KR20210071114A - Searching and Rescue Method through Snake Robot Whole Body Control Based on Weight Change - Google Patents

Searching and Rescue Method through Snake Robot Whole Body Control Based on Weight Change Download PDF

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KR20210071114A
KR20210071114A KR1020190153269A KR20190153269A KR20210071114A KR 20210071114 A KR20210071114 A KR 20210071114A KR 1020190153269 A KR1020190153269 A KR 1020190153269A KR 20190153269 A KR20190153269 A KR 20190153269A KR 20210071114 A KR20210071114 A KR 20210071114A
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snake
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신동관
김무림
표주현
신주성
서갑호
서진호
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한국로봇융합연구원
부경대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a search and rescue method through whole body control of a snake-shaped robot based on weight change. The snake-shaped robot according to an aspect of the present invention includes a body part to which a plurality of modules are connected. Based on a change of at least one of a connection point and a separation distance between the plurality of modules, at least one of the length and shape of the body part is changeable. The weight of at least some of the plurality of modules is variable. A predetermined task may be performed based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module.

Description

무게변화를 기초로 한 뱀형 로봇 전신제어를 통한 탐색 및 구조 방법 {Searching and Rescue Method through Snake Robot Whole Body Control Based on Weight Change}{Searching and Rescue Method through Snake Robot Whole Body Control Based on Weight Change}

본 발명은 무게변화를 기초로 한 뱀형 로봇 전신제어를 통한 탐색 및 구조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a search and rescue method through whole body control of a snake-shaped robot based on weight change.

로봇 핸드(robot hand)는 복수의 손가락에 의해서 물체를 구속 또는 이동시키는 기계의 손을 의미하고, 로봇 암(arm)이 넓은 작업 영역 내에서의 대체적인 위치 결정을 하는 데 반해 로봇 핸드는 한정된 영역 내에서의 미세한 조작이나 물체의 파악을 하는데 이용되고 있다.The robot hand refers to a hand of a machine that restrains or moves an object by means of a plurality of fingers, and whereas a robot arm performs general positioning within a wide work area, the robot hand has a limited area. It is used for fine manipulation or grasping of objects in the interior.

또한, 이러한 인공지능 및 로봇기술은 다양한 분야에 활용이 확산 중이며, 제조환경에서의 부품파지 및 조립의 핸들링 기술돌파(Breakthrough)를 위한 핵심기술로 활용될 수 있다.In addition, these artificial intelligence and robot technologies are being widely used in various fields, and can be utilized as core technologies for breaking through the handling technology of parts gripping and assembly in a manufacturing environment.

로봇 핸드는 다양한 재난상황(지진, 폭설, 화재, 폭우, 산사태 등)으로 건물 붕괴시 협소 공간에 진입하여 매몰자의 위치 및 상태를 파악하고, 골든 타임을 연장하는 로봇에 접목하여 사용될 수 있다.When a building collapses due to various disasters (earthquake, heavy snow, fire, heavy rain, landslide, etc.), the robot hand enters a narrow space, grasps the location and condition of the buried person, and can be used by grafting it to a robot that extends the golden time.

기존에는 덩굴형(vine-type) 형태의 로봇이 개발된 사례가 있으나 전진만 가능하고 후진이 불가능하고 1회 투입 후 재 사용성이 좋지 않아, 여러 곳에서 반복적인 투입을 요구하는 탐지, 구조 임무 활용에는 부적합하다는 문제점이 있었다.In the past, there have been cases where a vine-type robot has been developed, but it can only move forward, cannot reverse, and reuse after one input is not good, so it is used for detection and rescue missions that require repeated input in several places. There was a problem that it was not suitable.

또한, 기존의 선행 개발된 기술들은 협소 공간 이동/정찰 기능에만 중점을 두어 로봇이 개발되고 있다는 문제점도 있었다.In addition, there was a problem in that the existing technologies developed in advance focused only on the narrow space movement/reconnaissance function, and thus the robot was being developed.

따라서 생존자의 골든 타임을 연장하려면 매몰자를 찾는 각종 센서를 탑재하여 이동하는 기능 이외에, 상기 문제점을 해소할 수 있도록 응급약물 및 영양 주스 등을 공급할 수 있는 기능 등을 구비한 로봇에 대한 니즈가 높아지고 있다.Therefore, in order to extend the golden time of survivors, there is a growing need for a robot equipped with various sensors to find the buried and moving, as well as a function to supply emergency drugs and nutritional juice to solve the above problems. .

(1) 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2016-0007854호(1) Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2016-0007854 (2) 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2016-0037824호(2) Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2016-0037824

전술한 문제점을 해소하고자 본 발명은 무게변화를 기초로 한 뱀형 로봇 전신제어를 통한 탐색 및 구조 방법을 사용자에게 제안하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention intends to propose to the user a search and rescue method through whole body control of a snake-shaped robot based on a change in weight.

구체적으로 본 발명은 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화 가능하고, 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화 가능하며, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 뱀형 로봇을 사용자에게 제안하고자 한다.Specifically, the present invention is based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between a plurality of modules, at least one of the length and shape of the body part is changeable, and the weight of at least some of the plurality of modules is changeable, An object of the present invention is to propose a snake-shaped robot that performs a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of at least one module to the user.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 뱀 로봇은, 복수의 모듈을 연결한 몸통부;를 포함하고, 상기 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화 가능하고, 상기 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화 가능하며, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행할 수 있다.A snake robot according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem includes a body part connected to a plurality of modules, and based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between the plurality of modules, At least one of the length and shape of the body is changeable, and the weight of at least some of the plurality of modules is changeable, based on the changed length of the body, the changed shape of the body, and the changed weight of the at least one module. can perform a pre-specified task.

또한, 상기 몸통부의 말단에 연결된 헤드부;를 더 포함하고, 상기 복수의 모듈 중 상기 헤드부의 무게는 변화 가능할 수 있다.In addition, a head part connected to the distal end of the body part may be further included, and the weight of the head part among the plurality of modules may be variable.

또한, 상기 헤드부의 적어도 일부에 연결되고, 객체를 파지 또는 해방하는 로봇 핸드; 를 더 포함하고, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 헤드부의 무게를 기초로 상기 로봇 핸드가 미리 지정된 태스크(task)를 수행할 수 있다.In addition, the robot hand is connected to at least a part of the head part, gripping or releasing the object; Further comprising, based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the head part, the robot hand may perform a predetermined task.

또한, 상기 복수의 모듈은, 상기 복수의 모듈 중 일단이 상기 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 상기 복수의 모듈 중 상기 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고, 상기 제 1 모듈에 적용되는 모듈의 개수는, 상기 미리 지정된 태스크의 종류에 따라 변화될 수 있다.In addition, the plurality of modules are divided into at least one first module having one end connected to the head part among the plurality of modules, and a second module excluding the first module among the plurality of modules, and the first module The number of modules applied to may be changed according to the type of the predetermined task.

또한, 상기 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소하고, 상기 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하며, 상기 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 상기 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올릴 수 있다.In addition, the weight of the head portion is reduced to less than a predetermined first weight, the weight of the first module is reduced to less than a predetermined second weight, in a state in which the second module is in contact with the ground, the predetermined In order to perform the task, the head unit and the first module may be lifted apart from the ground.

또한, 상기 로봇 핸드가 상기 객체를 파지한 상태에서, 상기 헤드부가 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올려질 수 있다.In addition, in a state in which the robot hand grips the object, the head part may be lifted apart from the ground.

또한, 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드는, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 기반의 통신을 기초로 실시간으로 제어 가능할 수 있다.In addition, the plurality of modules, the head unit, and the robot hand may be controllable in real time based on EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)-based communication.

또한, 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드 중 적어도 일부에는, 3차원 어라운드 이미지와 영상을 생성하기 위한 적어도 하나의 카메라;를 더 포함하고, 상기 3차원 어라운드 이미지와 영상은, 상기 뱀 로봇의 위치 인식 인식, 미리 지정된 태스크의 수행 및 상기 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드의 실시간 제어에 이용될 수 있다.In addition, at least one of the plurality of modules, the head unit, and the robot hand, at least one camera for generating a three-dimensional around image and image; further comprising, wherein the three-dimensional around image and image of the snake robot It can be used for position recognition recognition, execution of a predetermined task, and real-time control of the plurality of modules, the head unit, and the robot hand.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상인 복수의 모듈을 연결한 몸통부;를 포함하는 뱀 로봇의 제어방법은, 상기 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화되는 제 1 단계; 상기 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화되는 제 2 단계; 및 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 제 3 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, in another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, the control method of a snake robot including a body part connected to a plurality of modules is at least one of a connection point and a separation distance between the plurality of modules. a first step of changing at least one of a length and a shape of the body part based on the change; a second step of changing the weight of at least some of the plurality of modules; and a third step of performing a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module.

또한, 상기 뱀 로봇은, 상기 몸통부의 말단에 연결된 헤드부; 및 상기 헤드부의 적어도 일부에 연결되고, 객체를 파지 또는 해방하는 로봇 핸드; 를 더 포함하고, 상기 복수의 모듈 중 상기 헤드부의 무게는 변화 가능하며, 상기 제 3 단계는, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 헤드부의 무게를 기초로 상기 로봇 핸드가 미리 지정된 태스크(task)가 수행될 수 있다.In addition, the snake robot, the head portion connected to the end of the body portion; and a robot hand connected to at least a part of the head part and gripping or releasing an object. The method further includes, wherein the weight of the head part among the plurality of modules is changeable, and in the third step, the robot hand is preset based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the head part. A specified task may be performed.

또한, 상기 복수의 모듈은, 상기 복수의 모듈 중 일단이 상기 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 상기 복수의 모듈 중 상기 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고, 상기 제 1 모듈에 적용되는 모듈의 개수는, 상기 미리 지정된 태스크의 종류에 따라 변화되며, 상기 제 2 단계는, 상기 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소하는 제 2-1 단계; 및 상기 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하는 제 2-2 단계;를 더 포함하고, 상기 제 3 단계에서, 상기 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 상기 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올릴 수 있다.In addition, the plurality of modules are divided into at least one first module having one end connected to the head part among the plurality of modules, and a second module excluding the first module among the plurality of modules, and the first module The number of modules applied to is changed according to the type of the predetermined task, and the second step includes: a 2-1 step in which the weight of the head unit is reduced to less than or equal to a predetermined first weight; and a second step of 2-2 in which the weight of the first module is reduced to less than or equal to a predetermined second weight, wherein in the third step, in a state in which the second module is in contact with the ground, the predetermined weight In order to perform the task, the head unit and the first module may be lifted apart from the ground.

또한, 상기 제 3 단계에서, 상기 로봇 핸드가 상기 객체를 파지한 상태에서, 상기 헤드부가 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올려질 수 있다.Also, in the third step, in a state in which the robot hand grips the object, the head part may be lifted apart from the ground.

또한, 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드는, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 기반의 통신을 기초로 실시간으로 제어 가능할 수 있다.In addition, the plurality of modules, the head unit, and the robot hand may be controllable in real time based on EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)-based communication.

또한, 상기 제 1 단계와 상기 제 2 단계 사이에는, 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드 중 적어도 일부에 구비된 적어도 하나의 카메라가 3차원 어라운드 이미지와 영상을 생성하는 제 1-5 단계;를 더 포함하고, 상기 3차원 어라운드 이미지와 영상은, 상기 뱀 로봇의 위치 인식 인식, 미리 지정된 태스크의 수행 및 상기 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드의 실시간 제어에 이용될 수 있다.In addition, between the first step and the second step, at least one camera provided in at least a part of the plurality of modules, the head unit and the robot hand generates a three-dimensional around image and image; It further includes, wherein the three-dimensional around image and image, the position recognition recognition of the snake robot, performing a predetermined task, and can be used for real-time control of the plurality of modules, the head unit and the robot hand.

본 발명은 무게변화를 기초로 한 뱀형 로봇 전신제어를 통한 탐색 및 구조 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a search and rescue method through whole body control of a snake-shaped robot based on a change in weight.

구체적으로 본 발명은 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화 가능하고, 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화 가능하며, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 뱀형 로봇을 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention is based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between a plurality of modules, at least one of the length and shape of the body part is changeable, and the weight of at least some of the plurality of modules is changeable, A snake-shaped robot that performs a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module may be provided to the user.

또한, 본 발명은 인명 및 위험 확인을 위한 여러 종류의 다양한 센서와 구조가 필요한 인명의 골든타임 연장을 위해, 그리퍼(예: 3지 10자유도, 4지 8자유도, 3개 그리퍼와 1개 카메라 조합된 그리퍼)와 약물이나 영양주스를 공급가능한 튜브를 1대의 뱀 로봇 머리 모듈로 구성한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a gripper (eg, 3 to 10 degrees of freedom, 4 to 8 degrees of freedom, 3 grippers and 1 It is possible to provide a user with a snake robot consisting of a gripper combined with a camera) and a tube capable of supplying drugs or nutritional juice into one snake robot head module and a control method thereof.

또한, 본 발명에 따르면, 잔해물에 깔려 있는 요구조자는 팔/다리를 움직일 수 없는 경우가 많으므로, 생존자에게 영양주스 공급을 통해 골든타임을 연장할 수 있다.In addition, according to the present invention, since there are many cases in which the victim lying on the debris cannot move his/her arms/legs, the golden time may be extended by supplying nutritional juice to the survivors.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자는 로봇이 보내온 영상 및 센서 정보를 통해 이동 방향만을 간단히 조작하면 실제적인 로봇의 주행은 주변 환경에 맞춰 자동 제어해 주는 주행 제어 보조 기능 제공이 가능하다.In addition, according to the present invention, if the user simply manipulates the moving direction through the image and sensor information sent by the robot, it is possible to provide a driving control assistance function that automatically controls the actual driving of the robot according to the surrounding environment.

또한, 본 발명에 따르면, 뱀의 척추골과 유사한 유니버셜 조인트 방식의 서로 직교하는 구동축을 가진 2자유도 모듈을 이어붙인 형상을 가짐. 모듈화된 본체를 이용하여 손쉽게 로봇의 목적에 맞게 전체 몸통 길이를 줄이거나 늘이는 것이 가능해진다.In addition, according to the present invention, it has a shape in which two degrees of freedom modules having drive shafts orthogonal to each other of a universal joint method similar to the vertebra of a snake are connected. By using the modular body, it becomes possible to easily reduce or increase the overall body length to suit the purpose of the robot.

또한, 본 발명에 따르면, 모듈화 된 본체는 양산화에 수월한 측면이 있고, 목적에 맞는 센서 모듈들을 교체 운용하여 재난현장에서의 인명 탐지 및 골든타임 연장에 효과적으로 대응 가능하다.In addition, according to the present invention, the modular body has an easy aspect for mass production, and by replacing and operating sensor modules suitable for the purpose, it is possible to effectively respond to human life detection and golden time extension at disaster sites.

또한, 본 발명에 따르면, 뱀머리에 탑재된 다수의 센서들의 신호들로부터 정보지향적인 조종 화면을 구성하여 매몰자 탐지에 효율적인 방법을 제공한다.In addition, according to the present invention, an information-oriented control screen is configured from signals of a plurality of sensors mounted on the snake head, thereby providing an efficient method for detecting burials.

또한, 본 발명에 따르면, 좁고 위험한 산업현장 및 재난환경에서 작업이 가능하여 안전점검, 협소지역탐색 및 작업에 대한 시간 및 비용 절감이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to work in a narrow and dangerous industrial site and disaster environment, so it is possible to save time and money for safety check, narrow area search and work.

또한, 본 발명은 테러 사회안전용 로봇 및 위험물 탐지를 위한 군사용 로봇 등 다양한 분야에 활용 가능하다.In addition, the present invention can be used in various fields, such as a robot for social security of terrorism and a military robot for detecting dangerous substances.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

도 1은 본 발명이 제안하는 뱀 로봇의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명이 제안하는 뱀 로봇의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 뱀 로봇의 꼬리부에 연결되는 구조물의 구체적인 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양 공급부의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양 공급부의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양주스공급 튜브 구조를 통해, 요구조자의 골든타임을 연장하는 일례를 도시한 것이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 뱀 로봇 몸통부의 구동부(관절) 구성의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 헤드부, 몸통부 및 꼬리부 중 적어도 하나의 모듈의 무게를 변화시켜 미리 지정된 태스크를 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 도 8에서 헤드부와 몸통의 모듈의 무게를 변화시켜, 객체 파지의 태스크를 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 9의 뱀 머리 무게 변화 및 그리퍼 작업을 고려한 토크 및 전신 제어 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 적용되는 실시간 제어환경 구축을 위한 고속 통신 환경의 일례를 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명과 관련하여, 로봇 조종 편의 증대 및 위치 인식을 위한 3차원 어라운드 뷰 기술이 적용된 일례를 도시한 것이다.
1 is a block diagram illustrating the configuration of a snake robot proposed by the present invention.
Figure 2 shows an example of the snake robot proposed by the present invention.
3 shows a detailed configuration of a structure connected to the tail of the snake robot according to the present invention.
4 is a block diagram illustrating the configuration of the nutrition supply unit of the snake robot according to the present invention.
5 shows an example of a nutrition supply unit of the snake robot according to the present invention.
Figure 6 shows an example of extending the golden time of the requester through the nutritional juice supply tube structure of the snake robot according to the present invention.
7A to 7C show an example of the configuration of the driving part (joint) of the snake robot body according to the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of performing a predetermined task by changing the weight of at least one module among a head part, a body part, and a tail part in relation to the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of performing an object gripping task by changing the weights of the modules of the head and the body in FIG. 8 .
10A to 10D are diagrams for explaining a torque and whole body control technique in consideration of a change in the weight of the snake head of FIG. 9 and a gripper operation.
11A and 11B show an example of a high-speed communication environment for establishing a real-time control environment applied to the present invention.
12A to 12C show an example in which a three-dimensional around view technology for increasing the robot's steering convenience and location recognition is applied in relation to the present invention.

뱀 로봇snake robot

본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 뱀 로봇의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.Prior to the detailed description of the present invention, the configuration of the snake robot applied to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명이 제안하는 뱀 로봇의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a snake robot proposed by the present invention.

도 1을 참조하면, 뱀 로봇(100)은 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 전원 공급부(190) 및 로봇 핸드(200) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the snake robot 100 includes a wireless communication unit 110 , an A/V (Audio/Video) input unit 120 , a user input unit 130 , a sensing unit 140 , an output unit 150 , and a memory. 160 , an interface unit 170 , a control unit 180 , a power supply unit 190 , and a robot hand 200 .

단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 뱀 로봇이 구현될 수도 있다.However, since the components shown in FIG. 1 are not essential, a snake robot having more or fewer components may be implemented.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in turn.

무선 통신부(110)는 뱀 로봇과 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The wireless communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between the snake robot and the wireless communication system or between the device and the network in which the device is located.

예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.For example, the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module 112 , a wireless Internet module 113 , a short-range communication module 114 , and a location information module 115 .

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 기기, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. The mobile communication module 112 transmits/receives a wireless signal to and from at least one of a base station, an external device, and a server on a mobile communication network.

문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. It may include various types of data according to text/multimedia message transmission/reception.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 뱀 로봇에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. The wireless Internet module 113 refers to a module for wireless Internet access, and may be built-in or external to the snake robot. As wireless Internet technologies, wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), etc. may be used.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, 와이파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi) 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, and Wi-Fi (Wireless Fidelity, Wi-Fi) are short-range communication technologies. can be used

위치정보 모듈(115)은 뱀 로봇의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.The location information module 115 is a module for acquiring the position of the snake robot, and a representative example thereof is a Global Positioning System (GPS) module.

도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the A/V (Audio/Video) input unit 120 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 121 and a microphone 122 . The camera 121 processes an image frame such as a still image or a moving image obtained by the image sensor in the shooting mode. The processed image frame may be displayed on the display unit 151 .

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. The image frame processed by the camera 121 may be stored in the memory 160 or transmitted to the outside through the wireless communication unit 110 .

카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.Two or more cameras 121 may be provided according to the use environment.

본 발명에 따른 카메라(121)는 열화상 카메라일 수 있다.The camera 121 according to the present invention may be a thermal imaging camera.

열화상 카메라는 원적외선 카메라로도 호칭되고, 원적외선(Far Infrared, LongWave Infrared, FIR)을 이용하여 적어도 하나의 객체를 촬영하는 카메라이다.A thermal imaging camera is also called a far-infrared camera, and is a camera that captures at least one object using far infrared rays (Far Infrared, LongWave Infrared, FIR).

원적외선은 통상 파장이 8㎛ 이상인 적외선을 의미하고, 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열작용이 크며 침투력이 강하다. Far-infrared rays usually refer to infrared rays with a wavelength of 8 µm or more, and are invisible to the naked eye because the wavelength is longer than visible light, and the heat action is large and the penetrating power is strong.

본 발명에 따른 원적외선 카메라의 특성을 설명한다.The characteristics of the far-infrared camera according to the present invention will be described.

일반 CCD, CMOS 소자를 사용하는 카메라는 가시광 영역의 빛을 감지하여 투영하는 역할을 하기 때문에 사람의 눈으로 보는 것과 비슷한 영상을 획득할 수 있다. A camera using a general CCD or CMOS device detects and projects light in the visible region, so it can acquire images similar to those seen by the human eye.

반면, 원적외선 카메라(122)는 사람이 보지 못하는 적외선 대역의 빛을 투영한다. On the other hand, the far-infrared camera 122 projects light in an infrared band that humans cannot see.

적외선은 빛의 파장 중 750nm에서 1mm의 대역의 빛을 말하는 것으로서, 이러한 적외선 대역 중에서도 NIR(Near Infra-Red)의 빛은 700nm에서 1400nm의 파장을 말하며, NIR 대역의 빛은 사람의 눈에는 보이지 않지만 CCD나 CMOS 소자로도 감지가 가능하며 필터를 이용하면 NIR 대역의 빛만을 감지할 수 있다. Infrared light refers to light in a range of 750 nm to 1 mm among wavelengths of light. Among these infrared bands, NIR (Near Infra-Red) light refers to a wavelength of 700 nm to 1400 nm, and light in the NIR band is invisible to the human eye. Detection is possible with CCD or CMOS devices, and only light in the NIR band can be detected by using a filter.

이에 비해, FIR의 빛은 LWIR(Long Wavelength Infra-Red)라고도 하며 적외선은 빛의 파장 중 8μm에서 15μm의 대역을 나타낸다. In contrast, FIR light is also called LWIR (Long Wavelength Infra-Red), and infrared light represents a band of 8 μm to 15 μm among the wavelengths of light.

특히, FIR 대역은 온도에 따라 파장이 변하기 때문에 온도를 구별할 수 있는 장점이 있다. In particular, the FIR band has an advantage in that the temperature can be distinguished because the wavelength changes according to the temperature.

원적외선 카메라의 대상인 사람(보행자)의 체온은 10μm의 파장을 가진다.The body temperature of a person (a pedestrian), the target of the far-infrared camera, has a wavelength of 10 μm.

특히, 원적외선 카메라를 통해 획득된 정보를 디지털 영상 신호로 변환하고, 변환된 영상 신호를 특정 알고리즘(Algorithm)을 통해 분석, 수정 및 보완하며, 상기 처리가 완료된 영상 신호가 디스플레이부(151)를 통해 출력되도록 제어할 수 있다.In particular, information acquired through a far-infrared camera is converted into a digital image signal, the converted image signal is analyzed, corrected and supplemented through a specific algorithm, and the processed image signal is displayed through the display unit 151 . output can be controlled.

제어부(180)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.The controller 180 may be implemented in a computer-readable recording medium using software, hardware, or a combination thereof.

또한, 본 발명에 따른 카메라(121)의 일종으로 레이더가 구비될 수 있다.In addition, a radar may be provided as a kind of the camera 121 according to the present invention.

레이더는 무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어로 마이크로파(극초단파, 10cm~100cm 파장) 의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.Radar is an abbreviation of Radio Detecting And Ranging. It emits electromagnetic waves of microwaves (microwave, 10cm~100cm wavelength) to an object and receives the reflected electromagnetic waves from the object to determine the distance, direction, and altitude of the object. It is a wireless monitoring device that detects

또한, 본 발명에 따른 카메라(121)의 일종으로 라이더가 구비될 수도 있다.In addition, a rider may be provided as a kind of camera 121 according to the present invention.

라이더는 light detection and ranging의 줄인 말로 레이저레이더(laser radar)와 같다. LiDAR is short for light detection and ranging, and is equivalent to laser radar.

전파에 가까운 성질을 가진 레이저광선을 사용하여 개발한 레이더라고 볼 수 있는데, 레이저는 처음에 통신용으로 개발되었지만 강한 단색성에 의해 빛과 전파의 양면 특징을 가진다.It can be seen as a radar developed using laser beams with properties close to radio waves. Although lasers were initially developed for communication, they have the characteristics of both light and radio waves due to their strong monochromaticity.

즉, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리, 대기현상 등을 측정하는 장치이다.That is, it is a device that emits pulsed laser light into the atmosphere and measures the distance, atmospheric phenomenon, etc. using the reflector or scatterer.

라이더는 반사광의 시간 측정은 클록 펄스로 계산하며, 그 진동수 30MHz로 5m, 150MHz로 1m 분해능을 가질 수 있고, 각도로는 30초 정도의 작은 빔폭의 강력한 적외선 펄스를 발생할 수 있다.Rider calculates the time measurement of reflected light as a clock pulse, and the frequency of 30 MHz can have a resolution of 5 m, 150 MHz can have a resolution of 1 m, and it can generate powerful infrared pulses with a small beam width of about 30 seconds at an angle.

또한, 마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.In addition, the microphone 122 receives an external sound signal by a microphone in a recording mode, a voice recognition mode, and the like, and processes it as electrical voice data. The processed voice data may be converted into a form that can be transmitted to the mobile communication base station through the mobile communication module 112 and output. Various noise removal algorithms for removing noise generated in the process of receiving an external sound signal may be implemented in the microphone 122 .

사용자 입력부(130)는 사용자가 뱀 로봇의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. The user input unit 130 generates input data for the user to control the operation of the snake robot. The user input unit 130 may include a keypad, a dome switch, a touch pad (static pressure/capacitance), a jog wheel, a jog switch, and the like.

센싱부(140)는 뱀 로봇의 개폐 상태, 뱀 로봇의 위치, 사용자 접촉 유무, 뱀 로봇의 방위, 뱀 로봇의 가속/감속 등과 같이 뱀 로봇의 현 상태를 감지하여 뱀 로봇의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. The sensing unit 140 detects the current state of the snake robot, such as the open/closed state of the snake robot, the position of the snake robot, the presence or absence of user contact, the orientation of the snake robot, acceleration/deceleration of the snake robot, and the like to control the operation of the snake robot. Generates a sensing signal.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. The sensing unit 140 may sense whether power is supplied from the power supply unit 190 , whether the interface unit 170 is coupled to an external device, and the like.

한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(미도시)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the sensing unit 140 may include a proximity sensor (not shown).

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.The output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes a display unit 151, a sound output module 152, an alarm unit 153, a haptic module 154, and a projector module ( 155) may be included.

디스플레이부(151)는 뱀 로봇에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. The display unit 151 displays (outputs) information processed by the snake robot.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The display unit 151 is a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display (flexible). display) and at least one of a three-dimensional display (3D display).

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. Some of these displays may be of a transparent type or a light-transmitting type so that the outside can be viewed through them. This may be referred to as a transparent display, and a typical example of the transparent display is a TOLED (Transparant OLED). The rear structure of the display unit 151 may also be configured as a light-transmitting structure.

뱀 로봇의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)가 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 뱀 로봇에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다. Two or more display units 151 may exist depending on the implementation form of the snake robot. For example, in the snake robot, a plurality of display units may be spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be respectively disposed on different surfaces.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.When the display unit 151 and the sensor for sensing a touch operation (hereinafter, referred to as a 'touch sensor') form a layered structure (hereinafter referred to as a 'touch screen'), the display unit 151 may be used in addition to the output device. It can also be used as an input device. The touch sensor may have the form of, for example, a touch film, a touch sheet, a touch pad, or the like.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the display unit 151 or capacitance generated in a specific portion of the display unit 151 into an electrical input signal. The touch sensor may be configured to detect not only the touched position and area, but also the pressure at the time of the touch.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.When there is a touch input to the touch sensor, a signal(s) corresponding thereto is sent to the touch controller. The touch controller processes the signal(s) and then transmits corresponding data to the controller 180 . Accordingly, the controller 180 can know which area of the display unit 151 has been touched, and the like.

상기 근접 센서(미도시)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 뱀 로봇의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다. The proximity sensor (not shown) may be disposed in an inner region of the snake robot covered by the touch screen or near the touch screen. The proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object existing in the vicinity without mechanical contact using the force of an electromagnetic field or infrared rays. Proximity sensors have a longer lifespan than contact sensors and their utility is also high.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.Examples of the proximity sensor include a transmission type photoelectric sensor, a direct reflection type photoelectric sensor, a mirror reflection type photoelectric sensor, a high frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive type proximity sensor, a magnetic type proximity sensor, and an infrared proximity sensor. When the touch screen is of a capacitive type, it is configured to detect the proximity of the pointer by a change in an electric field according to the proximity of the pointer. In this case, the touch screen (touch sensor) may be classified as a proximity sensor.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.Hereinafter, for convenience of description, the act of bringing the pointer closer to the touch screen without making contact so that the pointer is recognized as being positioned on the touch screen is referred to as “proximity touch”, and the touch The act of actually touching the pointer on the screen is called "contact touch". The position at which a proximity touch is performed by the pointer on the touch screen means a position at which the pointer vertically corresponds to the touch screen when the pointer is touched in proximity.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다. The proximity sensor detects a proximity touch and a proximity touch pattern (eg, proximity touch distance, proximity touch direction, proximity touch speed, proximity touch time, proximity touch position, proximity touch movement state, etc.). Information corresponding to the sensed proximity touch operation and the proximity touch pattern may be output on the touch screen.

또한, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)은 자이로 센서(141)를 포함할 수 있다.Also, the snake robot 100 according to the present invention may include a gyro sensor 141 .

자이로 센서(141)는 지구의 회전과 관계없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이고, 자이로스코프에는 기계적인 방식과 광을 이용하는 광학식이 있다.The gyro sensor 141 is a sensor that measures the change in the orientation of an object using the property of always maintaining the initially set constant direction with high accuracy regardless of the rotation of the earth, and the gyroscope has a mechanical method and an optical method using light. have.

또한, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)는 가속도 센서(142)를 포함할 수 있다.In addition, the snake robot 100 according to the present invention may include an acceleration sensor 142 .

가속도센서(142)는 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것이다. The acceleration sensor 142 processes an output signal to measure a dynamic force such as acceleration, vibration, or impact of an object.

가속도 센서(142)는 검출 방식으로 크게 분류하면 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있는데, 진도계나 경사계 등도 가속도센서의 한 종류로 볼 수 있다.The acceleration sensor 142 can be broadly classified as a detection method into an inertial type, a gyro type, and a silicon semiconductor type.

또한, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)는 압력 센서(143)를 포함할 수 있다.Also, the snake robot 100 according to the present invention may include a pressure sensor 143 .

압력 센서(143)는 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 계측이나 제어에 사용하기 쉬운 전기 신호로 변환하여 전송하는 장치 및 소자를 말한다.The pressure sensor 143 refers to a device and device that detects the pressure of a liquid or gas, converts it into an electrical signal that is easy to use for measurement or control, and transmits the same.

측정의 원리는 변위나 변형을 비롯하여 분자 밀도의 열전도율을 이용하는 등 매우 많은 종류가 쓰이고 있는데, 최근에는 실리콘을 재료로 한 변형 게이지형의 압력 센서가 개발되어 정밀한 압력 계측에 사용되고 있으며. 집적 회로를 동일한 기판 위에 만들어 넣어 신호 처리까지 하는 집적화 압력 센서도 개발되어 있다.There are many types of measurement principles, including displacement and strain, and thermal conductivity of molecular density. Recently, a strain gauge type pressure sensor made of silicon has been developed and used for precise pressure measurement. An integrated pressure sensor has also been developed, in which an integrated circuit is built on the same substrate to process a signal.

또한, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)은 촉각 센서(144)를 포함할 수도 있다.Also, the snake robot 100 according to the present invention may include a tactile sensor 144 .

촉각 센서(144, Tactile Sensor)는 로봇에서 인공적으로 인간의 촉각을 실현하려는 압력 센서로스 크게 접촉 센서, 압력 센서, 미끄러짐 센서, 온도 센서 등으로 구분되는데, 인간의 고도화된 촉각 시스템을 구현하기 위해 필요한 기술이다.A tactile sensor (144, Tactile Sensor) is a pressure sensor that artificially realizes human tactile sense in a robot and is largely divided into a contact sensor, a pressure sensor, a slip sensor, and a temperature sensor. it's technology

촉각센서 어레이(tactile sensor array)는 접촉각 센서(144)나 압각센서를 평면 형상으로 수 개~수 십개 나열하여 2차원적 정보를 얻기 위한 센서로서, 형상 또는 운동의 검출에도 이용할 수 있다. A tactile sensor array is a sensor for obtaining two-dimensional information by arranging several to tens of contact angle sensors 144 or pressure sensors in a flat shape, and can also be used to detect a shape or motion.

이들 센서의 다수는 도전성 고무 또는 압전성 고분자, 감압고분자의 양면의 전극 중 어느 한쪽을 분할하여 배열형 센서를 구성하고 있는데, 2차원적 압력분포는 상대하는 전극간의 저항변화 또는 전압출력으로부터 검출된다. Many of these sensors constitute an array type sensor by dividing any one of the electrodes on both sides of conductive rubber, piezoelectric polymer, and pressure-sensitive polymer, and the two-dimensional pressure distribution is detected from the change in resistance between the opposing electrodes or the voltage output.

특히, 본 발명에 따른 촉각 센서(144)는 로봇 핸드(200)가 접촉하는 객체의 직항력(normal force), 전단력(shear force) 및 전도성(conductive) 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.In particular, the tactile sensor 144 according to the present invention may sense at least one of a normal force, a shear force, and a conductive force of an object that the robot hand 200 comes into contact with.

한편, 음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 뱀 로봇에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.Meanwhile, the sound output module 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 160 in a recording mode, a voice recognition mode, a broadcast reception mode, and the like. The sound output module 152 also outputs a sound signal related to a function performed by the snake robot. The sound output module 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.

알람부(153)는 뱀 로봇의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. The alarm unit 153 outputs a signal for notifying the occurrence of an event of the snake robot.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. The alarm unit 153 may output a signal for notifying the occurrence of an event in a form other than a video signal or an audio signal, for example, vibration.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.The video signal or audio signal may also be output through the display unit 151 or the audio output module 152 , and thus they may be classified as a part of the alarm unit 153 .

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다. The haptic module 154 generates various tactile effects that the user can feel. A representative example of the tactile effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of vibration generated by the haptic module 154 are controllable.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. For example, different vibrations may be synthesized and output or may be output sequentially.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. In addition to vibration, the haptic module 154 is a pin arrangement that moves vertically with respect to the contact skin surface, the ejection force or suction force of air through the nozzle or suction port, the grazing on the skin surface, contact with the electrode, electrostatic force, etc. Various tactile effects can be generated, such as an effect caused by heat absorption and an effect by reproducing a feeling of cold and heat using an element capable of absorbing heat or generating heat.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 뱀 로봇의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The haptic module 154 may not only deliver the tactile effect through direct contact, but may also be implemented so that the user can feel the tactile effect through a muscle sense such as a finger or arm. Two or more haptic modules 154 may be provided according to the configuration of the snake robot.

프로젝터 모듈(155)은, 뱀 로봇을 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.The projector module 155 is a component for performing an image project function using a snake robot, and is the same as or at least part of an image displayed on the display unit 151 according to a control signal of the controller 180 . can display different images on an external screen or wall.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the projector module 155 generates an image to be output to the outside using a light source (not shown) that generates light (for example, laser light) for outputting an image to the outside, and the light generated by the light source. It may include a lens (not shown) for magnifying and outputting an image to the outside at a predetermined focal length, and an image generating means (not shown) for doing so. In addition, the projector module 155 may include a device (not shown) capable of adjusting an image projection direction by mechanically moving a lens or the entire module.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.The projector module 155 may be divided into a cathode ray tube (CRT) module, a liquid crystal display (LCD) module, a digital light processing (DLP) module, and the like according to the device type of the display means. In particular, the DLP module may be advantageous for miniaturization of the projector module 151 by enlarging and projecting an image generated when light generated from a light source is reflected by a digital micromirror device (DMD) chip.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 뱀 로봇의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 뱀 로봇의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.Preferably, the projector module 155 may be provided on the side, front or back side of the snake robot in the longitudinal direction. Of course, it is natural that the projector module 155 may be provided at any position of the snake robot, if necessary.

한편, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.On the other hand, the memory unit 160 may store a program for processing and control of the controller 180, and may temporarily store input/output data (eg, message, audio, still image, moving image, etc.). It can also perform functions for The frequency of use of each of the data may also be stored in the memory unit 160 . In addition, the memory unit 160 may store data related to vibration and sound of various patterns output when a touch input on the touch screen is input.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 뱀 로봇은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory 160 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory), and a RAM. (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among a disk and an optical disk. The snake robot may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 160 on the Internet.

인터페이스부(170)는 뱀 로봇에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 뱀 로봇 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 뱀 로봇 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다. The interface unit 170 serves as a passage with all external devices connected to the snake robot. The interface unit 170 receives data from an external device, receives power and transmits it to each component inside the snake robot, or transmits data inside the snake robot to an external device. For example, wired/wireless headset ports, external charger ports, wired/wireless data ports, memory card ports, ports for connecting devices equipped with identification modules, audio input/output (I/O) ports, A video I/O (Input/Output) port, an earphone port, etc. may be included in the interface unit 170 .

식별 모듈은 뱀 로봇의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 뱀 로봇과 연결될 수 있다. The identification module is a chip that stores various information for authenticating the use authority of the snake robot, and includes a User Identify Module (UIM), a Subscriber Identify Module (SIM), and a Universal Subscriber Identity. Module, USIM) and the like. A device equipped with an identification module (hereinafter, 'identification device') may be manufactured in the form of a smart card. Therefore, the identification device can be connected to the snake robot through the port.

상기 인터페이스부는 뱀 로봇이 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 뱀 로봇에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.The interface unit is a path through which power from the cradle is supplied to the snake robot when the snake robot is connected to an external cradle, or a path through which various command signals input from the cradle by a user are transmitted to the mobile device. can be Various command signals or the power input from the cradle may be operated as signals for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 뱀 로봇의 전반적인 동작을 제어한다. The controller 180 generally controls the overall operation of the snake robot.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the control unit 180 to supply power necessary for the operation of each component.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented in a computer-readable recording medium using, for example, software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.According to the hardware implementation, the embodiments described herein are ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions. The described embodiments may be implemented by the controller 180 itself.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, embodiments such as the procedures and functions described in this specification may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. The software code may be implemented as a software application written in a suitable programming language. The software code may be stored in the memory 160 and executed by the controller 180 .

또한, 본 발명에 따른 시스템(100)은 로봇 핸드(200)를 포함할 수 있다.In addition, the system 100 according to the present invention may include a robot hand 200 .

로봇 핸드(200)는 크게 손바닥부(210) 및 손가락부(220)를 포함한다.The robot hand 200 largely includes a palm part 210 and a finger part 220 .

손가락부(220)는 적어도 하나의 마디를 갖는 구조로 구성 가능하고, 거리 센서(미도시)를 통해, 객체에 대해 동일한 속도로 이동하는 것도 가능하다.The finger unit 220 may have a structure having at least one joint, and may move at the same speed with respect to the object through a distance sensor (not shown).

한편, 로봇 핸드(200)는 복수로 시스템(100)에 구비될 수 있고, 복수의 로봇 핸드(200)를 통해 단순한 파지 작업뿐만 아니라 특정 순서 및 결합 방향 등을 갖는 태스크(task)를 수행하는 것도 가능하다.On the other hand, a plurality of robot hands 200 may be provided in the system 100 , and performing tasks having a specific order and combination direction as well as a simple gripping operation through the plurality of robot hands 200 are also performed. It is possible.

또한, 본 발명에 따른 시스템(100)은 영양 공급부(300)를 포함할 수 있다.In addition, the system 100 according to the present invention may include a nutrition supply unit 300 .

영양 공급부(310)는 공급 튜브(310)를 통해 영양주스를 공급함으로써, 요구조자의 골든타임을 연장할 수 있다.Nutritional supply unit 310 by supplying the nutritional juice through the supply tube 310, it is possible to extend the golden time of the requestor.

뱀 로봇의 구조structure of snake robot

기존에는 덩굴형(vine-type) 형태의 로봇이 개발된 사례가 있으나 전진만 가능하고 후진이 불가능하고 1회 투입 후 재 사용성이 좋지 않아, 여러 곳에서 반복적인 투입을 요구하는 탐지, 구조 임무 활용에는 부적합하다는 문제점이 있었다.In the past, there have been cases where a vine-type robot has been developed, but it can only move forward, cannot reverse, and reuse after one input is not good, so it is used for detection and rescue missions that require repeated input in several places. There was a problem that it was not suitable.

또한, 기존의 선행 개발된 기술들은 협소 공간 이동/정찰 기능에만 중점을 두어 로봇이 개발되고 있다는 문제점도 있었다.In addition, there was a problem in that the existing technologies developed in advance focused only on the narrow space movement/reconnaissance function, and thus the robot was being developed.

따라서 생존자의 골든 타임을 연장하려면 매몰자를 찾는 각종 센서를 탑재하여 이동하는 기능 이외에, 상기 문제점을 해소할 수 있도록 응급약물 및 영양 주스 등을 공급할 수 있는 기능 등을 구비한 로봇에 대한 니즈가 높아지고 있다.Therefore, in order to extend the golden time of survivors, there is a growing need for a robot equipped with various sensors to find the buried and moving, as well as a function to supply emergency drugs and nutritional juice to solve the above problems. .

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 영양주스공급 튜브 구조를 통해 요구조자의 골든타임을 연장할 수 있는 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a user with a snake robot capable of extending the golden time of a user through a nutrient juice supply tube structure and a method for controlling the same in order to solve the problems of the prior art.

구체적으로, 본 발명은 건축물의 붕괴 등 재난상황이 발생한 현장에서 인명 및 위험 확인을 위한 뱀 로봇에 대한 것으로, 뱀 로봇의 구동움직임에 있어 모듈 회전축을 기준으로 수평 및 수직방향의 정/역회전을 구현할 수 있는 구조로 실제 뱀의 동작과 유사하게 본체의 이동을 구현한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.Specifically, the present invention relates to a snake robot for checking human life and danger at the site where a disaster situation such as a collapse of a building occurs. In the driving motion of the snake robot, forward/reverse rotation in the horizontal and vertical directions based on the module rotation axis is performed. It is intended to provide users with a snake robot that implements movement of a body similar to that of an actual snake with a structure that can be implemented and a control method thereof.

또한, 본 발명은 인명 및 위험 확인을 위한 여러 종류의 다양한 센서와 구조가 필요한 인명의 골든타임 연장을 위해, 그리퍼(예: 3지 10자유도, 4지 8자유도, 3개 그리퍼와 1개 카메라 조합된 그리퍼)와 약물이나 영양주스를 공급가능한 튜브를 1대의 뱀 로봇 머리 모듈로 구성한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a gripper (eg, 3 to 10 degrees of freedom, 4 to 8 degrees of freedom, 3 grippers and 1 It is intended to provide users with a snake robot that consists of a gripper combined with a camera) and a tube that can supply drugs or nutrient juice into one snake robot head module and its control method.

도 2는 본 발명이 제안하는 뱀 로봇의 일례를 도시한 것이다.Figure 2 shows an example of the snake robot proposed by the present invention.

도 2를 참조하면, 뱀 로봇(100)의 로봇 핸드(200)가 도시된다.Referring to FIG. 2 , the robot hand 200 of the snake robot 100 is shown.

도 2를 참조하면, 로봇 핸드(200)는 크게 손바닥부(210) 및 손가락부(220)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the robot hand 200 largely includes a palm part 210 and a finger part 220 .

손가락부(220)는 적어도 하나의 마디를 갖는 구조로 구성 가능하고, 거리 센서(미도시)를 통해, 객체에 대해 동일한 속도로 이동하는 것도 가능하다.The finger unit 220 may have a structure having at least one joint, and may move at the same speed with respect to the object through a distance sensor (not shown).

또한, 손가락부(220)는 일정 지점을 기준으로 회전하여 뒤로 완전히 제껴지거나 일정 각도로 꺽이는 것도 가능하다.In addition, the finger unit 220 may be rotated based on a predetermined point to be completely turned backward or to be bent at a predetermined angle.

또한, 로봇 핸드(200)는 복수로 뱀 로봇(100)에 구비될 수 있고, 복수의 로봇 핸드(200)를 통해 단순한 파지 작업뿐만 아니라 특정 순서 및 결합 방향 등을 갖는 태스크(task)를 수행하는 것도 가능하다.In addition, a plurality of robot hands 200 may be provided in the snake robot 100, and the plurality of robot hands 200 perform a task having a specific order and combination direction as well as a simple gripping operation. It is also possible

또한, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(100)은 영양 공급부(300)를 포함한다.Referring also to FIG. 2 , the system 100 according to the present invention includes a nutrition supply unit 300 .

영양 공급부(310)는 공급 튜브(310)를 통해 영양주스를 공급함으로써, 요구조자의 골든타임을 연장할 수 있다.Nutritional supply unit 310 by supplying the nutritional juice through the supply tube 310, it is possible to extend the golden time of the requestor.

또한, 도 2를 참조하면, 뱀 로봇(100)의 몸통부(410)가 도시되고, 몸통부(410)의 내부를 관통하여, 전원선, 공급튜브(310), 통신선 등이 배치될 수 있다.Also, referring to FIG. 2 , a body part 410 of the snake robot 100 is shown, and a power line, a supply tube 310 , a communication line, etc. may be disposed through the inside of the body part 410 . .

또한, 도 2를 참조하면, 뱀 로봇(100)의 꼬리부(420)가 도시되고, 꼬리부(420)와 몸통부(410)를 연결하는 연결 구조물(411)도 도시된다.Also, referring to FIG. 2 , the tail 420 of the snake robot 100 is illustrated, and a connection structure 411 connecting the tail 420 and the body 410 is also illustrated.

한편, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)의 몸통부(410), 꼬리부(420) 등은 평지, 비평탄지, 협소공간에서 사용 가능하도록 방수 및 방진의 고무재질 등의 연질튜브에 감싸진 형태로 구현될 수 있다.On the other hand, the body part 410, the tail part 420, etc. of the snake robot 100 according to the present invention are wrapped in a soft tube made of a waterproof and dustproof rubber material so that it can be used in flat, non-flat, and narrow spaces. can be implemented as

또한, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)은 조명, 카메라, 각종 탐지 센서 및 그리퍼, 영양주스 공급 튜브 등이 일체화 되어 구현될 수 있다.In addition, the snake robot 100 according to the present invention may be implemented by integrating lighting, a camera, various detection sensors and grippers, and a nutritional juice supply tube.

본 발명에 따른 뱀 로봇(100)은 복수의 센서들을 헤드(HEAD) 영역, 몸통부(410) 및 꼬리부(420) 중 적어도 일부에 컴팩하게 탑재하고, 매몰자 탐지 및 구조에 활용할 수 있다.The snake robot 100 according to the present invention can compactly mount a plurality of sensors on at least some of the head area, the body part 410 and the tail part 420 , and can be utilized for burial detection and rescue.

도 3은 본 발명에 따른 뱀 로봇의 꼬리부에 연결되는 구조물의 구체적인 구성을 도시한 것이다.3 shows a detailed configuration of a structure connected to the tail of the snake robot according to the present invention.

도 3을 참조하면, 연결 구조물(411)은 뱀 로봇(100)의 꼬리부(420)와 몸통부(410)를 연결하고, 내부에 전원선(191), 공급튜브(310), 통신선(111) 등이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the connection structure 411 connects the tail 420 and the body 410 of the snake robot 100 , and includes a power line 191 , a supply tube 310 , and a communication line 111 . ), etc. may be placed.

이러한 뱀 로봇(100)은 도 3에 도시된 것과 같이, 뱀의 척추골과 유사한 유니버셜 조인트 방식의 서로 직교하는 구동축을 가진 2자유도 모듈을 이어붙인 형상을 갖는다.As shown in FIG. 3 , the snake robot 100 has a shape in which two degrees of freedom modules having drive shafts orthogonal to each other of a universal joint method similar to the vertebra of a snake are connected.

따라서 모듈화된 본체를 이용하여 손쉽게 로봇의 목적에 맞게 전체 몸통 길이를 줄이거나 늘이는 것이 가능하다.Therefore, it is possible to easily reduce or increase the overall body length according to the purpose of the robot using the modular body.

또한, 사용자는 뱀 로봇(100)이 보내온 영상 및 센서 정보를 통해 이동 방향만을 간단히 조작하면 실제적인 로봇의 주행은 주변 환경에 맞춰 자동 제어할 수 있다.In addition, if the user simply manipulates only the moving direction through the image and sensor information sent by the snake robot 100 , the actual robot can be automatically controlled according to the surrounding environment.

또한, 뱀 로봇(100)에 탑재된 다수의 센서(140)들의 신호들로부터 정보지향적인 조종 화면을 구성하여 매몰자 탐지에 효율적인 방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide an efficient method for detecting a buried person by configuring an information-oriented control screen from signals of a plurality of sensors 140 mounted on the snake robot 100 .

결국, 본 발명은 뱀 로봇의 구동움직임에 있어 모듈 회전축을 기준으로 수평 및 수직방향의 정/역회전을 구현할 수 있는 구조로 뱀 로봇(100)을 구현함으로써, 실제 뱀의 동작과 유사하게 본체의 이동을 구현할 수 있다.As a result, the present invention implements the snake robot 100 in a structure that can implement horizontal and vertical forward/reverse rotation based on the module rotation axis in the driving motion of the snake robot, so that the body of the snake robot 100 is similar to that of a real snake. movement can be implemented.

또한, 본 발명은 인명 및 위험 확인을 위한 여러 종류의 다양한 센서(140)와 구조가 필요한 인명의 골든타임 연장을 위한 로봇 핸드(그리퍼, 예를 들어, 3지 10자유도, 4지 8자유도 등)을 이용할 수 있는데, 대표적으로 3개의 로봇 핸드와 1개의 카메라가 조합된 세트가 적용될 수 있다.In addition, the present invention provides a robot hand (gripper, for example, 3 to 10 degrees of freedom, 4 to 8 degrees of freedom) for extending the golden time of human life requiring various types of sensors 140 and structures for checking human life and danger. etc.) can be used, but typically, a set in which three robot hands and one camera are combined can be applied.

또한, 본 발명은 약물이나 영양주스를 공급가능한 튜브를 1대의 뱀 로봇 머리 모듈로 구성한 뱀 로봇(100)이 되는 것이다.In addition, the present invention is to become a snake robot 100 in which a tube capable of supplying drugs or nutritional juice is composed of one snake robot head module.

뱀 로봇에 적용되는 영양 공급부Nutritional supply applied to snake robot

도 4는 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양 공급부의 구성을 설명하는 블록 구성도이다.4 is a block diagram illustrating the configuration of the nutrition supply unit of the snake robot according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 뱀 로봇(100)의 영양 공급부(300)는 공급튜브(310), 카메라(320), 온도 센서(330), 가스 센서(340), 패턴 프로젝터(350) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the nutrition supply unit 300 of the snake robot 100 according to the present invention includes a supply tube 310 , a camera 320 , a temperature sensor 330 , a gas sensor 340 , and a pattern projector 350 . and the like.

또한, 도시하지는 않았지만 영양 공급부(300)는 마이크로폰을 추가적으로 포함할 수도 있다.In addition, although not shown, the nutrition supply unit 300 may additionally include a microphone.

공급튜브(310)는 전술한 것과 같이, 뱀 로봇(100)의 몸통부(410) 내에 삽입되어 영양주스를 공급함으로써, 요구조자의 골든타임을 연장할 수 있다.As described above, the supply tube 310 is inserted into the body portion 410 of the snake robot 100 to supply nutritional juice, thereby extending the golden time of the requestor.

즉, 공급튜브(310)는 요구조자의 골든타임 연장을 위해 음식물, 물 등을 공급이 필요한 점에 대응하여, 약물 및 영양 주스 공급을 위한 호스로서, 뱀 로봇 몸체 내에서 활용된다.That is, the supply tube 310 is used in the snake robot body as a hose for supplying drugs and nutrient juice in response to the need to supply food, water, etc. to extend the golden time of the requestor.

또한, 카메라(320)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.In addition, two or more cameras 320 may be provided according to the use environment.

본 발명에 따른 카메라(320)는 열화상 카메라일 수 있다.The camera 320 according to the present invention may be a thermal imaging camera.

열화상 카메라는 원적외선 카메라로도 호칭되고, 원적외선(Far Infrared, LongWave Infrared, FIR)을 이용하여 적어도 하나의 객체를 촬영하는 카메라이다.A thermal imaging camera is also called a far-infrared camera, and is a camera that captures at least one object using far infrared rays (Far Infrared, LongWave Infrared, FIR).

원적외선은 통상 파장이 8㎛ 이상인 적외선을 의미하고, 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열작용이 크며 침투력이 강하다. Far-infrared rays usually refer to infrared rays with a wavelength of 8 µm or more, and are invisible to the naked eye because the wavelength is longer than visible light, and the heat action is large and the penetrating power is strong.

본 발명에 따른 원적외선 카메라의 특성을 설명한다.The characteristics of the far-infrared camera according to the present invention will be described.

일반 CCD, CMOS 소자를 사용하는 카메라는 가시광 영역의 빛을 감지하여 투영하는 역할을 하기 때문에 사람의 눈으로 보는 것과 비슷한 영상을 획득할 수 있다. A camera using a general CCD or CMOS device detects and projects light in the visible region, so it can acquire images similar to those seen by the human eye.

반면, 원적외선 카메라(122)는 사람이 보지 못하는 적외선 대역의 빛을 투영한다. On the other hand, the far-infrared camera 122 projects light in an infrared band that humans cannot see.

적외선은 빛의 파장 중 750nm에서 1mm의 대역의 빛을 말하는 것으로서, 이러한 적외선 대역 중에서도 NIR(Near Infra-Red)의 빛은 700nm에서 1400nm의 파장을 말하며, NIR 대역의 빛은 사람의 눈에는 보이지 않지만 CCD나 CMOS 소자로도 감지가 가능하며 필터를 이용하면 NIR 대역의 빛만을 감지할 수 있다. Infrared light refers to light in a range of 750 nm to 1 mm among wavelengths of light. Among these infrared bands, NIR (Near Infra-Red) light refers to a wavelength of 700 nm to 1400 nm, and light in the NIR band is invisible to the human eye. Detection is possible with CCD or CMOS devices, and only light in the NIR band can be detected by using a filter.

이에 비해, FIR의 빛은 LWIR(Long Wavelength Infra-Red)라고도 하며 적외선은 빛의 파장 중 8μm에서 15μm의 대역을 나타낸다. In contrast, FIR light is also called LWIR (Long Wavelength Infra-Red), and infrared light represents a band of 8 μm to 15 μm among the wavelengths of light.

특히, FIR 대역은 온도에 따라 파장이 변하기 때문에 온도를 구별할 수 있는 장점이 있다. In particular, the FIR band has an advantage in that the temperature can be distinguished because the wavelength changes according to the temperature.

원적외선 카메라의 대상인 사람(보행자)의 체온은 10μm의 파장을 가진다.The body temperature of a person (a pedestrian), the target of the far-infrared camera, has a wavelength of 10 μm.

특히, 원적외선 카메라를 통해 획득된 정보를 디지털 영상 신호로 변환하고, 변환된 영상 신호를 특정 알고리즘(Algorithm)을 통해 분석, 수정 및 보완하며, 상기 처리가 완료된 영상 신호가 디스플레이부(151)를 통해 출력되도록 제어할 수 있다.In particular, information acquired through a far-infrared camera is converted into a digital image signal, the converted image signal is analyzed, corrected and supplemented through a specific algorithm, and the processed image signal is displayed through the display unit 151 . output can be controlled.

또한, 본 발명에 따른 카메라(320)의 일종으로 레이더가 구비될 수 있다.In addition, a radar may be provided as a kind of the camera 320 according to the present invention.

레이더는 무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어로 마이크로파(극초단파, 10cm~100cm 파장) 의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.Radar is an abbreviation of Radio Detecting And Ranging. It emits electromagnetic waves of microwaves (microwave, 10cm~100cm wavelength) to an object and receives the reflected electromagnetic waves from the object to determine the distance, direction, and altitude of the object. It is a wireless monitoring device that detects

또한, 본 발명에 따른 카메라(320)의 일종으로 라이더가 구비될 수도 있다.In addition, a rider may be provided as a kind of camera 320 according to the present invention.

라이더는 light detection and ranging의 줄인 말로 레이저레이더(laser radar)와 같다. LiDAR is short for light detection and ranging, and is equivalent to laser radar.

전파에 가까운 성질을 가진 레이저광선을 사용하여 개발한 레이더라고 볼 수 있는데, 레이저는 처음에 통신용으로 개발되었지만 강한 단색성에 의해 빛과 전파의 양면 특징을 가진다.It can be seen as a radar developed using laser beams with properties close to radio waves. Although lasers were initially developed for communication, they have the characteristics of both light and radio waves due to their strong monochromaticity.

즉, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리, 대기현상 등을 측정하는 장치이다.That is, it is a device that emits pulsed laser light into the atmosphere and measures the distance, atmospheric phenomenon, etc. using the reflector or scatterer.

라이더는 반사광의 시간 측정은 클록 펄스로 계산하며, 그 진동수 30MHz로 5m, 150MHz로 1m 분해능을 가질 수 있고, 각도로는 30초 정도의 작은 빔폭의 강력한 적외선 펄스를 발생할 수 있다.Rider calculates the time measurement of reflected light as a clock pulse, and the frequency of 30 MHz can have a resolution of 5 m, 150 MHz can have a resolution of 1 m, and it can generate powerful infrared pulses with a small beam width of about 30 seconds at an angle.

또한, 온도 센서(temperature sensor, 330)는 온도의 변화에 응답하는 센서로 온도변화를 감지하여 온도관리를 자동화하는데 이용된다. In addition, the temperature sensor (temperature sensor, 330) is a sensor that responds to a change in temperature, and is used to automate temperature management by sensing a change in temperature.

온도센서(330)란 열을 감지하여 전기신호를 내는 센서로 일반적으로 접촉식과 비접촉식으로 나누어지는데, 접촉식은 실제 측정대상에 직접 접촉시켜서 온도값을 측정하는 방식이며, 비접촉식은 물체로부터 방사되는 열선을 측정하는 방법이다. The temperature sensor 330 is a sensor that detects heat and emits an electrical signal. Generally, it is divided into a contact type and a non-contact type. The contact type is a method of measuring the temperature value by directly contacting the actual measurement target, and the non-contact type is a method of measuring the temperature value a way to measure

온도센서는 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수의 특성이 있는 전자회로용 소자로, 열용량이 작아서 미세한 온도변화에도 급격한 저항 변화가 생기므로 온도 제어용 센서로 많이 이용된다. A temperature sensor is an electronic circuit element with a negative resistance temperature coefficient that reduces resistance as the temperature rises, and is widely used as a temperature control sensor because its heat capacity is small and a sudden change in resistance occurs even with a minute temperature change.

또한, 가스 센서(gas sensor, 340)는 가스를 검출하는 센서의 총칭으로, 각종 가스가 에너지원으로 이용되기 시작하면서 공업 분야는 물론, 가정용으로서도 요구가 높아진 센서의 하나이다.In addition, a gas sensor ( 340 ) is a generic term for a sensor for detecting gas, and as various gases are used as an energy source, it is one of the sensors that have increased in demand not only in the industrial field but also in the home use.

가스의 성분을 측정한 후 그 결과에 따라 장치를 제어하거나 경보를 발신하기 위해서는 기체 속에 포함되어 있는 특정 가스 성분량에 의해 신호를 발신하는 가스 센서(340)가 사용된다.After measuring the gas component, the gas sensor 340 that transmits a signal according to the specific amount of gas component contained in the gas is used in order to control the device or send an alarm according to the result.

가스 센서의 검출 방법은 가스의 종류, 농도에 따라 다르기 때문에 종류가 매우 많은데, 가연성 가스 센서로서는 접촉 연소식 센서, 반도체 센서, 세라믹 가스 센서 등이 있다.There are many types of detection methods for gas sensors because they differ depending on the type and concentration of gas. Examples of the combustible gas sensor include a catalytic combustion sensor, a semiconductor sensor, and a ceramic gas sensor.

또한, 산소 센서에는 ZrO2, TiO2, CoO, LaAlO3 물질을 사용한 것이 알려져 있다.Also, it is known that the oxygen sensor uses a material of ZrO2, TiO2, CoO, or LaAlO3.

또한, 검출 방식으로 분류하면 전기 화학적 방법(용액 도전 방식, 정전위 전해 방식, 격막 전극법), 광학적 방법(적외선 흡수법, 가시부 흡수법, 광간섭법), 전기적 방법(수소 이온화법, 열전도법, 접촉 연소법, 반도체법) 등으로서 가스 크로마토그래피법 등이 있다.In addition, if classified by detection method, electrochemical method (solution conduction method, electrostatic potential electrolysis method, diaphragm electrode method), optical method (infrared absorption method, visible absorption method, optical interference method), electrical method (hydrogen ionization method, thermal conduction method) , a catalytic combustion method, a semiconductor method), and the like include a gas chromatography method.

또한, 패턴 프로젝터(350)는 빛을 이용하여 슬라이드나 동영상 이미지 등을 스크린에 비추는 장치로서, 본 발명에서는 패턴을 적용하여 정보를 표시하는 것이 가능할 수 있다.Also, the pattern projector 350 is a device that illuminates a slide or moving image on a screen using light, and in the present invention, it may be possible to display information by applying a pattern.

도 5는 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양 공급부의 일례를 도시한 것이다.5 shows an example of a nutrition supply unit of the snake robot according to the present invention.

도 5를 참조하면, 영양 공급부(300)의 실제 구현 일례가 도시된다.Referring to FIG. 5 , an example of an actual implementation of the nutrition supply unit 300 is shown.

도 5를 참조하면, 영양 공급부(300)는 공급튜브(310)가 도시되고, 해당 영역을 통해 영양 주스가 공급 가능하고, 카메라(320)가 2개 구비되며, 온도 센서(330), 가스 센서(340) 및 패턴 프로젝터(350) 등이 포함되어 있다.Referring to FIG. 5 , the nutrition supply unit 300 includes a supply tube 310 , nutrient juice can be supplied through the corresponding area, two cameras 320 are provided, a temperature sensor 330 , and a gas sensor 340 and a pattern projector 350 are included.

또한, 영양 공급부(300)의 일부 영역에 로봇 핸드(200)가 연결되고, 로봇 핸드(200)의 복수의 손가락부(220)는 도 5에서는 완전히 뒤로 젖혀진 형태로 구현되어 있다.In addition, the robot hand 200 is connected to a partial region of the nutrition supply unit 300 , and the plurality of finger units 220 of the robot hand 200 are implemented in a fully tilted back form in FIG. 5 .

또한, 도 6은 본 발명에 따른 뱀 로봇의 영양주스공급 튜브 구조를 통해, 요구조자의 골든타임을 연장하는 일례를 도시한 것이다.In addition, Figure 6 shows an example of extending the golden time of the requester through the nutritional juice supply tube structure of the snake robot according to the present invention.

뱀 로봇의 몸통부를 구성하는 관절(구동부)Joints (drivers) that make up the body of the snake robot

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 뱀 로봇 몸통부의 구동부(관절) 구성의 일례를 도시한 것이다.7A to 7C show an example of the configuration of the driving part (joint) of the snake robot body according to the present invention.

먼저, 도 7a를 참조하면, 몸통부(410)를 구성하는 복수의 모듈 중 어느 하나의 일례가 도시된다.First, referring to FIG. 7A , an example of any one of the plurality of modules constituting the body 410 is illustrated.

도 7a를 참조하면, 뱀 로봇 몸통 모듈(410)의 구동부(관절)는 ±90˚ 회전(416) 가능한 힌지 방식(415)이 적용된다.Referring to FIG. 7A , a hinge method 415 capable of rotation 416 of ±90° is applied to the driving unit (joint) of the snake robot body module 410 .

또한, 뱀 로봇 몸통 모듈(410)의 구동부(413, 414 등)를 90˚씩 교차로 연결하여 뱀 로봇 몸통부(410)을 구성하게 된다.In addition, the driving units 413 and 414 of the snake robot body module 410 are cross-connected by 90 degrees to form the snake robot body part 410 .

몸통 모듈의 관절 구동 방식은 모터-기어-출력축 방식으로 구성되며, 도 7b 및 도 7c와 2가지 방식을 고려할 수 있다.The joint driving method of the body module is configured as a motor-gear-output shaft method, and two methods may be considered with FIGS. 7B and 7C.

먼저, 도 7b를 참조하면, 동력전달 방식으로 BLDC 모터(431)와 평기어 모듈(432)이 적용된다.First, referring to FIG. 7B , a BLDC motor 431 and a spur gear module 432 are applied as a power transmission method.

또한, 도 7c를 참조하면, 동력전달 방식으로 BLDC 모터(431), 타이밍벨트(433)와 하모닉 감속기(434) 등이 적용된다.In addition, referring to FIG. 7C , a BLDC motor 431 , a timing belt 433 , and a harmonic reducer 434 are applied as a power transmission method.

모듈의 무게를 변화시켜 미리 지정된 태스크를 수행하는 방법How to change the weight of a module to perform a predefined task

도 8은 본 발명과 관련하여, 헤드부, 몸통부 및 꼬리부 중 적어도 하나의 모듈의 무게를 변화시켜 미리 지정된 태스크를 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of performing a predetermined task by changing the weight of at least one module among a head part, a body part, and a tail part in relation to the present invention.

도 8을 참조하면, 가장 먼저, 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화되는 단계(S10)가 수행된다.Referring to FIG. 8 , first, based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between a plurality of modules, a step S10 in which at least one of the length and shape of the body is changed is performed.

이후, 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화되는 단계(S20)가 진행된다.Thereafter, a step ( S20 ) in which the weight of at least some of the plurality of modules is changed is performed.

S20 단계를 통해 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 단계(S30)가 최종적으로 수행된다.A step (S30) of performing a predetermined task based on the changed length of the body part through step S20, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module (S30) is finally performed.

한편, 도 9는 도 8에서 헤드부와 몸통의 모듈의 무게를 변화시켜, 객체 파지의 태스크를 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.Meanwhile, FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of performing the object gripping task by changing the weights of the modules of the head and the body in FIG. 8 .

도 9에서도 도 8에서와 같이, 가장 먼저, 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화되는 단계(S10)가 진행된다.In FIG. 9 as well as in FIG. 8, first, based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between a plurality of modules, a step (S10) in which at least one of the length and shape of the body is changed is performed.

이후, S20 단계의 구체화된 단계로서, 복수의 모듈 중 일단이 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 복수의 모듈 중 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고, 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소하는 단계(S21)가 진행된다.Thereafter, as a detailed step of step S20, at least one first module of which one end of the plurality of modules is connected to the head, and a second module excluding the first module among the plurality of modules, the weight of the head is specified in advance A step (S21) of reducing the first weight or less is performed.

또한, 헤드부의 무게 감소와 함께 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하는 단계(S22)가 진행된다.In addition, a step (S22) of reducing the weight of the first module to less than a predetermined second weight along with the reduction in the weight of the head is performed.

또한, 도 8의 S30 단계의 구체화된 과정으로서, 로봇 핸드(200)가 객체(500)를 파지하고(S31), 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 로봇 핸드(200)가 객체(500)를 파지한 상태에서, 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올리는 단계(S32)가 진행된다.In addition, as a detailed process of step S30 of FIG. 8 , the robot hand 200 holds the object 500 ( S31 ), and in a state in which the second module is in contact with the ground, for performing the predetermined task , while the robot hand 200 holds the object 500, the step (S32) of lifting the head part and the first module apart from the ground is performed.

이후, 파지한 객체(500)와 관련된 미리 지정된 태스크(task)를 뱀 로봇이 수행하는 단계(S33)가 진행된다.Thereafter, a step (S33) in which the snake robot performs a predetermined task related to the gripped object 500 is performed.

도 10a 내지 도 10d는 도 9의 뱀 머리 무게 변화 및 그리퍼 작업을 고려한 토크 및 전신 제어 기술을 설명하기 위한 도면이다.10A to 10D are diagrams for explaining a torque and whole body control technique in consideration of a change in the weight of the snake head of FIG. 9 and a gripper operation.

도 10a를 참조하면, 복수의 모듈 중 일단이 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 복수의 모듈 중 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고, 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소한다.Referring to FIG. 10A , at least one first module having one end connected to the head part among the plurality of modules is divided into a second module excluding the first module among the plurality of modules, and the weight of the head part is less than or equal to a predetermined first weight decreases to

또한, 헤드부의 무게 감소와 함께 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하게 된다.In addition, the weight of the first module is reduced to less than a predetermined second weight together with the weight reduction of the head part.

이때, 로봇 핸드(200)가 객체(500)를 파지하고, 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 로봇 핸드(200)가 객체(500)를 파지한 상태에서, 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올리게 된다.At this time, in a state where the robot hand 200 grips the object 500 and the second module is in contact with the ground, the robot hand 200 holds the object 500 to perform the predetermined task. In this state, the head part and the first module are lifted apart from the ground.

또한, 도 10b를 참조하면, 질량 중심(COM)의 동역학으로 2개의 접촉 포인트를 가정하여, 일반화된 비선형 동역학들 적용한 후, 이들을 고려한 뱀 로봇의 관절 토크를 계산하는 구체적인 단계 및 수식이 설명된다.In addition, referring to FIG. 10B , assuming two contact points as the dynamics of the center of mass (COM), applying generalized nonlinear dynamics, and then calculating the joint torque of the snake robot considering them will be described.

또한, 무게 변화에 적응하는 뱀형 로봇의 전신 제어를 위하여 도 10c에 도시된 다이어그램과 같은 시스템을 구현 및 적용할 수 있다.In addition, it is possible to implement and apply a system such as the diagram shown in FIG. 10C for whole body control of a snake-like robot that adapts to a change in weight.

도 10c의 다이어그램에서 이용하는 제어 법칙은 아래와 같이 수학식 1으로 정리될 수 있다.The control rule used in the diagram of FIG. 10C may be summarized in Equation 1 as follows.

수학식 1Equation 1

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 뱀형 로봇의 자세변화에 따르는 로봇의 관성행렬을 다루기 위해 적응제어 알고리즘은 다음의 수학식 2와 같이 적용될 수 있다.In addition, in order to deal with the robot's inertia matrix according to the change in the posture of the snake-shaped robot, the adaptive control algorithm can be applied as shown in Equation 2 below.

이때, 관성행렬을 위한 제어이득은 하기와 같이 엡데이트 될 수 있다.In this case, the control gain for the inertia matrix may be updated as follows.

수학식 2Equation 2

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 도 10d를 참조하면, 시간의 변화에 따른 뱀형 로봇의 관성행렬 이득 변화의 결과 값이 도시된다.Also, referring to FIG. 10D , the resultant value of the gain change of the inertia matrix of the snake robot according to the change of time is shown.

뱀 로봇에 적용되는 실시간 제어환경 구축을 위한 고속 통신 환경High-speed communication environment for real-time control environment applied to snake robot

전술한 모듈의 무게를 변화시켜 미리 지정된 태스크를 수행하는 방법을 실시간으로 적용하기 위해서는, 실시간 제어환경 구축을 위한 고속 통신 환경이 필요하다.In order to apply the method of performing a predetermined task by changing the weight of the above-described module in real time, a high-speed communication environment for establishing a real-time control environment is required.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 적용되는 실시간 제어환경 구축을 위한 고속 통신 환경의 일례를 도시한 것이다.11A and 11B show an example of a high-speed communication environment for establishing a real-time control environment applied to the present invention.

도 11a를 참조하면, 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드는, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 기반의 통신을 기초로 실시간으로 제어 가능하다.Referring to FIG. 11A , a plurality of modules, a head unit, and a robot hand can be controlled in real time based on EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)-based communication.

도 11a를 참조하면, 이더캣(EtherCAT) 마스터(610)과, 중계기(614), 관리 PC(670), 뱀로봇(100) 등은 상호 이더캣(EtherCAT, 611), 파워(612) 기반으로 통신을 수행한다.11a, the EtherCAT master 610, the repeater 614, the management PC 670, the Bam robot 100, etc. are mutually EtherCAT (EtherCAT, 611), Power 612 based on carry out communication

또한, 뱀형 로봇(100)과 중계기(614) 간에는 이더넷(Ethernet, 613)이 적용될 수도 있다.Also, Ethernet 613 may be applied between the snake robot 100 and the repeater 614 .

이를 통해, 센서 데이터 노이즈 처리(621), 통신 부하(622), 데이터 실시간 처리(623) 가 가능하고, 다축 실시간 제어(631), 통신 노이즈 처리(632), 구동모듈 및 그리퍼 구동 실시간 처리(644)가 가능하다.Through this, sensor data noise processing 621, communication load 622, data real-time processing 623 are possible, multi-axis real-time control 631, communication noise processing 632, driving module and gripper driving real-time processing 644 ) is possible.

또한, 장거리 통신에 의한 신호 감쇄 처리(641), 데이터 실시간 처리(642), 영상 데이터 송/수신(643) 등이 가능하고, 발명에 의한 전압 감쇄(651), 장거리 DC 전원 사용에 의한 전압 감쇄(652) 등의 문제도 해결가능하며, 통신 지연(661)의 문제도 해소할 수 있다.In addition, signal attenuation processing 641 by long-distance communication, data real-time processing 642, image data transmission/reception 643, etc. are possible, and voltage attenuation 651 according to the invention, voltage attenuation by using a long-distance DC power supply The problem of 652 and the like can also be solved, and the problem of the communication delay 661 can also be solved.

도 11b를 참조하면, (a)에 도시된 것과 같은 종래의 기술은 CAN, RS 485 통신 등을 적용하였고, 이는 다자유도 실시간 제어가 불가능하다는 문제가 있었다.Referring to FIG. 11B , the conventional technology as shown in (a) applies CAN, RS 485 communication, etc., which has a problem in that real-time control with multiple degrees of freedom is impossible.

따라서 이러한 문제점을 해소하고, 분산제어, 위치 지령 등을 수행하기 위해, 도 11b의 (b)에 도시된 것과 같이, 몸통 관절 모듈을 Modular 방식을 채택하여 분해, 조립, 재구성이 쉽게하였고, 그리퍼를 포함하여 총 22자 유도 이상을 이더캣(EtherCAT)을 통한 고속 제어가 가능하도록 하였다.Therefore, in order to solve this problem and to perform distributed control and position command, as shown in (b) of FIG. 11b, the body joint module adopted a modular method to facilitate disassembly, assembly, and reconfiguration, and the gripper High-speed control through EtherCAT was made possible for a total of more than 22 inductions, including induction.

이를 통해, 도 11b의 (c)에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는, 뱀 몸통 및 그리퍼 등 모든 관절에 대해 실시간 고속 토크 제어가 가능하다.Through this, as shown in (c) of FIG. 11B , in the present invention, real-time high-speed torque control is possible for all joints such as the snake body and the gripper.

뱀 로봇에 적용되는 3차원 어라운드 뷰3D around view applied to snake robot

도 12a 내지 도 12c는 본 발명과 관련하여, 로봇 조종 편의 증대 및 위치 인식을 위한 3차원 어라운드 뷰 기술이 적용된 일례를 도시한 것이다.12A to 12C show an example in which a three-dimensional around view technology for increasing the robot's steering convenience and location recognition is applied in relation to the present invention.

도 12a를 참조하면, 카메라(320)가 2개 이상 구비되는데, 열화상 센서(320b)와 카메라(320a)가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 12A , two or more cameras 320 are provided, and a thermal image sensor 320b and a camera 320a may be included.

또한, 온습도 센서(330), 가스 센서(340) 및 패턴 프로젝터(350) 등이 포함되어 있다.In addition, a temperature and humidity sensor 330 , a gas sensor 340 , and a pattern projector 350 are included.

또한, 마이크로폰(180), 인체 감지센서(140), 스피커(150), IMU 적용 제어부(180) 등이 포함될 수 있다.In addition, a microphone 180 , a human body sensor 140 , a speaker 150 , an IMU application control unit 180 , and the like may be included.

이때, 구비된 복수의 카메라(320)를 기초로 3차원 어라운드 뷰를 생성하여 적용할 수 있다.In this case, a 3D around view may be generated and applied based on the provided plurality of cameras 320 .

도 12b의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제 1 비젼 카메라(320)를 통해 프론트 뷰(front view) 영상(321)이 생성될 수 있고, 제 2 비젼 카메라(320)를 통해 리어 뷰(rear view) 영상(3212이 생성될 수 있다.Referring to (a) and (b) of FIG. 12B , a front view image 321 may be generated through the first vision camera 320 , and a rear view image 321 may be generated through the second vision camera 320 . A (rear view) image 3212 may be generated.

이를 통해, 도 12b의 (c)와 같이, 3차원 어라운드 뷰가 생성되어 사용자에게 제공된다.Through this, as shown in (c) of FIG. 12B , a 3D around view is generated and provided to the user.

즉, 도 12c의 (a)에 도시된 것과 같이, 종래에는 채널 카메라를 적용하여 로봇 주변을 확인하기가 어렵다는 문제점이 있었다.That is, as shown in (a) of FIG. 12C , there is a problem in that it is difficult to check the surroundings of the robot by applying a channel camera in the related art.

그러나 본 발명에서는 도 12c의 (b)에 도시된 것과 같이, 4채널 카메라 및 3차원 센서를 적용함으로써, 2차원 또는 3차원의 어라운드뷰를 생성할 수 있고, 로봇 위치를 손쉽게 추정할 수 있다.However, in the present invention, as shown in FIG. 12C (b), by applying a 4-channel camera and a 3D sensor, a 2D or 3D around view can be generated and the robot position can be easily estimated.

따라서 도 12c의 (c)에 도시된 것과 같이, 로봇 주변의 확인이 용이하고, 사용자의 로봇 조작 편의성이 크게 증대되며, 로봇의 현재 위치를 실시간으로 파악하는 것이 가능하다.Therefore, as shown in (c) of FIG. 12C, it is easy to check the surroundings of the robot, the user's convenience in operating the robot is greatly increased, and it is possible to grasp the current position of the robot in real time.

뱀 로봇에 따른 효과Effects of Snake Robot

본 발명은 무게변화를 기초로 한 뱀형 로봇 전신제어를 통한 탐색 및 구조 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a search and rescue method through whole body control of a snake-shaped robot based on a change in weight.

구체적으로 본 발명은 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화 가능하고, 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화 가능하며, 상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 뱀형 로봇을 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention is based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between a plurality of modules, at least one of the length and shape of the body part is changeable, and the weight of at least some of the plurality of modules is changeable, A snake-shaped robot that performs a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module may be provided to the user.

본 발명은 뱀 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 영양주스공급 튜브 구조를 통해 요구조자의 골든타임을 연장할 수 있는 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a snake robot and a control method thereof, and the present invention can provide a user with a snake robot capable of extending the golden time of a user through a nutritious juice supply tube structure and a control method thereof.

본 발명은 그리퍼를 통한 장애물 제거가 가능한 뱀 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 가스밸브를 잠그거나, 매몰자 주변의 장애물들을 제거하는 등 조작이 가능한 그리퍼 기능을 탑재한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a snake robot capable of removing obstacles through a gripper and a control method therefor, and the present invention relates to a snake robot equipped with a gripper function that can be manipulated, such as locking a gas valve or removing obstacles around a buried person, and the same A control method may be provided to the user.

본 발명은 붕괴지형 매몰자 탐지를 위한 뱀 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 평탄 협소 공간 매몰자 탐지 및 인명구조 골든타임 확보, 연장을 위한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a snake robot for detecting burial in collapsed terrain and a control method therefor, and the present invention provides a snake robot and a control method therefor to a user for detecting a burial in a flat narrow space and securing and extending the golden time for lifesaving. can

본 발명은 튜브형태의 외피를 구비한 뱀 로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 풍선처럼 몸을 부풀릴 수 있는 파트가 몸통이나 꼬리부분에 있어 외부에서 공급받는 공압으로 잔해물 사이를 벌릴 수 있는 추가 기능으로 매몰자의 안전 확보 능력을 증대시킬 수 있는 튜브형태의 외피를 구비한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention relates to a snake robot having a tube-shaped outer skin and a control method therefor. The present invention has a body or tail that can inflate a body like a balloon so that it can spread between debris with pneumatic supplied from the outside. It is possible to provide a user with a snake robot equipped with a tube-shaped outer skin that can increase the safety of the buried person as an additional function and a control method thereof.

구체적으로, 본 발명은 건축물의 붕괴 등 재난상황이 발생한 현장에서 인명 및 위험 확인을 위한 뱀 로봇에 대한 것으로, 뱀 로봇의 구동움직임에 있어 모듈 회전축을 기준으로 수평 및 수직방향의 정/역회전을 구현할 수 있는 구조로 실제 뱀의 동작과 유사하게 본체의 이동을 구현한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention relates to a snake robot for checking human life and danger at the site where a disaster situation such as a collapse of a building occurs, and horizontal and vertical forward/reverse rotation based on the module rotation axis in the driving motion of the snake robot. With a structure that can be implemented, it is possible to provide a user with a snake robot that implements movement of a body similar to that of an actual snake and a control method thereof.

또한, 본 발명은 인명 및 위험 확인을 위한 여러 종류의 다양한 센서와 구조가 필요한 인명의 골든타임 연장을 위해, 그리퍼(예: 3지 10자유도, 4지 8자유도, 3개 그리퍼와 1개 카메라 조합된 그리퍼)와 약물이나 영양주스를 공급가능한 튜브를 1대의 뱀 로봇 머리 모듈로 구성한 뱀 로봇 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a gripper (eg, 3 to 10 degrees of freedom, 4 to 8 degrees of freedom, 3 grippers and 1 It is possible to provide a user with a snake robot consisting of a gripper combined with a camera) and a tube capable of supplying drugs or nutritional juice into one snake robot head module and a control method thereof.

또한, 본 발명에 따르면, 잔해물에 깔려 있는 요구조자는 팔/다리를 움직일 수 없는 경우가 많으므로, 생존자에게 영양주스 공급을 통해 골든타임을 연장할 수 있다.In addition, according to the present invention, since there are many cases in which the victim lying on the debris cannot move his/her arms/legs, the golden time may be extended by supplying nutritional juice to the survivors.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자는 로봇이 보내온 영상 및 센서 정보를 통해 이동 방향만을 간단히 조작하면 실제적인 로봇의 주행은 주변 환경에 맞춰 자동 제어해 주는 주행 제어 보조 기능 제공이 가능하다.In addition, according to the present invention, if the user simply manipulates the moving direction through the image and sensor information sent by the robot, it is possible to provide a driving control assistance function that automatically controls the actual driving of the robot according to the surrounding environment.

또한, 본 발명에 따르면, 뱀의 척추골과 유사한 유니버셜 조인트 방식의 서로 직교하는 구동축을 가진 2자유도 모듈을 이어붙인 형상을 가지고, 모듈화된 본체를 이용하여 손쉽게 로봇의 목적에 맞게 전체 몸통 길이를 줄이거나 늘이는 것이 가능해진다.In addition, according to the present invention, it has a shape in which two-degree-of-freedom modules having drive shafts orthogonal to each other of a universal joint method similar to the vertebra of a snake are connected, and the overall body length can be easily reduced according to the purpose of the robot using a modular body. It becomes possible for me to extend

또한, 본 발명에 따르면, 모듈화 된 본체는 양산화에 수월한 측면이 있고, 목적에 맞는 센서 모듈들을 교체 운용하여 재난현장에서의 인명 탐지 및 골든타임 연장에 효과적으로 대응 가능하다.In addition, according to the present invention, the modular body has an easy aspect for mass production, and by replacing and operating sensor modules suitable for the purpose, it is possible to effectively respond to human life detection and golden time extension at disaster sites.

또한, 본 발명에 따르면, 뱀머리에 탑재된 다수의 센서들의 신호들로부터 정보지향적인 조종 화면을 구성하여 매몰자 탐지에 효율적인 방법을 제공한다.In addition, according to the present invention, an information-oriented control screen is configured from signals of a plurality of sensors mounted on the snake head, thereby providing an efficient method for detecting burials.

또한, 본 발명에 따르면, 좁고 위험한 산업현장 및 재난환경에서 작업이 가능하여 안전점검, 협소지역탐색 및 작업에 대한 시간 및 비용 절감이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to work in a narrow and dangerous industrial site and disaster environment, so it is possible to save time and money for safety check, narrow area search and work.

또한, 본 발명은 테러 사회안전용 로봇 및 위험물 탐지를 위한 군사용 로봇 등 다양한 분야에 활용 가능하다.In addition, the present invention can be used in various fields, such as a robot for social security of terrorism and a military robot for detecting dangerous substances.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

또한, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. In addition, the above-described embodiments of the present invention may be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In case of implementation by hardware, the method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). , FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above. The software code may be stored in the memory unit and driven by the processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may transmit and receive data to and from the processor by various known means.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art may use each configuration described in the above-described embodiments in a way in combination with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that are not explicitly cited in the claims may be combined to form an embodiment, or may be included as new claims by amendment after filing.

Claims (14)

복수의 모듈을 연결한 몸통부;를 포함하고,

상기 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화 가능하고,

상기 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화 가능하며,

상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
Including; a body to which a plurality of modules are connected;

Based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between the plurality of modules, at least one of the length and shape of the body part is changeable,

The weight of at least some of the plurality of modules is variable,

The snake robot, characterized in that it performs a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module.
제 1항에 있어서,
상기 몸통부의 말단에 연결된 헤드부;를 더 포함하고,
상기 복수의 모듈 중 상기 헤드부의 무게는 변화 가능한 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
The method of claim 1,
It further comprises; a head part connected to the end of the body part;
A snake robot, characterized in that the weight of the head part among the plurality of modules is variable.
제 2항에 있어서,

상기 헤드부의 적어도 일부에 연결되고, 객체를 파지 또는 해방하는 로봇 핸드; 를 더 포함하고,

상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 헤드부의 무게를 기초로 상기 로봇 핸드가 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
3. The method of claim 2,

a robot hand connected to at least a part of the head part and gripping or releasing an object; further comprising,

The snake robot, characterized in that the robot hand performs a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the head part.
제 3항에 있어서,

상기 복수의 모듈은, 상기 복수의 모듈 중 일단이 상기 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 상기 복수의 모듈 중 상기 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고,

상기 제 1 모듈에 적용되는 모듈의 개수는, 상기 미리 지정된 태스크의 종류에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
4. The method of claim 3,

The plurality of modules are divided into at least one first module having one end connected to the head part among the plurality of modules, and a second module excluding the first module among the plurality of modules,

The number of modules applied to the first module is changed according to the type of the predetermined task.
제 4항에 있어서,
상기 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소하고,
상기 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하며,
상기 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 상기 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올리는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
5. The method of claim 4,
The weight of the head portion is reduced to less than a predetermined first weight,
The weight of the first module is reduced to less than a predetermined second weight,
In a state in which the second module is in contact with the ground, the head part and the first module are lifted apart from the ground to perform the predetermined task.
제 5항에 있어서,
상기 로봇 핸드가 상기 객체를 파지한 상태에서, 상기 헤드부가 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올려지는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
6. The method of claim 5,
A snake robot, characterized in that the head part is lifted apart from the ground while the robot hand grips the object.
제 3항에 있어서,
상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드는, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 기반의 통신을 기초로 실시간으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 뱀 로봇.
4. The method of claim 3,
The plurality of modules, the head unit, and the robot hand, a snake robot, characterized in that it can be controlled in real time based on EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)-based communication.
제 3항에 있어서,
상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드 중 적어도 일부에는, 3차원 어라운드 이미지와 영상을 생성하기 위한 적어도 하나의 카메라;를 더 포함하고,
상기 3차원 어라운드 이미지와 영상은,
상기 뱀 로봇의 위치 인식 인식, 미리 지정된 태스크의 수행 및 상기 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드의 실시간 제어에 이용되는 것을 특징을 하는 뱀 로봇.
4. The method of claim 3,
At least some of the plurality of modules, the head unit, and the robot hand, at least one camera for generating a three-dimensional surround image and image; further comprising,
The three-dimensional around image and video,
The snake robot, characterized in that it is used for recognizing the position of the snake robot, performing a predetermined task, and controlling the plurality of modules, the head unit, and the robot hand in real time.
복수의 모듈을 연결한 몸통부;를 포함하는 뱀 로봇의 제어방법에 있어서,
상기 복수의 모듈 간의 연결지점 및 이격거리 중 적어도 하나의 변화를 기초로, 상기 몸통부의 길이 및 형태 중 적어도 하나가 변화되는 제 1 단계;
상기 복수의 모듈 중 적어도 일부의 무게가 변화되는 제 2 단계; 및
상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 적어도 하나의 모듈의 무게를 기초로 미리 지정된 태스크(task)를 수행하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
In the control method of a snake robot comprising a; a body to which a plurality of modules are connected,
a first step of changing at least one of a length and a shape of the body part based on a change in at least one of a connection point and a separation distance between the plurality of modules;
a second step of changing the weight of at least some of the plurality of modules; and
and a third step of performing a predetermined task based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the at least one module.
제 9항에 있어서,
상기 뱀 로봇은, 상기 몸통부의 말단에 연결된 헤드부; 및
상기 헤드부의 적어도 일부에 연결되고, 객체를 파지 또는 해방하는 로봇 핸드; 를 더 포함하고,
상기 복수의 모듈 중 상기 헤드부의 무게는 변화 가능하며,
상기 제 3 단계는,
상기 변화된 몸통부의 길이, 상기 변화된 몸통부의 형태 및 상기 변화된 헤드부의 무게를 기초로 상기 로봇 핸드가 미리 지정된 태스크(task)가 수행되는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
10. The method of claim 9,
The snake robot may include a head connected to an end of the body; and
a robot hand connected to at least a part of the head part and gripping or releasing an object; further comprising,
The weight of the head part among the plurality of modules is variable,
The third step is
The control method of a snake robot, characterized in that the task in which the robot hand is assigned in advance is performed based on the changed length of the body part, the changed shape of the body part, and the changed weight of the head part.
제 10항에 있어서,
상기 복수의 모듈은, 상기 복수의 모듈 중 일단이 상기 헤드부와 연결된 적어도 하나의 제 1 모듈과, 상기 복수의 모듈 중 상기 제 1 모듈을 제외한 제 2 모듈로 구분되고,

상기 제 1 모듈에 적용되는 모듈의 개수는, 상기 미리 지정된 태스크의 종류에 따라 변화되며,

상기 제 2 단계는,
상기 헤드부의 무게가 미리 지정된 제 1 무게 이하로 감소하는 제 2-1 단계; 및
상기 제 1 모듈의 무게가 미리 지정된 제 2 무게 이하로 감소하는 제 2-2 단계;를 더 포함하고,

상기 제 3 단계에서,
상기 제 2 모듈이 지면에 접촉되어 있는 상태에서, 상기 미리 지정된 태스크의 수행을 위해, 상기 헤드부 및 제 1 모듈을 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올리는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
11. The method of claim 10,
The plurality of modules are divided into at least one first module having one end connected to the head part among the plurality of modules, and a second module excluding the first module among the plurality of modules,

The number of modules applied to the first module is changed according to the type of the predetermined task,

The second step is
a step 2-1 in which the weight of the head part is reduced to less than a predetermined first weight; and
A second step of reducing the weight of the first module to less than or equal to a predetermined second weight; further comprising,

In the third step,
In a state in which the second module is in contact with the ground, in order to perform the predetermined task, the control method of the snake robot, characterized in that the head part and the first module are lifted apart from the ground.
제 11항에 있어서,
상기 제 3 단계에서,
상기 로봇 핸드가 상기 객체를 파지한 상태에서, 상기 헤드부가 상기 지면으로부터 이격시켜 들어 올려지는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
12. The method of claim 11,
In the third step,
In a state in which the robot hand grips the object, the control method of the snake robot, characterized in that the head part is lifted apart from the ground.
제 9항에 있어서,
상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드는, 이더캣(EtherCAT, Ethernet for Control Automation Technology) 기반의 통신을 기초로 실시간으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
10. The method of claim 9,
The control method of the snake robot, characterized in that the plurality of modules, the head unit and the robot hand can be controlled in real time based on EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)-based communication.
제 9항에 있어서,
상기 제 1 단계와 상기 제 2 단계 사이에는,
상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드 중 적어도 일부에 구비된 적어도 하나의 카메라가 3차원 어라운드 이미지와 영상을 생성하는 제 1-5 단계;를 더 포함하고,
상기 3차원 어라운드 이미지와 영상은, 상기 뱀 로봇의 위치 인식 인식, 미리 지정된 태스크의 수행 및 상기 상기 복수의 모듈, 헤드부 및 로봇 핸드의 실시간 제어에 이용되는 것을 특징으로 하는 뱀 로봇의 제어방법.
10. The method of claim 9,
Between the first step and the second step,
Steps 1-5 in which at least one camera provided in at least a portion of the plurality of modules, the head unit, and the robot hand generates a three-dimensional surround image and an image; further comprising,
The 3D around image and image are used for position recognition recognition of the snake robot, execution of a predetermined task, and real-time control of the plurality of modules, the head unit, and the robot hand.
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