KR20230122330A - 협소 공간 탐지 및 작업을 위한 가변형 재난 안전 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재난 안전 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탑재모듈, 그리퍼모듈, 관절모듈을 포함하는 협소 공간 탐지 및 작업을 위한 가변형의 재난 안전 로봇에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 이동속도가 빠르고 조종이 간편하며, 사고 현장 및 협소한 공간에서도 이동이 용이하고, 여러 형태로 변형될 수 있어 다양한 작업을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

Description

협소 공간 탐지 및 작업을 위한 가변형 재난 안전 로봇{Variable disaster relief robot for searching and operating in narrow spaces}

본 발명은 재난 안전 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탑재모듈, 그리퍼모듈, 관절모듈을 포함하는 협소 공간 탐지 및 작업을 위한 가변형의 재난 안전 로봇에 관한 것이다.

로봇은 산업과 가정 등 다양한 분야에서 인력을 대체하기 위한 수단으로서 활발한 연구 개발이 진행되고 있고, 제어 기술의 발달로 다양한 형태의 로봇이 개발되어 여러 분야에서 활용되고 있다.

특히, 건물의 붕괴, 가스 누출 사고, 원전 사고와 같은 사고 현장에 투입되어 협소한 공간을 통과하고, 장애물 또는 위험물 제거, 밸브 개폐 등의 여러 작업을 수행하는 재난 안전 로봇이 그 예이다.

기존의 건물 붕괴로 인한 협소 공간에 대응 가능한 재난 안전 로봇으로는 다수 개의 관절을 구비한 뱀형 로봇이 이용된 바가 있다. 뱀형 로봇의 경우, 복수 개의 단위 관절을 구비하였기 때문에 높은 자유도를 갖는다는 장점이 있다. 그러나, 뱀형 로봇은 이동 속도가 낮고, 조종이 복잡하고 까다롭기 때문에 다양한 작업을 하기에는 한계가 있었다.

따라서, 이동속도가 빠르고 조작이 간편하면서도, 협소한 사고 현장에서 이동이 용이하고 다양한 작업을 수행할 수 있는 로봇이 시급한 실정이다.

대한민국 공개 특허 2013-0031093

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 이동속도가 빠르고 조종이 간편하며, 사고 현장 및 협소한 공간에서도 이동이 용이하고, 여러 형태로 변형될 수 있어 다양한 작업을 수행할 수 있는 재난 안전 로봇을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 재난 안전 로봇은 적어도 하나의 탑재모듈, 적어도 하나의 그리퍼모듈, 적어도 하나의 관절모듈을 포함한다. 탑재모듈은 탑재장치가 배치되고 이동 가능하다. 그리퍼모듈은 물건을 파지할 수 있는 그리퍼가 배치되고 이동 가능하다. 관절모듈은 탑재모듈 및 그리퍼모듈의 사이를 연결하도록 배치된다. 관절모듈은 탑재장치에 탑재 가능하다.

또한, 탑재장치는 상측이 개방될 수 있다.

또한, 탑재장치에 관절모듈이 삽입될 수 있고, 관절모듈의 길이는 탑재장치의 깊이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 하나의 상기 탑재모듈에 상기 탑재장치가 복수 개씩 구비될 수 있다.

또한, 관절모듈은 일단부와 타단부가 회전축을 중심으로 서로 상대회전 가능할 수 있다.

또한, 탑재모듈과 그리퍼모듈의 사이에는 복수 개의 관절모듈이 서로 연결된 배치될 수 있다.

또한, 탑재모듈과 그리퍼모듈의 사이에는 복수 개의 관절모듈이 서로 연결되어 배치되고, 복수 개의 관절모듈은 서로 교차되는 회전축을 가질 수 있다.

또한, 그리퍼는 복수 개의 관절로 이루어진 다관절팔과, 다관절팔의 말단부에 배치되어 물건을 파지할 수 있는 파지수단을 구비할 수 있다.

또한, 탑재모듈 또는 그리퍼모듈에는 크롤러가 배치될 수 있다.

또한, 탑재모듈 및/또는 그리퍼모듈은 각각 복수 개로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 재난 안전 로봇은, 탑재모듈, 그리퍼모듈, 관절모듈을 포함하여, 이동속도가 빠르고 조종이 간편하며, 사고 현장 및 협소한 공간에서도 이동이 용이하고, 여러 형태로 변형될 수 있어 다양한 작업을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 안전 로봇의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에서 그리퍼모듈을 따로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 그리퍼모듈의 그리퍼가 동작하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에서 탑재모듈을 따로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1에서 관절모듈을 따로 나타낸 사시도이다.
도 6은 관절모듈이 두 개가 연결된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7은 하나의 그리퍼 모듈의 양측에 각각 탑재모듈이 배치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7에서 탑재모듈과 그리퍼모듈의 사이에 각각 두 개 이상의 관절모듈이 배치된 것을 나타낸 사시도이다.
도 9는 복수 개의 탑재모듈과 복수 개의 그리퍼모듈이 서로 연결된 모습을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 재난 안전 로봇에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 안전 로봇의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에서 그리퍼모듈을 따로 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 그리퍼모듈의 그리퍼가 동작하는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1에서 탑재모듈을 따로 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 1에서 관절모듈을 따로 나타낸 사시도이고, 도 6은 관절모듈이 두 개가 연결된 모습을 나타낸 사시도이다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 재난 안전 로봇(1000)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 재난 안전 로봇(1000)은 그리퍼모듈(1100), 탑재모듈(1200), 관절모듈(1300)을 포함한다. 그리퍼모듈(1100), 탑재모듈(1200), 관절모듈(1300)은 서로 연결되고, 관절모듈(1300)은 그리퍼모듈(1100)과 탑재모듈(1200)을 서로 연결시킬 수 있다.

그리퍼모듈(1100)에는 그리퍼(1110)가 배치된다. 그리퍼(1110)는 물건을 파지할 수 있다. 그리퍼(1110)는 다관절팔(1111)과 파지수단(1112)을 구비할 수 있다. 다관절팔(1111)은 복수 개의 관절로 이루어져 높은 자유도로 변형될 수 있다. 다관절팔(1111)은 필요시에는 펼쳐질 수 있고, 협소한 공간 등을 이동할 때는 부피가 최소화되도록 접혀질 수 있다.

다관절팔(1111)의 말단에는 파지수단(1112)이 배치될 수 있다. 파지수단(1112)은 물건을 파지하거나 파지한 물건을 해제할 수 있다. 즉, 다관절팔(1111)의 일단이 그리퍼모듈(1100)에 연결되고, 다관절팔(1111)의 타단 말단부에 파지수단(1112)이 배치될 수 있다. 다관절팔(1111)이 다양하게 변형됨에 따라, 파지수단(1112)이 물건을 파지하여 다양한 위치로 이동시킬 수 있다.

그리퍼모듈(1100)은 크롤러(1120)를 포함할 수 있다. 크롤러(1120)는 회전휠(1121)과 캐터필러(1122)를 포함할 수 있다. 크롤러(1120)는 그리퍼모듈(1100)의 양측에 배치될 수 있다. 크롤러(1120)에는 회전휠(1121)이 두개가 배치되고, 캐터필러(1122)는 띠 형으로 형성되어 두개의 회전휠(1121)을 모두 감싸도록 배치될 수 있다. 이 때, 회전휠(1121)이 회전하면 캐터필러(1122)가 회전할 수 있다. 크롤러(1120)가 배치될 경우, 복잡한 지형이나 험지에서도 빠른 속도로 안정적으로 이동할 수 있다는 장점이 있다.

탑재모듈(1200)에는 탑재장치(1210)가 배치된다. 탑재장치(1210)에는 관절모듈(1300)이 탑재될 수 있다. 탑재장치(1210)에는 관절모듈(1300)이 삽입되어 탑재될 수 있다. 탑재장치(1210)는 상측이 개방되고, 관절모듈(1300)이 상하방향으로 탑재장치(1210)에 삽입되어 탑재될 수 있다. 관절모듈(1300)은 그리퍼(1110)에 의해서 탑재장치(1210)에 탑재되거나, 그리퍼(1110)에 의해서 탑재장치(1210)로부터 분리될 수 있다. 그리퍼(1110)의 파지수단(1112)이 관절모듈(1300)을 파지한 상태에서 탑재장치(1210)에 관절모듈(1300)을 삽입하거나, 파지수단(1112)이 관절모듈(1300)을 파지하여 탑재장치(1210)로부터 관절모듈(1300)을 꺼낼 수 있다.

이 때, 탑재장치(1210)의 깊이는 관절모듈(1300)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. 즉, 관절모듈(1300)의 길이가 탑재장치(1210)의 깊이보다 길게 형성될 수 있는데, 이 경우, 관절모듈(1300)이 탑재장치(1210)에 탑재될 때, 관절모듈(1300)의 상단부의 일부가 외부로 노출되게 된다. 그리퍼(1110)의 파지수단(1112)은 관절모듈(1300)의 상단에 노출된 부분을 파지할 수 있어, 탑재장치(1210)로부터 관절모듈(1300)을 용이하게 꺼낼 수 있다.

하나의 탑재모듈(1200)에 있어서, 탑재장치(1210)는 복수 개가 구비될 수 있다. 이 경우, 하나의 탑재모듈(1200)에 복수 개의 관절모듈(1300)이 탑재될 수 있다.

그리퍼모듈(1100)은 탑재모듈(1200)에 탑재된 관절모듈(1300)을 꺼내거나, 관절모듈(1300)을 탑재모듈(1200)에 탑재시킬 수 있기 때문에, 다양한 조건이나 환경에서 재난 안전 로봇(1000)이 스스로 관절모듈(1300)의 개수나 배치를 변경시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 탑재모듈(1200)은 그리퍼모듈(1100)과 마찬가지로 크롤러(1220)를 포함할 수 있다. 크롤러(1220)는 회전휠(1221)과 캐터필러(1222)를 포함할 수 있다. 크롤러(1220)는 탑재모듈(1200)의 양측에 배치될 수 있다. 크롤러(1220)에는 회전휠(1221)이 두개가 배치되고, 캐터필러(1222)는 띠 형으로 형성되어 두개의 회전휠(1221)을 모두 감싸도록 배치될 수 있다. 이 때, 회전휠(1221)이 회전하면 캐터필러(1222)가 회전할 수 있다. 크롤러(1220)가 배치될 경우, 복잡한 지형이나 험지에서도 빠른 속도로 안정적으로 이동할 수 있다는 장점이 있다.

그리퍼모듈(1100)과 탑재모듈(1200)의 사이에는 관절모듈(1300)이 배치된다. 관절모듈(1300)은 그리퍼모듈(1100)과 탑재모듈(1200)을 서로 연결시킨다.

관절모듈(1300)은 일단부(1310)와 타단부(1320)를 포함할 수 있고, 일단부(1310)와 타단부(1320)는 회전축(1330)을 중심으로 서로 상대회전 가능하게 배치될 수 있다. 이 때, 일단부(1310)와 타단부(1320)의 회전각도는 180도 이상 또는 그 이하로 형성될 수 있다. 일단부(1310)와 타단부(1320)에는 그리퍼모듈(1100), 탑재모듈(1200) 또는 다른 관절모듈(1300)이 결합될 수 있다.

관절모듈(1300)은 그리퍼모듈(1100), 탑재모듈(1200) 또는 다른 관절모듈(1300)에 쉽게 결합되거나 해제될 수 있다. 또한, 각 모듈 간의 결합은 기계적, 전기적으로 견고하게 결합될 수 있으며, 결합된 각 모듈 간에는 전력선 및 통신선이 연결되어 서로 공유가 가능한 구조가 구비될 수 있다.

관절모듈(1300)은 복수 개가 서로 연결될 수 있다. 즉, 탑재모듈(1200)과 그리퍼모듈(1100) 사이에 복수 개의 관절모듈(1300)이 서로 연결되어 배치될 수 있다. 이 때, 복수 개의 관절모듈(1300)은 각각의 회전축(1330)이 평행하게 배치되거나, 또는 서로 교차되도록 배치될 수 있다. 각각의 회전축(1330)이 평행하게 배치될 경우, 관절모듈(1300)에서의 일회전 방향으로의 회전범위가 확장될 수 있다. 각각의 회전축(1330)이 교차되도록 배치될 경우, 관절모듈(1300)의 자유도가 증가할 수 있다.

도 7은 하나의 그리퍼 모듈의 양측에 각각 탑재모듈이 배치된 것을 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7에서 탑재모듈과 그리퍼모듈의 사이에 각각 두 개 이상의 관절모듈이 배치된 것을 나타낸 사시도이며, 도 9는 복수 개의 탑재모듈과 복수 개의 그리퍼모듈이 서로 연결된 모습을 나타낸 사시도이다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 안전 로봇(1000)의 다양한 결합 형태에 대하여 상세히 설명한다.

탑재모듈(1200) 및/또는 그리퍼모듈(1100)은 복수 개가 구비되어 서로 연결될 수 있다. 도 7은 하나의 그리퍼모듈(1100)에 두개의 탑재모듈(1200)이 연결된 것을 도시한 것이다. 이 경우, 재난 안전 로봇(1000)은 도 7과 같이 'ㄷ' 형태 등으로 변형될 수 있다. 재난 안전 로봇(1000)이 'ㄷ' 형태 등으로 변형될 경우, 그리퍼모듈(1100)이 두개의 탑재모듈(1200)의 사이 중앙에 배치될 수 있는데, 이 경우, 그리퍼모듈(1100)의 작업이 더욱 더 효율적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 그리퍼모듈(1100)이 관절모듈(1300)을 탑재장치(1210)로부터 꺼내거나 관절모듈(1300)을 탑재장치(1210)에 탑재하는 것이 더욱 용이하게 되고, 그리퍼모듈(1100)이 작업시 양쪽의 탑재모듈(1200)이 외부 장애물이 그리퍼모듈(1100) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다는 등의 장점이 있다.

뿐만 아니라, 도 8과 같이, 탑재모듈(1200)과 그리퍼모듈(1100)의 사이에는 관절모듈(1300)이 복수 개가 배치될 수 있다. 이 경우, 각 모듈 사이의 자유도가 증가하고, 각 모듈 사이의 길이가 연장되어 더욱더 안정적인 형상으로 변형될 수 있다는 장점이 있다.

한편, 도 9에서 도시된 바와 같이, 복수 개의 그리퍼모듈(1100), 복수 개의 탑재모듈(1200), 수 개의 관절모듈(1300)이 모두 함께 연결되어 배치될 수도 있다. 이와 같이, 그리퍼모듈(1100), 탑재모듈(1200), 관절모듈(1300)은 여러 개가 함께 연결되어 배치될 경우, 재난 안전 로봇(1000)은 현장의 상황에 맞게 다양하게 결합되거나 변형될 수 있고, 또한 다양한 주행 및 작업모드로 운용될 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1000 : 재난 안전 로봇
1100 : 그리퍼모듈
1110 : 그리퍼
1111 : 다관절팔
1112 : 파지수단
1120 : 크롤러
1121 : 회전휠
1122 : 캐터필러
1200 : 탑재모듈
1210 : 탑재장치
1220 : 크롤러
1221 : 회전휠
1222 : 캐터필러
1300 : 관절모듈
1310 : 일단부
1320 : 타단부
1330 : 회전축

Claims (10)

1. 탑재장치가 배치되고 이동 가능한 적어도 하나의 탑재모듈;
   물건을 파지할 수 있는 그리퍼가 배치되고 이동 가능한 적어도 하나의 그리퍼모듈;
   상기 탑재모듈 및 상기 그리퍼모듈의 사이를 연결하도록 배치되는 적어도 하나의 관절모듈을 포함하고,
   상기 관절모듈은 상기 탑재장치에 탑재 가능한 재난 안전 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탑재장치는
   상측이 개방된 재난 안전 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 탑재장치에 상기 관절모듈이 삽입될 수 있고,
   상기 관절모듈의 길이는 상기 탑재장치의 깊이보다 길게 형성되는 재난 안전 로봇.
4. 제1항에 있어서,
   하나의 상기 탑재모듈에
   상기 탑재장치가 복수 개씩 구비되는 재난 안전 로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 관절모듈은
   일단과 타단이 회전축을 중심으로 서로 상대회전 가능한 재난 안전 로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 탑재모듈과 상기 그리퍼모듈의 사이에는 복수 개의 상기 관절모듈이 서로 연결된 배치되는 재난 안전 로봇.
7. 제5항에 있어서,
   상기 탑재모듈과 상기 그리퍼모듈의 사이에는 복수 개의 상기 관절모듈이 서로 연결되어 배치되고,
   상기 복수 개의 상기 관절모듈은 서로 다른 회전축을 갖는 재난 안전 로봇.
8. 제1항에 있어서,
   상기 그리퍼는
   복수 개의 관절로 이루어진 다관절팔과,
   상기 다관절팔의 말단부에 배치되어 물건을 파지할 수 있는 파지수단을 구비하는 재난 안전 로봇.
9. 제1항에 있어서,
   상기 탑재모듈 또는 상기 그리퍼모듈에는 크롤러가 배치되는 재난 안전 로봇.
10. 제1항에 있어서,
    상기 탑재모듈 및/또는 상기 그리퍼모듈은 각각 복수 개로 구비되는 재난 안전 로봇.

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