KR20150037348A - 수중로봇 충전장치 및 그 방법 - Google Patents

수중로봇 충전장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20150037348A KR20130116871A KR20130116871A KR20150037348A KR 20150037348 A KR20150037348 A KR 20150037348A KR 20130116871 A KR20130116871 A KR 20130116871A KR 20130116871 A KR20130116871 A KR 20130116871A KR 20150037348 A KR20150037348 A KR 20150037348A
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Abstract

수중에서 수중로봇을 무선으로 충전할 수 있도록 한 수중로봇 충전장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 위치 인식을 위한 조명을 제공하고, 충전 대상 체의 도킹시 수중에서 무선으로 충전해주는 충전 스테이션; 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 조명을 탐지하여 상기 충전 스테이션의 위치를 인식하고, 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 이동하여 충전을 받는 수중 로봇을 포함하고, 수중 로봇에서 충전 스테이션으로부터 출력되는 조명을 인식하여 충전 스테이션 위치를 인식하고, 충전 스테이션에 근접하면 수중 로봇을 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 초기 이동시킨 후, 충전 위치에 근접하면 충전 위치 인식용 조명을 인식하여 충전 위치에 도킹한 후, 충전 스테이션에서 무선으로 상기 수중 로봇을 충전하게 된다.

Description

수중로봇 충전장치 및 그 방법{Apparatus for power charge in underwater robot and method thereof}
본 발명은 수중로봇 충전에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중에서 수중로봇을 무선으로 충전할 수 있도록 한 수중로봇 충전장치 및 그 방법에 관한 것이다.
심해에서 사용되고 있는 수중 로봇은 수중에서 탐사를 하거나 수중에서 필요한 작업을 하기 위한 로봇으로서, 구동 전력을 필요로 한다. 수중로봇에 구동 전력을 공급해주기 위한 방법으로서, 수중 케이블을 이용한 유선 전력 공급방법과 배터리를 이용하는 방법이 있다.
수중에서 유선기기를 이용하여 충전을 할 경우 누전의 위험성이 존재한다. 이러한 위험성을 해결하기 위해, 수중 케이블을 이용하여 전력을 지속적으로 공급하거나 배터리를 이용하여 전력을 공급하게 된다.
수중 케이블을 이용하는 경우, 지상에서 또는 장치에서 케이블을 연결해야 하기 때문에 장비를 제어하기 힘들고, 수중 로봇인 경우 심해에서 작업하는 경우 케이블 길이가 2000m이상 소요되어, 케이블 무게, 길이 때문에 케이블 관리를 제어하는 별도의 기구도 상당이 많이 필요해진다. 아울러 배터리를 이용하는 경우 사용시간이 한정되어 있어, 자주 배터리를 충전해야하는 불편함이 있다. 특히, 심해에서 작업을 하는 경우, 심해에 내려가는 동력이 많이 필요하여 실제 수중로봇에 내장된 배터리로 수중작업을 하는 시간은 매우 짧아진다. 이러한 단점을 보완하기 위해 배터리 용량을 증가하게 되면, 배터리 무게가 증가하여 수중로봇의 운영에 또 다른 문제점을 유발한다.
상기와 같은 수중로봇의 충전에 대한 문제를 해결하기 위해서 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012324호(2011.02.09. 공개)와 <특허문헌 2> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1003967호(2010.12. 20. 등록) 및 <특허문헌 3> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0014371호(2011.02.11. 공개)에 개시된다.
개시된 <특허문헌 1>은 수중로봇에 배터리를 구비하며, 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우, 충전 요청 패킷을 전송하고, 수중 탐사 로봇과 물리적으로 결합되는 충전 부재 및 전자석을 포함하는 충전 스테이션에서 수중 탐사 로봇과 충전 부재를 결합하여 수중 탐사 로봇의 배터리를 수중에서 무선으로 충전하게 된다.
아울러 <특허문헌 2>는 수중로봇에 배터리를 구비하며, 수중을 탐사하는 수중 탐사 로봇 및 수중 탐사 로봇의 배터리를 충전하는 크레인형 충전 스테이션을 구비하고, 적외선 센서를 이용하여 접근하는 수중 탐사 로봇을 감지하고, 크레인을 이용하여 수중 탐사 로봇을 잡아 충전부의 충전 위치에 위치시킨 후, 수중에서 무선으로 충전하게 된다.
또한, <특허문헌 3>은 수중로봇에 배터리를 구비하며, 배터리의 잔량이 임계치 이하인 경우 충전 요청 패킷을 전송하고, 충전 요청 패킷이 수신되면 전자석을 작동시켜 자력에 의해 수중 탐사 로봇을 충전 위치에 위치시켜, 수중에서 무선으로 충전하게 된다.
대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012324호(2011.02.09. 공개) 대한민국 등록특허 등록번호 10-1003967호(2010.12. 20. 등록) 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0014371호(2011.02.11. 공개)
그러나 상기와 같은 종래의 수중 충전 장치는 수중에서 무선 충전은 가능하나, 수중 로봇을 수중 충전 스테이션에 도킹시키는 장치가 복잡하다는 문제점이 있었다.
또한, 수중 로봇이 충전 스테이션을 인식하는 방법은 제시되지 않은 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수중에서 수중로봇을 무선으로 충전할 수 있도록 한 수중로봇 충전장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수중에서 수중로봇이 충전 모듈(충전 스테이션)의 위치를 용이하게 인식할 수 있도록 한 수중로봇 충전장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수중로봇 충전장치는 위치 인식을 위한 조명을 제공하고, 충전 대상 체의 도킹시 수중에서 무선으로 충전해주는 충전 스테이션; 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 조명을 탐지하여 상기 충전 스테이션의 위치를 인식하고, 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 이동하여 충전을 받는 수중 로봇을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 스테이션은 수중에서 특정 위치에 고정하기 위한 충전 플레이트; 상기 충전 플레이트와 결합하며, 위치 인식용 조명을 제공하고 수중 로봇을 충전해주는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전부는 상기 충전 플레이트와 결합하는 몸체; 상기 몸체의 테두리에 결합하여 위치 인식용 조명을 제공하는 제1 발광다이오드; 상기 몸체의 상부에 형성되고, 충전 위치 인식용 조명을 제공하는 제2 및 제3 발광다이오드; 상기 수중 로봇이 충전 위치에 결합되면 무선 충전 방식으로 상기 수중 로봇을 충전해주는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전부는 상기 몸체의 상부에 형성되고, 자력으로 상기 수중 로봇을 고정하는 복수의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전부는 충전 대상인 수중 로봇이 충전 위치에 도킹 되었는지를 인식하는 로봇 인식부; 상기 위치 인식용 조명의 구동을 제어하고, 상기 로봇 인식부에 의해 수중 로봇의 도킹이 인식되면 전자석 구동과 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전부는 상기 제어부의 조명 구동 제어에 따라 위치 인식을 위한 제1 내지 제3 발광다이오드를 점등시키는 조명 구동부; 상기 제어부의 제어에 따라 수중 로봇을 고정하는 복수의 전자석을 구동시키는 전자석 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어부는 충전이 완료되면 상기 전자석 구동부를 오프하여 수중 로봇의 고정을 해제하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수중 로봇은 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 위치 인식용 조명을 인식하는 제1 비전; 상기 충전 스테이션을 감지하기 위한 물체 감지부; 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 충전 위치 조명을 인식하는 제2 비전; 상기 제1 비전과 물체 감지부의 출력에 따라 수중 로봇이 충전 스테이션으로 이동하도록 제어하고, 상기 제2 비전의 출력을 분석하여 수중 로봇이 충전 위치로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수중 로봇은 상기 제어부의 제어에 따라 수중 로봇을 상기 충전 스테이션 또는 충전 위치로 이동시키는 로봇 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 수중 로봇은 상기 충전 스테이션의 전자석과 결합하여 수중 로봇을 고정하기 위한 복수의 고정 핀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서 수중 로봇은 상기 충전 스테이션에서 무선으로 공급해주는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수중로봇 충전방법은 (a) 수중 로봇에서 충전 스테이션으로부터 출력되는 조명을 인식하여 충전 스테이션 위치를 인식하는 단계; (b) 상기 충전 스테이션에 근접하면 상기 수중 로봇을 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 초기 이동시키는 단계; (c) 초기 이동을 통해 충전 위치에 근접하면 충전 위치 인식용 조명을 인식하여 충전 위치에 도킹하는 단계; (d) 상기 충전 스테이션에서 상기 수중 로봇을 고정하는 단계; (e) 상기 충전 스테이션에서 무선으로 상기 수중 로봇을 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 수중에서 수중로봇을 무선으로 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수중에서 수중로봇이 충전 모듈(충전 스테이션)의 위치를 용이하게 인식할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중로봇 충전장치의 개략 구성도,
도 2a는 도 1의 충전 스테이션의 저면도,
도 2b는 도 1의 충전 스테이션의 측면도,
도 3a는 도 1의 충전 로봇의 저면도,
도 3b는 도 1의 충전 로봇의 정면도,
도 4는 본 발명에서 수중 로봇이 충전 스테이션의 충전 위치로 이동하는 예시도,
도 5는 도 1의 충전 스테이션의 구성을 보인 블록도,
도 6은 도 1의 수중 로봇의 구성을 보인 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 수중로봇 충전방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수중로봇 충전장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수중로봇 충전장치의 개략 구성도로서, 위치 인식을 위한 조명을 제공하고, 충전 대상 체의 도킹시 수중에서 무선으로 충전해주는 충전 스테이션(100); 상기 충전 스테이션(100)에서 제공해주는 조명을 탐지하여 상기 충전 스테이션(100)의 위치를 인식하고, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 위치로 이동하여 충전을 받는 수중 로봇(200)을 포함한다.
상기 충전 스테이션(100)은 도 2a 및 도 2b, 도 5에 도시한 바와 같이, 수중에서 특정 위치에 고정하기 위한 충전 플레이트(110); 상기 충전 플레이트(110)와 결합하며, 위치 인식용 조명을 제공하고 수중 로봇(200)을 충전해주는 충전부(120)를 포함한다.
상기 충전부(120)는 상기 충전 플레이트(110)와 결합하기 위한 몸체가 구비되며, 상기 몸체의 테두리에는 위치 인식용 조명을 제공하는 제1 발광다이오드(LED)(121)가 형성된다. 그리고 상기 몸체의 상부에는 충전 위치 인식용 조명을 제공하는 제2 및 제3 발광다이오드(122)(123)가 구비된다. 여기서 제2 및 제3 발광다이오드(122)(123)는 비전으로 촬영시 원형의 조명이 형상되도록 원형으로 구현하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 충전부(120)는 상기 수중 로봇(200)이 충전 위치에 결합되면 무선 충전 방식으로 상기 수중 로봇(200)을 충전해주는 충전기(125)가 형성되며, 상기 몸체의 상부에는 자력으로 상기 수중 로봇(200)을 고정하는 복수의 전자석(124a ~ 124d)을 포함한다.
또한, 상기 충전부(120)는 충전 대상인 수중 로봇(200)이 충전 위치에 도킹 되었는지를 인식하는 로봇 인식부(127); 상기 위치 인식용 조명의 구동을 제어하고, 상기 로봇 인식부(127)에 의해 수중 로봇(200)의 도킹이 인식되면 전자석 구동과 충전을 제어하는 제어부(125)를 포함한다.
또한, 상기 충전부(120)는 상기 제어부(125)의 조명 구동 제어에 따라 위치 인식을 위한 제1 내지 제3 발광다이오드(121 ~ 123)를 점등시키는 조명 구동부(126); 상기 제어부(125)의 제어에 따라 수중 로봇(200)을 고정하는 복수의 전자석(124a ~ 124d)을 구동시키는 전자석 구동부(128)를 포함한다.
여기서 제어부(125), 조명 구동부(126), 전자석 구동부(128), 충전기(125)는 상기 충전부(120)의 몸체 내부에 내장되는 것이 바람직하다.
한편, 수중 로봇(200)은 도 3a 및 도 3b, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 충전 스테이션(100)에서 제공해주는 위치 인식용 조명을 인식하는 제1 비전(201); 상기 충전 스테이션(100)을 감지하기 위한 물체 감지부(207); 상기 충전 스테이션(100)에서 제공해주는 충전 위치 조명을 인식하는 제2 비전(202); 상기 제1 비전(201)과 물체 감지부(207)의 출력에 따라 수중 로봇(200)이 충전 스테이션(100)으로 이동하도록 제어하고, 상기 제2 비전(202)의 출력을 분석하여 수중 로봇(200)이 충전 위치로 이동하도록 제어하는 제어부(205)를 포함한다.
아울러 상기 수중 로봇(200)은 상기 제어부(205)의 제어에 따라 수중 로봇(200)을 상기 충전 스테이션(100) 또는 충전 위치로 이동시키는 로봇 이동부(206); 상기 충전 스테이션(100)의 전자석과 결합하여 수중 로봇(200)을 고정하기 위한 복수의 고정 핀(203a ~ 203d); 상기 충전 스테이션(100)에서 무선으로 공급해주는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 배터리 모듈(204)을 포함한다.
여기서 제어부(205), 로봇 이동부(206), 배터리 모듈(204)은 상기 수중 로봇(200)의 몸체 내부에 내장되는 것이 바람직하다. 그리고 도면에 물체 감지부(207)는 도시하지 않았지만, 물체 감지부(207)는 외부에서 식별 가능하도록 수중 로봇(200)의 몸체에 구현되는 것이 바람직하다. 이러한 물체 감지부(207)는 적외선, 소나 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 수중로봇 충전장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수중 로봇(200)을 수중에서 무선으로 충전해주기 위한 충전 스테이션(100)을 수중에 위치시킨다. 이때 충전 스테이션(100)은 수중 케이블을 통해 충전 전력을 공급받을 수 있다.
충전 스테이션(100)은 충전 플레이트(110)에 의해 수중의 특정 위치에 고정되며, 제어부(125)의 제어에 의해 조명 구동부(126)가 구동하여 제1 내지 제3 발광다이오드(LED)(121 ~123)가 발광을 하여 위치 인식용 조명을 제공하게 된다. 여기서 제1발광다이오드(121)는 충전부(120)의 몸체 테두리를 따라 발광하여 충전 스테이션(100)의 위치를 알려주는 조명 역할을 하고, 제2발광다이오드(122) 및 제3발광다이오드(123)는 충전부(120)에 구비된 충전 위치를 알려주는 조명 역할을 한다.
충전이 필요한 수중 로봇(200)은 제1비전(201)을 통해 충전 스테이션(100)의 제1발광다이오드(121)에서 제공해주는 조명을 인식하여 제어부(205)에 전달한다. 여기서 제1비전(201)은 제1발광다이오드(121)의 조명을 선 형태로 촬영하게 된다. 제어부(205)는 제1비전(201)을 통해 촬영된 영상을 검색하여 화면에 특정 선이 보이면 충전 스테이션(100)으로 인식하고, 해당 방향으로 수중 로봇(200)이 이동하도록 로봇 이동부(206)를 제어한다. 여기서 로봇 이동부(206)가 수중에서 수중로봇(200)을 이동시키는 방법은 통상의 수중 로봇이 수중에서 이동하는 방법과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
로봇 이동부(206)에 의해 수중로봇(200)이 충전 스테이션(100)으로 이동을 시작하면, 물체 감지부(207)는 적외선 또는 소나 등을 이용하여 물체를 감지하게 된다. 즉, 충전 스테이션(100)을 감지하게 된다. 여기서 적외선이나 소나 등의 감지 거리를 조정하는 것으로서, 충전 스테이션(100)과의 접근거리를 인식할 수 있다.
물체 감지부(207)에 의해 충전 스테이션(100)이 감지되면, 제어부(205)는 로봇 이동부(206)를 제어하여 수중 로봇(200)의 전진을 정지시키고, 제1비전(201)에서 획득한 조명 영상을 기반으로 수중로봇(200)을 상승시킨다. 여기서 수중로봇(200)의 상승은 충전 스테이션의 높이에 따라 미리 설정해 놓는 것이 바람직하다. 물론, 물체 감지장치를 이용하여 충전 스테이션을 지속적으로 감지하면서 수중로봇을 충전 스테이션의 위로 올리는 것이 가능하지만, 이 경우 감지 장치나 감지 프로세스가 복잡할 우려가 있으므로, 본 발명에서는 충전 스테이션의 높이에 따라 미리 상승 높이를 설정해 놓고, 수중 로봇을 해당 상승 높이까지 상승시키는 것으로 가정한다.
로봇 이동부(206)의 이동에 따라 수중 로봇(200)이 충전 스테이션(100)의 위로 상승하게 되면, 제어부(205)는 로봇 이동부(206)를 제어하여 수중 로봇(200)의 상승을 정지시키고, 다시 수중 로봇(200)의 전진 방향으로 구동시킨다.
수중 로봇(200)이 전진 방향으로 구동을 시작하면, 제2비전(202)은 충전 스테이션(100)의 충전부(120)에 구비된 제2발광다이오드(122) 및 제3발광다이오드(123)에서 제공해주는 조명을 촬영하여 제어부(205)에 전달한다.
상기 제어부(205)는 전달되는 조명 영상을 분석하여 도 4에 도시한 바와 같이, 수중 로봇(200)을 충전 스테이션(100)의 충전 위치로 이동시키게 된다.
여기서 수중 로봇(200)의 배터리 부분을 정확하게 충전부(120)의 충전기(125)에 접촉하려면 충전 위치를 정확하게 인식하고 있어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 발광다이오드 2개를 이용하고, 제2 비전(202)에서 이를 촬영하고, 제어부(205)에서 2개의 원의 크기, 찌그러짐을 인식하여 정확하게 충전 위치로 수중 로봇(200)을 이동시키게 된다. 즉, 2개의 발광다이오드에서 제공되는 조명을 비전으로 촬영하게 되면 외부 원과 그 외부 원의 내부의 중심에 존재하는 내부 원과 같이 2개의 원이 된다. 그 2개의 원이 모두 영상의 중심에 위치하면 제어부(205)는 수중 로봇(200)이 충전 위치에 위치한 것으로 인식한다.
수중 로봇(200)이 충전 스테이션(100)의 충전 위치에 위치하면, 이후 제어부(205)는 정밀 제어를 하여 수중 로봇(200)의 배터리 부분을 충전기에 근접시킨다. 즉, 정확하게 충전 위치에 위치하면 수중로봇(200)을 그대로 일정거리 하강시켜 배터리 부분을 충전기에 근접시킨다. 여기서 일정거리는 미리 설정할 수도 있으며, 물체 감지기 등을 이용하여 물체를 감지하는 방식으로 배터리 부분을 충전기에 근접시킬수도 있다.
수중로봇(200)의 배터리 부분이 충전기(125)에 접촉하면, 충전 스테이션(100)의 충전부(120) 내 로봇 인식부(127)에서 이를 인식한다. 여기서 로봇 인식부(127)는 적외선이나 접촉 센서 등을 이용하여 수중 로봇(200)의 도킹을 인식할 수 있다.
수중로봇(200)의 도킹이 인식되면 제어부(125)에 도킹 상태를 알려주게 되며, 제어부(125)는 도킹 상태가 인지되면 전자석 구동부(128)를 구동시킨다. 전자석 구동부(128)는 구동하여 복수의 전자석(124a ~ 124d)을 자석화하게 되고, 이로써 복수의 전자석(124a ~ 124d)은 접촉되는 고정 핀(203a ~ 203d)을 자석으로 붙잡아, 수중로봇(200)을 고정한다. 여기서 수중로봇(200)은 정밀 제어를 통해 고정 핀(203a ~ 203d)을 복수의 전자석(124a ~ 124d)에 접촉된 상태이며, 이후 전자석이 자석으로 동작하여 고정 핀을 붙잡는 방식으로 수중로봇(200)을 고정하게 된다.
이후 제어부(125)는 충전기(125)를 동작시켜, 수중로봇(200)의 배터리 부분에 유도 기전력 또는 자기 공명 방식 등의 무선 충전 방식을 이용하여 전력을 공급해준다.
수중로봇(200)의 배터리 모듈(204)은 2차 코일을 통해 무선으로 공급되는 전력을 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 수신하여, 내부 배터리를 충전하게 된다.
이때 수중로봇(200)과 충전 스테이션(100)은 수중 통신을 통해 배터리 충전 상태 정보의 송수신이 가능하다. 여기서 본 발명에서는 수중 통신을 위해 발광다이오드를 이용한 가시광 통신을 사용하는 것으로 가정한다. 예컨대, 수중로봇(200)에서 발광다이오드를 이용한 가시광 통신으로 배터리 충전량을 송신 데이터로 송출하고, 충전 스테이션에서는 광 다이오드를 이용하여 이를 수신하여 수중 로봇의 배터리 충전량을 판단한다.
이후, 수중로봇(200)의 배터리 충전이 만 충전 상태가 되면, 배터리 충전 완료에 대한 정보를 가시광 통신을 통해 수중로봇으로 전송해주고, 동시에 충전기(125)를 오프하여 충전을 종료한다. 아울러 전자석 구동부(128)를 오프시킨다.
전자석 구동부(128)의 오프에 따라 복수의 전자석(124a ~ 124d)은 자력이 해제되며, 이로써 수중로봇(200)의 고정 상태는 해제된다.
다음으로, 수중로봇(200)은 충전 종료 정보를 수신하면, 일정 시간 후에 로봇 이동부(206)를 통해 원래의 위치로 이동을 한다. 여기서 수중로봇(200)은 충전이 완료되면 이전 위치로 돌아가기 위해서 미리 충전 초기에 현재의 3차원 위치 좌표를 저장해 놓는 것이 바람직하다. 따라서 충전이 완료된 후에는 상기 이전에 저장해 놓은 3차원 위치 좌표를 기반으로 해당 위치로 되돌아가게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 수중로봇 충전방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중로봇 충전방법은 (a) 수중 로봇에서 충전 스테이션으로부터 출력되는 조명을 인식하여 충전 스테이션 위치를 인식하는 단계(S10); (b) 상기 충전 스테이션에 근접하면 상기 수중 로봇을 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 초기 이동시키는 단계(S20); (c) 초기 이동을 통해 충전 위치에 근접하면 충전 위치 인식용 조명을 인식하여 충전 위치에 도킹하는 단계(S30); (d) 상기 충전 스테이션에서 상기 수중 로봇을 고정하는 단계(S40); (e) 상기 충전 스테이션에서 무선으로 상기 수중 로봇을 충전하는 단계(S50)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 수중로봇 충전방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S10에서 수중 로봇(200)은 충전 스테이션(100)으로부터 출력되는 조명을 인식하여 충전 스테이션 위치를 인식한다.
다음으로, 단계 S20에서 수중 로봇(200)은 상기 충전 스테이션(100)에 근접하면, 상기 충전 스테이션(100)의 충전 위치로 초기 이동하게 된다. 즉, 수중 로봇(200)을 충전 스테이션(100)의 위로 이동시키게 된다.
이후 단계 S30에서는 초기 이동을 통해 충전 위치에 근접하면 충전 스테이션에 구비된 충전위치 확인용 조명을 비전으로 촬영하고, 이를 분석하여 정밀하게 수중로봇(200)을 충전 스테이션(100)의 충전 위치에 도킹하게 된다.
다음으로, 단계 S40에서 상기 충전 스테이션(100)에서 전자석을 이용하여 상기 수중 로봇(200)을 고정하게 되며, 단계 S50에서는 상기 충전 스테이션(100)에서 무선으로 상기 수중 로봇(200)을 충전하게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 수중로봇이 충전 기술에 적용된다. 특히, 수중에서 수중로봇을 무선으로 충전하는 기술에 효과적으로 적용된다.
100: 충전 스테이션
110: 충전 플레이트
120: 충전부
121 ~ 123: 제1 및 제3 발광다이오드
124a ~ 124d: 전자석
125: 제어부
126: 조명 구동부
127: 로봇 인식부
128: 전자석 구동부
200: 수중로봇
201: 제1비전
202: 제2비전
203a ~ 203d: 고정 핀
204: 배터리 모듈
205: 제어부
206: 로봇 이동부
207: 물체 감지부

Claims (12)

  1. 위치 인식을 위한 조명을 제공하고, 충전 대상 체의 도킹시 수중에서 무선으로 충전해주는 충전 스테이션;
    상기 충전 스테이션에서 제공해주는 조명을 탐지하여 상기 충전 스테이션의 위치를 인식하고, 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 이동하여 충전을 받는 수중 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 충전 스테이션은 수중에서 특정 위치에 고정하기 위한 충전 플레이트; 상기 충전 플레이트와 결합하며, 위치 인식용 조명을 제공하고 수중 로봇을 충전해주는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 충전부는 상기 충전 플레이트와 결합하는 몸체; 상기 몸체의 테두리에 결합하여 위치 인식용 조명을 제공하는 제1 발광다이오드; 상기 몸체의 상부에 형성되고, 충전 위치 인식용 조명을 제공하는 제2 및 제3 발광다이오드; 상기 수중 로봇이 충전 위치에 결합되면 무선 충전 방식으로 상기 수중 로봇을 충전해주는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 충전부는 상기 몸체의 상부에 형성되고, 자력으로 상기 수중 로봇을 고정하는 복수의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 충전부는 충전 대상인 수중 로봇이 충전 위치에 도킹 되었는지를 인식하는 로봇 인식부; 상기 위치 인식용 조명의 구동을 제어하고, 상기 로봇 인식부에 의해 수중 로봇의 도킹이 인식되면 전자석 구동과 충전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 충전부는 상기 제어부의 조명 구동 제어에 따라 위치 인식을 위한 제1 내지 제3 발광다이오드를 점등시키는 조명 구동부; 상기 제어부의 제어에 따라 수중 로봇을 고정하는 복수의 전자석을 구동시키는 전자석 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어부는 충전이 완료되면 상기 전자석 구동부를 오프하여 수중 로봇의 고정을 해제하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 수중 로봇은 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 위치 인식용 조명을 인식하는 제1 비전; 상기 충전 스테이션을 감지하기 위한 물체 감지부; 상기 충전 스테이션에서 제공해주는 충전 위치 조명을 인식하는 제2 비전; 상기 제1 비전과 물체 감지부의 출력에 따라 수중 로봇이 충전 스테이션으로 이동하도록 제어하고, 상기 제2 비전의 출력을 분석하여 수중 로봇이 충전 위치로 이동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 수중 로봇은 상기 제어부의 제어에 따라 수중 로봇을 상기 충전 스테이션 또는 충전 위치로 이동시키는 로봇 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 수중 로봇은 상기 충전 스테이션의 전자석과 결합하여 수중 로봇을 고정하기 위한 복수의 고정 핀이 형성된 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 수중 로봇은 상기 충전 스테이션에서 무선으로 공급해주는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 배터리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전장치.
  12. (a) 수중 로봇에서 충전 스테이션으로부터 출력되는 조명을 인식하여 충전 스테이션 위치를 인식하는 단계;
    (b) 상기 충전 스테이션에 근접하면 상기 수중 로봇을 상기 충전 스테이션의 충전 위치로 초기 이동시키는 단계;
    (c) 초기 이동을 통해 충전 위치에 근접하면 충전 위치 인식용 조명을 인식하여 충전 위치에 도킹하는 단계;
    (d) 상기 충전 스테이션에서 상기 수중 로봇을 고정하는 단계; 및
    (e) 상기 충전 스테이션에서 무선으로 상기 수중 로봇을 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중로봇 충전방법.


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