The cave exploration is needed many equipment, people and time, effort. As well as there is the dangerousness of accidents. Also, In Korean, there are many mountains which cover 70% and in mountains, there are several hundreds of caves. As well as that, there are underground fortresses in most of North Korea region. In this reason, need for preparing cave battle is necessary and the first thing to do is cave reconnaissance. However, a lot of time and effort is needed on account of the cave circumstance such as its complicacy and darkness. Despite the fact the advantage of robot reconnaissance for saving the time, effort and reducing casualties, the robots developed so far have limitation of mobility with lack of maintaining its traction with the surface in cave. Therefore, development of moving robot which is free for various obstacles like stalactites and stalagmites is needed. For this reason, this thesis suggests a rappel-type mobile robot which applies action attribute of spider and bat. The rappel-type mobile robot is a kind of process to move desired two points by shooting, releasing and rolling the string respectively. The robot is consist of two parts, mobile part and launcher part. The launch part is designed to shoot and move and cut the string respectively by using launcher, clutch and cutter. What is more, the mobile part is designed to move on the string with the maximum speed of 50cm/s by spiral-mobile mechanism. Last but not least, design factor is applied to find out the optimized combination for its best performance. Also, I proved the concept of application by experiments with the robot manufactured.
동굴탐사는 많은 장비와 인원 그리고 시간과 노력이 필요할 뿐만 아니라 안전사고의 위험성도 크다.또한 우리나라는 70% 이상이 산지이며 수백 개의 동굴이 존재한다. 또한 북한은 모든 지역에 동굴요새를 구축하고 있다. 따라서 전투가 발생한다면 동굴전에 대한 대비가 반드시 필요하다. 그 중 가장 선행되어야 하는 것이 동굴 정찰이다. 하지만 동굴은 어둡고 복잡한 구조로 인해 높은 위험성과 많은 시간, 노력이 요구된다. 로봇을 이용하면 시간과 노력을 단축 할 수 있고 인명피해도 줄일 수 있지만 현재까지 개발된 탐사용 로봇은 동굴의 복합적인 장애물로 인해 지면과 충분한 견인력을 유지하기가 어려우므로 이동성(Mobility)에 많은 제약이 따르게 된다. 따라서 동굴의 복잡한 장애물에 영향을 받지 않고 이동 가능한 로봇의 개발이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 박쥐와 거미의 이동특성을 적용시킨 레펠형 이동 메커니즘을 제안한다. 레펠형 이동 메커니즘이란 목표로 하는 지점에 줄을 발사하여 고정하고 고정된 두 지점의 줄을 감거나 풀면서 공간을 이동하는 메커니즘이다.
이 메커니즘은 이동부와 발사부로 구분된다. 발사부는 발사기, 이중축, 절단 메커니즘을 적용해서 탄을 발사하여 줄을 목표지역에 고정하고 줄을 타고 이동하며 필요시 줄을 절단할 수 있도록 설계하였다. 또한 이동부는 나선형 이동 메커니즘을 적용하여 줄을 타고 로봇이 이동시 최대 50cm/s의 속도로 이동할 수 있도록 설계하였다. 또한 설계시 각 설계변수는 로봇의 성능을 구현하기 위한 최적의 조합을 찾아서 설계에 적용하였다. 또한 제작한 로봇으로 로봇의 운용개념을 실험을 통하여 검증하였다.
