KR101604475B1 - Autonomous movable buoy and method using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부이의 운용 방법에 관한 것으로, 특히 부력조절장치를 사용하여 자율 이동이 가능한 자율 이동형 부이의 운용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operating a buoy, and more particularly, to a method of operating an autonomous mobile buoy capable of autonomous movement using a buoyancy control device.
부이(Buoy)는 물 위의 일정한 위치에 설치된 부표(浮標)를 의미한다. 종래의 부이는 수로(水路)의 한계를 나타내거나 얕은 곳, 암초, 침선(沈船) 등의 위험물을 나타내거나 항구 내에 정박하는 선박을 계류하기 위해 주로 사용되었다. 즉 해상에서 특정 위치를 표시하기 위해 주로 사용되었다.Buoy means a buoy located at a certain position on the water. Conventional ports have been used primarily to port the limits of waterways or to port dangerous goods such as shallow, reef, and shipwrecks, or to moor vessels moored in ports. In other words, it was mainly used to indicate a certain position in the sea.
그러나 현재 부이는 수산업의 현대화 및 군사적 응용, 환경감시 및 탐사활동이 활발히 행해짐에 따라 각종 센서가 추가되어 해양 및 수중 환경에 대한 정보를 수집할 수 있는 해양 관측용 무인 장치로서도 널리 이용되고 있다.However, due to modernization of the fisheries industry, military application, environmental monitoring and exploration activities, various wealth of sensors have been added and it is widely used as an unmanned device for ocean observation that can collect information about the ocean and underwater environment.
그러나 기존의 부이는 특정 위치에 고정 배치되도록 구성되어 정보를 획득할 수 있는 영역이 매우 제한적이라는 문제가 있다. 따라서 부이의 위치를 이동시키기 위해서는 별도의 견인 수단을 필요로 한다. 또한 대부분 수상에서 운용되도록 구성되어 수중의 환경에 대한 정보를 획득하기 어렵다는 한계가 있다.However, there is a problem that the existing domain is configured to be fixedly placed at a specific location, and the area where information can be acquired is very limited. Therefore, separate towing means are required to move the buoy. Also, it is difficult to acquire information about underwater environment because it is configured to be operated in most aquariums.
본 발명의 목적은 부력조절장치를 사용하여 수상 및 수중에서 자율 이동이 가능한 자율 이동형 부이의 운용 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of operating an autonomous mobile buoy capable of autonomous movement in water and water using a buoyancy control device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 자율 이동형 부이의 운용 방법은 원반형의 동체, 상기 원반형 동체의 중심에 배치되고 복수개의 센서를 구비하는 제어 및 센서부와 상기 동체의 외곽에 상기 동체의 중심을 기준으로 대칭되는 위치에 배치되는 복수개의 부력조절 장치를 포함하는 자율 이동형 부이의 운용 방법에 있어서, 상기 제어 및 센서부가 상기 자율 이동형 부이가 수상에 배치된 상태에서 외부와 통신을 수행하여 명령을 수신하는 단계; 상기 제어 및 센서부가 상기 명령을 분석하여 상기 자율 이동형 부이의 탐색 위치 및 수집할 감지 데이터를 판별하는 단계; 상기 제어 및 센서부가 상기 복수개의 부력 조절 장치의 내부로 해수가 유입되거나 배출됨으로써 상기 자율 이동형 부이가 수중에서 활강하여 이동하도록 상기 복수개의 부력 조절 장치를 제어하는 단계; 상기 자율 이동형 부이가 수중에서 활강하여 이동하는 중이나 상기 탐색 위치에 도달하면, 상기 제어 및 센서부가 상기 복수개의 센서를 통해 상기 감지 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 제어 및 센서부가 상기 자율 이동형 부이를 수상으로 이동시키고, 획득된 상기 감지 데이터를 외부로 송신하는 단계; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for operating an autonomous mobile buoy, including a disk-shaped body, a control and sensor unit disposed at the center of the disk- And a plurality of buoyancy regulating devices disposed at symmetrical positions with respect to a center of the autonomous mobile buoy, wherein the control and sensor unit communicates with the outside in a state where the autonomous mobile buoy is disposed in the aquaplane Receiving an instruction; The control and sensor unit analyzing the command to determine a search position of the autonomous mobile buoy and sensed data to be collected; Controlling the plurality of buoyancy regulating devices such that the control and sensor unit moves and moves the autonomous mobile buoy by moving seawater into or out of the plurality of buoyancy regulating devices; Wherein the control and sensor unit acquires the sensed data through the plurality of sensors when the autonomous mobile buoy slides in the water and reaches or reaches the search position; And the control and sensor unit moving the autonomous mobile unit to the aquarium and transmitting the obtained sensing data to the outside; .
상기 부력 조절 장치를 제어하는 단계는 상기 복수개의 부력 조절 장치 중 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 상기 부력 조절 장치의 부력을 감소시켜, 상기 복수개의 부력 조절 장치의 부력 차에 의한 상기 자율 이동형 부이의 수직 운동을 발생시키는 단계; 및 상기 수직 운동이 상기 동체의 형상에 의해 양력으로 변환되어 상기 자율 이동형 부이가 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 수중으로 하강하면, 상기 자율 이동형 부이가 상기 탐색 위치에 대응하는 방향으로 상승하도록 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 상기 부력 조절 장치의 부력을 증가시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of controlling the buoyancy regulating device comprises the steps of reducing the buoyancy of the buoyancy regulating device in a direction corresponding to the search position among the plurality of buoyancy regulating devices, Generating vertical motion; And when the vertical motion is converted into lift by the shape of the body and the autonomous mobile buoy falls into the water in the direction corresponding to the search position, the search is performed so that the autonomous mobile buoy is raised in the direction corresponding to the search position Increasing the buoyancy of the buoyancy regulator in a direction corresponding to the position; And a control unit.
상기 수직 운동을 발생시키는 단계는 상기 제어 및 센서부가 해수 유입구가 형성된 부력 탱크로 구성된 부력 조절 장치의 내부에 구비되는 부력 조절 모터를 구동하여, 상기 부력 탱크 내부의 해수 밸브를 상기 해수 유입구로 해수가 유입되도록 개방함으로써, 상기 부력 조절 장치의 부력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of generating the vertical motion drives the buoyancy regulating motor provided in the buoyancy regulating device composed of the buoyancy tank in which the control and sensor unit has the seawater inlet port so that the seawater valve in the buoyancy tank is returned to the seawater inlet, Thereby to reduce the buoyancy of the buoyancy regulating device.
상기 부력을 증가시키는 단계는 상기 제어 및 센서부가 상기 부력 탱크 내부로 유입된 해수가 상기 해수 유입구를 통해 배출되도록 상기 부력 조절 모터를 제어하여, 상기 해수 밸브의 위치를 조절하는 것을 특징으로 한다.The buoyancy increasing step controls the buoyancy adjusting motor to control the position of the seawater valve so that the seawater introduced into the buoyancy tank by the control and sensor unit is discharged through the seawater inlet.
자율 이동형 부이의 운용 방법은 상기 제어 및 센서부가 상기 자율 이동형 부이가 수상으로 이동되면, 상기 동체의 상부면에 구비되는 복수개의 태양 전지로부터 획득되는 전력을 이용하여, 상기 제어 및 센서부 또는 상기 복수개의 부력 조절 장치 각각에 구비되어 상기 부력 조절 모터를 구동하기 위한 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of operating the autonomous mobile buoy is characterized in that, when the autonomous mobile buoy is moved to the aqueduct, the control and sensor unit uses the power obtained from a plurality of solar cells provided on the upper surface of the body, Charging the battery for supplying power for driving the buoyancy regulating motor to each buoyancy regulating device; And further comprising:
따라서, 본 발명의 자율 이동형 부이의 운용 방법은 부이가 원반형태의 동체와 복수개의 부력 조절 장치를 구비하며, 부력 조절 장치의 부력을 조절함으로써, 자율 이동이 가능이 가능하도록 한다. 그리고 태양 전지와 같은 발전 수단을 구비하여 장시간 운용이 가능하도록 하며, 수상 및 수중 운용이 가능하므로, 수상 및 수중의 넓은 영역에 대한 정보를 획득할 수 있도록 한다.Accordingly, the method for operating the autonomous mobile buoy according to the present invention includes a buoy-shaped body and a plurality of buoyancy regulating devices, and the buoyancy of the buoyancy regulating device can be controlled to enable autonomous movement. And it can be operated for a long time by providing power generation means such as solar cell, and it is possible to receive water and underwater operation, so that it can acquire information about a wide area of water and water.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동형 부이의 구조를 나타낸다.
도2 는 도1 의 부력 조절 장치의 구성 및 동작 방식을 나타낸다.
도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동형 부이의 운용 방법을 나타낸다.1 shows a structure of an autonomous mobile type buoy according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows the configuration and operation of the buoyancy regulating device of Fig.
3 illustrates a method of operating an autonomous mobile node according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.
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도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동형 부이의 구조를 나타내며, 도1 에서 (a)는 자율 이동형 부이의 사시도를 나타내고, (b)는 측면도를 나타낸다.FIG. 1 shows a structure of an autonomous mobile buoy according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a perspective view of an autonomous mobile buoy, and FIG. 1 (b) shows a side view.
도1 을 참조하면, 본 발명의 자율 이동형 부이는 제어 및 센서부(100)과 동체(200), 복수개의 부력 조절 장치(300) 및 안테나(400)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the autonomous mobile unit of the present invention includes a control and
원반형태로 구현되는 동체(200)는 복수개의 부력 조절 장치(300) 각각의 부력이 증가하거나 감소됨에 따라 발생하는 수직 운동을 양력으로 변환함으로써, 자율 이동형 부이가 수중에서 활강하여 이동하도록 한다. 여기서 동체(200)가 원반 형태로 구현되는 것은 자율 이동형 부이가 여러 방향으로 자유로이 이동할 수 있도록 함과 동시에, 이동하지 않는 경우에도 안정적인 자세를 유지할 수 있도록 하기 위함이다. 즉 동체(100)가 특정 방향에 대한 지향성을 갖지 않는 원반 형태로 구현됨에 따라 본 발명의 자율 이동형 부이는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력이 서로 다르게 조절되면, 부력이 감소한 방향으로 용이하게 이동할 수 있게 된다.The
복수개의 부력 조절 장치(300)는 동체(200)의 외곽에 배치되며, 동체(200)의 중심을 기준으로 대칭되는 위치에 배치된다. 복수개의 부력 조절 장치(300)가 동체(200)의 외곽에 배치되는 것은 복수개의 부력 조절 장치(300) 각각에서 부력이 조절됨으로써 인해 발생되는 수직 운동이, 원반형 동체(200)에 의해 빠르게 양력으로 전환되도록 하기 위함이다. 그리고 동체(200)의 중심을 기준으로 대칭되는 위치에 배치되는 것은 제어 및 센서부(100)가 동체의 이동 방향을 용이하게 조절할 수 있도록 하기 위함이다.The plurality of
본 발명에서 자율 이동형 부이가 구비하는 부력 조절 장치(300)의 개수는 이동하고자 하는 방향의 조절이 가능하도록 3개 이상으로 구비되어야 하지만, 이동 방향의 제어의 용이성을 고려하면, 4개 이상으로 구비되는 것이 바람직하다. 그러나 부력 조절 장치(300)는 도1 에 도시된 바와 같이, 원통형으로 구현되어 동체(200)의 외곽에 배치되므로, 부력 조절 장치(300)의 개수가 많아지게 되면, 원반 형태의 동체(200)를 이용하여 수중을 활강해야 하는 자율 이동형 부이 주변에 유체의 흐름이 나빠지게 되어 이동성이 오히려 낮아지는 결과를 초래한다. 따라서 본 발명에서는 이동성과 방향성을 고려하여 부력 조절 장치(300)가 4개로 구비되는 것으로 가정하였다. 다만 원반형 동체(200)의 크기가 충분히 크고, 부력 조절 장치(300)의 크기가 작다면, 자율 이동형 부이가 구비하는 부력 조절 장치(300)의 개수가 늘이더라도, 자율 이동형 부이의 이동성에 미치는 영향이 크지 않다. 즉 부력 조절 장치(300)의 개수는 동체와 부력 조절 장치의 크기에 따라 다양하게 조절될 수 있다.In the present invention, the number of the
한편 부력 조절 장치(300)는 제어 및 센서부(100)의 제어에 따라 내부로 해수를 유입하거나, 유입된 해수를 배출하도록 구성됨으로써, 부력을 조절한다. 부력 조절 장치(300)의 내부로 해수가 유입되면, 유입된 해수에 의해 무게가 증가되어 부력이 감소된다. 반면 유입된 해수를 배출하면, 배출된 해수만큼 무게가 감소하여 부력이 증가한다.On the other hand, the
그리고 부력이 감소된 부력 조절 장치(300)는 부력이 감소되지 않은 부력 조절 장치(300)에 비해 수중으로 가라앉는 수직 운동이 발생하고, 이러한 수직 운동은 원반형 동체(200)의 형상에 의해 양력으로 변환되어 자율 이동형 부이의 이동성을 야기한다. 즉 자율 이동형 부이가 방향성을 갖고 수중으로 하강한다. 한편 수중으로 이동한 자율 이동형 부이의 복수개의 부력 조절 장치(300) 중 부력이 감소된 부력 조절 장치(300)의 부력이 다시 증가되면, 하강을 유도하던 부력 조절 장치(300)가 다른 부력 조절 장치(300)와 균등한 부력을 갖게되어 자율 이동형 부이가 수중에서 수평 상태를 유지할 수 있게 된다. 즉 안정적인 자세로 유지될 수 있다. 그리고 부력 조절 장치(300)이 더욱 증가하게 되면, 수중에서 상승 방향의 수직운동이 발생하고, 원반형 동체(200)에 의해 양력으로 변환되어 자율 이동형 부이가 상승하게 된다.The
즉 본 발명의 자율 이동형 부이는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 조절함에 의해 수중에서 상승 및 하강을 반복함으로써, 지향성을 갖고 이동할 수 있다. 또한 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 균등하게 조절함으로써, 자율 이동형 부이가 수중 또는 수상에서 안정적이 수평 자세를 유지할 수 있다.That is, the autonomous mobile unit of the present invention can move with directivity by repeating rising and falling in water by adjusting buoyancy of a plurality of
복수개의 부력 조절 장치(300)의 상세한 구성에 대해서는 후술하도록 한다.The detailed configuration of the plurality of
동체의 중앙에 배치되는 제어 및 센서부(100)는 복수개의 센서(미도시)를 구비하여 감지 데이터를 생성하고, 통신부(미도시)를 구비하여 안테나(400)를 통해 외부와 통신을 수행한다. 제어 및 센서부(100)는 통신부를 이용하여 안테나(400)를 통해 외부로부터 명령을 수신한다. 여기서 제어 및 센서부(100)는 원활한 통신을 수행하기 위해 자율 이동형 부이가 수상으로 부상한 상태에서 통신을 수행한다. 그리고 수신된 명령을 분석하여, 자율 이동형 부이가 탐색을 수행할 탐색 위치 및 수집할 감지 데이터의 종류 등을 판별한다. 탐색 위치 및 감지 데이터의 종류가 판별되면, 제어 및 센서부(100)는 우선 복수개의 부력 조절 장치(300)를 제어하여 자율 이동형 부이를 탐색 위치로 이동시킨다. 이후 자율 이동형 부이가 탐색 위치에 도착하면, 각각 기설정된 방식으로 수상 또는 수중의 상태를 감지하여 상기 감지 데이터를 생성하는 복수개의 센서 중 상기 종류가 판별된 감지 데이터를 생성하는 적어도 하나의 센서를 활성화하고, 활성화된 센서에서 생성된 감지 데이터를 수집하여 저장한다. 이때 제어 및 센서부(100)는 자율 이동형 부이가 탐색 위치로 이동하는 중에도 감지 데이터를 수집하여 저장할 수 있다.The control and
이후 제어 및 센서부(100)는 감지 데이터가 획득되면, 복수개의 부력 조절 장치(300)를 제어하여 자율 이동형 부이를 수상으로 이동시키고, 획득된 감지 데이터를 통신부를 통해 외부로 송신한다.After the sensing data is acquired, the control and
도1 에서는 일예로 제어 및 센서부(100)가 구형으로 구현되는 것으로 도시하였으나, 이는 수중에서 활강하는 자율 이동형 부이의 주변에 유체의 흐름이 원활하도록 하기 위함으로, 구형으로 한정되지 않는다. 특히 제어 및 센서부(100)는 자율 이동형 부이의 이동성을 향상시키기 위해 동체(100)의 내부에 포함되도록 구현될 수도 있다.In FIG. 1, for example, the control and
안테나(400)는 제어 및 센서부(100)의 통신부에서 전송되는 감지 데이터를 외부로 송출하고, 외부에서 전송된 명령을 수신하기 위해 구비된다. 도1 에서는 안테나가 제어 및 센서부(100)의 외부로 돌출된 다이폴 안테나 형태로 구현되었으나, 안테나(400)의 형태는 다양하게 변경될 수 있으며, 경우에 따라서 제어 및 센서부(100)의 내부에 배치될 수도 있다.The
또한 비록 도시하지 않았으나, 본 발명의 자율 이동형 부이는 제어 및 센서부(100)과 복수개의 부력 조절 장치(300)를 구동하기 위한 전력을 생성하는 복수개의 태양 전지를 더 포함할 수 있다. 복수개의 태양 전지는 가능한 대량의 전력을 생성할 수 있도록 넓은 면에 배치되는 것이 바람직하고, 본 발명에서는 일예로 원반형 동체의 상부면에 배치될 수 있다.Also, although not shown, the autonomous mobile unit of the present invention may further include a plurality of solar cells that generate electric power for driving the control and
결과적으로 본 발명의 자율 이동형 부이는 동체(200) 외곽에 배치된 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 조절함으로써, 수중을 항행하여 이동할 수 있도록 하고, 이동할 필요가 없는 경우에는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 균등하게 함으로써, 안정적인 수평 상태를 유지할 수 있도록 한다.As a result, the autonomous mobile unit of the present invention can navigate under water by adjusting the buoyancy of a plurality of
기존에도 부력을 조절하여 수중을 이동하는 장치로서 수중 글라이더가 개발되었다. 수중 글라이더는 기존의 수중 운동체와 달리 프로펠러와 같은 별도의 추력 발생 수단을 구비하지 않고, 부력을 조절하여 수중에서 활강하는 방식으로 이동할 수 잇는 수중 운동체를 의미한다. 즉 수중 글라이더는 별도의 추력 발생 수단을 구비하지 않기 때문에, 제한된 동력으로도 장시간, 장거리 운항이 가능하다는 장점을 갖는다.In the past, underwater gliders have been developed as a device for moving underwater by controlling buoyancy. An underwater glider means an underwater moving body which can move in a manner that buoyancy is controlled and glides in water without a separate thrust generating means such as a propeller unlike a conventional underwater moving body. That is, since the underwater glider does not have a separate thrust generating means, it has an advantage that long-distance and long-distance operation is possible even with limited power.
수중 글라이더는 동체와 동체의 양측단에 구비되는 날개, 동체의 후단에 구비되는 방향타, 동체의 내부에 구비되는 부력 엔진 및 배터리 등을 구비하며, 동체는 깊은 수심의 수압을 견딜 수 있도록 대부분 원통형으로 제작되고, 날개는 동체 양측에 구비되어 부력에 의해 수직 운동을 수행하는 수중 글라이더에 양력을 발생시켜, 수중 글라이더가 수중에서 활강할 수 있도록 한다.The underwater glider has wings provided at both ends of the body and the body, a rudder provided at the rear end of the body, a buoyancy engine provided inside the body, and a battery. The body is mostly cylindrical in order to withstand the deep water pressure And wings are provided on both sides of the fuselage to generate lifting force in an underwater glider performing vertical motion by buoyancy force so that an underwater glider can glide in water.
그러나 수중 글라이더는 원통형 동체와 동체 양측단에 날개가 부착됨으로써, 이동성이 우수하다는 장점이 있는 반면, 그 구조 형상에 따라 특정 위치에서 안정적이 자세를 유지할 수 없다. 즉 외형 구조가 특정 방향(일반적으로 전방)에 대한 지향성을 갖는 구조로 형성됨에 따라 수상이나 수중에서 안정적인 자세를 유지할 수 없다는 한계가 있어, 부이로서 사용성이 적합하지 않다. 즉 본 발명의 자율 이동형 부이와는 차별화된다.However, the underwater glider has the advantages of excellent mobility by attaching wings to both ends of the cylindrical body and the fuselage, but it can not maintain a stable posture at a specific position according to its structure. That is, since the outline structure is formed in a structure having a directivity to a specific direction (generally forward), there is a limitation that it can not maintain a stable posture in water or water, and therefore, usability as a part is not suitable. That is, the autonomous mobile unit of the present invention.
도2 는 도1 의 부력 조절 장치의 구성 및 동작 방식을 나타낸다.Fig. 2 shows the configuration and operation of the buoyancy regulating device of Fig.
복수개의 부력 조절 장치(300) 각각은 배터리(310), 부력 조절 모터(320) 및 해수 밸브(330)를 구비한다. 도2 에 도시된 바와 같이, 부력 조절 장치(300)는 원통형의 부력 탱크 형태로 구현되고, 부력 탱크의 일부 영역에는 해수 유입구(미도시)가 형성된다.Each of the plurality of
배터리(310)는 태양 전지와 같은 전원 공급 장치로부터 전력을 인가받아 저장하고, 저장된 전력을 부력 조절 모터(320)로 공급한다. 그리고 해수 밸브(330)는 부력 조절 모터(320)에 의해 위치가 조절되어 해수 유입구를 개방하거나 차단하다. 부력 조절 모터(320)는 배터리(310)로부터 전력을 공급받고, 제어 및 센서부(100)의 제어에 따라 구동되어, 부력 탱크 내의 해수 밸브(330) 위치를 조절함으로써, 해수가 해수 유입구를 통해 유입되도록 하거나, 유입된 해수를 다시 배출되도록 한다.The
도2 에서 (a)는 부력 조절 장치(300) 내부의 해수가 배출됨에 따라 부력이 증가한 상태를 나타내고, (b)는 부력 조절 장치(300)의 내부로 해수가 유입됨에 따라 부력이 감소한 상태를 나타낸다. 도2 를 참조하여 부력 조절 장치(300)의 동작을 살펴보면, 우선 (a)와 같이 부력 조절 장치(300)의 부력 조절 모터가 구동되어 해수 밸브(330)가 해수 유입구 방향으로 이동하게 되면, 해수 밸브(330)는 피스톤과 같은 동작을 수행하여 부력 탱크 내에 존재하는 해수를 외부로 배출한다. 해수가 배출되는 만큼 부력 탱크의 무게는 감소하고, 결과적으로 부력이 증가된다.2 (a) shows a state in which the buoyancy is increased as the seawater is discharged from the
반면, (b)와 같이 부력 조절 장치(300)의 부력 조절 모터가 해수 밸브(330)를 해수 유입구의 반대 방향으로 이동시키게 되면, 해수 유입구가 개방되어 외부의 해수가 수압에 의해 부력 탱크 내로 유입된다. 그리고 해수가 유입되는 만큼 부력 탱크의 무게는 증가하여 부력이 감소된다.On the other hand, when the buoyancy regulating motor of the
도2 에서는 배터리(310)가 부력 조절 장치(300)의 내부에 배치되는 것으로 도시하였으나, 경우에 따라서 배터리(310)는 복수개의 부력 조절 장치(300) 각각의 내부에 배치되지 않고, 제어 및 센서부(100) 또는 동체(200)의 내부에 구비될 수도 있다.2, the
도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동형 부이의 운용 방법을 나타낸다.3 illustrates a method of operating an autonomous mobile node according to an embodiment of the present invention.
도1 및 도2 를 참조하여 도3 의 자율 이동형 부이의 운용 방법을 설명하면, 먼저 수상에 부유중인 자율 이동형 부이가 안테나(400)를 통해 외부로부터 명령을 수신한다(1). 이때 수상에서 부유중인 자율 이동형 부이는 태양 전지 판등을 이용하여 배터리(310)을 충전할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method of operating the autonomous mobile type buoy of FIG. 3 will be described. First, an autonomous mobile type Buoy that is floating on the water receives an external command through the antenna 400 (1). At this time, the autonomous mobile unit floating in the water can charge the
그리고 명령이 수신되면, 제어 및 센서부(100)는 명령을 분석하여 자율 이동형 부이가 탐색을 수행해야 할 탐색 위치와 수집해야 할 감지 데이터를 판별한다.When the command is received, the control and
탐색 위치와 감지 데이터가 판별되면, 제어 및 센서부(100)는 복수개의 부력 조절 장치를 제어하여 자율 이동형 부이에 수직 운동을 발생한다. 이때 복수개의 부력 조절 장치는 서로 다른 부력을 갖도록 제어되며, 탐색 위치 방향의 부력 조절 장치는 부력이 감소하도록 제어된다.When the search position and the sensed data are discriminated, the control and
이렇게 동체(200)의 외곽에 배치된 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력이 서로 상이하게 조절됨에 따라 자율 이동형 부이가 탐색 방향으로 기울어지게 되고, 이렇게 기울어지는 수직 운동은 동체(200)의 형상에 의해 양력으로 변환되어 자율 이동형 부이가 수중으로 하강하면서 이동하도록 한다(2).As the buoyancy of the plurality of
이때 제어 및 센서부(100)는 자율 이동형 부이의 이동 중에도 판별된 감지 데이터에 따라 복수개의 센서 중 적어도 하나의 센서를 활성화하여 감지 데이터를 획득할 수 있다.At this time, the control and
한편, 자율 이동형 부이가 기지정된 탐색 위치에 도달하게 되면, 제어 및 센서부(100)는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력이 모두 균일하도록 제어하여, 자율 이동형 부이가 수중에서 안정적으로 수평 자세를 유지할 수 있도록 한다(3).On the other hand, when the autonomous mobile type buoy reaches the designated search position, the control and
그리고 탐색 위치에서 수집해야 할 감지 데이터를 모두 획득한 것으로 판단되면, 제어 및 센서부(100)는 부력이 감소된 부력 조절 장치(300)의 부력을 다시 증가시켜, 자율 이동형 부이가 수면 방향으로 기울어지도록 한다. 이는 하강할때와 마찬가지로 수직 운동이 발생한 것으로 양력으로 변환되고, 양력에 의해 자율 이동형 부이는 수면 방향으로 상승한다(4).If it is determined that all of the sensing data to be collected at the search position has been acquired, the control and
그리고 자율 이동형 부이가 수면으로 상승하면, 제어 및 센서부(100)는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 다시 균등하게 조절하고, 수집된 감지 데이터를 안테나(400)를 통해 외부로 송출한다(5).When the autonomous mobile buoy is raised to the water surface, the control and
그리고 경우에 따라서 자율 이동형 부이의 현재 위치와 탐색 위치 사이의 거리가 먼 경우에, 자율 이동형 부이가 한번의 하강으로 탐색 위치에 도달할 수 없게 될 수 있다. 이 경우, 제어 및 센서부(100)는 복수개의 부력 조절 장치(300)의 부력을 계속 조절하여, 자율 이동형 부이가 수중에서 상승 및 하강을 반복하도록 함으로써, 탐색 위치까지 이동하도록 할 수 있다.And, in some cases, the distance between the current position of the autonomous mobile buoy and the search position is far away, the autonomous mobile buoy may not be able to reach the search position with a single fall. In this case, the control and
또한 제어 및 센서부(100)는 자율 이동형 부이의 이동 경로가 미리 지정되어 저장됨으로써, 외부로부터 명령이 인가되지 않더라도, 자율 이동형 부이가 지정된 경로를 계속적으로 이동하도록 제어할 수 있다.In addition, the control and
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (for example, transmission via the Internet). The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (5)
상기 제어 및 센서부(100)가 상기 자율 이동형 부이가 수상에 배치된 상태에서 외부와 통신을 수행하여 명령을 수신하는 단계;
상기 제어 및 센서부(100)가 상기 명령을 분석하여 상기 자율 이동형 부이의 탐색 위치 및 수집할 감지 데이터를 판별하는 단계;
상기 제어 및 센서부가 상기 복수개의 부력 조절 장치(300)의 내부로 해수가 유입되거나 배출됨으로써 상기 자율 이동형 부이가 수중에서 활강하여 이동하도록 상기 복수개의 부력 조절 장치를 제어하는 단계;
상기 자율 이동형 부이가 수중에서 활강하여 이동하는 중이나 상기 탐색 위치에 도달하면, 상기 제어 및 센서부(100)가 상기 복수개의 센서를 통해 상기 감지 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 제어 및 센서부(100)가 상기 자율 이동형 부이를 수상으로 이동시키고, 획득된 상기 감지 데이터를 외부로 송신하는 단계; 를 포함하는 자율 이동형 부이의 운용 방법.A control and sensor unit 100 disposed at the center of the moving body 200 and having a plurality of sensors and a control unit 200 disposed at an outer periphery of the moving body 200, A method for operating an autonomous mobile buoy comprising a plurality of buoyancy regulating devices (300) arranged at symmetrical positions with respect to a center of a moving body (200)
The control and sensor unit 100 communicating with the outside and receiving a command in a state where the autonomous mobile type buoy is disposed in the airstream;
Analyzing the command by the control and sensor unit (100) to determine a search position of the autonomous mobile type buoy and sensed data to be collected;
Controlling the plurality of buoyancy regulating devices such that the control and sensor unit slides or moves in the autonomous mobile buoy by the inflow or outflow of seawater into the plurality of buoyancy regulating devices 300;
The control and sensor unit (100) acquiring the sensed data through the plurality of sensors when the autonomous mobile buoy slides in the water and reaches or reaches the search position; And
The control and sensor unit 100 moves the autonomous mobile unit to the aquarium and transmits the obtained sensing data to the outside; Wherein the method comprises the steps of:
상기 복수개의 부력 조절 장치(300) 중 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 상기 부력 조절 장치(300)의 부력을 감소시켜, 상기 복수개의 부력 조절 장치(300)간의 부력 차에 의한 상기 자율 이동형 부이의 수직 운동을 발생시키는 단계; 및
상기 수직 운동이 상기 동체(200)의 형상에 의해 양력으로 변환되어 상기 자율 이동형 부이가 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 수중으로 하강하면, 상기 자율 이동형 부이가 상기 탐색 위치에 대응하는 방향으로 상승하도록 상기 탐색 위치에 대응하는 방향의 상기 부력 조절 장치(300)의 부력을 증가시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동형 부이의 운용 방법.The method of claim 1, wherein controlling the buoyancy regulator (300)
Wherein the buoyancy regulating device (300) is configured to reduce buoyancy of the buoyancy regulating device (300) in a direction corresponding to the search position among the plurality of buoyancy regulating devices (300) Generating vertical motion; And
When the vertical movement is converted into lift by the shape of the body 200 and the autonomous mobile buoy falls in the water in the direction corresponding to the search position, the autonomous mobile buoy is raised in the direction corresponding to the search position Increasing buoyancy of the buoyancy regulator (300) in a direction corresponding to the search position; Wherein the method comprises the steps of:
상기 제어 및 센서부(100)가 해수 유입구가 형성된 부력 탱크로 구성된 부력 조절 장치의 내부에 구비되는 부력 조절 모터(320)를 구동하여, 상기 부력 탱크 내부의 해수 밸브(330)를 상기 해수 유입구로 해수가 유입되도록 개방함으로써, 상기 부력 조절 장치(300)의 부력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 자율 이동형 부이의 운용 방법.3. The method of claim 2, wherein generating vertical motion comprises:
The control and sensor unit 100 drives a buoyancy regulating motor 320 provided in a buoyancy regulating device composed of a buoyancy tank in which a seawater inlet is formed so that the seawater valve 330 in the buoyancy tank is connected to the seawater inlet Wherein buoyancy of the buoyancy regulator (300) is reduced by opening the seawater to enter the buoyancy regulator (300).
상기 제어 및 센서부(100)가 상기 부력 탱크 내부로 유입된 해수가 상기 해수 유입구를 통해 배출되도록 상기 부력 조절 모터(320)를 제어하여, 상기 해수 밸브(330)의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 자율 이동형 부이의 운용 방법.4. The method of claim 3, wherein increasing the buoyancy comprises:
And controls the buoyancy adjusting motor 320 so that the control and sensor unit 100 discharges the seawater introduced into the buoyancy tank through the seawater inlet, thereby adjusting the position of the seawater valve 330. [ A method of operating an autonomous mobile buoy.
상기 제어 및 센서부(100)가 상기 자율 이동형 부이가 수상으로 이동되면, 상기 동체(200)의 상부면에 구비되는 복수개의 태양 전지로부터 획득되는 전력을 이용하여, 상기 제어 및 센서부(100) 또는 상기 복수개의 부력 조절 장치(300) 각각에 구비되어 상기 부력 조절 모터(320)를 구동하기 위한 전력을 공급하는 배터리(310)를 충전하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 이동형 부이의 운용 방법.The method of claim 1, wherein the method of operating the autonomous mobile buoy
When the control and sensor unit 100 receives power from the plurality of solar cells provided on the upper surface of the moving body 200, Charging the battery (310) provided in each of the plurality of buoyancy regulating devices (300) to supply electric power for driving the buoyancy regulating motor (320); Further comprising the steps of:
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