KR101281255B1 - 배관 외부 검사용 이동 로봇 - Google Patents

배관 외부 검사용 이동 로봇 Download PDF

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KR101281255B1
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Abstract

본 발명은 배관의 외부를 따라 이동하며 비파괴 검사를 수행할 수 있는 배관 외부 검사용 이동 로봇에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇은 부착력을 통해 상기 배관의 외면에 부착되고, 추진력을 통해 상기 배관의 외면을 따라 상기 배관의 길이방향으로 이동하거나 상기 배관의 외면을 따라 회전하는 제1모듈 및 제2모듈과, 하나 이상의 관절을 가지며, 상기 제1모듈 및 제2모듈을 상호 연결하는 연결부재를 포함하고,하고, 상기 제1모듈 및 제2모듈은 곡관 또는 분기관을 이동하는 경우 어느 하나의 상기 모듈이 상기 배관으로부터 이격되어 이동하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇은 두 개의 동일한 모듈을 연결하여 배관을 이동 또는 회전함으로써 안정적으로 배관을 검사할 수 있는 환경을 제공한다.

Description

배관 외부 검사용 이동 로봇{MOVING ROBOT FOR INSPECTING PIPELINES}
본 발명은 배관 외부 검사용 이동 로봇에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 이동과 회전 매커니즘을 통해 배관 외부에 부착되어 곡관 또는 분기관을 이동하거나, 장애물을 회피할 수 있는 배관 외부 검사용 이동 로봇에 관한 것이다.
산업이 발달함에 따라 자연스럽게 대형 구조물들이 우리 주변에 차지하는 비율이 매우 증대하였으며, 이와 더불어 유지 및 보수 작업의 필요성 또한 증대되었다. 예를 들면, 다리, 컨테이너 선박, 대규모 석유화학 플랜트, 원자력 발전소 등의 대형 구조물들이 지속적으로 증가하면서, 이러한 대형 구조물들의 안전과 그 성능에 대한 검사 및 유지 보수의 필요성 또한 주요한 이슈가 되었다.
그러나, 대형 구조물의 검사 및 유지 보수는 현재까지도 점검자가 직접 수행하는 방법을 적용하였다. 하지만 점검자의 안전성을 보장할 수 없을 뿐만 아니라 복잡한 구조를 가진 구조물에서 점검을 하기에 한계가 있다. 따라서, 점검자의 안전과 복잡한 구조를 가진 구조물의 주기적인 점검을 위해 대형 구조물의 구조를 오르고 내릴 수 있는 로봇이 개발되고 있다.
여기서, 대형 구조물을 오르내리는 등반 로봇의 주요 메커니즘은 구조물에 부착할 수 있는 부착 메커니즘과 부착 후 이동하는 메커니즘이 있다. 등반 로봇의 부착 메커니즘으로는 자석을 이용한 자석형, 견인 장치를 설치하여 이동하는 견인형, 공기의 압력차를 이용한 진공 흡착형, 곤충의 발을 모방한 생체 모방형 등이 있다. 또한 이동 메커니즘으로는 보행형, 바퀴형, 궤도형 등이 있다. 각각의 메커니즘의 장단점이 다르기 때문에 작업 환경에 맞는 방식을 적용해야 한다.
이러한 로봇의 매커니즘을 이용한 점검은 원자로 건물 등과 같은 고소지역에 설치된 배관을 점거하고자 하는 경우에 안전성 확보가 무엇보다도 중요시된다. 따라서, 종래의 기술은 곡관이나 분기관 등을 이동하거나, 장애물이 있는 경우 등에 이를 극복해야 하는 문제가 있었다.
[등록특허번호 10-0784932] 배관의 내부 검사용 이동 로봇에 관한 것으로서, 앞뒤로 연장되어 형성된 몸체; 상기 몸체의 축선을 중심으로 둘레방향을 따라 복수 개가 동일 각도로 배치되는 것으로, 그 각각은 동력을 발생하는 구동모터와, 동일 평면상에 서로 이격 배치되는 전륜 및 후륜을 가지며 이동 경로를 따라 회전운동을 하는 주바퀴와, 상기 구동모터의 동력을 상기 주바퀴로 전달하는 동력전달장치를 가지는 구동부; 및 상기 몸체와 상기 각 구동부 사이에서 상기 몸체와 상기 각 구동부를 연결하는 복수의 링크부를 포함하는 배관의 내부 검사용 이동 로봇에 있어서, 상기 구동부에는 구동모터의 동력을 전달하거나 끊어주는 클러치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 점검자의 안전 확보와 점검자의 접근이 어려운 원자력 발전소 내부에 설치된 배관과 산업용 플랜트에 설치된 곡관이나 T형 분기관을 신속히 이동 가능하며 배관의 용접부를 점검할 수 있는 배관 외부 검사용 이동 로봇을 제안을 제공하고자 한다.
따라서, 종래와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 목적은 적절한 부착 매커니즘을 통해 고소지역의 배관 외부를 이동하고, 회전을 통해 곡관이나 분기관을 이동할 수 있는 배관 외부 검사용 이동 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 두 개의 동일한 모듈을 연결하여 배관을 이동 또는 회전함으로써 안정적으로 배관을 검사할 수 있는 환경을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배관의 외면을 길이방향으로 이동하거나 또는 배관의 길이방향에 직교하는 방향으로 배관의 외면을 따라 회전함으로써 장애물 회피가 가능한 배관 외부 검사용 이동 로봇을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 웜기어와 웜휠 또는, 볼나사를 이용한 부착 메커니즘을 복합적으로 적용함으로써, 백래시를 줄이며 안정적으로 배관에 부착할 수 있는 환경을 제공하고자 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 배관의 외부를 이동하는 배관 외부 검사용 이동 로봇에 있어서, 부착력을 통해 상기 배관의 외면에 부착되고, 추진력을 통해 상기 배관의 외면을 따라 상기 배관의 길이방향으로 이동하거나 상기 배관의 외면을 따라 회전하는 제1모듈 및 제2모듈, 하나 이상의 관절을 가지며, 상기 제1모듈 및 제2모듈을 상호 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 제1모듈 및 제2모듈은 곡관 또는 분기관을 이동하는 경우 어느 하나의 상기 모듈이 상기 배관으로부터 이격되어 이동하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제1모듈 및 제2모듈 각각은 몸체, 상기 몸체의 양 측면에 연결되고, 상기 배관의 외면에 부착되어 상기 배관의 길이 방향으로 상기 몸체를 이동시키는 구동부재, 상기 몸체의 양 측면에 연결되고, 상기 배관의 외면에 부착되어 상기 배관의 외면을 따라 상기 몸체를 회전시키는 회전부재, 상기 몸체, 상기 구동부재 또는 상기 회전부재에 내장되고, 상기 구동부재 또는 상기 회전부재가 상기 배관의 외면에 부착시키거나, 상기 몸체를 이동 또는 회전시키는 동력원을 제공하는 동력부재를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 제1모듈 및 제2모듈은 상기 제1모듈 및 제2모듈이 상기 배관을 이동하는 경우, 상기 회전부재가 상기 배관으로부터 이격되고, 상기 구동부재가 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하며, 상기 제1모듈 및 제2모듈이 상기 배관을 회전하는 경우, 상기 구동부재가 상기 배관으로부터 이격되고, 상기 회전부재가 상기 배관의 외면을 따라 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1모듈 및 제2모듈은 곡관 또는 분기관을 이동하는 경우, 어느 한 모듈의 상기 구동부재 및 회전부재 모두가 상기 배관에 고정되고, 다른 한 모듈의 상기 구동부재 및 회전부재 모두가 상기 배관으로부터 분리되어, 상기 제1모듈과 상기 제2모듈이 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1모듈 및 제2모듈은 이동하고자 하는 상기 곡관 또는 분기관과 나란하도록 상기 제1모듈 및 제2모듈이 회전한 뒤, 상기 제1모듈과 상기 제2모듈이 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전부재는 배관 점검시 또는 장애물 회피시에 상기 몸체를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1모듈 및 제2모듈은 상기 제1모듈 및 제2모듈의 이동시에 각각의 구동부재가 상기 배관의 외면에 대칭으로 접촉되고, 상기 제1모듈 및 제2모듈의 회진시에 각각의 회전부재가 상기 배관의 외면에 대칭으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부재는 웜기어 및 웜휠을 통해 상기 배관의 외면에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격되는 것을 특징으로 하며, 상기 회전부재는 볼나사를 통해 상기 배관의 외면에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재는 상기 관절, 상기 제1모듈과의 접촉부 또는, 상기 제2모듈과의 접촉부가 다축으로 회동 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1모듈 또는 제2모듈은 상기 배관의 외부를 검사하도록 상기 몸체에 부착되는 센서부;를 더 포함하고, 상기 센서부는 전자기 초음파 탐촉자(Electromagnetic Acoustic transducer; EMAT)인 것을 특징으로 하며, 상기 센서부는 상기 제1모듈 및 제2모듈의 이동시에 상기 몸체의 내부에 수납되는 것을 특징으로 하한다.
상술한 바와 같이,본 발명의 목적은 적절한 부착 매커니즘을 통해 고소지역의 배관 외부를 이동하고, 회전을 통해 곡관이나 분기관을 이동할 수 있는 배관 외부 검사용 이동 로봇을 제공한다.
또한, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 두 개의 동일한 모듈을 연결하여 배관을 이동 또는 회전함으로써 안정적으로 배관을 검사할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 배관의 외면을 길이방향으로 이동하거나 또는 배관의 외면을 따라 회전함으로써 장애물 회피가 가능한 환경을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 웜기어와 웜휠 또는, 볼나사를 이용한 부착 메커니즘을 복합적으로 적용함으로써, 백래시를 줄이며 안정적으로 배관에 부착할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 사시도이다.
도 2a,2b는 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇에서 제1,2모듈의 몸체에 연결된 구동부재의 동작 상태를 도시한 정면도이다.
도 3a,3b은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇에서 제1,2모듈의 몸체에 연결된 회전부재의 동작 상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 배관의 길이방향으로 이동시에 구동부재와 회전부재의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 배관의 외면을 따라 회전시에 구동부재와 회전부재의 작동상태를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇이 분기관을 이동하는 경우의 작동상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 구동 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 이동시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 회전시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 분기관 이동시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 사시도이다.
따라서, 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇은 제1모듈(10a), 제2모듈(10b) 및, 연결부재(26)를 포함한다.
제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)은 하나 이상의 동력원에 의한 부착력을 통해 상기 배관의 외면(4)에 부착되고, 하나 이상의 동력원에 의한 추진력을 통해 상기 배관의 외면(4)을 따라 상기 배관(2)의 길이방향으로 이동하거나 상기 배관의 외면(4)을 따라 회전한다.
그리고, 본 발명의 일실싱예에 따라 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)은 상기 배관(2)의 길이방향과 직교하는 방향으로 배관의 외면(4)을 따라 회전할 수도 있으며, 나선형으로 회전할 수도 있다.
제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)은 일렬로 나란히 배치되어 탐사 대상이 되는 배관의 외면(4)에 부착된다. 따라서, 본 발명은 두 개의 동일한 모듈을 연결하여 배관을 이동 또는 회전함으로써 안정적으로 배관을 검사할 수 있는 환경을 제공한다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따라 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)은 동일한 구성을 갖지만, 후술할 센서부(24) 및 제어부의 내장 등에 의해 설계상의 미세한 차이가 존재할 수도 있다.
제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b) 각각은 몸체(12), 구동부재(14), 회전부재(16), 동력부재(18), 센서부(24) 및, 제어부를 포함한다.
몸체(12)는 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)의 기본 프레임으로서, 후술할 연결부재(26)를 통해 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)을 연결한다. 또한, 몸체(12)의 외부에는 후술할 복수 개의 구동부재(14), 회전부재(16)가 대칭적으로 연결되어, 배관 외부 검사용 이동 로봇의 균형을 유지한다.
구동부재(14)는 상기 몸체(12)의 양 측면에 대칭적으로 연결된다. 그리고, 구동부재(14)는 배관의 외면(4)에 부착되어 상기 배관의 길이 방향으로 상기 몸체(12)를 이동시킨다. 여기서, 도 1에 도시된 구동부재(14)는 각각의 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)의 몸체(12)의 측면에 대칭적으로 두 개의 쌍이 연결됨을 보여준다.
각각의 구동부재(14)는 바퀴를 통해 배관 외면(4)을 길이방향으로 이동한다. 그리고, 도면에는 미도시 하였지만, 각각의 구동부재(14)는 별도의 구동용 동력부재(18)를 구비해 배관을 이동하기 위한 추진력을 제공받을 수도 있다. 또한, 구동부재(14)는 배관부착용 동력부재(18)와 웜기어 및 웜휠(20)을 통해 연결된다.
회전부재(16)는 상기 몸체(12)의 양 측면에 대칭적으로 연결된다. 그리고, 회전부재(16)는 상기 배관의 외면(4)에 부착되어 배관의 외면(4)을 따라 상기 몸체(12)를 회전시킨다. 각각의 회전부재(16)는 별도의 회전용 동력부재(18')를 구비해 배관을 회전하기 위한 추진력을 제공받을 수도 있다. 또한, 회전부재(16)는 배관부착용 동력부재(18')와 볼나사(22)를 통해 연결된다.
그리고, 배관 외부 검사용 이동 로봇은 회전을 하면서 배관을 검사하거나 장애물을 회피한다. 따라서, 회전부재(16)는 배관을 검사하거나, 장애물을 회피하기 위해서 배관 외부 검사용 이동 로봇을 회전시키다.
동력부재(18)는 상기 구동부재(14) 또는 상기 회전부재(16)가 상기 배관의 외면(4)에 부착되어 상기 몸체(12)를 이동 또는 회전시키는 동력원을 제공한다. 따라서, 동력부재(18)는 필요에 따라 상기 몸체(12), 상기 구동부재(14) 또는 상기 회전부재(16)에 각각 복수 개가 설치되어 이동 로봇에 부착력, 구동력, 회전력 등을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라, 동력부재(18)는 몸체(12)에 내장되어, 구동부재(14)를 배관의 외면(4)에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격시키는 동력원을 제공한다. 또한, 동력부재(18)는 몸체(12)에 내장되어, 회전부재(16)를 배관의 외면(4)에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격시키는 동력원을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 동력부재(18)는 구동부재(14)에 설치되어, 구동부재(14)가 배관의 길이방향으로 이동할 수 있도록, 몸체(12)에 추진력을 제공한다. 그리고, 동력부재(18)는 회전부재(16)에 설치되어, 회전부재(16)가 배관의 외면(4)을 따라 회전할 수 있도록, 몸체(12)에 추진력을 제공한다.
센서부(24)는 상기 배관의 외부를 검사하도록 상기 몸체(12)에 부착된다. 또한, 센서부(24)는 배관 외부 검사용 이동 로봇의 이동방향에 존재하는 장애물들을 검출할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따라 센서부(24)는 비파괴 센서인 전자기 초음파 탐촉자(Electromagnetic Acoustic transducer; EMAT)로 구성된다. 전자기 초음파 탐촉자는 로봇이 점검을 수행할 때 즉, 배관 외부 검사용 이동 로봇의 회전 시에 사용된다. 따라서, 센서부(24)는 몸체(12)가 배관의 외면(4)을 따라 회전할 때, 몸체(12)의 회전 방향을 따라 배관의 외면(4)을 검사하게 된다.
또한, 전자기 초음파 탐촉자는 강자성체를 띄는 센서로 빠른 이동을 필요할 때 자력에 의한 저항으로 빠른 이동을 방해할 수 있으므로, 상기 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)의 이동시에 상기 몸체(12)의 내부에 수납되도록 구성할 수도 있다.
제어부는 도면에는 미도시 하였지만, 상기의 각 부재의 동작이 원활하게 수행되도록 제어한다. 즉, 제어부는 배관 외부 검사용 이동 로봇을 구동시키며, 로봇의 이동, 회전, 배관 검사 등의 각종 동작을 제어한다. 따라서, 제어부는 각 부재의 동작을 제어하고, 각 부재의 오작동 여부를 감지할 수도 있다.
연결부재(26)는 상기 몸체(12)에 연결되어, 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)을 상호 연결한다. 따라서, 연결부재(26)는 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)이 상호 지지할 수 있도록 한다. 그리고, 연결부재(26)는 하나 이상의 관절(28)을 가질 수 있다.
상기 연결부재(26)는 상기 관절(28), 상기 제1모듈(10a)과의 접촉부 또는, 상기 제2모듈(10b)과의 접촉부가 다축으로 회동 가능하도록 연결될 수 있다. 따라서, 도 1에서 연결부재(26)는 하나의 축으로 회동하는 것으로 표현되었지만, 다축으로도 회전 가능하도록 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 두 개의 동일한 모듈을 연결하여 배관을 이동 또는 회전함으로써 안정적으로 배관을 검사할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2a,2b는 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇에서 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)의 몸체(12)에 연결된 구동부재(14)의 동작 상태를 도시한 정면도이다.
구동부재(14)는 몸체(12)에 내장된 배관부착용 동력부재(18)를 통해 배관으로부터 이격되거나 분리된다. 본 발명의 일실시예에 따라 구동부재(14)는 배관부착용 동력부재(18)와 웜기어 및 웜휠(20)을 통해 연결된다. 웜기어와 웜휠(20)은 배관부착용 동력부재(18)의 회전 방향에 따라 동작을 달리하여, 한 쌍의 구동부재(14)가 동시에 배관으로부터 이격되거나, 배관에 부착되도록 작동된다.
도 2a는 구동부재(14)가 배관과 이격된 상태이고, 도 2b는 배관의 외면(4)에 부착된 상태를 도시한다. 도 2a는 배관부착용 동력부재(18)가 반시계방향으로 회전하며, 이에 맞물린 웜기어와 웜휠(20)이 한쌍의 구동부재(14)를 반대 방향으로 멀어지도록 회동시킴으로써, 구동부재(14)가 배관으로부터 이격됨을 도시한다. 도 2b는 배관부착용 동력부재(18)가 시계방향으로 회전하며, 이에 맞물린 웜기어와 웜휠(20)이 한쌍의 구동부재(14)를 반대 방향으로 가까워지도록 회동시킴으로써, 구동부재(14)가 배관에 부착됨을 도시한다.
따라서, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 웜기어와 웜휠(20)를 이용한 부착 메커니즘을 적용함으로써, 백래시를 줄이며 안정적으로 배관에 부착할 수 있는 환경을 제공한다.
도 3a,3b은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇에서 제1,2모듈의 몸체(12)에 연결된 회전부재(16)의 동작 상태를 도시한 정면도이다.
회전부재(16)는 몸체(12)에 내장된 배관부착용 동력부재(18')를 통해 배관으로부터 이격되거나 분리된다. 본 발명의 일실시예에 따라 구동부재(14)는 배관부착용 동력부재(18')와 볼나사(22)를 통해 연결된다. 볼나사(22)는 배관부착용 동력부재(18')의 회전 방향에 따라 동작을 달리하여, 한 쌍의 회전부재(16)가 동시에 배관으로부터 이격되거나, 배관에 부착되도록 작동된다.
도 3a는 회전부재(16)가 배관의 외면(4)에 부착된 상태이고, 도 2b는 배관으로부터 이격된 상태를 도시한다. 도 3a는 배관부착용 동력부재(18')가 반시계방향으로 회전하며, 이에 맞물린 볼나사(22)가 한쌍의 회전부재(16)를 반대 방향으로 가까워지도록 이동시킴으로써, 회전부재(16)가 배관의 외면(4)에 부착됨을 도시한다. 도 3b는 배관부착용 동력부재(18')가 시계방향으로 회전하며, 이에 맞물린 볼나사(22)가 한쌍의 회전부재(16)를 반대 방향으로 멀어지도록 이동시킴으로써, 회전부재(16)가 배관과 이격됨을 도시한다.
따라서, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 볼나사(22)를 이용한 부착 메커니즘을 적용함으로써, 백래시를 줄이며 안정적으로 배관에 부착할 수 있는 환경을 제공한다.
도 4는 배관의 길이방향으로 이동시에 구동부재(14)와 회전부재(16)의 작동상태를 도시한 정면도이다.
배관 외부 검사용 이동 로봇은 이동시에 구동부재(14)를 배관의 외면(4)에 부착하고, 회전부재(16)를 배관으로부터 이격시킨다. 따라서, 이동시에 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b) 각각의 구동부재(14)가 상기 배관의 외면(4)에 대칭으로 접촉된다. 따라서, 배관 외부 검사용 이동 로봇은 구동부재(14)에 의한 부착력과 추진력을 통해 배관의 길이방향으로 이동할 수 있다.
도 5는 배관의 외면(4)을 따라 회전시에 구동부재(14)와 회전부재(16)의 작동상태를 도시한 정면도이다.
배관 외부 검사용 이동 로봇은 회전시에 회전부재(16)를 배관의 외면(4)에 부착하고, 구동부재(14)를 배관으로부터 이격시킨다. 따라서, 회전시에 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b) 각각의 회전부재(16)가 상기 배관의 외면(4)에 대칭으로 접촉된다. 따라서, 배관 외부 검사용 이동 로봇은 회전부재(16)에 의한 부착력과 추진력을 통해 배관의 외면(4)을 따라 회전을 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇이 분기관(6)을 이동하는 경우의 작동상태를 도시한 도면이다.
배관 외부 검사용 이동 로봇은 곡관 또는 분기관(6)을 이동하는 경우, 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)이 순차적으로 이동할 수 있다. 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b) 중에 어느 한 모듈의 상기 구동부재(14) 및 회전부재(16) 모두가 상기 배관에 고정되고, 다른 한 모듈의 상기 구동부재(14) 및 회전부재(16) 모두가 상기 배관으로부터 분리된다. 예를 들면, 제1모듈(10a)이 배관으로부터 분리되고, 이동하고자 하는 분기관(6)으로 이동한다. 그리고, 제1모듈(10a)의 구동부재(14)와 회전부재(16)가 배관에 완전히 부착된 뒤에, 제2모듈(10b)의 구동부재(14)와 회전부재(16)가 배관으로부터 분리된 후 이동하게 된다.
그리고, 배관 검사용 이동로봇은 이동하고자 하는 곡관 또는 분기관(6)과 나란하도록 제1모듈(10a) 및 제2모듈(10b)이 회전한 뒤, 상기 제1모듈(10a)과 상기 제2모듈(10b)이 순차적으로 이동할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 적절한 부착 매커니즘을 통해 고소지역의 배관 외부를 이동하고, 회전을 통해 곡관이나 분기관(6)을 안정적으로 이동할 수 있는 환경을 제공한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 작동 순서에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 구동 과정을 도시한 순서도이다.
배관 외부 검사용 이동 로봇을 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)을 나란히 배치하여 배관에 투입되고, 로봇이 구동된다(S100). 로봇은 검사하고자 하는 배관의 위치로 이동하여, 배관을 검사한다.
로봇은 배관을 이동하기 전에, 장애물이 있는지 없는지 계속적으로 장애물의 존재 여부를 센싱한다(S102). 그리고, 로봇은 장애물이 없는 경우 구동부재(14)를 통해 배관을 검사할 장소까지 이동한다(S106).
장애물을 발견한 경우, 로봇은 장애물을 회피하기 위해 회전한다(S102,S108). 또한, 배관을 검사할 장소에 도착한 경우, 로봇은 회전을 하면서 배관을 검사한다(S104, S108).
도 8은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 이동시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
배관의 길이방향을 따라 검사하고자 하는 장소로 이동하는 로봇은 고소지역에서 배관의 외면(4)에 부착되어 이동하므로, 빠르게 원하는 장소로 이동하면서 추락을 방지하여야 한다. 따라서, 로봇은 안정적으로 배관에 부착하기 위해, 이동시 적용될 부착용 동력부재(18)의 적절한 모터 토크를 계산한다(S202,S204).
로봇은 계산된 모터 토크를 동력부재(18)로부터 발생시켜 구동부재(14)를 배관에 부착한다(S206). 또한, 로봇은 회전부재(16)를 배관으로부터 이격시킨다(S208). 그리고, 로봇은 구동부재(14)에 별도의 동력부재(18)를 구비하고, 이로부터 추진력을 제공받아 배관의 길이방향을 따라 이동한다(S210,S212).
도 9는 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 회전시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
로봇은 배관을 검사하거나 장애물을 발견한 경우 배관의 외면(4)을 따라 회전함으로써, 배관을 검사하거나 장애물을 회피할 수 있다. 따라서, 로봇은 회전을 하면서도 추락을 방지하여야 한다. 따라서, 로봇은 안정적으로 배관에 부착하기 위해, 회전시 적용될 부착용 동력부재(18)의 적절한 모터 토크를 계산한다(S302,S304).
로봇은 계산된 모터 토크를 동력부재(18)로부터 발생시켜 회전부재(16)를 배관에 부착한다(S306). 또한, 로봇은 구동부재(14)를 배관으로부터 이격시킨다(S308). 그리고, 로봇은 회전부재(16)에 별도의 동력부재(18)를 구비하고, 이로부터 추진력을 제공받아 배관의 외면(4)을 따라 회전한다(S310,S312).
도 10은 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 분기관(6) 이동시의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
로봇은 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)을 순차적으로 이동시켜 분기관(6)을 이동할 수 있다. 따라서, 로봇은 분기관(6)을 만난 경우, 이동방향을 결정하고 이동하고자 하는 분기관(6)에 나란하도록 제1모듈(10a)과 제2모듈(10b)을 회전시킨다(S402).
제1모듈(10a)이 앞에 있는 경우로서, 로봇은 제2모듈(10b)의 고정부재와 회전부재(16) 모두를 배관의 외면(4)에 부착시킨다(S404). 그리고, 제1모듈(10a)의 고정부재 및 회전부재(16)를 배관으로부터 모두 이격시키고, 이동하고자 하는 분기관(6)으로 제1모듈(10a)을 이동시키다(S406).
다음에 로봇은 제1모듈(10a)의 고정부재 및 회전부재(16)를 이동한 분기관(6)에 고정하고(S408), 제2모듈(10b)의 고정부재와 회전부재(16)를 이격하여 제1모듈(10a)을 따라 제2모듈(10b)이 분기관(6)을 이동한다(S410).
따라서, 상술한 바와 같이,본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 적절한 부착 매커니즘을 통해 고소지역의 배관 외부를 이동하고, 회전을 통해 곡관이나 분기관(6)을 이동할 수 있다. 그리고, 본 발명의 배관 외부 검사용 이동 로봇은 배관의 외면(4)을 길이방향으로 이동하거나 또는 배관의 외면(4)을 따라 회전함으로써 장애물 회피가 가능한 환경을 제공하고자 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 배관 외부 검사용 이동 로봇의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
배관: 2 배관의 외면: 4
분기관: 6 제1모듈, 제2모듈: 10a, 10b
몸체: 12 구동부재: 14
회전부재: 16 동력부재: 18
웜기어 및 웜휠: 20 볼나사: 22
센서부: 24 연결부재: 26
관절: 28

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 배관의 외부를 이동하는 배관 외부 검사용 이동 로봇에 있어서,
    부착력을 통해 상기 배관의 외면에 부착되고, 추진력을 통해 상기 배관의 외면을 따라 상기 배관의 길이방향으로 이동하거나 상기 배관의 외면을 따라 회전하는 제1모듈 및 제2모듈;
    하나 이상의 관절을 가지며, 상기 제1모듈 및 제2모듈을 상호 연결하는 연결부재;를 포함하고,
    상기 제1모듈 및 제2모듈은 곡관 또는 분기관을 이동하는 경우 어느 하나의 상기 모듈이 상기 배관으로부터 이격되어 이동하며,
    상기 제1모듈 및 제2모듈 각각은
    몸체;
    상기 몸체의 양 측면에 연결되고, 상기 배관의 외면에 부착되어 상기 배관의 길이 방향으로 상기 몸체를 이동시키는 구동부재;
    상기 몸체의 양 측면에 연결되고, 상기 배관의 외면에 부착되어 상기 배관의 외면을 따라 상기 몸체를 회전시키는 회전부재;
    상기 몸체, 상기 구동부재 또는 상기 회전부재에 내장되고, 상기 구동부재 또는 상기 회전부재가 상기 배관의 외면에 부착시키거나, 상기 몸체를 이동 또는 회전시키는 동력원을 제공하는 동력부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1모듈 및 제2모듈은
    상기 제1모듈 및 제2모듈이 상기 배관을 이동하는 경우, 상기 회전부재가 상기 배관으로부터 이격되고, 상기 구동부재가 상기 배관의 길이 방향을 따라 이동하며,
    상기 제1모듈 및 제2모듈이 상기 배관을 회전하는 경우, 상기 구동부재가 상기 배관으로부터 이격되고, 상기 회전부재가 상기 배관의 외면을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1모듈 및 제2모듈은
    곡관 또는 분기관을 이동하는 경우, 어느 한 모듈의 상기 구동부재 및 회전부재 모두가 상기 배관에 고정되고, 다른 한 모듈의 상기 구동부재 및 회전부재 모두가 상기 배관으로부터 분리되어, 상기 제1모듈과 상기 제2모듈이 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1모듈 및 제2모듈은
    이동하고자 하는 상기 곡관 또는 분기관과 나란하도록 상기 제1모듈 및 제2모듈이 회전한 뒤, 상기 제1모듈과 상기 제2모듈이 순차적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 회전부재는
    배관 점검시 또는 장애물 회피시에 상기 몸체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1모듈 및 제2모듈은
    상기 제1모듈 및 제2모듈의 이동시에 각각의 구동부재가 상기 배관의 외면에 대칭으로 접촉되고, 상기 제1모듈 및 제2모듈의 회진시에 각각의 회전부재가 상기 배관의 외면에 대칭으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 구동부재는
    웜기어 및 웜휠을 통해 상기 배관의 외면에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 회전부재는
    볼나사를 통해 상기 배관의 외면에 부착하거나 또는 상기 배관으로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 연결부재는
    상기 관절, 상기 제1모듈과의 접촉부 또는, 상기 제2모듈과의 접촉부가 다축으로 회동 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1모듈 또는 제2모듈은
    상기 배관의 외부를 검사하도록 상기 몸체에 부착되는 센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서부는
    전자기 초음파 탐촉자(Electromagnetic Acoustic transducer; EMAT)인 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 제1모듈 및 제2모듈의 이동시에 상기 몸체의 내부에 수납되는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동 로봇.
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