KR101080976B1 - 관로 조사용 자주차 - Google Patents

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이승수
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영진전문대학 산학협력단
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Abstract

관로 내부에서 자주차를 운행하는 경우, 자주차의 센서에 의해 측정되는 값에 대하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 관로 조사용 자주차가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차는, 원형 관로에 진입하여 상기 관로의 내부를 조사하는 자주차에 있어서, 다수의 좌측 바퀴를 구동하는 좌측 바퀴 구동부와, 다수의 우측 바퀴를 구동하는 우측 바퀴 구동부가 내부에 대칭되게 설치되는 본체, 상기 관로의 내부를 촬영하는 촬영부, 상기 관로의 변형 정도를 측정하는 관변형 측정 센서를 포함하는 관변형 측정부, 상기 관로의 경사를 측정하는 경사 측정 센서와, 수평방향 축을 기준으로 상기 본체가 기울어진 각도를 측정하는 자세 측정 센서를 포함하는 센서블록, 및 상기 자세 측정 센서에서 피드백된 신호에 근거하여, 상기 본체가 수평을 유지하도록 상기 좌측 바퀴 구동부 및 상기 우측 바퀴 구동부를 각각 제어하는 제어부를 포함한다.
하수관, 조사, 자주차, 균형

Description

관로 조사용 자주차{self-propelled car for detecting pipe route}
본 발명은 관로에 진입하여 관로의 내부를 조사하는 관로 조사용 자주차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관로 내부에서 자주차를 운행하는 경우, 자주차의 센서에 의해 측정되는 값에 대하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 관로 조사용 자주차에 관한 것이다.
일반적으로 하수관은 상수관과는 달리 자유낙하 방식으로 오폐수 및 우수가 흘러가는 구조로 되어 있기 때문에 하수관 전체의 경사도가 매우 중요하다. 만약, 하수관의 특정 구역에서 역 경사가 형성되는 경우에는 해당 구역에 오폐수 및 우수가 정체되며, 이는 곧 관의 부식 및 침하를 일으키는 요인이 된다. 따라서, 새로운 하수관을 시공하거나, 기존의 하수관을 유지/보수하기 위해서는 하수관의 기울기나 하수관의 변형 정도 등과 같은 하수관 내부 상태를 조사할 필요가 있으며, 이를 위해 자주차를 사용할 수 있다.
자주차란 상수관이나 하수관, 공기조화장치의 덕트 등과 같이, 사람이 들어가기 곤란할 정도로 협소한 곳이나 유독가스와 같은 위험요소가 존재하는 곳의 내부 상태를 조사하기 위한 장치를 말한다.
그런데 대부분의 하수관로는 원형관의 형태를 가지고 있기 때문에, 관로 내부에서 자주차를 운행하는 경우, 자주차의 자세가 틀어지는 경우가 빈번하게 발생한다. 이러한 현상은 자주차에 부착되어 있는 센서에 영향을 주며, 센서를 통해 측정된 값의 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 관로 내부에서 자주차를 운행하는 경우, 자주차의 센서에 의해 측정되는 값에 대하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 관로 조사용 자주차를 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차는, 원형 관로에 진입하여 상기 관로의 내부를 조사하는 자주차에 있어서, 다수의 좌측 바퀴를 구동하는 좌측 바퀴 구동부와, 다수의 우측 바퀴를 구동하는 우측 바퀴 구동부가 내부에 대칭되게 설치되는 본체, 상기 관로의 내부를 촬영하는 촬영부, 상기 관로의 변형 정도를 측정하는 관변형 측정 센서를 포함하는 관변형 측정부, 상기 관로의 경사를 측정하는 경사 측정 센서와, 수평방향 축을 기준으로 상기 본체가 기울어진 각도를 측정하는 자세 측정 센서를 포함하는 센서블록, 및 상기 자세 측정 센서에서 피드백된 신호에 근거하여, 상기 본체가 수평을 유지하도록 상기 좌측 바퀴 구동부 및 상기 우측 바퀴 구동부를 각각 제어하는 제어부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있 다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 관로 조사용 자주차에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 자주차의 본체가 기울어지는 경우, 자세 측정 센서에 의해 피드백된 신호에 근거하여, 자주차의 본체가 수평을 유지하도록 좌측 바퀴 및 우측 바쿠를 별도로 제어함으로써, 자주차의 센서를 통해 측정되는 값에 대하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 자세 측정 센서에 의해 피드백된 신호에 따라 자주차의 자세를 제어하는 제어부가 자주차의 본체 내부에 구비되므로, 응답 특성을 높일 수 있으며, 자주차의 자세를 실시간으로 제어할 수 있다. 또한, 본체 내부에 구비된 제어부가 각종 센서에 의해 측정된 신호를 디지털화하여 원격 제어 장치로 송신하므로, 자주차와 원격 제어 장치 간의 거리가 멀어져도 노이즈의 영향을 받지 않는다.
셋째, 두 개의 서보모터를 사용하여 자주차의 좌측 바퀴 및 우측 바퀴를 별도로 제어함으로써, 자주차의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차를 설명하기로 한다.
도 1 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차(1)의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)의 정면도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)의 측면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)의 후면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)에서 센서블록(190)을 확대하여 도시한 평면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)에서 본체(100)의 내부 구조를 도시한 평면도이며, 도 7은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차(1)에서 본체(100)의 내부 구조를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 모터부(510)의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차(1)는 관로 내부를 따라 이동하는 본체(100), 본체(100)의 상측 전방에 구비되는 촬영부(200), 본체(100)의 상측 후방에 구비되는 관변형 측정부(300)를 포함할 수 있다.
촬영부(200)는 관로(P1) 내부를 촬영할 수 있다. 이를 위해 촬영부(200)는 관로 내부를 밝게 비추기 위한 조명부(210), 관로 내부를 촬영하기 위한 카메라부(220), 및 촬영부(200)를 승강시키거나, 카메라부(220) 또는 조명부(210)를 회전시키기 위한 제1 구동부(240)를 포함할 수 있다.
조명부(210)는 관로 조사용 자주차(1)를 위에서 내려다 보았을 때, '］'자 형태를 가지며, 조명부(210)의 내측 중앙에는 카메라부(220)가 안착된다. 조명부(210)의 좌측 날개 및 우측 날개 상에는 촬영 시, 관로 내부를 밝게 하기 위한 주 표시등(211)이 위치한다. 이러한 조명부(210)는 z축을 중심으로 360˚ 회전될 수 있다. 조명부(210)가 z축을 중심으로 회전하는 경우, 조명부(210)의 내측 중앙에 안착된 카메라부(220) 역시 회전하게 된다.
카메라부(220)는 조명부(210)의 내측 중앙에 안착되며, 조명부(210)의 양 날개를 가로지르는 회전 축(223)을 기준으로 360˚ 회전될 수 있다. 카메라부(220)는 관로 내부를 촬영하기 위한 카메라(221)와, 촬영 시 관로 내부를 밝게 하기 위한 하나 이상의 보조 표시등(222)을 포함할 수 있다. 일 예로, 보조 표시등(222)은 카메라(221)의 상측 및 하측에 구비될 수 있다. 보조 표시등(222)은 조명부(210)에 구비된 주 표시등(211)의 역할을 보조하는 역할을 하므로, 보조 표시등(222)의 밝기는 주 표시등(211)의 밝기 보다 낮을 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 보조 표시등(222)의 밝기는 조명부(210)에 구비된 주 표시등(211)의 밝기와 동일하거나 더 밝을 수도 있다.
제1 구동부(240)는 조명부(210)의 후방에 위치한다. 제1 구동부(240)의 일측은 조명부(210)와 결합된다. 제1 구동부(240)의 타측에는 제1 케이블(미도시)의 일단이 연결될 수 있는 촬영부측 제1 케이블 연결부(260)가 구비될 수 있다. 제1 케이블의 타단은 본체(100)의 상측 중앙에 구비된 본체측 제1 케이블 연결부(110)에 연결될 수 있다. 이처럼 제1 케이블의 일단 및 타단이 촬영부측 제1 케이블 연결부(260) 및 본체측 제1 케이블 연결부(110)에 각각 연결되면, 제1 케이블을 통해 촬영부(200)와 본체(100) 간에 데이터 송수신 또는 제어 신호 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 카메라(221)를 통해 촬영된 영상이 제1 케이블을 통해 촬영부(200)에서 본체(100)로 제공될 수 있다. 그리고, 조명부(210)의 주 표시등(211)을 온/오프시키는 제어 신호, 카메라부(220)의 보조 표시등(222)을 온/오프시키는 제어 신호, 조명부(210) 또는 카메라(221)를 회전 구동시키기 위한 제어 신호, 촬영부(200)를 승강시키기 위한 제어 신호 등이 제1 케이블을 통해 본체(100)에서 촬영부(200)로 제공될 수 있다.
이러한 제1 구동부(240)의 몸체에는 촬영부(200)를 지지하기 위한 제1 촬영부 지지대(230)가 삽입된다. 제1 촬영부 지지대(230)의 좌우 양측에는 관로(P1)의 직경에 맞추어 촬영부(200)의 승강을 가이드하는 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)가 각각 구비된다.
촬영부(200)의 승강을 가이드하는 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)는 길이가 서로 동일하며, 완만한 곡선 형태를 갖는다. 또한, 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)는 서로 소정 간격 이격되어 나란히 배치된다. 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)의 한쪽 끝은 제1 촬영부 지지대(230)와 힌지 결합한다. 따라서, 제1 촬영부 지지대(230)의 좌우 양 측에는 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)와의 힌지 결합을 위한 샤프트(shaft)가 삽입되는 힌지공(미도시)이 하나 이상 형성될 수 있다. 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)의 다른쪽 끝은 본체(100)에 구비된 제2 촬영부 지지대(130)와 힌지 결합한다. 제2 촬영부 지지대(130)는 자주차(1)를 정면에서 보았을 때, '└┘' 형태를 가지며, 본체(100)와 나사결합될 수 있다. 제2 촬영부 지지대(130)의 좌우 양측에는 제1 승강 가이드 바(251) 및 제2 승강 가이드 바(252)와의 힌지 결합을 위한 샤프트가 삽입되는 힌지공(미도시)이 하나 이상 형성될 수 있다.
관변형 측정부(300)는 원형 관로(P1)의 변형 정도를 측정할 수 있다. 이를 위해 관변형 측정부(300)는 원형 관로의 변형 정도를 측정하기 위한 관변형 측정 센서부(320)와, 관변형 측정 센서부(320)의 승강 구동을 위한 제2 구동부(340)를 포함할 수 있다.
관변형 측정 센서부(320)는 제2 구동부(340)의 후방에 위치하며, 원형 관로의 변형 정도를 측정하기 위한 관변형 측정 센서(321)를 포함할 수 있다. 관변형 측정 센서(321)로는 예를 들어, 초음파를 이용하여 관로의 반경 방향에 대한 관변형량을 측정하고, 측정된 값을 출력하는 센서가 사용될 수 있다. 다른 예로써, 관로의 내측면을 향하여 설치된 측정봉이 관로의 내측면과 맞닿아 휘어지는 정도에 따라 관변형량을 측정하고, 측정된 값을 출력하는 센서가 사용될 수도 있다. 도 1 내지 도 4는 관변형 측정 센서(321)가 후자인 경우를 보여주고 있다. 관변형 측정 센서부(320)에는 하나 이상의 관변형 측정 센서(321)가 구비될 수 있다. 예를 들 면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 관변형 측정 센서부(320)에는 4개의 관변형 측정 센서(321)가 구비될 수 있다. 이 경우, 4개의 관변형 측정 센서(321)는 십자형으로 배치될 수 있으며, 각각의 관변형 측정 센서(321)는 센서에서 돌출되어 형성된 측정봉이 관로의 내벽과 맞닿아 휘어질 수 있도록 관로의 내벽을 향하여 설치되는 것이 바람직하다.
제2 구동부(340)는 관변형 측정 센서부(320)의 전방에 위치한다. 제2 구동부(340)의 일측은 관변형 측정 센서부(320)와 결합된다. 제2 구동부(340)의 타측에는 제2 케이블(미도시)의 일단이 연결될 수 있는 관변형 측정부측 제2 케이블 연결부(360)가 구비될 수 있다. 제2 케이블의 타단은 본체(100)의 상측 중앙에 구비된 본체측 제2 케이블 연결부(120)에 연결될 수 있다. 이처럼 제2 케이블의 일단 및 타단이 관변형 측정부측 제2 케이블 연결부(360) 및 본체측 제2 케이블 연결부(120)에 각각 연결되면, 제2 케이블을 통해 관변형 측정부(300)와 본체(100) 간에 데이터 송수신 또는 제어 신호 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 관변형 측정 센서(321)에 의해 측정된 값이 제2 케이블을 통해 관변형 측정부(300)에서 본체(100)로 제공될 수 있다. 그리고, 관변형 측정부(300)를 승강시키기 위한 제어 신호 등이 제2 케이블을 통해 본체(100)에서 관변형 측정부(300)로 제공될 수 있다.
이러한 제2 구동부(340)의 몸체에는 관변형 측정부(300)를 지지하기 위한 제1 관변형 측정부 지지대(330)가 삽입된다. 제1 관변형 측정부 지지대(330)의 좌우 양측에는 관로의 직경에 맞추어 관변형 측정부(300)의 승강을 가이드하는 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)가 각각 구비된다.
관변형 측정부(300)의 승강을 가이드하는 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)는 길이가 서로 동일하며, 완만한 곡선 형태를 갖는다. 또한, 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)는 서로 소정 간격 이격되어 나란히 배치된다. 제1 승강 가이드 바(351) 및 제 승강 조절 바의 한쪽 끝은 제1 관변형 측정부 지지대(330)와 힌지 결합한다. 따라서, 제1 관변형 측정부 지지대(330)의 좌우 양측에는 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)와의 힌지 결합을 위한 샤프트가 삽입되는 힌지공(미도시)가 하나 이상 형성될 수 있다. 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)의 다른쪽 끝은 본체(100)에 구비된 제2 관변형 측정부(300) 지지대(140)와 힌지 결합한다. 제2 관변형 측정부 지지대(140)는 앞서 설명한 제2 촬영부 지지대(130)와 마찬가지로, 정면에서 보았을 때 '└┘' 형태를 가지며, 본체(100)와 나사결합될 수 있다. 제2 관변형 측정부 지지대(140)의 좌우 양측에는 제1 승강 가이드 바(351) 및 제2 승강 가이드 바(352)와의 힌지 결합을 위한 샤프트가 삽입되는 힌지공(미도시)이 하나 이상 형성될 수 있다.
본체(100)의 상측 중앙에는 본체측 제1 케이블 연결부(110) 및 본체측 제2 케이블 연결부(120)가 좌우로 나란히 구비된다. 본체측 제1 케이블 연결부(110) 및 본체측 제2 케이블 연결부(120)의 전방에는 제2 촬영부 지지대(130)가 구비된다. 그리고, 본체측 제1 케이블 연결부(110) 및 본체측 제2 케이블 연결부(120)의 후방에는 제2 관변형 측정부 지지대(140)가 구비된다. 관변형 측정부(300) 지지대 의 후방에는 센서블록(190)이 구비된다. 센서블록(190)의 내부에는 관로의 경사 즉, z축을 기준으로 관로가 기울어진 각도를 측정하기 위한 경사 측정 센서(192)와, 자주차(1)의 자세 즉, x축을 기준으로 자주차(1)의 본체(100)가 기울어진 각도를 측정하기 위한 자세 측정 센서(191)가 구비된다. 경사 측정 센서(192)는 관로의 길이 방향 즉, z측 방향으로 설치되고, 자세 측정 센서(191)는 관로의 수평 지름 방향 즉, x축 방향으로 설치된다. 경사 측정 센서(192) 및 자세 측정 센서(191)에 의해 측정된 값은 본체(100)의 내부에 설치된 제어부(400)로 제공될 수 있다. 제어부(400)에 대한 상세한 설명은 도 6 및 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
본체(100)의 전방에는 이동용 표시등(150)이 하나 이상 구비될 수 있다. 이동용 표시등(150)은 관로 조사용 자주차(1)가 관로 내부에서 이동할 때, 관로 내부를 밝게 하기 위한 것으로, 앞서 설명한 조명부(210)의 주 표시등(211)이나, 카메라부(220)의 보조 표시등(222)과는 별도로 제어될 수 있다.
본체(100)의 후방에는 원격 제어 장치(미도시)와의 통신을 위한 제3 케이블(미도시)이 연결될 수 있는 제3 케이블 연결부(160)가 구비된다. 원격 제어 장치에서 발생된 제어 신호는 제3 케이블을 통해 자주차(1)의 본체(100)로 제공될 수 있으며, 자주차(1)의 촬영부(200)를 통해 촬영된 영상은 제3 케이블을 통해 원격 제어 장치로 제공될 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예에 따른 자주차(1)는 제3 케이블을 통해 원격 제어 장치와 연결된 후 유선 통신 규격에 따라 원격 제어 장치와 통신할 수도 있고, 무선 통신 규격에 따라 원격 제어 장치와 통신할 수도 있다. 자주차(1)가 무선 통신 규격에 따라 원격 제어 장치와 통신하는 경우, 본체(100)에는 제3 케이블 연결부(160) 대신, 무선 통신부가 구비될 수 있다.
본체(100)의 좌측 및 우측에는 다수의 바퀴(170a, 170b, 180a, 180b)가 설치된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 좌측 바퀴(170a, 170b)를 구동하는 구동부(이하, '좌측 바퀴 구동부'라 한다)와 다수의 우측 바퀴(180a, 180b)를 구동하는 구동부(이하, '우측 바퀴 구동부'라 한다)는 별도로 구비된다. 좌측 바퀴 구동부 및 우측 바퀴 구동부(500)는 본체(100)의 내부에 좌우로 나란히 구비된다. 좌측 바퀴 구동부와 우측 바퀴 구동부(500)는 그 구조가 서로 대응되므로, 이하의 설명에서는 우측 바퀴 구동부(500)를 중심으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 7에 도시되어 있듯이, 우측 바퀴 구동부(500)는 동력 발생을 위한 모터부(510), 모터부(510)에 의해 발생된 동력을 다수의 우측 바퀴로 전달하는 동력 전달부(520)를 포함할 수 있다.
모터부(510)는 동력을 발생시키는 서보모터(Servo-motor, 512), 서보모터(512)의 회전 속도나 회전 각도를 검출하는 서보모터 엔코더(511), 및 서보모터(512)의 회전 속도를 조절하기 위한 감속기(513)를 포함할 수 있다. 서보모터(512)는 원통형의 프레임 내부에 회전자(미도시) 및 고정자(미도시) 등이 구비된다. 서보모터 엔코더(511)에 의해 검출되는 신호는 본체(100) 내부에 구비된 제어부(400)로 피드백(Feedback) 된다.
동력 전달부(520)는 서보모터 회전축(514)에 고정설치된 우측원동 베벨기어와 맞물리는 우측구동 베벨기어가 설치되는 우측전방 기어축(미도시), 우측구동 베 벨기어의 외측에 설치되며 서보모터(512)에서 발생한 동력을 제공받는 우측전방 횔(523a), 우측전방 횔(523a)의 외측에 설치되어 우측전방 바퀴(180a)의 위치를 고정시키는 우측전방 바퀴 고정부(미도시), 외측에 우측후방 바퀴(180b)가 설치되는 우측후방 기어축(512b), 우측후방 바퀴(180b) 보다 내측에 설치되어 우측후방 바퀴(180b)의 위치를 고정시키는 우측후방 바퀴 고정부(522b), 우측후방 바퀴 고정부(522b) 보다 내측에 설치되며 동력 벨트(524)에 의해 우측전방 횔(523a)과 연결되는 우측후방 횔(523b)을 포함할 수 있다.
우측후방 기어축(512b)은 후방 기어축 지지대(525)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 후방 기어축 지지대(525)는 자주차(1)를 후방에서 보았을 때, '└┘' 형태를 갖는다. 후방 기어축 지지대(525)의 좌우 돌출부 중에서 우측 돌출부에는 우측후방 기어축(512b)의 일측이 삽입될 수 있는 홀이 형성된다. 이 홀을 통과한 우측후방 기어축(512b)의 일단은 너트(526)와 결합하여 후방 기어축 지지대(525)의 우측 돌출부에 고정된다.
한편, 제어부(400)는 원격 제어 장치에서 제공된 제어 신호에 따라 자주차(1)의 기능을 제어할 수 있다. 예를 들면, 원격 제어 장치의 제어 신호에 따라 자주차(1)의 운행을 시동하거나 정지할 수 있으며, 자주차(1)의 운행 속도, 운행 방향 등을 제어할 수 있다. 또는 원점 조정, 조도 조정 등과 같은 촬영부(200)의 기능을 제어할 수도 있다.
이외에도 제어부(400)는 자주차(1)의 본체(100)가 좌우 수평 상태를 유지하도록 자주차(1)의 자세를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(400)는 서보모터 엔 코더(511)에서 피드백된 신호 및 자세 측정 센서(191)에서 피드백된 신호에 따라서, 자주차(1)의 균형이 유지되도록 좌측 바퀴 및 우측 바퀴의 움직임을 별도로 제어할 수 있다. 자주차(1)의 자세를 제어할 때, 제어부(400)는 기 저장된 매핑 테이블을 참조할 수 있다. 상기 매핑 테이블은 자주차(1)의 자세 즉, 자주차(1)의 본체(100)가 x축을 기준으로 기울어진 각도, 좌측전방 바퀴(170a)에 대한 제어량, 및 우측전방 바퀴(180a)에 대한 제어량 간의 매핑 정보를 포함하는 테이블로서, 사전 실험에 의해 만들어질 수 있다. 이 때, 매핑 테이블은 자주차(1)가 기울어진 각도에 대하여 0.1˚의 정밀도로 만들어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 매핑 테이블은 자주차(1)의 본체(100)가 x축을 기준으로 0.1˚ 만큼 기울어진 경우, 자주차(1)의 본체(100)를 수평으로 회복시키기 위하여 좌측전방 바퀴(170a) 및 우측전방 바퀴(180a) 각각에 대하여 필요한 제어량과, 자주차(1)의 본체(100)가 x축을 기준으로 0.2˚ 만큼 기울어진 경우, 자주차(1)의 본체(100)를 수평으로 회복시키기 위하여 좌측전방 바퀴(170a) 및 우측전방 바퀴(180a) 각각에 대하여 필요한 제어량 등을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 기능을 수행하기 위하여, 제어부(400)는 각 센서에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호의 크기를 증폭하여 원격 제어 장치로 송신하는 제1 처리부(미도시)와, 촬영부(200)에 의해 촬영된 영상을 원격 제어 장치로 송신하거나 원격 제어 장치로부터 제어신호를 수신하는 제2 처리부(미도시)와, 자주차(1)의 자세 제어에 필요한 알고리즘이나 데이터를 저장하는 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 제어부(400)는 센서블록(190)의 하부에 위치하도록 본체(100) 내부에 설치될 수 있다. 이처럼 제어부(400)를 본체(100) 내부에 탑재하되, 센서블록(190)과 가깝게 배치함으로써, 빠른 응답 특성을 얻을 수 있으며, 자주차(1)의 자세를 실시간으로 보상할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예로서, 직경이 작은 관로(P1) 예를 들어, 직경이 200mm인 관로의 내부를 조사하기 위한 관로 조사용 자주차(1)를 설명하였다. 이하의 설명에서는 일 실시예와는 다른 실시예로서, 직경이 비교적 큰 관로 예를 들어, 직경이 600mm인 관로(P2)의 내부를 조사하기 위한 관로 조사용 자주차를 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 관로 조사용 자주차(2)의 본체(100), 촬영부(200), 및 관변형 측정부(300)는 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차(1)의 본체(100), 촬영부(200), 및 관변형 측정부(300)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 하고, 차이점 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 관로 조사용 자주차(2)는 직경이 비교적 큰 관로의 내부를 조사하기 위한 것이므로, 일 실시예에서와는 다르게 촬영부(200) 및 관변형 측정부의 위치가 상승된다. 구체적으로, 촬영부(200)는 카메라(221)의 위치가 관로의 중심에 위치하도록 상승될 수 있다. 그리고, 관변형 측정부(300)는 각 관변형 측정 센서(321)를 꼭지점으로 하는 도형의 중심점이 관로의 중심에 위치하도록 상승될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 자주차(1)는 본체(100)의 좌우 양측에 소구경 바퀴 가 설치되는데 비하여, 본 실시예에 따른 자주차(2)는 본체(100)의 좌우 양측에는 대구경 바퀴(175a, 175b, 185a, 185b)가 설치된다. 대구경 바퀴의 외측 직경(D1)은 내측 직경(D2)보다 작은 것이 바람직한데, 이는 관로의 내측면과 대구경 바퀴와의 접촉면적을 증가시키기 위함이다. 대구경 바퀴의 외측 직경(D1)과 내측 직경(D2)의 차이는 소구경 바퀴의 외측 직경과 내측 직경의 차이 보다 작은 값을 가질 수 있다.
이상으로 예시된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 관로 조사용 자주차에 대해서 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 조사용 자주차의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차의 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차의 후면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차에서 센서블록을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차에서 본체의 내부 구조를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 관로 조사용 자주차에서 본체의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 서보모터의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관로 조사용 자주차의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 관로 조사용 자주차의 정면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 관로 조사용 자주차의 측면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 관로 조사용 자주차의 후면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2: 관로 조사용 자주차 100: 본체
110: 본체측 제1 케이블 연결부 120: 본체측 제2 케이블 연결부
130: 제2 촬영부 지지대 140: 제2 관변형 측정부 지지대
150: 이동용 표시등 160: 제3 케이블 연결부
170a: 좌측전방 바퀴 170b: 좌측후방 바퀴
180a: 우측전방 바퀴 180b: 우측후방 바퀴
190: 센서블록 191: 자세 측정 센서
192: 경사 측정 센서 200: 촬영부
210: 조명부 211: 주 표시등
220: 카메라부 221: 카메라
222: 보조 표시등 223: 회전 축
230: 제1 촬영부 지지대 240: 제1 구동부
251: 제1 승강 가이드 바 252: 제2 승강 가이드 바
260: 촬영부측 제1 케이블 연결부 300: 관변형 측정부
320: 관변형 측정 센서부 321: 관변형 측정 센서
330: 제1 관변형 측정부 지지대 340: 제2 구동부
351: 제1 승강 가이드 바
352: 제2 승강 가이드 바
360: 관변형 측정부측 제2 케이블 연결부
400: 제어부
500: 우측 바퀴 구동부 510: 모터부
511: 서보모터 엔코더 512: 서보모터
513: 감속기 514: 서보모터 회전축
520: 동력 전달부 521b: 우측후방 기어축
522b: 우측후방 바퀴 고정부 523a: 우측전방 휠
523b: 우측후방 휠 524: 동력 벨트
525: 후방 기어축 지지대 526: 너트

Claims (8)

  1. 원형 관로(P1)에 진입하여 상기 관로(P1)의 내부를 조사하는 자주차(1)에 있어서,
    다수의 좌측 바퀴(170a, 170b)를 구동하는 좌측 바퀴 구동부와, 다수의 우측 바퀴(180a, 180b)를 구동하는 우측 바퀴 구동부(500)가 내부에 대칭되게 설치되는 본체(100);
    상기 관로(P1)의 내부를 촬영하는 촬영부(200);
    상기 관로(P1)의 변형 정도를 측정하는 관변형 측정 센서(321)를 포함하는 관변형 측정부(320);
    상기 관로(P1)의 경사를 측정하는 경사 측정 센서(192)와, 수평방향 축을 기준으로 상기 본체가 기울어진 각도를 측정하는 자세 측정 센서(191)를 포함하는 센서블록(190); 및
    상기 자세 측정 센서(191)에서 피드백된 신호에 근거하여, 상기 본체(100)가 수평을 유지하도록 상기 좌측 바퀴 구동부 및 상기 우측 바퀴 구동부(500)를 각각 제어하는 제어부(400)를 포함하며,
    상기 촬영부(200) 및 상기 관변형 측정부(320)는 상기 원형 관로(P1)의 중심에 위치하는 관로 조사용 자주차.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 우측 바퀴 구동부(500)는
    동력 발생을 발생시키는 서보모터(512), 상기 서보모터(512)의 회전 속도나 회전 각도를 검출하는 엔코더(511), 상기 서보모터(512)의 회전 속도를 조절하기 위한 감속기(513)를 포함하는 모터부(510); 및
    상기 모터부(510)에 의해 발생된 동력을 상기 다수의 우측 바퀴(180a, 180b)로 전달하는 동력 전달부(520)를 포함하는, 관로 조사용 자주차.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(400)는
    상기 관변형 측정 센서(321), 상기 경사 측정 센서(192) 및 상기 자세 측정 센서(191)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 변환된 디지털 신호의 크기를 증폭하여 원격 제어 장치로 송신하는 제1 처리부; 및
    상기 촬영부(200)에 의해 촬영된 영상을 원격 제어 장치로 송신하거나 원격 제어 장치로부터 제어 신호를 수신하는 제2 처리부를 포함하는, 관로 조사용 자주차.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관로의 내측면과의 접촉면적을 증가시키 위하여, 상기 바퀴(170a, 170b, 180a, 180b)의 외측 직경은 상기 바퀴(170a, 170b, 180a, 180b)의 내측 직경보다 작은 값을 갖는, 관로 조사용 자주차.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바퀴(170a, 170b, 180a, 180b)의 외측 직경은 상기 관로(P1)의 직경에 비례하며, 상기 관로(P1)의 직경이 클수록 상기 바퀴(170a, 170b, 180a, 180b)의 외측 직경과 내측 직경 간의 차이가 감소하는, 관로 조사용 자주차.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부(200) 및 상기 관변형 측정부(320)는 각각 상기 관로(P1)의 직경이 변하는 경우에도 상기 관로(P1)의 중심에 위치하도록 승강되는, 관로 조사용 자주차.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(400)는
    상기 센서블록(190)의 하부에 위치하도록 상기 본체(100)의 내부에 설치되는, 관로 조사용 자주차.
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