재난상황 틈새 정찰 로봇

목표 및 제작 동기

이 로봇은 붕괴 재난 현장에서 사람이 직접 진입하기 어려운 좁고 어두운 잔해 틈 내부를 탐색하기 위한 재난 정찰 로봇입니다. 붕괴 현장에서는 입구가 좁거나 내부 경로가 굴곡져 있을 수 있으며, 바닥이 평탄하지 않고 잔해가 흩어져 있어 일반적인 주행 로봇이 안정적으로 진입하기 어렵습니다. 또한 내부가 어둡고 시야가 제한되어 구조대가 외부에서 내부 상황을 즉시 확인하기 어렵습니다. 이를 해결하기 위해 저상형 크롤러 기반 로봇이 1차적으로 사람이 들어가기 어려운 좁은 입구 안으로 진입합니다. 내부에서 가벼운 잔해 장애물이 경로를 막는 경우에는 전방 푸셔를 활용해 장애물을 제거하고 추가 진입을 시도합니다. 이후 내부 공간은 존재하지만 입구가 로봇 본체보다 더 좁아 직접 진입이 어려운 경우에는, 로봇에 장착된 접이식 막대형 카메라 프로브를 전개하여 좁은 입구 너머의 내부 상황을 확인합니다. 이때 프로브 끝단의 카메라로 내부 영상을 확보하고, 프로브 중간 지점에 배치한 열화상 센서를 통해 생존자 후보 열 정보를 함께 확인합니다. 로봇은 일반 카메라 영상, LED 조명, 열화상 센서를 활용해 내부 상황과 생존자 후보 열원 정보를 외부 모니터로 송출합니다. 이 서비스는 로봇의 직접 진입, 장애물 제거, 확장형 프로브 탐색을 상황에 따라 전환함으로써 구조대가 위험 공간에 직접 진입하기 전에 내부 상태를 사전에 확인할 수 있도록 돕는 것을 목표로 합니다. [기대효과] 이 로봇은 붕괴 재난 현장에서 구조대가 직접 진입하기 어려운 좁고 어두운 공간의 내부 상황을 사전에 확인하는 데 활용될 수 있습니다. 로봇이 직접 진입 가능한 구간은 크롤러로 탐색하고, 장애물이 있는 구간은 푸셔로 제거를 시도하며, 본체가 들어갈 수 없는 좁은 입구에서는 확장형 카메라 프로브로 내부를 확인함으로써 다양한 잔해 환경에 대응할 수 있습니다. 특히 일반 카메라만으로 확인하기 어려운 어두운 내부 공간에서 열화상 센서를 활용하면 생존자 가능성이 있는 열원 후보를 외부 구조대에게 전달할 수 있습니다. 로봇이 생존자를 직접 판단하는 것이 아니라, 구조대가 판단할 수 있는 추가 정보를 제공하는 방식이므로 재난 현장 정찰 보조 시스템으로서 의미가 있습니다. 또한 4m × 3m 제한 공간 안에서도 재난 현장의 핵심 제약인 좁은 진입로, 굴곡진 통로, 잔해 장애물, 초협소 입구, 저시야 환경을 단계적으로 구현할 수 있습니다. 이를 통해 로봇의 진입 가능성, 장애물 제거 성공 여부, 프로브 전개 거리, 열원 후보 탐지 여부, 후진 복귀 가능성 등을 정량적으로 검증할 수 있습니다. 결과적으로 이 서비스는 구조대의 초기 판단을 보조하고, 위험 공간에 대한 사전 탐색 가능성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.

프로젝트 컨셉

4m × 3m 공간 안에 붕괴 현장의 잔해 틈을 모사한 환경을 구축합니다. 환경은 크게 세 단계로 구성합니다. 첫 번째 구간은 로봇 본체가 진입 가능한 좁은 입구입니다. 두 번째 구간은 굴곡진 통로와 가벼운 잔해 장애물이 존재하여 로봇이 주행하기 어렵지만, 장애물을 제거하면 추가 진입이 가능한 구간입니다. 세 번째 구간은 내부 공간은 있으나 입구가 로봇 본체보다 좁아 본체 진입이 불가능한 구간으로 설정합니다. 내부는 어두운 환경으로 구성하고, 생존자 후보를 모사하기 위해 핫팩, 발열 패드, 따뜻한 물병 등 열원 대체물을 배치합니다. 로봇은 저상형 크롤러 구조로 제작하여 낮고 좁은 공간에 진입할 수 있도록 합니다. 차체에는 일반 카메라, LED 조명, 열화상 센서, 거리센서, IMU를 장착합니다. 일반 카메라는 내부 구조와 장애물 확인에 사용하고, 열화상 센서는 생존자 후보 열원 탐지에 활용합니다. 거리센서는 전방 장애물, 통로 폭, 입구 크기 판단에 사용하며, IMU는 로봇의 기울기와 전복 위험을 감지하는 데 사용합니다. 로봇 전방에는 가벼운 잔해 모형을 밀어낼 수 있는 푸셔 구조를 장착합니다. 장애물이 감지되면 로봇은 주행을 멈추고 푸셔를 이용해 장애물 제거를 시도한 뒤, 통로가 확보되면 추가 진입합니다. 이후 입구가 로봇 본체보다 좁아 직접 진입할 수 없는 구간에서는 접이식 막대형 카메라 프로브를 전개합니다. 프로브 끝단에는 카메라와 LED를 장착하여 좁은 입구 너머의 영상을 확보하고, 프로브 중간 지점에는 열화상 센서를 배치하여 내부 열원 후보를 탐지합니다. 제어 방식은 주행 모드, 장애물 제거 모드, 프로브 탐색 모드, 전복 위험 정지 모드, 후진 복귀 모드로 구분합니다. 로봇은 통로 상태에 따라 직접 주행, 장애물 제거, 프로브 전개를 선택하며, 굴곡진 통로와 불규칙한 잔해 환경에서도 안정적으로 탐색할 수 있도록 주행 속도와 동작을 조절합니다. 탐색 영상과 열원 후보 정보는 외부 모니터에 실시간으로 표시합니다. [개발 역량] 이 로봇을 개발하기 위해서는 기구 설계, 임베디드 제어, 센서 데이터 처리, 영상 송출, 로봇 주행 제어 역량이 필요합니다. 먼저 저상형 크롤러 차체와 전방 푸셔, 접이식 막대형 카메라 프로브를 설계하기 위해 3D 모델링 및 3D 프린팅 기반 기구 설계 역량이 요구됩니다. 또한 모터, 배터리, 제어보드, 카메라, 열화상 센서, 거리센서, IMU 등을 통합하는 하드웨어 구성 능력이 필요합니다. 소프트웨어 측면에서는 로봇의 주행 모드 전환 로직을 설계해야 합니다. 전방 장애물 감지 시 푸셔를 작동하고, 본체 진입이 어려운 좁은 입구에서는 카메라 프로브를 전개하며, 기울기가 일정 기준을 넘으면 전복 위험으로 판단해 정지하거나 후진 복귀하는 제어 로직을 구현합니다. 또한 열화상 센서 데이터를 기반으로 주변보다 온도가 높은 영역을 생존자 후보 열원으로 표시하고, 일반 카메라 영상과 함께 외부 화면에 송출하는 영상 처리 및 인터페이스 구현 역량이 필요합니다. 이 로봇은 단순 주행 로봇이 아니라, 협소하고 굴곡진 재난 환경에서 상황에 따라 탐색 방식을 전환하는 시스템입니다. 따라서 환경 조건 정의, 센서 기반 상태 판단, 주행 및 기구 제어, 반복 실험을 통한 성능 검증 역량이 종합적으로 요구됩니다. [지원 동기] 이번 프로젝트는 정해진 형태의 로봇을 만드는 것이 아니라, 팀이 직접 환경과 문제를 정의하고 이를 해결하는 로봇을 구현한다는 점에서 의미가 크다고 생각합니다. 저희 팀은 붕괴 재난 현장에서 사람이 직접 진입하기 어려운 좁고 어두운 잔해 틈을 문제 상황으로 정의하고, 이 환경에 특화된 재난 정찰 로봇을 개발하고자 합니다. 그동안 저희가 접했던 로봇 주행 환경은 비교적 평탄하고 주행하기 쉬운 도로 또는 실내 공간이 중심이었습니다. 하지만 이번 아이디어는 굴곡진 통로, 불규칙한 잔해, 좁은 입구, 어두운 내부 공간처럼 로봇이 주행하고 인식하기 어려운 극한의 환경을 다룬다는 점에서 특별한 도전이 될 것이라고 생각합니다. 특히 이 로봇은 단순히 카메라를 장착한 주행 로봇이 아니라, 상황에 따라 탐색 방식을 전환하는 구조를 가집니다. 로봇이 직접 들어갈 수 있는 구간은 크롤러로 진입하고, 장애물이 있는 경우에는 푸셔를 통해 제거를 시도하며, 본체가 들어갈 수 없는 좁은 입구에서는 접이식 카메라 프로브를 전개합니다. 어려운 환경을 대상으로 하는 만큼 구현 과정에서 주행 불안정, 장애물 제거 실패, 프로브 전개 오차, 영상 송출 문제 등 여러 시행착오가 발생할 수 있다고 생각합니다. 하지만 이러한 문제를 하나씩 분석하고 개선하면서 끝까지 포기하지 않고, 재난 환경에 적합한 로봇 구조와 제어 방식을 잘 설계하고 구현해보고자 합니다.

팀원 기여도

• 황정욱e4ds 회원
• 문찬혁e4ds 회원
• 김진우e4ds 회원
• 정용빈e4ds 회원
• 김규리e4ds 회원
• 이신재e4ds 회원