KR20160141493A

KR20160141493A - 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난복구 및 인명 구조가 가능한 로봇

Info

Publication number: KR20160141493A
Application number: KR1020150077235A
Authority: KR
Inventors: 장인호; 백종훈; 배정현; 권영철
Original assignee: 선문대학교 산학협력단
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-12-09

Abstract

본 발명은 재난 복구 및 인명 구조를 위한 로봇이 장애물을 만났을 경우 이를 회피하면서 구조 지역에 신속하게 투입할 수 있는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇에 관한 것으로, 이와 같은 로봇은 본체(70)와; 상기 본체(70)에 장착되는 것으로, 재난 복구 및 인명 구조를 위한 제반 장치와; 상기 본체(70)의 이동을 위한 구동부(50)와; 상기 본체(70)의 하부에 장착되어 본체(70)를 공중에 부양하도록 추력을 제공하는 추력장치(10);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇{Disaster recovery and rescue robot for obstacle avoidance system}

본 발명은 재난 복구 및 인명 구조 로봇이 장애물을 만났을 경우 이를 회피하기 위한 장치를 구비한 로봇에 관한 것이다.

최근 화재, 지진 등으로 인한 인명 피해가 증가하며, 특히, 재난 상황에서의 인명 구조 중에 발생하는 2차적인 인적 물적 피해가 증가하는 상황에서, 재난 상황에 직접 투입될 수 있는 무인 로봇에 관한 연구가 활발히 진행되고 있고, 이것이 특허문헌 1 등에 기재되어 있다.

이 문헌 1의 구조 로봇은, 도 1에 도시한 바와 같이 좌측 크롤러 유닛(101) 및 우측 크롤러 유닛(102)과 컨테이너(103)를 구비하여 구성된다. 이 경우, 좌측 크롤러 유닛(101)은 하측 크롤러(CL1) 및 이 하측 크롤러(CL1)상에 적층된 상측 크롤러(CL2)를 가지고, 상측 크롤러(CL2)는 그 크롤러 벨트(B)에서 하측 크롤러(CL1)의 크롤러 벨트(B)와 맞물리면서 역회전한다. 우측 크롤러 유닛(102)은 하측 크롤러(CR1) 및 이 하측 크롤러(CR1)상에 적층된 상측 크롤러(CR2)를 가지고, 상측 크롤러(CR2)는 그 크롤러 벨트(B)에서 하측 크롤러(CR1)의 크롤러 벨트(B)와 맞물리면서 역회전한다. 컨테이너(103)는 좌우 양측의 크롤러 유닛(101, 102) 사이에 협지 연결된다. 그리고, 이 컨테이너(103)내에 판형상 수용대(P), 판형상 슬라이더(S), 커프(C) 등이 비치된다(도2 참조).

이와 같이 하여, 예를 들어 대지진의 발생에 의해 건물 그 밖의 다수의 건조물이 부서지고, 다수의 이재민이 발생한 것 같은 경우, 이 구조 로봇은 차량에 의해 피해지로 이송된다. 그리고, 구조 로봇은 붕괴 건물의 가까이에 내려진다. 여기서, 전방에 붕괴 건물의 상하의 와력(예를 들어 각재)이 좁은 공간을 형성하고, 그 속에 이재민이 있는 것이 확인되었다고 하면, 구조 로봇은 컨테이너(103)의 전측 개구부를 붕괴 건물을 향하여 상하의 와력 사이를 전진한다. 이때, 좌우 양측 크롤러 유닛(101, 102)의 각 상측 크롤러 벨트(B)는 각 하측 크롤러 벨트(B)와는 역방향으로 회전하고 있기 때문에, 구조 로봇은 상하의 와력의 사이를 밀어 넓히도록 하여 전진한다. 따라서, 상측의 와력이 각 상측 크롤러 벨트(B)의 상측에 올라탄다. 또 와력이 이재민의 양 다리상에 놓여 있는 경우(이때, 이재민의 양 다리는 구조 로봇의 컨테이너(103)의 전측 개구부에 대향하고 있는 것으로 함), 도 2에 도시한 바와 같이 구조 로봇은 이재민(M)의 양 다리를 향하여 전진하고, 이것에 따라 이재민(M)의 양 다리상의 와력이 양 상측 크롤러 벨트(B)의 회전에 의해 그 상측에 올라탄다. 그리고, 재해 구조 로봇의 전진이 정지되면, 슬라이더(S)가 컨테이너(103)의 전방에 슬라이드되어, 슬라이더(S)가 그 상면에 이재민(M)의 양다리를 퍼 올리면서 당해 양 다리를 컨테이너(103)내에 그 전측 개구부로부터 수용하기 시작한다. 또 커프(C)가 상측 권취 기구 및 하측 권취 기구에 의해 확장된다. 이재민(M)은 그 양 다리부터 슬라이더(S)상에 올라타면서 커프(C)내에 그 전단 개구부로부터 수용된다. 이것에 의해 이재민(M)은 구조 로봇의 컨테이너(103)내에 안전하고 또한 원활하게 수용되고, 이재민(M)의 구출을 안전하게 행할 수 있다.

그러나 이와 같은 구조 로봇은 장애물을 회피할 수 있는 구성을 갖추고 있지 않아 장애물을 만났을 경우에는 구조에 어려움이 있다.

일본 특허 공개 2008-213671 공보

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 재난 복구 및 인명 구조를 위한 로봇이 장애물을 만났을 경우 이를 회피하면서 구조 지역에 신속하게 투입할 수 있는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇을 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 본체(70)와; 상기 본체(70)에 장착되는 것으로, 재난 복구 및 인명 구조를 위한 제반 장치와; 상기 본체(70)의 이동을 위한 구동부(50)와; 상기 본체(70)의 하부에 장착되어 본체(70)를 공중에 부양하도록 추력을 제공하는 추력장치;를 포함하는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇에 의하면, 재난 복구 및 인명 구조 로봇이 장애물을 만났을 경우 공중으로 부양하는 등의 동작으로 장애물을 회피할 수 있어 인명구조 및 재난복구에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 구조 로봇을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 장애물 회피 추력장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇을 부양하기 위한 추력장치의 일예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 추력장치의 주요부의 평면도.

본 발명은 재난 복구 및 인명 구조를 위한 로봇이 장애물을 만났을 경우 이를 회피하면서 구조 지역에 신속하게 투입할 수 있는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇(이하, '로봇(100)' 이라 한다)에 관한 것으로써, 본체(70)와; 상기 본체(70)에 장착되는 것으로, 재난 복구 및 인명 구조를 위한 제반 장치와; 상기 본체(70)의 이동을 위한 구동부(50)와; 상기 본체(70)의 하부에 장착되어 본체(70)를 공중에 부양하도록 추력을 제공하는 추력장치(10);를 포함한다.

여기서, 추력장치(10)는 물탱크(1)와 호스(3)에 연결되어 물탱크(1)로부터 공급된 물을 고압으로 호스(3)에 제공하는 펌프(2)와; 상기 호스(3)에 연결되고, 적어도 두 개의 분기로를 형성한 분기관(15)과; 상기 분기관(15)의 분기로에 각각 연결되어 공급된 고압의 물을 본체(70)의 하방향으로 배출하여 본체(70)를 부양하는 추력관(11,12); 및 상기 각각의 분기로에 설치되어 추력관(11,12)을 통해 배출되는 고압의 물의 양을 조절하는 밸브(13,14);를 포함하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 추력장치(10)는 본체(70)의 내부에 구비되거나, 상기 추력장치(10)의 분기관(15), 추력관(11,12), 밸브(13,14)만 본체(70)의 내부에 구비되고, 물탱크(1), 펌프(2)는 외부에 구성되어 호스(3)를 통해 분기관(15)에 고압의 물을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 로봇(100)의 외관 및 본 발명의 주요부인 추력장치(10)의 일부분이 나타난 도면이고, 도 4는 추력장치(10)의 계통도이고, 도 5는 추력장치(10)의 주요부 평면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면 로봇(100)은 본체(70), 제반장치, 구동부(50), 추력장치(10)로 구성된다.

제반장치는 재난 복구 및 인명 구조를 위한 구성들을 의미하는 것으로 도 3에 도시된 바와 같이 장애물을 치우는 등 주변 정리를 위한 다관절 암(30)과, 로봇(100) 주위의 시야 확보를 위한 카메라장치(40), 그리고 로봇(100)의 원격 조정을 위한 수신기(60) 등을 포함한다. 이러한 제반장치는 이와 같은 구성들에 국한되는 것이 아닌 재난 복구 및 인명 구조를 위해 필요로 하는 구성(예컨대, 3D 스캐너 등)을 포함할 수 있다.

본체(70)는 제반장치의 제어를 위한 제어부 및 구동부(50)를 위한 기어, 동력장치 등이 구성될 수 있다. 그리고 본체(70)의 좌,우측에 장착된 구동부(50)는 본체(70)의 이동을 위한 구성으로써 예를들면 캐터필러와 같은 구성일 수 있고, 그 외에도 기타 험난한 길을 안정적으로 이동할 수 있는 구성이어도 무방하다.

본체(70)의 하부에는 본체(70)를 공중에 부양하도록 추력을 제공하는 추력장치(10)가 구비되어 있는데, 이러한 추력장치(10)는 물탱크(1)와 호스(3)에 연결되어 물탱크(1)로부터 공급된 물을 고압으로 호스(3)에 제공하는 펌프(2)와, 상기 호스(3)에 연결되고 적어도 두 개의 분기로를 형성한 분기관(15)과, 상기 분기관(15)의 분기로에 각각 연결되어 공급된 고압의 물을 본체(70)의 하방향으로 배출하여 본체(70)를 부양하는 추력관(11,12)과, 상기 각각의 분기로에 설치되어 추력관(11,12)을 통해 배출되는 고압의 물의 양을 조절하는 밸브(13,14)로 구성된다.

펌프(2)에서 고압으로 물을 분기관(15)에 제공하면, 분기관(15)의 분기로에 설치된 밸브(13,14)에서 배출되는 물의 양을 조절함으로써, 본체(70)의 부양 높이, 방향 등을 제어할 수 있다. 여기서 밸브(13,14)는 상기 제어부에 의해 제어된다.

그리고 추력관(11,12)은 도 4에 도시된 바와 같이 본체(70)의 전방에 설치된 추력관(12)은 연직방향을 향하도록 하고, 후방에 설치된 추력관(11)은 경사각을 주어 배치되어 있어, 전방의 추력관(12)은 본체(70)의 공중 부양을, 후방의 추력관(11)은 본체(70)가 공중 부양된 상태에서 추력을 제공함으로써 장애물을 회피할 수 있다.

이와 같은 추력장치(10)는 본체(70)의 내부에 구비되거나, 상기 추력장치(10)의 분기관(15), 추력관(11,12), 밸브(13,14)만 본체(70)의 내부에 구비되고 물탱크(1), 펌프(2)는 외부에 구성되어 호스(3)를 통해 분기관(15)에 고압의 물을 제공할 수 있으나, 본 발명의 예시에서는 후자의 구성으로 도시되었다.

한편, 이와 같은 추력장치(10)는 수압을 이용하는 구성으로 기술하였으나, 이 외에도 유사기능을 수행할 수 있는 구성으로 치환이 가능하다. 예를 들어 연료와 산화제를 이용한 로켓추진 방식의 구성일 수 있는 것이다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 물탱크
2: 펌프
3: 호스
10: 추력장치
11,12: 추력관
13,14: 밸브
15: 분기관
50: 구동부
70: 본체

Claims

본체(70)와;
상기 본체(70)에 장착되는 것으로, 재난 복구 및 인명 구조를 위한 제반 장치와;
상기 본체(70)의 이동을 위한 구동부(50)와;
상기 본체(70)의 하부에 장착되어 본체(70)를 공중에 부양하도록 추력을 제공하는 추력장치(10);
를 포함하는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇.
제 1항에 있어서,
상기 추력장치(10)는
물탱크(1)와 호스(3)에 연결되어 물탱크(1)로부터 공급된 물을 고압으로 호스(3)에 제공하는 펌프(2)와;
상기 호스(3)에 연결되고, 적어도 두 개의 분기로를 형성한 분기관(15)과;
상기 분기관(15)의 분기로에 각각 연결되어 공급된 고압의 물을 본체(70)의 하방향으로 배출하여 본체(70)를 부양하는 추력관(11,12); 및
상기 각각의 분기로에 설치되어 추력관(11,12)을 통해 배출되는 고압의 물의 양을 조절하는 밸브(13,14);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇.
제 2항에 있어서,
상기 추력장치(10)는 본체(70)의 내부에 구비되거나,
상기 추력장치(10)의 분기관(15), 추력관(11,12), 밸브(13,14)만 본체(70)의 내부에 구비되고, 물탱크(1), 펌프(2)는 외부에 구성되어 호스(3)를 통해 분기관(15)에 고압의 물을 제공하는 것을 특징으로 하는 장애물 회피 추력 장치가 구비된 재난 복구 및 인명 구조 로봇.