KR20170088020A - 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇은, 물건을 적재하거나 사람이 탈 수 있는 공간이 형성된 몸체유닛; 데이터를 수집하며 상기 몸체유닛의 어느 한 면에 부착되는 센서유닛; 상기 몸체유닛의 일단의 양측과 타단의 양측에 각각 결합되고, 길이와 위치가 가변되도록 회전되는 복수 개의 관절유닛; 상기 관절유닛의 타단에 결합되며, 주행환경에 따라 가변되는 바퀴유닛; 상기 관절유닛 중 적어도 하나 이상에 연장 형성되는 집게유닛; 및 상기 센서유닛으로부터 데이터를 전송받고, 상기 데이터에 따라 상기 바퀴유닛의 이동여부를 제어하며, 상기 데이터로부터 산출된 이동경로상의 높이에 따라 상기 몸체유닛의 높이가 변화하도록 상기 관절유닛을 제어하고, 상기 집게유닛이 물체를 잡을 수 있도록 상기 관절유닛과 상기 집게유닛을 제어하는 제어유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇{DISASTER RELIEF ROBOT USING A VARIABLE CHARACTERISTICS}

본 발명은 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장애물을 극복하며 구조를 기다리는 사람에게 이동하여 구호 물품을 전달하거나, 사람을 태우고 재난지역을 빠져나올 수 있는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇에 관한 것이다.

일반적으로 센서를 장착하여 무인으로 이동하면서 정보를 전송하는 로봇은 우주 탐사, 군사용 정보 수집 등에 사용되었다.

이러한 로봇은 통상 자동차나 탱크와 같이 복수의 바퀴에 의해 이동되는 로봇으로써, 원격 조종으로 목적지까지 이동이 가능하였다.

그러나 재난이 발생하여 재난 지역에서 구조를 기다리고 있는 사람에게 구호물품을 전달하거나 재난 지역에 있는 사람을 대피시킬 수 있는 로봇에 대한 기술은 제공되고 있지 못하는 실정이다.

즉, 종래의 로봇은 재난 지역에 투입 시 투입 지형에 따라 여러가지 장애물에 의해 이동이 제한된다.

예를들어, 복수의 바퀴에 의해 이동되는 로봇으로써, 계단이나 언덕 등 장애물이 있는 지역은 통과하지 못하며, 지상에서 그보다 높은 건물 내로 투입되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 지면에서 신속한 이동이 가능하며, 계단이나 언덕과 같은 장애물에 봉착해도 이를 극복하는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇을 제공하기 위함이다.

또한, 지상에서 그보다 높은 건물 내로 투입되기 위해 사다리를 타고 올라갈 수 있으며, 사다리를 타고 올라갈 경우 재난 구조로봇의 하중을 감소시키는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇을 제공하기 위함이다.

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

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇은, 물건을 적재하거나 사람이 탈 수 있는 공간이 형성된 몸체유닛, 데이터를 수집하며 상기 몸체유닛의 어느 한 면에 부착되는 센서유닛, 상기 몸체유닛의 일단의 양측과 타단의 양측에 각각 결합되고, 길이와 위치가 가변되도록 회전되는 복수 개의 관절유닛, 상기 관절유닛의 타단에 결합되며, 주행환경에 따라 가변되는 바퀴유닛, 상기 관절유닛 중 적어도 하나 이상에 연장 형성되는 집게유닛 및 상기 센서유닛으로부터 데이터를 전송받고, 상기 데이터에 따라 상기 바퀴유닛의 이동여부를 제어하며, 상기 데이터로부터 산출된 이동경로상의 높이에 따라 상기 몸체유닛의 높이가 변화하도록 상기 관절유닛을 제어하고, 상기 집게유닛이 물체를 잡을 수 있도록 상기 관절유닛과 상기 집게유닛을 제어하는 제어유닛을 포함할 수 있다.

상기 바퀴유닛은, 상기 관절유닛과 결합되며, 회전이 가능한 중심체 및 일단이 상기 중심체에 연결되며, 상황에 따라 상기 중심체를 감싸며 접한 체로 회전되거나 타단이 상기 중심체로부터 이격되어 회전하는 복수 개의 날개부를 포함할 수 있다.

상기 몸체유닛은, 상기 몸체유닛의 어느 한 면에 갈고리 형상으로 구비되며, 적어도 하나 이상의 상기 집게유닛이 사다리를 잡고 올라갈 때 상기 사다리에 걸려 상기 집게유닛에 가해지는 상기 몸체유닛의 하중을 감소시키는 걸이부를 포함하여 상기 사다리에 걸려 상기 몸체유닛이 고정될 수 있다.

상기 집게유닛은, 상기 관절유닛의 타면에 연장되어 형성되며, 상황에 따라 물건을 집거나 사다리를 잡고 올라갈 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 바퀴유닛이 원형으로 지면에서 이동이 가능하며, 계단이나 언덕과 같은 장애물에 봉착되면 바퀴유닛이 원형에서 갈고리형으로 변형되어 장애물을 극복하는 이점이 있다.

둘째, 물건을 집거나 사다리를 타고 올라갈 수 있는 집게유닛이 사다리를 타고 올라갈 경우 몸체유닛에 구비된 걸이유닛이 사다리에 고정되어 집게유닛에 가해지는 몸체유닛의 하중을 감소시키는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 출원을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 이동 유닛이 장애물을 극복하는 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇이 통과 높이가 낮은 지역을 통과하는 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 집게유닛이 작동되는 모습을 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇이 집게유닛을 사용하여 사다리를 타고 올라가려는 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 그 형상에 대하여는 제한 없이 다양할 수 있으며 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.

지금부터 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇에 대하여 설명한다.

여기서 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 이동유닛이 장애물을 극복하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 장애물을 극복하며 구조를 기다리는 사람에게 이동하여 구호 물품을 전달하거나, 사람을 태우고 재난지역을 빠져나올 수 있는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇은 몸체유닛(100), 센서유닛(200), 관절유닛(300), 바퀴유닛(400), 집게유닛(500), 제어유닛(미도시)을 포함한다.

몸체유닛(100)은 후술하는 센서유닛(200), 관절유닛(300)이 결합될 수 있는 구성으로 걸이부(110), 적재부(130)를 포함할 수 있다.

걸이부(110)는 몸체유닛(100)의 하부면에 갈고리 형상으로 구비되며, 적어도 하나 이상의 후술하는 집게유닛(500)이 사다리를 잡고 올라갈 때 상기 사다리에 걸려 집게유닛(500)이 부담하는 몸체유닛(100)의 하중을 감소시키는 구성으로 세로부재(111)와 가로부재(113)를 포함할 수 있다.

세로부재(111)는 몸체유닛(100)의 하부면에 결합되며, 몸체유닛(100)의 하부면에 대해 수직방향으로 길게 형성될 수 있다.

가로부재(113)는 세로부재(111)의 돌출된 일단에서 몸체유닛(100)의 하부면과 평행한 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.

적재부(130)는 몸체유닛(100)의 상면의 둘레를 따라 상기 몸체유닛(100)의 상부면에 대해 수직방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

여기서 적재부(130)는 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 크기에 따라 재난 지역에서 구조를 기다리는 사람에게 구호물품을 전달하기 위하여 물건을 적재하거나 재난 지역에서 구조를 기다리는 사람을 적재부(130)에 태워서 재난 지역을 이탈 할 수 있다.

다음으로 센서유닛(200)은 몸체유닛(100)의 전면부에 결합될 수 있고, 재난 지역의 데이터를 수집하여 후술하여 자세히 설명하는 상기 제어유닛으로 전송한다.

또한 센서유닛(200)에는 센서유닛(200)을 회전 시킬 수 있는 제1 액츄에이터(미도시)가 포함될 수 있다.

여기서 센서유닛(200)의 데이터 수집 및 전송 방법은 당업자에게 자명한 사실이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

관절유닛(300)은 몸체유닛(100)의 전면부 일단의 양측과 타단의 양측에 각각 결합될 수 있다.

또한 관절유닛(300)은 다양한 상황에 따라 길이와 배치되는 위치가 가변되도록 회전될 수 있다

예를 들어, 관절유닛(300)은 복수 개의 관절(310)과 상기 복수 개의 관절 사이마다 힌지(330)가 결합될 수 있으며, 복수 개의 관절(310)에는 관절(310)을 구동할 수 있는 제2 액츄에이터(미도시) 등의 구동 장치가 포함되어 길이와 배치되는 위치가 가변될 수 있다.

바퀴유닛(400)은 이동경로상에 있는 장애물을 극복할 수 있도록 주행환경에 따라 가변되는 구성으로 중심체(410), 날개부(430)를 포함할 수 있다.

중심체(410)는 관절유닛(300)과 결합되며, 원형으로 형성되고, 내측에 중심체(410)를 회전시킬 수 있는 제3 액츄에이터(미도시)가 포함되며, 외측 둘레에 이격되어 형성된 3개의 제1 연결부(411)를 포함할 수 있다.

날개부(430)는 3개로 구성되며 각각의 일단에는 제1 연결부(411)와 연결될 수 있도록 돌출된 제2 연결부(431)가 형성될 수 있다.

3개의 제2 연결부(431)는 제1 연결부(411)에 각각 연결될 수 있고, 제1 연결부(411)와 제2 연결부(431)는 힌지 결합될 수 있다.

바퀴유닛(400)이 지면에서 이동할 경우 수직항력이 작용되어 날개부(430)의 타단이 중심체(410)를 감싸 바퀴유닛(400)이 원형으로 회전될 수 있다.

또한 바퀴유닛(400)에 수직항력이 작용되지 않을 경우 날개부(430)의 타단이 중심체(410)에서 이격되어 상기 바퀴유닛(400)이 회오리 형상으로 변형되어 회전하여 바퀴유닛(400)이 계단이나 방지턱 등을 넘어서 이동 할 수 있다.

즉, 바퀴유닛(400)에 작용되는 수직항력의 작용여하에 따라, 날개부(430)의 타단이 중심체(410)로부터 이격되어 바퀴유닛(400)이 회오리 형상으로 변형 될 수 있다.

여기서 바퀴유닛의 변형에 대한 설명은 등록특허 10-1512102에 나와있으므로, 자세한 설명한 생략하기로 한다.

집게유닛(500)은 물건을 집거나 사다리를 타고 올라갈 수 있는 것으로 회전부(510), 집게부(530)를 포함할 수 있다.

회전부(510)는 일단이 관절유닛(300)의 타면에 결합되며 타단에는 상기 집게부(530)가 결합될 수 있으며, 회전이 가능하다.

또한 회전부(510)의 내측에는 집게부(530)를 구동시킬 수 있는 제4 액츄에이터(미도시)가 구비될 수 있다.

때문에 집게부(530)는 상기 제4 액츄에이터에 의해 물건을 집거나 사다리를 타고 올라갈 수 있다.

상기 제어유닛은 사람이 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇을 원격으로 조종하기 위하여 별도의 조종실에 구비될 수 있다.

이러한 제어유닛은 센서유닛(200)으로부터 재난 지역의 데이터를 전송받고, 상기 데이터에 따라 바퀴유닛(400)의 이동여부를 제어하며, 상기 데이터로부터 산출된 이동경로상의 높이에 따라 몸체유닛(100)의 높이가 변화하도록 관절유닛(300)을 제어하고, 집게유닛(500)이 물체를 잡을 수 있도록 관절유닛(300)과 집게유닛(500)을 제어 할 수 있다.

즉, 상기 제어유닛은 상기 제1 액츄에이터, 상기 제2 액츄에이터, 상기 제3 액츄에이터 및 상기 제4 액츄에이터를 원격으로 조종하여 센서유닛(200), 관절유닛(300), 바퀴유닛(400), 집게유닛(500)을 제어할 수 있다.

지금부터 도 2를 재참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 바퀴유닛(400)의 작동모습에 대하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇이 지면을 이동하다가 장애물(10)에 봉착될 경우, 장애물(10)에 바퀴유닛(400)이 부딪히면서 바퀴유닛(400)에 작용되는 수직항력이 일시적으로 사라질 수 있다.

이때, 날개부(430)의 타단이 중심체(410)로부터 이격되어 바퀴유닛(400)이 원형에서 갈고리형상으로 변형되어 회전될 수 있다.

그리하여, 갈고리 형상으로 변형된 바퀴유닛(400)이 회전되며 날개부(430)의 타단이 장애물(10)의 상면에 걸려 바퀴유닛(400)이 장애물(10)을 타고 넘어갈 수 있다.

또한 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 관절유닛(300)의 작동모습에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇이 통과 높이가 낮은 지역을 통과하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 센서유닛(200)이 수집한 상기 재난 지역의 데이터로부터 산출된 이동경로상의 높이가 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 높이보다 낮을 경우, 상기 제어유닛이 관절유닛(300)에 구비된 상기 제2 액츄에이터를 작동시킬 수 있다.

이때, 상기 제2 액츄에이터에 의해 관절유닛(300)은 복수 개의 관절(310)이 지면에서 평행한 방향으로 나열되어 관절유닛(300)이 몸체유닛(100)과 바퀴유닛(400)간의 상하 높이를 동일하게 하여 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 높이를 낮출 수 있다.

때문에 상기 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇은 높이가 낮은 이동로를 통과할 수 있다.

지금부터 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 집게유닛(500)의 작동모습에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇의 집게유닛(500)이 작동되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇이 집게유닛(500)을 사용하여 사다리를 타고 올라가려는 모습을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 밸브를 잠그고, 물건을 집고, 사다리를 타고 올라가야 될 경우에는 이러한 대상물을 잡기 위하여, 상기 제어유닛이 관절유닛(300)에 구비된 상기 제2 액츄에이터, 바퀴유닛(400)에 구비된 상기 제3 액츄에이터, 집게유닛(500)에 구비된 상기 제4 액츄에이터를 작동시킬 수 있다.

상기 제2 액츄에이터는 몸체유닛(100)의 일단의 어느 한 쪽과 결합된 관절유닛(300)을 집게유닛(500)이 상기 대상물을 잡을 수 있도록 복수 개의 상기 관절을 변형시킬 수 있다.

집게유닛(500)이 상기 대상물을 잡을 수 있는 위치에 위치되면 상기제어유닛이 상기 제4 액츄에이터를 작동시켜 집게유닛(500)의 집게부(530)가 상기 대상물을 잡을 수 있다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어유닛에 의해 집게유닛(500)의 집게부(530)가 사다리(30)를 잡고 올라갈 경우, 집게유닛(500)에 가해지는 몸체유닛(100)의 하중을 감소시키기 위하여 걸이부(110)가 사다리(30)에 걸릴 수 있다.

상기 제어유닛의 제어로 인하여 몸체유닛(100)의 일단의 양쪽에 결합된 두 개의 관절유닛(300)에 결합된 두 개의 집게유닛(500) 중 일측의 집게유닛(500)이 사다리(30)의 제1 계단(31)을 잡고 올라간 후, 두 개의 상기 집게유닛(500) 중 타측의 집게유닛(500)이 사다리(30)의 제2 계단(33)을 잡고 올라갈 수 있다.

이때, 상기 타측의 집게유닛(500)이 제2 계단(33)을 잡고 올라가기 전에 상기 제어유닛이 관절유닛(300)의 길이 및 배치되는 위치를 변형시켜 몸체유닛(100)의 하면부에 형성된 걸이부(110)가 제1 계단(31)에 걸려 집게유닛(500)의 부담을 감소시킬 수 있다.

그리하여, 집게유닛(500)에 가해지는 몸체유닛(100)의 하중을 감소시켜 집게유닛(500)의 고장 및 사다리를 올라가는 속도를 높일 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 몸체유닛 400: 바퀴유닛
110: 걸이부 410: 중심체
111: 세로부재 411: 제1 연결부
113: 가로부재 430: 날개부
130: 적재부 431: 제2 연결부
200: 센서유닛 500: 집게유닛
300: 관절유닛 510: 회전부
310: 관절 10: 장애물
330: 힌지 30: 사다리
31: 제1 계단 33: 제2 계단

Claims (4)

1. 물건을 적재하거나 사람이 탈 수 있는 공간이 형성된 몸체유닛;
   데이터를 수집하며 상기 몸체유닛의 어느 한 면에 부착되는 센서유닛;
   상기 몸체유닛의 일단의 양측과 타단의 양측에 각각 결합되고, 길이와 위치가 가변되도록 회전되는 복수 개의 관절유닛;
   상기 관절유닛의 타단에 결합되며, 주행환경에 따라 가변되는 바퀴유닛;
   상기 관절유닛 중 적어도 하나 이상에 연장 형성되는 집게유닛; 및
   상기 센서유닛으로부터 데이터를 전송받고, 상기 데이터에 따라 상기 바퀴유닛의 이동여부를 제어하며, 상기 데이터로부터 산출된 이동경로상의 높이에 따라 상기 몸체유닛의 높이가 변화하도록 상기 관절유닛을 제어하고, 상기 집게유닛이 물체를 잡을 수 있도록 상기 관절유닛과 상기 집게유닛을 제어하는 제어유닛;
   을 포함하는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바퀴유닛은,
   상기 관절유닛과 결합되며, 회전이 가능한 중심체;
   일단이 상기 중심체에 연결되며, 상황에 따라 상기 중심체를 감싸며 접한 체로 회전되거나 타단이 상기 중심체로부터 이격되어 회전하는 복수 개의 날개부; 를 포함하는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 몸체유닛은,
   상기 몸체유닛의 어느 한 면에 갈고리 형상으로 구비되며, 적어도 하나 이상의 상기 집게유닛이 사다리를 잡고 올라갈 때 상기 사다리에 걸려 상기 집게유닛에 가해지는 상기 몸체유닛의 하중을 감소시키는 걸이부를 포함하여 상기 사다리에 걸려 상기 몸체유닛이 고정되는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 집게유닛은,
   상기 관절유닛의 타면에 연장되어 형성되며, 상황에 따라 물건을 집거나 사다리를 잡고 올라가는 가변의 특성을 이용한 재난 구조로봇.

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