KR102046049B1 - 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템을 제공한다. 상기 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템은, 다수의 전자 장치가 구비되는 로봇 장치 본체부의 내부 공간에 배치되는 베이스 부와; 상기 베이스 부에 설치되며, 설정된 양의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급부; 및, 상기 베이스 부에 설치되며, 상기 냉각수 공급부의 구동에 따라, 상기 냉각수를 공급 받고 회수하면서 상기 내부 공간의 온도를 기설정된 냉각 온도로 냉각시키는 냉각부;를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기의 자동 냉각 시스템을 갖는 재난 대응 로봇도 제공한다.

Description

재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇{AUTO COOLING SYSTEM FOR DISASTER RESPONSE SYSTEM AND DISASTER RESPONSE SYSTEM HAVING THE SAME)}

본 발명은 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 내부의 협소한 나부 공간의 온도가 일정 이상으로 상승되면, 이를 설정되는 냉각 온도로 자동으로 냉각시킬 수 있는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 재난 상황에서는 인명의 구조 및 재난 상황을 호전시키는 것이 중요하다.

이에, 종래에는 다양한 재난 상황에 대응되도록 다양한 기능을 갖는 로봇을 개발하고 있다. 이는, 사람이 직접 개입하지 않음에 따라 안전하고, 사람이 투입될 수 없는 공간으로 진입하여 해당 영역에서의 재난 상황 및 상황을 진압할 수 있는 이점이 있다.

한편, 재난 상황 중, 화재가 발생되는 경우 화재 발생 영역에서는 일정 온도 이상의 고온의 환경이 형성된다.

이러한 경우, 화재를 진압하기 위한 로봇을 해당 화재 영역으로 투입하는데, 이러한 로봇의 내부에는 다양한 센서를 포함하는 전자 장치가 탑재된다.

그리고, 이와 같은 전자 장치는 고온의 환경에 노출되는 경우 오작동을 하거나 고장이 발생되는 문제점이 있다. 이에, 로봇의 내부 공간이 고온의 환경에 노출되는 경우, 일정 이하의 온도로 냉각되어 전자 장치가 정상적으로 작동되도록 함이 중요하다.

즉, 혹독한 외부 환경, 특히 극고온 환경에서 로봇 및 기계장치에 포함되는 센서 등이 전자 장치의 내열 및 방열을 위한 내부 냉각시스템은 재난 극복용 로봇을 개발하기 위해서 가장 필수적인 구성요소 중에 하나이다.

일반적으로 센서장치 내부의 상승하는 온도를 냉각시키기 위해서 펠티어소자와 같은 전기시스템을 사용한다, 그러나, 이와 같은 시스템은 소형 경량화의 장점을 가지고 있는 반면, 가격이 비싸고 전력소비가 일정 이상으로 증가되어 에너지 효율이 낮은 문제점을 갖는다.

그 외 가스 및 외부 공기를 이용하는 공냉 시스템 그리고 냉각수 등을 이용하는 수냉 시스템을 이용하는 방법이 있지만, 이는 크기가 제한되는 재난극복용 로봇의 내부공간이 협소하기 때문에, 이러한 시스템을 적용하기가 어려운 문제점이 있다.

최근 NASA에서는 재해 대응을 위한 구조용 로봇으로 7개의 카메라와 1개의 LiDAR 시스템을 가지고 있는 RoboSimian을 개발하였다(https://www.universetoday.com/117229/nasas-robosimian-and-surrogate-robots/). 특히, 이 로봇에 사용된 LiDAR는 외부에 노출되어 있고 고온의 온도에 견딜 수 있는 외부 하우징을 구비하고 있다.

이와 같이 재난 대응에 사용되는 로봇이 내부에는 각존 전자 센서가 구비되며, 이의 센서들은 재난 상황에서 즉, 특히 고온의 환경에서 고장 없이 작동하여야만 정상적인 재난 대응이 가능하다.

그러나, 상기와 같이 재난 대응에 사용되는 로봇의 내부에 설치되는 각종 센서가 고온의 환경에 노출되면, 고장이 발생되어 정상적인 재난 대응을 할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1530843호(등록일자 : 2015. 06. 17.)가 있다.

본 발명의 목적은, 극고온의 재난 환경에서 다수의 전자장치가 구비되는 로봇의 내부 공간이 일정 이상의 온도로 상승되는 경우, 이를 기설정된 냉각 온도로 즉시 냉각시키도록 할 수 있는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 저장된 냉각수를 냉각 튜브로 공급 및 회수를 반복하여 방열을 이루고, 이에 따라 로봇의 협소한 공간에 배치할 수 있는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 재난 대응 로봇의 내부 공간에 냉각 시스템을 모듈식으로 배치하여, 유지 보수시 교체를 용이하게 할 수 있는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템 및 이를 갖는 재난 대응 로봇을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템을 제공한다.

상기 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템은, 다수의 전자 장치가 구비되는 로봇 장치 본체부의 내부 공간에 배치되는 베이스 부와; 상기 베이스 부에 설치되며, 설정된 양의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급부; 및, 상기 베이스 부에 설치되며, 상기 냉각수 공급부의 구동에 따라, 상기 냉각수를 공급 받고 회수하면서 상기 내부 공간의 온도를 기설정된 냉각 온도로 냉각시키는 냉각부;를 포함한다.

상기 냉각수 공급부는, 상기 냉각부와 연결되며, 상기 냉각수가 설정된 양으로 저장되는 저장부와, 상기 저장부에 저장되는 상기 냉각수를 상기 냉각부로 공급 또는 상기 냉각부에서 회수되도록 피스톤 부와, 상기 피스톤 부를 구동시키는 모터부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 부는, 상기 저장부의 내부에 배치되어, 상기 냉각수를 펌핑하도록 전후진 이동 가능하게 배치되고, 중앙홀이 형성되는 피스톤과, 일단이 상기 피스톤 로드의 중앙에 연결되고, 타단이 상기 저장부의 일측을 통해 관통되며, 중공 형상으로 형성되고, 상기 모터부의 구동에 의해 상기 피스톤을 전후진 이동 시키는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 일단에 고정되고, 상기 피스톤의 상기 중앙홀을 관통하는 설정된 길이를 갖는 밸브 부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 밸브 부재의 타단에는, 상기 저장부의 타단에 형성되는 개구를 개폐하는 밸브 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 밸브 부재에는, 상기 밸브 돌기와 설정된 간격을 이루는 위치에, 고정 돌기가 형성되되, 상기 고정 돌기는, 상기 피스톤의 전면 측에서, 상기 중앙홀 주변 영역에 걸치도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 모터부는, 리드 스크류와, 서로 기어 연결되는 한 쌍의 기어 부재와, 회전 모터를 포함한다.

상기 한 쌍의 기어 부재 중 어느 하나는, 상기 회전 모터의 회전축에 기어 연결되어, 상기 회전축의 회전에 따르는 회전력을 전달 받고, 상기 한 쌍의 기어 부재 중 다른 하나의 중앙에는 상기 리드 스크류의 일단이 스크류 체결되고, 상기 리드 스크류의 타단은, 상기 피스톤 로드의 중공에 끼워져 스크류 결합되는 것이 바람직하다.

상기 저장부의 일단에는, 상기 피스톤 로드가 관통되는 관통홀이 형성되고, 상기 저장부의 타단에는, 연장되는 연장관이 형성되고, 상기 연장관에는 상기 개구가 형성되고, 상기 연장관의 홀 내부에는, 상기 밸브 부재가 관통되고, 상기 밸브 돌기가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 밸브 돌기의 외경은, 상기 연장관의 홀의 내경과 실질적으로 동일하고, 상기 밸브 돌기는, 상기 밸브 부재의 수평 이동에 따라 상기 홀을 개폐하고, 상기 밸브 부재의 외경은, 상기 홀의 내경보다 작게 형성되어, 상기 밸브 부재와 상기 홀의 사이에 유로가 형성되는 것이 바람직하다.것을 특징으로 하는

상기 냉각부는, 상기 베이스 부에 설치되어, 상기 내부 공간의 온도를 측정하는 온도 센서와, 일단이 상기 저장부와 연결되며, 상기 저장부로부터 공급되거나 상기 저장부로 회수되도록 상기 냉각수가 유동됨에 따라 상기 내부 공간의 온도를 냉각시키는 냉각 튜브와, 상기 냉각 튜브의 타단에 연결되며, 상기 냉각수 유동시 발생되는 압력차를 보상하는 압력 보상부와, 상기 온도 센서로부터 측정된 상기 온도를 전송 받아, 기설정된 냉각 온도를 이루도록 상기 모터부를 구동시켜, 상기 저장부로부터 상기 냉각수를 상기 냉각 튜브로 공급 또는 상기 냉각 튜브로부터 회수시키는 제어기를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 압력 보상부는, 내부에 공간이 형성되며, 일단이 상기 냉각 튜브의 타단에 연결되는 실린더 튜브와, 상기 실린더 튜브의 타단에 설치되는 헤드 커버와, 상기 실린더 튜브의 내부에서 왕복 이동 가능하도록 배치되는 보상 피스톤과, 상기 실린더 튜브의 내부에서, 상기 보상 피스톤과, 상기 헤드 커버를 탄성 지지하는 탄성 스프링을 구비하는 것이 바람직하다.것을 특징으로 하는

상기 냉각 튜브는, 상기 베이스 부의 상에서, 지그 재그 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 튜브의 내부에는, 상기 냉각수와 물리적으로 접촉시 일정 온도로 냉각되는 냉각 유도재가 수용되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 유도재는, 우레아(Urea)이고, 상기 우레아는, 가루 형상으로 상기 냉각 튜브의 내부에 설정된 양으로 수용되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 냉각 유도재는, 우레아로 형성되는 냉각 로드인 것이 바람직하다.

상기 냉각 로드는, 상기 냉각 튜브의 내부 중앙을 따라 배치되고, 상기 냉각 로드의 외주 다수 위치에는, 상기 냉각 튜브의 내주에 지지되는 지지단들이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각 로드는 다수로 구비되고, 다수로 구비되는 상기 냉각 로드는, 상기 냉각 튜브의 내부에서 서로 간격을 이루어 배치되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 유도재는, 우레아(Urea)이고, 상기 우레아는, 상기 냉각 튜브의 내주에 설정된 두께를 갖는 코팅층으로 형성될 수도 있다.

상기 코팅층에는, 상기 냉각 튜브의 내주를 노출시키는 다수의 홈들이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 코팅층에는, 상기 냉각수와의 접촉 면적 증가를 위한 엠보들이 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 해결 수단에 의해 본 발명은, 극고온의 재난 환경에서 다수의 전자장치가 구비되는 로봇의 내부 공간이 일정 이상의 온도로 상승되는 경우, 이를 기설정된 냉각 온도로 즉시 냉각시키도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 저장된 냉각수를 냉각 튜브로 공급 및 회수를 반복하여 방열을 이루고, 이에 따라 로봇의 협소한 공간에 배치할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 재난 대응 로봇의 내부 공간에 냉각 시스템을 모듈식으로 배치하여, 유지 보수시 교체를 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 평면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 단면도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 냉각수 공급부의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 압력 보상부를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각수가 냉각 튜브로 공급되기 이전의 상태를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉각수가 냉각 튜브로 공급되는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 냉각수가 회수된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 냉각 유도재의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 냉각 유도재의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템을 설명한다.

본 발명에 따른 재난 대응 로봇은, 고온 또는 초고온의 재난 환경에 사용되는 무인 로봇인 것이 좋다. 이러한 로봇의 내부 공간에는 로봇을 구동하거나, 다양한 환경을 감지하는 등의 센서와 같은 전자부품들이 내장된다.

이에, 본 발명의 자동 냉각 시스템은, 로봇의 내부 공간의 온도가 이상 온도를 이루도록 상승되는 경우, 내부 공간의 온도를 자동으로 기설정된 냉각 온도를 이루도록 냉각시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 로봇의 내부에는 상기와 같은 내부 공간이 형성되는데, 상기 내부 공간은 일정 이하로 협소한 공간을 형성한다.

본 발명에 따른 냉각 시스템은 상기와 같은 로봇의 내부에 형성되는 협소한 공간에 자립되어 배치 및 작동됨을 특징으로 한다.

이어, 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 평면도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템을 보여주는 단면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 냉각수 공급부의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 3c는 본 발명에 따른 압력 보상부를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명에 따른 자동 냉각 장치는 판 상의 베이스 부(1)와, 냉각수 공급부(2)와, 냉각부(3)를 포함한다.

상기 각 구성을 설명한다.

베이스 부(1)

본 발명에 따른 베이스 부(1)는 그 외면에 불연성 재질의 층이 코팅되거나, 일정의 강도를 갖는 불연 재질로 형성될 수도 있다. 상기 베이스 부(1)는 로봇의 내부에서의 협소한 공간에 배치 및 고정될 수 있다.

냉각수 공급부(2)

도 3a 내지 도 4를 참조 하면, 본 발명에 따른 냉각수 공급부(2)는 베이스 부(1) 상에 설치된다.

상기 냉각수 공급부(2)는 설정된 양의 냉각수를 공급 및 회수하는 역할을 한다.

상기 냉각수 공급부(2)는 상기 냉각부(3)와 연결되며, 상기 냉각수가 설정된 양으로 저장되는 저장부(100)와, 상기 저장부(100)에 저장되는 상기 냉각수를 상기 냉각부로 공급 또는 상기 냉각부(3)에서 회수시키는 피스톤 부(200)와, 상기 피스톤 부(200)를 구동시키는 모터부(300)로 구성된다.

여기서, 상기 저장부(100)는 그 일단에 관통홀(110)이 형성되고, 타단에는 일정 길이로 연장되는 연장관(120)이 형성된다. 상기 연장관(120)은 저장부(100)의 내부와 연결되는 홀(121)이 형성된다.

상기 저장부(100)의 내부에는 설정된 양의 냉각수가 저장될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤 부(200)는 피스톤(210)과, 피스톤 로드(220)와, 밸브 부재(230)를 갖는다.

상기 피스톤(210)은 저장부(100)의 내부에 배치되되, 좌우 수평 왕복 이동 가능하여 냉각수를 연장관(120) 측으로 펌핑할 수 있다. 여기서, 상기 피스톤(210)이 중앙에는 관통되는 중앙홀(211)이 형성된다.

상기 피스톤 로드(220)는 일정의 길이를 갖고, 중공(221)을 이루도록 형성된다.

상기 피스톤 로드(220)의 일단은 저장부(100)의 관통홀(110)을 관통하여 피스톤(210)의 일면 중앙부에 결합 고정된다.

상기 피스톤 로드(220)의 타단은 모터부(300)에 연결되어, 모터부(300)의 구동에 의해 피스톤(210)의 펌핑 동작을 구현하기 위해 전후진 이동될 수 있다.

그리고, 상기 밸브 부재(230)는, 일정 길이를 이루고, 상기 피스톤 로드(220)의 일단에 고정된다. 바람직하게, 상기 밸브 부재(230)는 그 단부가 상기 피스톤 로드(220)의 일단으로부터 중공(221)에 삽입 결합되는 것이 좋다.

여기서, 상기 밸브 부재(230)는 피스톤(210)의 중앙홀(211)을 관통하고, 그 끝단은 저장부(100)의 연장관(120)의 홀(121)에 위치될 수 있다.

또한, 상기 밸브 부재(230)의 타단에는, 연장관(120)의 홀(121)을 개폐하는 밸브 돌기(232)가 형성될 수 있다.

특히, 상기 밸브 부재(230)의 외경은, 연장관(120)의 홀(121)의 내경 보다 작게 형성된다. 따라서, 밸브 부재(232)와 연장관(120)의 홀(121)의 사이에는 냉각수가 유동되는 유로가 형성될 수 있다.

더하여, 상기 밸브 부재(230)에는 상기 밸브 돌기(232)와 설정된 간격을 이루는 위치에, 고정 돌기(231)가 형성된다. 상기 고정 돌기(231)는, 상기 피스톤(210)의 타면 측에서, 상기 중앙홀(211) 주변 영역에 걸치도록 배치된다.

이어, 상기 피스톤 로드(220)를 전후진시키는 모터부(300)의 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 모터부(300)는 리드 스크류(310)와, 서로 기어 연결되는 한 쌍의 기어 부재(320)와, 회전 모터(330)로 구성된다.

상기 한 쌍의 기어 부재(320) 중 어느 하나(이하, 제 1기어라 한다.)는, 상기 회전 모터(330)의 회전축(331)에 기어 연결되어, 상기 회전축(331)의 회전에 따르는 회전력을 전달 받도록 배치된다.

그리고, 상기 한 쌍의 기어 부재(320) 중 다른 하나(이하, 제 2기어라 한다.)의 중앙에는 상기 리드 스크류(310)의 일단이 스크류 체결될 수 있다.

여기서, 상기 리드 스크류(310)의 타단은, 상기 피스톤 로드(220)의 중공에 끼워져 스크류 결합될 수 있다.

따라서, 제 2기어가 회전되면, 리드 스크류(310) 역시 회전되면서 전진 또는 후진될 수 있다. 상기 전진 또는 후진은 상기 제 2기어의 회전 방향에 따라 결정될 수 있다. 회전되는 리드 스크류(310)는 중공(221)이 스크류 결합된 피스톤 로드(220)를 전진 또는 후진시킬 수 있는 구조이다.

냉각부(3)

본 발명에 따른 냉각부(3)는 베이스 부(1)에 설치되어, 로봇의 내부 공간의 온도를 측정하는 온도 센서(400)와, 일단이 저장부(100)와 연결되며, 상기 저장부(100)로부터 공급되거나 상기 저장부(100)로 회수되도록 상기 냉각수가 유동됨에 따라 상기 내부 공간의 온도를 냉각시키는 냉각 튜브(500)와, 상기 냉각 튜브(500)의 타단에 연결되며, 상기 냉각수 유동시 발생되는 압력차를 보상하는 압력 보상부(600)와, 상기 온도 센서(400)로부터 측정된 상기 온도를 전송 받아, 기설정된 냉각 온도를 이루도록 상기 모터부(300)를 구동시켜, 상기 100저장부()로부터 상기 냉각수를 상기 냉각 튜브(500)로 공급 또는 상기 냉각 튜브(500)로부터 회수시키는 제어기(700)로 구성된다.

여기서, 상기 압력 보상부(600)는, 내부에 공간이 형성되며, 일단이 상기 냉각 튜브(500)의 타단에 연결되는 실린더 튜브(610)와, 상기 실린더 튜브(610)의 타단에 설치되는 헤드 커버(620)와, 상기 실린더 튜브(610)의 내부에서 왕복 이동 가능하도록 배치되는 보상 피스톤(630)과, 상기 실린더 튜브(610)의 내부에서, 상기 보상 피스톤(630)과, 상기 헤드 커버(620)를 탄성 지지하는 탄성 스프링(640)을 갖는다.

그리고, 상기 냉각 튜브(500)는, 상기 베이스 부(1)의 상에서, 지그 재그 형상으로 형성된다.

또한, 상기 냉각 튜브(500)의 내부에는, 상기 냉각수와 물리적으로 접촉시 일정 온도로 냉각되는 냉각 유도재(510)가 수용된다.

여기서, 상기 냉각 유도재(510)는, 우레아(Urea)이고, 상기 우레아는, 가루 형상으로 상기 냉각 튜브(500)의 내부에 설정된 양으로 수용될 수 있다.

다음은, 상기의 구성을 통해 본 발명에 따른 자동 냉각 시스템의 작용을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 냉각수가 냉각 튜브로 공급되기 이전의 상태를 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 냉각수가 냉각 튜브로 공급되는 상태를 보여주는 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 냉각수가 회수된 상태를 보여주는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 온도 센서(400)는 로봇의 내부 공간의 온도를 측정하고, 이를 제어기(700)로 전송한다.

상기 제어기(700)는 측정된 온도가 기설정되는 기준 온도 이상으로 상승되는 지의 여부를 판단한다.

상기 제어기(700)는 측정된 온도가 기설정되는 기준 온도 이하를 이루는 경우, 냉각수를 냉각 튜브(500)로 공급하지 않을 수 있다.

이때, 피스톤(210)은 도 5에서 보여지는 바와 같이, 좌측 원위치에 대기되고, 저장부(100)의 내부에는 냉각수가 기설정된 양으로 저장된 상태를 이룰 수 있다.

한편, 온도 센서(400)에 측정되는 온도가 기준 온도 이상을 이루는 경우, 제어기는 로봇의 내부 공간의 온도가 기설정되는 냉각 온도를 이루도록 냉각시킬 수 있다.

먼저, 제어기(700)는 회전 모터(330)를 구동시켜 회전축(331)을 회전시킨다. 제 1기어는 회전축(331)으로부터 회전력을 전달받아 제 2기어로 전달한다.

상기 제 2기어는 전달 받은 회전력을 통해, 정방향을 따라 회전된다.

이외 동시에, 제 2기어의 중앙에 스크류 체결되는 리드 크스류(310) 역시 정방향을 따라 회전되면서 전진될 수 있다.

더하여, 리드 스크류(310)의 외주에 스크류 결합되는 피스톤 로드 역시 동시에 회전되면서 전진 이동될 수 있다.

이때, 피스톤 로드(220)의 타단에 연결되는 피스톤(210)의 저장부(100)의 내부에서 전진 이동되면서, 저장부(100)의 내부에 저장되는 냉각수를 연장관(120)의 홀(121)을 통해 외부로 공급되도록 펌핑할 수 있다.

여기서, 피스톤(210)의 중앙홀(211)을 관통하는 밸브 부재(230)는 연장관(120)을 관통하여 이동되되, 밸브 부재(230)의 타단에 형성되는 밸브 돌기(232)는 연장관(120)의 홀(121)을 개방한다.

따라서, 냉각수는 밸브 부재(230)와 연장관(120)의 홀(121) 사이의 유로를 통해 유동되어 냉각 튜브(500)로 공급되어 질 수 있는 것이다. 이때, 피스톤(210)의 중앙홀(211) 주변에 걸리는 밸브 부재(230)의 고정 돌기(231)는 피스톤(210)의 전진과 함께 이동되어 연장관(120)의 입구 영역에 걸치게 될 수 있다.

이와 같이 연장관(120)으로부터 배출되는 냉각수는 연장관(120)과 연결되는 냉각 튜브(500)의 내부로 공급되면서, 냉각 튜브(500)의 유로를 따라 유동될 수 있다.

여기서, 냉각 튜브(500) 내부에서 유동되는 냉각수는 그 내부에 설정된 양으로 수용된 가루 형상의 냉각 유도재(510)와 화학적으로 반응하여 일정 이하의 온도로 냉각되어 질 수 있다. 상기 냉각 유도재(510)는 가루 형상의 우레아를 사용하는 것이 좋다.

따라서, 냉각 튜브(500) 내부에 골고루 분포되는 우레아와 냉각수가 섞이게 되어, 화학반응을 일으키게 되고, 이에 따라 흡열반응이 유도될 수 있다.

따라서, 냉각수는 공급되기 이전 보다 일정의 온도로 냉각 및 유동되면서, 냉각 튜브(500)를 통해, 냉각 튜브(500)에 노출되는 로봇의 내부 공간의 온도를 냉각시킬 수 있다.

이때, 냉각수가 냉각 튜브(500)의 내부로 공급되면서 발생되는 잔류 공기는 실린더 튜브(610)의 내부로 이동되고, 이에 따라, 냉각 튜브(500)의 타단에 설치되는 압력 보상부(600)는 냉각 튜브(500) 내부에서의 압력 상승을 방지할 수 있다.

이때, 실린더 튜브(610)의 내부에 배치되는 보상 피스톤(630)은 탄성 스프링(640)에 의해 탄성 지지된 상태로 유입되는 공기에 밀려 이동 배치될 수 있다. 여기서, 탄성 스프링(640)은 압축 상태를 이룬다.

이어, 도 6에 도시되는 바와 같이, 모터부(300)는 리드 스크류(310)가 역방향을 따라 회전되도록 회전 모터(330)를 구성시킨다.

따라서, 리드 스크류(310)는 역회전되면서 후진되고, 이와 동시에 리드 스크류(320)와 스크류 결합되는 피스톤 로드(220) 역시 후진된다.

또한, 피스톤 로드(220)의 단부에 연결되는 피스톤(210)은 원위치로 점진적으로 후진되어 복귀될 수 있다. 이와 동시에, 밸브 부재(230) 역시 고정 돌기(231)가 피스톤(210)의 중앙홀(211) 주변에 걸린 상태로 후진된다. 그리고, 밸브 부재(230)의 타단에 형성되는 밸브 돌기(232)는 연장관(120)의 홀(121) 내부에 배치되어 홀(121)을 밀폐할 수 있도록 이동될 수 있다.

이의 과정에서, 냉각 튜브(500)의 내부에 공급된 냉각수는 원위치로 복귀되는 피스톤(210)의 이동에 의해 역으로 유동되어, 연장관(120)의 홀(121) 내주와 밸브 부재(230)의 사이에 형성되는 유로를 통해 저장부(100)의 내부로 다시 저장되도록 유동될 수 있다.

아울러, 냉각 튜브(500)의 타단에 설치되는 압력 보상부(600) 역시, 실린더 튜브(610)의 내부에 유입된 공기기 다시 냉각 튜브(500)의 내부로 배출되도록 한다. 따라서, 보상 피스톤(630)은 탄성 스프링(640)의 탄성력에 의해 원위치로 점진적으로 복귀될 수 있다.

따라서, 냉각수는 도 7에서 보여지는 바와 같이, 상기의 과정을 통해, 저장부(100)의 내부에 회수될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 피스톤(210)의 왕복에 따라 냉각수를 냉각 튜브(500)로 공급 및 회수하는 동작을 구현함과 아울러, 냉각수가 냉각 튜브(500) 내부에 수용된 우레아와 화학 반응을 하여 흡열을 유도하여, 로봇의 내부 공간의 온도를 냉각시킬 수 있는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 제어기(700)는, 온도 센서(400)로부터 측정되는 온도가 기설정되는 냉각 온도에 이르도록, 상기와 같은 냉각수 공급 및 회수 과정을 일정 회수로 반복할 수 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라, 본 발명은, 극고온의 재난 환경에서 다수의 전자장치가 구비되는 로봇의 내부 공간이 일정 이상의 온도로 상승되는 경우, 이를 기설정된 냉각 온도로 즉시 냉각시키도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 저장된 냉각수를 냉각 튜브로 공급 및 회수를 반복하여 방열을 이루고, 이에 따라 로봇의 협소한 공간에 배치할 수 있다.

또한, 본 발명은, 재난 대응 로봇의 내부 공간에 냉각 시스템을 모듈식으로 배치하여, 유지 보수시 교체를 용이하게 할 수 있다.

다음은, 본 발명에 따른 냉각 유도재의 다른 예들을 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 냉각 유도재의 다른 예를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 냉각 유도재는 우레아로 형성되는 냉각 로드(511)일 수 있다.

상기 냉각 로드(511)는, 상기 냉각 튜브(500)의 내부 중앙을 따라 배치된다.

상기 냉각 로드(511)의 외주 다수 위치에는, 상기 냉각 튜브(500)의 내주에 지지되는 지지단들(511a)이 형성된다. 따라서, 상기 냉각 로드(511)는 지지단들(511a)을 통해 냉각 튜브(500)의 내부에서 안정적으로 지지될 수 있다.

또한, 상기 냉각 로드(511)는 다수로 구비될 수도 있다.

다수로 구비되는 상기 냉각 로드(511)는, 상기 냉각 튜브(500)의 내부에서 설로 간격을 이루어 배치된다.

이에, 공급되는 냉각수는 냉각 로드들(511)에 접촉되면서 화학 반응이 형성되어 흡열 반응이 용이하게 일어 날 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 냉각 유도재의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.

도 9를 참조 하면, 본 발명에 따른 냉각 유도재는 우레아(Urea)이고, 상기 우레아는, 상기 냉각 튜브의 내주에 설정된 두께를 갖는 코팅층(512)으로 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 코팅층(512)에는, 상기 냉각 튜브(500)의 내주를 노출시키는 다수의 홈들(512a)이 형성될 수도 있다. 이에, 코팅층(512)은 냉각수와 화학반응을 유도하고, 냉각수를 이를 통해 일정 이하의 온도로 냉각시킬 수 있다.

그리고, 냉각된 냉각수는 홈들(512a)을 통해 냉각 튜브(500)로 냉각된 온도를 전달하여, 냉각 튜브(500)의 외부인, 로봇의 내부 공간을 효율적으로 냉각시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 코팅층(512)에는, 상기 냉각수와의 접촉 면적 증가를 위한 엠보들(미도시)이 형성될 수도 있다.

이는 냉각수와의 접촉 면적을 증가시켜, 화학 반응의 면적을 증가시키도록 함이다. 이러한 엠보(미도시)는 상술한 냉각 로드의 외면에 형성될 수도 있다.

이상, 본 발명의 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 베이스 부
2 : 냉각수 공급부
3 : 냉각부
100 : 저장부
110 : 관통홀
120 : 연장관
121 : 홀
200 : 피스톤 부
210 : 피스톤
211 : 중앙홀
220 : 피스톤 로드
221 : 중공
230 : 밸브 부재
231 : 고정 돌기
232 : 밸브 돌기
300 : 모터부
310 : 리드 스크류
320 : 기어 부재
330 : 회전 모터
400 : 온도 센서
500 : 냉각 튜브
510 : 냉각 유도재
511 : 냉각 로드
512 : 코팅층
600 : 압력 보상부
610 : 실린더 튜브
620 : 헤드 커버
630 : 보상 피스톤
640 : 탄성 스프링
700 : 제어기

Claims (12)

1. 다수의 전자 장치가 구비되는 로봇 장치 본체부의 내부 공간에 배치되는 베이스 부;
   상기 베이스 부에 설치되며, 설정된 양의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급부; 및,
   상기 베이스 부에 설치되며, 상기 냉각수 공급부의 구동에 따라, 상기 냉각수를 공급 받고 회수하면서 상기 내부 공간의 온도를 기설정된 냉각 온도로 냉각시키는 냉각부;를 포함하고,
   상기 냉각수 공급부는,
   상기 냉각부와 연결되며, 상기 냉각수가 설정된 양으로 저장되는 저장부와,
   상기 저장부에 저장되는 상기 냉각수를 상기 냉각부로 공급 또는 상기 냉각부에서 회수되도록 피스톤 부와,
   상기 피스톤 부를 구동시키는 모터부를 포함하고,
   상기 피스톤 부는,
   상기 저장부의 내부에 배치되어, 상기 냉각수를 펌핑하도록 전후진 이동 가능하게 배치되고, 중앙홀이 형성되는 피스톤과,
   일단이 상기 피스톤의 일면 중앙부에 연결되고, 타단이 상기 저장부의 일측을 통해 관통되며, 중공 형상으로 형성되고, 상기 모터부의 구동에 의해 상기 피스톤을 전후진 이동 시키는 피스톤 로드와,
   상기 피스톤 로드의 일단에 고정되고, 상기 피스톤의 상기 중앙홀을 관통하는 설정된 길이를 갖는 밸브 부재를 구비하되,
   상기 밸브 부재의 타단에는, 상기 저장부의 타단에 형성되는 개구를 개폐하는 밸브 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 밸브 부재에는,
   상기 밸브 돌기와 설정된 간격을 이루는 위치에, 고정 돌기가 형성되되,
   상기 고정 돌기는,
   상기 피스톤의 전면 측에서, 상기 중앙홀 주변 영역에 걸치도록 배치되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 모터부는,
   리드 스크류와, 서로 기어 연결되는 한 쌍의 기어 부재와, 회전 모터를 포함하되,
   상기 한 쌍의 기어 부재 중 어느 하나는, 상기 회전 모터의 회전축에 기어 연결되어, 상기 회전축의 회전에 따르는 회전력을 전달 받고,
   상기 한 쌍의 기어 부재 중 다른 하나의 중앙에는 상기 리드 스크류의 일단이 스크류 체결되고,
   상기 리드 스크류의 타단은, 상기 피스톤 로드의 중공에 끼워져 스크류 결합되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 저장부의 일단에는, 상기 피스톤 로드가 관통되는 관통홀이 형성되고,
   상기 저장부의 타단에는, 연장되는 연장관이 형성되고,
   상기 연장관에는 상기 개구가 형성되고,
   상기 연장관의 홀 내부에는, 상기 밸브 부재가 관통되고, 상기 밸브 돌기가 배치되되,
   상기 밸브 돌기의 외경은, 상기 연장관의 홀의 내경과 실질적으로 동일하고,
   상기 밸브 돌기는, 상기 밸브 부재의 수평 이동에 따라 상기 홀을 개폐하고,
   상기 밸브 돌기를 제외한 상기 밸브 부재의 외경은, 상기 홀의 내경보다 작게 형성되어, 상기 밸브 부재와 상기 홀의 사이에 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   상기 베이스 부에 설치되어, 상기 내부 공간의 온도를 측정하는 온도 센서와,
   일단이 상기 저장부와 연결되며, 상기 저장부로부터 공급되거나 상기 저장부로 회수되도록 상기 냉각수가 유동됨에 따라 상기 내부 공간의 온도를 냉각시키는 냉각 튜브와,
   상기 냉각 튜브의 타단에 연결되며, 상기 냉각수 유동시 발생되는 압력차를 보상하는 압력 보상부와,
   상기 온도 센서로부터 측정된 상기 온도를 전송 받아, 기설정된 냉각 온도를 이루도록 상기 모터부를 구동시켜, 상기 저장부로부터 상기 냉각수를 상기 냉각 튜브로 공급 또는 상기 냉각 튜브로부터 회수시키는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 압력 보상부는,
   내부에 공간이 형성되며, 일단이 상기 냉각 튜브의 타단에 연결되는 실린더 튜브와,
   상기 실린더 튜브의 타단에 설치되는 헤드 커버와,
   상기 실린더 튜브의 내부에서 왕복 이동 가능하도록 배치되는 보상 피스톤과,
   상기 실린더 튜브의 내부에서, 상기 보상 피스톤과, 상기 헤드 커버를 탄성 지지하는 탄성 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 냉각 튜브는,
   상기 베이스 부의 상에서, 지그 재그 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 냉각 튜브의 내부에는,
    상기 냉각수와 물리적으로 접촉시 일정 온도로 냉각되는 냉각 유도재가 수용되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 냉각 유도재는,
    우레아(Urea)이고, 상기 우레아는, 가루 형상으로 상기 냉각 튜브의 내부에 설정된 양으로 수용되는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템.
    
12. 제 1항, 제 4항 내지 제 11항 중, 어느 한 항의 재난 대응 로봇용 자동 냉각 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 재난 대응 로봇.

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