KR20140139152A - 자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임무를 수행할 지역까지 부력 조절 장치를 구동시켜 장거리 운항을 수행하고, 임무를 수행할 지역에서 추진 장치를 구동시켜 해당 임무를 정밀하게 수행할 수 있는 자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체와, 상기 선체의 선미에 설치되어 추진력을 발생시키는 추진 장치와, 상기 선체의 선수에 설치되어 부력을 조절하는 부력 조절 장치와, 상기 선체의 항해시 상기 추진 장치 또는 부력 조절 장치를 선택적으로 구동시키도록 제어하는 제어 장치를 포함하는 자율 무인 잠수정이 제공된다.

Description

자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어방법{AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE AND METHOD FOR OPERATING CONTROL OF THE SAME}
본 발명은 자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 임무를 수행할 지역까지 부력 조절 장치를 구동시켜 장거리 운항을 수행하고, 임무를 수행할 지역에서 추진 장치를 구동시켜 해당 임무를 정밀하게 수행할 수 있는 자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어 방법에 관한 것이다.
일반적인 자율 무인 잠수정은 추진 장치를 구동하여 추진력을 획득하게 되며, 이는 정밀한 항법을 가능하게 하지만, 배터리의 소모가 심하여 장거리 운항에는 제약이 있다.
다른 형태의 무인 잠수정으로, 자중으로 하강운동을 하고 다시 부력을 발생시켜 상승운동을 하는 방식인 부력 조절 장치로 운항하는 자율 무인 잠수정인 수중 글라이더가 있다. 수중 글라이더는 배터리 소모가 극히 적은 장점을 활용하여 장거리 운항에 사용되고 있다.
그러나, 수중 글라이더는 자체 추진 장치가 없기 때문에 정밀한 항법을 적용할 수 없는 단점이 있다.
따라서 장거리 목적지까지의 운항은 부력 조절 장치를 사용하여 배터리소모를 최소화하고 목적지에 도달한 후 자체 추진 장치를 활용하여 정밀 임무를 수행할 수 있도록 하는 자율 무인 잠수정이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 임무를 수행할 지역까지 부력 조절 장치를 구동시켜 장거리 운항을 수행하고, 임무를 수행할 지역에서 추진 장치를 구동시켜 해당 임무를 정밀하게 수행할 수 있는 자율 무인 잠수정 및 그의 구동 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선체와, 상기 선체의 선미에 설치되어 추진력을 발생시키는 추진 장치와, 상기 선체의 선수에 설치되어 부력을 조절하는 부력 조절 장치와, 상기 선체의 항해시 상기 추진 장치 또는 부력 조절 장치를 선택적으로 구동시키도록 제어하는 제어 장치를 포함하는 자율 무인 잠수정이 제공된다.
상기 제어 장치는 출발지에서 목적지까지의 항해 경로와, 상기 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함하는 설정정보를 설정하는 설정부와, 상기 설정된 설정정보를 저장하는 메모리와, 상기 선체가 항해 경로에 있는지 또는 목적지에 도달했는지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단결과 상기 선체가 항해 경로에 있는 경우 상기 부력 엔진을 구동시키고, 상기 선체가 상기 목적지에 도달한 경우 상기 추진 장치를 상기 임무 수행 시간 동안 구동시키는 구동 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 무인 잠수정은 상기 선체의 방향을 제어하는 타 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 무인 잠수정은 상기 부력 조절 장치에 의한 하강 및 상승 운동시 양력을 발생시키는 양력 타 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선체와, 상기 선체의 선미에 설치되어 추진력을 발생시키는 추진 장치와, 상기 선체의 선수에 설치되어 부력을 조절하는 부력 조절 장치를 포함하는 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법으로, 상기 선체의 항해시 상기 추진 장치 또는 상기 부력 조절 장치를 선택적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법은 출발지에서 목적지까지의 항해 경로와, 상기 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함하는 설정정보를 설정하는 단계와, 상기 선체가 상기 항해 경로에 있는지 또는 목적지에 도달했는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 선체가 항해 경로에 있는 경우 상기 부력 엔진을 구동시키고, 상기 선체가 상기 목적지에 도달한 경우 상기 추진 장치를 상기 임무 수행 시간 동안 구동시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 임무를 수행할 지역까지 부력 조절 장치를 통해 장거리 운항을 수행하고, 임무를 수행할 지역에서 추진 장치를 이용하여 해당 임무를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 장거리 목적지까지의 운항시에 배터리소모를 최소화할 수 있고 목적지에 도달한 후에 정밀한 임무수행을 가능하게 하여 심해저 등 수심이 깊은 곳에서의 탐사 임무도 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 무인 잠수정을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 제어 장치를 설명하기 위한 블록도, 그리고
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 무인 잠수정을 도시한 도면을 도시하고 있고, 도 2는 도 1에 도시된 제어 장치를 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 무인 잠수정은 선체(1)와, 선체(1) 내에 설치된 추진 장치(3)와, 추진 장치(3)의 반대쪽 선체(1)에 설치된 부력 조절 장치(4)와, 추진 장치(3)와 부력 조절 장치(4)를 선택적으로 구동시키도록 제어하는 제어 장치(6)를 포함한다. 나아가, 자율 무인 잠수정은 선체(1)의 방향을 제어하는 타 장치(2)와, 부력 조절 장치(4)에 의한 하강 및 상승 운동시 양력을 발생시키는 양력 타 장치(5)를 더 포함할 수 있다.
자율 무인 잠수정은 미리 입력된 프로그램에 따라 정해진 항로를 항해하도록 하는 예정 프로그램(Pre-programmed) 방식에 의해 운용되는데, 선체(1)의 항해 경로를 지정하고 작동시켜야 할 탐사장비의 작동시간 등을 미리 정해 놓은 소프트웨어를 미션 프로그램(Mission Program)이라고 하고, 미션 프로그램은 전문지식이 없는 사람도 쉽게 작성하여 선체(1)를 운용할 수 있도록 만들어져 있으며, 운용자가 필요할 경우 약속된 음파신호를 이용하여 원격 운전도 가능하도록 설계되어 있다.
자율 임무를 수행하는 선체(1)의 선미쪽에는 추진 장치(3)가 설치되고, 선수쪽에는 부력 조절 장치(4)가 설치되어 있다.
추진 장치(3)는 추진 및 방향을 조절하기 위한 쓰러스터(Thruster)를 포함할 수 있다. 추진 장치(3) 구동시 타 장치(2)도 구동되어 정밀하게 방향을 조절할 수 있다.
쓰러스터는 자유롭게 회전할 수 있는 구조로, 방향전환 및 추력을 제공할 수 있다. 따라서 추진 장치(3)의 추력을 조절하여 자율 무인 잠수정의 수중 항해시 상하, 및 좌우 방향의 자세 제어가 가능하여, 정밀한 임무 수행이 가능하다.
부력 조절 장치(4)는 물의 주입 또는 배출을 위한 부력 탱크(도시 생략)과, 부력 탱크에 연결된 펌프(도시 생략)를 포함할 수 있다. 따라서 부력 조절 장치(4)는 펌프를 이용하여 부력 탱크에 물을 주입하거나 배출함에 따라 발생되는 부력의 변화에 의해 승강하면서 전진하므로, 동력 효율이 매우 높고, 적은 동력으로도 장시간 탐색이 가능하다.
제어 장치(6)는 수중에서의 선체 운용시 운항을 자동으로 제어하고 탐사 임무 수행을 위해 각종 장비와 센서들을 제어한다.
특히 제어 장치(6)는 미리 정해진 항로로 항해시 출발지에서 목적지까지의 항해 경로에 있는 경우 상술된 부력 조절 장치(4)를 구동시키고 목적지에 도달한 경우 임무 수행 시간 동안 상술된 추진 장치(3)를 구동시키도록 제어할 수 있다.
도 2를 참조하여 더 설명하면 제어 장치(6)는 설정부(61), 메모리(62), 판단부(63) 및 구동 제어부(64)를 포함하여 구성될 수 있다.
설정부(61)는 운용자의 입력에 의해 추진 장치(3)와 부력 조절 장치(4)를 선택적으로 구동시키기 위한 설정정보를 설정할 수 있다. 이때 설정정보는 출발지에서 목적지까지의 항해 경로, 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함한다. 나아가, 설정정보는 목적지에서 모선으로의 귀환 경로를 더 포함할 수 있다.
여기서 설정정보는 선체(1)의 항해 경로를 지정하고 작동시켜야 할 탐사장비의 작동시간 등을 미리 정해 놓은 소프트웨어를 미션 프로그램(Mission Program)일 수 있다.
메모리62)는 설정부(61)를 통해 설정된 설정정보 또는 미션 프로그램을 저장한다.
판단부(63)는 선체(1)가 항해 경로에 있는지 여부를 판단한다. 이때 판단부(63)는 GPS 수신부(미도시)를 통하여 수신된 GPS 정보에 기반하여 항해 경로에 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한 판단부(63)는 선체(1)가 목적지에 도달했는지 여부를 판단할 수 있다. 목적지에 도달했는지 여부도 GPS 정보에 근거하여 판단할 수 있다.
또한 판단부(63)는 목적지에서 설정된 임무 수행 시간이 경과되었는지 여부를 판단한다. 이때, 판단부(63)는 목적지에서부터 시간을 카운트하는 카운터(미도시)에 의해 카운트된 시간과 임무 수행 시간을 비교하여 임무 수행 시간을 경과했는지 여부를 판단할 수 있다.
판단부(63)의 판단결과, 선체(1)가 항해 경로에 있는 경우 구동 제어부(64)는 장거리 운항에 유리한 부력 조절 장치(4)의 구동을 위한 구동제어신호를 인가하여 부력 조절 장치(4)를 구동시키도록 제어한다.
또한 구동 제어부(64)는 판단부(63)의 판단결과, 선체(1)가 목적지에 도달한 경우 임무 수행 시간 동안 정밀한 임무수행에 유리한 추진 장치(3)의 구동을 위한 구동제어신호를 인가하여 추진 장치(3)를 구동시키도록 제어한다.
또한 구동 제어부(64)는 임무 수행 시간이 경과된 경우 귀환 경로로의 운항을 위해 부력 조절 장치(4)에 구동제어신호를 제공할 수 있다.
이렇게 함으로써, 장거리 운항시 부력 조절 장치를 구동시켜 배터리 소모를 최소화할 수 있고, 정밀한 임무 수행시 추진 장치를 구동시켜 임무를 정밀하게 수행할 수 있어, 미션 임무를 효율적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 구성된 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시하고 있다.
자율 무인 잠수정은 선체(1)에 설치된 추진 장치(3), 부력 조절 장치(4), 및 추진 장치(3) 및 부력 조절 장치(4)의 선택적인 구동 제어를 가능하도록 한 제어 장치(6)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어 장치(6)는 출발지에서 목적지까지의 항해 경로, 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함하는 설정정보를 설정한다(S11). 여기서 설정정보는 선체(1)의 항해 경로를 지정하고 작동시켜야 할 탐사장비의 작동시간 등을 미리 정해 놓은 소프트웨어를 미션 프로그램(Mission Program)이거나, 또는 운용자에 의해 직접 입력될 수도 있다. 설정 정보는 목적지에서 임무 수행 시간 동안 임무를 완료한 후에 모선으로의 귀환경로를 포함할 수 있다.
다음 제어 장치(6)는 선체(1)가 항해 경로 상에 있는지 여부를 판단한다(S13). 항해 경로 상에 있는지 여부는 GPS 수신기로부터 수신된 GPS 정보에 근거하여 판단할 수 있다.
상기 S13 단계의 판단결과 선체(1)가 항해 경로 상에 있지 않은 경우 후술하는 S17 단계로 프로세스를 이동하여 목적지에 도달했는지 여부를 판단한다. 이와 같은 프로세스는 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 S13 단계의 판단결과 선체(1)가 항해 경로 상에 있는 경우 제어 장치(6)는 부력 조절 장치(4)를 구동시킨다(S15). 부력 조절 장치(4)는 부력의 변화에 의해 승강하면서 전진하여 목적지까지의 운항에 유리하고, 적은 동력으로 장시간 탐색이 가능하다. 이때 부력 조절 장치(4)에 의한 하강 및 상승 운동시 양력 타 장치(5)는 양력을 발생시킨다.
다음 제어 장치(6)는 선체(1)가 목적지에 도달했는지 여부를 판단한다(S17).
상기 S17 단계의 판단결과 선체(1)가 목적지에 도달하지 않은 경우 제어 장치(6)는 상술된 S15 단계로 프로세스를 이동하여 부력 조절 장치(4)를 구동시킨다.
상기 S17 단계의 판단결과 선체(1)가 목적지에 도달한 경우 제어 장치(6)는 정밀한 항해를 가능하게 하는 추진 장치(3)를 구동시킨다(S19).
다음 제어 장치(6)는 목적지에 도착후 임무 수행 시간이 경과되었는지 여부를 판단한다(S21). 임무 수행 시간에 자율 무인 잠수정은 예를 들면 카메라를 통해 주변정보를 획득할 수 있다.
상기 S21 단계의 판단결과 임무 수행 시간이 경과되지 않은 경우 제어 장치(6)는 상술된 S19 단계로 프로세스를 이동하여 추진 장치(3)를 구동시킨다.
상기 S21 단계의 판단결과 임무 수행 시간이 경과된 경우 제어 장치(6)는 부력 조절 장치(4)를 구동시켜 모선으로의 귀환을 가능하도록 제어한다(S23).
그리하여 장거리 운항시 부력 조절 장치를 구동시켜 배터리 소모를 최소화할 수 있고, 정밀한 임무 수행시 추진 장치를 구동시켜 임무를 정밀하게 수행할 수 있으며, 귀환시 부력 조절 장치를 구동시켜 모선으로의 귀환을 신속하게 수행할 수 있으므로, 심해저 등 수심이 깊은 곳에서의 탐사 임무도 효율적으로 수행할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
1 : 선체 2 : 타 장치
3 : 추력 장치 4 : 부력 조절 장치
5 : 양력 타 장치 6 : 제어 장치
61 : 설정부 62 : 메모리
63 : 판단부 64 : 구동 제어부

Claims (6)

  1. 선체와,
    상기 선체의 선미에 설치되어 추진력을 발생시키는 추진 장치와,
    상기 선체의 선수에 설치되어 부력을 조절하는 부력 조절 장치와,
    상기 선체의 항해시 상기 추진 장치 또는 부력 조절 장치를 선택적으로 구동시키도록 제어하는 제어 장치를 포함하는 자율 무인 잠수정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 장치는
    출발지에서 목적지까지의 항해 경로와, 상기 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함하는 설정정보를 설정하는 설정부와,
    상기 설정된 설정정보를 저장하는 메모리와,
    상기 선체가 항해 경로에 있는지 또는 목적지에 도달했는지 여부를 판단하는 판단부와,
    상기 판단부의 판단결과 상기 선체가 항해 경로에 있는 경우 상기 부력 엔진을 구동시키고, 상기 선체가 상기 목적지에 도달한 경우 상기 추진 장치를 상기 임무 수행 시간 동안 구동시키는 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 선체의 방향을 제어하는 타 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부력 조절 장치에 의한 하강 및 상승 운동시 양력을 발생시키는 양력 타 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정.
  5. 선체와, 상기 선체의 선미에 설치되어 추진력을 발생시키는 추진 장치와, 상기 선체의 선수에 설치되어 부력을 조절하는 부력 조절 장치를 포함하는 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법으로,
    상기 선체의 항해시 상기 추진 장치 또는 상기 부력 조절 장치를 선택적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    출발지에서 목적지까지의 항해 경로와, 상기 목적지에서의 임무 수행 시간을 포함하는 설정정보를 설정하는 단계와,
    상기 선체가 상기 항해 경로에 있는지 또는 목적지에 도달했는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 판단하는 단계의 판단결과 상기 선체가 항해 경로에 있는 경우 상기 부력 엔진을 구동시키고, 상기 선체가 상기 목적지에 도달한 경우 상기 추진 장치를 상기 임무 수행 시간 동안 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 무인 잠수정의 구동 제어 방법.
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