KR101533973B1 - 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇 - Google Patents

능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇 Download PDF

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최혁렬
김호문
문형민
박찬민
양승웅
최윤석
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 능동 조인트 모듈은, 프레임부와, 프레임부의 일측에 회동 가능하게 연결되며 제1 모듈이 결합되는 제1 브래킷과, 프레임부의 타측에 회동 가능하게 연결되며 제2 모듈이 결합되는 제2 브래킷과, 프레임부에 지지되고 제어부로부터 작동신호를 입력받아 제1 브래킷 및 제2 브래킷 각각을 독립적으로 회동시키며 작동신호 미입력 시에는 제1 브래킷 및 제2 브래킷의 회동을 비구속하는 브래킷 회동부를 포함한다.

Description

능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇{Active joint module and robot for inspection of pipeline with this module}
본 발명은, 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배관의 방향 가변 구간에서 배관 탐사용 로봇의 주행방향을 용이하게 변경시킬 수 있는 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇에 관한 것이다.
일반적으로 산업 기반시설의 구조물 중 하나인 배관(Pipeline)은 가스/석유등과 같은 각종 에너지 자원을 이송하여 적재적소에 고루 분배하여 주는 대표적인 시설이다.
이와 같은 각종 배관들은 마치 인체 내의 혈관처럼 국토 곳곳에 분포하여 각종 도시기반 시설 및 공장시설로 석유/가스등과 같은 에너지 자원을 끊임없이 공급하여주는 핵심 기반시설로 자리 잡고 있다. 또한 석유화학공장과 같은 대규모 플랜트에서의 파이프라인은 각종 화학물질을 정제 및 처리할 수 있도록 이송시켜 주는 주요시설로 이용되고 있다.
그러나 설비 설치 후 일정기간이 지남에 따라 수분 및 각종 화학물질에 의한 부식, 외부 환경에 의한 작용 등으로 배관이 파손되는 경우가 발생할 수 있으며, 배관의 파손에 의해 내부물질이 외부로 누출되는 문제점이 발생할 수 있다.
석유 및 화학물질의 누출은 심각한 환경오염을 야기할 수 있으며 가스의 누출은 대형 가스 폭발 사고 등의 원인이 될 수 있다. 따라서 일정기간이 경과한 배관은 주기적인 검사 및 교체를 요구하게 된다.
배관들은 설치 형상에 따라 광범위 형과 밀집형의 두 가지로 나눌 수 있다. 광범위 형은 주로 상/하수도, 가스 공급배관, 석유공급배관 등의 용도로 사용되며 주로 도시 및 국가 기반 시설에 이용된다. 이와 같은 배관들은 외부로부터의 훼손 및 도시미관 정비, 부식방지 등의 목적으로 주로 지하에 매설되는데 매 보수 및 검사 시마다 매설되어 있는 배관을 파내야 하는 단점을 지니고 있다. 밀집형의 경우는 주로 석유화학공장과 같은 플랜트에서 사용되며 복잡한 이송시스템에 의해 각종 배관들이 꼬여있는 형상을 가지며 경로 분기 구역(예를 들어 분기관)이 마련된 경우가 많다. 이와 같은 배관들은 내측 배관 검사 시 외측 배관을 분리해야 하는 수고를 감수하여야 하며, 높은 곳에 설치된 배관의 경우 접근의 어려움을 가지는 등의 단점이 있다.
이런 이유로 인하여, 보다 간편하고 저렴한 방법으로 배관에 접근가능하며 배관요소가 갖고 있는 입체적 형상에서 적합한 주행을 통해 배관 내부를 이동하며 검사할 수 있는 검사장비에 대한 필요성이 대두되어 왔다.
결국, 배관이라고 하는 특이하고 제한된 3차원 공간에서 주행하며 그 내부를 면밀히 검사할 수 있는 이동 로봇이 개발되었으며 현재 많은 연구가 진행 중에 있다.
도 1은 종래기술에 따른 배관 탐사용 로봇이 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 링크 모듈이 도시된 도면이다.
종래 기술에 따른 배관 탐사용 로봇은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전방 및 후방에 설치된 구동모듈(10), 컨트롤 모듈(20) 및 배터리 모듈(30)이 링크모듈(40)에 의해 연결된다. 이러한 링크모듈(40)은 배관 탐사용 로봇이 배관의 형상에 따라 유연하게 변형될 수 있도록 유니버셜 조인트를 구비한다.
그런데 종래기술의 링크모듈(40)은 수동적으로 배관 탐사용 로봇의 형상을 가변시킬 뿐이므로 배관 탐사용 로봇의 조향 성능을 향상시키지 못하는 문제점이 있다.
따라서 배관 탐사용 로봇의 조향 성능의 향상을 위해 배관 탐사용 로봇의 모듈들(10,20,30)을 연결하는 링크모듈(40)이 능동 방식으로 구성되어야 하며, 또한 전력소모의 최소화를 위해 링크모듈(40)이 특정 구간에서만 액티브(active) 상태를 유지할 수 있어야 한다.
즉 경로 분기 구역(예를 들어 분기관)을 주행 시에서는 액티브(active) 상태로 있어 전력을 소모하지만, 일반 구역을 주행(예를 들어 직관을 주행하는 경우) 시에는 패시브(passive) 상태로 있어 전력을 소모하지 않는 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇의 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2009-0010697호 (성균관대학교 산학협력단), 2009.01.30.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 경로 분기 구역을 주행 시에서는 액티브(active) 상태로 있어 전력을 소모하지만, 일반 구역을 주행 시에는 패시브(passive) 상태로 있어 전력을 소모하지 않는 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따른, 프레임부; 상기 프레임부의 일측에 회동 가능하게 결합되며, 제1 모듈이 결합되는 제1 브래킷; 상기 프레임부의 타측에 회동 가능하게 결합되며, 제2 모듈이 결합되는 제2 브래킷; 및 상기 프레임부에 지지되고, 제어부로부터 작동신호를 입력받아 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷 각각을 독립적으로 회동시키며, 상기 작동신호 미입력시에는 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷의 회동을 비구속하는 브래킷 회동부를 포함하는 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇에 의해 달성된다.
여기서, 상기 브래킷 회동부는, 상기 제1 브래킷에 연결되며, 상기 제1 브래킷을 회동시키는 제1 브래킷 회동부; 및 상기 제1 브래킷 회동부에 이웃하게 배치되고 상기 제2 브래킷에 연결되며, 상기 제2 브래킷을 회동시키는 제2 브래킷 회동부를 포함할 수 있다.
상기 제1 브래킷 회동부 및 상기 제2 브래킷 회동부는, 상기 프레임부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷 각각이 결합되는 메인 풀리; 및 상기 메인 풀리에 연결되며, 상기 메인 풀리를 회전시키는 풀리 회전부를 포함할 수 있다.
상기 풀리 회전부는, 상기 프레임부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 메인 풀리에 이격된 위치에 배치되는 서브 풀리; 상기 메인 풀리 및 상기 서브 풀리에 연결되며, 상기 메인 풀리 및 상기 서브 풀리를 회전시키는 와이어; 및 상기 와이어에 연결되며, 상기 와이어를 이동시키는 와이어 이동부를 포함할 수 있다.
상기 와이어 이동부는, 상기 와이어가 결합되는 엘엠 블록(LM block); 상기 엘엠 블록의 이동을 가이드 하는 엘엠 가이드(LM guide); 및 상기 엘엠 블록을 이동시키는 엘엠 블록 구동부를 포함할 수 있다.
상기 엘엠 블록 구동부는, 구동 모터; 상기 구동 모터에 연결되며, 상기 구동 모터에 의해 회전되는 볼 스크류; 및 상기 엘엠 블록에 결합되며, 상기 볼 스크류에 치합되는 이동 너트를 포함할 수 있다.
상기 엘엠 블록 구동부는, 상기 구동 모터와 상기 볼 스크류를 연결하며, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 볼 스크류에 전달하는 복수의 동력 전달용 기어를 포함할 수 있다.
상기 프레임부는, 메인 프레임; 및 상기 메인 프레임에 지지되며, 상기 서브 풀리를 상기 메인 풀리에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킴으로써 상기 와이어의 장력을 조절하는 장력 조절부를 포함할 수 있다.
상기 장력 조절부는, 상기 서브 풀리가 회전 가능하게 결합되며, 상기 메인 프레임에 이동 가능하게 연결되는 이동 블록; 상기 이동 블록의 이동을 가이드하는 이동 블록 가이드부; 및 상기 이동 블록을 이동시키는 이동 블록 구동부를 포함할 수 있다.
상기 이동 블록 가이드부에는, 상기 이동 블록에 돌출되어 마련되는 가이드 아암이 관통되는 가이드 홀이 형성될 수 있다.
상기 이동 블록 구동부는, 상기 이동 블록 가이드부에 치합되며, 상기 이동 블록을 가압하는 조절나사를 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따른 상술한 상기 능동 조인트 모듈을 포함하는 능동 조인트 모듈을 구비하는 배관 탐사용 로봇에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 경로 분기 구역에서 작동신호에 따라 브래킷 회동부가 제1 모듈이 결합된 제1 브래킷과 제2 모듈이 결합된 제2 브래킷을 능동적으로 회전시킴으로써 제1 브래킷 및 제2 브래킷의 회동 각도 조절을 통해 배관 탐사용 로봇의 주행 성능을 향상시킬 수 있으며, 일반 구역을 주행 시에는 브래킷 회동부가 제1 브래킷 및 제2 브래킷의 회동을 비구속함으로써 불필요한 에너지 소모를 없앨 수 있는 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇이 제공될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 배관 탐사용 로봇이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 링크 모듈이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇이 도시된 도면이다.
도 4는 도 1의 능동 조인트 모듈이 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 도 4의 정면도이다.
도 7은 도 4의 측면도이다.
도 8 및 도 9는 도 4의 능동 조인트 모듈의 장력 조절부가 도시된 도면이다.
도 10은 도 4의 제2 브래킷이 회동된 상태가 도시된 도면이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 조인트 모듈 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇이 도시된 도면이고, 도 4는 도 1의 능동 조인트 모듈이 도시된 사시도이며, 도 5는 도 4의 평면도이고, 도 6은 도 4의 정면도이며, 도 7은 도 4의 측면도이고, 도 8 및 도 9는 도 4의 능동 조인트 모듈의 장력 조절부가 도시된 도면이며, 도 10은 도 4의 제2 브래킷이 회동된 상태가 도시된 도면이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 능동 조인트 모듈을 구비하는 배관 탐사용 로봇은 능동 조인트 모듈(100)을 구비한다.
본 실시예에 따른 능동 조인트 모듈(100)은, 프레임부(110)와, 프레임부(110)의 일측에 회동 가능하게 연결되며 제1 모듈(Y1)이 결합되는 제1 브래킷(120)과, 프레임부(110)의 타측에 회동 가능하게 연결되며 제2 모듈(Y2)이 결합되는 제2 브래킷(130)과, 프레임부(110)에 지지되고 제어부(미도시)로부터 작동신호를 입력받아 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130) 각각을 독립적으로 회동시키며 작동신호 미입력시에는 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동을 비구속하는 브래킷 회동부(140)를 포함한다.
본 실시예에서 제1 모듈(Y1) 및 제2 모듈(Y2)은 구동 모듈, 컨트롤 모듈, 배터리 모듈 중 어느 하나이다. 구동 모듈은 견인력 및 추진력을 발생시킨다. 배터리 모듈에는 전력 공급 장치가 탑재되며, 배터리 모듈은 구동 모듈, 컨트롤 모듈, 능동 조인트 모듈(100)에 전력을 공급한다. 컨트롤 모듈에는 제어부(미도시)가 탑재되며, 컨트롤 모듈은 구동 모듈에 구동신호 및 능동 조인트 모듈(100)에 작동신호를 보낸다.
제1 브래킷(120)은 프레임부(110)의 일측에 회동 가능하게 연결되며, 제1 브래킷(120)에는 제1 모듈(Y1)이 결합된다. 제2 브래킷(130)은 프레임부(110)의 타측에 회동 가능하게 연결되며, 제2 브래킷(130)에는 제2 모듈(Y2)이 결합된다. 본 실시예에서 제1 브래킷(120)과 제2 브래킷(130)은 상호 소정 간격 이격되어 배치된다.
본 실시예에 따른 배관 탐사용 로봇은, 제1 브래킷(120)과 제2 브래킷(130)이 서로 이격된 가상의 중심축을 중심으로 회전되게 구성된 능동 조인트 모듈(100)을 구비함으로써, 능동 조인트 모듈(100)을 제외한 다른 모듈(Y1, Y2)들이 배관의 중심선을 따라 움직이는 이점이 있다.
브래킷 회동부(140)는, 프레임부(110)에 지지되고 제어부(미도시)로부터 작동신호를 입력받아 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130) 각각을 독립적으로 회동시킨다. 또한 브래킷 회동부(140)는, 작동신호 미입력 시에는 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동을 비구속한다.
이러한 브래킷 회동부(140)는, 작동신호 미입력 시에는 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동을 비구속하여 전력을 소모하지 않으며, 작동신호 입력 시에는 전력을 소모하여 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)을 원하는 각도로 회동시킴으로써 전력소모를 최소할 수 있다.
본 실시예에서 브래킷 회동부(140)는, 제1 브래킷(120)에 연결되며 제1 브래킷(120)을 회동시키는 제1 브래킷 회동부(150)와, 제1 브래킷 회동부(150)에 이웃하게 배치되고 제2 브래킷(130)에 연결되며 제2 브래킷(130)을 회동시키는 제2 브래킷 회동부(160)를 포함한다. 본 실시예에서 제1 브래킷 회동부(150)와 제2 브래킷 회동부(160)는 동일 또는 유사한 구조를 가지므로, 설명의 편의를 위해 이하에서는 제1 브래킷(120)의 구성을 위주로 설명한다.
제1 브래킷 회동부(150)는, 프레임부(110)에 회전 가능하게 연결되며 제1 브래킷(120)이 결합되는 메인 풀리(151)와, 메인 풀리(151)에 연결되며 메인 풀리(151)를 회전시키는 풀리 회전부(152)를 포함한다.
메인 풀리(151)는 프레임부(110)에 회전 가능하게 연결된다. 이러한 메인 풀리(151)는 제1 브래킷(120)에 마련된 연결부(121)에 결합되어 메인 풀리(151)의 회전을 제1 브래킷(120)의 회전과 연동시킨다.
풀리 회전부(152)는 메인 풀리(151)에 연결되며 메인 풀리(151)를 회전시킨다. 이러한 풀리 회전부(152)는, 프레임부(110)에 회전 가능하게 연결되며 메인 풀리(151)에 이격된 위치에 배치되는 서브 풀리(153)와, 메인 풀리(151) 및 서브 풀리(153)에 연결되며 메인 풀리(151) 및 서브 풀리(153)를 회전시키는 와이어(154)와, 와이어(154)에 연결되며 와이어(154)를 이동시키는 와이어 이동부(155)를 포함한다.
서브 풀리(153)는 프레임부(110)에 회전 가능하게 연결되며 메인 풀리(151)에 이격된 위치에 배치된다. 이러한 서브 풀리(153)는 와이어(154)를 통해 메인 풀리(151)에 연결된다.
와이어(154)는 메인 풀리(151) 및 서브 풀리(153)를 연결하며 메인 풀리(151) 및 서브 풀리(153)를 회전시킨다.
와이어 이동부(155)는 와이어(154)에 연결되어 와이어(154)를 이동시킨다. 와이어 이동부(155)는, 와이어(154)가 결합되는 엘엠 블록(LM block, 156)과, 엘엠 블록(156)의 이동을 가이드 하는 엘엠 가이드(LM guide, 157)와, 엘엠 블록(156)을 이동시키는 엘엠 블록 구동부(158)를 포함한다.
엘엠 블록 구동부(158)는, 구동 모터(158a)와, 구동 모터(158a)에 연결되며 구동 모터(158a)에 의해 회전되는 볼 스크류(158b)와, 엘엠 블록(156)에 결합되며 볼 스크류(158b)에 치합되는 이동 너트(158c)를 포함한다. 이동 너트(158c)는 엘엠 블록(156)에 고정 결합되며 볼 스크류(158b)의 회전에 따라 엘엠 블록(156)을 이동시킨다.
구동 모터(158a)는 배터리 모듈에 연결되어 전력을 공급받는데, 이러한 구동 모터(158a)와 배터리 모듈의 전기적 연결은 컨트롤 모듈의 작동신호에 따라 연결 또는 차단된다.
또한 본 실시예에 따른 엘엠 블록 구동부(158)는, 구동 모터(158a)와 볼 스크류(158b)를 연결하며 구동 모터(158a)의 구동력을 볼 스크류(158b)에 전달하는 복수의 동력 전달용 기어(158d)를 포함한다.
한편 프레임부(110)는, 메인 프레임(111)과, 메인 프레임(111)에 지지되며 서브 풀리(153)를 메인 풀리(151)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킴으로써 와이어(154)의 장력을 조절하는 장력 조절부(112)를 포함한다.
이러한 장력 조절부(112)는, 서브 풀리(153)가 회전 가능하게 결합되며 메인 프레임(111)에 이동 가능하게 연결되는 이동 블록(113)과, 이동 블록(113)의 이동을 가이드하는 이동 블록 가이드부(114)와, 이동 블록(113)을 이동시키는 이동 블록 구동부(115)를 포함한다.
이동 블록(113)은 메인 프레임(111)에 이동 가능하게 연결되며, 이동 블록(113)에는 서브 풀리(153)가 회전 가능하게 결합된다. 이를 위해 이동 블록(113)은 서브 풀리(153)가 회전 가능하게 결합되는 이동 블록 본체(113a)와, 이동 블록 본체(113a)에서 돌출되어 마련되는 이동 블록 가이드부(114)에 연결되는 가이드 아암(113b)을 포함한다.
이동 블록 가이드부(114)는 이동 블록(113)에 연결되어 이동 블록(113)의 이동을 가이드한다. 이를 위해 이동 블록 가이드부(114)는 메인 프레임(111)에 결합되며, 이동 블록 가이드부(114)에는 가이드 아암(113b)이 관통되는 가이드 홀(미도시)이 마련된다.
이동 블록 구동부(115)는 이동 블록(113)에 연결되어 이동 블록(113)을 이동시킨다. 이러한 이동 블록 구동부(115)는, 이동 블록 가이드부(114)에 치합되며 이동 블록(113)을 가압하는 조절나사(115)를 포함한다.
본 실시예에서 조절나사(115)는 이동 블록(113)을 메인 풀리(151)에서 이격되는 방향으로 가압한다. 따라서 조절나사(115)의 가압에 의해 이동 블록(113)에 배치된 서브 풀리(153)가 메인 풀리(151)에서 이격됨으로 와이어(154)의 장력이 조절된다.
지금부터는 상술한 능동 조인트 모듈(100) 및 이를 구비하는 배관 탐사용 로봇의 일 실시예의 작동에 대하여 도 1 및 도 10을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 배관 탐사용 로봇이 경로 분기 구역(예를 들어 분기관)을 통과하며 진행 방향 변경할 때, 능동 조인트 모듈(100)은 제1 브래킷(120) 또는 제2 브래킷(130)을 변경되는 방향으로 회동시킴으로써 배관 탐사용 로봇의 진행방향을 향상시킨다.
이러한 제1 브래킷(120)의 회동은 구동 모터(158a)의 작동에 의해 이루어진다. 즉 구동 모터(158a)의 회전력이 볼 스크류(158b)에 전달되어 볼 스크류(158b)가 회전되고, 볼 스크류(158b)의 회전에 의해 엘엠 블록(156)이 이동된다. 엘엠 블록(156)의 이동에 따라 와이어(154)가 이동되고, 와이어(154)의 이동에 따라 와이어(154)에 연결된 메인 풀리(151)가 회전된다. 이러한 메인 풀리(151)의 회전에 의해 메인 풀리(151)에 결합된 제1 브래킷(120)이 메인 풀리(151)에 연동되어 회동된다.
제2 브래킷(130) 역시 제1 브래킷(120)과 동일한 방식으로 도 10과 같이 회동되며, 설명의 편의를 위해 제2 브래킷(130)의 회동에 대한 설명은 생략한다.
한편 상술한 바와 같이 구동 모터(158a)는 배터리 모듈에 연결되어 전력을 공급받는데, 이러한 구동 모터(158a)와 배터리 모듈의 전기적 연결은 컨트롤 모듈의 작동신호에 따라 연결 또는 차단된다.
따라서 배터리 모듈의 전력은 경로 분기 구역을 통과 시에만 구동 모터(158a)에 전달되고 경로의 변경이 필요 없는 일반 구역(예를 들어 직관)을 통과할 시에는 구동 모터(158a)에 전달되지 않음으로써 불필요한 전력 소모의 낭비를 줄일 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 능동 조인트 모듈(100)은 전력이 공급되는 않을 시 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동을 비구속함으로써, 배관 탐사용 로봇이 곡관을 주행하는 경우에 제1 브래킷(120)과 제2 브래킷(130)이 유연하게 배관의 형상을 따라 회동될 수 있어 주향성능이 향상된다,
또한 배관의 탐사과정 중 비상상황(예를 들어 구동 모듈의 고장 또는 배터리 모듈의 방전 등) 발생에 따른 구출 로봇의 견인 시, 배관의 형상에 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)이 유연하게 회동됨으로써 견인이 용이한 이점이 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 능동 조인트 모듈(100) 및 능동 조인트 모듈(100)을 구비하는 배관 탐사용 로봇은, 경로 분기 구역에서 작동신호에 따라 브래킷 회동부(140)가 제1 모듈(Y1)이 결합된 제1 브래킷(120)과 제2 모듈(Y2)이 결합된 제2 브래킷(130)을 능동적으로 회전시킴으로써 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동 각도 조절을 통해 배관 탐사용 로봇의 주행 성능을 향상시킬 수 있으며, 일반 구역을 주행 시에는 브래킷 회동부(140)가 제1 브래킷(120) 및 제2 브래킷(130)의 회동을 비구속함으로써 불필요한 에너지 소모를 없앨 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위의 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 능동 조인트 모듈 110: 프레임부
111: 메인 프레임 112: 장력 조절부
113: 이동 블록 113a: 이동 블록 본체
113b: 가이드 아암 114: 이동 블록 가이드부
115: 이동 블록 구동부 120: 제1 브래킷
130: 제2 브래킷 140: 브래킷 회동부
150: 제1 브래킷 회동부 151, 161: 메인 풀리
152, 162: 풀리 회전부 153, 163: 서브 풀리
154, 164: 와이어 155, 165: 와이어 이동부
156, 166: 엘엠 블록 157, 167: 엘엠 가이드
158, 168: 엘엠 블록 구동부 158a, 168a: 구동 모터
158b, 168b: 볼 스크류 158c, 168c: 이동 너트
158d, 168d: 동력 전달용 기어 160: 제2 브래킷 회동부
Y1: 제1 모듈 Y2: 제2 모듈

Claims (12)

  1. 프레임부;
    상기 프레임부의 일측에 회동 가능하게 연결되며, 제1 모듈이 결합되는 제1 브래킷;
    상기 프레임부의 타측에 회동 가능하게 연결되며, 제2 모듈이 결합되는 제2 브래킷; 및
    상기 프레임부에 지지되고, 제어부로부터 작동신호를 입력받아 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷 각각을 독립적으로 회동시키며, 상기 작동신호 미입력 시에는 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷의 회동을 비구속하는 브래킷 회동부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브래킷 회동부는,
    상기 제1 브래킷에 연결되며, 상기 제1 브래킷을 회동시키는 제1 브래킷 회동부; 및
    상기 제1 브래킷 회동부에 이웃하게 배치되고 상기 제2 브래킷에 연결되며, 상기 제2 브래킷을 회동시키는 제2 브래킷 회동부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브래킷 회동부 및 상기 제2 브래킷 회동부는,
    상기 프레임부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 제1 브래킷 및 상기 제2 브래킷 각각이 결합되는 메인 풀리; 및
    상기 메인 풀리에 연결되며, 상기 메인 풀리를 회전시키는 풀리 회전부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 풀리 회전부는,
    상기 프레임부에 회전 가능하게 연결되며, 상기 메인 풀리에 이격된 위치에 배치되는 서브 풀리;
    상기 메인 풀리 및 상기 서브 풀리에 연결되며, 상기 메인 풀리 및 상기 서브 풀리를 회전시키는 와이어; 및
    상기 와이어에 연결되며, 상기 와이어를 이동시키는 와이어 이동부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 와이어 이동부는,
    상기 와이어가 결합되는 엘엠 블록(LM block);
    상기 엘엠 블록의 이동을 가이드 하는 엘엠 가이드(LM guide); 및
    상기 엘엠 블록을 이동시키는 엘엠 블록 구동부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엘엠 블록 구동부는,
    구동 모터;
    상기 구동 모터에 연결되며, 상기 구동 모터에 의해 회전되는 볼 스크류; 및
    상기 엘엠 블록에 결합되며, 상기 볼 스크류에 치합되는 이동 너트를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엘엠 블록 구동부는,
    상기 구동 모터와 상기 볼 스크류를 연결하며, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 볼 스크류에 전달하는 복수의 동력 전달용 기어를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 프레임부는,
    메인 프레임; 및
    상기 메인 프레임에 지지되며, 상기 서브 풀리를 상기 메인 풀리에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킴으로써 상기 와이어의 장력을 조절하는 장력 조절부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 장력 조절부는,
    상기 서브 풀리가 회전 가능하게 결합되며, 상기 메인 프레임에 이동 가능하게 연결되는 이동 블록;
    상기 이동 블록의 이동을 가이드하는 이동 블록 가이드부; 및
    상기 이동 블록을 이동시키는 이동 블록 구동부를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동 블록 가이드부에는, 상기 이동 블록에 돌출되어 마련되는 가이드 아암이 관통되는 가이드 홀이 형성되는 능동 조인트 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동 블록 구동부는,
    상기 이동 블록 가이드부에 치합되며, 상기 이동 블록을 가압하는 조절나사를 포함하는 능동 조인트 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 상기 능동 조인트 모듈을 포함하는 능동 조인트 모듈을 구비하는 배관 탐사용 로봇.
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