KR101451190B1 - 케이블 이동로봇 - Google Patents

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KR101451190B1
KR101451190B1 KR1020130094654A KR20130094654A KR101451190B1 KR 101451190 B1 KR101451190 B1 KR 101451190B1 KR 1020130094654 A KR1020130094654 A KR 1020130094654A KR 20130094654 A KR20130094654 A KR 20130094654A KR 101451190 B1 KR101451190 B1 KR 101451190B1
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KR
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cable
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driving
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wheels
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KR1020130094654A
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Inventor
양현석
오에녹
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연세대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
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    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/02—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables
    • H02G1/04—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for overhead lines or cables for mounting or stretching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G25/00—Conveyors comprising a cyclically-moving, e.g. reciprocating, carrier or impeller which is disengaged from the load during the return part of its movement
    • B65G25/04—Conveyors comprising a cyclically-moving, e.g. reciprocating, carrier or impeller which is disengaged from the load during the return part of its movement the carrier or impeller having identical forward and return paths of movement, e.g. reciprocating conveyors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway

Abstract

케이블 이동로봇이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 케이블 이동로봇은, 케이블 위를 이동할 수 있는 이동로봇으로서, 제 1 구동바퀴부(120)를 구비하여 케이블을 잡아 고정하는 제 1 그립퍼부(100); 제 2 구동바퀴부(220)를 구비하여 케이블을 잡아 고정하는 제 2 그립퍼부(200); 및 상기 제 1 그립퍼부(100)와 체결 고정되는 제 1 링크(310) 및 상기 제 2 그립퍼부(200)와 체결 고정되는 제 2 링크(320)를 구비하고, 상기 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)는 메인 힌지부(330)에 의해 소정 각도만큼 회전될 수 있도록 체결되고, 상기 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 조절하는 링크 구동부(340)를 구비하는 링크부(300);를 포함하되, 상기 링크 구동부(340)는, 상기 제 2 링크(320)에 장착되고, 링크 구동모터(344)에 의해 회전되는 스크류(343); 상기 스크류(343)에 장착되어 스크류(343)의 회전에 의해 선형 이동될 수 있는 슬라이더(342); 일측 단부가 제 1 로드 힌지(3411)에 의해 제 1 링크(310)에 회전 가능하도록 체결되고, 타측 단부는 제 2 로드 힌지(3412)에 의해 회전 가능하도록 상기 슬라이더(342)에 체결된 로드(341);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

케이블 이동로봇 {Mobile Robot for Cable}
본 발명은 케이블 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 케이블에 설치된 장애물을 극복하여 이동할 수 있도록 특정구조를 포함하는 케이블 이동로봇에 관한 것이다.
고층 빌딩, 대형 교량, 송전선 철탑 등 현대의 건축물 또는 구조물에는 고소에 설치되는 케이블이 사용된다. 예를 들어, 고층 빌딩의 외부에 설치되는 구조물, 케이블이 사용되는 현수교, 송전선 철탑에 의해 설치되는 송전선 등에 케이블이 사용된다.
또한, 이러한 케이블이 사용된 건축물 또는 구조물은, 시공 후 안전성 검사 또는 유지 관리를 위해 케이블의 상태가 검사되거나 보수되어야 한다.
종래에는 이러한 케이블의 상태 검사 또는 보수 작업에 있어, 작업자가 직접 접근하여 작업하였다. 그러나, 이러한 방법은 작업자의 안전이 보장되지 않아 위험이 따른다. 또한, 송전선 검사의 경우, 작업자의 안전을 위해 송전선의 전력을 차단할 경우 많은 사회적 비용이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 작업자가 고배율 망원경으로 지상에서 점검하는 방법이 이용되고 있다. 고배율 망원경을 사용하여 케이블, 송전선 및 케이블에 설치된 부품 등을 점검할 경우, 반대편이 가려져 정확한 점검이 이뤄지지 못하는 문제점이 있다.
종래의 이러한 문제점을 해결하기 위해 활용되는 또 다른 방법으로서, 헬기를 타고 고배율 망원경으로 점검하는 방법과, 고배율 망원경이 탑재된 무인조종 헬기를 이용하여 점검하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이러한 방법 역시 작업효율이 떨어진다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 케이블 위를 이동할 수 있는 이동로봇이 개발되어 사용되고 있다.
종래의 케이블 이동로봇은 특정구조의 그립퍼 기구부, 다수의 구동기 및 자세 제어기를 구비하고 있어, 케이블 위를 이동하며 케이블의 상태를 점검할 수 있다.
그러나, 종래의 케이블 이동로봇은, 다수의 구동기와 자세 제어기를 구비하고 있어, 이동 메커니즘을 구현함에 있어 매우 복잡하고, 자체 중량이 높아 기동성이 낮은 문제점이 있다.
또한, 종래의 케이블 이동로봇은 여러 형태의 장애물이 설치된 케이블에서는 이를 극복하여 이동하지 못하는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-1992-0007876호 (1992년 05월 27일 공개)
본 발명의 목적은, 여러 형태의 장애물이 설치된 케이블에서도 향상된 이동성을 갖고, 간단한 이동 메커니즘에 의해 구동되며, 자체 중량이 낮은 케이블 이동로봇을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 케이블 이동로봇은,
케이블 위를 이동할 수 있는 이동로봇으로서,
제 1 본체, 상기 제 1 본체의 상부에 위치하고 상하로 위치가 변경될 수 있는 제 1 구동바퀴부, 및 제 1 본체의 하부에 위치하는 제 1 서포트 바퀴부를 구비하는 제 1 그립퍼부;
제 2 본체, 상기 제 2 본체의 상부에 위치하고 상하로 위치가 변경될 수 있는 제 2 구동바퀴부, 및 제 2 본체의 하부에 위치하는 제 2 서포트 바퀴부를 구비하는 제 2 그립퍼부; 및
상기 제 1 그립퍼부와 체결 고정되는 제 1 링크 및 상기 제 2 그립퍼부와 체결 고정되는 제 2 링크를 구비하고, 상기 제 1 링크와 제 2 링크는 메인 힌지부에 의해 소정 각도만큼 회전될 수 있도록 체결되고, 상기 제 1 링크와 제 2 링크의 각도를 조절하는 링크 구동부를 구비하는 링크부;
를 포함하되,
상기 제 1 구동바퀴부는 상하 위치 변경에 의해 제 1 서포트 바퀴부와 함께 케이블을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 1 그립퍼부를 케이블 상에 밀착시키거나 케이블로부터 분리시키며,
상기 제 2 구동바퀴부는 상하 위치 변경에 의해 제 2 서포트 바퀴부와 함께 케이블을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 2 그립퍼부를 케이블 상에 밀착시키거나 케이블로부터 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동바퀴부 및 제 2 구동바퀴부는,
케이블의 상부면과 밀착하여 회전할 수 있는 구동바퀴;
상기 구동바퀴에 구동력을 전달하는 구동모터; 및
상기 구동바퀴의 상하 위치를 조절할 수 있도록, 스크류, 스크류 모터, 가이드 플레이트, 가이드 롤러, 구동바퀴 서포트를 포함하는 구조의 위치 변경부;
를 포함하되,
상기 구동바퀴 서포트의 일단부에는 구동바퀴가 장착되고, 구동바퀴 서포트의 타단부는 스크류에 결속되고, 구동바퀴 서포트의 일단부와 타단부 사이에는 가이드 플레이트를 따라 구속되어 움직이는 가이드 롤러가 장착되며,
상기 스크류 모터의 구동에 의해 스크류가 회전되고, 스크류의 회전에 의해 구동바퀴 서포트의 위치 및 각도가 변경될 수 있다.
이 경우, 상기 구동 바퀴의 외주면에는, 케이블의 상부면에 견고히 밀착하여 소정의 마찰력을 제공할 수 있도록, 탄성 소재로 구성된 마찰부재가 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 서포트 바퀴부 및 제 2 서포트 바퀴부는,
케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있는 두 개의 서포트 바퀴; 및
상기 두 개의 서포트 바퀴를 일측면에 회전 가능하도록 장착하는 서포트 프레임을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 두 개의 서포트 바퀴의 측면상 위치는, 구동 바퀴의 위치와 함께 정삼각형 또는 이등변 삼각형 구조를 이룰 수 있는 위치일 수 있다.
또한, 상기 서포트 바퀴의 양 측면에는, 케이블의 하부면 및 측부 일부와 밀착될 수 있도록, 서포트 바퀴의 외경 대비 110 내지 150 %의 외경을 갖는 측면상 원형 형상의 서포트 바퀴 가이드(support wheel guider)가 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 서포트 바퀴부 및 제 2 서포트 바퀴부는,
상기 서포트 프레임의 일단부에 장착되어 케이블 이동로봇의 진행 방향으로 소정의 길이만큼 연장된 보조 암(arm); 및
상기 보조 암의 일단부에 회전 가능하도록 장착되어, 케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있는 보조 바퀴를 포함할 수 있다.
또한, 상기 링크 구동부는,
상기 제 2 링크에 장착되고, 링크 구동모터에 의해 회전되는 스크류;
상기 스크류에 장착되어 스크류의 회전에 의해 선형 이동될 수 있는 슬라이더;
일측 단부가 제 1 로드 힌지에 의해 제 1 링크에 회전 가능하도록 체결되고, 타측 단부는 제 2 로드 힌지에 의해 회전 가능하도록 상기 슬라이더에 체결된 로드;
를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 본체 또는 제 2 본체에 외부 장착부재가 더 탑재될 수 있다.
이 경우, 상기 외부 장착 부재는,
카메라 장비, 케이블 보수 장비, 화기 장비, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비, 청소 장비 및 용접 장비로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 케이블 이동로봇의 장애물 극복 이동방법을 제공하는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 이동방법은,
(a) 장애물을 인식하는 단계;
(b) 제 1 구동바퀴부(120)를 상부 위치로 이동시켜 제 1 그립퍼부(100)의 그립핑(gripping) 상태를 해제하는 단계;
(c) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블 하부에 위치시키는 단계;
(d) 제 2 그립퍼부(200)의 제 2 구동바퀴부(220)의 구동에 의해 장애물 쪽으로 더 밀착하여 이동하는 단계;
(e) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블에 위치시키는 단계;
(f) 제 1 구동바퀴부(120)를 하부 위치로 이동시켜, 제 1 그립퍼부(100)가 케이블을 그립핑하는 단계;
(g) 제 2 그립퍼부(200)의 제 2 구동바퀴부(220)를 상부 위치로 이동시켜, 제 2 그립퍼부(200)의 그립핑 상태를 해제하는 단계;
(h) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블 하부에 위치시키는 단계;
(i) 제 2 그립퍼부(200)가 장애물 건너편까지 이동될 수 있도록, 제 1 그립퍼부(100)의 제 1 구동바퀴부(120)의 구동에 의해 케이블 이동로봇을 이동시키는 단계;
(j) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블에 위치시키는 단계; 및
(k) 제 2 구동바퀴부(220)를 하부 위치로 이동시켜, 제 2 그립퍼부(200)가 케이블을 그립핑하는 단계;
를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 장애물은,
케이블 상에 체결되는 스페이서(spacer), 점퍼(jumper) 또는 텐사일 클램프(tensile clamp)일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 이동로봇은, 특정 구조의 제 1 그립퍼부, 제 2 그립퍼부 및 링크부를 구비하여, 간단한 이동 메커니즘에 의해 구동될 수 있고, 자체 중량을 낮출 수 있으며, 여러 형태의 장애물이 설치된 케이블에서도 향상된 이동성을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 케이블 이동장치는, 외부 장착 부재를 탑재할 수 있어, 다양한 임무를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 케이블 이동로봇의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제 1 그립퍼부 및 제 2 그립퍼부의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 구동바퀴 및 서포트 바퀴의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 위치 변경부의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 스크류와 스크류 모터의 구동력 전달 관계를 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 위치 변경부의 구동 모습을 나타내는 모식도이다.
도 7은 도 1에 도시된 구동바퀴의 위치가 위치 변경부에 의해 변경되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 변경부의 구동 모습 및 이에 의해 구동바퀴의 위치가 변경되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 11은 도 1에 도시된 링크부의 사시도이다.
도 12는 도 1에 도시된 링크부의 정면도이다.
도 13은 도 1에 도시된 링크부의 측면도이다.
도 14는 도 1에 도시된 케이블 이동로봇이 케이블 위에 밀착되어 링크부를 구동시키는 모습을 나타내는 측면 모식도이다.
도 15 내지 도 17은 도 1에 도시된 케이블 이동로봇이 케이블 위를 이동하는 모습을 나타내는 측면 모식도이다.
도 18 및 도 19는 도 1에 도시된 케이블 이동로봇의 장애물 극복 이동방법 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 케이블 이동로봇의 측면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 케이블 이동로봇의 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블 이동로봇(400)은, 제 1 그립퍼부(100), 제 2 그립퍼부(200) 및 링크부(300)를 포함하는 구조이다.
구체적으로, 제 1 그립퍼부(100)는, 제 1 본체(110), 제 1 본체(110)의 상부에 위치하고 상하로 바퀴 위치가 변경될 수 있는 제 1 구동바퀴부(120), 및 제 1 본체(110)의 하부에 위치하는 제 1 서포트 바퀴부(130)를 포함하는 구조일 수 있다.
또한, 제 2 그립퍼부(200)는, 제 2 본체(210), 상기 제 2 본체(210)의 상부에 위치하고 상하로 바퀴 위치가 변경될 수 있는 제 2 구동바퀴부(220), 및 제 2 본체(210)의 하부에 위치하는 제 2 서포트 바퀴부(230)를 포함하는 구조일 수 있다.
링크부(300)는, 제 1 그립퍼부(100)와 체결 고정되는 제 1 링크(310) 및 제 2 그립퍼부(200)와 체결 고정되는 제 2 링크(320)를 포함하는 구조일 수 있다. 또한, 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)는 메인 힌지부(330)에 의해 소정 각도만큼 회전될 수 있도록 체결될 수 있으며, 링크부(300)는 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 조절하는 링크 구동부(340)를 포함하는 구조일 수 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 제 1 그립퍼부 및 제 2 그립퍼부의 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1에 도시된 구동바퀴 및 서포트 바퀴의 정면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, 그립퍼부(100, 200)는, 구동바퀴부(120, 220) 및 서포트 바퀴부(130, 230)를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 구동바퀴부(120, 220)는, 케이블(도시하지 않음)의 상부면과 밀착하여 회전할 수 있는 구동바퀴(122, 222)를 구비할 수 있다. 또한, 구동바퀴(122, 222)의 외주면에는, 케이블(도시하지 않음)의 상부면에 견고히 밀착하여 소정의 마찰력을 제공할 수 있도록, 탄성 소재로 구성된 마찰부재(1221, 2221)가 장착될 수 있다. 마찰부재(1221, 2221)는 케이블의 상부면에 견고히 밀착하여 소정의 마찰력을 제공할 수 있는 소재로 구성된 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 고무소재로 구성된 고무 패드 또는 타이어 일 수 있다.
또한, 서포트 바퀴부(130, 230)는, 케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있는 두 개의 서포트 바퀴(132, 232) 및 두 개의 서포트 바퀴(132, 232)를 일측면에 회전 가능하도록 장착하는 서포트 프레임(131, 231)을 포함하는 구조일 수 있다.
두 개의 서포트 바퀴(132, 232)의 측면상 위치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동바퀴(122, 222)의 위치와 함께 정삼각형 또는 이등변 삼각형 구조를 이룰 수 있는 위치일 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 서포트 바퀴(132, 232)의 양 측면에는, 케이블의 하부면 및 측부 일부와 밀착될 수 있도록, 서포트 바퀴(132, 232)의 외경(D1) 대비 110 내지 150 %의 외경(D2)을 갖는 측면상 원형 형상의 서포트 바퀴 가이드(support wheel guide, 1321, 2321)가 장착될 수 있다.
한편, 제 1 서포트 바퀴부(130) 및 제 2 서포트 바퀴부(230)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서포트 프레임(131, 231)의 일단부에 장착되어 케이블 이동로봇의 진행 방향으로 소정의 길이만큼 연장된 보조 암(arm, 133, 233)이 추가로 장착될 수 있다. 또한, 보조 암(133, 233)의 일단부에 보조 바퀴(134, 234)가 회전 가능하도록 장착되어, 케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있다. 이러한 형태로 장착된 보조 바퀴(134, 234)는, 케이블 이동로봇(400)이 케이블에 더욱 안정적으로 밀착될 수 있도록 한다.
도 4에는 도 1에 도시된 위치 변경부의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4에 도시된 스크류와 스크류 모터의 구동력 전달 관계를 나타내는 정면도가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 도 1에 도시된 위치 변경부의 구동 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 1에 도시된 구동바퀴의 위치가 위치 변경부에 의해 변경되는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 변경부(121, 221)는, 구동바퀴(122, 222)를 상하로 위치 조절할 수 있도록, 스크류(1211, 2211), 스크류 모터(1212, 2212), 가이드 플레이트(1213, 2213), 가이드 롤러(1214, 2214), 구동바퀴 서포트(1215, 2215)를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 일단부에는 구동바퀴(122, 222)가 장착되고, 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 타단부는 스크류(1211, 2211)에 결속되고, 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 일단부와 타단부 사이에는 가이드 플레이트(1213, 2213)를 따라 구속되어 움직이는 가이드 롤러(1214, 2214)가 장착될 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크류 모터(1212, 2212)의 구동에 의해 스크류(1211, 2211)가 회전되고, 스크류(1211, 2211)의 회전에 의해 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 위치 및 각도가 변경될 수 있다.
결과적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 구동바퀴부(120)는 상하 위치 변경에 의해 제 1 서포트 바퀴부(130)와 함께 케이블(10)을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블(10) 상에 밀착시키거나 케이블(10)로부터 분리시킬 수 있다. 또한, 제 2 구동바퀴부(220) 역시 상하 위치 변경에 의해 제 2 서포트 바퀴부(230)와 함께 케이블(10)을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블(10) 상에 밀착시키거나 케이블(10)로부터 분리시킬 수 있다.
도 8 내지 도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 변경부의 구동 모습 및 이에 의해 구동바퀴의 위치가 변경되는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
우선 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 변경부(121', 221')는, 구동바퀴(122', 222')를 상하로 위치 조절할 수 있도록, 스크류(1211', 2211'), 스크류 모터(도시하지 않음), 가이드 플레이트(1213', 2213'), 가이드 롤러(1214', 2214'), 구동바퀴 서포트(1215', 2215')를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 구동바퀴 서포트(1215', 2215')의 일단부에는 구동바퀴(122', 222')가 장착되고, 구동바퀴 서포트(1215', 2215')의 타단부는 스크류(1211', 2211')에 결속되고, 구동바퀴 서포트(1215', 2215')의 일단부와 타단부 사이에는 가이드 플레이트(1213', 2213')를 따라 구속되어 움직이는 가이드 롤러(1214', 2214')가 장착될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 스크류(1211', 2211')의 회전에 의해 구동바퀴 서포트(1215', 2215')의 위치 및 각도가 변경될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 변경부(121'', 221'')는, 구동바퀴부(120'', 220'')를 상부로 이동시킨 후(도 10의 (b)), 구동바퀴부(120'', 220'')를 90 도 각도로 회전시켜(도 10의 (c) 및 (d)), 구동바퀴부(120'', 220'')의 위치를 변경시킬 수 있다.
도 11에는 도 1에 도시된 링크부의 사시도가 도시되어 있고, 도 12 및 도 13에는 도 11의 정면도 및 측면도가 각각 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, 링크부(300)는, 제 1 링크(310), 제 2 링크(320) 및 링크 구동부(340)를 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 제 1 링크(310)는 제 1 링크 고정부(311)를 통해 제 1 그립퍼부(100)의 제 1 본체(110)의 하단부에 체결 고정되며, 제 2 링크(320)는 제 2 링크 고정부(321)를 통해 제 2 그립퍼부(200)의 제 1 본체(110)의 하단부에 체결 고정될 수 있다. 또한, 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)는 메인 힌지부(330)에 의해 소정 각도만큼 회전 가능하도록 체결될 수 있다.
또한, 링크부(300)는 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320) 사이의 각도를 조절할 수 있는 링크 구동부(340)를 더 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 링크 구동부(340)는 링크 구동모터(344), 스크류(343), 슬라이더(342) 및 로드(341)를 포함하는 구조일 수 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 슬라이더(342)는 스크류(343)의 회전에 의해 선형 이동될 수 있다. 또한, 로드(341)의 일측 단부는 제 1 로드 힌지(3411)에 의해 제 1 링크(310)에 회전 가능하도록 체결되고, 로드(341)의 타측 단부는 제 2 로드 힌지(3412)에 의해 회전 가능하도록 슬라이더(342)에 체결될 수 있다. 또한, 스크류(343)의 일단부에는 스크류 기어(3431)가 장착되어 링크 구동모터(344)에 장착된 구동모터 기어(3441)와 맞물릴 수 있다. 따라서, 링크 구동모터(344)는 구동모터 기어(3441)를 통해 스크류 기어(3431)에 구동력을 전달할 수 있고, 스크류 기어(3431)에 전달된 구동력은 스크류(343)를 회전시킬 수 있다. 또한, 스크류(343)의 회전에 의해 슬라이더(342)가 선형 이동되고, 슬라이더(342)의 움직임에 의해 로드(341)가 움직여, 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320) 사이의 각도가 변경될 수 있다.
도 14에는 도 1에 도시된 케이블 이동로봇이 케이블 위에 밀착되어 링크부를 구동시키는 모습을 나타내는 측면 모식도가 도시되어 있다.
도 14를 도 1과 함께 참조하면, 제 2 그립퍼부(200)는 제 2 구동바퀴부(220) 및 제 2 서포트 바퀴부(230)에 의해 케이블(10) 상에 밀착될 수 있다. 또한, 제 1 그립퍼부(100)는 제 1 구동바퀴부(120)의 위치 변경에 의해 케이블(10)로부터 분리될 수 있다.
한편, 케이블(10)로부터 분리된 제 1 그립퍼부(100)는, 각도 변경된 링크부(300)에 의해 케이블(10) 하부로 이동될 수 있다.
결과적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 1 그립퍼부(100), 제 2 그립퍼부(200) 및 링크부(300)의 특정 구동에 의해, 케이블(10) 상에 설치된 장애물(11)을 극복할 수 있다.
케이블 이동로봇(400)의 장애물 극복 이동방법에 대한 더욱 구체적인 설명은 이하 상세히 설명하기로 한다.
도 15 내지 도 17에는 도 1에 도시된 케이블 이동로봇이 케이블을 따라 이동하는 모습을 나타내는 측면 모식도가 도시되어 있고, 도 18 및 도 19에는 도 1에 도시된 케이블 이동로봇의 장애물 극복 이동방법 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블 이동로봇(400)은 케이블(10) 상에 설치된 장애물(11)을 극복하여 케이블(10) 위를 이동할 수 있다.
구체적으로, 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 케이블 이동로봇(400)은 여러 단계를 거쳐 케이블(10) 상에 설치된 장애물(11)을 극복할 수 있는 바, 케이블 이동로봇의 장애물 극복 이동방법은,
(a) 장애물을 인식하는 단계;
(b) 제 1 구동바퀴부(120)를 상부 위치로 이동시켜 제 1 그립퍼부(100)의 그립핑(gripping) 상태를 해제하는 단계;
(c) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블 하부에 위치시키는 단계;
(d) 제 2 그립퍼부(200)의 제 2 구동바퀴부(220)의 구동에 의해 장애물 쪽으로 더 밀착하여 이동하는 단계;
(e) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블에 위치시키는 단계;
(f) 제 1 구동바퀴부(120)를 하부 위치로 이동시켜, 제 1 그립퍼부(100)가 케이블을 그립핑하는 단계;
(g) 제 2 그립퍼부(200)의 제 2 구동바퀴부(220)를 상부 위치로 이동시켜 제 2 그립퍼부(200)의 그립핑 상태를 해제하는 단계;
(h) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블 하부에 위치시키는 단계;
(i) 제 2 그립퍼부(200)가 장애물 건너편까지 이동될 수 있도록, 제 1 그립퍼부(100)의 제 1 구동바퀴부(120)의 구동에 의해 케이블 이동로봇을 이동시키는 단계;
(j) 링크 구동부(340)의 구동에 의해 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 변경시켜, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블에 위치시키는 단계; 및
(k) 제 2 구동바퀴부(220)를 하부 위치로 이동시켜, 제 2 그립퍼부(200)가 케이블을 그립핑하는 단계;
를 포함할 수 있다.
도 20에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이블 이동로봇의 측면도가 도시되어 있다.
도 20을 참조하면, 케이블 이동로봇(400A)의 제 1 본체(110) 또는 제 2 본체(210)에 외부 장착부재(500, 500')가 더 탑재되어 다양한 분야에 활용될 수 있다.
외부 장착부재(500, 500')는, 소정의 목적을 위해 제 1 본체(110) 또는 제 2 본체(210)에 장착되어 소정의 목적을 달성할 수 있는 장착 부재라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 카메라 장비, 화기 장비, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비, 청소 장비 및 용접 장비로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
따라서, 이러한 제 1 본체(110) 및 제 2 본체(210)를 포함하는 케이블 이동로봇(400)은 다양한 목적에 따라 적합한 장비를 탑재하여 용이하게 활용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 케이블 이동로봇은, 특정 구조의 제 1 그립퍼부, 제 2 그립퍼부 및 링크부를 구비하여, 간단한 이동 메커니즘에 의해 구동될 수 있고, 자체 중량을 낮출 수 있으며, 여러 형태의 장애물이 설치된 케이블에서도 향상된 이동성을 달성 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 케이블 이동장치는, 외부 장착 부재를 탑재할 수 있어, 다양한 임무를 수행할 수 있는 기술적 이점을 가지게 된다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 케이블 11: 장애물
100: 제 1 그립퍼부 110: 제 1 본체
120: 제 1 구동바퀴부 120': 제 1 구동바퀴부
120''; 제 1 구동바퀴부 121: 위치 변경부
121': 위치 변경부 121'': 위치 변경부
1211: 스크류 1211': 스크류
1212: 스크류 모터 1213: 가이드 플레이트
1213': 가이드 플레이트 1214: 가이드 롤러
1214': 가이드 롤러 1215: 구동바퀴 서포트
1215': 구동바퀴 서포트 1216: 슬라이더
1216': 슬라이더 122: 구동바퀴
1221: 마찰부재 123: 구동모터
130: 제 1 서포트 바퀴부 131: 서포트 프레임
132: 서포트 바퀴 1321: 서포트 바퀴 가이드
133: 보조암 134: 보조바퀴
1341: 마찰부재 200: 제 2 그립퍼부
210: 제 2 본체 220: 제 2 구동바퀴부
221: 위치 변경부 2211: 스크류
2211': 스크류 2212: 스크류 모터
2213: 가이드 플레이트 2213': 가이드 플레이트
2214: 가이드 롤러 2215: 구동바퀴 서포트
2215': 구동바퀴 서포트 2216: 슬라이더
2216': 슬라이더 222: 구동바퀴
2221: 마찰부재 223: 구동모터
230: 제 2 서포트 바퀴부 31: 서포트 프레임
232: 서포트 바퀴 2321: 서포트 바퀴 가이드
233: 보조암 234: 보조바퀴
2341: 마찰부재 300: 링크부
310: 제 1 링크 311: 제 1 링크 고정부
320: 제 2 링크 321: 제 2 링크 고정부
330: 메인 힌지부 340: 링크 구동부
341: 로드 3411: 제 1 로드 힌지
3412: 제 2 로드 힌지 342: 슬라이더
343: 스크류 3431: 스크류 기어
344: 링크 구동모터 3441: 구동모터 기어
400, 400A: 케이블 이동로봇
500, 500': 외부 장착 부재

Claims (22)

  1. 케이블 위를 이동할 수 있는 이동로봇으로서,
    제 1 구동바퀴부(120)를 구비하여 케이블을 잡아 고정하는 제 1 그립퍼부(100);
    제 2 구동바퀴부(220)를 구비하여 케이블을 잡아 고정하는 제 2 그립퍼부(200); 및
    상기 제 1 그립퍼부(100)와 체결 고정되는 제 1 링크(310) 및 상기 제 2 그립퍼부(200)와 체결 고정되는 제 2 링크(320)를 구비하고, 상기 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)는 메인 힌지부(330)에 의해 소정 각도만큼 회전될 수 있도록 체결되고, 상기 제 1 링크(310)와 제 2 링크(320)의 각도를 조절하는 링크 구동부(340)를 구비하는 링크부(300);
    를 포함하되,
    상기 링크 구동부(340)는,
    상기 제 2 링크(320)에 장착되고, 링크 구동모터(344)에 의해 회전되는 스크류(343);
    상기 스크류(343)에 장착되어 스크류(343)의 회전에 의해 선형 이동될 수 있는 슬라이더(342);
    일측 단부가 제 1 로드 힌지(3411)에 의해 제 1 링크(310)에 회전 가능하도록 체결되고, 타측 단부는 제 2 로드 힌지(3412)에 의해 회전 가능하도록 상기 슬라이더(342)에 체결된 로드(341);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  2. 삭제
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  8. 삭제
  9. 삭제
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  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그립퍼부(100)는,
    제 1 본체(110);
    상기 제 1 본체(110)의 상부에 위치하고 상하 위치가 변경될 수 있는 제 1 구동바퀴부(120); 및
    제 1 본체(110)의 하부에 위치하는 제 1 서포트 바퀴부(130);
    를 포함하되,
    상기 제 1 구동바퀴부(120)는 상하 위치 변경에 의해 제 1 서포트 바퀴부(130)와 함께 케이블을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 1 그립퍼부(100)를 케이블 상에 밀착시키거나 케이블로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 그립퍼부(200)는,
    제 2 본체(210);
    상기 제 2 본체(210)의 상부에 위치하고 상하 위치가 변경될 수 있는 제 2 구동바퀴부(220); 및
    제 2 본체(210)의 하부에 위치하는 제 2 서포트 바퀴부(230);
    를 포함하되,
    상기 제 2 구동바퀴부(220)는 상하 위치 변경에 의해 제 2 서포트 바퀴부(230)와 함께 케이블을 붙잡거나 놓아줌으로써, 제 2 그립퍼부(200)를 케이블 상에 밀착시키거나 케이블로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 서포트 바퀴부(130) 및 제 2 서포트 바퀴부(230)는,
    케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있는 두 개의 서포트 바퀴(132, 232); 및
    상기 두 개의 서포트 바퀴(132, 232)를 일측면에 회전 가능하도록 장착하는 서포트 프레임(131, 231)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 두 개의 서포트 바퀴(132, 232)의 측면상 위치는, 구동바퀴(122, 222)의 위치와 함께 정삼각형 또는 이등변 삼각형 구조를 이룰 수 있는 위치인 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 서포트 바퀴(132, 232)의 양 측면에는, 케이블의 하부면 및 측부 일부와 밀착될 수 있도록, 서포트 바퀴(132, 232)의 외경 대비 110 내지 150 %의 외경을 갖는 측면상 원형 형상의 서포트 바퀴 가이드(support wheel guide, 1321, 2321)가 장착되는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 서포트 바퀴부(130) 및 제 2 서포트 바퀴부(230)는,
    상기 서포트 프레임(131, 231)의 일단부에 장착되어 케이블 이동로봇의 진행 방향으로 소정의 길이만큼 연장된 보조 암(arm, 133, 233); 및
    상기 보조 암(133, 233)의 일단부에 회전 가능하도록 장착되어, 케이블의 하부면에 밀착되어 회전될 수 있는 보조 바퀴(134, 234)를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  19. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    제 1 본체(110) 또는 제 2 본체(210)에 외부 장착부재가 더 탑재되는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 외부 장착 부재는,
    카메라 장비, 케이블 보수 장비, 화기 장비, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비, 청소 장비 및 용접 장비로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동바퀴부(120) 및 제 2 구동바퀴부(220)는,
    케이블의 상부면과 밀착하여 회전할 수 있는 구동바퀴(122, 222);
    상기 구동바퀴(122, 222)에 구동력을 전달하는 구동모터(123, 223); 및
    상기 구동바퀴(122, 222)의 상하 위치를 조절할 수 있도록, 스크류(1211, 2211), 스크류 모터(1212, 2212), 가이드 플레이트(1213, 2213), 가이드 롤러(1214, 2214), 구동바퀴 서포트(1215, 2215)를 포함하는 구조의 위치 변경부(121, 221);
    를 포함하되,
    상기 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 일단부에는 구동바퀴(122, 222)가 장착되고, 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 타단부는 스크류(1211, 2211)에 결속되고, 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 일단부와 타단부 사이에는 가이드 플레이트(1213, 2213)를 따라 구속되어 움직이는 가이드 롤러(1214, 2214)가 장착되며,
    상기 스크류 모터(1212, 2212)의 구동에 의해 스크류(1211, 2211)가 회전되고, 스크류(1211, 2211)의 회전에 의해 구동바퀴 서포트(1215, 2215)의 위치 및 각도가 변경되는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동바퀴(122, 222)의 외주면에는, 케이블의 상부면에 견고히 밀착하여 소정의 마찰력을 제공할 수 있도록, 탄성 소재로 구성된 마찰부재(1221, 2221)가 장착되는 것을 특징으로 하는 케이블 이동로봇.
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