KR101559653B1

KR101559653B1 - 중장비 원격 제어 시스템

Info

Publication number: KR101559653B1
Application number: KR1020140013257A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 이승훈; 강민성; 문시환; 길명수
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-10-13
Also published as: KR20150092818A

Abstract

본 발명은 중장비 원격 제어 시스템에 관한 것으로, 무선 통신채널이 형성되고, 상기 무선 통신채널을 통하여 수신된 작동신호로 작동되는 복수의 중장비와, 상기 복수의 중장비를 동기화시키고, 상기 복수의 중장비에 작동신호를 상기 무선 통신채널을 통해 송신하여 동시에 작동되는 상기 복수의 중장비를 제어하는 원격제어부를 포함하여 이루어진다.

Description

중장비 원격 제어 시스템{REMOTE CONTROLLING SYSTEM FOR HEAVY EQUIPMENT}

본 발명은 중장비 원격 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 중장비를 동기화시켜 무선 원격조작으로 동시에 작동이 가능하므로 작업효율이 향상될 뿐만 아니라 인명피해를 최소화시킬 수 있는 중장비 원격 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 중장비라 함은 건설 및 토목 공사에 쓰이는 중량이 큰 기계를 통틀어 이르는 말로, 굴삭기, 불도저, 지게차, 로우더 등이 있다. 중장비 중 굴삭기는 다양한 산업 현장에 널리 쓰이는 장비로, 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정리작업 등의 작업을 수행하는 건설기계로, 소위 포크레인 또는 백호라고도 불린다. 굴삭기는 운전자가 운전석에 탑승하여 굴삭기에 설치된 조작레버 등을 조작하여 작업을 수행한다.

선행기술문헌들의 예로 공개특허 제2010-0075102호가 개시되어 있다. 이 공개특허는 중장비에 있어서, 상부회전체에 피벗 연결되는 붐과, 상기 붐의 선단에 피벗 연결되는 아암과, 상기 아암의 선단에 피벗 연결되는 버켓 및 상기 상부회전체와 상기 붐 사이에 연결되어 상기 붐을 피벗시키는 붐 실린더로 이루어진다.

그러나, 이 종래기술은 관로의 매설작업을 수행하는 과정에서 한 개의 중장비에 와이어를 통해 매달린 관로가 회전되거나 흔들리게 되어 매설될 공간에 정확하게 매설시킬 수 없어 매설작업이 장시간 소요되는 등의 작업효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 매설되는 공간으로의 이동시 회전되거나 흔들리게 되는 관로로 인해 중장비를 운전하는 운전자와 주위에서 매설작업을 수행하는 인부의 인명사고가 발생되는 문제점도 있다.

공개특허 제2010-0075102호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복수의 중장비를 동기화시켜 무선 원격조작으로 동시에 작동이 가능하므로 작업효율이 향상될 뿐만 아니라 인명피해를 최소화시킬 수 있는 중장비 원격 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 특정한 장점들 및 신규한 특징들이 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템은, 무선 통신채널이 형성되고, 상기 무선 통신채널을 통하여 수신된 작동신호로 작동되는 복수의 중장비와, 상기 복수의 중장비를 동기화시키고, 상기 복수의 중장비에 작동신호를 상기 무선 통신채널을 통해 송신하여 동시에 작동되는 상기 복수의 중장비를 제어하는 원격제어부를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템에 있어서, 상기 원격제어부는 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드를 선택적으로 제공하는 것이 바람직하고, 또한 상기 복수의 중장비는 각각 붐, 암, 버켓으로 이루어진 매니퓰레이터를 포함하며, 상기 원격제어부는 상기 매니퓰레이터를 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 레버조작부를 포함하고, 상기 레버조작부는 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템에 있어서, 상기 레버조작부는 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드 중 어느 하나의 모드가 선택된 상태에서 상기 매니퓰레이터를 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 것이 바람직하고, 아울러 상기 복수의 중장비는 각각 무한궤도 또는 바퀴로 이루어진 이동수단을 포함하며, 상기 원격제어부는 상기 이동수단을 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 페달조작부를 포함하고, 상기 페달조작부는 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템에 있어서, 상기 페달조작부는 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드 중 어느 하나의 모드가 선택된 상태에서 상기 이동수단을 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 것이 바람직하고, 이와 함께 상기 복수의 중장비는 각각 붐, 암, 버켓으로 이루어진 매니퓰레이터를 포함하고, 상기 매니퓰레이터에 장착되어 상기 매니퓰레이터를 구성하는 상기 붐, 상기 암, 상기 버켓의 각도를 검출하여 이를 상기 원격제어부로 송신하는 복수의 각도검출부를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템에 있어서, 상기 각도검출부는 상기 매니퓰레이터에 탈착가능하게 장착되는 것이 바람직하고, 더불어 상기 각도검출부는 전자석 방식으로 상기 매니퓰레이터에 탈착가능하게 장착되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면 본 발명은 복수의 중장비를 동기화시켜 무선 원격조작으로 동시에 작동이 가능하므로 작업효율이 향상될 뿐만 아니라 인명피해를 최소화시킬 수 있다.

또한, 복수의 중장비에 장착된 복수의 각도검출부로 인해 복수의 중장비의 움직임의 오차를 저감시킬 수 있어 현명하게 중장비를 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템의 일 실시예의 사시도,
도 2는 도 1의 실시예의 원격제어부의 사시도,
도 3은 도 1의 실시예의 복수의 중장비에 관로가 와이어를 통해 각각 매달린 상태를 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 실시예의 복수의 중장비의 선회되는 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 도 1의 실시예의 중장비의 구성인 붐의 회전되는 상태를 나타내는 정면도,
도 6은 도 1의 실시예의 중장비의 구성인 암의 회전되는 상태를 나타내는 정면도,
도 7은 도 1의 실시예의 중장비의 구성인 버켓의 회전되는 상태를 나타내는 정면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 원격제어부의 사시도이다.

본 발명에 따른 중장비 원격 제어 시스템(100)은, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 중장비(110), 원격제어부(120)를 포함하여 이루어진다.

중장비(110)는 무선 통신채널이 형성되고, 무선 통신채널을 통하여 수신된 작동신호로 작동된다. 중장비(110)는 조작레버나 페달과 같은 조작수단들이 설치된 운전석(111)과 붐(112a), 암(112b), 버켓(112c)으로 이루어진 매니퓰레이터(112) 그리고 무한궤도 또는 바퀴로 이루어진 이동수단(113)로 구성된다. 붐(112a)은 길이방향으로 길게 형성되되, 일부가 굴곡지게 형성되고, 일단부가 운전석(111) 일측면에 회전가능하게 결합된다. 암(112b)은 길이방향으로 길게 형성되되, 붐(112a)의 길이보다는 짧게 형성되고, 붐(112a)의 타단부에 일단부가 결합되되, 회전가능하게 결합된다. 버켓(112c)은 땅을 파거나 흙을 적재할 수 있도록 수용공간이 형성되고, 암(112b)의 타단부에 회전가능하게 결합된다.

원격제어부(120)는 복수의 중장비(110)를 동기화시키고, 복수의 중장비(110)에 작동신호를 무선 통신채널을 통해 송신하여 동시에 작동되는 복수의 중장비(110)를 제어한다. 원격제어부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(121), 전원버튼(122), 시작버튼(123), 동기화모드버튼(124), 비상버튼(125), 레버조작부(126) 및 페달조작부(127)로 이루어진다. 본체(121)는 장방형 형상의 통으로 이루어진다. 전원버튼(122)은 본체(121)의 상면에 구비되고, 원격제어부(120)에 전원을 공급 및 차단한다. 전원버튼(122)은 한번 누르게 되면 ON상태로 변환되어 전원이 공급되고, 한번 더 누르게 되면 OFF상태로 변환되어 공급되는 전원이 차단된다. 원격제어부(120)는 배터리를 통해 전원이 공급되거나 충전으로 전원이 공급된다. 시작버튼(123)은 본체(121)의 상면에 구비되되, 전원버튼(122)과 일렬로 구비되고, 중장비(110)의 시동을 건다. 시작버튼(123)은 전원버튼(122)과 같이 누를 때마다 중장비(110)의 시동이 걸리거나 꺼지게 된다. 동기화모드버튼(124)은 본체(121)의 상면에 구비되고, 복수의 중장비(110)를 동기화시킨다. 동기화모드버튼(124)은 일렬로 구비된 전원버튼(122)과 시작버튼(123)과 이격되게 구비된다. 동기화모드버튼(124)은 복수의 중장비(110)의 작업 수행 시기를 맞추는 것으로 동시에 작업을 수행시키거나 일정한 시간을 두고 작업을 수행시킨다. 동기화모드버튼(124)은 복수의 중장비(110)를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드(124a)와 복수의 중장비(110)를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드(124b)로 나뉜다. 동기화모드버튼(124)은 복수의 중장비(110)의 동기화를 해제시킬 수 있다. 이는 동기화모드버튼(124)을 동기화적용모드(124a)에서 동기화해제모드(124b)로 변경시키면 동기화된 복수의 중장비(110) 중 어느 하나의 중장비만 작동시켜 작업을 수행하는 과정에서 불규칙한 지형으로 인해 회전 및 높이 조절이 필요할 경우에 복수의 중장비(110)의 동기화를 일시적으로 해제시키기 위함이다. 예를 들면, 한 개의 버튼이 형성된 동기화모드버튼(124) 중 도면을 기준으로 왼쪽으로 위치이동을 시키면 복수의 중장비(110) 중 왼쪽에 해당되는 중장비만 작동된다. 작동되는 중장비는 불규칙한 지형으로부터 회전 및 높이를 조절한 후, 동기화모드버튼(124)의 오른쪽으로 위치이동을 시키면 다른 중장비(110)와 다시 동기화된다. 비상버튼(125)은 본체(121)의 상면에 구비되되, 본체(121)의 상면에 구비된 전원버튼(122)에 대응되는 상면에 구비된다. 비상버튼(125)은 복수의 중장비(110)를 이용하여 작업 수행하는 과정에서 예기치 않게 비상사태가 발생될 경우 신속하게 비상버튼(125)을 눌러 복수의 중장비(110)의 작동을 정지시킨다. 비상사태가 해결되면 작업자는 시작버튼(123)이나 비상버튼(125) 등의 다른 버튼을 다시 눌러 복수의 중장비(110)를 다시 작동시킨다. 레버조작부(126)는 매니퓰레이터(112)를 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 것으로 원격제어부(120)의 본체(121) 상면에 복수로 구비되되, 동기화된 복수의 중장비(110) 수와 동일하다. 레버조작부(126)는 매니퓰레이터(112)에 대해서 복수의 중장비(110)를 동기화시켜 제어한다. 레버조작부(126)는 파지하기가 좋고, 중장비(110)의 운전석(111)에 설치된 조작레버와 동일한 동작을 수행한다. 레버조작부(126)는 매니퓰레이터(112)를 상, 하방향으로 조작하여 작업을 수행한다. 페달조작부(127)는 본체(121)의 상면에 복수로 구비되되, 두 개의 페달조작부(127)가 한 쌍으로 이루어진다. 한 쌍으로 이루어진 페달조작부(127)는 한 개의 중장비(110) 운전석(111)에 설치된 페달과 동일한 동작을 수행한다. 페달조작부(127)는 중장비(110)를 전진 또는 후진을 반복적으로 동작시켜 작업 현장으로 이동시킨다. 본 발명은 원격제어부(120)에 위에서 설명드린 다양한 버튼이 설치되어 각 기능을 수행하는 것으로 예시하고 있으나, 작업현장에 따라 복수의 중장비(110)를 작동시킬 수 있는 기능이라면 다른 버튼을 추가 및 바꿀 수도 있다. 복수의 중장비(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원격제어부(120)로 인해 동기화된 상태에서 작업 현장으로 동시에 이동된다. 동기화된 복수의 중장비(110)는 버켓(112c)에 관로(P)의 양단부에 각각 꼬인 복수의 와이어(W)가 매달린다. 관로(P)가 매달린 복수의 중장비(110)는 원격제어부(120)의 레버조작부(126)와 페달조작부(127)를 이용하여 관로(P)를 매설하기 위한 작업 현장으로 이동된다. 복수의 중장비(110)는 작업 현장으로 이동되는 과정에서 지형이 불규칙하여 관로(P)가 매달린 복수의 중장비(110)의 높이가 서로 상이할 경우나 선회가 필요할 경우에 원격제어부(120)의 동기화모드버튼(124)을 통해 동기화가 일시적으로 해제된다. 이를테면, 지형이 불규칙하여 복수의 중장비(110)의 높이가 서로 상이할 경우에 이를 해소하기 위해서 동기화가 해제된 복수의 중장비(110)는 원격제어부(120)의 레버조작부(126)를 이용하여 매니퓰레이터(112)를 상부 또는 하부방향으로 이동시켜 높이를 맞춘다. 또한 동기화가 해제된 복수의 중장비(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 중장비(110) 중 도면을 기준으로 오른쪽 중장비가 고정된 상태를 유지하고, 왼쪽 중장비는 고정상태를 유지하는 오른쪽 중장비를 기준으로 오른쪽 방향으로 선회하게 된다. 왼쪽 중장비는 원격제어부(120)의 한 개의 레버조작부(126)와 한 쌍의 페달조작부(127)를 이용하여 선회된다. 높이가 조절되거나 선회가 완료된 복수의 중장비(110)는 원격제어부(120)의 동기화모드버튼(124)을 이용하여 다시 동기화시켜 동시에 작업 현장으로 이동되거나 매설 작업을 수행한다.

각도검출부(130)는 매니퓰레이터(112)에 장착되어 매니퓰레이터(112)를 구성하는 붐(112a), 암(112b), 버켓(112c)의 각도를 검출하여 이를 원격제어부(120)로 송신한다. 복수의 각도검출부(130)는 제1각도검출부(131), 제2각도검출부(132) 및 제3각도검출부(133)로 이루어지는 것으로, 복수의 각도검출부(130) 중 어느 하나의 각도검출부(131)로 즉, 제1각도검출부(131)는 중장비(110)의 구성인 붐(112a)의 회전되는 각도를 감지한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1각도검출부(131)는 중장비(110)의 구성인 운전석(111)에 구비되어 운전석(111)의 일측면에 회전가능하게 결합된 붐(112a)의 움직이는 각도를 감지한다. 제1각도검출부(131)는 운전석(111)으로부터 탈부착이 가능한 것으로, 이는 시간의 경과로 인해 제1각도검출부(131)의 성능이 저하되거나 작업을 수행하는 과정에서 파손될 경우에 신속하게 교체하기 위함이다. 복수의 중장비(110)로부터 각각 탈부착이 가능한 복수의 각도검출부(130)는 전자석 방식으로 탈부착된다. 복수의 각도검출부(130) 중 다른 하나의 각도검출부(132)인 제2각도검출부(132)는 중장비(110)의 구성인 암(112b)의 회전되는 각도를 감지한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2각도검출부(132)는 중장비(110)의 운전석(111) 일측면에 결합되는 붐(112a)의 일단부에 대응되는 타단부에 구비된다. 제2각도검출부(132)는 제1각도검출부(131)에서 설명드린 바와 같이, 붐(112a)으로부터 탈부착이 가능하여 성능이 저하되거나 파손으로 인해 교체가 필요한 제2각도검출부(132)를 신속하게 교체할 수 있다. 복수의 각도검출부(130) 중 또 다른 하나의 각도검출부(133)로 즉, 제3각도검출부(133)는 중장비(110)의 구성인 버켓(112c)의 회전되는 각도를 감지한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제3각도검출부(133)는 붐(112a)의 끝단부에 결합된 암(112b)의 일단부에 대응되는 타단부에 구비된다. 제3각도검출부(133)는 제1각도검출부(131)에서 설명드린 바와 같이, 암(112b)으로부터 탈부착이 가능하여 제3각도검출부(133)의 성능이 저하되거나 파손으로 인해 교체가 필요할 경우에 신속하게 교체할 수 있다. 복수의 각도검출부(130)는 원격제어부(120)에서 복수의 중장비(110)에 송신하는 작동신호를 감지하되, 복수의 각도검출부(130) 중 작동신호의 오차를 감지한 각도검출부에서 원격제어부(120)로 감지된 작동신호의 오차를 송신한다. 이는 복수의 중장비(110)의 작업 동작뿐만 아니라 실제 작업량에 대한 수치 확인을 통하여 올바른 작업이 진행되고 있음을 확인하여 보다 현명한 복수의 중장비(110) 운용 및 작업을 수행하기 위함이다. 각도검출부(130)는 관성측정장치인 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서로, 각도 검출용 모듈로 위치, 각도 등의 오차를 알려준다. 본 발명은 복수의 각도검출부(130)가 중장비(110)의 붐(112a), 암(112b) 및 버켓(112c)의 위치, 각도를 감지하는 것을 예시하고 있으나, 복수의 중장비(110)간에 간격을 감지할 수 있는 각도검출부도 구비될 수도 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 원격 제어 시스템 110 : 중장비
111 : 운전석 112 : 매니퓰레이터
112a : 붐 112b : 암
112c : 버켓 113 : 이동수단
120 : 원격제어부 121 : 본체
122 : 전원버튼 123 : 시작버튼
124 : 동기화모드버튼 124a : 동기화적용모드
124b : 동기화해제모드 125 : 비상버튼
126 : 레버조작부 127 : 페달조작부
130 : 각도검출부 131 : 제1각도검출부
132 : 제2각도검출부 133 : 제3각도검출부
P : 관로 W : 와이어

Claims

무선 통신채널이 형성되고, 상기 무선 통신채널을 통하여 수신된 작동신호로 작동되는 복수의 중장비와,
상기 복수의 중장비를 동기화시키고, 상기 복수의 중장비에 작동신호를 상기 무선 통신채널을 통해 송신하여 동시에 작동되는 상기 복수의 중장비를 제어하는 원격제어부를 포함하고,
상기 복수의 중장비는 각각 무한궤도 또는 바퀴로 이루어진 이동수단을 포함하며,
상기 원격제어부는 상기 이동수단을 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 페달조작부를 포함하고,
상기 페달조작부는 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 원격제어부는 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드를 선택적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 중장비는 각각 붐, 암, 버켓으로 이루어진 매니퓰레이터를 포함하며,
상기 원격제어부는 상기 매니퓰레이터를 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 레버조작부를 포함하고,
상기 레버조작부는 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 레버조작부는 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 매니퓰레이터에 대해서 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드 중 어느 하나의 모드가 선택된 상태에서 상기 매니퓰레이터를 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 페달조작부는 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 동기화시켜 제어하기 위한 동기화적용모드와 상기 이동수단에 대해서 상기 복수의 중장비를 각각 개별적으로 제어하기 위한 동기화해제모드 중 어느 하나의 모드가 선택된 상태에서 상기 이동수단을 작동시키기 위한 작동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 중장비는 각각 붐, 암, 버켓으로 이루어진 매니퓰레이터를 포함하고,
상기 매니퓰레이터에 장착되어 상기 매니퓰레이터를 구성하는 상기 붐, 상기 암, 상기 버켓의 각도를 검출하여 이를 상기 원격제어부로 송신하는 복수의 각도검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제7항에 있어서,
상기 각도검출부는 상기 매니퓰레이터에 탈착가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.
제8항에 있어서,
상기 각도검출부는 전자석 방식으로 상기 매니퓰레이터에 탈착가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 중장비 원격 제어 시스템.