KR101630245B1 - 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안벽 계류중인 선박 및 구조물의 이동 없이 수중 작업이 가능하고, 생산공정에 영향이 없는 중량물 수중이동 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 안벽에 설치되는 복수의 케이블 로봇과 터그보트 등의 부유체에 설치되는 복수의 케이블 로봇을 이용하여 수중에서 의장품 및 중량물을 이동하여, 비전 등의 모니터링 장치를 이용하여 적절한 위치로 이동하여 설치 및 해체, 기타 작업을 할 수 있도록 하는 복수의 케이블 로봇을 이용한 중량물 수중 이동 시스템을 제공하기 위한 것이다.

Description

복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템{Heavy fittings moving system for work underwater using ihe plural cable winch robot}
본 발명은 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 선박 및 구조물 하부의 의장품 및 중량물의 이동 및 설치/해체를 위한 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템에 관한 것이다.
수중에서의 의장품 설치 및 해체시 일반적으로 외부에서 와이어등을 이용하여 잠수부가 원하는 위치로 이동하여 필요한 작업을 수행한다. 중량물의 핸들링이 어려워 작업의 난이도가 높고 대형 의장품 등은 수중에서의 핸들링이 불가하다. 또한 이동시 잠수부의 안전등이 문제가 된다.
한국 공개특허 10-2005-0119530호 수중탑재 선박건조공법에는 도크내에 물을 채우고 수중탑재 작업시 크레인을 이용해 블록을 이동시켜 수중 탑재 작업을 하도록 이루어진 기술이 개시되어 있다.
그런데, 소형 의장품을 선박의 하부 즉, 수중에서 설치 및 해체 작업에는 크레인을 이용하여 작업할 수 없고, 잠수부가 직접 수중 운반해야 하므로 소형 의장품의 설치 및 해체에는 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
한국 공개특허 10-2005-0119530호(2005.12.21)
본 발명은, 선박 및 구조물이 계류중인 안벽에 설치된 복수의 케이블 로봇과 터그보트 또는 부유체 등에 설치된 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 선박이나 구조물을 이동하거나 수중 설치 작업을 위하여 다른 작업을 중지하는 등의 다른 작업 공정에 영향 없이 수중에서의 중량물 이동 및 작업이 가능하며, 원하는 위치까지 안전하게 이동시키기 위한 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의한 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템은,
고정체에 설치되는 제1가이드부와;
부유체에 설치되는 제2가이드부와;
상기 제1,제2가이드부에 상하 승하강되게 각각 설치되는 제1,제2승하강부와;
상기 제1,제2가이드부의 상하단에 각각 쌍을 이루도록 설치되어 상기 제1,제2승하강부를 승하강시킬 수 있도록 케이블이 연결되고, 상기 제1,제2승하강부에 각각 하나씩 설치되어 이동대상물에 케이블이 연결되는 복수의 케이블 로봇과;
상기 복수의 케이블 로봇을 상호 연관되게 제어하여 상기 이동대상물을 작업위치로 이동시키도록 제어하는 제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1,제2승하강부에 설치되는 케이블로봇의 케이블에는 이동 대상물을 지지 또는 결합하는 어테치 모듈(Attachment Module)이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 이동대상물과 작업대상물의 위치 및 작업상태를 촬영하여 모니터를 통해 모니터링하기 위한 복수의 수중 및 지상 감시카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 제어기의 제어를 받아 이동 대상물 및 측정 대상의 위치를 측정하고, 측정정보를 제어기로 전송하여 제어기가 이동대상물의 위치측정에 의거하여 이동대상물의 이동을 제어함과 아울러 모니터링을 제어하기 위한 상기 이동대상물의 위치 측정을 위한 비접촉식 센서와, 또는 위치 모니터링용 복수의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 제1,제2승하강부에 설치되는 케이블로봇은, 상기 제1,제2승하강부에서 상기 이동 대상물의 양측에 상하 모서리부에 연결되는 복수의 케이블로봇으로 구성되어 상기 이동 대상물의 틸트 제어가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 안벽 계류중인 선박 및 구조물의 이동 없이 수중 작업이 가능하고, 크레인 등을 사용하지 않고서 자체적 수중이동 시스템을 이용하기 때문에 다른 생산공정에 영향이 없는 중량물 수중이동이 가능한 효과가 있다. 또한 본 발명은 복수의 케이블로봇을 이용하여 수중 이동을 하는 구조로서 수중에서 중량물 정밀하고 안전하게 이동시킬 수 있고, 선체 및 구조물에 억세스 홀(Access hole) 가공, 견인용 피스(pieces) 부착 등의 추가작업 없이 중량물의 수중이동이 가능해지며, 작업 진행 상황 및 이동 대상물 실시간 모니터링이 가능하고, 잠수부 작업 안전도 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템 개념도.
도 2는 본 발명에 사용되는 케이블 로봇의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 가이드부와 승하강부의 케이블로봇 설치 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 부유체를 접근시켜 수중에서의 중량물 이동 작업 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 케이블 착탈장치를 이용한 작업 설명도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템은,
도 1은 본 발명에 의한 복수의 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템 개념도이고, 도 2는 본 발명에 이용되는 케이블 로봇 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 가이드부와 승하강부의 케이블로봇 설치 예시도이다.
본 발명은, 도크내의 계류중인 선박 또는 해상 구조물(1)(이하, '작업대상물(1)'로 칭함)에 설치 또는 철거하는 이동대상물(4)을 수중(3)에서 이동하기 위한 중량물 수중이동 시스템에 있어서,
고정체(5)에 수중(3)으로 수직 설치되는 제1가이드부(11)와;
부유체(6)에 수중(3)으로 설치되는 제2가이드부(12)와;
상기 제1,제2가이드부(11)(12)에 상하 승하강되게 각각 설치되는 제1,제2승하강부(21)(22)와;
상기 제1,제2가이드부(11)(12)의 상하단에 각각 쌍을 이루도록 설치되어 상기 제1,제2승하강부(21)(22)를 승하강시킬 수 있도록 케이블이 연결되고, 상기 제1,제2승하강부(21)(22)에 각각 설치되어 이동대상물(4)에 케이블이 연결되는 복수의 케이블 로봇(31 - 36)과;
상기 복수의 케이블 로봇(31 - 36)을 상호 연관되게 제어하여 상기 이동대상물(4)을 수중(3)에서 원하는 위치로 이동시키도록 제어하는 제어기(100)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 고정체(5)로는 도크내의 안벽을 이용할 수 있고, 부유체(6)로는 단순 부유체 또는 터그보트 등을 이용할 수 있다.
또한 상기 복수의 케이블 로봇(31 - 36)은, 도 2에 도시된 바와 같은 케이블 로봇(30)을 이용하고, 케이블 로봇(30)에서 인출되는 케이블(30a)(와이어)의 길이를 외부 제어신호에 의해 조정할 수 있도록 이루어진 케이블 로봇 와이어 윈치를 사용한다. 이하, 케이블로봇으로 통칭한다.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 가이드부와 승하강부 및 케이블로봇 설치예시도이다.
본 발명은, 고정체(5) 즉 안벽과, 부유체(6)에 수중(3)으로 수직되게 제1,제2가이드부(11)(12)를 설치하고, 제1,제2가이드부(11)(12)에 상하 승하강되는 제1,제2승하강부(21)(22)가 설치된다. 도 3에서는 제2가이드부(12)의 구성을 예시하였다.
제1,제2 가이드부(11)(12)의 상하단에는 각각 쌍을 이루도록 승하강용 케이블로봇(31, 32)(34, 35)이 설치되어 각각 제1,제2승하강부(21)(22)의 상하 상하단에 케이블(30a)이 연결되어 승하강용 케이블 로봇(31,32)(34,35)의 케이블(30a) 길이 조정에 의해 상하방향으로 승하강하도록 설치된다.
그리고, 상기 제1,제2승하강부(21)(22)에는 각각 이동 대상물(4) 이동용 케이블로봇(33)(36)이 설치되고, 이동용 케이블로봇(33)(36)의 케이블(30a)에 이동 대상물(4)이 연결되어 설치된다. 여기서, 이동 대상물(4)의 크기가 크거나 틸트 조정이 필요한 경우에는 제1,제2승하강부에 복수의 케이블 로봇들을 설치하여 이동 대상물(4)의 상하 모서리에 각기 케이블을 연결하여 케이블을 조정함으로써 이동 대상물의 틸트 조정도 가능해진다. 도 1에서는 이동 대상물(4)에 대해 한 방향에 2가닥의 케이블(30a)이 연결된 것을 예시하였는데, 이는 하나의 승하강부에 두개의 케이블 로봇을 설치하여 이동 대상물의 상하 모서리에 각각 케이블을 연결하여 구성한 것을 예시하였다.
이는 상기 이동용 케이블로봇(33)(36)은, 상기 제1,제2승하강부(21)(22)에서 상기 이동 대상물(4)의 양측에 상하 모서리부에 연결되는 복수의 케이블로봇으로 구성되어 상기 이동 대상물(4)의 틸트 제어가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 수중 중량물 이동 작업 설명도이다.
고정체(5)와 부유체(6)에 각각 수중으로 제1,제2가이드부(11)(12)를 고정설치하고, 제1,제2가이드부(11)(12)에 제1,제2승하강부(21)(22)와, 복수의 케이블로봇(31-36)을 설치하며, 이동용 케이블로봇(33)(36)의 케이블에 이동 대상물(4)을 연결설치한다. 이와 같이 준비된 상태에서 부유체(6)를 도 4와 같이 작업 대상물(1)로 접근 이동하면서, 제어기(100)를 통해 복수의 케이블로봇(31-36)을 제어하여 제1,제2승하강부(21)(22)의 승하강과, 이동 대상물(4)의 수중 이동을 제어한다. 케이블로봇을 제어하여 이동 대상물(4)을 작업대상물(1)의 수중 하부에 있는 작업위치(2)로 접근시켜 수중작업한다.
한편 본 발명은, 도 4와 같이 부유체(6)가 접근하는 방향의 수중 하부에 작업위치(2)가 있는 경우는, 제1승하강부(21)를 하단으로 하강시키고, 제2승하강부(22)를 상승시켜 이동 대상물(4)을 작업위치로 근접시킬 수 있게 된다.
그런데, 도 5와 같이 작업 위치(2)가 반대방향에 있는 경우, 즉, 고정체(5)가 있는 방향의 하부에 작업위치(2)가 있는 경우는, 부유체(6)에 설치된 제2승하강부(22)를 하강시키고 제1승하강부(21)을 상승시키는 것만으로 이동 대상물(4)을 작업위치로 이동시키기 어려울 수 있다. 이는 부유체(6)에 설치되는 제2가이드부(12)는 고정시켜 수중에서 고정상태를 유지해야하므로 가이드부의 길이가 제한적일 수밖에 없다.
따라서 이동 대상물(4)과 케이블로봇 사이에 연결된 케이블(30a)을 착탈가능한 케이블 착탈수단(40)을 설치하고, 케이블 착탈수단(40)을 분리하여 분리된 부분의 케이블을 잠수부가 잡아 방향과 균형을 유지하면서 제1승하강부(11)에 설치된 케이블로봇(36)을 조정하여 원하는 작업위치(2)로 이동 대상물(4)을 이동시킬 수가 있게 된다.
그러므로, 본 발명은, 이동 대상물(4)을 고정하기 위한 케이블(30a)에 케이블 착탈수단(40)을 더 포함하여 구성함으로써, 필요시 이동 대상물(4)에 연결된 케이블을 쉽게 분리하고 다시 결합 연결할 수 있도록 함으로써 작업의 효율성을 높일 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 도면에 상세히 도시되지는 않았지만, 상기 제1,제2승하강부(21)(22)에 설치되는 케이블로봇(33)(36)의 케이블(30a) 단부에는 이동 대상물(4)을 지지 또는 결합하는 어테치 모듈(Attachment Module)이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 어테치모듈은 이동대상물을 고정 지지하기 위한 캐리어로서 설치하면, 케이블을 연결 고정하기 어려운 이동 대상물(4)인 경우 어테치모듈에 이동대상물(4)을 결합시켜 지지하게 한 상태로 수중 이동을 수행함으로써 효과적인 수중이동이 가능하도록 한다. 어테치 모듈은 다양한 형태로 구성할 수 있고, 필요에 따라서는 이동 대상물에 맞춤형 고정 지그를 어테치 모듈로 구성하여 설치하고, 어테치 모듈에 해당 이동 대상물을 결합 고정하여 수중이동을 수행할 수 있다.
또한 본 발명은, 이동대상물과 작업대상물의 위치 및 작업상태를 촬영하여 모니터를 통해 모니터링하기 위한 복수의 수중 및 지상 감시카메라를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 제어기의 제어를 받아 이동 대상물 및 측정 대상의 위치를 측정하고, 측정정보를 제어기로 전송하여 제어기가 이동대상물의 위치측정에 의거하여 이동대상물의 이동을 제어함과 아울러 모니터링을 제어하기 위한 상기 이동대상물의 위치 측정을 위한 비접촉식 센서와, 또는 위치 모니터링용 복수의 센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 이동 대상물(4)의 수중 이동상태를 모니터링 하기 위한 감시카메라수단(120)이 설치되고, 상기 감시카메라수단(120)에 의해 촬영된 영상을 제어기(100)의 제어를 받아 모니터(101)에 출력하여 제어기 운전자가 상기 이동 대상물(4)의 이동을 시각적으로 확인하면서 이동시킬 수 있게 된다. 상기 감시카메라수단(120)은 수중 촬영이므로, 수중카메라와 조명장치 등을 포함하며, 복수의 감시카메라를 이용할 수 있다.
또한, 복수의 케이블 로봇들을 제어하기 위하여 위치검출수단(110)을 더 설치하고, 상기 위치검출수단(110)에 의해 검출되는 상기 이동 대상물(4)의 위치를 파악하여 작업위치로 이동시키기 위한 각 케이블로봇의 운전 제어값을 자동으로 프로그램에 의해 설정하여 근접 위치까지의 이동제어를 자동으로 수행할 수도 있다. 즉, 비접촉식 무선센서들을 작업위치 감지용 위치감지센서와, 이동 대상물 위치 감지용 위치감지센서로 설치하여 위치 정보를 측정하고, 상기 제어기(100)가 검출된 위치정보에 따라 자동으로 복수의 케이블 로봇 제어정보를 생성하여 케이블 로봇들을 상호 연관되게 제어하여 상기 이동 대상물(4)을 작업 위치(2)로 자동 이동시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 수중에서의 선박이나 플랜트의 하부에 작업을 보다 용이하고, 신속하게 그리고 안전하게 할 수 있는 장치이다. 복수의 케이블로봇을 이용하여 수중에서 이동 대상물을 작업 위치로 이동시킬 수 있게 된다.
1 : 작업 대상물 2 : 작업 위치
3 : 수중 4 : 이동 대상물
5 : 고정체 6 : 부유체
11, 12 : 제1,제2 가이드부 21, 22 : 제1,제2승하강부
30 ; 31 - 36 : 케이블 로봇 30a : 케이블
40 : 케이블 착탈수단 100 : 제어기
110 : 위치검출수단 120 : 감시카메라수단

Claims (8)

  1. 케이블을 감거나 풀어주어 케이블에 연결된 대상물을 이동시키는 케이블로봇을 이용하여 중량물을 수중에서 이동하기 위한 시스템으로서,
    선박 또는 해양 구조물이 계류되는 도크 내의 안벽에 고정설치되고, 제 1 승하강부(21)가 승하강되게 설치되는 제1가이드부(11)와;
    상기 안벽과 이격된 위치의 해수면에 띄워져 정박되는 부유체(6)에 상기 제1가이드부(11)와 마주보게 수중(3)으로 세워져 고정 설치되고, 제2승하강부(22)가 승하강되게 설치되는 제2가이드부(12)와;
    상기 제1가이드부(11))의 상단과 하단에 서로 쌍을 이루어 설치되고, 상기 제1승하강부(21)의 상하측에 각기 연결한 케이블을 각각 감거나 풀어주어 상기 제1승하강부(21)를 승하강시키기 위한 승하강용 케이블 로봇(34, 35)과;
    상기 제2가이드부(12))의 상단과 하단에 서로 쌍을 이루어 설치되고, 상기 제2승하강부(22)의 상하측에 각기 연결한 케이블을 각각 감거나 풀어주어 상기 제2승하강부(22)를 승하강시키기 위한 승하강용 케이블 로봇(31, 32)과;
    상기 제1,제2승하강부(21)(22)에 각각 설치되고, 이동 대상물(4)의 양측에 각각 연결된 케이블을 감거나 풀어주어 상기 이동대상물(4)을 이동시키기 위한 이동용 케이블 로봇(36)(33)과;
    상기 승하강용 케이블 로봇(34, 35)(31, 32)과, 상기 이동용 케이블(36)(33)을 상호 연관되게 각각의 케이블을 감거나 풀어주어 상기 이동대상물(4)을 수중(3)에서 원하는 위치로 이동시키도록 제어하는 제어기(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부유체(6)는,
    터그보트 인 것을 특징으로 하는 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동용 케이블로봇(33)(36)과 상기 이동 대상물(4) 사이에 연결된 각 케이블에는, 각각의 케이블 중간에 각각 해당 케이블의 연결 또는 분리시키기 위한 케이블 착탈수단(40)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템은,
    작업 대상물의 작업 위치(2)를 측정하기 위한 작업위치 감지용 위치감지센서와, 이동 대상물(4) 위치를 측정하기 위한 이동 대상물 위치 감지용 위치감지센서를 설치하여 작업 위치와, 이동 대상물의 위치를 검출하는 위치검출수단(110)을 더 포함하고,
    상기 제어기(100)가 상기 위치검출수단(110)에 의해 검출된 작업 위치와, 이동 대상물의 위치 정보에 따라 상기 복수의 케이블 로봇(31, 32)(34, 35)(33, 36)의 제어정보를 생성하여 케이블 로봇들을 상호 연관되게 제어해 상기 이동 대상물(4)을 작업 위치(2)로 이동시키는 것을 특징으로 하는 복수 케이블 로봇을 이용한 수중에서의 중량물 이동 시스템.
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