KR101490337B1 - 위치 이동 가능한 구동 롤러를 구비한 와이어 이동형 로봇 - Google Patents

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박성기
이택진
최민준
김재헌
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Abstract

와이어 이동형 로봇은, 와이어 상에 안착된 롤러를 회전 구동하여 와이어를 따라 이동할 수 있는 와이어 이동형 로봇으로서, 로봇 몸체와, 상기 로봇 몸체의 상방으로 연장되는 프레임과, 상기 프레임의 상단부에서 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 서로 마주하여 형성되는 좌측 롤러 및 우측 롤러를 포함하고, 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러는 나란하게 연장된 한 쌍의 와이어 상에 하나씩 안착되고, 상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러는 상기 프레임에 대해 위치 이동 가능하게 형성되어, 상기 한 쌍의 와이어 사이의 간격 변화에 대응하여 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러 사이의 거리가 변화하도록 구성된다.

Description

위치 이동 가능한 구동 롤러를 구비한 와이어 이동형 로봇{Robot moving along the wire and having movable driving roller}
본 발명은 와이어(wire)를 따라 이동하는 와이어 이동형 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송전선과 같이 길게 연장된 와이어를 궤도로 하여 이동할 수 있는 로봇에 관한 것이다.
산업이 고도화됨에 따라서 전기의 사용이 증가하고 있다. 이에 따라서, 전력 수요가 급증하여 발전소 및 송전선로를 지속적으로 건설하고 있다. 따라서, 발전소에서 생산된 전기를 수요처로 운반하는 설비인 송전선로의 점검 및 정비업무의 중요성도 함께 강조되는 추세이다.
현재의 송전선로 검사는 숙련된 기술자가 직접 송전선로로 올라가 육안으로 검사하는 방식에 주로 의존하고 있어 안전사고 등의 위험성이 매우 높다. 이러한 위험성을 줄이기 위해서 선로 검사 로봇이 이용되기도 한다.
길게 연장된 송전선을 전체적으로 검사하기 위해 케이블카와 같은 방식으로 송전선을 타고 이동하는 구조를 가지는 선로 검사 로봇이 이용되기도 한다.
송전선로는 단도체로 이루어지는 경우도 있으나, 전력 공급 효율의 개선을 위해 2도체 또는 4도체의 복도체로 이루지는 경우가 많다.
복도체는 동일 높이에서 나란하게 연장되는 한 쌍의 송전선(와이어)을 포함한다. 2도체는 동일 높이에서 연장되는 한 쌍의 송전선으로 이루어지고, 4도체는 4개의 송전선들이 한 쌍씩 짝을 아래 위로 배치되는 구조를 가진다.
나란하게 연장되는 한 쌍의 송전선은 서로 평행 상태를 유지하는 것이 바람직하지만, 실질적으로는 부분적으로 그 간격이 벌어지거나 좁아지는 부분이 생긴다.
두 송전선 상에 안착된 롤러들이 위와 같은 두 송전선의 간격 변화에 의해 와이어로부터 이탈할 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 특허공개 제10-2009-0125911호 공보
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 와이어 상에 안착되는 롤러를 이용해 전후진 구동하는 와이어 이동형 로봇에 있어서, 롤러가 와이로부터 이탈하는 것을 방지하여 와이어 상에서 안정적으로 이동할 수 있는 와이어 이동형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 이동형 로봇은, 와이어 상에 안착된 롤러를 회전 구동하여 와이어를 따라 이동할 수 있는 와이어 이동형 로봇으로서, 로봇 몸체와, 상기 로봇 몸체의 상방으로 연장되는 프레임과, 상기 프레임의 상단부에서 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 서로 마주하여 형성되는 좌측 롤러 및 우측 롤러를 포함하고, 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러는 나란하게 연장된 한 쌍의 와이어 상에 하나씩 안착되고, 상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러는 상기 프레임에 대해 위치 이동 가능하게 형성되어, 상기 한 쌍의 와이어 사이의 간격 변화에 대응하여 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러 사이의 거리가 변화하도록 구성된다.
상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러의 위치 이동은, 상기 한 쌍의 와이어의 간격 변화에 순응하여 자연히 이루어지도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 좌측 롤러는 상기 프레임에 대해 위치 고정되고, 상기 우측 롤러는 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 직선 이동 가능하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 우측 롤러는, 상기 우측 롤러를 회전 구동하기 위한 모터를 수용하고, 상기 프레임에 결합되는 모터 수용함을 통해 상기 프레임에 연결되고, 상기 모터 수용함은 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합되어, 상기 우측 롤러를 직선 이동시키도록 할 수도 있다.
또한, 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 연장되는 가이드 바와, 상기 가이드 바 상에서 슬라이드 이동할 수 있는 이동체가 각각 상기 프레임과 상기 모터 수용함, 또는 상기 모터 수용함과 상기 프레임에 구비되어, 상기 모터 수용함이 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 와이어는 송전선이고, 상기 와이어 이동형 로봇은 상기 송전선의 길이방향을 따라 이동하면서 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇이며, 상기 송전선을 검사할 수 있는 검사장치를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 이동형 로봇의 사시도이다.
도 2 내지 4는 도 1의 와이어 이동형 로봇에서 와이어의 간격에 따라 이동하는 롤러의 모습을 도시한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
이하에서는 와이어 이동형 로봇의 일 실시예로서 선로 검사 로봇을 설명하고 있으나, 본 발명에 따른 기술적 사상은 와이어를 따라 이동하는 각종 와이어 이동형 로봇에 적용가능하다는 것이 먼저 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 이동형 로봇으로서 선로 검사 로봇(10)을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)은 2도체를 이루는 한 쌍의 송전선(1, 2)(이하, "와이어"라고 통칭한다) 위를 이동한다. 한 쌍의 와이어(1, 2)는 실질적으로 동일한 높이에서 나란하게 연장된다.
본 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)은 로봇 몸체(100)와, 로봇 몸체(100)의 상방으로 연장되는 프레임(200)과, 상기 프레임(200)의 상단부에 로봇 몸체(100)의 좌우 방향(도 1의 화살표 방향)으로 서로 마주하도록 형성되는 좌측 롤러(320) 및 우측 롤러(310)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 몸체(100)는 박스 형태를 가지며, 외부와 통신할 수 있는 통신 장비, 로봇 구동에 필요한 배터리 및 각종 제어 장치를 그 내부에 수용한다.
프레임(200)은, 로봇 몸체(100)의 전후방향으로 이격되어 좌우방향으로 연장되는 두 개의 수평 프레임(210)과, 상기 두 개의 수평 프레임(210)의 좌측단 부근에서 수직하게 연장되는 두 개의 수직 프레임(220)과, 두 개의 수직 프레임(220)의 상단부에서 로봇 몸체(100)의 우측 방향으로 연장되는 두 개의 좌우 프레임(230) 및 상기 두 개의 좌우 프레임(230)과 교차하여 상기 좌우 프레임(230)과 연결되는 두 개의 전후 프레임(240)을 포함한다.
프레임(200)은 로봇을 뒤에서 보았을 때, 전체적으로 "ㄷ"자 형태를 가진다.
본 실시예에 따르면 수직 프레임(220)은 수평 프레임(210)의 좌측단에만 형성되어 선로 검사 로봇(10)이 최초로 와이어(1, 2) 상에 안착될 때, 수직 프레임(220)에 의해 와이어(1, 2)가 간섭되는 것을 피할 수 있다.
다만, 선로 검사 로봇(10)이 와이어(1, 2)에 안착된 후에는 수평 프레임(210)에 우측단에 수직 프레임(220)이 연결되어도 좋고, 선로 검사 로봇(10)이 와이어(1, 2)의 길이 방향을 따라 와이어(1, 2)로 진입하는 경우에는 처음부터 수평 프레임(210)의 우측단에 수직 프레임(220)이 연결되어 있어도 좋다.
수평 프레임(210)의 중간 부근에는 두 수평 프레임(210)을 연결하는 가이드 바(250)가 결합되며, 상기 가이드바(250)에는 수직 방향으로 지지대(260)가 설치된다. 지지대(260)는 두 개의 와이어(1, 2)의 아래에 위치하도록 그 높이가 형성된다.
지지대(260)에는 송전선 검사장치로서, 와이어(1, 2)의 내부를 검사할 수 있는 x-레이 장비(500)가 결합된다. x-레이 장비(500)는 지지대(260)에 연결되며 x-레이 촬영 장비가 설치된 본체(510)와, 상기 본체(510)로부터 로봇 몸체(100)의 좌우방향으로 연장되는 가이드 레일(520)과, 상기 가이드 레일(520)의 양단에 설치되는 두 반사판(530)을 포함한다.
x-레이 장비(500)는 지지대(260)를 따라 상하 방향으로 위치 이동할 수 있으며, 가이드바(250)를 따라 전후 방향으로 위치 이동할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 와이어(1, 2)의 아래쪽에 위치한 x-레이 장비(500)는 지지대(260)를 따라 상방으로 이동하여 두 개의 와이어(1, 2)가 반사판(530)과 본체(510)에 사이에 위치한 상태로 위치할 수 있으며, 두 와이어(1, 2)의 내부를 촬영한다.
선로 검사 로봇(10)은 X-레이 장치(500) 외에도 로봇(10)의 전진 방향 앞쪽의 롤러(310, 320)의 앞쪽에 설치되어 와이어(1, 2)의 외관을 관찰할 수 있는 카메라(400) 등과 같은 송전선 검사장치를 더 구비할 수 있다.
좌측의 전후 프레임(240)의 전후단에는 두 개의 좌측 롤러(320)가 연결되고, 우측의 전후 프레임(240)의 전후단에는 두 개의 우측 롤러(310)가 연결된다. 좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310)는 와이어(1, 2)의 바깥쪽에서 안쪽으로 향하도록 배치되며, 서로 마주보도록 형성된다.
좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310)는 나란하게 연장된 한 쌍의 와이어(1, 2) 상에 각각 안착된다. 이때, 좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310)에는 와이어(1, 2)가 수용될 수 있는 수용홈(311, 321)이 롤러의 둘레 방향을 따라 형성된다. 수용홈(311, 321)에 의해 와이어(1, 2)가 롤러로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선로 검사 로봇(10)은 와이어(1, 2)의 하방에서 와이어(1, 2)에 접촉하여, 좌측 롤러(320) 및 우측 롤러(310)가 와이어(1, 2)로부터 이탈하는 것을 저지하기 위한 보조 롤러(312)를 포함할 수도 있다(좌측 롤러(320)에 관계된 보조 롤러는 도면의 각도로 인해 도 1에 나타나지 않음).
도 1에 도시된 바와 같이, 우측 롤러(310)는, 상기 우측 롤러(310)를 회전 구동하기 위한 모터(미도시)를 수용하고, 전후 프레임(240)에 연결되는 모터 수용함(313)을 통해 프레임(200)에 연결된다. 좌측 롤러(310)도 모터 수용함을 통해 프레임(200)에 연결된다.
우측 롤러(310)를 프레임(200)에 연결하는 모터 수용함(313)의 상단에는 로봇 몸체(100)의 좌우 방향으로 연장되는 가이드 바(314)가 결합되고, 전후 프레임(240)에는 가이드 바(314) 상에서 슬라이드 이동할 수 있는 이동체(315)가 결합된다. 반대로, 가이드 바(314)가 전후 프레임(240)에 결합되고, 이동체(315)가 모터 수용함(313)의 상단에 결합되어도 좋다는 것이 이해될 것이다.
위와 같은 구성에 의해 두 개의 와이어(1, 2)의 간격 변화에 대응하여, 간격에 따라 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러 사이의 거리가 변화할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 와이어(1, 2)의 간격에 따라 이동하는 롤러의 모습을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 와이어(1, 2)는 가급적 그 간격이 t1으로 일정하게 유지되도록 설치된다. 하지만, 두 개의 와이어(1, 2)의 간격은 실질적으로 항상 설계 간격(t1)으로 유지되지 않으며, 간격이 멀어질 수도 있고(도 3; t1 > t2), 좁아질 수도 있다(도 4; t1 < t3).
도 3을 참조하면, 두 개의 와이어(1, 2)의 간격이 멀어지면, 프레임(240)에 고정된 이동체(315)에 대해 가이드 바(314)가 상대적으로 우측(도 3에서는 좌측)으로 자연히 슬라이드 이동함에 따라서, 그에 연결된 모터 수용함(313)과 우측 롤러(310)가 우측으로 자동으로 이동한다.
도 4를 참조하면, 반대로 두 와이어(1, 2)의 간격이 좁아지면, 프레임(240)에 고정된 이동체(315)에 대해 가이드 바(314)가 상대적으로 좌측(도 4에서는 우측)으로 자연히 슬라이드 이동함에 따라서, 그에 연결된 모터 수용함(313)과 우측 롤러(310)가 좌측으로 자동으로 이동한다.
본 실시예에 따르면 우측 롤러(310)가 프레임에 대해 로봇 몸체(100)의 좌우 방향으로 이동 가능하게 형성되도록 함으로써, 두 개의 와이어(1, 2)의 사이의 간격 변화에 대응하여 좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310) 사이의 거리가 변화한다.
본 실시예에서는 이동체(315)와 가이드바(314)의 작용으로, 우측 롤러(310)의 위치 이동이 와이어(1, 2)의 간격 변화에 순응하여 자동적으로 이루어지지만, 필요에 따라서는 제어기를 통해 우측 롤러(310)의 위치를 능동적으로 제어하여 좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310) 사이의 거리를 변화시킬 수도 있다는 것이 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 실시예에서는 선로 검사 로봇(10)이 와이어(1, 2) 상에서 요동하는 것을 최소화하기 위해, 좌측 롤러(320)는 프레임(200)에 대해 위치 고정하고, 우측 롤러(310)를 위치 이동 가능하게 형성하였으나, 반드시 이에 한정되는 것을 아니다. 좌측 롤러(320) 및/또는 우측 롤러(310)가 프레임(200)에 대해 위치 이동 가능하게 형성되어도 좋다.
좌측 롤러(320)와 우측 롤러(310) 사이의 거리가 와이어(1, 2)의 간격에 대응하여 변화가능하게 구성함으로써, 와이어(1, 2)의 간격이 예상치 못하게 변화하는 경우에도 롤러(310, 320)이 와이어(1, 2)로부터 이탈하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
1, 2: 와이어
100: 선로 검사 로봇
100: 로봇 몸체
200: 프레임
310, 320: 롤러

Claims (6)

  1. 와이어 상에 안착된 롤러를 회전 구동하여 와이어를 따라 이동할 수 있는 와이어 이동형 로봇으로서,
    로봇 몸체;
    상기 로봇 몸체의 상방으로 연장되는 프레임;
    상기 프레임의 상단부에서 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 서로 마주하여 형성되는 좌측 롤러 및 우측 롤러를 포함하고,
    상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러는 나란하게 연장된 한 쌍의 와이어 상에 하나씩 안착되고,
    상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러는 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 형성되어, 상기 좌측 롤러와 상기 우측 롤러 사이의 거리가 변화 가능하도록 구성되며,
    상기 좌측 롤러 또는 상기 우측 롤러 사이의 거리 변화가, 상기 와이어 이동형 로봇이 이동하는 동안 발생하는 상기 한 쌍의 와이어의 간격 변화에 순응하여 자연히 이루어지는 것을 특징으로 하는 와이어 이동형 로봇.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 롤러는 상기 프레임에 대해 위치 고정되고,
    상기 우측 롤러는 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 직선 이동 가능한 것을 특징으로 하는 와이어 이동형 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 우측 롤러는,
    상기 우측 롤러를 회전 구동하기 위한 모터를 수용하고, 상기 프레임에 결합되는 모터 수용함을 통해 상기 프레임에 연결되고,
    상기 모터 수용함은 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합되어, 상기 우측 롤러를 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 이동형 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 연장되는 가이드 바와, 상기 가이드 바 상에서 슬라이드 이동할 수 있는 이동체가 각각 상기 프레임과 상기 모터 수용함, 또는 상기 모터 수용함과 상기 프레임에 구비되어,
    상기 모터 수용함이 상기 프레임에 대해 상기 로봇 몸체의 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능한 것을 특징으로 하는 와이어 이동형 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 송전선이고,
    상기 와이어 이동형 로봇은 상기 송전선의 길이방향을 따라 이동하면서 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇이며,
    상기 송전선을 검사할 수 있는 검사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 이동형 로봇.
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