KR101038581B1 - 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법, 이동 로봇 시스템 및 운영방법 - Google Patents

Abstract

자동화되어 작업 능률을 높이는 트랙형 이동 로봇을 통해 효율적으로 감시점검을 수행하고, 상기 트랙형 이동 로봇을 원격으로 원활히 조정 가능한 방법, 시스템 및 운영 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템으로서, 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)로 이동하면서 RFID 태그를 감지하면 상기 RFID 태그로부터 곧 도달할 작업점 표시선의 위치와 그 위치에서 수행해야할 작업을 지시 받고, 작업점 표시선에 도달하게 되면 로봇의 현재 위치를 상기 작업점 표시선의 위치로 보정하고, 또한 감지된 RFID 태그가 지시한 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하고, 상기 감시, 점검한 결과를 무선망을 경유하여 원격 제어 장치로 제공하는 시스템이 제공된다.

본 발명에 의하면, 지정된 경로를 따라 이동하면서 RFID 태그를 활용하여 다양한 카메라 및 센서에 의한 감시, 점검 작업을 자동적으로 수행함으로써 발전 설비를 안정적으로 관리하고, 미연에 사고를 방지하며, 사고 시에도 작업자의 안전을 극대화함으로써, 운영의 효율성을 높여 인력의 감축을 통한 비용을 절감하는 효과가 달성될 수 있다.

RFID 태그, 트랙형 이동 로봇, 검정 테이프, 센서, 카메라, 발전(소) 설비

Description

트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법, 이동 로봇 시스템 및 운영 방법{METHOD, SYSTEM, AND OPERATION METHOD FOR PROVIDING SURVEILLANCE TO POWER PLANT FACILITIES USING TRACK-TYPE MOBILE ROBOT SYSTEM}

본 발명은 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법, 이동 로봇 시스템 및 운영 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동화되어 작업 능률을 높이는 트랙형 이동 로봇을 통해 효율적으로 감시점검을 수행하고, 상기 트랙형 이동 로봇을 원격으로 원활히 조정 가능한 방법, 시스템 및 운영 방법에 관한 것이다.

발전 설비가 점차 노후화되어감에 따라 발전 설비의 안전성이 매우 중요시되고 있다. 발전소 설비 중에서 가장 중요한 시설은 보일러실과 터빈실이다. 보일러가 중심에 있는 보일러실은 그 내부에 철골 구조물뿐만 아니라 보일러 주위로 냉.온수관, 재열 증기관, 고압 증기관 등의 많은 파이프가 설치되어 있다. 터빈실 또한 증기 터빈에 들어가는 고압 증기와 배출되는 저압 증기, 발전기의 여자기를 냉각시키기 위한 수소 가스 등을 공급하기 위하여 많은 파이프들이 존재한다. 또 한, 발전 설비 내에 있는 철골 구조물과 파이프들의 존재는 출입 통로의 폭과 높이를 제한하여 일상적인 순시 작업 시에 입, 출입이 용이하지 않게 되어있다.

이와 같은 발전 설비 내부 환경으로 인하여 작업자의 안전과 작업의 효율적인 측면에서 작업자를 대신하여 발전 설비의 감시, 점검을 수행하는 로봇 시스템의 필요성이 점차 증대되고 있는 실정이다.

일반적으로 이동 로봇은 바퀴형(Wheel-type), 트랙형(Track-type)과 휴머노이드와 같은 인간형(Walking-type) 로봇으로 구분될 수 있는데, 이 중에서 바퀴형 이동 로봇은 전술한 바와 같은 철골, 파이프 등의 장애물과 계단이 있는 협소한 발전 설비 내의 이동에 적합하지 않고, 인간형 이동 로봇은 비평탄 지형에서 이동성은 좋으나 복잡한 구조로 인하여 제어가 어렵다는 문제점이 있었다. 따라서, 발전설비용 이동 로봇으로 휴머노이드를 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있었지만, 사실상 발전 설비용 이동로봇으로 가장 적합한 유형의 이동 로봇으로는 비평탄 지형에서 이동성이 좋으면서도 에너지 소모가 적고 제어가 용이한 트랙형 이동 로봇이 가장 널리 사용되고 있다.

하지만, 기존의 발전설비 감시 점검용 트랙형 이동 로봇들은 그 작업 수행 과정이 자동화되어 있지 않고 작업자에 의해 원격으로 직접 제어되는 것이 대부분이어서 작업 인원과 효율 측면에서 바람직하지 않은 문제점이 있었다. 최근에는 스테레오 비전 카메라, 3차원 레이저 스캐너, GPS(Global Positioning System) 등을 이용하여 3차원 지도를 작성하면서 자율 이동하는 로봇 시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으나, 이 또한 복잡한 시스템 구성으로 인해 로봇 시스템 자체의 부피 가 커지고 사용하는 알고리즘 또한 복잡하여 이를 수행하기 위해서는 고 성능 및 고 비용의 마이크로프로세서를 탑재해야 하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다음과 같은 기술적 과제의 해결을 목적으로 한다.

1) 발전 설비 내에서 감시점검 작업을 자동적으로 수행하기에 적합한 효율적인 운영방법을 제공하고, 이를 통해 간단하면서도 소형화가 가능한 트랙형 이동 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

2) 상기 트랙형 이동 로봇의 제어 모듈을 2개로 설계하여 다양한 카메라 및 센서 등으로부터 오는 데이터 처리를 나누어 처리함으로써 작업 능률을 향상시키고, 어느 하나가 고장시에도 원활하게 구동하여 신뢰성을 높이는 트랙형 이동 로봇의 기능을 개선하여 발전 설비 시설물의 감시점검을 효율적으로 제공하는 방법(운영 방법) 및 이동 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

3) 이상 여부를 사전에 감지하여 사고를 미연에 방지할 뿐만 아니라 사고 발생 시에도 작업자를 대신하여 투입되도록 트랙형 이동 로봇의 기능을 개선하여 발전 설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법(운영 방법) 및 이동 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

4) 상기와 같은 복잡한 구조의 발전 설비 내에서도 트랙형 이동 로봇과 원활하게 무선으로 통신 가능하도록 하는 무선 통신 환경을 제공하는 방법 및 이동 로봇 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.

본 발명의 일 태양(카테고리, 목록, 형태)에 따르면, 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템으로서, 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)로 이동하면서 RFID 태그를 감지하면 상기 RFID 태그로부터 곧 도달할 작업점 표시선의 위치와 그 위치에서 수행해야할 작업을 지시 받고, 상기 작업점 표시선에 도달하게 되면 로봇의 현재 위치를 상기 작업점 표시선의 위치로 보정하고, 감지된 RFID 태그가 지시한 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하고, 상기 감시, 점검한 결과를 무선망을 경유하여 원격 제어 장치로 제공하는 이동 로봇 시스템이 제공된다.

상기 트랙형 이동 로봇은, 상기 다양한 카메라 중 상기 적외선 카메라 및 열화선 카메라를 이용하여 상기 발전 설비 내부의 시설물에 대하여 감시, 점검한 결과인 영상 정보를 실시간으로 제공할 수 있다.

상기 트랙형 이동 로봇은, 상기 다양한 센서 중 가스 검출 센서, 온/습도 측정 센서, 소음 측정 센서 및 초음파 센서 중 적어도 하나 이상을 이용하여 상기 시설물에 대하여 감시, 점검한 결과를 제어기에 의한 제어를 통해 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법으로서, (a) 상기 트랙형 이동 로봇이 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)로 이동하면서 RF-ID 태그를 감지하게 되면 곧 이르게 될 작업점 표시선의 정확한 위치 정보와 이 위치에서 수행해야 할 작업을 지시받는 단계, (b) 상기 작업점 표시선에 도달하게 되면 로봇의 현재 위치를 지시받은 상기 위치 정보로 보정하고, 이 위치에서 지시받은 상기 작업의 종류에 따라 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하는 단계, 및 (c) 상기 트랙형 이동 로봇이 상기 감시, 점검을 수행한 결과를 실시간 또는 제어기의한 제어를 통해 무선 중계기가 있는 무선망을 경유하여 원격 제어 장치로 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 태양에 따르면, 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 운영 방법으로서, (a) 상기 트랙형 이동 로봇을 작동시키면 내장된 적외선 센서를 이용하여 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)를 추정하는 단계, (b) 상기 트랙형 이동 로봇이 상기 정해진 경로 추정 중에 경로 상의 근처에 부착되어 있는 RFID 태그를 감지하면, 상기 RFID 태그로부터 곧 도달할 작업점 표시선의 위치와 수행해야할 작업을 지시받는 단계, (c) 상기 트랙형 이동 로봇이 작업점 표시선에 도달하면 로봇의 현재 위치를 지시받은 상기 위치 정보로 보정하고, 이 위치에서 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하는 단계, 및 (d) 상기 트랙형 이동 로봇이 장애물이 존재하는 경우에 상기 센서 중 초음파 센서를 이용하여 장애물을 감지하면 주행 중인 상기 트랙형 이동 로봇을 멈추고, 자율 주행 모드에서 원격 제어 모드로 바꾸어 원격 제어 장치로 알리며, 원격 제어 장치로부터 작업자가 원격 제어로 상기 장애물을 회피하고 경로상으로 다시 복귀했다는 지시를 받은 후 자율 주행 모드로 복귀하는 단계를 포함하는 운영 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 지정된 경로를 따라 이동하면서 RFID 태그를 활용하여 다양한 카메라 및 센서에 의한 감시, 점검 작업을 자동적으로 수행함으로써 발전 설비를 안정적으로 관리하고, 미연에 사고를 방지하며, 사고 시에도 작업자의 안전을 극대화함으로써, 운영의 효율성이 높아져 인력의 감축을 통한 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제어 모듈을 2 개로 구성하여 트랙형 이동 로봇을 제어함으로써, 데이터 처리 능률을 향상시키고, 1개의 CPU가 고장이 발생하더라도 다른 CPU에 의해 구동시킬 수 있어 자동으로 운영되는 트랙형 이동 로봇의 신뢰성을 더욱 높이는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 트랙형 이동 로봇을 다수의 셀 영역으로 이동시에도 효율적으로 제어하여 복잡한 발전 설비 내에서도 원격으로 제어가 용이한 무선 통신환경을 제공하여 원격 제어의 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

[본 발명의 바람직한 실시예]

이동 로봇 시스템의 구성

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 로봇 시스템은 트랙형 이동 로봇(100), 무선 중계기(200) 및 원격 제어 장치(300) 등을 포함할 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 트랙형 이동 로봇(100)은 검정색 테이프가 부착된 정해진 경로(10)를 따라 이동 하면서 시설물의 임의의 기둥(30) 등에 부착된 RFID 태그(40)를 감지하면, 상기 RFID 태그(40)로부터 곧 도달할 작업점 표시선(20)의 위치와 이 위치에서 수행해야할 작업 정보를 지시받는다. 이 때, 트랙형 이동 로봇(100)은 RFID 태그(40)를 감지할 때까지는 정상 속도로 이동하지만, RFID 태그(40)를 감지한 시점부터 인근의 작업점 표시선(20)에 이르기까지는 정상 이동 속도에 비해 저속으로 이동한다. 이동 경로에 수직으로 부착된 검정색 테이프를 인식하여 작업점 표시선(20)에 이르면, 로봇의 현재 위치를 임의의 기둥(30)에 부착된 상기 RFID 태그(40)로부터 지시받은 위치로 보정하고, 그 위치에서 감시, 점검할 시설물(상기 시설물은 시설물 1, 2, 3을 포함)의 대상, 감시 및 점검의 내용, 순서 등과 같은 작업을 기설정된 알고리즘에 따라 수행될 수 있다.

상기 감시 및 점검의 내용에 따라, 트랙형 이동 로봇(100)은 트랙형 이동 로봇(100)의 외측에 형성된 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 발전 설비 내의 시설물을 감시, 점검하는 작업과 계단 등판 작업 등을 수행하게 되는데, 상기 계단 등판 작업은 지정된 경로(10)에 포함되는 계단 상에 검정색 테이프가 부착되지 않아 다양한 센서 중 초음파 센서를 이용하여 옆 부근의 벽이나 장애물에 부딪히지 않고 트랙형 이동 로봇(100)을 이동시킬 수 있으며, 시설물을 감시, 점검한 정보는 제어 모듈의 제어에 의해 무선 중계기(200)가 연결된 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)로 제공될 수 있다. 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 시설물을 감시, 점검하는 작업에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세히 후술하기로 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 무선 중계기(200)는 발전 설비 내부에 형성된 많은 철골 구조물과 파이프들로 인하여 트랙형 이동 로봇(100) 및 원격 제어 장치(300)간 송,수신 신호가 감쇠될 수 있으므로 무선 통신 거리를 확장하기 위하여 사용될 수 있다. 이와 같은 무선 중계기(200)는 정해진 경로(10)를 커버하는 지역을 다수 개의 셀 영역으로 구분할 경우에 해당하는 셀 영역마다 개별적으로 설치될 수 있고, 해당하는 셀 영역에 있는 트랙형 이동 로봇(100) 및 원격 제어 장치(300) 간에 효율적으로 통신할 수 있게 되는 것이다. 이와 관련하여 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

마지막으로, 원격 제어 장치(300)는 무선 중계기(200)를 경유하여 트랙형 이동 로봇(100)으로부터 감시, 점검한 결과의 정보를 수신하여 표시하는 역할을 수행하고, 더 나아가서 감시, 점검한 결과의 정보를 다양한 형태로 가공하여 사용자 인터페이스에 의한 감시자 편의적 환경을 구축하는데 이용할 수도 있다. 이외에도, 원격 제어 장치(300)는 트랙형 이동 로봇(100)으로부터 센서에 의해 관찰된 영상 정보, 고장과 관련한 정보 등을 더 수신할 수 있으며, 트랙형 이동 로봇(100)을 수동에 의한 원격으로 제어할 수도 있다.

트랙형 이동 로봇(100)의 구성

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)은 경로 추종 모듈(111), 가스 검출 모듈(112) 및 온,습도 측정 모듈(113) 을 구비한 제1 센서부(110)와 무선통신 모듈(150) 및 제1 제어 모듈(160) 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 경로 추종 모듈(111)은 트랙형 이동 로봇(100)의 밑면에 장착된 적외선 센서를 이용하여 트랙형 이동 로봇의 직진 및 좌,우회전, 작업점 표시선에 정지, 계단 시작점에 정지, 및 계단 끝점으로의 정지 중 적어도 하나 이상의 기능을 수행한다. 이러한 수행을 통해 트랙형 이동 로봇(100)의 경로가 추종될 수 있다.

적외선 센서는 3개로 하여 트랙형 이동 로봇(100)에 장착되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 트랙형 이동 로봇(100) 밑면의 가운데 적외선 센서만 온(ON)되는 경우에는 트랙형 이동 로봇(100)을 계속해서 직진시키고, 가운데 적외선 센서와 함께 다른 두 개의 적외선 센서 중 하나가 온되는 경우에는 오프(OFF)된 적외선 센서의 방향으로 트랙형 이동 로봇(100)을 회전(좌, 우회전)시킬 수 있으며, 세 개의 적외선 센서가 모두 온되는 경우에는 작업점 표시선이거나 계단 시작점, 또는 계단 끝점에 해당되어 트랙형 이동 로봇(100)을 중지시킴으로 트랙형 이동 로봇(100)의 경로를 추종할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 가스 검출 모듈(112)은 트랙형 이동 로봇(100)이 정해진 경로를 따라 이동 중이거나 작업점 표시선에 위치할 경우에 가스 검출 센서를 이용하여 발전 설비 내에서 발생되는 가스를 검출하는 기능을 수행하고, 온,습도 측정 모듈(113)은 온,습도 측정용 센서를 이용하여 발전 설비 내의 온, 습도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 무선통신 모듈(150)은 가스 검출 모듈(112) 및 온,습도 측정 모듈(113)에 의해 획득된 정보를 무선 중계기(200)를 통한 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)로 제공하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 제1 제어 모듈(160)은 전술한 바와 같은 경로 추종 모듈(111), 가스 검출 모듈(112) 온,습도 측정 모듈(113) 및 무선통신 모듈(150)을 각각 제어하고, 상호 간의 데이터 흐름을 제어하는 기능을 수행하며, 가스 검출 모듈(112) 및 온,습도 측정 모듈(113)에 의해 획득된 정보를 무선 통신 모듈(150)을 통한 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)로 제공하도록 제어하는 기능을 더 수행할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1 제어 모듈(160, CPU)은 트랙형 이동 로봇(100)에 장착된 RFID 리더기(미도시)가 정해진 경로 중에 있는 RFID 태그(40)로부터 작업점 표시선(20)의 위치와 작업 정보를 획득하도록 하는 것을 제어하여, 상기 정보를 통해 트랙형 이동 로봇(100)이 감시, 점검을 위한 작업을 수행하는 것을 제어할 수 있게 되는 것이다. 또한, 제1 제어 모듈(160)은 이후에 설명될 적외선 카메라(131)와 열화상 카메라(132)의 자세를 관리하는 카메라 Pan-Tilt 제어기(170)을 구동시키고, 트랙형 이동 로봇(100)이 구동하도록 제어하는 모터 제어기(180)를 제어하는 기능을 더 수행할 수도 있다.

위에서 설명한 모듈 이외에도 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)은 적외선 카메라(131) 및 열화상 카메라(132)를 구비한 카메라부(130), 영상처리 모듈(140), AHRS 모듈(121) 및 소음 측정 모듈(122)을 구비한 제2 센서 부(120)와 전원관리 모듈(190) 및 제2 제어 모듈(165) 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 적외선 카메라(131)은 주,야간의 발전 설비 내의 영상을 촬영할 수 있고, 열화상 카메라(132)는 발전 설비 내의 주위 온도를 측정하여 온도를 영상에 색깔로 나타내며, 영상처리 모듈(140)은 적외선 카메라(131) 및 열화상 카메라(132)에서 획득한 영상 정보를 제1 제어 모듈(160)이나 제2 제어 모듈(165)을 거치지 않고 직접 무선 통신 모듈(150) 및 무선망을 통해 실시간으로 원격 제어 장치(300)로 전송되도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 원격 제어 장치(300)를 운영하는 감시자는 영상 정보를 통해 트랙형 이동 로봇(100)의 상태 및 주위 환경의 상황을 살필 수 있고, 트랙형 이동 로봇(100)을 원격으로 지시할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 AHRS 모듈(121)은 AHRS(Attitude & Heading Reference System) 센서를 이용하여 트랙형 이동 로봇(100)에 대한 오일러 각도(Euler angles)와 가속도 벡터 값을 제공받을 수 있는데, AHRS 센서에 의한 상기 측정값들을 이용하여 트랙형 이동 로봇(100)의 현재 위치를 추정하는데 이용되도록 하는 기능이 수행될 수 있다.

본 발명의 소음 측정 모듈(122)은 소음 측정용 센서를 이용하여 발전 설비 내의 소음을 측정하고, 전원 관리 모듈(190)은 트랙형 이동 로봇(100)의 전원 공급 및 상태 를 관리하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 제2 제어 모듈(165, CPU)은 전술한 바와 같은 AHRS 모듈(121), 소음 측정 모듈(122), 모터 제어기(180, 비상시) 및 전원관리 모듈(190) 을 각각 제어하고, 열화상 카메라(131)의 기능 및 전술한 모듈 상호 간의 데이터 흐름을 제어하는 기능을 수행하며, AHRS 모듈(121), 소음 측정 모듈(122) 및 전원관리 모듈(190)에 의해 획득된 정보를 무선 통신 모듈(150)을 통한 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)로 제공하도록 제어하는 기능을 더 수행할 수 있다.

이때, 모터 제어기(180)를 제1 제어 모듈(160)과 함께 제어 가능하게 하는 이유는 1개의 CPU에 고장이 발생할 경우에 다른 CPU에 의해 트랙형 이동 로봇(100)을 원격으로 구동시킬 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 전술한 바와 같이 적외선 카메라(131)와 열화상 카메라(132)는 영상 처리 모듈(140)에 직접 연결되어 무선통신 모듈(150)을 통해서 원격 제어 장치(300)로 이미지 등의 영상 정보를 실시간으로 전송하므로 어느 하나의 CPU가 고장이 발생하더라도 트랙형 이동 로봇(100)의 시야를 확보할 수 있다. 따라서, 원격 제어 장치(300)를 운영하는 감시자는 원격 제어를 통해 트랙형 이동 로봇(100)을 현장으로부터 철수시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)은 계단 등판 작업을 수행하기 위하여 도시하지는 않았지만 초음파 센서 모듈을 더 포함할 수 있다. 초음파 센서 모듈은 정해진 경로를 나타내는 검정색 테이프가 계단에는 부착하기 어려우므로 트랙형 이동 로봇(100)에 장착된 초음파 센서(미도시)를 이용하여 계단 측면의 벽으로부터 일정 거리를 유지하도록 트랙형 이동 로봇(100)을 제어 모듈을 통해 제어됨으로써 계단을 따라 올라갈 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여 트랙형 이동 로봇(100)의 좌,우 측면에는 초음파 센서가 2개씩 각각 장착될 수 있으며, 이와는 별도로 트랙형 이동 로봇(100)의 전,후 방향으로도 초음 파 센서 2개씩 장착하여 트랙형 이동 로봇(100)의 전,후방에 존재하는 장애물을 감지할 수 있게 되는 것이다.

예를 들면, 예상치 못한 장애물이 트랙형 이동 로봇의 이동 경로상에 존재하여 전방의 초음파 센서로 감지될 경우, 트랙형 이동 로봇(100)은 주행을 멈추고, 자율 주행 모드에서 원격 제어 모드로 바꾼뒤 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)의 감시자에게 장애물이 있어 멈추었다는 내용을 알릴 수 있다. 따라서, 감시자는 원격 제어 장치(300)를 통해 트랙형 이동 로봇(100)을 수동으로 원격 제어하여 장애물을 회피하고, 경로 상으로 다시 복귀시킨 후 트랙형 이동 로봇(100)을 다시 자율 주행 모드로 동작시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 트랙형 이동 로봇(100)은 정해진 경로를 따라 다양한 센서 및 카메라를 이용하여 RFID 태그의 지시에 따른 감시, 점검 작업과 계단 등판 작업을 자동적으로 수행할 수 있는 장점이 있고, 트랙형 이동 로봇(100)의 주위에 장애물이 존재하는 경우에도 신속히 대처할 수 있으며 원격 제어가 가능한 장점을 더 가질 수 있다.

무선 통신 방법의 예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 중계기에 의한 트랙형 이동 로봇과 원격 제어 장치 간의 무선 통신의 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 중계기(200, Access Point)는 정해진 경로를 따라 이동하는 트랙형 이동 로봇(100)과 원활한 무 선통신을 하기 위하여 다수 개로 이루어질 수 있다. 즉, 정해진 경로를 커버하는 지역을 다수 개의 셀 영역으로 구분할 경우, 해당하는 셀 영역마다 개별적인 무선 중계기를 설치하여 무선 중계기가 해당하는 셀 영역에 있는 트랙형 이동 로봇과 무선통신을 할 수 있게 되는 것이다.

예를 들면, 부호 400의 셀 영역에서 트랙형 이동 로봇(100a)이 정해진 경로를 따라 위치할 경우, 상기 셀 영역(400)을 커버하는 AP1의 무선 중계기(210)가 설치되어 주행중인 트랙형 이동 로봇(100a)을 관리할 수 있다. 이와 마찬가지로, 부호 410의 셀 영역에는 주행중인 트랙형 이동 로봇(100b)를 관리하는 AP2의 무선 중계기(220)가 설치되고, 부호 420의 셀 영역에는 주행중인 트랙형 이동 로봇(100c)를 관리하는 AP3의 무선 중계기(230)가 설치되며, 부호 430의 셀 영역에는 주행중인 트랙형 이동 로봇(100d)를 관리하는 AP4의 무선 중계기(240)가 설치될 수 있다.

그러나, 다수 개의 셀 영역이 겹치는 공동 지역에 트랙형 이동 로봇(100)이 위치할 경우, 셀 영역은, 원격 제어 장치(300)와 가까울수록 우선 순위가 높게 부여될 수 있다. 다시 말해, 무선 중계기는 우선 순위가 부여되는데, 원격 제어 장치(300)와 가까울수록 높은 우선 순위가 부여될 수 있다. 예를 들면, 정해진 경로를 따라 이동 중인 트랙형 이동 로봇(100)이 부호 420의 셀 영역에 있을 경우에는 트랙형 이동 로봇(100c) <-> AP3 <-> AP2 <-> AP1 <-> 원격 제어 장치(300)의 순서로 무선통신이 이루어질 수 있다. 또 다른 예로, 트랙형 이동 로봇(100)이 부호 410의 셀 영역과 부호 420의 셀 영역의 공동 지역에 위치하는 경우에는 AP2가 AP3보다 우선 순위가 높아 트랙형 이동 로봇(100b) <-> AP2 <-> AP1 <-> 원격 제어 장 치(300)의 순서로 무선통신이 이루어 질 수 있다.

이와 같이, 무선 중계기간 통신은 무선으로 구현될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며 통신의 효율을 향상시키기 위하여 각 AP를 LAN(Local Area Network)에 각각 연결하여 여러 개의 AP를 거치지 않고 각 AP가 LAN을 통해 바로 원격 제어 장치(300)로 연결되는 방식으로 구현될 수 있는 등, 다양한 형태를 이룰 수 있다.

트랙형 이동 로봇 시스템의 운영 방법

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇의 운영 방법을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇의 운영 방법은 먼저, 트랙형 이동 로봇(100)을 작동시키면 내장된 적외선 센서를 이용하여 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)를 추정한다. 이때, 트랙형 이동 로봇(100)은 경로에 부착된 검정색 테이프를 인식함에 따라 추정할 수 있게 된다. 트랙형 이도 로봇(100)에 내장된 적외선 센서의 구성은 도 2에서 상세히 설명하였으므로 여기서는 생략한다.

다음으로, 트랙형 이동 로봇(100)이 정해진 경로 추정 중에 경로 상의 근처에 부착되어 있는 RFID 태그(40)를 감지하면, 트랙형 이동 로봇(100)은 RFID 태그(40)로부터 곧 도달할 작업점 표시선(20)의 위치와 이 위치에서 수행해야할 작업을 지시받는다.

다음으로, 트랙형 이동 로봇(100)이 계속해서 이동하여 작업점 표시선의 위 치에 서게 되면 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 발전 설비 내의 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하게 된다. 감시, 점검하는 작업과 계단 등판 작업에 대해서는 도 2에서 설명하였으므로 여기서는 생략한다. 여기서 작업점 표시선을 두는 이유는 AHRS 모듈(121)로부터 계산된 트랙형 이동 로봇(100)의 현재 위치에는 오차가 존재하기 때문에 트랙형 이동 로봇(100)의 현재 위치를 RFID 태그의 지시에 따른 정확한 값으로 정정할 수 있게 되고, 트랙형 이동 로봇(100)에게 정확한 작업 위치를 알려주기 위함이다.

마지막으로, 트랙형 이동 로봇(100)이 근처에 장애물이 존재하는 경우에 다양한 센서 중 초음파 센서를 이용하여 주행 중인 트랙형 이동 로봇을 멈추고, 자율 주행 모드에서 원격 제어 모드로 바꾸어 원격 제어 장치로 알리며, 원격 제어에 의해 장애물을 회피하고 경로상으로 다시 복귀 완료했다는 지시를 받은 후 자율 주행 모드로 복귀한다.

트랙형 이동 로봇을 이용한 방법

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법은 (a) 상기 트랙형 이동 로봇(100)이 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프(20)가 부착됨)로 이동하면서 RFID 태그를 감지하게 되면 감지된 RFID 태그(40)로부터 곧 도달할 작업점 표시선(20)의 위치와 이 위치에서 수행해야할 작업 시점을 지시받는 단 계(S500), (b) 상기 트랙형 이동 로봇(100)이 작업점 표시선(20)에 도달하게 되면 로봇의 현재 위치를 지시받은 상기 위치 정보로 보정하고, 이 위치에서 지시받은 작업의 종류에 따라 내부에 포함된 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하는 단계(S510), 및 (c) 상기 트랙형 이동 로봇(100)이 상기 감시, 점검을 수행한 결과를 실시간 또는 제어기의한 제어를 통해 무선 중계기(200)가 있는 무선망을 경유하여 원격 제어 장치(300)로 제공하는 단계(S520)를 포함하고 있음을 도 1, 2 및 도 4에서 설명으로 충분히 알 수 있을 것이다. 여기서의 방법은 순서에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

이와 같이, 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템, 방법(운영 방법)은 RFID 태그, 검정색 테이프, 다양한 센서 및 카메라 등을 이용하여 자동적으로 주행할 수 있고 긴급 상황시에도 원격에서 효율적으로 처리할 수 있는 장점을 제공하므로, 기존의 스테레오 비전 카메라, 3차원 레이저 스캐너, GPS 등을 이용하여 3차원 지도를 작성하여 장애물을 회피하면서 자율 이동하는 등, 보다 고차원적인 기술로 발전하고 있으나, 이를 구현하기 위하여 로봇 시스템의 구성과 제어 알고리즘이 복잡해지는 것을 대체할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇(100)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 중계기에 의한 트랙형 이동 로봇과 원격 제어 장치 간의 무선 통신의 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇의 운영 방법을 예시적으로 설명하기 위한 순서도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40 : RFID 태그 100 : 트랙형 이동 로봇

110 : 제1 센서부 111 : 경로 추종 모듈

112: 가스 검출 모듈 113 : 온,습도 측정 모듈

120 : 제2 센서부 121 : AHRS 모듈

122 : 소음 측정 모듈 130 : 카메라부

131 : 적외선 카메라 132 : 열화상 카메라

140 : 영상처리 모듈 150 : 무선통신 모듈

160 : 제1 제어 모듈 165 : 제2 제어 모듈

170 : 카메라 Pan-Tilt 제어기 180 : 모터 제어기

190 : 전원 관리 모듈

Claims (12)

1. 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 이동 로봇 시스템으로서,

   정해진 경로로 이동하면서 RFID 태그를 감지하면 상기 RFID 태그로부터 곧 도달할 작업점 표시선의 위치와 그 위치에서 수행해야할 작업을 지시받고, 상기 작업점 표시선에 도달하기 까지는 상기 정해진 경로를 이동하는 속도에 비해 저속으로 이동하며, 상기 작업점 표시선에 도달하게 되면 로봇의 현재 위치를 상기 작업점 표시선의 위치로 보정하고, 감지된 RFID 태그가 지시한 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하고, 상기 감시, 점검한 결과를 무선망을 경유하여 원격 제어 장치로 제공하며, 이동시, 장애물을 감지하는 경우에 주행을 멈추고, 자율 주행 모드에서 원격 제어 모드로 바꾸어 이를 원격 제어 장치로 알리며, 원격 제어 장치로부터 작업자가 원격 제어로 상기 장애물을 회피하고 경로상으로 다시 복귀했다는 지시를 받으면 자율 주행 모드로 복귀하는 트랙형 이동 로봇을 포함하는 이동 로봇 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 트랙형 이동 로봇은,

   상기 다양한 카메라 중 적외선 카메라 및 열화선 카메라를 이용하여 상기 발전 설비 내부의 시설물에 대하여 감시, 점검한 결과인 영상 정보를 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 다양한 센서는 AHRS 센서 및 적외선 센서를 포함하고,

   상기 AHRS 센서는, 상기 트랙형 이동 로봇의 현재 위치를 추정하기 위한 오일러 각도 및 가속도 벡터 값을 제공하고,

   상기 적외선 센서는, 상기 트랙형 이동 로봇이 직진, 좌,우회전, 상기 작업점 표시선에 정지, 계단 시작점 정지, 계단 끝점으로의 정지 중 적어도 하나 이상의 기능을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 트랙형 이동 로봇은,

   상기 다양한 센서 중 가스 검출 센서, 온/습도 측정 센서, 소음 측정 센서 및 초음파 센서 중 적어도 하나 이상을 이용하여 상기 시설물에 대하여 감시, 점검한 결과를 제어기에 의한 제어를 통해 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 초음파 센서는,

   상기 트랙형 이동 로봇의 전,후방에 있는 장애물을 감지하고, 상기 계단 등판 작업시에 측면의 벽과 일정 거리를 유지하도록 감지하는 센서인 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 삭제
7. 제4항에 있어서,

   상기 제어기는, 두 개의 CPU를 포함하고,

   상기 CPU는 각각 상기 센서로부터 오는 데이터를 나누어 처리하고,

   한 개의 상기 CPU가 고장이 날 경우에 나머지 한 개의 CPU를 이용하여 트랙형 이동 로봇을 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 트랙형 이동 로봇과 원격 제어 장치의 사이에는,

   무선 중계기를 더 포함하고, 상기 무선 중계기를 통해 무선망으로 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 정해진 경로를 커버하는 지역을 다수 개의 셀 영역으로 구분할 경우,해당하는 상기 셀 영역마다 개별적인 무선 중계기를 설치하고, 상기 무선 중계기는, 해당하는 상기 셀 영역에 있는 상기 트랙형 이동 로봇을 관리하는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 다수 개의 셀 영역이 겹치는 공동 지역에 트랙형 이동 로봇이 위치할 경우,

    상기 셀 영역은,

    상기 원격 제어 장치와 가까울수록 우선 순위가 높게 부여되어, 해당하는 무선 중계기를 이용하여 원격 제어 장치와 통신을 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 삭제
12. 트랙형 이동 로봇을 이용하여 발전설비 시설물의 감시점검을 제공하기 위한 운영 방법으로서,

    (a) 상기 트랙형 이동 로봇을 작동시키면 내장된 적외선 센서를 이용하여 정해진 경로를 추정하는 단계,

    (b) 상기 정해진 경로(상기 경로는 검정색 테이프가 부착됨)로 이동하면서 상기 트랙형 이동 로봇이 상기 정해진 경로 추정 중에 경로 상의 근처에 부착되어 있는 RFID 태그를 감지하면, 상기 RFID 태그로부터 곧 도달할 작업점 표시선의 위치와 수행해야할 작업을 지시받는 단계,

    (c) 상기 작업점 표시선에 도달하기 까지는 상기 정해진 경로를 이동하는 속도에 비해 저속으로 이동하는 단계,

    (d) 상기 트랙형 이동 로봇이 상기 작업점 표시선에 도달하면 로봇의 현재 위치를 지시받은 상기 위치 정보로 보정하는 단계,

    (e) 상기 작업점 표시선 위치에서 다양한 카메라 및 센서를 이용하여 상기 시설물을 감시, 점검하는 작업 또는 계단 등판 작업을 수행하는 단계, 및

    (f) 상기 트랙형 이동 로봇이 상기 센서 중 초음파 센서를 이용하여 장애물을 감지하는 경우에 주행 중인 상기 트랙형 이동 로봇을 멈추고, 자율 주행 모드에서 원격 제어 모드로 바꾸어 원격 제어 장치로 알리며, 원격 제어 장치로부터 작업자가 원격 제어로 상기 장애물을 회피하고 경로상으로 다시 복귀했다는 지시를 받은 후 자율 주행 모드로 복귀하는 단계

    를 포함하는 운영 방법.

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