KR20140010544A

KR20140010544A - Remotely operated vehicle

Info

Publication number: KR20140010544A
Application number: KR1020120076460A
Authority: KR
Inventors: 최윤규; 김태훈; 은종호; 이동훈; 임범현; 최두진
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-01-27
Also published as: KR101358320B1

Abstract

Provided is a working robot which includes: a housing frame; a tool frame which is installed on the housing frame, and which accommodates a plurality of tools having different types of functions; and a manipulator which is mounted with more than one among the tools to perform work. The manipulator includes: a coupler provided for combining with more than one among the said tools; and a rotational device for rotating the coupler.

Description

Working robots {REMOTELY OPERATED VEHICLE}

본 발명은 작업 로봇(ROV; Remotely Operated Vehicle)에 관한 것이다.The present invention relates to a remotely operated vehicle (ROV).

일반적으로 해저 오일/가스 생산시스템의 설치, 해저 자원의 탐사, 해저 케이블의 설치, 침몰 선박의 인양, 수중 구조물의 수리 등과 같은 수중 작업을 위해 작업 로봇(ROV; Remotely Operated Vehicle)이 활용되고 있다. 작업 로봇은 통상 매니퓰레이터(manipulator)로 불리우는 로봇 암(arm)을 사용하여 필요한 수중 작업을 수행한다.In general, a remotely operated vehicle (ROV) is used for underwater operations such as installation of a subsea oil / gas production system, exploration of subsea resources, installation of submarine cables, salvage of a sinking vessel, repair of an underwater structure, and the like. The working robot uses a robot arm, commonly referred to as a manipulator, to perform the necessary underwater work.

그런데, 해저 오일/가스 생산 플랜트를 설치하는 등의 경우에 있어 다양한 수중 작업이 요구되고 있으나, 작업 로봇의 매니퓰레이터를 사용하여 수행할 수 있는 작업의 종류는 제한적인 실정이다. 예를 들어, 작업 로봇 1대에 설치할 수 있는 매니퓰레이터의 개수는 제한될 수 밖에 없으므로, 새로운 유형의 작업을 수행하기 위해서는 작업 로봇을 수면으로 상승시켜 모선으로 인양하고, 모선 측의 작업자가 작업 로봇의 매니퓰레이터에 새로운 조우(jaw)를 교체한 다음, 다시 작업 로봇을 심해의 작업 위치로 하강하여 해당 작업을 수행하여야 하므로, 몹시 비효율적이었다.By the way, in the case of installing a subsea oil / gas production plant, such as a variety of underwater work is required, but the kind of work that can be performed using the manipulator of the work robot is limited situation. For example, the number of manipulators that can be installed on one work robot is limited, so in order to perform a new type of work, the work robot is lifted to the surface and lifted to the mother ship. It was very inefficient because the manipulator had to be replaced with a new jaw, then the work robot had to be lowered to the deep sea work position to perform the task.

한편, 여러 대의 작업 로봇을 활용하여 수중 작업을 수행하는 방안을 고려할 수 있지만, 선박 한 척에는 통상 1~2대의 작업 로봇만을 탑재할 수 있어, 다른 작업 로봇을 운용하고자 할 경우 추가적인 선박을 필요로 하게 되어 큰 경제적 비용 손실을 초래하게 된다. 뿐만 아니라, 작업 로봇은 다양한 기능을 수행하기 위한 장치들을 탑재하고 있어, 작업 로봇을 2대 이상 운용할 경우, 운용 대수에 비례하여 작업 로봇의 운용 비용의 소모가 증가할 뿐 아니라, 요구되는 조종자의 수가 늘어나 인력 낭비가 초래될 수 있다.On the other hand, it is possible to consider a method of performing underwater work by using several work robots, but one or two work robots can usually be mounted on a ship, and if a user wants to operate another work robot, an additional ship is required. This results in a large economic cost loss. In addition, the work robot is equipped with devices for performing various functions. When two or more work robots are operated, not only the operation cost of the work robot increases in proportion to the number of operating robots, but also The increase could lead to wasted workforce.

본 발명은 최소한의 작업 로봇의 매니퓰레이터를 사용하여 다양한 종류의 작업을 수행할 수 있는 작업 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a work robot capable of performing various kinds of work using a manipulator of a minimum work robot.

본 발명의 다른 과제는 작업 로봇을 수면으로 상승시켜 툴을 교체하지 않고 수중에서 원하는 작업의 종류에 맞게 매니퓰레이터의 툴을 교체하여, 필요한 작업을 수행할 수 있는 작업 로봇을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a work robot capable of carrying out necessary work by replacing a tool of a manipulator in accordance with a desired work type in water without raising the work robot by changing the tool to the surface.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징 프레임; 상기 하우징 프레임에 설치되고, 서로 다른 기능을 갖는 복수의 툴을 수용하는 툴 프레임; 및 상기 하우징 프레임에 설치되고, 상기 복수의 툴 중 하나 이상의 툴을 장착하여 작업을 수행하는 매니퓰레이터를 포함하며, 상기 매니퓰레이터는 상기 복수의 툴 중 상기 하나 이상의 툴과 결합하도록 제공되는 커플러; 및 상기 커플러를 회전시키기 위한 회전 장치를 포함하는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the housing frame; A tool frame installed in the housing frame and accommodating a plurality of tools having different functions; And a manipulator installed in the housing frame, the manipulator mounting and performing one or more tools of the plurality of tools, the manipulator being coupled to the one or more tools of the plurality of tools; And a working robot including a rotating device for rotating the coupler may be provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 매니퓰레이터는 상기 회전 장치로 상기 커플러를 일방향으로 회전시켜 상기 툴과 결합되고, 타방향으로 회전시켜 상기 툴과 분리되는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the manipulator may be provided with a work robot that is coupled to the tool by rotating the coupler in one direction with the rotating device, and is separated from the tool by rotating in the other direction.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 툴 프레임은 상기 복수의 툴을 각각 수용하기 위한 복수의 툴 수용홈을 구비하는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the tool frame may be provided with a working robot having a plurality of tool receiving grooves for receiving the plurality of tools, respectively.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 커플러는 제1 나사부를 포함하며, 상기 복수의 툴 각각은 상기 제1 나사부에 체결 가능하도록 제공되는 제2 나사부를 포함하는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the coupler may include a first threaded portion, and each of the plurality of tools may be provided with a working robot including a second threaded portion provided to be fastened to the first threaded portion.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 툴 중 하나 이상의 툴의 외면 측에는 걸림 부재가 형성되고, 상기 복수의 툴 수용홈 중 하나 이상의 툴 수용홈의 내부에는 상기 걸림 부재와 대응하는 걸림홈이 형성되는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a locking member is formed on an outer surface side of at least one of the plurality of tools, and a locking groove corresponding to the locking member is formed inside one or more tool receiving grooves of the plurality of tool receiving grooves. The working robot can be provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 매니퓰레이터는 상기 하우징 프레임에 설치되는 제1 매니퓰레이터 및 제2 매니퓰레이터를 포함하고, 상기 툴 프레임은 상기 제1 매니퓰레이터의 작업 가능 영역 내에 설치되는 제1 툴 프레임 및 상기 제2 매니퓰레이터의 작업 가능 영역 내에 설치되는 제2 툴 프레임을 포함하는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the manipulator includes a first manipulator and a second manipulator mounted on the housing frame, and the tool frame includes a first tool frame and the first manipulator installed in a workable area of the first manipulator. A work robot can be provided that includes a second tool frame installed within the workable area of the two manipulators.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 하우징 프레임에 설치되는 추진 장치; 상기 하우징 프레임에 설치되는 영상 촬영 장치; 및 상기 하우징 프레임에 설치되고, 상기 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상 데이터를 모선 측으로 전송하고, 상기 모선 측으로부터 전송된 제어 신호에 따라 상기 추진 장치, 및 상기 매니퓰레이터를 제어하는 컨트롤 유닛을 더 포함하는 작업 로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the pushing device is installed in the housing frame; An image capturing apparatus installed in the housing frame; And a control unit installed in the housing frame and transmitting image data photographed by the image capturing apparatus to a bus bar side, and controlling the propulsion device and the manipulator according to a control signal transmitted from the bus bar side. An operation robot can be provided.

본 발명의 실시예에 의하면, 최소한의 작업 로봇의 매니퓰레이터를 사용하여 다양한 종류의 작업을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, various kinds of work can be performed using a manipulator of a minimum work robot.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 작업 로봇을 수면으로 상승시켜 툴을 교체하지 않고도 수중에서 원하는 작업의 종류에 맞게 매니퓰레이터의 툴을 교체하여, 필요한 작업을 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to perform the necessary work by replacing the tool of the manipulator in accordance with the desired type of work in the water without lifting the work robot to the surface to replace the tool.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예를 구성하는 매니퓰레이터의 부분 사시도이다.
도 3은 도 1의 실시예를 구성하는 툴 프레임의 사시도이다.
도 4는 복수의 툴을 예시하는 도면이다.1 is a perspective view of a working robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view of the manipulator constituting the embodiment of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view of a tool frame constituting the embodiment of FIG. 1.
4 is a diagram illustrating a plurality of tools.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Unless defined otherwise, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by generic dictionaries may be interpreted to have the same meaning as in the related art and / or the text of this application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇(100)은 하우징 프레임(110), 추진 장치(120), 영상 촬영 장치(130), 조명 장치(140), 툴 프레임(tool frame)(150), 매니퓰레이터(manipulator)(160), 복수의 툴(tool)(170) 및 컨트롤 유닛(control unit)(180)을 포함한다. 작업 로봇(100)은 예를 들어 심해에서 부유하면서 매니퓰레이터(160)를 사용하여 해저 플랜트 설치 등의 다양한 수중 작업을 수행할 수 있다.1 is a perspective view of a working robot according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the work robot 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a housing frame 110, a propulsion device 120, an image photographing device 130, a lighting device 140, and a tool frame. 150, a manipulator 160, a plurality of tools 170, and a control unit 180. The work robot 100 may perform various underwater tasks such as subsea plant installation using the manipulator 160 while floating in the deep sea, for example.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 하우징 프레임(110)은 상부 프레임(111), 하부 프레임(113), 그리고 상부 프레임(111)과 하부 프레임(113)을 연결하는 수직 프레임(112)을 포함할 수 있다. 하우징 프레임(110)은 하나 이상의 개방부를 포함할 수 있다. 일 예로, 하우징 프레임(110)은 기둥 형태로 제공되는 네 개의 수직 프레임(112)에 의하여 상부 프레임(111)과 하부 프레임(113)이 전,후,좌,우 위치에서 연결되는 형태로 제공될 수 있다. 하우징 프레임(110)에는 추진 장치(120), 영상 촬영 장치(130), 조명 장치(140), 툴 프레임(150), 매니퓰레이터(160), 복수의 툴(170) 및 컨트롤 유닛(180)이 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the housing frame 110 may include an upper frame 111, a lower frame 113, and a vertical frame 112 connecting the upper frame 111 and the lower frame 113. Can be. Housing frame 110 may include one or more openings. For example, the housing frame 110 may be provided in a form in which the upper frame 111 and the lower frame 113 are connected in front, rear, left and right positions by four vertical frames 112 provided in a pillar shape. Can be. The propulsion device 120, the image photographing device 130, the lighting device 140, the tool frame 150, the manipulator 160, the plurality of tools 170 and the control unit 180 are installed in the housing frame 110. Can be.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 추진 장치(120)는 상부 프레임(111)과 하부 프레임(113) 사이의 개방부에 설치되어, 작업 로봇(100)을 수평 및 수직 방향으로 추진시킬 수 있다. 추진 장치(120)는 예를 들어 스러스터(thruster) 등으로 구현될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the propulsion device 120 is installed in the opening between the upper frame 111 and the lower frame 113, it is possible to propel the work robot 100 in the horizontal and vertical direction. The propulsion device 120 may be implemented with, for example, a thruster.

영상 촬영 장치(130)는 작업 로봇(100)의 작업 영역에 대한 영상을 촬영할 수 있다. 영상 촬영 장치(130)는 예를 들어, CCD 카메라, CMOS 카메라 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 영상 촬영 장치(130)에서 촬영한 영상 데이터는 컨트롤 유닛(180)으로 전송되며, 컨트롤 유닛(180)에 의하여 통신 케이블(190)을 통해 모선 측으로 전송될 수 있다. 조명 장치(140)는 작업 로봇(100)의 작업 영역으로 조명을 제공할 수 있다. 조명 장치(140)는 일 예로 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있으나, 조명을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.The image capturing apparatus 130 may capture an image of a work area of the work robot 100. The image capturing apparatus 130 may be implemented as, for example, a CCD camera or a CMOS camera, but is not limited thereto. Image data photographed by the image capturing apparatus 130 may be transmitted to the control unit 180, and may be transmitted to the bus line by the control unit 180 through the communication cable 190. The lighting device 140 may provide lighting to the work area of the work robot 100. The lighting device 140 may be implemented as, for example, a light emitting diode (LED), but may be used without particular limitation as long as it can provide lighting.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 하우징 프레임(110)에는 음향 트랜스폰더(acoustic transponder)(116)가 설치될 수 있다. 음향 트랜스폰더(116)는 예를 들어 상부고정부재(114)와 하부고정부재(115)에 의하여 설치될 수 있다. 음향 트랜스폰더(116)는 예를 들어 초음파 등의 음향 신호를 송수신하여 작업 로봇(100)의 위치를 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the housing frame 110 may be provided with an acoustic transponder 116. The acoustic transponder 116 may be installed by, for example, the upper fixing member 114 and the lower fixing member 115. The acoustic transponder 116 may determine the position of the work robot 100 by transmitting and receiving an acoustic signal such as an ultrasonic wave.

툴 프레임(150)은 복수의 툴(170)을 수용 가능하도록 제공된다. 툴 프레임(150)은 매니퓰레이터(160)의 작업 가능 영역 내에 설치될 수 있다. 여기서, 매니퓰레이터(160)의 작업 가능 영역이란 미리 설계되는 매니퓰레이터(160)의 자유도, 직선 이동 거리, 회전, 회동 각도 등의 규격에 따라 매니퓰레이터(160)의 말단부가 이동 가능한 영역을 의미한다. 툴 프레임(150)은 일 예로 툴 보관 바스켓(150a) 내에 설치될 수 있다. 툴 보관 바스켓(150a)은 매니퓰레이터(160)의 작업 가능 영역 내에 설치될 수 있다. 툴 보관 바스켓(150a)은 예를 들어 하부고정부재(115)의 전방 단부 측에 고정되어 매니퓰레이터(160)의 전방 측에 설치될 수 있다. 툴 보관 바스켓(150a)은 매니퓰레이터(160)의 말단 부분이 자유롭게 움직일 수 있도록 상부 측이 개방된 형태로 제공될 수 있다.The tool frame 150 is provided to accommodate the plurality of tools 170. The tool frame 150 may be installed in the workable area of the manipulator 160. Here, the workable area of the manipulator 160 refers to an area in which the distal end of the manipulator 160 is movable in accordance with specifications such as a degree of freedom, linear movement distance, rotation, and rotation angle of the manipulator 160 designed beforehand. The tool frame 150 may be installed in the tool storage basket 150a as an example. The tool storage basket 150a may be installed in the workable area of the manipulator 160. The tool storage basket 150a may be fixed to the front end side of the lower fixing member 115 and installed at the front side of the manipulator 160, for example. The tool storage basket 150a may be provided in a form in which the upper side is opened so that the distal portion of the manipulator 160 can move freely.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 툴 프레임(150)은 작업 로봇(100)에 구비되는 각 매니퓰레이터(160)마다 하나씩 제공될 수 있다. 대안적으로, 복수의 매니퓰레이터(160)에 대하여 하나의 툴 프레임(150)이 구비되거나, 하나의 매니퓰레이터(160)에 대하여 복수의 툴 프레임(150)이 구비되는 것도 가능하다.According to one embodiment of the present invention, one tool frame 150 may be provided for each manipulator 160 provided in the work robot 100. Alternatively, one tool frame 150 may be provided for the plurality of manipulators 160, or a plurality of tool frames 150 may be provided for one manipulator 160.

매니퓰레이터(manipulator)(160)는 복수의 툴(170) 중 하나 이상의 툴(171, 172)을 장착하여 수중 작업을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 매니퓰레이터(160)는 작업 로봇(100)의 전방 측의 개방부에 설치될 수 있다. 매니퓰레이터(160)는 다자유도를 갖는 다관절 로봇 아암 형태로 제공될 수 있다. 매니퓰레이터(160)는 작업 로봇(100)에 하나만 설치될 수도 있고, 복수 개 설치될 수도 있다.The manipulator 160 may mount one or more tools 171 and 172 of the plurality of tools 170 to perform underwater work. According to one embodiment of the invention, the manipulator 160 may be installed in the opening of the front side of the working robot 100. The manipulator 160 may be provided in the form of an articulated robot arm having multiple degrees of freedom. Only one manipulator 160 may be installed in the work robot 100, or a plurality of manipulators 160 may be installed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 매니퓰레이터(160)는 각각 서로 다른 기능을 수행하도록 제공되는 제1 매니퓰레이터(161) 및 제2 매니퓰레이터(162)를 포함한다. 툴 보관 바스켓(150a) 내에는 제1 매니퓰레이터(161)의 기능 수행을 위한 툴들을 수용하도록 제공되는 제1 툴 프레임(151)과, 제2 매니퓰레이터(162)의 기능 수행을 위한 툴들을 수용하도록 제공되는 제2 툴 프레임(152)이 설치될 수 있다. 제1 툴 프레임(151)은 제1 매니퓰레이터(161)의 작업 가능 영역 내에 설치되고, 제2 툴 프레임(152)은 제2 매니퓰레이터(162)의 작업 가능 영역 내에 설치될 수 있다. 툴 프레임(150)에 대하여는 이후 도 3을 참조하여 후술될 것이다.According to one embodiment of the present invention, the manipulator 160 includes a first manipulator 161 and a second manipulator 162 provided to perform different functions, respectively. In the tool storage basket 150a, a first tool frame 151 provided to receive tools for performing a function of the first manipulator 161 and a tool for performing a function of the second manipulator 162 are provided. The second tool frame 152 may be installed. The first tool frame 151 may be installed in the workable area of the first manipulator 161, and the second tool frame 152 may be installed in the workable area of the second manipulator 162. The tool frame 150 will be described later with reference to FIG. 3.

컨트롤 유닛(180)은 영상 촬영 장치(130)에 의해 촬영된 영상 데이터를 통신 케이블(190)을 통해 모선 측으로 전송할 수 있다. 모선 측의 작업 로봇 조종자는 전송된 영상을 모니터를 통해 확인하면서 입력 장치를 이용하여 작업 로봇(100)의 각종 기능들을 제어하기 위한 제어 신호를 입력할 수 있다. 그리고, 컨트롤 유닛(180)은 통신 케이블(190)을 통해 모선 측으로부터 전송되는 제어 신호에 따라 조명 장치(140), 추진 장치(120) 및 매니퓰레이터(160)를 제어할 수 있다.The control unit 180 may transmit image data photographed by the image capturing apparatus 130 to the bus line through the communication cable 190. The work robot operator on the bus side may input a control signal for controlling various functions of the work robot 100 using the input device while checking the transmitted image through the monitor. The control unit 180 may control the lighting device 140, the propulsion device 120, and the manipulator 160 according to a control signal transmitted from the bus bar side through the communication cable 190.

도 2는 도 1의 실시예를 구성하는 매니퓰레이터의 부분 사시도이다. 도 2를 참조하면, 매니퓰레이터(160)는 이의 말단 측에 설치되는 커플러(coupler)(163) 및 회전 장치(164)를 포함할 수 있다. 커플러(163)는 복수의 툴(170) 중 하나 이상의 툴과 택일적으로 결합하도록 제공된다. 커플러(163)는 일 예로 원통 형상으로 제공될 수 있으며, 외면 측에 나사부가 형성될 수 있다. 커플러(163)는 베어링(bearing)(165)에 의하여 회전 가능하도록 지지될 수 있다. 회전 장치(164)는 매니퓰레이터(160)의 내부 측에 제공되어 커플러(163)를 회전시킬 수 있다. 회전 장치(164)는 예를 들어 유압 모터 등으로 구현 가능하다.FIG. 2 is a partial perspective view of the manipulator constituting the embodiment of FIG. 1. FIG. Referring to FIG. 2, the manipulator 160 may include a coupler 163 and a rotating device 164 installed at the distal side thereof. Coupler 163 is provided to alternatively couple with one or more of the plurality of tools 170. The coupler 163 may be provided as, for example, a cylindrical shape, and a thread part may be formed on an outer surface side thereof. The coupler 163 may be rotatably supported by a bearing 165. Rotating device 164 may be provided on the inner side of manipulator 160 to rotate coupler 163. The rotating device 164 may be implemented by, for example, a hydraulic motor.

도 3은 도 1의 실시예를 구성하는 툴 프레임의 사시도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 툴 프레임(151)은 제1군의 툴들(171,173,174)을 수용하기 위한 복수의 제1 툴 수용홈(153~155)을 구비하고, 제2 툴 프레임(152)은 제2군의 툴들(172,175,176)을 수용하기 위한 복수의 제2 툴 수용홈(156~158)을 구비한다. 툴 수용홈(153~158)은 예를 들어 툴 프레임(151,152)의 상부 면에 개구부(opening) 형태로 제공될 수 있다. 툴들(170)은 서로 다른 기능을 수행하도록 제공될 수 있다.3 is a perspective view of a tool frame constituting the embodiment of FIG. 1. 1 and 3, the first tool frame 151 includes a plurality of first tool receiving grooves 153 to 155 for accommodating the first group of tools 171, 173, and 174, and a second tool frame ( 152 includes a plurality of second tool receiving grooves 156 to 158 for receiving the second group of tools 172, 175, and 176. The tool receiving grooves 153 to 158 may be provided, for example, in the form of an opening in the upper surfaces of the tool frames 151 and 152. The tools 170 may be provided to perform different functions.

제1 툴 수용홈(153~155) 내에는 제1 매니퓰레이터(161)의 다양한 수중 작업 수행을 위한 툴들(171,173,174)이 수용될 수 있다. 제2 툴 수용홈(156~158) 내에는 제2 매니퓰레이터(162)의 다양한 수중 작업 수행을 위한 툴들(172,175,176)이 수용될 수 있다. 툴 수용홈(153~158)은 툴(171~176)에 대응하는 형상으로 개구될 수 있다. 툴(171~176)의 형상이 예를 들어 원통형, 타원형, 또는 사각형(또는 그 밖의 다각형)인 경우, 툴 수용홈(153~158)은 각각 원형, 타원형, 사각형(또는 그 밖의 다각형) 모양으로 개구되어 형성될 수 있다.In the first tool receiving grooves 153 to 155, tools 171, 173, and 174 for performing various underwater operations of the first manipulator 161 may be accommodated. In the second tool receiving grooves 156 to 158, tools 172, 175, and 176 for performing various underwater operations of the second manipulator 162 may be accommodated. The tool receiving grooves 153 to 158 may be opened in a shape corresponding to the tools 171 to 176. If the shape of the tools 171 to 176 is, for example, cylindrical, elliptical, or square (or other polygon), the tool receiving grooves 153 to 158 may each have a circular, elliptical, rectangular (or other polygon) shape. It can be formed open.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 원통형 형상을 갖는 툴(174,175,176)의 외면 측에는 걸림 부재(174a,175a,176a)가 형성될 수 있다. 그리고, 원통형 형상을 갖는 툴(174,175,176)이 수용되는 툴 수용홈(155,157,158)의 상부 내면 측에는 걸림홈(155a,157a,158a)이 이와 대응되는 툴(174,175,176)의 걸림 부재(174a,175a,176a)와 상응하는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 툴(174,175,176)은 이의 걸림 부재(174a,175a,176a)가 걸림홈(155a,157a,158a) 내에 삽입되므로, 툴 수용홈(155,157,158) 내에서 회전하지 않고 장입 및 인출만이 가능하게 된다. 또한, 다각형이나 타원 등의 형상을 갖는 툴(171,173)도 마찬가지로 대응하는 모양의 툴 수용홈(153,154)의 내부에서 회전하지 않고 장입 및 인출만이 가능하게 된다.According to one embodiment of the invention, the engaging members (174a, 175a, 176a) may be formed on the outer surface side of the tool (174, 175, 176) having a cylindrical shape. In addition, the locking grooves 155a, 157a, and 158a correspond to the locking members 174a, 175a, and 176a of the tools 174, 175, and 176a corresponding to the upper inner surface side of the tool receiving grooves 155, 157, and 158 where the tools 174, 175, and 176 having cylindrical shapes are accommodated. It may be formed in the form corresponding to. Accordingly, the tool 174, 175, 176 is inserted into the engaging grooves (155a, 157a, 158a) of the engaging members (174a, 175a, 176a), so that only the charging and withdrawal without rotation in the tool receiving grooves (155, 157, 158a) is possible. do. In addition, the tools 171 and 173 having the shape of polygon or ellipse can likewise be charged and withdrawn without rotating in the tool receiving grooves 153 and 154 of the corresponding shape.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 매니퓰레이터(160)의 말단 측에 결합된 커플러(163)의 외주면에는 숫나사부가 형성되고, 각 툴(171~176)의 내주면에는 커플러(163)의 숫나사부에 체결 가능하도록 암나사부가 형성된다. 이에 따라, 매니퓰레이터(160)는 커플러(163)의 회전 방향에 따라 커플러(163)에 결합된 툴을 커플러(163)로부터 해체하여 툴 프레임(150)의 툴 수용홈(153~158) 내에 수용하거나, 툴 프레임(150)의 툴 수용홈(153~158)에 수용된 복수의 툴(171~176) 중 어느 하나의 툴을 커플러(163)에 결합시킬 수 있다.According to one embodiment of the invention, a male thread is formed on the outer circumferential surface of the coupler 163 coupled to the distal side of the manipulator 160, and is fastened to the male screw portion of the coupler 163 on the inner circumferential surface of each tool 171 to 176. The female screw portion is formed to be possible. Accordingly, the manipulator 160 disassembles the tool coupled to the coupler 163 according to the rotational direction of the coupler 163 from the coupler 163 to accommodate the tool receiving grooves 153 to 158 of the tool frame 150. In addition, any one of the plurality of tools 171 to 176 accommodated in the tool receiving grooves 153 to 158 of the tool frame 150 may be coupled to the coupler 163.

대안적으로, 커플러(163)의 내주면에 암나사부가 형성되고, 툴(171~176)의 외주면에 숫나사부가 형성되더라도 유사한 기능을 달성할 수 있다. 다만, 이러한 실시예에서는 툴(171~176)과 툴 수용홈(153~158) 사이에 커플러(163)가 삽입될 수 있는 공간이 마련되도록 툴(171~176)의 상부 측의 직경을 하부 측보다 약간 좁게하고, 걸림 부재(174a,175a,176a)를 툴(171~176)의 하부 측에 형성하고, 걸림홈(155a~158a)을 툴 수용홈(153~158)의 내면 하부 측에까지 길게 형성되도록 할 수 있다.Alternatively, a similar function can be achieved even if a female thread is formed on the inner circumferential surface of the coupler 163 and a male thread is formed on the outer circumferential surfaces of the tools 171 to 176. However, in this embodiment, the diameter of the upper side of the tools 171 to 176 so that the space for inserting the coupler 163 is provided between the tools 171 to 176 and the tool receiving grooves 153 to 158. Slightly narrower, engaging members 174a, 175a, and 176a are formed on the lower side of the tools 171 to 176, and the engaging grooves 155a to 158a are extended to the lower side of the inner surface of the tool receiving grooves 153 to 158. Can be formed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 매니퓰레이터(160)의 커플러(163)를 툴 수용홈(153~158) 내에서 왼쪽 방향으로 회전시킴에 의하여 커플러(163)에 체결된 툴(171,172)을 커플러(163)로부터 해체하여 툴 수용홈(153,156) 내에 수용시킬 수 있다. 이와 반대로, 커플러(163)를 툴 수용홈(153~158) 내에서 오른쪽 방향으로 회전시킴에 의하여 각 툴(173~176)을 툴 수용홈(154,155,157,158)으로부터 커플러(163)에 체결시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the tool 171, 172 coupled to the coupler 163 by rotating the coupler 163 of the manipulator 160 to the left in the tool receiving grooves (153 to 158) coupler ( It can be disassembled from 163 and accommodated in tool receiving grooves 153 and 156. On the contrary, by rotating the coupler 163 to the right in the tool receiving grooves 153 to 158, the respective tools 173 to 176 may be fastened to the coupler 163 from the tool receiving grooves 154, 155, 157 and 158.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 툴(170)은 집게(gripper), 청소(cleaning), 드라이버(driver), 드릴링(drilling), 해머링(Hammering), 크레인(clane) 등의 서로 다른 다양한 기능을 수행하도록 제공될 수 있다. 도 4를 참조하면, 툴(171,173,175)은 집게(gripper), 툴(172)은 드릴(drill), 툴(174)는 청소(cleaning), 툴(176)은 드라이버(driver) 기능을 수행하도록 제공될 수 있다. 툴(171,173,175)은 집게 기능을 수행하는 점에서 공통되지만, 툴(171)은 핑거 조우(Finger Intermeshing Jaw)이고, 툴(173,175)은 패러럴 조우(Parallel Acting Jaw) 형태로 제공된다.According to one embodiment of the present invention, each tool 170 has a variety of different functions, such as gripper, cleaning, driver, drilling, hammering, crane, etc. It can be provided to perform. Referring to FIG. 4, tools 171, 173, and 175 are grippers, tool 172 is drill, tool 174 is cleaning, and tool 176 is provided to perform a driver function. Can be. The tools 171, 173, 175 are common in that they perform a tong function, but the tool 171 is a finger intermeshing jaw, and the tools 173, 175 are provided in the form of a parallel acting jaw.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 로봇(100)의 툴 교체 과정에 대해 설명한다. 예를 들어, 작업 로봇(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 매니퓰레이터(160)의 커플러(163)에 핑거 조우로 된 툴(171)과, 드릴 기능을 수행하는 툴(172)를 장착하여, 수중 작업을 수행할 수 있다. 만약, 작업 로봇(100)이 수행중이던 수중 작업을 완료하여 다음 수중 작업을 수행하기 위해 예를 들어 패러럴 조우를 필요로 하거나, 기존 수중 작업 도중에 작업 대상 구조물에 대한 청소 작업을 필요로 하는 경우, 매니퓰레이터(160)의 툴(171)을 다른 툴(172 또는 173)로 교체하여야 한다.Hereinafter, a tool replacement process of the work robot 100 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. For example, as shown in FIG. 1, the work robot 100 may be equipped with a tool 171 having finger jaws and a tool 172 performing a drill function on a coupler 163 of the manipulator 160. Underwater work can be performed. If the work robot 100 needs a parallel jaw to complete the underwater work that was being performed and perform the next underwater work, for example, or needs to clean the work structure during the existing underwater work, the manipulator Tool 171 of 160 should be replaced with another tool 172 or 173.

이를 위해, 작업 로봇(100)의 조종자는 먼저 작업 로봇(100)의 매니퓰레이터(160)를 조종하여, 매니퓰레이터(160)의 말단부를 툴 수용홈(153)의 개구부 측으로 이동시킨 다음, 툴(171)을 툴 수용홈(153) 내부로 삽입한다. 툴(171)이 툴 수용홈(153) 내에 삽입되면, 모선 측의 작업 로봇 조종자는 원격 조종을 통해 회전 장치(164)를 구동시켜 커플러(163)를 왼쪽 방향으로 회전시키게 되는데, 이에 따라 툴(171)은 커플러(163)로부터 해체되어 툴 수용홈(153) 내에 수용된다.For this purpose, the operator of the work robot 100 first manipulates the manipulator 160 of the work robot 100 to move the distal end of the manipulator 160 to the opening side of the tool receiving groove 153, and then the tool 171. Insert into the tool receiving groove 153. When the tool 171 is inserted into the tool receiving groove 153, the work robot controller on the bus bar side rotates the coupler 163 to the left by driving the rotary device 164 through remote control. 171 is disassembled from the coupler 163 and received in the tool receiving groove 153.

다음으로, 작업 로봇(100)의 조종자는 작업 로봇(100)의 매니퓰레이터(160)를 조종하여, 매니퓰레이터(160)의 말단부를 툴 수용홈(154 또는 155) 내부로 이동시킨 다음, 회전 장치(164)를 구동시켜 커플러(163)를 오른쪽 방향으로 회전시킨다. 이에 따라 툴(173 또는 174)이 커플러(163)에 장착되면, 매니퓰레이터(160)를 툴 수용홈(154 또는 155)으로부터 작업 수행 영역으로 이동하여 새로운 종류의 수중 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 매니퓰레이터(160)의 툴 교체를 위하여 작업 로봇(100)을 수면 측으로 이동시키지 않고도, 수중에서 필요한 수중 작업을 수행하기에 적합한 툴을 교체하여 작업을 수행할 수 있으므로, 전체 작업 시간이 단축될 수 있으며, 최소한의 작업 로봇 및 매니퓰레이터를 활용하여 효율적으로 다양한 수중 작업들을 수행할 수 있다.Next, the operator of the work robot 100 controls the manipulator 160 of the work robot 100 to move the distal end of the manipulator 160 into the tool receiving groove 154 or 155, and then rotates the rotator 164. ) To rotate the coupler 163 in the right direction. Accordingly, when the tool 173 or 174 is mounted to the coupler 163, the manipulator 160 may be moved from the tool receiving groove 154 or 155 to the work performing area to perform a new kind of underwater work. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the work can be performed by replacing a tool suitable for performing the necessary underwater work in the water, without moving the work robot 100 to the water surface for replacing the tool of the manipulator 160. Therefore, the overall work time can be shortened, and various underwater tasks can be efficiently performed by using a minimum work robot and manipulator.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modifications may be made within the scope of the present invention. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literary description of the claims, The invention of a category.

100: 작업 로봇 110: 하우징 프레임
120: 추진 장치 130: 영상 촬영 장치
140: 조명 장치 150,151,152: 툴 프레임
150a: 툴 보관 바스켓 153~158: 툴 수용홈
160,161,162: 매니퓰레이터 163: 커플러
164: 회전 장치 165: 베어링
170,171~176: 툴 180: 컨트롤 유닛
190: 통신 케이블100: working robot 110: housing frame
120: propulsion device 130: video recording device
140: lighting device 150,151,152: tool frame
150a: Tool storage basket 153 ~ 158: Tool receiving groove
160,161,162: Manipulator 163: Coupler
164: rotating device 165: bearing
170,171 ~ 176: Tool 180: Control Unit
190: communication cable

Claims

A housing frame;
A tool frame installed in the housing frame and accommodating a plurality of tools having different functions; And
A manipulator installed on the housing frame, the manipulator mounted on one or more of the tools to perform a work;
The manipulator includes a coupler provided to couple with the one or more tools of the plurality of tools; And a rotating device for rotating the coupler.

The method according to claim 1,
The manipulator is a working robot coupled to the tool by rotating the coupler in one direction by the rotating device, and is separated from the tool by rotating in the other direction.

The method according to claim 1,
And the tool frame includes a plurality of tool receiving grooves for receiving the plurality of tools, respectively.

The method of claim 3,
The coupler includes a first threaded portion, and each of the plurality of tools includes a second threaded portion provided to be fastened to the first threaded portion.

The method of claim 3,
A locking member is formed on an outer surface side of at least one of the plurality of tools,
And a locking groove corresponding to the locking member is formed in one or more of the tool receiving grooves of the plurality of tool receiving grooves.

The method according to claim 1,
The manipulator includes a first manipulator and a second manipulator installed in the housing frame,
The tool frame includes a first tool frame installed in the workable area of the first manipulator and a second tool frame installed in the workable area of the second manipulator.

7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A pushing device installed in the housing frame;
An image capturing apparatus installed in the housing frame; And
A control unit installed in the housing frame and transmitting image data photographed by the image capturing apparatus to a bus bar side and controlling the propulsion device and the manipulator according to a control signal transmitted from the bus bar side. robot.