KR100776816B1

KR100776816B1 - Robot for internal inspection of pipe

Info

Publication number: KR100776816B1
Application number: KR1020060125628A
Authority: KR
Inventors: 이배
Original assignee: 주식회사 두배시스템
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2007-11-19
Also published as: KR20070041408A

Abstract

배관의 내경 변화 및 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공하기 위하여,In order to provide a mobile robot for inspecting the inside of the pipe that can be moved smoothly even in the inner diameter of the pipe and curve section,

일정한 폭과 길이를 갖추며 서로 간격을 유지하며 마주보는 상태로 위치하는 한 쌍의 플레이트와, 상기 플레이트들 사이에 서로 반대 방향으로 외향탄력을 작용시키며 고정 지지되는 탄성체와, 상기 플레이트에 서로 대향되는 상태로 각각 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 구동 가능하게 연결되면서 제어부의 제어에 의하여 구동력을 발생하는 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의하여 회전 운동하여 배관의 내벽을 따라서 이동로봇을 이동시키도록 상기 플레이트의 서로 대응되는 방향으로 2열로 배치되는 구동휠로 이루어진 복수의 구동부와, 상기 프레임의 일측에 설치되어 상기 구동부의 구동으로 배관 내부를 따라서 이동하면서 관로 내부를 검사할 수 있도록 형성된 촬상부와, 상기 플레이트의 측면 사선 방향으로 연장되는 다수의 지지부와, 상기 지지부에 각각 설치되어 선택적으로 배관 내벽에 접촉되어 회전하는 보조휠을 포함하는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공한다.A pair of plates having a constant width and length and spaced apart from each other, and a pair of plates, an elastic body that is fixedly supported by exerting outward elasticity in opposite directions between the plates, and a state facing each other Each of the plates is installed to be connected to each other through a wireless or cable drive so as to generate a driving force under the control of the control unit and the rotary motion by the driving force of the drive motor to move the mobile robot along the inner wall of the pipe A plurality of driving units including drive wheels arranged in two rows in a direction corresponding to each other, an imaging unit formed on one side of the frame and configured to inspect the inside of the pipe while moving along the inside of the pipe by driving of the driving unit, and the plate Multiple supports extending in the diagonal direction of the And a support wheel installed on each of the support units and selectively contacting and rotating the pipe inner wall.

배관검사,이동로봇,플레이트,촬상부,탄성체,구동부,구동휠,보조휠 Inspection of pipe, mobile robot, plate, imaging part, elastic body, driving part, driving wheel, auxiliary wheel

Description

ROBOT FOR INTERNAL INSPECTION OF PIPE}

도 1은 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 상부측 플레이트를 제거한 상태의 사시도.1 is a perspective view of a state in which the upper side plate of the mobile robot for pipe internal inspection according to the present invention removed.

도 2는 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 정면도.Figure 2 is a front view of the mobile robot for inspecting the internal pipes according to the present invention.

본 발명은 배관 내부 검사용 이동로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관의 내경 변화 및 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있도록 이루어진 배관 내부 검사용 이동로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot for inspecting the inside of a pipe, and more particularly, to a mobile robot for inspecting the inside of a pipe made to smoothly move even in an internal diameter change and a curved section of the pipe.

일반적으로 여러 산업분야에서 다양한 형태의 배관이 설치되고 있으며, 이러한 배관은 물, 유류, 액화가스 또는 그와 유사한 종류의 유체를 이송시키는데 매우 적합한 방법으로 많이 설치되어 운용되고 있다.In general, various types of pipes are installed in various industries, and these pipes are installed and operated in a very suitable way for transporting water, oil, liquefied gas, or a similar kind of fluid.

이와 같은 배관은 예를 들면 상하수도관, 도시가스관, 석유화학공장의 플랜트관 등과 같이 다양한 분야에서 설치되고 있으며, 가연성이나 유독성 물질이 내부를 흐르는 배관에서는 배관의 파손에 의하여 인명 및 재산의 손실이 크게 발생할 수 있으므로 배관의 완벽한 시공이 요구된다.Such pipes are installed in various fields such as water and sewage pipes, city gas pipes, and plant pipes in petrochemical plants.In the pipes where flammable or toxic substances flow inside, loss of life and property is greatly caused by pipe breakage. This may occur, so a complete construction of the pipe is required.

이러한 배관은 설치된 후 시간이 흐름에 따라 배관의 노화나 부식으로 인하여 틈이 생기거나 공사 등으로 인한 외부 충격으로 배관에 손상이 발생할 수 있으며, 이는 결국은 대형사고의 원인으로 작용할 수도 있다.Such pipes may be damaged due to aging or corrosion of pipes over time after installation, or damage to the pipes due to external shocks due to construction, etc., which may eventually cause large accidents.

따라서 배관이 시공된 후 운용시에는 수시로 또는 일정 기간마다 배관의 내부상태 및 균열 여부를 확인하여 사고발생을 예방하도록 유지보수작업이 이루어지는데, 이러한 유지보수작업은 배관 주변의 시설물들로 인하여 점검하려는 배관에 접근이 어렵고, 또 배관이 지중에 매설되어있는 경우에는 배관에 접근이 불가능하므로 막대한 비용과 인력이 소요된다.Therefore, during the operation after the construction of the pipe, maintenance work is carried out to prevent accidents by checking the internal condition and cracks of the pipe from time to time or at regular intervals. Such maintenance work is intended to be inspected by the facilities around the pipe. If the pipe is difficult to access, and the pipe is buried underground, the pipe is inaccessible, which entails enormous cost and manpower.

그러한 이유로 배관 내부의 점검을 위하여 배관 내부로 따라서 이동하면서 배관의 상태를 촬영하여 배관의 내부상태 및 이상 여부를 외부에서 점검할 수 있는 배관 검사용 이동로봇이 개발되어 많이 이용되고 있다.For this reason, a pipe inspection mobile robot capable of inspecting the internal state and abnormality of the pipe by taking a picture of the pipe while moving along the inside of the pipe for inspection inside the pipe has been developed and used a lot.

통상적으로 사용되는 배관 검사용 이동로봇은, 동력을 발생하는 구동부와, 이 구동부의 구동력에 의하여 회전하는 다수의 휠과, 배관의 내부를 촬영할 수 있는 촬상부로 구성된다.The pipe inspection mobile robot which is generally used is composed of a driving unit generating power, a plurality of wheels rotating by the driving force of the driving unit, and an imaging unit capable of photographing the inside of the pipe.

이러한 배관 검사용 이동로봇을 이용하여 배관 내부를 검사하려면, 먼저 검사하려는 배관의 어느 일부분에서 이동로봇을 진입시키고, 이 이동로봇을 배관 외부의 원격지에서 사용자가 제어부를 통하여 이동로봇을 조작하여 이동시키면서 촬상부로 촬영한 배관 내부의 영상을 외부의 모니터로 전송하여 내관 내부의 상태를 검사하게 된다.To inspect the inside of the pipe using the pipe inspection mobile robot, first, enter the mobile robot in any part of the pipe to be inspected, and move the mobile robot at the remote location outside the pipe while the user operates the mobile robot through the control unit. The image inside the pipe taken by the imaging unit is transmitted to an external monitor to check the state inside the pipe.

그러나 이와 같은 배관 내부 검사용 이동로봇은, 검사구간의 관로 내경이 동 일하지 않고 배관의 내경이 변화하는 구간이나 곡선구간에서는 이동로봇의 이동이 원활하지 못한 단점이 있다.However, such a mobile robot for inspecting the inside of a pipe has a disadvantage in that the movement of the mobile robot is not smooth in a section or a curved section in which the inner diameter of the pipe changes without the same inner diameter of the inspection section.

이것은 구동부와 연결된 휠이 배관의 변화에 따라서 탄력적으로 배관 내벽에 밀착되지 못하므로 발생되며, 이와 아울러 종래의 이동로봇의 구동부는 배관의 축방향을 따라서 다수개가 방사형으로 배치되므로 구조가 복잡하고 제작비용이 많이 소요된다.This occurs because the wheel connected to the driving unit is not elastically adhered to the inner wall of the pipe in accordance with the change of the pipe. In addition, the driving part of the conventional mobile robot is arranged radially along the axial direction of the pipe, which is complicated in structure and manufacturing cost. This takes a lot.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조를 갖추면서 배관의 내경이 일정하지 않거나 곡선구간에서도 원활하게 이동할 수 있는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to have a relatively simple structure while the inner diameter of the pipe is not constant or can move smoothly even in the curved section of the mobile robot for the internal inspection To provide.

본 발명이 제안하는 배관 내부 검사용 이동로봇은,The mobile robot for inspecting the internal pipe of the present invention,

일정한 폭과 길이를 갖추며 서로 간격을 유지하며 마주보는 상태로 위치하는 한 쌍의 플레이트와, 상기 플레이트들 사이에 서로 반대 방향으로 외향탄력을 작용시키며 고정 지지되는 탄성체와, 상기 플레이트에 서로 대향되는 상태로 각각 설치되고 무선 또는 케이블을 통하여 구동 가능하게 연결되면서 제어부의 제어에 의하여 구동력을 발생하는 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의하여 회전 운동하여 배관의 내벽을 따라서 이동로봇을 이동시키도록 상기 플레이트의 서로 대응되는 방향으로 2열로 배치되는 구동휠로 이루어진 복수의 구동부와, 상기 프레임의 일측 에 설치되어 상기 구동부의 구동으로 배관 내부를 따라서 이동하면서 관로 내부를 검사할 수 있도록 형성된 촬상부와, 상기 플레이트의 측면 사선 방향으로 연장되는 다수의 지지부와, 상기 지지부에 각각 설치되어 선택적으로 배관 내벽에 접촉되어 회전하는 보조휠을 포함하는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공한다.A pair of plates having a constant width and length and spaced apart from each other, and a pair of plates, an elastic body that is fixedly supported by exerting outward elasticity in opposite directions between the plates, and a state facing each other Each of the plates is installed to be connected to each other through a wireless or cable drive so as to generate a driving force under the control of the control unit and the rotary motion by the driving force of the drive motor to move the mobile robot along the inner wall of the pipe A plurality of driving units including drive wheels arranged in two rows in a direction corresponding to each other, an imaging unit formed on one side of the frame and configured to inspect the inside of the pipe while moving along the inside of the pipe by driving of the driving unit, and the plate Multiple edges extending in the diagonal direction of the Provides a unit, are respectively mounted to the support portion selectively contacts the inner wall of the pipe for rotating the mobile robot inside the test pipe comprises an auxiliary wheel.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇의 사시도 및 정면도로서, 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇은, 소정의 폭과 길이를 갖추며 서로 일정한 간격을 유지하며 마주보는 상태로 위치하는 한 쌍의 플레이트(52)와, 이 플레이트(52)의 일측면에 설치되는 복수의 구동부(54)와, 상기 플레이트(52)의 측면에서 사선 방향으로 연장된 지지부(56)에 회전 가능하게 설치되는 보조휠(58)과, 상기 플레이트(52)들 사이에 외향탄력을 가하며 고정 지지되는 압축코일스프링으로 이루어진 탄성체(60)를 포함한다.1 and 2 are a perspective view and a front view of the mobile robot for inspecting the internal pipes according to the present invention, the mobile robot for inspecting the internal pipes according to the present invention, having a predetermined width and length and maintaining a constant distance from each other A pair of plates 52 positioned at a position; a plurality of driving portions 54 provided on one side of the plate 52; and a support portion 56 extending in an oblique direction from the side of the plate 52; The auxiliary body 58 is possibly installed, and an elastic body 60 made of a compression coil spring that is fixedly supported while applying outward elasticity between the plates 52.

상기 각각의 구동부(54)는 구동력을 발생하는 구동모터(62)와, 이 구동모터(62)의 구동력을 전달받아 회전 운동하는 구동휠(64)로 이루어지며, 구동모터(62)의 회전축과 구동휠(64)의 회전축에는 통상적으로 동력전달에 사용되는 베벨기어 등이 제공되어 동력전달이 이루어질 수 있도록 되어있다.Each drive unit 54 is composed of a drive motor 62 for generating a driving force, a drive wheel 64 for rotational movement received from the drive force of the drive motor 62, and the rotation axis of the drive motor 62 and The rotating shaft of the drive wheel 64 is typically provided with a bevel gear or the like used for power transmission is to enable power transmission.

상기 구동부(54)를 구성하는 각각의 구동모터(62)는 제어케이블이나 무선으로 연결된 제어부(미도시)의 제어에 의하여 각각 독립적 또는 일괄적으로 구동 가능하도록 이루어지거나, 아니면 배관의 상태에 따라서 각각의 구동모터(62)의 구동 속도가 자동으로 조절될 수 있는 시스템으로 구성된다. 이와 같은 시스템은 이 분야에서 일반적으로 사용되는 방식이므로 더욱 상세한 설명은 생략한다.Each drive motor 62 constituting the drive unit 54 is made to be independently or collectively driven by a control cable or a control of a controller (not shown) connected wirelessly, or each depending on the pipe state The drive speed of the drive motor 62 is composed of a system that can be automatically adjusted. Since such a system is generally used in the art, more detailed description is omitted.

따라서 이동로봇이 배관의 직선구간을 주행할 경우에는 구동휠(64)들의 회전속도는 동일하게 유지되고, 배관의 곡선구간을 주행할 경우에는 각각의 구동휠(64)들의 구동속도는 다르게 제어되어, 회전반경이 작은 쪽 구동휠은 천천히 회전하고 회전반경이 큰 쪽의 구동휠은 상대적으로 빠르게 회전하면서 배관의 곡선구간을 주행하도록 되어있다.Therefore, when the mobile robot travels the straight section of the pipe, the rotation speed of the driving wheels 64 is maintained the same, and when driving the curved section of the pipe, the driving speed of each of the driving wheels 64 is controlled differently. On the other hand, the driving wheel of the smaller rotation radius rotates slowly and the driving wheel of the larger rotation radius rotates relatively quickly, driving the curved section of the pipe.

또한 각각의 구동모터(62)의 구동력으로 각각 회전하는 구동휠(64)들도 각각 독립적으로 또는 일괄적으로 회전하도록 이루어진다. 따라서 각각의 구동부(54)는 2열 모두 구동하도록 이루어지거나, 아니면 어느 일렬은 구동 가능하도록 이루어지고 다른 열은 구동력을 해제시켜 아이들휠의 역할을 할 수 있도록 구성할 수 있다.In addition, the driving wheels 64 each rotating by the driving force of each driving motor 62 are also made to rotate independently or collectively. Accordingly, each driving unit 54 may be configured to drive both rows, or one row may be driven and the other row may be configured to act as an idle wheel by releasing the driving force.

본 실시예에서는 상기와 같은 구동모터(62)와 구동휠(64)로 이루어진 구동부(54)가 각각의 플레이트(52)의 외측면으로 설치되어 이들은 서로 대응되는 상태의 2열로 배치되는데, 이러한 구조는 종래의 탐색로봇의 구동부가 축방향을 따라서 3열 이상으로 배치되는 것에 비하여 적어도 1열 이상의 구동부가 필요없는 구조이므로 이동로봇의 구조를 간단하게 하면서 제작비용을 최소화 할 수 있다.In the present embodiment, the drive unit 54 composed of the drive motor 62 and the drive wheel 64 as described above is installed on the outer surface of each plate 52 so that they are arranged in two rows corresponding to each other. Compared to the structure in which the driving unit of the conventional search robot is arranged in three or more rows along the axial direction, at least one row or more of the driving unit is unnecessary, thereby simplifying the structure of the mobile robot and minimizing the manufacturing cost.

그리고 각각의 구동휠(64)들은 배관 내부를 검사할 때 항상 탄성체(60)의 외향탄력을 받으며 위치하여 이동로봇의 사용시 구동휠(64)들은 배관의 내벽에 밀착된 상태로 구동할 수 있게 된다.And each of the drive wheels 64 are always positioned to receive the outward elasticity of the elastic body 60 when inspecting the inside of the pipe so that the drive wheels 64 can be driven in close contact with the inner wall of the pipe when the mobile robot is used. .

따라서 이러한 이동로봇을 이용하여 배관의 내부 검사를 할 때, 검사구간의 관로 내경이 좁아지거나 넓어지는 구간에서도 구동휠(64)이 배관의 내벽에 밀착되면서 원활하게 주행할 수 있다.Therefore, when performing the internal inspection of the pipe by using such a mobile robot, the driving wheel 64 can be smoothly running while being in close contact with the inner wall of the pipe even in a section where the pipe inner diameter of the inspection section is narrowed or widened.

한편, 상기 플레이트(52)의 일측 선단부에는 배관 내부를 촬영하여 그 영상을 케이블이나 무선을 통하여 외부로 송신하는 촬상부(26)가 제공되는데, 이 촬상부(26)는 통상적인 관로 내부검사에 사용되는 CCD카메라 및 배관의 내부에 조도를 제공하는 라이트 등으로 이루어진 것이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, one end portion of the plate 52 is provided with an imaging unit 26 for photographing the inside of the pipe and transmitting the image to the outside via a cable or wireless, the imaging unit 26 is subjected to a conventional pipe internal inspection The CCD camera and the light used to provide illuminance to the inside of the pipe can be applied, so detailed description thereof will be omitted.

상기 이동로봇에 연결되어 구동부(54)의 구동을 제어하거나 촬상부(26)의 영상을 외부로 송신하는 케이블은 외피에 테프론코팅층이 형성된 것이 바람직한데, 그 이유는 재질의 특성으로 테프론코팅층이 배관과 접촉할 때 마찰력을 현저히 줄여주므로 여러번 굽은 관로에도 이동로봇이 효과적으로 이동하는데 매우 유리하기 때문이다.The cable connected to the mobile robot to control the driving of the driving unit 54 or to transmit the image of the imaging unit 26 to the outside is preferably formed with a Teflon coating layer on the outer surface, because the Teflon coating layer due to the characteristics of the material pipe This greatly reduces the frictional force when it comes in contact with, which is very advantageous for the mobile robot to move effectively even on multiple curved pipes.

이와 같은 본 발명에 의한 이동로봇을 이용하여 배관 내부를 검사할 때 배관의 내경이 변하면 구동휠(64)이 탄성체(60)를 압축하면서 플레이트(52)들 사이의 간격이 탄력적으로 좁혀지거나 상대적으로 멀어지면서 이동하며 배관 배부를 검사하게 되는데, 이때 이동로봇이 배관의 분기관이나 곡선관 또는 이들이 혼합된 구간을 통과하면서 순간적으로 어느 하나 또는 두 개 이상의 구동휠(64)이 배관 내벽에 접하지 않을 경우 보조휠(58)이 배관의 내벽에 접촉되면서 이동로봇이 안정적으로 배관을 따라서 이동할 수 있도록 하여준다.When the inside diameter of the pipe is changed when inspecting the inside of the pipe using the mobile robot according to the present invention, the space between the plates 52 is elastically narrowed or relatively while the driving wheel 64 compresses the elastic body 60. Moving away and inspecting the piping distribution, when the mobile robot passes through the branch pipe or curved pipe of the pipe or a section where they are mixed, any one or two or more driving wheels 64 will not contact the inner wall of the pipe at a moment. In this case, as the auxiliary wheel 58 contacts the inner wall of the pipe, the mobile robot can stably move along the pipe.

상기 본 발명의 실시예에서는 각각의 구동부(54)는 구동휠(64)이 각각 구동 되도록 이루어져 2개의 열이 각각 구동되도록 이루어지지만, 이에 한정되는 것은 아니고 어느 하나의 열은 구동부가 제공되지 않은 아이들휠로 이루어질 수도 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, each driving unit 54 is configured to drive two rows of driving wheels 64, respectively, but the driving unit 64 is not limited thereto. It may also consist of a wheel.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described for purposes of illustration, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 배관 내부 검사용 이동로봇은, 구동휠이 서로 대응되는 방향으로 2열로 배치되므로 종래의 탐색로봇의 구동부가 축방향을 따라서 3열 이상으로 배치되는 것에 비하여 적어도 1열 이상의 구동부가 필요없는 구조이므로 이동로봇의 구조를 간단하게 하면서 제작비용을 최소화 할 수 있다.As described above, since the driving wheels are arranged in two rows in the direction in which the driving wheels correspond to each other, the mobile robot for inspecting the inside of the pipe according to the present invention is at least one row compared to three or more rows of the driving units in the conventional search robot. Since the structure does not require the above drive unit, the structure of the mobile robot can be simplified while minimizing the manufacturing cost.

또한 검사구간의 관로 내경이 변화하는 구간이나 곡선구간에서도 구동휠이 배관의 내벽에 탄력적으로 밀착되므로 이동로봇의 이동을 원활하게 할 수 있다.In addition, since the driving wheel is elastically in close contact with the inner wall of the pipe even in a section or a curve section in which the pipeline inner diameter changes, the movement of the mobile robot can be smoothly performed.

Claims

A pair of plates having a constant width and length and spaced apart from each other and positioned to face each other;

An elastic body fixedly supported while exerting outward elasticities in opposite directions between the plates;

The mobile robot is installed along the inner wall of the pipe by being rotated by the driving force of the driving motor and the driving motor which are respectively installed in the state opposite to each other and connected to be driven through a wireless or cable and generates a driving force under the control of the controller. A plurality of driving units including driving wheels arranged in two rows in a direction corresponding to each other of the plates so as to move the plate;

An imaging unit installed at one side of the plate and configured to inspect the inside of the pipe while moving along the inside of the pipe by driving of the driving unit;

A plurality of supports extending in the diagonal direction of the plate;

Auxiliary wheels respectively installed on the support part and selectively contacting the inner wall of the pipe to rotate;

Mobile robot for inspecting the inside of the pipe including a.

The mobile robot of claim 1, wherein the driving wheels are driven independently of each other.

The mobile robot of claim 1, wherein the driving wheels are configured to operate in a row by a control of a control unit, and the driving wheels in the other rows corresponding thereto are configured to perform the role of idle wheels.

The inside of the pipe of claim 1, wherein each of the driving wheels is subjected to outward elasticity of the elastic body and is driven along the inner wall of the pipe to narrow or widen the space between the driving wheels corresponding to each other according to the change in the inner diameter of the pipe. Mobile robot for inspection.