KR20240017675A

KR20240017675A - Underwater robot for diver rescue and diver rescue method using it

Info

Publication number: KR20240017675A
Application number: KR1020220095663A
Authority: KR
Inventors: 김민규; 조건래; 이만기; 강형주; 이계홍
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2022-08-01
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2024-02-08

Abstract

수중 레저 활동 중 하나인 스쿠버다이빙을 진행할 때 발생하는 다이버의 의식불명 등의 위급 상황시에 다이버를 안전하게 수면으로 상승시켜 구조하기 위한 다이버 구조용 수중 로봇이 개시된다.
개시된 다이버 구조용 수중 로봇은,
전방에 인식 모듈이 설치되고, 내부에는 배터리, 통신 모듈, 항법 센서 및 각종 부품의 제어 모듈이 탑재되는 본체; 상기 본체를 고정 지지하고, 복수개의 추진기가 설치되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 전방에 설치되고, 전진 이동하여 다이버를 구조하는 그리퍼; 상기 메인 프레임의 양 측에 설치되고, 상기 그리퍼에 의해 다이버가 구조되면, 상기 메인 프레임의 양 측에서 전진 이동하여 상기 다이버를 고정하는 구조 프레임; 및, 상기 구조 프레임에 설치되고, 상기 구조 프레임이 전진 이동한 후 팽창되어 상기 다이버를 상승시키는 부양기;를 포함한다.An underwater robot for diver rescue is being developed to safely raise divers to the surface and rescue them in emergency situations such as unconsciousness of divers that occur during scuba diving, which is one of the underwater leisure activities.
The disclosed underwater robot for diver rescue,
A main body in which a recognition module is installed in the front, and a battery, communication module, navigation sensor, and control module for various parts are mounted inside; A main frame that fixedly supports the main body and has a plurality of thrusters installed; A gripper installed in front of the main frame and moving forward to rescue the diver; A structural frame that is installed on both sides of the main frame and moves forward on both sides of the main frame to secure the diver when the diver is rescued by the gripper; And, a flotation device installed on the structural frame and inflated after the structural frame moves forward to elevate the diver.

Description

Underwater robot for diver rescue and diver rescue method using it {Underwater robot for diver rescue and diver rescue method using it}

본 발명은 수중 레저 활동 중 하나인 스쿠버다이빙을 진행할 때 발생하는 다이버의 의식불명 등의 위급 상황시에 다이버를 안전하게 수면으로 상승시켜 구조하기 위한 다이버 구조용 수중 로봇 및 이를 이용한 다이버 구조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an underwater robot for diver rescue and a diver rescue method using the same for safely raising a diver to the surface and rescuing him in an emergency situation such as unconsciousness of a diver that occurs while scuba diving, which is one of the underwater leisure activities.

원격 무인 잠수정 등의 수중 로봇에 관한 기술은 예전부터 현재까지 지속적으로 연구되고 있는 기술이다. Technology related to underwater robots, such as remote unmanned underwater vehicles, is a technology that has been continuously researched from the past to the present.

그러나, 대부분 대형 산업, 광물 채집, 작업 수행 등에 목적을 둔 로봇이며 레저나 다이버를 위한 수중 로봇에 관해 연구되거나 개발된 내용은 극히 드묾다. However, most robots are intended for large-scale industries, mineral collection, and task performance, and very little research or development has been done on underwater robots for leisure or divers.

해양 경찰청에서 제공한 2000~2013년까지 총 14년간 다이빙 사고를 분석해 본 결과 310건의 사고가 발생하였고 그 중 구조된 건은 단 1건으로 나타난다. 이처럼 스쿠버다이빙 등과 같은 레저활동으로도 많은 인명사건이 발생되고 있으나 이에 대한 뚜렷한 대책은 없는 실정이다.As a result of analyzing diving accidents for a total of 14 years from 2000 to 2013 provided by the Korea Coast Guard, 310 accidents occurred, and only one of them was rescued. As such, many casualties occur during leisure activities such as scuba diving, but there are no clear measures in place to deal with them.

이에, 본 발명에서는 위급 상황에 처한 다이버를 안전하게 구조할 수 있는 다이버 구조용 수중 로봇 및 이를 이용한 다이버 구조 방법을 개시한다.Accordingly, the present invention discloses an underwater robot for diver rescue that can safely rescue divers in an emergency situation and a diver rescue method using the same.

한국등록특허 10-1709013호 (인명구조용 원격 조정 무인 잠수정)Korean Patent No. 10-1709013 (Remotely controlled unmanned submersible for lifesaving)

본 발명은 수중 레저 활동 중 하나인 스쿠버다이빙을 진행할 때 발생하는 다이버의 의식불명 등의 위급 상황시에 다이버를 안전하게 수면으로 상승시켜 구조하기 위한 다이버 구조용 수중 로봇 및 이를 이용한 다이버 구조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides an underwater robot for diver rescue and a diver rescue method using the same for safely raising a diver to the surface and rescuing him in an emergency situation such as unconsciousness of a diver that occurs while scuba diving, which is one of the underwater leisure activities. The purpose.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇은,The underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention,

전방에 인식 모듈이 설치되고, 내부에는 배터리, 통신 모듈, 항법 센서 및 각종 부품의 제어 모듈이 탑재되는 본체; 상기 본체를 고정 지지하고, 복수개의 추진기가 설치되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 전방에 설치되고, 전진 이동하여 다이버를 구조하는 그리퍼; 상기 메인 프레임의 양 측에 설치되고, 상기 그리퍼에 의해 다이버가 구조되면, 상기 메인 프레임의 양 측에서 전진 이동하여 상기 다이버를 고정하는 구조 프레임; 및, 상기 구조 프레임에 설치되고, 상기 구조 프레임이 전진 이동한 후 팽창되어 상기 다이버를 상승시키는 부양기;를 포함한다.A main body in which a recognition module is installed in the front, and a battery, communication module, navigation sensor, and control module for various parts are mounted inside; A main frame that fixedly supports the main body and has a plurality of thrusters installed; A gripper installed in front of the main frame and moving forward to rescue the diver; A structural frame that is installed on both sides of the main frame and moves forward on both sides of the main frame to secure the diver when the diver is rescued by the gripper; And, a flotation device installed on the structural frame and inflated after the structural frame moves forward to elevate the diver.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇에 있어서, 상기 인식 모듈은 소나 센서 또는 스테레오 카메라를 포함하고, 상기 통신 모듈은 USBL(Ultra Short Baseline, 초단기선), ATM(수중음향 모뎀)을 포함하며, 상기 항법 센서는 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성 항법센서), DVL(Doppler Velocity Log, 도플러 속도계)를 포함할 수 있다.In the underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the recognition module includes a sonar sensor or a stereo camera, and the communication module includes a USBL (Ultra Short Baseline) and an ATM (underwater acoustic modem), , The navigation sensor may include an IMU (Inertial Measurement Unit) and a DVL (Doppler Velocity Log).

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇에 있어서, 상기 메인 프레임은 상기 다이버 구조용 수중 로봇을 전후좌우 수평 방향으로 이동시키는 수평 추진기와, 상하 수직 방향으로 이동시키는 수직 추진기를 포함할 수 있다.In the underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the main frame may include a horizontal thruster that moves the underwater robot for diver rescue in the horizontal direction forward, backward, left, right, and left, and a vertical thruster that moves the underwater robot in the up and down vertical direction.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇에 있어서, 상기 부양기는 CO₂ 카트리지를 포함하며, 상기 CO₂ 카트리지는 상기 제어 모듈에 의해 생성되는 전기적 신호에 의해 폭발하여 부력을 발생시킬 수 있다.In the underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the floater includes a CO ₂ cartridge, and the CO ₂ cartridge may explode by an electrical signal generated by the control module to generate buoyancy.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇에 있어서, 상기 부양기는 상기 구조 프레임의 전방 하단에 위치될 수 있다.In the underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the floater may be located at the front lower end of the rescue frame.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇를 이용한 다이버 구조 방법은, 인식 모듈을 이용하여 다이버가 위급상황인 지를 인식하는, 다이버 위급상황 인식단계; 다이버가 위급상황인 것으로 인식된 경우, 다이버 구조용 수중 로봇이 추진기를 가동하여 다이버 근처로 이동하는, 다이버 구조용 수중 로봇 이동단계; 다이버의 후방에서 그리퍼를 전진시켜서 다이버를 포획하는 그리퍼 구동단계; 구조 프레임을 전진 이동시켜서 구조된 다이버가 좌우로 흔들리지 않도록 고정하는, 구조 프레임 구동단계; 상기 구조 프레임이 전진한 상태에서 부양기를 팽창시켜서 다이버를 상승시키는, 부양기 구동단계;를 포함한다.A diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention includes a diver emergency situation recognition step of recognizing whether the diver is in an emergency situation using a recognition module; When the diver is recognized as being in an emergency situation, a diver rescue underwater robot movement step in which the diver rescue underwater robot operates a propulsion device to move near the diver; A gripper driving step of advancing the gripper from the rear of the diver to capture the diver; A rescue frame driving step of moving the rescue frame forward and fixing the rescued diver so that it does not shake left and right; It includes a floater driving step of expanding the floater while the structural frame is advanced to elevate the diver.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇를 이용한 다이버 구조 방법에 있어서, 상기 인식 모듈은 다이버 구조용 수중 로봇에 설치된 소나 센서 또는 스테레오 카메라이거나, 또는, 다이버의 생체신호 정보를 감지하는 다이버 착용형 인식 모듈일 수 있다.In the diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the recognition module is a sonar sensor or stereo camera installed on the underwater robot for diver rescue, or a wearable recognition module for divers that detects bio-signal information of the diver. It can be.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇를 이용한 다이버 구조 방법에 있어서, 상기 다이버 구조용 수중 로봇 이동단계는, 다이버의 후방에서 구조 작업을 수행하기 위해 다이버의 후방으로 이동하는 것이 바람직하다.In the diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the moving step of the underwater robot for diver rescue is preferably moved to the rear of the diver in order to perform rescue work from the rear of the diver.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇를 이용한 다이버 구조 방법에 있어서, 상기 부양기는 CO₂ 카트리지를 포함하며, 상기 CO₂ 카트리지는 상기 제어 모듈에 의해 생성되는 전기적 신호에 의해 폭발하여 부력을 발생시킬 수 있다.In the diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the floater includes a CO ₂ cartridge, and the CO ₂ cartridge explodes by an electrical signal generated by the control module to generate buoyancy. You can.

본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇를 이용한 다이버 구조 방법에 있어서, 상기 부양기는 상기 구조 프레임의 전방 하단에 위치되는 것이 바람직하다.In the diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, the floater is preferably located at the front lower end of the rescue frame.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Details of other implementations of various aspects of the present invention are included in the detailed description below.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 다이버의 의식불명 등의 위급 상황시에 다이버를 안전하게 수면으로 상승시켜서 구조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in an emergency situation such as when a diver is unconscious, the diver can be safely raised to the surface and rescued.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇이 도시된 사시도이다.
도 2는 메인 프레임의 전방에 설치되는 다양한 종류의 그리퍼가 예시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇을 이용한 다이버 구조 방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇을 이용한 다이버 구조 방법이 도시된 예시도이다.
도 5는 다이버 착용형 인식 모듈의 일 예가 도시된 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치가 도시된 도면이다.Figure 1 is a perspective view showing an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating various types of grippers installed in front of the main frame.
Figure 3 is a flowchart showing a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary diagram showing a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing an example of a diver's wearable recognition module.
Figure 6 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇 및 이를 이용한 다이버 구조 방법을 설명한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Hereinafter, an underwater robot for diver rescue and a diver rescue method using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇이 도시된 사시도이다.Figure 1 is a perspective view showing an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇(10)은, 본체(100), 메인 프레임(200), 그리퍼(300), 구조 프레임(400), 부양기(500)를 포함한다.As shown in Figure 1, the underwater robot 10 for diver rescue according to an embodiment of the present invention includes a main body 100, a main frame 200, a gripper 300, a structural frame 400, and a flotation device ( 500).

본체(100)는 수압을 견딜 수 있는 압력 용기로 이루어지며, 전방에는 인식 모듈(110)이 설치되고, 본체(100) 내부에는 다이버 구조용 수중 로봇(10)에 전원을 공급하는 배터리와, 외부 기기와 통신을 수행하는 통신 모듈과, 인식 모듈(110), 조명기(120), 추진기(210), 그리퍼(300), 구조 프레임(400), 부양기(500) 등의 각종 부품의 동작을 제어하는 제어 모듈이 탑재된다. 통신 모듈은 USBL(Ultra Short Baseline, 초단기선), ATM(수중음향 모뎀) 등을 포함하여 수중에서 통신을 수행할 수 있다. 또한, 본체(100)는 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성 항법센서), DVL(Doppler Velocity Log, 도플러 속도계) 등의 항법 센서를 이용한 Navigation 시스템을 보유하여 수중에서 자기 위치를 파악한다.The main body 100 is made of a pressure vessel capable of withstanding water pressure, and a recognition module 110 is installed in the front. Inside the main body 100, a battery supplies power to the underwater robot 10 for diver rescue, and external devices. Controlling the operation of various components such as a communication module that communicates with A control module is mounted. Communication modules can communicate underwater, including USBL (Ultra Short Baseline) and ATM (underwater acoustic modem). In addition, the main body 100 has a navigation system using navigation sensors such as IMU (Inertial Measurement Unit) and DVL (Doppler Velocity Log) to determine its own position underwater.

인식 모듈(110)은 소나(Sonar, SOund Navigation And Ranging) 센서 또는 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 소나 센서는 음파에 의해 수중 목표(다이버)의 방위 및 거리를 알아내는 장비를 의미하며 음파 탐지기, 음향 탐지기 혹은 음탐기로도 불린다. 스테레오 카메라는 2개의 카메라로 구성되며, 촬영된 2차원의 좌/우 영상을 CPU, GPU, Hardware acceleration 등으로 구현된 스테레오 비전 시스템을 거쳐 좌/우 영상의 x축 위치 차이를 시차(disparity)를 계산함으로써 3차원 거리 정보를 획득할 수 있다.The recognition module 110 may include a sonar (SOund Navigation And Ranging) sensor or a stereo camera. A sonar sensor refers to equipment that determines the direction and distance of an underwater target (diver) using sound waves, and is also called a sonar sensor, acoustic detector, or sonar. The stereo camera consists of two cameras, and the captured two-dimensional left and right images are processed through a stereo vision system implemented with CPU, GPU, and hardware acceleration to determine the difference in x-axis positions of the left and right images as disparity. By calculating, 3D distance information can be obtained.

또한, 본체(100)의 전방에는 촬영을 위한 조명을 제공하는 LED 등의 광원이 구비된 복수의 조명기(120)가 설치될 수 있다.Additionally, a plurality of illuminators 120 equipped with light sources such as LEDs that provide lighting for photography may be installed in front of the main body 100.

메인 프레임(200)은 본체(100)를 고정 지지한다. 또한, 메인 프레임(200)의 소정의 위치에는 복수개의 추진기(210 : 211, 212)가 설치되어, 다이버 구조용 수중 로봇(10)을 수중에서 원하는 방향으로 이동시키는 추진력을 제공한다. 추진기(210)는 다이버 구조용 수중 로봇(10)을 전후좌우 수평 방향으로 이동시키는 수평 추진기(211)와, 상하 수직 방향으로 이동시키는 수직 추진기(212)를 포함한다.The main frame 200 fixedly supports the main body 100. In addition, a plurality of thrusters (210: 211, 212) are installed at predetermined positions on the main frame 200 to provide propulsion force to move the underwater robot for diver rescue 10 in a desired direction underwater. The thruster 210 includes a horizontal thruster 211 that moves the diver rescue underwater robot 10 in the horizontal direction forward, backward, left, and right, and a vertical thruster 212 that moves it in the vertical direction up and down.

메인 프레임(200)의 전방에는 그리퍼(300)가 설치된다. 다이버 구조시에, 그리퍼(300)는 메인 프레임(200)의 전방에서 전진 이동하여 다이버를 구조한다. 그리퍼(300)의 후단은 메인 프레임(200)에 고정되고, 그리퍼(300)의 전단에는 집게가 형성된다. 그리고, 그리퍼(300)는 리니어 모터, 리니어 액추에이터 등을 구비하여 전후진 가능하게 구성된다. A gripper 300 is installed in front of the main frame 200. When rescuing a diver, the gripper 300 moves forward in front of the main frame 200 to rescue the diver. The rear end of the gripper 300 is fixed to the main frame 200, and tongs are formed at the front end of the gripper 300. Additionally, the gripper 300 is configured to be capable of moving forward and backward by being provided with a linear motor, a linear actuator, etc.

다이버 구조시에, 리니어 모터 등이 동작하여 그리퍼(300)가 전진하고, 그리퍼(300)의 전단에 형성된 집게가 대상물(예를 들어, 다이버가 착용한 산소통 등)을 포획한 후, 원위치로 복귀하면서 다이버를 구조한다. 도 2에 다양한 종류의 그리퍼가 예시되어 있다.When rescuing a diver, a linear motor, etc. operates so that the gripper 300 moves forward, and the tongs formed at the front end of the gripper 300 capture the object (for example, an oxygen bottle worn by the diver, etc.) and then return to the original position. while rescuing divers. Various types of grippers are illustrated in Figure 2.

구조 프레임(400)은 메인 프레임(200)의 양 측에 설치된다. 구조 프레임(400)은 리니어 모터, 리니어 액추에이터 등을 구비하여 전후진 가능하게 구성된다. 그리퍼(300)에 의해 다이버가 구조되면, 구조 프레임(400)은 메인 프레임(200)의 양 측에서 전진 이동하여 구조된 다이버가 좌우로 흔들리지 않도록 고정한다. 또한, 부양기(500)가 구동될 때, 구조 프레임(400)은 다이버의 안정 상승자세(상승시에 다이버에게 가장 위험하지 않은 자세)가 유지될 수 있도록 한다.Structural frames 400 are installed on both sides of the main frame 200. The structural frame 400 is equipped with a linear motor, a linear actuator, etc. to enable forward and backward movement. When a diver is rescued by the gripper 300, the rescue frame 400 moves forward on both sides of the main frame 200 and fixes the rescued diver so that it does not shake left and right. Additionally, when the floater 500 is driven, the structural frame 400 ensures that the diver's stable ascending posture (the least dangerous posture for the diver during ascent) is maintained.

구조 프레임(400)에는 부양기(500)가 설치된다. 부양기(500) 내부에는 CO₂ 카트리지가 포함될 수 있으며, 제어 모듈에 의해 생성되는 전기적 신호를 통해 CO₂ 카트리지는 폭발하여 Inflatable Bag 내부로 CO₂를 방출하여 부피를 확장시키면서 부력을 발생시킬 수 있다. A flotation device 500 is installed on the structural frame 400. A CO ₂ cartridge may be included inside the floater 500, and through an electrical signal generated by the control module, the CO ₂ cartridge explodes to release CO ₂ into the inflatable bag, expanding the volume and generating buoyancy. .

한편, 다이버를 구조할 경우, 다이버의 머리가 뒤로 젖혀진 채로(즉, 다이버의 얼굴이 수면을 향한 상태로) 수면으로 이동시키는 것이 바람직하다. 그러나, 구조된 다이버는 대체로 의식 불명 상태이므로 스스로 자세를 제어할 수 없다. 따라서, 구조에 유리한 다이버의 자세를 유지하기 위해, 부양기(500)는 구조 프레임(400)의 전방 하단에 위치되는 것이 바람직하다. Meanwhile, when rescuing a diver, it is desirable to move the diver to the surface with his head tilted back (i.e., with the diver's face facing the water). However, rescued divers are generally unconscious and cannot control their posture on their own. Therefore, in order to maintain the diver's posture that is advantageous for rescue, the flotation device 500 is preferably located at the front lower end of the rescue frame 400.

다음, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇(10)을 이용한 다이버 구조 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇을 이용한 다이버 구조 방법이 도시된 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조용 수중 로봇을 이용한 다이버 구조 방법이 도시된 예시도이며, 도 5는 다이버 착용형 인식 모듈의 일 예가 도시된 도면이다.Next, a diver rescue method using the underwater robot 10 for diver rescue according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5. Figure 3 is a flow chart showing a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is an example showing a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram showing an example of a diver wearable recognition module.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이버 구조 방법은, 다이버 위급상황 인식단계(S100), 다이버 구조용 수중 로봇 이동단계(S200), 그리퍼 구동단계(S300), 구조 프레임 구동단계(S400), 부양기 구동단계(S500)를 포함한다. 다이버 구조용 수중 로봇(10)은 다이버 근처에서 다이버를 추적하면서 이동할 수 있다.3 and 4, the diver rescue method according to an embodiment of the present invention includes a diver emergency situation recognition step (S100), an underwater robot movement step for diver rescue (S200), a gripper driving step (S300), and a rescue frame. It includes a driving step (S400) and a flotation device driving step (S500). The underwater robot 10 for diver rescue can move near the diver while tracking the diver.

먼저, 인식 모듈을 이용하여 다이버가 위급상황인 지를 인식한다. (S100) First, the recognition module is used to recognize whether the diver is in an emergency situation. (S100)

이때, 인식 모듈은 본체에 설치된 인식 모듈(110)인 소나 센서 또는 스테레오 카메라일 수 있다. 다이버의 위급상황은 다이버로부터 배출되는 공기량, 공기배출주기, 다이버의 수영자세 등으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 정상시의 공기량/공기배출주기와 현재 다이버의 공기량/공기배출주기를 비교하여 기준치 이상인 경우, 본체(100)의 제어 모듈은 다이버가 위급상황임을 인식할 수 있다. 또한, 정상시의 다이버 수영자세와 현재 다이버의 수영자세를 특징점 벡터 추출방식으로 비교하여 수영자세 유사도가 기준값 이하인 경우, 본체(100)의 제어 모듈은 다이버가 위급상황임을 인식할 수 있다.At this time, the recognition module may be a sonar sensor or a stereo camera, which is the recognition module 110 installed in the main body. A diver's emergency situation can be judged by the amount of air discharged from the diver, the air discharge cycle, and the diver's swimming posture. For example, by comparing the normal air volume/air discharge cycle with the current diver's air volume/air discharge cycle, if the diver's air volume/air discharge cycle is higher than the standard value, the control module of the main body 100 may recognize that the diver is in an emergency situation. In addition, by comparing the normal swimming posture of the diver with the current swimming posture of the diver using a feature point vector extraction method, if the swimming posture similarity is below the reference value, the control module of the main body 100 may recognize that the diver is in an emergency situation.

다른 방식으로, 다이버의 생체신호 정보를 수중 음파통신으로 수신하여 다이버가 위급상황인 지를 인식할 수 있다. 이 경우, 다이버는 도 5에 도시된 바와 같은 다이버 착용형 인식 모듈을 착용한다. 다이버 착용형 인식 모듈에는 다이버의 혈압/맥박 등을 감지하는 생체신호 센서가 부착되고, 생체신호 센서에 의해 감지된 생체신호는 수중 음파통신을 통해 본체(100) 내부의 통신 모듈로 전송될 수 있다. 본체(100)의 제어 모듈은 전송된 생체신호를 분석하여 다이버가 위급상황을 인식할 수 있다.In another way, it is possible to recognize whether the diver is in an emergency situation by receiving the diver's bio-signal information through underwater sound wave communication. In this case, the diver wears the diver wearable recognition module as shown in FIG. 5. A bio-signal sensor that detects the diver's blood pressure/pulse, etc. is attached to the diver's wearable recognition module, and the bio-signal detected by the bio-signal sensor can be transmitted to the communication module inside the main body 100 through underwater sound wave communication. . The control module of the main body 100 analyzes transmitted biological signals and allows the diver to recognize an emergency situation.

다음, S100 단계에서 다이버가 위급상황인 것으로 인식된 경우, 다이버 구조용 수중 로봇(10)은 추진기(210)를 가동하여 다이버 근처로 이동한다. (S200) 이때, 다이버의 후방에서 구조 작업을 수행하기 위해, 인식 모듈(110)을 이용하여 다이버의 후방까지 이동한다. Next, if it is recognized that the diver is in an emergency situation in step S100, the underwater robot for diver rescue 10 operates the thruster 210 and moves near the diver. (S200) At this time, in order to perform rescue work from behind the diver, the recognition module 110 is used to move to the rear of the diver.

다음, 다이버 구조용 수중 로봇(10)은 다이버의 후방에서 그리퍼(300)를 전진시켜서 그리퍼(300)의 전단에 형성된 집게가 대상물(다이버가 착용한 산소통 등)을 포획하도록 한다. (S300) 대상물을 포획한 그리퍼(300)는 원위치로 복귀한다.Next, the underwater robot 10 for diver rescue advances the gripper 300 from the rear of the diver so that the tongs formed at the front end of the gripper 300 capture the object (such as an oxygen bottle worn by the diver). (S300) The gripper 300 that captured the object returns to its original position.

다음, 그리퍼(300)에 의해 다이버가 구조되면, 구조 프레임(400)이 메인 프레임(200)의 양 측에서 전진 이동하여 구조된 다이버가 좌우로 흔들리지 않도록 고정한다. (S400) 이는 의식 불명 상태인 다이버가 조류에 의해 휩쓸리지 않도록 구조 프레임(400)이 고정하여 효과적인 구조 작업이 수행될 수 있도록 하기 위함이다.Next, when the diver is rescued by the gripper 300, the rescue frame 400 moves forward on both sides of the main frame 200 and fixes the rescued diver so that it does not shake left and right. (S400) This is to ensure that an effective rescue operation can be performed by fixing the rescue frame 400 so that the unconscious diver is not swept away by the current.

다음, 구조 프레임(400)이 전진한 상태에서, 제어 모듈에 의해 생성되는 전기적 신호로 CO₂ 카트리지를 폭발시켜서 부양기(500)를 구동시킨다. (S500) 부양기(500)는 구조 프레임(400)의 전방 하단에서 다이버 구조용 수중 로봇(10) 및 다이버를 부양시키므로, 다이버의 얼굴이 수면을 향한 상태가 되도록 할 수 있다.Next, with the structural frame 400 advanced, the CO ₂ cartridge is exploded using an electrical signal generated by the control module to drive the floater 500. (S500) The floater 500 levitates the diver rescue underwater robot 10 and the diver at the front bottom of the structural frame 400, so that the diver's face can be turned toward the water surface.

이 상태에서, 추진기(210)를 가동하여 다이버 구조용 수중 로봇(10)은 다이버의 안정적인 상태를 유지하면서 수면으로 상승하여 구조를 완료할 수 있다. (S600)In this state, by operating the thruster 210, the underwater robot 10 for diver rescue can rise to the surface and complete the rescue while maintaining the stable state of the diver. (S600)

도 6는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 6의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 제어 모듈 등의 하드웨어적인 구성일 수 있다.6 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 6 may have a hardware configuration such as a control module described in this specification.

도 6의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.In the embodiment of FIG. 6, the computing device TN100 may include at least one processor TN110, a transceiver device TN120, and a memory TN130. Additionally, the computing device TN100 may further include a storage device TN140, an input interface device TN150, an output interface device TN160, etc. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 and communicate with each other.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may refer to a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed. Processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, and methods described in connection with embodiments of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 can store various information related to the operation of the processor TN110. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be comprised of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory TN130 may be comprised of at least one of read only memory (ROM) and random access memory (RAM).

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다. The transceiving device TN120 can transmit or receive wired signals or wireless signals. The transmitting and receiving device (TN120) can be connected to a network and perform communication.

한편, 본 발명은 컴퓨터프로그램으로 구현될 수도 있다. 본 발명은 하드웨어와 결합되어, 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the present invention may be implemented as a computer program. The present invention can be combined with hardware and implemented as a computer program stored on a computer-readable recording medium.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of programs readable through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. Here, the recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.

기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Program instructions recorded on the recording medium may be those specifically designed and constructed for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.

예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. For example, recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CDROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. optical media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함할 수 있다. Examples of program instructions may include machine language, such as that created by a compiler, as well as high-level languages that can be executed by a computer using an interpreter, etc.

이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.These hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete or add components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention may be modified and changed in various ways, and this will also be included within the scope of rights of the present invention.

10 : 다이버 구조용 수중 로봇
100 : 본체
200 : 메인 프레임
300 : 그리퍼
400 : 구조 프레임
500 : 부양기 10: Underwater robot for diver rescue
100: main body
200: main frame
300: Gripper
400: structural frame
500: Flotation device

Claims

A main body in which a recognition module is installed in the front, and a battery, communication module, navigation sensor, and control module for various parts are mounted inside;
A main frame that fixedly supports the main body and has a plurality of thrusters installed;
A gripper installed in front of the main frame and moving forward to rescue the diver;
A structural frame that is installed on both sides of the main frame and moves forward on both sides of the main frame to secure the diver when the diver is rescued by the gripper; and,
A floater installed on the structural frame and inflated after the structural frame moves forward to elevate the diver;
Including, an underwater robot for diver rescue.

In claim 1,
The recognition module includes a sonar sensor or a stereo camera,
The communication module includes USBL (Ultra Short Baseline) and ATM (underwater acoustic modem),
The navigation sensor includes an IMU (Inertial Measurement Unit) and a DVL (Doppler Velocity Log).
Underwater robot for diver rescue.

In claim 1,
The main frame is an underwater robot for diver rescue, including a horizontal thruster that moves the underwater robot for diver rescue in a horizontal direction forward, backward, left, and right, and a vertical thruster that moves the underwater robot in an up and down vertical direction.

In claim 1,
The floater includes a CO ₂ cartridge,
The CO ₂ cartridge explodes by an electrical signal generated by the control module to generate buoyancy, an underwater robot for diver rescue.

In claim 1,
The floater is located at the front bottom of the rescue frame.

A diver emergency situation recognition step of recognizing whether the diver is in an emergency situation using a recognition module;
When the diver is recognized as being in an emergency situation, a diver rescue underwater robot movement step in which the diver rescue underwater robot operates a propulsion device to move near the diver;
A gripper driving step of advancing the gripper from the rear of the diver to capture the diver;
A rescue frame driving step of moving the rescue frame forward and fixing the rescued diver so that it does not shake left and right;
A floater driving step of expanding the floater while the structural frame is advanced to elevate the diver;
A diver rescue method using an underwater robot for diver rescue, including.

In claim 6,
The recognition module is a sonar sensor or stereo camera installed on the underwater robot for diver rescue, or a diver wearable recognition module that detects bio-signal information of the diver. A diver rescue method using an underwater robot for diver rescue.

In claim 6,
The step of moving the underwater robot for diver rescue is a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue, moving to the rear of the diver to perform rescue work from the rear of the diver.

In claim 6,
The floater includes a CO ₂ cartridge,
The CO ₂ cartridge is exploded by an electrical signal generated by the control module to generate buoyancy, a diver rescue method using an underwater robot for diver rescue.

In claim 6,
A diver rescue method using an underwater robot for diver rescue, wherein the floater is located at the front bottom of the rescue frame.