(617)는 스토퍼의 역할을 하게 된다. 따라서 비전 블록(600)의 슬라이딩 결합량은 항상 일정하게 되며, 비전 블록(600)의 카메라 조립체(200)에 대한 상대적 위치는 비전 블록(600)이 교체되더라도 항상 일정하게 유지될 수 있다.
원터치 락(630)은 비전 블록(600)과 카메라 조립체(200)의 결합이 수동으로 손쉽게 조작되도록 하는 것이다. 본 실시예의 원터치 락(630)으로는 복수의 부재를 결합시키기 위한 장치로서 널리 사용되는 통상의 원터치 락이 채용될 수 있다. 구체적으로 본 실시예의 원터치 락(630)은, 케이스(601)에 결합되는 고정부(636)와, 고정부(636)에 힌지 결합되는 레버(632)와, 레버(632)의 움직임에 의해서 진퇴되는 고리부(634)를 구비한다. 또한 원터치 락(630)은 레버(532)를 손쉽게 작동시킬 수 있도록 스프링을 구비할 수도 있다.
원터치 락(630)은 레버(632)에 작동시킴에 따라서 고리부(634)가 진퇴되므로, 비전 블록(600)과 카메라 조립체(200)가 결합된 상태에서 원터치 락(630)의 고리부(634)를 카메라 조립체(200)의 후크부(250)에 걸고 레버(632)를 누르면 원터치 락(630)의 고리부(634)가 후방으로 후퇴하면서 카메라 조립체(200)의 후크부(250)에 단단하게 밀착되어 걸린다. 따라서 비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)에 단단하게 결합된 상태를 유지할 수 있으므로, 무장 로봇(2)의 선회 구동, 카메라 조립체(200)의 상하 구동, 혹은 외부의 충격에도 비전 블록(600)이 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 비전 블록(600)을 분리할 필요가 있는 경우에는 원터치 락(630)의 레버(632)를 젖혀 열여주어 원터치 락(630)의 고리부(634)를 카메라 조립체(200)의 후크부(250)에 걸리지 않도록 해 줌으로써 용이하게 원터치 락(630)에 의한 비전 블록(600)의 고정을 해제시킬 수 있다. 따라서 비전 블록(600)의 분리 작업 및 비전 블록(600)의 교체 작업이 수동으로 매우 간편하게 이루어질 수 있다.
비전 블록(600)의 케이스(601)에 형성된 입사부(620)는 외부의 빛을 받아들이기 위한 것이며, 출사부(625)는 입사부(620)를 통하여 비전 블록(600)의 내부로 들어온 빛이 빠져나가도록 하기 위한 것이다.
본 실시예에서 비전 블록(600)의 출사부(625)는 비전 블록(600)이 카메라 조립체(200)에 결합 시에 주간용 카메라(215)에 대응되는 투광부(210)의 바로 앞에 위치된다. 즉 비전 블록(600)의 출사부(625)는 주간용 카메라(215)의 광축(A) 상에 배치된다. 그러나 비전 블록(600)의 입사부(620)는 비전 블록(600)의 출사부(625)와는 다르게 주간용 카메라(215)의 광축(A)으로부터 벗어난 위치에 위치, 즉 주간용 카메라(215)의 광축(A)에 교차하는 방향으로 이격되게 배치된다.
이와 같이 비전 블록(600)의 입사부(620)가 주간용 카메라(215)의 광축(A)에서 벗어난 위치에 위치되고, 출사부(625)는 주간용 카메라(215)의 광축(A) 상에 배치되기 때문에, 비전 블록(600)의 케이스(601) 내에는 비전 블록(600)의 입사부(620)로 유입된 빛을 출사부(625) 및 주간용 카메라(215)로 유도하기 위하여 복수의 반사부가 마련된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 비전 블록(600)이 카메라 조립체(200)에 결합된 상태에서, 비전 블록(600)의 입사부(620)로 들어온 빛은 제1반사부(640)를 통해서 주간용 카메라(215)의 광축(A)에 접근하는 방향으로 반사되고, 이는 다시 제2반사부(650)에 의해서 반사되어 주간용 카메라(215)의 광축(A)에 나란한 방향으로 반사된다. 따라서 비전 블록(600)의 입사부(620)로 들어온 빛은 두 번의 반사 과정을 거쳐서 주간용 카메라(215)로 유도되어 주간용 카메라(215)에 의해서 영상 신호로 변환된다.
이상과 같이 본 실시예의 무장 로봇(2)은 상술한 형태의 비전 블록(600)을 구비하기 때문에 무장 로봇(2)가 피격 또는 피폭되더라도 효과적으로 카메라 조립체(200)를 보호할 수 있다.
도 5는 무장 로봇(2)의 카메라 조립체(200)가 피격되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면 무장 로봇(2)의 카메라 조립체(200)에 설치된 주간용 카메라의 광축(A) 방향을 따라서 탄환(B)이 접근하더라도 비전 블록(600)에 가로막혀 투광부(210) 및 주간용 카메라(215)를 직접적으로 타격하지 못한다.
일반적으로 카메라는 고가의 장비로서 복잡한 광학적, 기구적, 전기적 구조를 가지기 때문에 파손될 경우에 교체에 많은 시간과 노력과 비용이 소요될 수 있다. 카메라의 파손을 방지하기 위하여 하우징(201)의 투광부(210,230)를 방탄 유리로 만들기도 하지만 방탄 유리도 강한 충격에 의해서 파손이 될 수 있어서 완전하게 카메라를 보호하기 어렵다.
이에 대하여 본 실시예의 무장 로봇(2)의 경우는 비전 블록(600)을 사용하여 주간용 카메라(215)로 직접적인 타격이 가해지는 것을 방지함으로써 주간용 카메라(215)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 피탄 또는 피폭시에도 주간용 카메라(215)를 교체하지 않아도 될 수 있다.
한편, 탄환(B)이 비전 블록(600)의 입사부(620)를 향하는 방향으로 접근하여 비전 블록(600)의 입사부(620)를 타격할 수도 있는데, 비전 블록(600)의 입사부(620)는 주간용 카메라(215)의 광축(A)에서 벗어난 위치에 위치되므로 주간용 카메라(215)는 직접적인 타격을 받지 않게 된다. 대신에 이러한 타격으로 인하여 비전 블록(600)의 입사부(620)가 파손될 수도 있기는 하나, 앞서 설명한 바와 같이 비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)에서 원터치 방식으로 수동으로 손쉽게 착탈이 가능하므로 파손되더라도 신속하게 교체가 가능하므로, 무장 로봇(2)을 재빨리 재가동하는데 매우 효과적이다.
또한 비전 블록(600)은 전자 장치를 구비하지 않을 수 있으며, 단순한 구조를 가지므로 카메라에 비해서 제작 비용이 현저히 낮다. 따라서 카메라가 파손된 경우에 비해서 수리에 소요되는 비용이 현저히 감소될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화가 가능하다.
예를 들어 상술한 실시예에서는 비전 블록(600)이 주간용 카메라(215)의 전방에만 설치되는 것으로 설명하였으나, 비전 블록(600)은 야간용 카메라(235)의 전방에도 설치될 수 있고, 주간용 카메라(215) 및 야간용 카메라(235)를 포함한 모든 카메라(215,235)의 전방에 설치되어 이들을 직접적인 타격으로부터 보호할 수도 있다. 또한 비전 블록(600)은 레이저 측거 장치의 전방에도 설치될 수도 있다.
또한 상술한 실시예에서는 비전 블록(600)이 카메라 조립체(200)에 슬라이딩 결합하는 것으로 설명하였으나 비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)에 착탈 가능한 결합 형태라면 어떠한 것이든지 가능하다. 예컨대 비전 블록(600)은 카메라 조립체(200)에 나사로 체결되어 조립될 수도 있고, 비전 블록(600) 및 카메라 조립체(200)에 어느 하나에 끼움 돌기가 형성되고 다른 하나에는 끼움 구멍이 형성되어 이들이 끼워짐으로써 상호 결합되는 것일 수도 있다.
또한 상술한 실시예에서는 원터치 락(630)을 이용하여 비전 블록(600)과 카메라 조립체(200)의 결합을 견고하게 유지시키는 것으로 설명하였으나, 비전 블록(600)과 카메라 조립체(200)의 견고한 결합 유지를 위해서는 여하한 조임 수단, 예컨대 나사, 클램프 또는 탄성 후크 등이 사용될 수도 있다.
또한 상술한 실시예에서는 비전 블록(600)의 내부에 한 쌍의 반사부(640,650)이 배치되어 두 번의 반사를 통해서 비전 블록(600)의 입사부(620)로 들온 빛이 카메라로 유도되는 것으로 설명하였으나, 비전 블록(600)의 입사부(620)로 들어온 빛은 한 번의 반사를 통하여 카메라로 유도될 수도 있고 세 번 이상의 반사를 통하여 카메라로 유도될 수도 있다.
이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다.
2 ... 무장 로봇
21 ... 영상 장치부
100 ... 화기부
200 ... 카메라 조립체
201 ... 하우징
300 ... 몸체부
400 ... 베이스부
600 ... 비전 블록
620 ... 비전 블록의 입사부

Claims (4)

  1. 투광부가 형성된 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 투광부를 통하여 상기 하우징의 외부의 영상을 촬영하는 카메라와,
    상기 하우징에 결합되며, 빛이 유입되는 입사부와 상기 입사부로 들어온 빛을 상기 하우징의 투광부로 내보내는 출사부를 구비하는 비전 블록을 구비하며,
    상기 비전 블록의 입사부는 상기 카메라의 광축에서 벗어나도록 위치되는 무장 로봇의 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비전 블록은,
    상기 입사부로 들어온 빛을 반사시키는 제1반사부와,
    상기 제1반사부에서 반사된 빛을 상기 출사부로 반사시키는 제2반사부를 구비하는 원격 무장 로봇의 영상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비전 블록과 상기 하우징을 고정 및 고정 해제 시키며, 상기 하우징의 외측에 노출되게 위치되는 원터치 락을 더 구비하는 원격 무장 로봇의 영상 장치.
  4. 베이스부와,
    상기 베이스부에 회전 가능하게 결합되는 몸체부와,
    상기 몸체부에 결합되는 화기부와,
    상기 몸체부에 결합되는 제1항의 영상 장치를 구비하는 무장 로봇.

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