KR20210019174A - Disaster relief robot including working arm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 작업용 암을 구비하는 재난구조로봇에 관한 것으로 특히, 재난현장의 상황에 대응할 수 있도록 하기 위한 무선신호 단절구간에서 자가운행이 가능하며, 화재와 같은 고열환경에서 작업이 가능하도록 함과 아울러, 이종 보행수단을 구비하도록 하여 장애물 돌파 능력을 향상시키고, 다양한 작업이 가능한 로봇암을 구비하여 재난현장의 상황대처 증력을 향상시킨 작업용 암을 구비하는 재난구조로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a disaster rescue robot having a working arm. In particular, it is possible to self-operate in a wireless signal disconnection section to cope with the situation of a disaster site, and to work in a high temperature environment such as a fire. , It relates to a disaster rescue robot having a working arm that improves the ability to break through obstacles by providing a heterogeneous walking means, and improves the ability to respond to situations at a disaster site by providing a robot arm capable of various operations.
오래전부터 화재, 붕괴, 폭발물과 같은 위험인자가 존재하는 재난현장에 사람을 대신하여 로봇을 투입하려는 노력이 이루어지고 있다. 이러한 로봇들은 무선 조정수단과 같은 원격제어수단에 의해 구동되어 재난현장의 목적지까지 이동하고, 현장의 상태정보를 수집하여 전달하거나, 소기의 작업을 진행하기 위해 이용된다.Efforts have been made to put robots on behalf of humans in disaster sites where risk factors such as fire, collapse, and explosives exist for a long time. These robots are driven by remote control means such as wireless control means to move to the destination of the disaster site, collect and transmit the status information of the site, or are used to proceed with desired work.
이로인해, 이러한 로봇들은 재난현장과 같이 장애물이 많은 지역에서의 이동, 화재와 같은 열악한 환경에서의 작업 가능, 무선 단절 환경에서의 동작, 다양한 기능 또는 작업의 수행과 같이 다양한 능력이 요구되고 있다.For this reason, these robots are required to have various capabilities such as moving in an area with many obstacles such as a disaster site, capable of working in a poor environment such as fire, operating in a wireless disconnected environment, and performing various functions or tasks.
이러한 요구를 수용하기 위해, 무한궤도 형, 다륜 형, 다족 보행 로봇 등의 다양한 형태가 개발되었으나, 무한궤도 또는 바퀴를 채용한 형태는 여전히 이동에 제한이 있었고, 다족 보행 로봇은 이동속도가 너무 느린 단점이 있었다.In order to accommodate this demand, various forms such as a caterpillar type, a multi-wheel type, and a multi-legged walking robot have been developed, but the form using a caterpillar or wheel still has limited movement, and the multi-pedal walking robot has a too slow movement speed. There was a downside.
더욱이 기존의 로봇들은 로봇 암의 제한적인 작업 능력으로 재난현장의 상황에 능동적으로 대처하는 것이 곤란한 한계가 있었다. 구체적으로 로봇 암이 통상적으로 1개만 구비되고, 작업툴이 고정설치되는 것이 일반적이기 때문에 재난현장에서 수행할 수 있는 작업이 제한되는 문제점이 있었다.Moreover, the existing robots have a limitation in that it is difficult to actively cope with the situation at the disaster site with the limited work capability of the robot arm. Specifically, since only one robot arm is usually provided and a work tool is generally fixedly installed, there is a problem in that the work that can be performed at a disaster site is limited.
또한, 재난현장과 같이 원격제어가 단절될 수 있는 상황에서 무선신호의 수신이 이루어지지 않는 경우 동작을 멈추는 경우가 빈번하여, 로봇의 소손 및 손실이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, in a situation in which remote control may be disconnected, such as a disaster site, the operation is frequently stopped when wireless signal reception is not performed, resulting in damage and loss of the robot.
따라서, 본 발명의 목적은 재난현장의 상황에 대응할 수 있도록 하기 위한 무선신호 단절구간에서 자가운행이 가능하며, 화재와 같은 고열환경에서 작업이 가능하도록 함과 아울러, 이종 보행수단을 구비하도록 하여 장애물 돌파 능력을 향상시키고, 다양한 작업이 가능한 로봇암을 구비하여 재난현장의 상황대처 증력을 향상시킨 작업용 암을 구비하는 재난구조로봇을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to enable self-driving in a wireless signal disconnection section in order to cope with the situation of a disaster site, to enable work in a high temperature environment such as fire, and to provide a heterogeneous walking means to prevent obstacles. It is to provide a disaster rescue robot having a working arm that improves breakthrough ability and has a robot arm capable of various operations to increase the ability to respond to situations at a disaster site.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 재난구조로봇은 내열몸체; 상기 내열몸체에 설치되며, 하나 이상의 툴이 구비되는 툴체인저; 상기 내열몸체의 일측에 복수로 설치되고, 툴 결합부가 마련되며, 상기 툴체인저에 마련되는 상기 툴과 선택적으로 결합되는 로봇암; 상기 내열몸체에 결합되며 바퀴와 다리를 포함하는 이동수단; 상기 내열몸체에 설치되어 상기 내열몸체 주변의 영상을 촬영하거나, 상기 내열몸체 주변의 정보를 수집하여 환경정보를 생성하는 정보수집수단; 상기 내열몸체의 위치정보를 생성하는 위치인식수단; 외부와의 통신을 수행하여 상기 정보수집수단에 의해 수집된 상기 환경정보를 외부에 전달하고, 외부로부터 상기 로봇암 또는 상기 이동수단의 구동을 위한 제어신호를 수신하는 무선통신수단; 및 상기 무선통신수단을 통해 외부에 상기 제어신호를 요청하고, 상기 제어신호에 따라 상기 로봇암 또는 상기 이동수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the disaster rescue robot according to the present invention includes a heat-resistant body; A tool changer installed on the heat-resistant body and provided with one or more tools; A robot arm installed in a plurality on one side of the heat-resistant body, provided with a tool coupling portion, and selectively coupled to the tool provided in the tool changer; Moving means coupled to the heat-resistant body and including wheels and legs; An information collection means installed on the heat-resistant body to capture an image around the heat-resistant body or collect information about the heat-resistant body to generate environmental information; Location recognition means for generating location information of the heat-resistant body; A wireless communication means for performing communication with the outside, transmitting the environmental information collected by the information collecting means to the outside, and receiving a control signal for driving the robot arm or the moving means from the outside; And a control unit that requests the control signal from the outside through the wireless communication unit and controls driving of the robot arm or the moving unit according to the control signal.
본 발명에 따른 작업용 암을 구비하는 재난구조로봇은 선신호 단절구간에서 자가운행이 가능하며, 화재와 같은 고열환경에서 작업이 가능하도록 함과 아울러, 이종 보행수단을 구비하도록 하여 장애물 돌파 능력을 향상시키고, 다양한 작업이 가능한 로봇암을 구비하여 재난현장의 상황대처 증력을 향상시켜, 다양한 형태의 재난현장 상황에서 효율적으로 운영할 수 있다.The disaster rescue robot having a working arm according to the present invention is capable of self-driving in a line signal disconnection section, enabling work in a high temperature environment such as a fire, and improving the ability to break through obstacles by providing a heterogeneous walking means. It is equipped with a robot arm capable of various operations to improve the ability to respond to situations at a disaster site, so that it can be efficiently operated in various types of disaster site situations.
도 1은 본 발명에 따른 재난구조로봇과 이를 제어하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 예시도.
도 2는 재난구조로봇의 각 부 구성을 블록형태로 도시한 블록예시도.
도 3은 본 발명에 따른 재난구조로봇의 이동을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 재난구조로봇에 설치되는 로봇암을 설명하기 위한 예시도.1 is an exemplary view schematically showing the configuration of a disaster rescue robot and a system for controlling it according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of each component of the disaster rescue robot in block form.
3 is an exemplary view for explaining the movement of the disaster rescue robot according to the present invention.
Figure 4 is an exemplary view for explaining the robot arm installed in the disaster rescue robot of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. It should be noted that the reference numbers indicated in the configurations in the accompanying drawings use the same reference numbers as much as possible when indicating the same configuration in other drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, certain features presented in the drawings are enlarged or reduced or simplified for ease of description, and the drawings and their components are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
도 1은 본 발명에 따른 재난구조로봇과 이를 제어하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.1 is an exemplary diagram schematically showing the configuration of a disaster rescue robot and a system for controlling it according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 재난구조로봇과 이를 제어하는 시스템은 원격제어기(10), 중계기(20) 및 재난구조로봇(30)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a disaster rescue robot and a system for controlling the same according to the present invention include a
원격제어기(10)는 재난구조로봇(30)을 원격제어하기 위한 제어신호를 전달하고, 재난구조로보(30)으로부터 전달되는 환경정보를 출력함과 아울러, 다른 장치에 전달하는 역할을 한다. 이를 위해 원격제어기(10)는 필요에 따라 재난구조로봇(30)과의 통신을 중계하는 중계기(20)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The
이를 위해 원격제어기(10)는 재난구조로봇(30)의 기능을 제어하기 위한 입력수단이 마련된다. 이러한 입력수단에는 로봇암(60)이나 이동수단(50)의 조작을 위한 조이스틱과 같은 조종간이 마련될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.To this end, the
중계기(20)는 원격제어기(10)와 재난구조로봇(30) 사이의 통신을 중계한다. 이 중계기(20)는 양방향 리피터일 수 있으며, 필요에 따라 복수로 구성될 수 있다. The
재난구조로봇(30)은 원격제어기(10)와 무선통신에 의해 제어되어, 재난현장에 투입되어 운영된다. 이 재난구조로봇(30)는 자체전원에 의해 구동되고, 무선통신에 의해 원격제어기(10)와 연결되어 제어신호를 전달받는다.The
이러한 재난구조로봇(30)은 원격제어기(10)에 재난현장의 상황을 전달하기 위한 정보수집수단이 다수 구비되며, 이 정보수집수단에 의해 정보를 수집하여 환경정보를 생성하고, 생성된 환경정보를 원격제어기(10)에 전달한다. 이러한 환경정보에는 온도, 습도, 진동, 가스 농도와 같은 정보와 함께 가시광/열/적외선/자외선 영역의 영상이 포함될 수 있다.The
특히, 재난구조로봇(30)은 서로 다른 구동방식의 이동수단이 마련되며, 복수의 툴을 선택적으로 탈부착하여 작업을 진행할 수 있는 로봇암(60)을 포함하여 구성된다.In particular, the
이에 대해서는 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.This will be described in more detail with reference to FIG. 2.
도 2는 재난구조로봇의 각 부 구성을 블록형태로 도시한 블록예시도이다.2 is a block diagram showing the configuration of each part of the disaster rescue robot in block form.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 재난구조로봇(30)은 몸체(40), 이동수단(50), 로봇암(60), 제어수단(70)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the
몸체(40)는 이동수단(50), 로봇암(60) 및 제어수단(70)이 설치된다. 이 몸체(40)는 고열에 견디고, 내부의 수납물을 보호할 수 있는 내열구조, 내열재료로 제작된다.The
몸체(40)는 프레임(41)과 프레임(41)에 결합되는 캡(42)으로 구성될 수 있다. 프레임(41)는 구조적으로 이동수단(50), 로봇암(60)을 지탱하고, 이들과 결합하는 역할을 하며, 캡(42)은 프레임(41)과의 결합에 의해 제어수단(70)을 수납하는 역할을 할 수 있다.The
이동수단(50)은 재난구조로봇(30)을 이동시키기 위해 마련된다. 특히 본 발명의 이동수단(50)는 장애물의 여부에 따라 이동수단(50)을 선택하도록 복수의 이동기구가 마련된다. 구체적으로 본 발명의 이동수단(50)은 복수의 바퀴(52)와 보행용 다리(53)으로 구성된다.The moving
바퀴(52)는 프레임(41)에 결합되고, 이동수단 구동부(51)에 의해 선택되어 구동된다. 이 바퀴(52)는 프레임(41)에 복수로 마련되고, 조향 및 회전이 가능하도록 프레임(41)에 결합된다. 이때, 바퀴(52)의 축은 이동수단 구동부(51)에 마련되는 전기모터(미도시)의 축에 연결된다. 이 바퀴(52)의 축과 전기모터(미도시)의 축은 기어, 체인 또는 벨트에 의해 연결될 수 있다. 또는 바퀴(52)가 전기모터 일체형으로 구성될 수도 있는 것으로, 어느 하나에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 여기서 바퀴(52)는 무한궤도형 이동수단으로 대체가 가능하다. The
보행용 다리(53)는 프레임(41)에 복수로 마련된다. 그리고 보행용 다린(53)는 이동수단 구동부(51)에 의해 선택되어 구동된다. 즉, 바퀴(52)가 선택되는 경우 보행용 다리(53)는 접힌상태로 프레임(41)에 밀착하여 유지되고, 보행용 다리(53)가 선택되는 경우 바퀴(52)의 구동이 중지된다. 이 보행용 다리(53)는 3족 이상이 마련되어, 바퀴(52)에 의해 구동이 불가능한 지역에서 재난구조로봇을 이동시킨다. 일례로, 보행용 다리(53)는 바퀴(52)와 이웃하여 설치될 수 있으며, 프레임(41)의 가장자리 경계부분에 인접하게 설치될 수 있다.A plurality of
이 보행용 다리(53)는 복수의 관절과 회전축에 의해 구성된다. 이러한 보행용 다리(53)는 관절과 회전축에 직접 모터가 설치되도록 할 수도 있고, 유압실린더, 체인 또는 와이어에 의해 관절 또는 회전축이 필요한 각도로 구부러지거나 회전하도록 할 수 있다. 이 보행용 다리(53)는 재난구조로봇이 로봇암(60)에 의해 작업을 수행하는 경우 몸체(40)를 지지 및 고정하기 위한 버팀목의 역할을 수행하도록 할 수 있다. This
로봇암(60)은 프레임(41)의 일측에 하나 이상이 마련된다. 이 로봇암(60)은 재난현장에서 구난작업을 하기 위해 마련된다. 이를 위해 본 발명에서는 한 쌍이 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 다만, 한쌍 이상이 마련되는 경우 하나만 마련되는 경우에 비해 다양한 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 이하에서는 한쌍이 마련되는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.One or
이 로봇암(60)은 프레임(41)의 일측에 이웃하여 한쌍이 마련된다. 그리고, 로봇암(60)는 작업 상황에 맞게 작업공구인 툴을 교체할 수 있도록 결합부(62)가 마련된다. 이 결합부(62)는 훅(hook), 집게, 볼트와 같이 다양한 작업 툴을 로봇암(60)에 결합시키기 위한 형태로 구성된다. 여기서 볼트는 모터와 같은 동력에 의해 회전할 수 있도록 마련되며, 툴에는 이에 대응되는 나사 또는 나사산이 형성된 홀이 마련될 수 있다.The
로봇암(60)은 툴을 지지하고, 작업 위치로 툴을 이동시키며, 작업이 가능한 방향에서 툴을 대상에 접촉시키는 역할을 한다. 그리고, 툴의 동작을 위한 동력은 몸체(40)를 통해 공급되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 로봇암(60)은 복수의 관절과 회전축을 가지도록 구성될 수 있다. 이 로봇암(60) 역시 보행용 다리(63)와 마찬가지로 관절과 회전축에 모터가 설치되거나, 동력부는 별도로 설치되고 관절과 회전축을 실린더, 체인, 와이어와 같은 수단에 의해 연결하여 동작시킬 수 있다. 다만, 로봇암(60)은 재난현장에서의 작업을 위해 보행용 다리(53)에 비해 기계적으로 강도가 강한 구조, 더 긴 길이로 제작될 수 있다. The
아울러, 로봇암(60)은 툴 체인저(80)를 포함하여 구성된다. 툴 체인저(80)는 로봇암(60)의 가동 범위 내의 몸체(40)에 마련되고, 복수의 툴(81)을 구비한다. 일례로 툴(81)은 집게, 절단기, 절삭기, 천공기, 연마기, 분사기와 같은 장치일 수 있다. 이러한 툴(81)은 유압, 공압, 전기와 같은 동력을 이용하여 동작할 수 있으며, 로봇암(60)의 결합부(62)에 연결되어 작업 위치에서 동작을 한다.In addition, the
이를 위해 툴 체인저(80)는 호스, 전기선과 같은 동력 전달 수단에 의해 툴(81)에 동력을 공급한다. 즉, 로봇암(60)은 툴(81)을 작업위치로 이동시켜 작업을 진행하는 역할만 한다. 그리고, 툴(81)의 동작을 위한 동력은 툴 체인저(80)에 의해 공급된다. 이를 위해, 동력 전달 수단은 툴(81) 각각에 할당되어 연결된 상태로 마련된다. 그리고 툴(81)이 로봇암(60)에 결합되어 작업이 이루어질 때만 툴 체인저(80)에 의해 동력이 공급되어 툴(81)의 동작이 이루어지게 된다.To this end, the
이를 통해, 로봇암(60)의 구조를 단순화할 수 있고, 현장에서 툴(81)과 동력전달수단을 연결하는 과정을 진행하지 않게 되어 빠르고 효율적인 작업이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 로봇암(60)과 툴 체인저(80)의 동작은 마스터 제어기(61)에 의해 이루어진다. 이에 대해서는 하기의 제어수단(70)을 설명하면서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Through this, the structure of the
제어수단(70)은 원격제어기(10)로부터 전달되는 제어신호에 따라 재난구조로봇(30)이 동작하도록 제어함과 아울러, 재난구조로봇(30) 주변의 환경정보를 수집하여 원격제어기(10)에 전달하는 역할을 한다. 이를 위해 제어수단(70)은 제어부(71), 출력부(72), 전원부(73), 정보수집부(74), 저장부(75), 무선통신부(78) 및 위치인식부(79)를 포함하여 구성될 수 있다.The control means 70 controls the
제어부(71)는 원격제어기(10)의 제어신호를 통해 전달되는 동작목표를 실현하기 위한 일련의 과정을 진행하고, 과정의 진행 중에 필요한 구성의 동작을 제어한다. 이를 위해, 출력부(72), 정보수집부(74), 저장부(75), 무선통신부(78)를 제어하여 일련의 행위를 수행한다. 이에 대해서는 아래의 각 부 설명을 통해 설명하기로 한다.The
이외에도 제어부(71)는 제어신호에 따라 이동수단(50)의 구동을 제어하여 재난구조로봇(30)을 이동시키고, 목표위치 또는 진행경로 상에서 로봇암(60)을 구동시켜 구난작업을 수행한다. 이를 위해 제어부(71)는 제어신호를 수신하면 이를 이동수단 구동부(51) 또는 마스터 제어기(61)에 전달하거나, 이들을 제어할 수 있는 2차제어신호로 변환하여 전달한다.In addition, the
이때, 제어부(71)는 제어신호에 포함된 이동목표 또는 작업목표에 적합한 이동수단(50) 또는 툴(81)을 선택하도록 하는 선택명령을 이동수단 구동부(51) 또는 마스터 제어기(61)에 전달할 수 있다.At this time, the
특히, 제어부(71)는 통신의 단절 또는 제어신호 전달의 단절이 발생되는 경우 이전 제어신호와 미리 저장된 대응 프로토콜에 의해 동작을 계속 수행하거나, 복귀하는 과정을 선택하여 진행한다. 구체적으로 제어부(71)는 제어신호를 통해 이동할 거리, 방향과 같이 이동목표 정보가 전달되면, 원격제어기(10)와의 통신이 단절되더라도 자율적으로 이동을 진행하여 목표위치로 이동한다. 이때, 제어신호에 이동수단을 선택하도록 하는 명령이 포함되지 않는 경우 미리 정해진 절차에 따라 주행경로의 상태를 파악하여 이동수단을 선택하고, 선택한 방법에 의해 주행을 진행하게 된다.In particular, when disconnection of communication or disconnection of control signal transmission occurs, the
마찬가지로, 제어신호에 작업내용, 작업대상과 같은 작업목표가 포함되는 경우 원격제어기(10)와의 통신여부에 따라 제어신호에 의해 동작하거나, 미리 정해진 방법에 의해 작업을 진행하게 된다.Likewise, when the control signal includes a work target such as a work content or a work target, the control signal operates according to whether or not the
이러한 상황에서 제어부(71)는 원격제어기(10)와 통신단절이 발생하고, 일정시간이 경과한 경우 제어단절로 판단하고, 진입한 경로를 따라 최초 출발점으로 자동 복귀하는 과정을 진행하게 된다.In this situation, the
출력부(72)는 인력의 수색, 경고 내용의 전달을 위한 음향 또는 영상을 출력한다. 이를 위해, 출력부(72)는 출력을 위한 데이터를 제어부(71)에서 전달받는다.The
전원부(73)는 재난구조로봇(30)의 동작을 위한 전원을 공급한다. 이 전원부(73)는 충방전이 가능한 배터리, 연료전지와 같은 전기 저장 매체로 구성될 수 있다.The
정보수집부(74)는 재난구조로봇(30)이 위치하는 주변 환경의 각종 정보를 수집하여 제어부(71) 또는 무선 통신부(78)에 전달한다. 이 정보수집부(72)는 재난구조로봇(30) 주변의 온도, 습도, 진동, 가스와 같은 인자를 감지하거나, 적외선 또는 자외선 또는 가시광 대역의 영상을 촬영하거나, 재난현장에서 발생되는 음향을 수집하여 녹음한다. 그리고, 정보수집부(74)는 이를 환경정보로 작성한다.The
이를 위해 정보수집부(74)는 재난구조로봇(30) 주변의 각종 지표를 감지하는 다종, 다수의 센서, 영상 촬영를 위한 카메라, 음향의 녹음을 위한 마이크를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 카메라에 의한 영상 촬영을 위해 적외선 또는 자외선 또는 가시광 영역의 광을 방출하는 조명을 더 포함하여 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. To this end, the
저장부(75)는 재난구조로봇(30)의 운영을 위한 정보 또는 재난구조로봇(30)의 활동의 결과 또는 수집된 정보가 저장된다. 운영을 위한 정보는 제어신호에 포함된 동작목표를 포함한다. 동작목표는 이동목표와 작업목표를 포함한다. 이동목표는 좌표, 방향, 거리, 이동수단의 선택과 같은 정보를 포함한다. 작업목표는 대상체, 사용할 툴, 툴을 이용한 작업의 절차와 같은 정보를 포함할 수 있다. 이외에도 재난구조로봇(30)이 처할 수 있는 상황, 예를 들어, 무선통신의 단절과 같은 상황에서의 동작방법을 정의한 프로토콜이 저장될 수 있다. The
무선통신부(78)는 원격제어기(10)와 통신을 수행한다. 이를 통해 무선통신부(78)는 재난구조로봇(30)에서 수집된 환경정보를 원격제어기(10)에 전달하고, 원격제어기(10)로부터 제어신호를 수신한다. 이 무선통신부(78)는 재난환경의 무선통신 단절에 대응할 수 있도록 다양한 방식 또는 다양한 주파수 대역을 사용하는 통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 일례로, 직접 통신을 위한 주파수 대역(예를 들어 2.4GHz) 외에도, 무선랜, 이동통신, 위성통신과 같이 복수의 통신방식을 이용하도록 구성될 수 있다.The
위치인식부(79)는 재난구조로봇(30)의 위치를 감지하고, 이를 좌표화하여 제어부(71)에 전달하는 역할을 한다. 이를 위해 위치인식부(79)는 GPS 모듈을 구비할 수 있다. 이 외에도 위치인식부(79)는 재난구조로봇(30) 주변에서 수신되는 전파를 수신하고 이를 삼각측량하여 위치를 산출할 수도 있고, 정보 수집부(74)에 마련되는 가속도 센서, 자이로 센서와 같은 센서 정보를 이용하여 위치 정보를 산출할 수도 있다. 또는 위치인식부(79)는 복수의 위치정보 산출 또는 위치정보 수집방법을 혼용하여 위치정보를 산출할 수 있으며, 위치정보 산출은 주기적으로 이루어지게 된다.The
도 3은 본 발명에 따른 재난구조로봇의 이동을 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary view for explaining the movement of the disaster rescue robot according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 재난구조로봇(30)은 전술한 바와 같이 마스터 제어기(61)에 의해 동작하는 바퀴(52)와 보행용 다리(53)를 포함하여 구성된다. 이동수단 구동부(51)는 제어부(71)로부터 전달되는 이동 제어신호에 따라 바퀴(52)와 보행용 다리(53) 중 어느 하나를 선택하여 구성시킨다. Referring to FIG. 3, the
구체적으로, (a)에서와 같이 바닥면(98)이 바퀴(52)에 의한 주행이 유리한 상태인 경우 보행용 다리(53)는 접힌 상태를 유지하고, 바퀴(52)를 구동하여 이동이 이루어진다.Specifically, as shown in (a), when the
반면, (b)에서와 같이 장애물(99)이 존재하는 경우 보행용 다리(53)에 의해 목표지점(X)으로의 이동이 이루어지게 된다.On the other hand, as shown in (b), when an
이를 위해 이동수단 구동부(51)는 제어부(71)로부터 전달되는 이동 제어신호를 각각 바퀴(52)와 보행용 다리(53)에 적합한 형태로 변형하고, 변형된 제어신호에 따라 바퀴(52)와 보행용 다리(53)의 구동을 제어한다. 이때, 이동수단 구동부(51)는 전원부(73)와의 연결을 제어하여 바퀴(52)를 구동하는 모터에 전원을 공급하거나, 보행용 다리(53)를 구동하는 모터 또는 액츄에이터에 전원을 공급하게 된다.To this end, the moving means driving unit 51 transforms the movement control signal transmitted from the
이러한 본 발명의 재난구조로봇(30)은 일반적인 상태에서는 무선 통신에 의해 연결되는 원격제어기(10)로부터 제어신호를 전달받아 동작한다. 이 제어신호에는 재난구조로봇(30)이 목적지(X)로 이동할 수 있도록 하는 정보와 명령이 포함된다. 일례로, 방향, 속도, 사용하는 이동수단이 전달될 수도 있고, 목표지점의 위치정보인 좌표 또는 경로정보가 더 포함되어 전달될 수 있다.The
재난구조로봇(30)이 원격제어기(10)와 연결되는 경우 원격제어기(10)에서 지속적으로 전달되는 제어신호에 의해 동작하지만, 재난환경의 특성상 원격제어기(10)와의 통신이 일시적으로 중단되거나, 완전히 중단될 수 있다.When the
이러한 경우 재난구조로봇(30)의 제어부(71)는 직전에 전달된 제어신호에서 목표지점의 위치, 경로, 방향, 속도, 거리와 같은 정보를 확인하여 제어신호(71)가 없는 상태에서 이동이 가능한지 우선 판단한다. 그리고, 이동이 가능한 경우 제어신호의 지속적인 전달이 없더라도 수신되어 저장된 제어신호(71)의 목표지점으로 이동을 진행하게 된다.In this case, the
반면, 제어신호(71)에 목표지점의 위치, 이동 경로와 같은 정보가 없거나, 목표지점에 도달해서 일정시간이 경과했는데도 원격제어기(10)와 통신이 재개되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 제어부(71)는 최초 출발위치로 복귀하게 된다. 이를 위해 제어부(71)는 최초 출발위치로부터 현위치까지 진행한 경로, 속도, 이동시 사용한 이동수단에 대한 정보를 기록하고, 이를 역으로 사용하여 최초 출발위치로 복귀하게 된다.On the other hand, there may be a case in which the
이때, 복귀과정에서 통신이 재개되는 경우 제어부(71)는 원격제어기(10)에 대해 목표지점까지 이동결과와 목표지점 이동 과정에 수집한 환경정보를 원격제어기(10)에 전달하게 된다. 또한, 이러한 정보의 전달이 이루어진 후 제어부(71)는 복귀를 계속진행할 것인지 또는 다른 동작을 시작할 것이지에 대한 명령을 원격제어기(10)에 요청하고, 이에 따른 제어신호를 전달받아 동작하게 된다.At this time, when communication is resumed during the return process, the
도 4는 본 발명의 재난구조로봇에 설치되는 로봇암을 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary view for explaining a robot arm installed in the disaster rescue robot of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 재난구조로봇(30)은 보행용 다리 외에 작업을 위한 로봇암(60)을 포함하여 구성된다. 이 로봇암(60)은 작업의 효율과 편의성을 위해 한쌍으로 구성되도록 할 수 있지만, 필요에 따라 수의 증감이 가능하다.Referring to Figure 4, the
로봇암(60)은 재난현장의 다양한 상황에 대응하여 작업을 진행할 수 있도록 복수의 관절을 이용하여 구성된다. 이러한 로봇암(60)은 원격제어기(10)로부터의 제어신호에 따라 동작한다. 이를 위해 전술한 바와 같이 원격제어기(10)는 조이스틱과 같이 로봇암(60)을 제어하기 위한 제어수단이 마련된다.The
이러한 로봇암(60)의 제어를 위한 제어신호는 제어부(71)를 통해 마스터 제어기(61)에 전달된다. 마스터 제어기(61)는 제어신호를 로봇암(60)의 구동을 위한 신호로 변환하고, 이를 통해 로봇암(60)을 제어한다. 좀 더 구체적으로 제어신호를 통해 작업 툴을 선택하고, 선택된 작업 툴을 적용할 위치, 각도와 같은 사항이 전달될 수 있다. 이와 같은 제어신호가 전달되면, 마스터 제어기(61)는 로봇암(60)을 구성하는 각 관절을 가동하기 위한 신호로 변환하고 이를 통해 로봇암(60)이 제어신호를 통해 요구된 동작을 수행하도록 제어하게 된다.A control signal for controlling the
본 발명의 로봇암(60)은 재난현장의 상황에 따라 대응할 수 있도록 툴(81)을 교체 사용하도록 구성된다. 이를 위해 로봇암(60)에는 툴(81)과의 결합을 위한 결합부(62)가 마련되고, 툴(81) 각각에도 결합부(62)와 결합 가능한 형태의 결합부가 마련된다. 이러한 결합의 구체적인 형태는 다양한 변형이 가능하므로 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
로봇암(60)은 복수의 툴(81)과 선택적으로 결합하여 제어신호에 따라 작업을 진행한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 로봇암(60)이 마련되는 경우 각 로봇암에 서로 다른 툴(81a, 81b)가 결합되어 사용될 수 있다.The
이를 위해 툴(81)은 툴체인저에 수납되거나 이로부터 인출된다. 이때 본 발명의 툴(81)은 동작을 위한 동력을 각각의 툴(81)에 연결된 동력전달 수단(83)에 의해 공급받는다. 이러한 동력전달 수단(83)은 전선, 고압호스와 같이 툴(81)의 종류에 따라 달라지게 된다. 그리고, 동력전달 수단(83)의 몸체(40) 쪽 종단에는 각각의 툴(81)에 동력을 전달하기 위한, 모터, 펌프, 컴프레샤와 같이 장치가 결합되어 운영된다.To this end, the
이를 통해 본 발명의 로봇암(60)은 다양한 툴(81)에 대응되는 동력전달 수단을 로봇암(60)에 설치하지 않고도 툴(81)을 교체하여 사용하는 것이 가능하며, 결과적으로 작업 능력을 향상시키는 것이 가능해진다.Through this, the
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although shown and described as a specific example in order to illustrate the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the same configuration and operation as the specific embodiment as described above, and various modifications within the scope of not departing from the scope of the present invention Can be implemented. Therefore, such modifications should be regarded as belonging to the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the claims to be described later.
10: 원격제어기
20: 중계기
30: 재난구조로봇
40: 몸체
41: 프레임
42: 캡
50: 이동수단
52: 바퀴
53: 보행용 다리
60: 로봇암
62: 결합부
70: 제어수단
80: 툴 체인저
81: 툴10: remote controller 20: repeater
30: disaster rescue robot 40: body
41: frame 42: cap
50: vehicle 52: wheel
53: walking leg 60: robot arm
62: coupling portion 70: control means
80: tool changer 81: tool
Claims (5)
상기 내열몸체에 설치되며, 하나 이상의 툴이 구비되는 툴체인저;
상기 내열몸체의 일측에 복수로 설치되고, 툴 결합부가 마련되며, 상기 툴체인저에 마련되는 상기 툴과 선택적으로 결합되는 로봇암;
상기 내열몸체에 결합되며 바퀴와 다리를 포함하는 이동수단;
상기 내열몸체에 설치되어 상기 내열몸체 주변의 영상을 촬영하거나, 상기 내열몸체 주변의 정보를 수집하여 환경정보를 생성하는 정보수집수단;
상기 내열몸체의 위치정보를 생성하는 위치인식수단;
외부와의 통신을 수행하여 상기 정보수집수단에 의해 수집된 상기 환경정보를 외부에 전달하고, 외부로부터 상기 로봇암 또는 상기 이동수단의 구동을 위한 제어신호를 수신하는 무선통신수단; 및
상기 무선통신수단을 통해 외부에 상기 제어신호를 요청하고, 상기 제어신호에 따라 상기 로봇암 또는 상기 이동수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재난구조로봇.Heat-resistant body;
A tool changer installed on the heat-resistant body and provided with one or more tools;
A robot arm installed in a plurality on one side of the heat-resistant body, provided with a tool coupling portion, and selectively coupled to the tool provided in the tool changer;
Moving means coupled to the heat-resistant body and including wheels and legs;
An information collection means installed on the heat-resistant body to capture an image around the heat-resistant body or collect information about the heat-resistant body to generate environmental information;
Location recognition means for generating location information of the heat-resistant body;
A wireless communication means for performing communication with the outside, transmitting the environmental information collected by the information collecting means to the outside, and receiving a control signal for driving the robot arm or the moving means from the outside; And
And a controller configured to request the control signal from the outside through the wireless communication means and to control the driving of the robot arm or the moving means according to the control signal.
상기 제어부는
상기 외부와의 통신이 단절되는 경우 통신 단절 직전에 수신된 작업목표 또는 이동목표에 따라 구동되도록 상기 이동수단 또는 상기 로봇암의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 재난구조로봇.The method of claim 1,
The control unit
A disaster rescue robot, characterized in that when the communication with the outside is disconnected, the movement means or the driving of the robot arm is controlled to be driven according to a work target or movement target received immediately before the communication disconnection.
상기 제어부는
상기 외부와의 통신이 단절된 후 상기 작업목표의 달성 또는 상기 이동목표로의 이동 후 미리 정해진 시간 이상 통신이 재개되지 않는 경우 최초 출발지로 자동 복귀하는 것을 특징으로 하는 재난구조로봇.The method of claim 2,
The control unit
Disaster rescue robot, characterized in that the disaster rescue robot automatically returns to the initial starting point when communication is not resumed for more than a predetermined time after attaining the work target after the communication with the outside is disconnected or after moving to the movement target.
상기 제어신호에 포함된 작업목표는 상기 이동수단 또는 상기 로봇암의 동작 순서를 순차적으로 입력한 복수의 명령이 포함된 명령셋인 것을 특징으로 하는 재난구조로봇.In claim 3,
The task target included in the control signal is an instruction set including a plurality of commands sequentially inputting an operation sequence of the moving means or the robot arm.
상기 제어부는
상기 바퀴에 의한 이동 중 상기 바퀴의 구동상태에서 상기 내열몸체의 이동이 발생되지 않는 경우 또는 상기 외부의 제어에 의해 상기 바퀴의 구동을 중지하고 상기 다리를 구동하여 이동하는 것을 특징으로 하는 재난구조로봇.The method of claim 1,
The control unit
Disaster rescue robot, characterized in that when the movement of the heat-resistant body does not occur in the driving state of the wheel during movement by the wheel or by stopping the driving of the wheel and driving the leg by external control .
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KR1020190097975A KR102277078B1 (en) | 2019-08-12 | 2019-08-12 | Disaster relief robot including working arm |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113830195A (en) * | 2021-09-30 | 2021-12-24 | 西安文理学院 | Multifunctional foot-variable robot |
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KR20110000689A (en) * | 2008-04-02 | 2011-01-04 | 아이로보트 코퍼레이션 | Robotics systems |
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2019
- 2019-08-12 KR KR1020190097975A patent/KR102277078B1/en active IP Right Grant
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