KR20190023830A - 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체와 덮개 간의 수밀이 결합링에 의한 밀착력과 고정력에 의해 이루어짐에 따라 수중 환경에 장시간 노출되더라도 부식이나 변질에 의해 수밀이 해제되는 종래의 폐단을 해소할 수 있는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 컨트롤보드와 카메라모듈 및 서보모터가 내부에 설치되는 본체; 상기 본체의 양측에 각각 설치되고 일측에 상기 본체에 삽입되는 삽입단이 돌출 형성되며 상기 삽입단의 외주면에 링홈이 형성되는 한 쌍의 덮개; 및 상기 링홈에 환설되고 상기 삽입단의 높이보다 높게 돌출되어 상기 삽입단이 상기 본체에 삽입된 상태에서 상기 덮개와 상기 본체 간의 틈새를 막으면서 상기 덮개를 상기 본체에 고정시키는 결합링;이 포함되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇을 기술적 요지로 한다.

Description

무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇{Underwater robot with no bolting waterproof structure}

본 발명은 인쇄회로기판 등이 내장된 본체의 내부로 물이 유입되지 않도록 한 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 수중 드론 등을 포함하는 수중 로봇의 경우 수중에서 원활하게 구동할 수 있도록 컨트롤보드(PCB), 카메라모듈, 서보모터, 배터리 등이 내부에 설치되는 본체에 방수구조가 적용되어야 한다.

즉, 수중 로봇은 본체의 내부에 컨트롤보드, 카메라모듈, 서보모터, 배터리 등을 설치하기 위한 설치공간이 마련되고 본체의 일측 혹은 양측에 설치공간을 외부와 단절시키는 덮개가 설치되며 본체와 덮개의 사이에 인쇄회로기판, 전기전자부품, 베터리 등을 물로부터 차단하여 보호하기 위한 방수구조가 마련되어 있다.

이를 위해 종래의 수중 로봇에는 본체와 덮개의 사이에 오링 등의 수밀부재가 설치되고 덮개는 볼트 등의 나사체결수단 또는 접착제 등의 결합수단 등에 의해 본체의 일측 혹은 양측에 설치된다.

그러나 상기한 종래의 수중 로봇에 적용된 방수구조는 볼트나 접착제 등을 이용하는 구조로서 수중 환경에서 장시간 사용시 볼트나 접착제 등이 물에 의해 부식되거나 변질되면서 본체와 덮개가 긴밀하게 결합되지 않아 상호 간에 틈새가 조금씩 발생하면서 물이 본체의 내부로 유입될 수 밖에 없는 구조이다.

따라서 상기한 틈새로 인해 물이 본체의 내부로 유입됨에 따라 컨트롤보드, 카메라모듈, 서보모터, 배터리 등이 물에 노출되면서 고장이 쉽게 발생하는 문제점이 있다.

이에 따라 볼트나 접착제를 이용하는 종래의 수중 로봇에 적용된 방수구조에서 탈피할 수 있도록 장기간 수중 환경에 노출되더라도 본체와 덮개 간의 수밀을 확실하게 보장하여 물의 내부 유입으로 인한 고장 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 방수 구조에 대한 개발이 절실하다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0077458호, 2012.07.10.자 공개. 대한민국 등록특허공보 제10-1107084호, 2012.01.11.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 결합링의 밀착력을 이용하는 방수 구조를 채택하여 수중 환경에 장기간 도출되더라도 본체의 내부로의 물 유입을 효과적으로 차단하여 이로 인한 고장을 방지할 수 있는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

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

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇은 컨트롤보드와 카메라모듈 및 서보모터가 내부에 설치되는 본체; 상기 본체의 양측에 각각 설치되고 일측에 상기 본체에 삽입되는 삽입단이 돌출 형성되며 상기 삽입단의 외주면에 링홈이 형성되는 한 쌍의 덮개; 및 상기 링홈에 환설되고 상기 삽입단의 높이보다 높게 돌출되어 상기 삽입단이 상기 본체에 삽입된 상태에서 상기 덮개와 상기 본체 간의 틈새를 막으면서 상기 덮개를 상기 본체에 고정시키는 결합링;이 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 덮개의 삽입단 외주면에는 상기 링홈보다 높은 결합면이 환설되고, 상기 결합면에는 상기 덮개가 상기 본체에 고정된 상태에서 상기 본체의 양측에 각각 연결되어 구동수단을 고정하기 위한 평판마운트를 지지하는 지지프레임의 일단이 외삽되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체는 양단이 개방되고 내부에 설치공간이 구비되는 튜브체; 상기 튜브체의 내부에 설치되고 상기 컨트롤보드와 상기 서보모터를 설치하기 위한 컨트롤보드설치공과 서보모터설치공이 형성되는 고정브래킷; 상기 튜브체의 내부에 설치되고 상기 카메라모듈을 설치하기 위한 카메라모듈설치공이 형성되는 회전브래킷; 상기 튜브체의 내부 양측에 각각 설치되어 상기 고정브래킷의 양단을 지지하는 한 쌍의 측부브래킷; 및 상기 측부브래킷과 상기 회전브래킷의 양단 사이에 각각 설치되어 상기 서보모터의 구동에 따라 상기 회전브래킷이 회전되도록 연결하는 연결브래킷;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 측부브래킷에는 상기 카메라모듈과 상기 컨트롤보드를 연결하기 위한 케이블이 통과하는 케이블통과공이 형성되되, 상기 케이블통과공은 상기 회전브래킷의 회전에 따라 손상되지 않도록 상기 회전브래킷의 회전 반경과 대응되는 반경으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 평판마운트에는 전방으로 구동력을 발생시키는 제1구동수단과, 하방으로 구동력을 발생시키는 제2구동수단이 서로 직교하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.

먼저, 덮개가 본체에 볼트나 접착제 등의 고정수단 없이 결합링의 밀착력과 고정력에 의해 고정 설치되어 수밀성을 발휘하는 구조임에 따라 수중 환경에 장시간 노출되더라도 부식이나 변질 등의 우려가 전혀 없으므로 수밀성을 확실히 보장할 수 있다.

그리고, 본체의 내부에 기설정된 각도범위에서 상하로 회전되는 회전브래킷이 설치되고 회전브래킷에 전방 시야를 위한 카메라모듈이 설치됨에 따라 카메라모듈이 상하로 틸팅될 수 있으므로 전방시야를 상하로 확대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇의 저면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇의 본체를 도시한 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇의 본체와 덮개 및 지지프레임의 결합 구조를 조립 과정에 따라 도시한 예시도이다.

본 발명은 수중 환경에서 구동 가능하도록 컨트롤보드, 카메라모듈, 서보모터, 배터리 등이 내장되는 본체에 물이 유입되지 않도록 차단하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇은 수중 환경에 장시간 노출되더라도 본체의 내부로 물 유입을 차단하는 수밀성이 저하되지 않아 본체 내부로의 물 유입으로 인한 고장을 효과적으로 방지할 수 있는 것이 특징이다.

이러한 특징은 종래의 수중 로봇에 적용된 볼트나 접착제 등을 이용하는 방수구조를 적용하지 않고 결합링에 의한 밀착력을 이용하는 간단하고 견고한 방수구조를 적용함으로써 달성될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇은 전방 시야 확보를 위해 장착되는 카메라모듈을 기설정된 각도범위에서 상하로 틸팅 가능하도록 한 구조로 제공할 수 있는 것도 특징이다.

이러한 특징은 본체를 이루는 튜브의 내측에 두 개의 지지브래킷이 설치되되 두 개 중 하나의 지지브래킷은 고정되고 다른 하나의 지지브래킷은 상기 고정된 지지브래킷과의 사이에 회전브래킷에 의해 회전 가능하게 연결된 구조에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 크게 본체(100), 덮개(200), 지지프레임(400), 평판마운트(500) 및 보조체(600)로 구성되고, 본체(100)와 덮개(200)에 무볼팅 방수구조가 적용된다.

먼저, 상기 본체(100)는 컨트롤보드와 카메라모듈 및 서보모터가 내부에 설치되는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 튜브체(110)와 고정브래킷(120)과 회전브래킷(130)과 측부브래킷(140) 및 연결브래킷(150)으로 구성될 수 있다.

상기 튜브체(110)는 양단이 개방되고 내부에 설치공간이 원통 형상으로 구성된다. 상기 고정브래킷(120)은 튜브체(110)의 내부에 설치되고 컨트롤보드와 서보모터를 설치하기 위한 컨트롤보드설치공(121)과 서보모터설치공(122)이 형성된다.

상기 회전브래킷(130)은 튜브체(110)의 내부에서 고정브래킷(120)의 상측에 기설정된 간격만큼 이격되게 설치되고 카메라모듈을 설치하기 위한 카메라모듈설치공(131)이 형성된다.

상기 측부브래킷(140)은 튜브체(110)의 내부 양측에 각각 설치된 상태에서 고정브래킷(120)의 양단과 연결되어 고정브래킷(120)을 지지한다. 상기 연결브래킷(150)은 각 측부브래킷(140)과 회전브래킷(130)의 양단 사이에 각각 설치되어 서보모터의 구동에 따라 회전브래킷(130)이 회전되도록 연결한다.

즉, 회전브래킷(130)은 고정브래킷(120)의 상측에서 연결브래킷(150)에 의해 그 양단이 측부브래킷(140)에 각각 회전 가능하게 연결됨에 따라 서보모터의 구동에 따라 상하 자유롭게 회전 가능한 상태가 됨으로써 카메라모듈을 통한 전방 시야를 상하로 확대시킬 수 있다.

이때 측부브래킷(140)에는 카메라모듈과 컨트롤보드를 전기적으로 연결하기 위한 케이블이 통과하는 케이블통과공(141)이 형성된다. 단, 케이블통과공(141)은 회전브래킷(130)의 회전에 따라 손상되지 않도록 회전브래킷(130)의 회전 반경과 대응되는 각도를 따라 장공 형태로 형성될 수 있다.

즉, 회전브래킷(130)의 회전시 카메라모듈과 컨트롤보드를 연결하는 케이블이 마찰 등에 의해 손상되는 폐단을 방지함으로써 케이블 손상으로 인한 카메라모듈의 오작동 등을 미연에 예방할 수 있다.

다음으로, 상기 덮개(200)는 본체(100)의 양단에 설치되는 것으로, 일측에 본체(100)에 삽입되는 삽입단(210)이 형성되고 삽입단(210)의 외주면에는 링홈(220)이 함몰 형성된다.

다음으로, 상기 무볼팅 방수구조는 본체(100)와 덮개(200) 간의 수밀을 보장하면서 덮개(200)가 볼트 등의 나사체결식 구조의 결합수단 없이도 견고하게 결합되어 고정되는 고정력을 발휘하는 구성이다.

이러한 무볼팅 방수구조는 도 4에 도시된 바와 같이 덮개(200)의 삽입단(210)에 형성된 링홈(220)에 삽입되는 결합링(300)에 의해 이루어진다.

즉, 결합링(300)은 링홈(220)에 삽입된 상태에서 링홈(220)을 제외한 삽입단(210)의 외주면보다 더 높게 돌출됨에 따라 덮개(200)의 삽입단(210)이 본체(100)의 양단 내측에 삽입될 때 본체(100)의 양단 내주면에 밀착되는 밀착력을 발휘하면서 덮개(200)가 본체(100)의 양단에 억지끼움식 구조로 결합되어 고정되도록 한다.

따라서 볼트나 접착제 등을 이용하여 본체(100)와 덮개(200) 간의 수밀을 이루도록 하는 종래의 수중 로봇에 적용된 방수구조와 달리, 결합링(300)의 밀착력을 이용함에 따라 부식이나 변질 등의 우려가 전혀 없이 본체(100)와 덮개(200)의 사이에 생기는 틈새를 완벽하게 막아 수밀을 보장할 수 있다.

다음으로, 상기 지지프레임(400)은 본체(100)의 양단과 덮개(200)의 사이에 각각 설치되는 것으로, 수중모터 등의 구동수단을 고정하기 위한 후술할 평판마운트(500)를 지지하는 구성이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 지지프레임(400)은 일단이 본체(100)와 덮개(200) 사이에 연결된 상태에서 그 사이에 평판마운트(500)가 연결되어 평판마운트(500)를 지지하게 된다.

여기서 지지프레임(400)의 일단이 본체(100)와 덮개(200)의 사이에 설치될 때는 덮개(200)의 삽입단(210) 외주면에 형성된 결합면(230)에 외삽된다.

상기 결합면(230)은 링홈(220)보다 높게 돌출 형성되고 위치 상으로 링홈(220)보다 외측에 형성된다. 단, 링홈(220)에 결합링(300)이 환설된 상태에서 결합면(230)은 결합링(300)보다는 돌출 높이가 낮다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 덮개(200)의 링홈(220)에 결합링(300)이 환설된 후 지지프레임(400)의 일단이 덮개(200)의 결합면(230)에 외삽된 다음 덮개(200)의 삽입단(210)이 본체(100)의 내측에 삽입되면서 지지프레임(400)의 일단이 결합링(300)의 작용에 의해 본체(100)의 외부에서 본체(100)와 덮개(200)의 사이에 견고하게 고정될 수 있다.

따라서 지지프레임(400)의 일단을 본체(100)에 고정하기 위한 고정수단 없이도 결합링(300)의 작용에 의해 발휘되는 본체(100)와 덮개(200) 간의 고정력에 의해 지지프레임(400)의 일단을 견고하게 고정시킬 수 있다.

다음으로, 상기 평판마운트(500)는 각각의 지지프레임(400) 사이에 연결 설치되는 것으로, 수중 환경에서 본체(100)를 유동시키는 구동력을 발생시키는 구동수단(800)을 설치하기 위한 구성이다.

이때 평판마운트(500)는 본체(100)를 기준으로 상하 수직으로 설치된 제1평판마운트(500)와, 좌우 수평으로 설치된 제2평판마운트(500)로 구성될 수 있다.

그리고 제1평판마운트(510)에는 전방으로 구동력을 발생시키는 제1구동수단(710)이 설치되고, 제2평판마운트(520)에는 하방으로 구동력을 발생시키는 제2구동수단(720)이 설치된다.

따라서 제1구동수단(810)과 제2구동수단(820)에 의해 수중 환경에서도 본체(100)의 진행 방향을 자유롭게 전환시킬 수 있다.

마지막으로, 상기 보조체(600)는 배터리가 내부에 설치하기 위한 것으로, 지지프레임(400)의 타단 사이에 연결 설치된다.

이를 위해 보조체(600)는 양단이 개방되고 내부에 설치공간이 마련된 튜브체(610)와, 상기 튜브체(610)의 내부에 설치되고 배터리를 설치하기 위한 배터리설치공(미도시)이 형성된 고정브래킷(미도시)과, 상기 튜브체(610)의 내부 양측에 각각 설치되어 고정브래킷을 지지하는 측부브래킷(미도시)으로 구성될 수 있다.

한편, 보조체(600)의 양단에는 덮개(700)가 결합 설치되고, 보조체(600)와 덮개(700)의 사이에는 배터리를 물로부터 보호하기 위해 상기한 본체(100)와 덮개(200)에 적용된 방수구조가 그대로 적용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇은 본체와 덮개 사이의 수밀이 결합링에 의한 밀착력과 고정력에 의해 달성됨에 따라 종래와 달리 볼트나 접착제 등을 이용하지 않아 부식이나 변질로 인해 수밀이 해제되는 폐단을 방지함으로써 수밀성을 확실하게 보장할 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

100: 본체
110, 610: 튜브체
120: 고정브래킷
121: 컨트롤보드설치공
122: 서보모터설치공
130: 회전브래킷
131: 카메라모듈설치공
140: 측부브래킷
141: 케이블통과공
150: 연결브래킷
200, 700: 덮개
210: 삽입단
220: 링홈
230: 결합면
300: 결합링
400: 지지프레임
500: 평판마운트
510: 제1평판마운트
520: 제2평판마운트
600: 보조체
800: 구동수단
810: 제1구동수단
820: 제2구동수단

Claims (5)

1. 컨트롤보드와 카메라모듈 및 서보모터가 내부에 설치되는 본체;
   상기 본체의 양측에 각각 설치되고 일측에 상기 본체에 삽입되는 삽입단이 돌출 형성되며 상기 삽입단의 외주면에 링홈이 형성되는 한 쌍의 덮개; 및
   상기 링홈에 환설되고 상기 삽입단의 높이보다 높게 돌출되어 상기 삽입단이 상기 본체에 삽입된 상태에서 상기 덮개와 상기 본체 간의 틈새를 막으면서 상기 덮개를 상기 본체에 고정시키는 결합링;이 포함되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 덮개의 삽입단 외주면에는
   상기 링홈보다 높은 결합면이 환설되고,
   상기 결합면에는
   상기 덮개가 상기 본체에 고정된 상태에서 상기 본체의 양측에 각각 연결되어 구동수단을 고정하기 위한 평판마운트를 지지하는 지지프레임의 일단이 외삽되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체는
   양단이 개방되고 내부에 설치공간이 구비되는 튜브체;
   상기 튜브체의 내부에 설치되고 상기 컨트롤보드와 상기 서보모터를 설치하기 위한 컨트롤보드설치공과 서보모터설치공이 형성되는 고정브래킷;
   상기 튜브체의 내부에 설치되고 상기 카메라모듈을 설치하기 위한 카메라모듈설치공이 형성되는 회전브래킷;
   상기 튜브체의 내부 양측에 각각 설치되어 상기 고정브래킷의 양단을 지지하는 한 쌍의 측부브래킷; 및
   상기 측부브래킷과 상기 회전브래킷의 양단 사이에 각각 설치되어 상기 서보모터의 구동에 따라 상기 회전브래킷이 회전되도록 연결하는 연결브래킷;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 측부브래킷에는
   상기 카메라모듈과 상기 컨트롤보드를 연결하기 위한 케이블이 통과하는 케이블통과공이 형성되되,
   상기 케이블통과공은
   상기 회전브래킷의 회전에 따라 손상되지 않도록 상기 회전브래킷의 회전 반경과 대응되는 반경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇.
5. 제2항에 있어서,
   상기 평판마운트에는
   전방으로 구동력을 발생시키는 제1구동수단과, 하방으로 구동력을 발생시키는 제2구동수단이 서로 직교하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 무볼팅 방수구조가 적용된 수중 로봇.

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