KR101969651B1 - 배관 로봇 - Google Patents

배관 로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR101969651B1
KR101969651B1 KR1020170145355A KR20170145355A KR101969651B1 KR 101969651 B1 KR101969651 B1 KR 101969651B1 KR 1020170145355 A KR1020170145355 A KR 1020170145355A KR 20170145355 A KR20170145355 A KR 20170145355A KR 101969651 B1 KR101969651 B1 KR 101969651B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving
module
pump
lift
joint
Prior art date
Application number
KR1020170145355A
Other languages
English (en)
Inventor
이재열
전광우
홍성호
정명수
안재규
정의정
정구봉
Original Assignee
한국로봇융합연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국로봇융합연구원 filed Critical 한국로봇융합연구원
Priority to KR1020170145355A priority Critical patent/KR101969651B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101969651B1 publication Critical patent/KR101969651B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/40—Constructional aspects of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57—Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • H04N5/2257—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20538—Type of pump constant capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 로봇은, 영상 촬영 모듈, 견인 모듈, 비파괴 모듈, 조인트를 포함한다. 상기의 견인 모듈은 견인 본체, 상기 견인 본체에 링크 결합되며 견인력을 제공하는 복수의 구동부, 상기 견인 본체와 상기 복수의 구동부를 연결하는 리프팅부를 포함한다. 상기의 리프팅부는, 하나 이상의 리프트 링크, 상기 구동부에 회전 가능하게 연결된 구동 피스톤을 구비한 리프트 실린더, 상기 리프트 실린더에 오일을 공급하는 유압 펌프를 포함한다. 이러한 본 발명의 일 실시예는, 다양한 배관 양상에서 로봇의 형태와 위치 변경이 용이하며, 로봇의 형태와 위치 변경을 위한 구동 요소들의 동력과 배치 공간을 줄일 수 있으며, 자세와 위치 제어를 위해 비압축성 유체를 사용함으로써 정확한 자세 및 제어가 가능하다.

Description

배관 로봇{PIPE ROBOT}
본 발명은 배관 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관 내부를 이동하면서 검사할 수 있는 배관 로봇에 관한 것이다.
배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.
플랜트, 공장, 건물 및 시설에 설치되는 배관의 문제는 외부에서 검사하여 대부분 해결할 수 있다.
지하에 매설되는 배관은, 대부분 전력선, 가스나 석유 또는 식수 및 하수 통로이다. 이러한 배관은 구간 별로 센서가 설치되어 자동으로 관리 통제된다. 배관에 문제가 생기는 경우 지상과 연결된 구간 별 출입구를 통해 검사를 수행하여 문제를 해결한다.
지하 매설 배관 중에는 구간 별로 검사가 쉽지 않으며, 외부에서 탐상하여 문제 구역을 찾기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는 배관의 구경에 따라 작업자가 진입 탐사하여 문제점을 찾아 해결하기도 한다.
그러나 작업자의 진입이 어려운 환경을 갖는 배관과 구간 별로 관리 통제가 이루어지지 않는 배관의 경우에는 배관 로봇을 투입하여 검사를 수행하고, 문제를 해결할 적절한 수단을 찾아야 한다.
배관 로봇은 배관의 주요 구성품인 직선관을 기본으로 곡관, 분기관과 같이 배관의 형태를 변경하는 장애물들과 각종 밸브류에서 내부 주행이 가능해야 한다.
일반적인 배관 로봇은 장애물(곡관, 분기관 등)을 통과하기 위하여 직선관에서 로봇의 형태와 장애물 통과 시 자세가 변경된다.
이는 모듈로 구성된 대부분의 배관 로봇에 적용되고 있다. 기존의 장애물을 통과하기 위한 배관 로봇은, 직선관에서 배관 로봇의 위치와 곡선관 및 분기관에서의 로봇의 자세가 변경된다.
이처럼 종래의 로봇의 위치 제어를 위한 기구부의 구동 방식이 모터와 감속기 제어 방식 또는 공기압 적용 방식이 사용된다. 이러한 방식들 중 모터와 감속기 제어 방식은 로봇의 자중을 자립하기 위한 동력이 과다하게 소요되며, 기구부의 구성이 복잡하고 많은 공간을 차지하였다.
또한 공기압 제어 방식은 무동력 케이블을 사용하는 배관 로봇에 있어 공기압을 생성하기 위한 펌프 요소가 반드시 필요하고 압축성 유체를 사용하므로 정확한 위치 제어에 어려움이 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 다양한 배관 양상에서 로봇의 형태와 위치 변경이 용이하며, 로봇의 형태와 위치 변경을 위한 구동 요소들의 동력과 배치 공간을 줄일 수 있으며, 자세와 위치 제어를 위해 비압축성 유체를 사용함으로써 정확한 자세 및 제어가 가능한 배관 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관 로봇은, 영상 촬영 모듈; 상기 영상 촬영 모듈과 피칭 및 롤링 회전이 가능하게 연결되는 견인 모듈; 상기 견인 모듈과 피칭 및 롤링 회전 가능하게 연결되며, 비파괴 탐상이 가능하도록 구성된 비파괴 모듈; 및 상기 피칭 및 롤링 회전을 허용하도록 구성된 조인트를 포함하며, 상기 견인 모듈은, 견인 본체; 상기 견인 본체에 링크 결합되며, 견인력을 제공하는 복수의 구동부; 상기 견인 본체와 상기 복수의 구동부를 연결하는 리프팅부를 포함하며, 상기 리프팅부는, 하나 이상의 리프트 링크; 상기 구동부에 회전 가능하게 연결된 구동 피스톤을 구비한 리프트 실린더; 및 상기 리프트 실린더에 오일을 공급하는 유압 펌프를 포함하며, 상기 복수의 구동부는 상기 리프트 실린더와 상기 리프트 링크에 의해 상하로 회전 이동된다.
상기 유압 펌프는, 펌프 실린더; 상기 펌프 실린더의 내부에 배치되는 펌프 피스톤; 상기 펌프 피스톤에 연결되며, 상기 펌프 실린더의 외부로 노출되는 피스톤 로드; 상기 펌프 실린더의 외부에서 상기 피스톤 로드에 마련되는 랙 기어; 상기 랙 기어와 기어 결합되는 피니언; 및 상기 피니언에 동력 연결되는 펌프 모터를 포함할 수 있다.
상기 리프트 실린더는 상기 견인 본체의 양쪽에서 상하 반대 방향으로 각각 배치되되, 상기 펌프 모터는 상기 리프트 실린더에 인접하게 배치되며, 상기 피니언과 상기 펌프 모터를 연결하는 감속기; 및 상기 리프트 실린더에 연결되며 오일을 저장하는 오일 어큐뮬레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 리프트 링크는, 상기 견인 본체와 상기 구동부에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 링크 부재; 상기 한 쌍의 링크 부재를 결합하는 링크 결합 부재; 및 상기 견인 본체와 상기 구동부에 위치하며, 상기 링크 부재가 회전 가능하게 결합되는 힌지 결합부재를 포함하며, 상기 링크 부재는 탄력적으로 신축 가능하게 구성될 수 있다.
상기 구동부는, 구동 본체; 및 상기 구동 본체의 전후에 각각 위치하며, 한 쌍의 바퀴가 모터 구동 가능하게 구성된 구동륜를 포함하며, 상기 구동부는 배관의 내벽부에 상호 반대로 접촉되도록 상기 견인 본체의 상하에 각각 배치될 수 있다.
상기 조인트는, 회전 조인트와 상기 회전 조인트 한 쌍으로 구성된 듀얼 조인트를 포함하며, 상기 회전 조인트는, 조인트 부재; 상기 조인트부재에 피칭 가능하게 구성된 피칭부; 및 상기 피칭부에 결합되며, 롤링 회전 가능하게 구성된 롤링부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예는, 다양한 배관 양상에서 로봇의 형태와 위치 변경이 용이하며, 로봇의 형태와 위치 변경을 위한 구동 요소들의 동력과 배치 공간을 줄일 수 있으며, 자세와 위치 제어를 위해 비압축성 유체를 사용함으로써 정확한 자세 및 제어가 가능한 배관 로봇을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 배관 로봇의 조립도이다.
도 2의 도 1의 견인 모듈의 내부 구성도이다.
도 3은 도 1의 견인 모듈의 확대도이다.
도 4는 도 3에서 견인 본체가 분리된 입체도이다.
도 5는 도 4의 견인 본체 하부에서 전후 방향을 따른 단면을 형성한 횡단면도이다.
도 6은 도 1의 조인트 구성도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 일 실시예에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시예로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
도면의 방향과 위치는 XYZ 직교 좌표계를 상정하여 설명하며, 상하좌우는 XY좌표 평면계와 일치하며, 전후좌우는 YZ 좌표의 평면계와 일치하는 것으로 상정한다. 실시예들의 도면에서 하부 요소들이 설명되지 않은 각각의 구성 요소들은 각기 부여된 기능을 갖기 위한 통상적인 하부 요소들을 포함하는 것으로 상정하며, 도면
에 도시된 하부 요소들에 제한하진 않는다. 도시되었으나 설명이 생략된 구성 요소들은 실시예들에 포함된 것으로 이해되어야 한다.
사용되는 용어들은 특별히 정의된 용어를 제외하고는 통상적인 한자, 국어 혹은 영어의 사전적인 의미 혹은 해당 분야에서 사용되는 용어와 부합하는 속성을 가진 것으로 이해되어야 한다. "포함한다, 구성된다, 또는 구비한다"는 다른 구성요소들을 더 가질 수 있음을, "고정 및 구속된다"는 이동과 움직임이 제한됨을, "회전 및 힌지"는 대상 객체의 일부 혹은 전부가 회전하여 이동될 수 있음을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 로봇은, 영상 촬영 모듈(100), 견인 모듈(110), 비파괴 탐상모듈(149), 조인트(150, 170)를 주요 구성으로 포함한다.
영상 촬영 모듈(100)은 배관 내부의 검사를 위해 영상을 촬영하도록 카메라를 구비한 것이다. 이러한 영상 촬영 모듈(100)은 영상을 촬영하여 저장하며, 외부로 송출하도록 구성될 수 있다.
영상 촬영 모듈(100)은 유선 혹은 무선 통신을 통해 배관의 외부로 영상을 송출할 수 있다. 영상 촬영 모듈(100)에는 유선 혹은 무선 통신 모듈이 연결된다.
영상 촬영 모듈(100)은 연결된 견인 모듈(110)에 대해 피칭 및 롤링 회전이 가능하게 구성된다. 이러한 영상 촬영 모듈(100)은 액체의 침투가 방지되도록 수밀 가능하게 구성된다.
견인 모듈(110)은 영상 촬영 모듈(100)과 피칭 및 롤링 회전이 가능하게 연결되며, 이동을 위한 견인력을 제공하는 것이다. 이러한 견인 모듈(110)은 다른 모듈에 연결되어 두 개 이상 배치될 수 있다.
도 2 내지 4를 참조하면, 견인 모듈(110)은, 구동 요소들이 배치되는 견인 본체(111), 견인 본체(111)에 링크 결합되며 견인력을 제공하는 복수의 구동부(115), 견인 본체(111)와 복수의 구동부(115)를 연결하는 리프팅부(120)를 포함한다.
견인 본체(111)는 리프팅 구동 요소들이 배치 가능한 직육면체의 블록 형상으로서, 내부에 구동부(115)를 상하 이동시키기 위한 리프팅 요소들이 배치된다.
구동부(115)는 바퀴(112)를 포함하며, 바퀴(112)가 견인 본체(111)에서 상하 이동되어 배관 내벽에 접촉 가능하도록 구성된 것이다. 바퀴(112)는 구동을 위한 모터와 감속기어들에 연결될 수 있다.
구동부(115)는, 구동 본체(116), 구동 본체(116)의 전후에 각각 위치하며 한 쌍의 바퀴(112)가 모터 구동 가능하게 구성된 구동륜(117)을 포함할 수 있다. 이러한 구동부(115)는 배관의 내벽부에 상호 반대로 접촉되도록 견인 본체(116)의 상하에 각각 배치될 수 있다.
리프팅부(120)는 리프팅 요소들로 구성되며, 바퀴(112)가 있는 구동부(115)에 연결되어 바퀴(112)를 배관 내벽 측으로 이동시킬 수 있으며, 다시 견인 본체(111) 측으로 접을 수 있는 것이다.
리프팅부(120)는, 하나 이상의 리프트 링크(121), 구동부(115)에 회전 가능하게 연결된 구동 피스톤(131)을 구비한 리프트 실린더(150), 리프트 실린더(150)에 오일을 공급하는 유압 펌프(140)를 포함한다.
리프트 링크(121)는, 견인 본체(111)와 구동부(115)에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 링크 부재(122), 한 쌍의 링크 부재(122)를 결합하는 링크 결합 부재(124), 견인 본체(111)와 구동부(115)에 위치하며 링크 부재(122)가 회전 가능하게 결합되는 힌지 결합부재(125)를 포함할 수 있다.
상기의 링크 부재(122)는 중간부에 스프링이 내장되고 상부와 하부가 상대 이동 가능하게 결합된 것으로서, 탄력적으로 신축 가능하게 구성될 수 있다.
링크 부재(122)는 상호 이동 가능하게 결합된 상부 링크(122a)와 하부 링크(122b)로 구성되며, 상부 링크(122a)와 하부 링크(122b) 사이에 완충을 위한 스프링이 배치된다.
링크 부재(122)는 구동부(115)의 바퀴(112)가 배관 내벽에 접촉되어 이동될 때 서스펜션과 같이 구동부(115)를 지지하여 바퀴(112)에서 가해지는 충격을 완충하며, 바퀴(112)를 배관 내벽의 형상을 따라 유동적으로 접촉시킬 수 있다.
링크 부재(122)는 링크 결합 부재(124)에 의해 결합되어 한 쌍씩 구동부(115)에 연결된다. 한 쌍의 링크 부재(122)의 단부는 힌지 결합부재(125)에 의해 견인 본체(111)와 구동부(115)에 힌지 결합된다. 힌지 결합부재(125)는 링크 부재(122)가 회전 가능하게 결합되는 것으로서, 링크 부재(122)의 단부가 삽입되고 축이 결합되는 구조를 갖는다.
구동부(115)는 링크 부재(122)에 의해 견인 본체(111)에 연결되며, 리프트 실린더(150)에 의해 상하 이동된다.
리프트 실린더(150)는 복수의 구동부(115)와 견인 본체(111)에 연결되며, 복수의 구동부(115)를 상하로 이동시킬 수 있다. 복수의 구동부(115)는 리프트 링크(121)에 의해 견인 본체(111)에 연결되므로 견인 본체(111)에 탑재된 상태에서 리프트 링크(121)에 의해 움직임이 회전 이동 양상으로 제한된다.
리프트 실린더(150)는 구동부(115)의 전후에 배치되는 리프트 링크(121) 사이로 배치되어 회전 가능하게 연결된다. 리프트 실린더(150)는 견인 본체(111)의 내부에 실린더 본체가 배치되며 리프트 피스톤(131)이 외부로 연장되어 구동부(115)에 연결된다.
리프트 실린더(150)는 견인 본체(111)의 상하 양쪽에서 상하 반대 방향으로 각각 배치된다.
리프트 실린더(150)는 유압 펌프(140)에 의해 유압이 실린더 본체 내로 제공됨으로써 리프트 피스톤(131)이 구동된다.
유압 펌프(140)는, 펌프 실린더(141), 펌프 실린더(141)의 내부에 배치되는 펌프 피스톤(142), 펌프 피스톤(142)에 연결되며 펌프 실린더(141)의 외부로 노출되는 피스톤 로드(143), 펌프 실린더(141)의 외부에서 피스톤 로드(143)에 마련되는 랙 기어(144), 랙 기어(144)와 기어 결합되는 피니언(145), 피니언(145)에 동력 연결되는 펌프 모터(146)를 포함할 수 있다.
이러한 유압 펌프(140)는 펌프 실린더(141)의 내부에 펌프 피스톤(142)이 배치되며, 펌프 피스톤(142)의 행정에 의해 유압을 리프트 실린더(150) 측으로 공급하는 것이다. 이처럼 펌프 피스톤(142)은 랙 기어(144)와 피니언(145)의 조합 및 펌프 모터(146)의 구동에 의해 펌프 실린더(141)에서 오일을 가압하는 것이다.
랙 기어(144)는 피스톤 로드(143)의 외부 일부에 마련되며, 랙 기어(144)의 내부는 펌프 피스톤(142)에 연결된다.
펌프 모터(146)가 구동됨에 따라 피니언(145)이 회전되며, 피니언(145)에 기어 결합된 랙 기어(144)가 이동된다. 이에 따라 펌프 피스톤(142)이 펌프 실린더(141)의 내부에서 이동되며 오일이 리프트 실린더(150) 측으로 공급된다.
펌프 모터(146)는 리프트 실린더(150)에 인접하게 배치되며 피니언(145)과 펌프 모터(146)를 연결하는 감속기(147)를 포함할 수 있다. 감속기(147)는 펌프 모터(146)의 구동 토크를 증가시켜 피니언(145) 측으로 전달하는 것이다. 이러한 감속기(147)는 복수의 소형 기어들로 구성될 수 있다.
또한 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기의 리프팅부(120)는 리프트 실린더(150)에 연결되며 오일을 저장하는 오일 어큐뮬레이터(148)를 포함할 수 있다.
오일 어큐뮬레이터(148)는 리프트 실린더(150) 측에 연결된다. 유압 펌프(140)에서 가압된 오일이 리프트 실린더(150) 측에 공급될 때 오일 어큐뮬레이터(148)는 오일을 저장한 상태에서 리프트 실린더(150) 측에 일정 압력을 유지하는 역할을 한다.
상기와 같이 구성된 리프팅부(120)는 로봇이 배관에 투입되어 이동 준비가 되면, 바퀴(112)를 배관 내벽에 접촉시키는 역할을 하게 된다.
유압 펌프(140)가 가동됨에 따라 유압 펌프(140)의 오일이 리프트 실린더(150) 측으로 공급되며, 리프트 실린더(150)의 리프트 피스톤(131)과 피스톤 로드가 이동하여 구동부(115)를 이동시킨다.
이때 구동부(115)는 견인 본체(111)에 리프트 링크(121)로 연결되어 있으므로, 회전 운동되어 견인 본체(111)에서 점차 이격되며 바퀴(112)는 배관 내벽에 접촉될 수 있다. 바퀴(112)는 구동부(115)를 통해 전달되는 구동력에 의해 회전되어 견인 본체(111)를 이동시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 배관 로봇은, 배관의 장애물을 포함한 내부 주행을 위하여 주행 모듈의 구동 바퀴부의 높이 조절 및 로봇 전체의 위치 제어가 배관 중심부를 추종하는 리프트 링크 구조에 의해 가능하다.
또한 배관 주행 로봇의 자립 위치 기구용 모터와 감속기를 포함한 동력원이 랙과 피니언 조합 기어 구성을 통해 전달된 회전동력을 직선 동력으로 변환하여 비례체적 유압장치에 동력으로 가능하게 구성됨으로써 배관로봇의 자립과 구동 제어 측면에서 유리하다.
한편 도 1을 참조하면, 상기의 비파괴 탐상모듈(149)은 주로 견인 모듈(110) 사이에 배치되며, 전체적으로 배관 로봇의 중앙에 배치된다.
비파괴 탐상모듈(149)은, 견인 모듈(110)과 복수의 피칭 및 복수의 롤링 회전 가능하게 연결되며, 비파괴 탐상이 가능하도록 구현된 것이다. 이러한 비파괴 탐사모듈(149)은, 주로 자상 탐사를 비롯하여 초음파 탐사를 위한 요소들까지 포함할 수 있다.
도 1과 도 6을 참조하면, 회전 조인트(150)는 피칭 및 롤링 회전을 하도록 구성된 것이다. 상기에서 영상 촬영 모듈(100)은 견인 모듈(110)과 회전 조인트(150)로 연결된다. 이에 따라 영상 촬영 모듈(100)은 피칭 및 롤링 회전될 수 있다.
피칭 회전은 로봇의 길이 방향을 따른 축선에 교차하는 축선을 기준으로 회전하는 것이다. 롤링 회전은 축선을 기준으로 회전하는 것이다.
이러한 회전 조인트(150)는 피칭 및 롤링 회전을 구동요소들과 회전 허용을 위한 회전 베어링 구조를 포함할 수 있다. 피칭 및 롤링은 각각의 모터에 의해 구동된다. 회전 조인트(150)의 내부에는 피칭 및 롤링을 위한 복수의 모터가 이격되어 내장될 수 있다.
회전 조인트(150)는, 한 쌍의 조인트부재(151), 한 쌍의 조인트부재(151)를 연결하며 피칭 회전 구동되도록 구성된 피칭부(155), 피칭부(155)에 롤링 회전 구동되도록 구성된 롤링부(160)를 포함할 수 있다. 또한 회전 조인트(150)는 피칭부(155)와 롤링부(160)를 연결하는 연결부를 포함한다.
피칭부(155)에는 피칭을 위한 모터와 기어가 내장되며, 롤링부(160)에는 롤링을 위한 모터와 기어가 내장된다.
피칭부(155)는 한 쌍의 조인트 부재(151)에 의해 영상 촬영 모듈(100)에 연결되며, 롤링부(160)에 피칭 가능하게 연결된다. 피칭부(155)는 영상 촬영 모듈(100)에 조립되며, 롤링부(160)는 견인 모듈(110)에 조립된다. 피칭부(155)는 영상 촬영 모듈(100)에 간단하게 분리될 수 있으며, 롤링부(160) 또한 견인 모듈(110)에서 간단하게 분리될 수 있다.
한 쌍의 조인트 부재(151)의 단부에는 영상 촬영 모듈(100)에 조립되기 위한 조립부(165)가 마련되며, 피칭부(155)에도 조립부(165)가 마련될 수 있다. 조립부(165)는 대응하는 부분에 조립 가능한 구조로서 탈착이 용이하게 구성된다.
이처럼 회전 조인트는 영상 촬영 모듈(100)과 견인 모듈(110)을 쉽게 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 간단하게 분리될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 배관 로봇은 조립과 분해가 용이하며, 각각의 모듈들을 상황에 따라 적절히 조립하여 사용할 수 있는 유연성을 제공한다.
도 1과 도 6을 참조하면, 듀얼 조인트(170)는 견인 모듈(110)과 비파괴 탐상모듈(149)을 연결하거나 견인 모듈(110)들을 상호 연결하는 것이다. 이러한 듀얼 조인트(170)는 복수의 피칭 및 복수의 롤링 회전을 허용하도록 회전 조인트(150)가 연결되어 구성된다.
듀얼 조인트(170)는 양단에서 피칭 및 롤링 회전이 모두 자체적으로 구동되어 연결되는 모듈의 피칭 및 롤링을 허용하는 것이다. 이러한 듀얼 조인트(170)는 상기의 회전 조인트(150)가 양측에 배치되어 상호 연결된 구조로서 롤링부(160)와 피칭부(155)가 동일하게 구성된다.
듀얼 조인트(170)는, 한 쌍의 조인트부재(151)가 상호 반대로 배치되어 일체로 연결되되, 피칭부(155)와 롤링부(160)가 양쪽에 위치할 수 있다. 이러한 듀얼 조인트(170)는 조립부(165)에 의해 견인 모듈(110)에 탈착 가능하게 조립된다.
듀얼 조인트(170)에 의해 연결되는 하나의 견인 모듈(110)과 다른 하나의 견인 모듈(110)은 상호 피칭 및 롤링 회전이 듀얼 조인트(170)의 양쪽 단부에서 가능하다.
또한 듀얼 조인트(170)는 견인 모듈(110)과 비파괴 탐상모듈(149)을 상호 연결할 수 있다. 이에 따라 비파괴 탐상모듈(149)의 양쪽에 배치되는 견인 모듈(110)은 비파괴 탐상모듈(149)에 대해 듀얼 조인트(170)에 연결된 상태에서 상대 피칭 및 롤링 회전이 가능하다. 마찬가지로 비파괴 탐상모듈(149)도 견인 모듈(110)에 대해 상대 피칭 및 롤링 회전이 가능하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 배관 로봇은, 배관의 형상에 따라 회전 조인트(150)와 듀얼 조인트(170)에 의해 굴절률이 조절 가능하며, 모듈형으로 제공되어 분리 및 조립이 용이한 측면에서 유리하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 배관로봇은, 상기와 같이 롤링 및 피칭 구동되는 영상 촬영 모듈(100)에 의해 배관을 영상 촬영하여 검사할 수 있으며, 비파괴 탐상모듈(149)에 의해 비파괴 탐상하여 검사할 수 있다.
상기에서는 주로 중앙에 비파괴 탐상모듈(149)의 양측에 복수의 견인 모듈(110)이 배치되고, 양단에 영상 촬영 모듈(100)이 모두 배치되거나 하나만 배치된 간단한 배관 로봇 구조의 경우를 상정하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 비파괴 탐상모듈(149)을 중심으로 견인 모듈(110)의 개수가 조절되어 배치되고 영상 촬영 모듈(100)이 어느 한쪽에만 배치될 수 있다. 상기에서는 견인 모듈(110)들이 증가함에 따라 증가된 견인력을 제공하며, 가용 가능한 배터리 개수의 증가로 구동 거리와 시간이 연장될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 영상 촬영 모듈 110: 견인 모듈
111: 견인 본체 112: 바퀴
115: 구동부 116: 구동 본체
117: 구동륜 120: 리프팅부
121: 리프트 링크 122: 링크 부재
122a: 상부 링크 122b: 하부 링크
123c: 스프링 124: 링크 결합 부재
125: 힌지 결합부재 130: 리프트 실린더
131: 리프트 피스톤 140: 유압 펌프
141: 펌프 실린더 142: 펌프 피스톤
143: 피스톤 로드 144: 랙 기어
145: 피니언 146: 펌프 모터
147: 감속기 148: 오일 어큐뮬레이터
149: 비파괴 탐상모듈 150: 회전 조인트
151: 조인트 부재 155: 피칭부
160: 롤링부 165: 조립부
170: 듀얼 조인트

Claims (6)

  1. 영상 촬영 모듈;
    상기 영상 촬영 모듈과 피칭 및 롤링 회전이 가능하게 연결되는 견인 모듈;
    상기 견인 모듈과 피칭 및 롤링 회전 가능하게 연결되며, 비파괴 탐상이 가능하도록 구성된 비파괴 모듈; 및
    상기 피칭 및 롤링 회전을 허용하도록 구성된 조인트를 포함하며,
    상기 견인 모듈은,
    견인 본체;
    상기 견인 본체에 링크 결합되며, 견인력을 제공하는 복수의 구동부; 및
    상기 견인 본체와 상기 복수의 구동부를 연결하는 리프팅부를 포함하며,
    상기 리프팅부는,
    하나 이상의 리프트 링크;
    상기 구동부에 회전 가능하게 연결된 구동 피스톤을 구비한 리프트 실린더; 및
    상기 리프트 실린더에 오일을 공급하는 유압 펌프를 포함하며,
    상기 복수의 구동부는 상기 리프트 실린더와 상기 리프트 링크에 의해 상하로 회전 이동되고,
    상기 리프트 링크는,
    상기 견인 본체와 상기 구동부에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 링크 부재;
    상기 한 쌍의 링크 부재를 결합하는 링크 결합 부재; 및
    상기 견인 본체와 상기 구동부에 위치하며, 상기 링크 부재가 회전 가능하게 결합되는 힌지 결합부재를 포함하며,
    상기 링크 부재는 탄력적으로 신축 가능하게 구성되는 배관 로봇.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는,
    펌프 실린더;
    상기 펌프 실린더의 내부에 배치되는 펌프 피스톤;
    상기 펌프 피스톤에 연결되며, 상기 펌프 실린더의 외부로 노출되는 피스톤 로드;
    상기 펌프 실린더의 외부에서 상기 피스톤 로드에 마련되는 랙 기어;
    상기 랙 기어와 기어 결합되는 피니언; 및
    상기 피니언에 동력 연결되는 펌프 모터를 포함하는 배관 로봇.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 리프트 실린더는 상기 견인 본체의 양쪽에서 상하 반대 방향으로 각각 배치되되, 상기 펌프 모터는 상기 리프트 실린더에 인접하게 배치되며,
    상기 피니언과 상기 펌프 모터를 연결하는 감속기; 및
    상기 리프트 실린더에 연결되며 상기 오일을 저장하는 오일 어큐뮬레이터를 더 포함하는 배관 로봇.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    구동 본체; 및
    상기 구동 본체의 전후에 각각 위치하며, 한 쌍의 바퀴가 모터 구동 가능하게 구성된 구동륜를 포함하며,
    상기 구동부는 배관의 내벽부에 상호 반대로 접촉되도록 상기 견인 본체의 상하에 각각 배치되는 배관 로봇.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 조인트는, 회전 조인트와 상기 회전 조인트 한 쌍으로 구성된 듀얼 조인트를 포함하며,
    상기 회전 조인트는,
    조인트 부재;
    상기 조인트 부재에 피칭 가능하게 구성된 피칭부; 및
    상기 피칭부에 결합되며, 롤링 회전 가능하게 구성된 롤링부를 포함하는 배관 로봇.
KR1020170145355A 2017-11-02 2017-11-02 배관 로봇 KR101969651B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170145355A KR101969651B1 (ko) 2017-11-02 2017-11-02 배관 로봇

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170145355A KR101969651B1 (ko) 2017-11-02 2017-11-02 배관 로봇

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101969651B1 true KR101969651B1 (ko) 2019-04-17

Family

ID=66281437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170145355A KR101969651B1 (ko) 2017-11-02 2017-11-02 배관 로봇

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101969651B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113182291A (zh) * 2021-05-10 2021-07-30 青岛黄海学院 一种遥控清淤机器人
KR20220046171A (ko) * 2020-10-07 2022-04-14 주식회사 코인즈 관내 점검 장치
JP7505415B2 (ja) 2021-02-05 2024-06-25 株式会社豊田自動織機 産業車両のアクチュエータ装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821473A (ja) * 1994-04-14 1996-01-23 Marujiyun Juko Kk 加圧ポンプ手段を有するフリー・ロックシリンダ
KR20070027430A (ko) * 2005-09-06 2007-03-09 정선구 배관 내부 진단용 마이크로 로봇
KR20130059933A (ko) * 2011-11-29 2013-06-07 한국가스공사 배관 비파괴 검사로봇의 트랙션 시스템
KR101486019B1 (ko) * 2013-09-12 2015-01-27 (주)케이엔알시스템 인휠 모터를 구비한 언피거블 배관 탐상 로봇

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821473A (ja) * 1994-04-14 1996-01-23 Marujiyun Juko Kk 加圧ポンプ手段を有するフリー・ロックシリンダ
KR20070027430A (ko) * 2005-09-06 2007-03-09 정선구 배관 내부 진단용 마이크로 로봇
KR20130059933A (ko) * 2011-11-29 2013-06-07 한국가스공사 배관 비파괴 검사로봇의 트랙션 시스템
KR101486019B1 (ko) * 2013-09-12 2015-01-27 (주)케이엔알시스템 인휠 모터를 구비한 언피거블 배관 탐상 로봇

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046171A (ko) * 2020-10-07 2022-04-14 주식회사 코인즈 관내 점검 장치
KR102463867B1 (ko) * 2020-10-07 2022-11-04 주식회사 코인즈 관내 점검 장치
JP7505415B2 (ja) 2021-02-05 2024-06-25 株式会社豊田自動織機 産業車両のアクチュエータ装置
CN113182291A (zh) * 2021-05-10 2021-07-30 青岛黄海学院 一种遥控清淤机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101969651B1 (ko) 배관 로봇
Dertien et al. Development of an inspection robot for small diameter gas distribution mains
KR101999901B1 (ko) 모듈형 배관 로봇
CN100560304C (zh) 主被动结合的九自由度混联机器人
CN104760054B (zh) 气动人工肌肉驱动的正交三自由度关节
CN104224325B (zh) 一种用于微创手术机器人的钢丝绳传动直线伸缩机构
CN106114668A (zh) 基于蚯蚓运动原理的气动式软体运动机器人
CN102705632B (zh) 一种可伸缩避障的仿生机器人
CN103802132B (zh) 具有目标跟随监视功能的可折叠轻型机械臂
CN203726501U (zh) 具有目标跟随监视功能的可折叠轻型机械臂
CN106870874A (zh) 一种管道运动装置
KR20130037056A (ko) 뱀형 탐사 로봇 및 그 구동 방법
CN109737267A (zh) 基于多传感器信息融合的管道检测机器人及方法
CN103341855A (zh) 一种可伸缩蛇形机器人
CN107511843A (zh) 并联多操作手机构
CN103140407A (zh) 用于拖车的使一个或多个可转动的转轴转向的转向机构
KR101204147B1 (ko) 듀얼 오프셋 구조를 갖는 전방향 휠 메커니즘 및 이를 이용한 전방향 이동 로봇
CN105757397A (zh) 管道机器人
RO127090A2 (ro) Robot modular pentru inspecţie şi explorare
SE1050900A1 (sv) Teleskoperande cylinderanordning och fordon
CN107633730A (zh) 一种受油机模拟系统
RU2398284C1 (ru) Универсальный тренажер
CN103878768B (zh) 一种蛇形搜救机器人
CN205298952U (zh) 一种管道避障装置
CN211502038U (zh) 一种主动式螺旋驱动管道机器人

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant