KR101463486B1 - Ｌｎｇｃ 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법 - Google Patents

Ｌｎｇｃ 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNGC 화물창(1) 내부에서 작업하기 위한 로봇 시스템(100)에 관한 것으로서, LNGC 화물창(1) 내부에 일정 간격으로 설치되는 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 전단에 설치되는 제1 몸체(110)와; 상기 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 후단에 설치되는 제2 몸체(120)와; 상기 제1,2 몸체(110,120)를 결합시키되 제1,2 몸체(110,120)가 각각 좌우 병진 운동 및 회전 운동 가능하도록 병진 구동모듈 및 회전 구동모듈을 구비한 기구부(130)와; 상기 제1 몸체(110) 또는 제2 몸체(120)에 설치되는 작업용 모듈(140)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, LNGC 화물창이라는 특수환경 내에서 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 자동 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행하고, 또한 Pictch-Surge 운동 즉, 좌우 병진 운동 및 회전 운동을 통해 Invar Tongue(2)을 넘어간 후 반복적으로 작업을 수행할 수 있으므로 작업성을 크게 개선하고 안전사고를 예방할 수 있다.

Description

ＬＮＧＣ 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법{THE WORKING ROBOT SYSTEM OF LNGC CARGO HOLD AND CLEANING METHOD USING IT}
본 발명은 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법에 관한 것으로서, 특히 LNGC 화물창 내부를 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등과 같이 다양한 작업을 편리하게 수행할 수 있는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법에 관한 것이다.
LNGC 화물창 내부의 벽은 도 1에 도시한 바와 같이 A,B,C,D,E,F,G,H,J,K의 10면으로 구성되어 있다. 그리고, LNGC 화물창(1)의 각 벽에는 도 2에 도시한 바와 같이 약 500mm 간격으로 높이가 30mm이고, 폭은 약 2mm 내외의 Invar Tongue(2)이 설치되어 있다.
한편, LNGC 화물창(1)의 경우, 발판이 철거된 후 선주 측의 요구로 C,G,K 벽의 하부면을 청소해야 하는데, 현재는 작업자가 Invar Tongue(2)에 직접 올라가서 LNGC 화물창(1) 내부를 수작업으로 청소하고 있는 실정이다. 그런데, 작업자가 약 40m가 넘는 구간을 청소 도구를 가지고 Invar Tongue(2)을 걸어가면서 청소해야 하므로 작업성이 저하될 뿐만 아니라 넘어졌을 경우에는 창상사고나 다른 여러 안전사고의 위험이 있다.
종래 관련 분야 특허 기술로서 자주차 본체 양측에 바퀴와 캐터필러로 이루어지는 바퀴부를 각각 형성하고, 상기 자주차 본체의 전, 후방에는 틸팅수단이 겸비된 카메라 헤드를 설치하여 자주차의 전, 후방을 촬영하도록 하며, 자주차 본체의 상단에는 신설 배관 내부의 이물질을 제거하는 이물질 제거 수단을 형성하고, 상기 자주차 본체의 내부 전방 상측에는 자주차와 전도(轉到)를 감지하는 전도 감지 수단을 형성하며, 자주차 본체의 후방에는 콘넥터와 케이블 드럼 사이의 케이블을 결착하는 케이블 결착구를 형성하여 이루어진 것을 특징으로 산업용 배관 내부 청소 기구가 제안되어 있다(특허문헌1 참조).
국내공개특허 10-1999-0076145
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNGC 화물창이라는 특수환경 내에서 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 자동 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행하여 작업성을 개선하고 안전사고를 예방할 수 있도록 된 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템은, LNGC 화물창 내부에 일정 간격으로 설치되는 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 전단에 설치되는 제1 몸체와; 상기 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 후단에 설치되는 제2 몸체와; 상기 제1,2 몸체를 결합시키되 제1,2 몸체가 각각 좌우 병진 운동 및 회전 운동 가능하도록 병진 구동모듈 및 회전 구동모듈을 구비한 기구부와; 상기 제1 몸체 또는 제2 몸체에 설치되는 작업용 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1,2 몸체는 전방에서 바라볼 때 "
Figure 112013095271596-pat00001
" 형태일 수 있다.
또한, 상기 제1,2 몸체는 각각 2개의 Invar Tongue을 좌우측 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 주행 모터 및 좌우측 주행 가이드 롤러를 구비할 수 있다.
또한, 상기 병진 구동모듈은 좌우 병진 운동을 위하여 구동 모터, LM 가이드 및 랙 & 피니언을 구비할 수 있다.
또한, 상기 병진 구동모듈은, 좌우 병진 운동을 위하여 LM 가이드 및 리니어 액츄에이터를 구비할 수 있다.
또한, 상기 리니어 액츄에이터에는, 리니어 액츄에이터를 제어할 수 있도록 리니어 액츄에이터 스케일 및 리니어 스케일 헤드가 부착될 수 있다.
또한, 상기 리니어 액츄에이터에는, 초기 위치를 맞추기 위한 리니어 액츄에이터 홈 센서가 부착될 수 있다.
또한, 상기 회전 구동모듈은, 회전 운동을 위하여 틸팅 모터 및 상기 틸팅 모터의 구동력으로 회전 토크를 발생하는 하모닉 드라이버를 구비할 수 있다.
또한, 상기 틸팅 모터에는, 틸팅 모터 제동을 위한 브레이크가 설치될 수 있다.
또한, 상기 틸팅 모터에는, 위치를 확인할 수 있도록 절대치 엔코더가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1,2 몸체는 보조 가이드 롤러를 더 구비할 수 있다.
또한, 로봇 시스템은, 자율 주행 및 원격 제어 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 작업용 모듈은, 청소, 용접 및 검사 중 어느 하나의 작업을 수행할 수 있는 모듈일 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 이용한 작업 방법은, 로봇 시스템이 LNGC 화물창 내부에 일정 간격으로 설치된 2개의 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 작업하고, 작업구역 끝 도착 시, 이웃 칸으로의 이동을 위하여 제1 몸체 또는 제2 몸체가 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 Invar Tongue에 착지하고, 남아있는 제2 몸체 또는 제1 몸체가 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 착지하고, 이웃 칸의 2개의 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 작업하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 작업은 청소, 용접 및 검사 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, LNGC 화물창이라는 특수환경 내에서 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 자동 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행하고, 또한 Pictch-Surge 운동 즉, 좌우 병진 운동 및 회전 운동을 통해 Invar Tongue을 넘어간 후 반복적으로 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행할 수 있으므로 작업성을 크게 개선하고 안전사고를 예방할 수 있다.
도 1은 화물창 개념도.
도 2는 화물창 내부 모습.
도 3은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 보여주는 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 주행 가이드 롤러 및 보조 가이드 롤러를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 랙 & 피니언을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 리니어 액츄에이터를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 이용한 청소 작업 공정도(1).
도 8은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 이용한 청소 작업 공정도(2).
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 보여주는 개념도, 도 4는 본 발명에 따른 주행 가이드 롤러 및 보조 가이드 롤러를 보여주는 도면, 도 5는 본 발명에 따른 랙 & 피니언을 보여주는 도면, 도 6은 본 발명에 따른 리니어 액츄에이터를 보여주는 도면, 도 7은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 이용한 청소 작업 공정도(1), 도 8은 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템을 이용한 청소 작업 공정도(2)이다.
본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법은, LNGC 화물창이라는 특수환경 내에서 기 설치된 Invar Tongue을 가이드 레일로 이용하여 자동 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행함으로써 작업성을 개선하고 안전사고를 예방할 수 있도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템(100)은, LNGC 화물창(1) 내부에서 작업하기 위한 로봇 시스템으로서, 전단에 설치되는 제1 몸체(110), 후단에 설치되는 제2 몸체(120), 상기 제1,2 몸체(110,120)를 결합시키는 기구부(130) 및 상기 제1 몸체(110) 또는 2 몸체(120)에 설치되는 작업용 모듈(140)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 몸체(110)는 전방에서 바라볼 때 "
Figure 112013095271596-pat00002
" 형태로서 LNGC 화물창(1) 내부에 일정 간격으로 설치되는 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 설치된다. 구체적으로는, 2개의 Invar Tongue(2)을 좌우측 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 주행 모터 및 좌우측 주행 가이드 롤러(111)를 구비한다.
상기 제2 몸체(120)는 상기 제1 몸체(110)와 동일하게 전방에서 바라볼 때 "
Figure 112013095271596-pat00003
" 형태로서 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 설치된다. 구체적으로는, 2개의 Invar Tongue(2)을 좌우측 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 주행 모터 및 좌우측 주행 가이드 롤러(121)를 구비한다.
상기 기구부(130)는 제1,2 몸체(110,120)를 결합시키는데, 제1,2 몸체(110,120)가 각각 좌우 병진 운동 및 회전 운동 가능하도록 병진 구동모듈 및 회전 구동모듈을 구비한다. 즉, 제1,2 몸체(110,120)가 Pictch-Surge 운동을 통해 Invar Tongue(2)을 넘어갈 수 있도록 되어 있다.
구체적으로, 상기 병진 구동모듈은 좌우 병진 운동을 위하여 구동 모터, LM 가이드 및 랙 & 피니언(131)을 구비하거나, 혹은 LM 가이드 및 리니어 액츄에이터(132)를 구비할 수 있다. 이 때, 상기 리니어 액츄에이터(132)에는, 리니어 액츄에이터의 정밀 제어를 위하여 리니어 액츄에이터 스케일 및 리니어 스케일 헤드가 부착될 수 있다. 그리고, 상기 리니어 액츄에이터(132)에는, 초기 위치를 맞추기 위한 리니어 액츄에이터 홈 센서가 부착될 수 있다.
상기 회전 구동모듈은, 회전 운동을 위하여 틸팅 모터 및 상기 틸팅 모터의 구동력으로 회전 토크를 발생하는 하모닉 드라이버를 구비할 수 있다. 이 때, 상기 틸팅 모터에는, 비상 시 즉, 회전 시 문제가 발생될 때 틸팅 모터가 급격하게 회전하는 것을 방지할 수 있도록 브레이크가 설치될 수 있고, 또한 별도의 홈 센서를 부착하지 않고서도 위치를 확인할 수 있도록 절대치 엔코더가 설치될 수 있다.
상기 작업용 모듈(140)은, 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행할 수 있는 모듈일 수 있다.
한편, 상기 제1,2 몸체(110,120)는 제1,2 몸체(110,120)가 편심으로 기울어지지 않고 바닥면에 안정적으로 위치할 수 있도록 보조 가이드 롤러(112,122)를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템(100)은, 자율 주행 및 원격 으로 제어 가능하도록 원격 제어기 등을 구비하는 것이 바람직하다.
도 7,8을 참조하여 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템(100)을 이용하여 LNGC 화물창(1) 내부에서 작업하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 로봇 시스템(100)이 LNGC 화물창(1) 내부에 일정 간격으로 설치된 2개의 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행한다.
작업구역 끝에 도착하게 되면, 이웃 칸으로의 이동을 위하여 제1 몸체(110) 또는 제2 몸체(120)가 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 이웃 칸의 Invar Tongue(2)에 착지한다.
그 다음에, 남아있는 제2 몸체(120) 또는 제1 몸체(110)가 동일한 방법으로 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 이웃 칸의 Invar Tongue(2)에 착지한다.
그 다음에, 로봇 시스템(100)이 이웃 칸의 2개의 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, LNGC 화물창이라는 특수환경 내에서 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 자동 주행하면서 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행하고, 또한 Pictch-Surge 운동 즉, 좌우 병진 운동 및 회전 운동을 통해 Invar Tongue(2)을 넘어간 후 반복적으로 청소, 용접 및 검사 등의 작업을 수행할 수 있으므로 작업성을 크게 개선하고 안전사고를 예방할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템 및 이를 이용한 작업 방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : LNGC 화물창 2 : Invar Tongue
100 : 로봇 시스템 110 : 제1 몸체
111,121 : 주행 가이드 롤러 112,122 : 보조 가이드 롤러
120 : 제2 몸체 130 : 기구부
131 : 랙 & 피니언 132 : 리니어 액츄에이터
140 : 작업용 모듈

Claims (15)

  1. LNGC 화물창(1) 내부에서 작업하기 위한 로봇 시스템(100)으로서,
    LNGC 화물창(1) 내부에 일정 간격으로 설치되는 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 전단에 설치되는 제1 몸체(110)와;
    상기 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 후단에 설치되는 제2 몸체(120)와;
    상기 제1,2 몸체(110,120)를 결합시키되 제1,2 몸체(110,120)가 각각 좌우 병진 운동 및 회전 운동 가능하도록 병진 구동모듈 및 회전 구동모듈을 구비한 기구부(130)와;
    상기 제1 몸체(110) 또는 제2 몸체(120)에 설치되는 작업용 모듈(140)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2 몸체(110,120)는 전방에서 바라볼 때 "
    Figure 112013095271596-pat00004
    " 형태인 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2 몸체(110,120)는 각각 2개의 Invar Tongue(2)을 좌우측 가이드 레일로 이용하여 주행할 수 있도록 주행 모터 및 좌우측 주행 가이드 롤러(111,121)를 구비한 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 병진 구동모듈은 좌우 병진 운동을 위하여 구동 모터, LM 가이드 및 랙 & 피니언(131)을 구비한 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 병진 구동모듈은, 좌우 병진 운동을 위하여 LM 가이드 및 리니어 액츄에이터(132)를 구비한 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 리니어 액츄에이터(132)에는, 리니어 액츄에이터를 제어할 수 있도록 리니어 액츄에이터 스케일 및 리니어 스케일 헤드가 부착된 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 리니어 액츄에이터(132)에는, 초기 위치를 맞추기 위한 리니어 액츄에이터 홈 센서가 부착된 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 구동모듈은, 회전 운동을 위하여 틸팅 모터 및 상기 틸팅 모터의 구동력으로 회전 토크를 발생하는 하모닉 드라이버를 구비한 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 틸팅 모터에는, 틸팅 모터 제동을 위한 브레이크가 설치된 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 틸팅 모터에는, 위치를 확인할 수 있도록 절대치 엔코더가 설치된 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2 몸체(110,120)는 보조 가이드 롤러(112,122)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    로봇 시스템은, 자율 주행 및 원격 제어 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업용 모듈(140)은, 청소, 용접 및 검사 중 어느 하나의 작업을 수행할 수 있는 모듈인 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업용 로봇 시스템.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 로봇 시스템(100)을 이용하여 LNGC 화물창(1) 내부에서 작업하는 방법으로서,
    로봇 시스템(100)이 LNGC 화물창(1) 내부에 일정 간격으로 설치된 2개의 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 작업하고,
    작업구역 끝 도착 시, 이웃 칸으로의 이동을 위하여 제1 몸체(110) 또는 제2 몸체(120)가 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 Invar Tongue(2)에 착지하고,
    남아있는 제2 몸체(120) 또는 제1 몸체(110)가 회전 운동하여 바닥으로부터 이격된 상태에서 이웃 칸으로 병진 운동한 후 역회전하여 착지하고,
    이웃 칸의 2개의 Invar Tongue(2)을 가이드 레일로 이용하여 주행하면서 작업하는 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 작업은 청소, 용접 및 검사 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 LNGC 화물창 작업 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060026329A (ko) * 2004-09-20 2006-03-23 삼성중공업 주식회사 자동이송용접로봇 및 그 로봇의 이동방법
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