KR101760192B1 - 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹방법 - Google Patents

수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹방법 Download PDF

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Abstract

수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 도킹 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템은 도킹 스테이션; 일측이 상기 도킹 스테이션과 케이블을 매개로 이격배치되어 수중에서 조류 방향을 따라 계류하는 이동형 에이전트; 상기 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 유도하기 위한 유도신호를 송출하는 유도부; 및 상기 유도신호를 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 유도되어 이동형 에이전트에 접속하는 도킹체;를 포함한다.

Description

수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹방법{Underwater docking system based on underwater agent and the method of docking using thereof}
본 발명은 수중에서 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 도킹하기 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹방법에 관한 것이다.
심해저와 같이 생리학적으로 인간의 잠수 한계를 초과한 지역이나 오염지역 등에서 해저의 지형과 수온 및 염분도 등의 각종 해양 생태의 환경을 탐사하거나, 기뢰 등의 폭발물을 탐지하고 이를 제거하는 작업을 수행하거나, 주기적인 수중의 정찰활동과 같은 군사용 목적을 위한 무인 잠수정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 무인 잠수정은 수중에서 자율 운항이 가능한 AUV(Autonomous underwater vehicle)나 ROV(Romotely operated vehicle) 및 수중 로봇 등을 포함한다. 이와 같은 무인 잠수정은 수중 작업 중 에너지 충전 및 교체와 같은 정비작업을 이유로 주기적으로 해양으로부터 회수되어야 한다.
해양으로부터 무인 잠수정을 회수하기 위해서는 많은 시간과 비용이 들기 때문에 이를 줄일 수 있는 방법으로 무인잠수정을 회수하지 않고 수중도킹스테이션과 도킹하여 수중에서 실시간으로 배터리 충전 및 데이터 송수신하는 방식이 바람직하다. 그러나, 수중 환경에서 무인 잠수정을 도킹 스테이션의 근처까지 유도한 후 정밀하고 안정적으로 도킹이 이루어져야 하는 일련의 과정은 수중에서의 가시거리가 짧고 일반적인 무선통신방법이 수중에서는 적용이 불가능하며 조류의 흐름에 의해 무인 잠수정의 위치가 안정적이지 못하기 때문에 매우 어려운 실정이다.
KR 10-2004-0100408 A
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 조류의 흐름에 상관없이 수중에서 무인 잠수정과 같은 도킹체를 도킹 스테이션에 안정적으로 도킹할 수 있는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템 및 이를 이용한 도킹방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 수중에서 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 도킹하기 위한 시스템에 있어서, 도킹 스테이션; 일측이 상기 도킹 스테이션과 케이블을 매개로 이격배치되어 수중에서 조류 방향을 따라 계류하는 이동형 에이전트; 상기 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 유도하기 위한 유도신호를 송출하는 유도부; 및 상기 유도신호를 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 유도되어 이동형 에이전트에 접속하는 도킹체;를 포함하는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템이 제공된다.
이때, 상기 유도부는 제1범위의 거리에 위치하는 도킹체 측으로 초음파를 발생시켜 상기 도킹체를 제2범위의 거리거리까지 유도하는 초음파비콘과, 상기 제2범위의 거리에 위치하는 도킹체의 영상을 촬영하여 상기 도킹체를 제3범위의 거리까지 유도하는 이미징소나 및 상기 제3범위의 거리에 위치한 도킹체의 위치를 파악하여 이동형 에이전트로 유도하는 수중카메라를 포함할 수 있다. 여기서, 제1범위, 제2범위 및 제3범위의 거리는 이동형 에이전트와 도킹체와의 이격거리를 의미하며, 상기 제2범위의 거리는 상기 제1범위의 거리보다 상대적으로 가깝고 상기 제3범위의 거리보다 상대적으로 먼 거리를 의미한다.
이때, 상기 초음파비콘은 상기 이동형 에이전트에 구비되고, 상기 이미징소나는 도킹 스테이션에 구비되며, 상기 수중카메라는 도킹체에 구비될 수 있다.
이때, 상기 케이블은 데이터 및 제어 신호의 전송이 가능한 스마트케이블로 구비될 수 있고, 상기 스마트케이블은 일단이 상기 이동형 에이전트에 연결되고 타단이 상기 도킹 스테이션의 윈치에 연결되어 상기 윈치의 작동을 통해 상기 도킹 스테이션과 이동형 에이전트의 거리가 가변될 수 있다.
이때, 상기 이동형 에이전트는 상기 도킹체의 접속부가 도킹되는 피접속부를 갖는 본체와 상기 본체의 둘레방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 방향키를 포함할 수 있다.
이때, 상기 본체는 적어도 하나의 추진기가 구비되어 상기 이동형 에이전트의 계류위치가 조정될 수 있다.
이때, 상기 본체 및 도킹체에는 상기 이동형 에이전트의 위치에 대한 데이터를 송,수신하기 위한 통신부가 서로 대응되도록 구비되어 상기 도킹체의 위치가 조정될 수 있다.
이때, 상기 이미징 소나는 촬영되는 영상을 통해 상기 이동형 에이전트와 도킹체의 상호거리를 확인하고 제어 명령을 스마트케이블을 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 전달할 수 있다.
이때, 상기 도킹 스테이션은 하부단이 수중에 고정되는 지지체와 상기 지지체에 대하여 회전가능하게 결합되는 회전체가 상기 지지체의 상부측에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수중에서 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 도킹하기 위한 방법에 있어서, 상기 도킹체가 접속되는 이동형 에이전트를 상기 도킹 스테이션으로부터 스마트케이블을 매개로 일정거리 이격시켜 조류방향으로 계류시키는 단계; 유도부를 통하여 상기 도킹체 측으로 유도신호를 송출하는 단계; 및 상기 유도신호를 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 유도된 도킹체가 상기 이동형 에이전트에 접속하는 단계;를 포함하는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법이 제공된다.
이때, 상기 유도부는 초음파를 발생시키는 초음파비콘과 영상을 촬영하는 이미징소나 및 이동형 에이전트의 위치를 파악하는 수중카메라를 포함하고, 상기 도킹체는 상기 도킹 스테이션으로부터 제1범위의 거리에 위치하는 경우 초음파를 통해 도킹 스테이션 측으로 유도되고 상기 도킹 스테이션으로부터 제2범위의 거리에 위치하는 경우 상기 이미징소나에 의해 촬영된 영상을 통해 도킹체가 제3범위의 거리까지 유도되며, 상기 도킹체가 제3범위의 거리에 위치하는 경우 수중카메라를 통해 이동형 에이전트로 유도될 수 있다. 여기서, 제1범위, 제2범위 및 제3범위의 거리는 이동형 에이전트와 도킹체와의 이격거리를 의미하며, 상기 제2범위의 거리는 상기 제1범위의 거리보다 상대적으로 가깝고 상기 제3범위의 거리보다 상대적으로 먼 거리를 의미한다.
이때, 상기 이동형 에이전트와 도킹체의 상호거리는 상기 이미징소나를 통해 촬영되는 영상을 통해 확인된 후 상기 이동형 에이전트와 도킹체의 정렬을 위한 제어 명령이 스마트케이블을 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 전달될 수 있다.
이때, 상기 이동형 에이전트는 일단이 상기 이동형 에이전트에 연결되고 타단이 상기 도킹 스테이션의 윈치에 연결되는 스마트케이블의 길이가 상기 윈치의 작동을 통해 가변되어 계류 위치가 조정될 수 있다.
이때, 상기 이동형 에이전트는 상기 도킹체의 접속부가 도킹되는 피접속부를 갖는 본체와 상기 본체의 둘레방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 추진기를 포함하고, 상기 추진기의 작동을 통해 상기 이동형 에이전트의 계류위치가 조정될 수 있다.
이때, 상기 이동형 에이전트 및 도킹체는 수중카메라를 통해 파악된 이동형 에이전트의 위치에 대한 정보 및 제어신호를 송,수신하기 위한 통신부가 서로 대응되도록 구비되어 상기 도킹체의 위치가 조정될 수 있다.
이때, 상기 도킹 스테이션은 하부단이 수중에 고정되는 지지체와 상기 지지체에 대하여 회전가능하게 결합되는 회전체로 구비되고, 상기 회전체의 회전을 통해 상기 이동형 에이전트가 조류방향과 일치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이동형 에이전트와 도킹체와의 이격거리에 따라 서로 다른 방식의 유도신호를 통해 도킹체를 이동형 에이전트 측으로 유도함으로써 도킹체와 이동형 에이전트가 안정적으로 도킹될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템을 나타낸 전체개략도,.
도 2는 도 1에서 도킹 스테이션을 나타낸 개략도,
도 3a 내지 도 3e는 도 1에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템에 따라 도킹체가 도킹되는 순서를 나타낸 도면으로서, 도 3a는 초기상태이고, 도 3b는 이동형 에이전트를 계류시킨 상태를 나타낸 도면이고, 도 3c는 도킹체가 원거리에 위치하는 경우 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 유도하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 3d는 도킹체가 중간거리에 위치하는 경우 도킹 스테이션에 구비된 이미징소나를 사용하여 이동형 에이전트 측으로 도킹체를 유도하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 3e는 도킹체가 근거리에 위치하는 경우 도킹체에 구비된 수중카메라를 사용하여 이동형 에이전트 측으로 도킹체를 유도하는 과정을 나타낸 도면, 그리고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹방법을 나타낸 블럭도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템(100)은 도킹 스테이션(110), 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)를 포함한다.
상기 도킹 스테이션(110)은 상기 도킹체(130)가 최종적으로 유도되는 지점을 제공하기 위한 것이다.
이러한 도킹 스테이션(110)의 일측에는 상기 이동형 에이전트(120)와 연결되는 케이블(140)을 감거나 풀기 위한 윈치(113)가 구비된다. 이에 따라, 상기 도킹체(130)의 도킹 작업이 이루어지는 경우에는 상기 윈치(113)를 작동시켜 드럼에 감긴 케이블(140)을 풀어줌으로써 상기 이동형 에이전트(120)가 도킹 스테이션(110)으로부터 일정거리 이격된 상태로 수중에 계류될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 이동형 에이전트(120)와 도킹체(130)의 도킹 작업이 완료되면 상기 윈치(113)를 작동시켜 케이블(140)을 드럼에 감아 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)를 도킹 스테이션(110) 측으로 견인함으로써 수중에서 실시간으로 배터리 충전 및 데이터 송수신 작업을 수행할 수 있다.
이때, 상기 도킹 스테이션(110)은 상기 케이블(140)이 감긴 윈치(113)가 조류의 흐름방향에 대응하여 조정될 수 있도록 함으로써 케이블(140)의 단부에 연결된 이동형 에이전트(120)가 계류하는 과정에서 조류의 흐름방향을 따라 원활하게 계류될 수 있도록 한다. 더불어, 상기 케이블(140)은 조류의 세기 및 이동형 에이전트(120)의 위치에 따라 길이가 가변될 수 있다.
이를 위해, 상기 도킹 스테이션(110)은 하부단이 수중의 바닥면에 고정되는 지지체(111)와 상기 지지체(111)에 대하여 회전가능하게 결합하는 회전체(112)가 상기 지지체(111)의 상부측에 배치된다.
여기서, 상기 회전체(112)는 적정한 개수의 모터 및 기어결합을 통해 상기 지지체(111)에 결합되는 형태로 구현될 수 있다. 더불어, 상기 윈치(113) 역시 적정한 개수의 모터 및 기어결합을 통해 드럼을 정,역 방향으로 회전시킴으로써 케이블(140)을 감거나 풀 수 있도록 한다. 이러한 구성은 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 도킹 스테이션(110), 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)에는 상기 도킹 스테이션(110) 또는 이동형 에이전트(120) 측으로 도킹체(130)를 유도하기 위한 유도신호를 송출하는 유도부가 각각 구비된다.
이러한 유도부는 제1범위의 거리에 위치하는 도킹체(130)로 초음파를 발생시켜 제2범위 내의 거리로 도킹체(130)를 유도하는 적어도 하나의 초음파비콘(151)과, 제2범위 내의 거리로 유도된 도킹체(130)와 이동형 에이전트(120)와의 실시간 거리를 측정하여 도킹체(130)를 제2범위에서 제3범위 내의 거리로 유도하는 이미징소나와, 제3범위 내의 거리로 유도된 도킹체(130)에서 이동형 에이전트(120)의 위치를 파악하여 도킹체가 접속되도록 유도하는 수중카메라(153)로 구비된다.
여기서, 상기 제1범위의 거리, 제2범위의 거리 및 제3범위의 거리는 상기 도킹체(130)와 이동형 에이전트(120)와의 이격거리를 의미하며, 상기 제2범위의 거리는 상기 제1범위의 거리보다 상대적으로 가깝고 상기 제3범위의 거리보다 상대적으로 먼 거리를 의미한다.
일례로, 상기 제1범위의 거리는 원거리에 해당하는 거리로 30 ~ 1500m 범위의 거리일 수 있고, 상기 제2범위의 거리는 중간거리에 해당하는 거리로 10 ~ 30m 범위의 거리일 수 있으며, 상기 제3범위의 거리는 근거리에 해당하는 거리로 1 ~ 10m 범위의 거리일 수 있다.
그러나, 상기 제1범위, 제2범위, 제3범위의 거리는 상대적으로 거리가 멀고 가까움을 나타내는 것으로 이해되어야 할 것이며, 상술한 거리에 특정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
상기 초음파비콘(151)은 이동형 에이전트(120)에 구비되고, 상기 이미징소나(152)는 도킹스테이션(110)에 구비되며, 상기 수중카메라(153)는 도킹체(130)에 구비된다. 더불어, 상기 도킹체(130)에는 상기 초음파비콘(151)에서 발생되는 유도신호를 수신하기 위한 수중청음기(154)가 구비된다.
도 3c 및 도 3d를 참고하면, 상기 도킹체(130)가 도킹 스테이션(110)으로부터 원거리에 위치하는 경우 상기 초음파비콘(151)을 통해 초음파를 발생시키면 상기 도킹체(130)의 수중청음기가 초음파를 수신함으로써 도킹체(130)를 도킹 스테이션(110)의 중간거리 측으로 러프하게 유도한다.
그런 다음, 상기 도킹체(130)가 중간거리 측으로 유도되면 상기 이미징소나(152)를 통해 도킹 스테이션(110)과 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)의 상호 거리를 실시간으로 측정하고 제어명령을 스마트 케이블(140)을 통해 상기 이동형 에이전트(120) 측으로 전달하여 줌으로써 상기 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120)의 근거리까지 유도될 수 있도록 한다.
이후, 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120)의 근거리로 접근하면 도킹체(130)에 부착된 수중카메라를 통해 이동형 에이전트(120)의 위치를 파악하고 이 데이터를 통신부(128,134)를 통해 도킹체(130)측으로 전달함으로써 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120)에 접속된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템(100)은 도킹체(130)와 도킹 스테이션(110)의 이격거리에 따라 서로 다른 형태의 유도방식을 채용함으로써 보다 원활하고 정확한 도킹이 이루어질 수 있도록 한다.
여기서, 상기 이미징소나(152)는 상기 회전체(112) 측에 구비됨으로써 지지체(111)에 대한 회전체(112)의 회전을 통해 항상 도킹체(130)와 서로 마주보는 방향에 배치될 수 있도록 한다.
상기 이동형 에이전트(120)는 상기 도킹체(130)를 유도한 후 도킹체(130)가 직접 접속되는 것이다. 이러한 이동형 에이전트(120)는 케이블(140)을 매개로 상기 도킹 스테이션(110)과 연결되도록 함으로써 상기 윈치(113)의 작동을 통해 도킹 스테이션(110)으로부터 일정거리 이격된 후 조류의 흐름방향으로 수중에서 계류될 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템(100)은 도킹체(130)가 도킹 스테이션(110)에 직접 도킹되는 종래와는 달리 케이블(140)을 매개로 수중에 조류의 흐름방향을 따라 계류하는 별도의 이동형 에이전트(120)에 접속되도록 함으로써 도킹 스테이션(110) 및 이동형 에이전트(120)를 소형으로 사용하더라도 조류에 의한 영향을 최소화하여 원활한 도킹이 이루어질 수 있게 된다.
여기서, 상기 케이블(140)은 공지의 스마트케이블로 구비되어 상기 도킹 스테이션(110)으로부터 이동형 에이전트(120) 측으로 데이터 및 제어신호의 전송이 가능하도록 함으로써 상기 도킹 스테이션(110)에서 이동형 에이전트(120)의 정확한 위치를 파악할 수 있도록 한다.
더불어, 상기 스마트케이블은 광학센서(미도시)가 내장되어 스마트케이블 양 끝단의 3차원적인 위치 및 회전을 추정할 수 있도록 한다. 또한 상기 스마트케이블의 내부에는 통신선과 전원선이 각각 내장되어 이동형 에이전트(120)와 도킹체(130)의 도킹시 배터리의 충전 및 데이터의 송수신이 수행될 수 있도록 한다.
한편, 상기 이동형 에이전트(120)는 일측에 상기 도킹체(130)의 접속부(132)가 도킹되는 피접속부(122a)를 갖는 본체(122)와 상기 본체(122)의 둘레방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 방향키(124)를 포함한다.
이에 따라, 상기 이동형 에이전트(120)는 상기 케이블(140)에 의해 조류 방향을 따라 수중에서 계류된다 하더라도 상기 방향키(124)에 의해 일정한 방향을 향할 수 있도록 한다.
더불어, 상기 본체(122)에는 적어도 하나의 추진기(126)가 구비되어 계류위치가 조정될 수 있도록 함으로써 상기 도킹체(130)와의 도킹작업시 조류에 의한 방해력을 극복할 수 있도록 한다.
이에 따라, 상기 이동형 에이전트(120)에 접속되는 도킹체(130)가 길이가 긴 어뢰형으로 구비된다 하더라도 상기 추진기(126)를 통해 본체(122)의 위치를 조정함으로써 상기 도킹체(130)가 이동 경로를 선회할 필요없이 보다 빠르고 정확하게 이동형 에이전트(120) 측으로 접속될 수 있게 된다.
또한, 상기 본체(122) 및 도킹체(130)에는 상기 이동형 에이전트(120)와 도킹체(130)의 직접적인 통신이 이루어질 수 있도록 서로 대응되는 통신부(128,134)가 각각 구비된다.
즉, 본체(122)에는 제1통신부(128)가 구비되고 상기 도킹체(130)에는 상기 제1통신부(128)와 대응되는 제2통신부(134)가 마련된다. 이에 따라, 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)는 상기 이미징소나(152)를 통해 근거리까지 유도된 상태에서 상기 수중카메라(153) 및 통신부(128,134)를 통해 서로 간의 위치에 대한 정보를 주고 받음으로써 정밀한 위치 제어 및 자세 제어를 통해 원활한 도킹 작업이 이루어지게 된다.
더불어, 상기 통신부(128,134)는 상기 도킹 스테이션(110) 측으로부터 케이블(140)을 통해 전송되는 데이터 및 제어신호를 상기 이동형 에이전트(120)를 거쳐 도킹체(130) 측으로 전달하는 역할을 수행한다.
상기 도킹체(130)는 수중에서 자율 운항을 통해 부여받은 임무에 맞는 여러가지 정보를 수집하기 위한 것이다. 이러한 도킹체(130)는 AUV(autonomous underwater vehicle)이나 ROV(romotely operated vehicle) 등과 같은 무인 잠수함 또는 무인 로봇일 수 있다.
이러한 도킹체(130)는 여러가지 수중 정보를 획득한 후 내부 배터리의 충전 및 교체와 같은 필요한 정비 작업을 위해 주기적으로 이동형 에이전트(120) 측으로 유도된 후 일측에 구비된 접속부(132)를 통해 상기 이동형 에이전트(120)의 접속부(132)에 도킹될 수 있다.
또한, 상기 도킹체(130)는 상기 초음파비콘(151)으로부터 방출되는 신호를 수신하기 위한 별도의 수중청음기(154)와, 근거리에서 이동형 에이전트(120)의 영상을 촬영하기 위한 수중카메라(153) 등이 장착될 수 있다.
이와 같은 도킹체(130)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 도킹체(130)는 상술한 바와 같이 일측에 상기 제2통신부(134)가 구비되어 상기 이동형 에이전트(120)의 제1통신부(128)와 정보 및 제어명령을 송,수신할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 제1통신부(128)와 송,수신되는 정보 및 제어명령은 도킹체(130)에 구비되는 수중청음기(154) 및 수중카메라(153)를 통해 획득된 정보를 포함할 수 있다.
상기 제1통신부(128) 및 제2통신부(134)는 LED광원으로 구비되어 Optical Link를 이용한 통신을 통해 송,수신이 이루어질 수 있다. 일례로, LED광원의 깜빡임을 통해 수중에서 빛을 이용하여 필요한 정보를 주고받을 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹체(130)의 도킹방법을 도 3a 내지 도 4를 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 케이블(140)이 윈치(113)에 감긴 상태에서 회전체(112)를 지지체(111)에 대하여 일정각도 회전시켜 조류의 흐름 경로 상에 이동형 에이전트(120)가 위치되도록 하고, 윈치(113)를 작동시켜 케이블(140)이 풀리도록 함으로써 도킹 스테이션(110)으로부터 일정거리 이격된 상태로 이동형 에이전트(120)가 계류되도록 한다(S1). 여기서, 상기 이동형 에이전트(120)는 조류 방향과 동일한 방향으로 계류되며, 본체(122)에 구비된 적어도 하나의 방향키(124)를 통해 일정한 방향을 유지할 수 있게 된다.
이후, 상기 초음파비콘(151)을 통해 도킹체(130) 측으로 초음파를 발생시켜 상기 도킹체(130)를 초음파로 도킹 스테이션(110) 측으로 유도함으로써 도킹체(130)가 도킹 스테이션(110)의 중간거리까지 이동되도록 한다(S21).
이를 통해, 상기 도킹체(130)가 도킹 스테이션(110) 또는 이동형 에이전트(120)와 중간거리의 위치로 접근하면 상기 이미징소나(152)에 의해 촬영된 영상을 통해 이동형 에이전트(120)와 도킹체(130)의 상호거리를 확인하고, 상기 케이블(140)을 통해 제어명령을 이동형 에이전트(120)측으로 전달함으로써 상기 이동형 에이전트(120) 및 도킹체(130)의 위치가 정렬된 상태에서 도킹체(130)를 이동형 에이전트(120)의 매우 근접한 거리까지 유도한다(S22).
여기서, 상기 이동형 에이전트(120)의 위치 조정은 본체(122)에 구비된 적어도 하나의 추진기(126)를 이용하여 조류의 흐름을 극복할 수 있도록 한다.
한편, 도킹 작업시 상기 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120)로부터 중간거리에 위치하는 경우 상기 초음파비콘(151)을 통한 도킹체(130)의 유도작업은 생략될 수 있음을 밝혀둔다(S21).
이후, 상기 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120)와 매우 근접한 거리로 접근하면 상기 수중카메라(153)에 의해 획득된 정보와 더불어 상기 제1통신부(128) 및 제2통신부(134)의 통신에 의해 상호 간의 위치에 대한 정보를 송, 수신하여 도킹체(130) 및 이동형 에이전트(120)의 위치를 정렬시키면서(S23) 도킹체(130)의 접속부(132)가 이동형 에이전트(120)의 피접속부(122a)에 정확하게 접속되도록 한다(S3).
마지막으로, 상기 도킹체(130)가 이동형 에이전트(120) 측으로의 도킹이 완료되면 윈치(113)를 작동시켜 케이블(140)을 드럼에 감아줌으로써 도킹체(130)와 도킹이 완료된 이동형 에이전트(120)를 도킹 스테이션(110) 측으로 회수한다(S4).
이후, 상기 도킹체(130)는 상기 도킹 스테이션(110)으로부터 전원을 공급받거나 수리 및 부품의 교체 등과 같은 유지보수 작업이 가능하게 됨으로써 물 밖으로 회수하지 않고도 장시간 계속적인 작업이 가능하게 된다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템
110 : 도킹 스테이션 111 : 지지체
112 : 회전체 113 : 윈치
120 : 이동형 에이전트 122 : 본체
122a : 피접속부 124 : 방향키
126 : 추진기(thruster) 128 : 제1통신부
130 : 도킹체(target vehicle) 132 : 접속부
134 : 제2통신부 140 : 스마트케이블
151 : 초음파비콘 152 : 이미징소나
153 : 수중카메라 154 : 수중청음기

Claims (17)

  1. 수중에서 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 도킹하기 위한 시스템에 있어서,
    도킹 스테이션;
    일측이 상기 도킹 스테이션과 케이블을 매개로 이격배치되어 수중에서 조류 방향을 따라 계류하는 이동형 에이전트;
    상기 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 유도하기 위한 유도신호를 송출하는 유도부; 및
    상기 유도신호를 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 유도되어 이동형 에이전트에 접속하는 도킹체;를 포함하되,
    상기 유도부는 제1범위의 거리에 위치하는 도킹체 측으로 초음파를 발생시켜 상기 도킹체를 제2범위의 거리까지 유도하는 초음파비콘과, 상기 제2범위의 거리에 위치하는 도킹체의 영상을 촬영하여 상기 도킹체를 제3범위의 거리까지 유도하는 이미징소나 및 상기 제3범위의 거리에 위치한 도킹체의 위치를 파악하여 이동형 에이전트로 유도하는 수중카메라를 포함하는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2범위 거리는 상기 제1범위의 거리보다 상대적으로 가깝고, 상기 제3범위의 거리보다 상대적으로 먼 거리인 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파비콘은 상기 이동형 에이전트에 구비되고, 상기 이미징소나는 도킹 스테이션에 구비되며, 상기 수중카메라는 도킹체에 구비되는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 케이블은 데이터 및 제어신호의 전송이 가능한 스마트케이블인 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스마트케이블은 일단이 상기 이동형 에이전트에 연결되고 타단이 상기 도킹 스테이션의 윈치에 연결되어 상기 윈치의 작동을 통해 상기 도킹 스테이션과 이동형 에이전트의 거리가 가변되는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이동형 에이전트는 상기 도킹체의 접속부가 도킹되는 피접속부를 갖는 본체와 상기 본체의 둘레방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 방향키를 포함하는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 본체는 적어도 하나의 추진기가 구비되어 상기 이동형 에이전트의 계류위치가 조정되는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 본체 및 도킹체에는 상기 이동형 에이전트의 위치에 대한 데이터를 송,수신하기 위한 통신부가 서로 대응되도록 구비되어 상기 도킹체의 위치가 조정되는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 이미징소나는 촬영되는 영상을 통해 상기 이동형 에이전트와 도킹체의 상호거리를 확인하고 제어 명령을 스마트케이블을 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 전달하는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 하부단이 수중에 고정되는 지지체와 상기 지지체에 대하여 회전가능하게 결합되는 회전체가 상기 지지체의 상부측에 배치되는 수중 이동형 에이전트 도킹 시스템.
  11. 수중에서 도킹체를 도킹 스테이션 측으로 도킹하기 위한 방법에 있어서,
    상기 도킹체가 접속되는 이동형 에이전트를 상기 도킹 스테이션으로부터 스마트케이블을 매개로 일정거리 이격시켜 조류방향으로 계류시키는 단계;
    유도부를 통하여 상기 도킹체 측으로 유도신호를 송출하는 단계; 및
    상기 유도신호를 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 유도된 도킹체가 상기 이동형 에이전트에 접속하는 단계;를 포함하되,
    상기 유도부는 초음파를 발생시키는 초음파비콘과 영상을 촬영하는 이미징소나 및 이동형 에이전트의 위치를 파악하는 수중카메라를 포함하고, 상기 도킹체는 상기 도킹 스테이션으로부터 제1범위의 거리에 위치하는 경우 초음파를 통해 도킹 스테이션 측으로 유도되고 상기 도킹 스테이션으로부터 제2범위의 거리에 위치하는 경우 상기 이미징소나에 의해 촬영된 영상을 통해 도킹체가 제3범위의 거리까지 유도되며, 상기 도킹체가 제3범위의 거리에 위치하는 경우 수중카메라를 통해 이동형 에이전트로 유도되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제2범위 거리는 상기 제1범위의 거리보다 상대적으로 가깝고, 상기 제3범위의 거리보다 상대적으로 먼 거리인 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 이동형 에이전트와 도킹체의 상호거리는 상기 이미징소나를 통해 촬영되는 영상을 통해 확인된 후 상기 이동형 에이전트와 도킹체의 정렬을 위한 제어 명령이 스마트케이블을 통해 상기 이동형 에이전트 측으로 전달되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 이동형 에이전트는 일단이 상기 이동형 에이전트에 연결되고 타단이 상기 도킹 스테이션의 윈치에 연결되는 스마트케이블의 길이가 상기 윈치의 작동을 통해 가변되어 계류 위치가 조정되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 이동형 에이전트는 상기 도킹체의 접속부가 도킹되는 피접속부를 갖는 본체와 상기 본체의 둘레방향을 따라 배치되는 적어도 하나의 추진기를 포함하고, 상기 추진기의 작동을 통해 상기 이동형 에이전트의 계류위치가 조정되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 이동형 에이전트 및 도킹체는 수중카메라를 통해 파악된 이동형 에이전트의 위치에 대한 정보 및 제어신호를 송,수신하기 위한 통신부가 서로 대응되도록 구비되어 상기 도킹체의 위치가 조정되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 하부단이 수중에 고정되는 지지체와 상기 지지체에 대하여 회전가능하게 결합되는 회전체로 구비되고, 상기 회전체의 회전을 통해 상기 이동형 에이전트가 조류방향과 일치되는 수중 이동형 에이전트를 이용한 도킹방법.
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