KR20190022091A - 이동 로봇 기반의 소총 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소총을 원격으로 제어하는 시스템에 관한 것으로서, 평면 상에서 이동 가능하며, 지면에 접촉되여 회전하며 독립적으로 회전이 제어되는 복수의 휘일 및 휘일들이 장착되며 상측에 탑재면을 갖춘 프레임을 갖춘 차량; 지면에 수직한 축선을 중심으로 회전 가능하게 차량의 프레임의 탑재면에 장착되는 회전 프레임; 소총이 탑재되어 고정되고 지면에 평행한 하나의 축선을 중심으로 회전 가능하게 회전 프레임에 장착되는 탑재 프레임; 탑재 프레임과 회전 프레임의 회전을 제어하는 소총 자세 제어부; 소총의 방아쇠에 결합되고, 방아쇠를 작동시키는 격발 레버를 갖춘 격발 장치; 소총에 탑재되어 고정되며, 소총의 표적을 향하도록 배치되고 촬영한 영상을 무선으로 송신하는 카메라; 카메라로부터의 영상을 수신하여 디스플레이하는 모니터 장치; 격발 장치의 작동, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전 및 차량의 이동 방향에 대한 사람의 지령이 각각의 레버 또는 버튼의 조작으로 이루어지고, 각각의 레버 또는 버튼의 조작에 따른 신호를 생성하고 생성된 신호를 무선으로 송신하는 조종 장치; 조종 장치에서 생성되는 신호를 무선으로 수신하고, 차량의 이동에 관한 신호에 따라 각각의 휘일의 회전을 제어하고 격발 장치의 작동에 관한 신호에 따라 격발 장치를 작동시키며, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전에 관한 신호를 소총 자세 제어부에 전송하는 주제어기를 포함한다.

Description

이동 로봇 기반의 소총 제어 시스템{SYSTEM FOR RIFLE CONTROL BASED ON MOBING ROBOT}

본 발명은 이동 로봇 기반의 소총 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 이동하는 로봇에 소총을 탑재하여 로봇의 이동에 따라 소총이 사격 장소로 이동하고 목표물을 조준하고 격발할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

소총은 보병이나 무장 경찰이 사용하는 보편적인 무기이며, 사용자가 총열과 평행하게 배치되는 가늠쇠나 조준경을 통하여 목표물을 조준하고 격발하여 총탄을 발사하는 것이다.

소총의 조준 및 격발을 위해서는 군인이나 경찰은 필수적으로 적군이나 테러범과 마주하는 현장에서 자신의 신체를 노출하게 되어 적군이나 테러범으로부터의 공격을 받게 된다. 또한, 대테러 진압 작전이나 시가 전투 등에서는 테러범이나 적군이 은신하는 공간에 군인이나 경찰이 투입되면서 은신한 적으로부터의 공격에 쉽게 노출된다.

이러한 소총 사격 또는 은신한 적에 대한 탐지와 공격의 어려움으로 인한 문제점을 해결하기 위한 몇가지 발명이 제안되어 있다.

특허공보 제717947호(문헌 1)에서 개시하는 원격 무기 장치대의 발명은 차량의 외부에 무기를 장착하고 차량의 내부에서 무기를 제어하는 구성을 제안하고 있다.

그러나, 이러한 문헌 1의 발명은 장갑차와 같은 차량에 장착되어 차량 내부에 승차한 군인이나 경찰을 적의 공격으로부터 보호하기 위한 것일 뿐이므로 차량이 진입하기 어려운 공간에서는 사용할 수 없고 적에게 노출되지 않고 무기를 적의 영역에 침투시키기는 불가능하여 그 용도는 매우 제한적이라는 단점이 있다.

또한, 특허공보 제1304229호(문헌 2)에서는 발사 가능한 원격 조종 공격 장치에 관한 발명을 개시하는데, 이 문헌 2의 발명은 폭발물을 적의 영역에 원격으로 침투시키고 폭발시켜서 적을 공격하는 용도에 맞는 구성을 갖는 것이다.

그러나, 문헌 2의 발명에 따른 장치는 폭발물의 운반이라는 제한적인 기능을 수행하는 것이며, 특히 폭발물의 폭발에 의한 공격으로 적군 또는 테러범들의 영역에 있는 아군이나 인질을 살상할 우려가 있어서, 그 용도가 극히 제한적이다.

특허공보 제717947호(문헌 1) 특허공보 제1304229호(문헌 2)

본 발명은 전술한 문제점 및 필요성을 고려하여, 군인이나 무장 경찰 등이 소총을 소지하고 목표물에 접근하는 일이 없이 원격으로 소총을 목표물에 근접시키고 목표물에 대한 조준과 격발이 가능하게 해주는 소총 제어 시스템을 제공하려는 것이다.

전술한 본 발명의 해결 과제는 본 발명에 따른, 이동 로봇을 기반으로 하는 소총 제어 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 소총 제어 시스템은,

평면 상에서 이동 가능하며, 지면에 접촉되여 회전하며 독립적으로 회전이 제어되는 복수의 휘일 및 휘일들이 장착되며 상측에 탑재면을 갖춘 프레임을 갖춘 차량;

지면에 수직한 축선을 중심으로 회전 가능하게 차량의 프레임의 탑재면에 장착되는 회전 프레임;

소총이 탑재되어 고정되고 지면에 평행한 하나의 축선을 중심으로 회전 가능하게 회전 프레임에 장착되는 탑재 프레임;

탑재 프레임과 회전 프레임의 회전을 제어하는 소총 자세 제어부;

소총의 방아쇠에 결합되고, 방아쇠를 작동시키는 격발 레버를 갖춘 격발 장치;

소총에 탑재되어 고정되며, 소총의 표적을 향하도록 배치되고 촬영한 영상을 무선으로 송신하는 카메라;

카메라로부터의 영상을 수신하여 디스플레이하는 모니터 장치;

격발 장치의 작동, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전 및 차량의 이동 방향에 대한 사람의 지령이 각각의 레버 또는 버튼의 조작으로 이루어지고, 각각의 레버 또는 버튼의 조작에 따른 신호를 생성하고 생성된 신호를 무선으로 송신하는 조종 장치;

조종 장치에서 생성되는 신호를 무선으로 수신하고, 차량의 이동에 관한 신호에 따라 각각의 휘일의 회전을 제어하고 격발 장치의 작동에 관한 신호에 따라 격발 장치를 작동시키며, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전에 관한 신호를 소총 자세 제어부에 전송하는 주제어기

를 포함하고,

탑재 프레임에 카메라를 장착한 소총을 탑재하여 차량이 이동하면서 카메라가 촬영하는 영상을 모니터를 통하여 확인하고, 모니터를 통하여 확인된 영상에 따라 회전 프레임과 탑재 프레임을 각각 회전시켜 소총이 목표물을 조준하도록 동작하며, 목표물이 조준되면 격발 장치를 작동시켜 소총이 격발되도록 구성되는 것이다.

이러한 구성에 따르면, 소총은 차량에 탑재되고, 조종 장치를 조종하는 사람은 모니터로 소총에 탑재되는 카메라를 통하여 전송되는 영상을 보면서 차량을 조종하여 차량이 목표물에 근접하게 할 수 있다.

차량이 목표물에 근접하면 조종자는 조종 장치를 통하여 소총이 목표물을 조준하도록 소총의 자세를 제어할 수 있다.

소총의 카메라는 목표물을 조준하는 방향으로 탑재되어 있으므로, 모니터에 전송되는 영상을 통하여 목표물을 조준할 수 있다. 소총의 조준이 완료되면 조종 장치를 통하여 격발 장치를 작동시켜 격발을 한다.

이와 같이, 본 발명의 구성과 작동에 따르면, 차량 및 여기에 탑재되는 프레임들은 원격으로 그 움직임이 모두 제어되는 로봇과 같이 작동하며, 소총은 이동하는 로봇에 의해 운반되고 조준되며 격발을 하게 된다.

한편, 본 발명의 부가적 특징으로서, 회전 프레임은 차량의 프레임의 탑재면과 평행한 제1 표면을 갖추고, 제1 표면과 탑재면 사이에 회전 프레임을 차량의 프레임에 대해 회전시키는 모터가 장착되고, 회전 프레임의 제1 표면으로부터 서로 대향하여 수직으로 연장되는 2개의 제2 표면을 갖추며, 제2 표면들과 탑재 프레임 사이에는 탑재 프레임을 회전 프레임에 대해 회전시키는 모터가 각각 장착되는 것으로 구성할 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 소총은 목표물이 카메라가 비추는 시야에 들어왔을 때에 단지 몇 개의 모터를 구동하는 동작만으로도 목표물을 확인하면서 조준할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소총 제어 시스템의 전체적이고 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소총 제어 시스템에서 차량과 여기에 소총이 장착되어 있는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소총 제어 시스템에서 회전 프레임과 탑재 프레임 및 이들을 회전 구동하는 모터가 조립된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소총 제어 시스템에서 원격 조종실에 배치되는 모니터와 조종 장치를 보여주는 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 본 발명의 실시예에 따른 소총 제어 시스템의 구체적인 구성과 작동을 설명한다.

먼저, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소총 제어 시스템의 전체적인 구성과 동작을 설명한다.

본 실시예의 소총 제어 시스템은 크게 나누어 소총을 탑재하여 목표물이 있는 장소로 이동시켜주고 소총을 조준하여 격발이 이루어지게 하는 이동 로봇 플랫폼 및 목표물과 이격된 원격 조종실에 마련되는 장치들로 나누어진다.

소총(1)이 탑재된 이동 로봇 플램폼이 도 2에 도시되어 있다.

이동 로봇 플램폼으로서 프레임(11)의 양측에 각각 2개의 휘일(12)이 장착되어 있는 차량(10)이 마련되어 있다.

이 차량의 휘일(12)들은 각각의 모터(미도시)에 의해 구동되는데, 모터로부터의 동력은 감속기를 거쳐 휘일(12)에 전달되며, 각각의 모터는 독립적으로 회전이 제어된다. 이에 따라 각각의 모터의 회전을 제어함으로써 차량의 전후진 및 선회가 가능하게 된다.

프레임(11)의 상면은 탑재면(13)으로 구성되어 편평하게 형성되어 있고, 여기에 소총을 거치하는 회전 프레임(20)과 탑재 프레임(30)이 배치되어 있다.

탑재면(13)의 하부에는 짐벌 모터(gimbal motor)로 이루어지는 제1 모터(도 3의 14)가 배치되어 있고, 제1 모터(14)의 회전부에 회전 프레임(20)이 결합되어 있다. 제1 모터(14)는 지면과 탑재면(13)에 수직인 회전 축선을 가지고 회전하며, 회전 프레임(20)은 이러한 수직의 회전 축선을 중심으로 회전하게 된다.

회전 프레임(20)과 탑재 프레임(30)의 결합 상태를 보여주는 도 3을 함께 참조하여 설명하면, 회전 프레임(20)의 제1 표면인 바닥면(22)은 탑재면(13)과 평행한 평면으로 형성되어, 제1 모터(14)의 회전부에 결합되며, 바닥면(22)의 양측으로부터 수직으로 제2 표면인 수직면(23)이 서로 평행하게 상측으로 연장되어 형성되어 있다. 도 3은 도시의 편의를 위하여 회전 프레임(20)이 탑재 프레임(30)에 대하여 180도 회전된 상태를 보여준다.

회전 프레임의 수직면(23) 사이에는 탑재 프레임(30)이 결합되어 있는데, 각각의 수직면(23)의 상측에는 짐벌 모터로 이루어지는 제2 모터(24)가 장착되어 있다. 제2 모터(24)의 회전부에는 탑재 프레임(30)이 결합되어 있다.

제2 모터(24)의 회전 축선은 서로 동축으로 형성되고, 지면 또는 탑재면(13)에 평행하게 연장되며, 탑재 프레임(30)은 이 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 된다.

탑재 프레임(30)에는 소총(1)을 거치하여 고정하는 클램프(31)가 마련되어 있어서, 이 클램프(31)에 소총을 거치하여 고정한다.

이에 따라, 제1 모터(14)의 회전에 의해 회전 프레임(20)이 차량의 프레임(11)에 대해 지면에 수직인 축을 중심으로 회전하고, 제2 모터(24)에 의해 탑재 프레임(30)이 지면에 수평인 축을 중심으로 회전하게 되어, 탑재 프레임에 거치되는 소총은 수평 및 수직의 축선을 중심으로 회전하여 목표물에 대한 조준이 가능하게 된다.

소총(1)에는 그 가늠쇠의 위치에 조준경(2)이 장착되어 있다. 조준경(2)에는 접안 렌즈의 후방으로 카메라(도 1의 3)가 장착되어 있으며, 이 카메라(3)는 무선 통신 모듈(도 1의 4)을 갖추어, 조준경(2)으로 입사되는 영상을 무선 통신에 의해 송신한다.

소총의 방아쇠에는 격발 장치(40)가 장착되어 있다. 격발 장치(40)는 원격 조작에 의해 작동하는 서보 모터(도 1의 41) 및 서보 모터의 작동에 의해 방아쇠를 당기는 작동을 하는 격발 레버(미도시)를 갖추고 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여 원격 조종실에 마련되는 구성에 대해 설명한다.

원격 조종실은 건물에 마련되는 공간에 한정되는 것은 아니고, 소총이 거치되는 이동 로봇 플랫폼과 이격되어, 이동 로봇 플램폼과 소총의 작동을 제어하는 군인 또는 경찰이 위치하는 공간을 의미하는 것이다.

원격 조종실에는 모니터(50)가 마련되고 조이스틱과 같은 구성을 갖는 조종 장치(60)가 구비되어 있다.

모니터(50)는 카메라(3)가 송신하는 영상을 수신하여 보여준다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 모니터(50)에는 조준경(2)을 통하여 입사되는 영상이 함께 디스플레이되며, 조준경의 가늠자가 함께 표시되므로, 조종하는 사람이 이 영상을 보고 소총의 자세를 조절하여 목표물을 조준할 수 있다.

조종 장치(60)는 본체(61)와 레버(62)로 구성되어 있다.

레버(62)는 본체(61)에 대해 전후좌우로 회동할 수 있게 구성되어 있고, 이러한 움직임은 본체(61)에 의해 감지되어 차량(10)의 휘일(11)의 회전이 이러한 움직임에 따라 제어됨으로서 차량(10)이 전후진 및 선회를 하게 된다.

레버(62)의 상면에는 지그 버튼(63)이 마련되어 있어서, 이 지그 버튼을 전후 좌우로 미는 동작에 따라 회전 프레임(20)과 탑재 프레임(30)이 회전하여 소총의 자세를 제어하게 된다.

또한 레버(62)의 측면에는 트리거 버튼(64)이 마련되어 있어서, 이 트리거 버튼(64)을 누르면 소총의 격발 장치(40)가 작동하여 소총이 격발된다.

이러한 조종 장치(60)는 조이스틱의 일반적인 구성과 작동을 그대로 구현하는 것이므로, 그 구체적인 구성과 작동 원리에 대한 설명은 생략한다.

이상과 같은 구성을 가지는 이동 로봇 플랫폼과 원격 조종실에 갖추어진 구성들이 서로 연결되어 신호를 주고 받아 작동하는 구성에 대해 도 1의 블록도를 참고하여 설명한다.

소총의 조준경(2)에 장착된 카메라(3)는 무선 송신 모듈(4)을 통하여 원격 조종실에 마련되는 모니터(50)의 무선 수신 모듈(51)로 그 촬영한 영상을 송신한다. 무선 송신 모듈(4)과 무선 수신 모듈(51)은 5.1 ~ 5.8 GHz의 주파수를 이용하며, AFS(Automatic Frequency Selection) 방식으로 채널을 선택하고, AES-128 및 RSA 1024의 암호화를 지원하는 것이다.

원격 조종실에 위치한 조종을 담당하는 사람은 이 모니터(50)의 영상을 확인하면서 이동 로봇 플랫폼의 작동과 소총의 조준 및 격발을 원격 조종한다.

원격 조종실의 조종 장치(60)는 레버(61), 지그 버튼(63) 및 트리거 버튼(64)의 조작에 따른 신호를 발생하고, 이렇게 발생되는 신호는 조종 장치(60)에 결합된 송신 모듈(65)을 통하여 무선으로 이동 로봇 플랫폼의 차량(10)에 마련되어 있는 주제어기(7)로 송신된다. 송신 모듈(65)로부터 주제어기(7)로의 무선 송신은 최대 통신 거리가 2000 m인 LoRa를 이용하여 이루어진다.

주제어기(7)는 수신한 신호가 레버(62)의 움직임에 따른 신호인 경우에 이 신호를 휘일(12)의 회전을 제어하는 모터 구동부(15)에 전달하고, 모터 구동부(15)가 각 휘일(12)을 구동하는 모터를 회전시켜서 레버(62)의 움직임에 상응하여 차량(10)을 전진, 후진 또는 선회시키게 된다.

주제어기(7)는 수신한 신호가 지그 버튼(63)의 작동에 따른 신호인 경우에, 이 신호를 소총 자세 제어부(25)에 송신한다.

소총 자세 제어부(25)에 입력되는 신호는 소총의 지면에 대한 상하의 경사각에 대한 지령과 소총의 지면에 대해 수직한 축선에 대한 회전각에 대한 지령으로 구분되며, 소총 자세 제어부(25)는 이러한 신호를 회전 프레임(20)에 대해 탑재 프레임(30)을 회전시키는 제2 모터(24)의 회전각에 대한 신호 및 회전 프레임(20)을 차량의 프레임(11)에 대해 회전시키는 제1 모터(14)의 회전각에 대한 신호로 전환하고, 전환된 신호를 제1 모터(14)와 제2 모터(24)를 구동하는 드라이버인 모터 구동부(26)로 전달하여, 제1 모터(14) 또는 제2 모터(24)가 회전한다.

주제어기(7)는 조종 장치의 트리거 버튼(64)의 작동에 따른 신호를 수신하면, 이 신호에 따라 격발 장치(40)의 서보 모터(41)를 작동하여 격발 장치에 의해 소총(1)의 방아쇠를 당겨 격발한다.

이상의 구성과 작동에 따르면, 본 실시예의 소총 제어 시스템을 조종하는 군인 또는 경찰은 모니터(50)를 통하여 차량(10)이 이동하는 위치의 영상을 확인하면서 조종 장치의 레버(62)를 움직여서 차량(10)을 목표물을 향하여 기동한다.

목표물에 근접하면 모니터(50)에서 보여지는 조준경의 가늠쇠 영상을 보면서 조종 장치의 지그 버튼(63)을 조작하여, 모니터(50) 상에서 가늠쇠의 중앙에 목표물이 놓이도록 조종한다.

지그 버튼(63)의 조작에 의해 회전 프레임(20)과 탑재 프레임(30)이 회전하여 소총(1)의 자세가 변화하고, 이에 따라 소총(1)에 장착된 조준경(2)도 목표물을 향하게 하므로, 조종하는 사람은 모니터(50)의 영상을 주시하면서 지그 버튼(63)을 조작하여 소총(1)을 목표물에 정확하게 조준할 수 있다.

목표물이 조준되면, 조종자는 트리거 버튼(64)을 누르고 이에 의해 방아쇠가 격발되어 소총이 발사된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 소총 제어 시스템의 구성 및 작동에 따라 군인이나 경찰이 목표물이 있는 현장에 가지 않고 소총을 목표물이 있는 영역에 접근시키고 소총을 조준하고 격발을 할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예를 설명하였는바, 이러한 실시예는 하나의 예시일 뿐이고, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위에서 다양한 수정과 변경이 가능하고 구성의 부가가 가능하며, 그러한 수정, 변경 및 구성의 부가는 모두 청구범위에 속하는 것이다.

10: 차량 20: 회전 프레임
30: 탑재 프레임 40: 격발 장치
50: 모니터 60: 조종 장치

Claims (2)

1. 소총 제어 시스템으로서,
   
   평면 상에서 이동 가능하며, 지면에 접촉되여 회전하며 독립적으로 회전이 제어되는 복수의 휘일 및 휘일들이 장착되며 상측에 탑재면을 갖춘 프레임을 갖춘 차량;
   지면에 수직한 축선을 중심으로 회전 가능하게 차량의 프레임의 탑재면에 장착되는 회전 프레임;
   소총이 탑재되어 고정되고 지면에 평행한 하나의 축선을 중심으로 회전 가능하게 회전 프레임에 장착되는 탑재 프레임;
   탑재 프레임과 회전 프레임의 회전을 제어하는 소총 자세 제어부;
   소총의 방아쇠에 결합되고, 방아쇠를 작동시키는 격발 레버를 갖춘 격발 장치;
   소총에 탑재되어 고정되며, 소총의 표적을 향하도록 배치되고 촬영한 영상을 무선으로 송신하는 카메라;
   카메라로부터의 영상을 수신하여 디스플레이하는 모니터 장치;
   격발 장치의 작동, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전 및 차량의 이동 방향에 대한 사람의 지령이 각각의 레버 또는 버튼의 조작으로 이루어지고, 각각의 레버 또는 버튼의 조작에 따른 신호를 생성하고 생성된 신호를 무선으로 송신하는 조종 장치;
   조종 장치에서 생성되는 신호를 무선으로 수신하고, 차량의 이동에 관한 신호에 따라 각각의 휘일의 회전을 제어하고 격발 장치의 작동에 관한 신호에 따라 격발 장치를 작동시키며, 회전 프레임과 탑재 프레임의 회전에 관한 신호를 소총 자세 제어부에 전송하는 주제어기
   를 포함하고,
   탑재 프레임에 카메라를 장착한 소총을 탑재하여 차량이 이동하면서 카메라가 촬영하는 영상을 모니터를 통하여 확인하고, 모니터를 통하여 확인된 영상에 따라 회전 프레임과 탑재 프레임을 각각 회전시켜 소총이 목표물을 조준하도록 동작하며, 목표물이 조준되면 격발 장치를 작동시켜 소총이 격발되도록 구성되는 것인 소총 제어 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   회전 프레임은 차량의 프레임의 탑재면과 평행한 제1 표면을 갖추고, 제1 표면과 탑재면 사이에 회전 프레임을 차량의 프레임에 대해 회전시키는 모터가 장착되고,
   회전 프레임의 제1 표면으로부터 서로 대향하여 수직으로 연장되는 2개의 제2 표면을 갖추며, 제2 표면들과 탑재 프레임 사이에는 탑재 프레임을 회전 프레임에 대해 회전시키는 모터가 각각 장착되는 것인 소총 제어 시스템.

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