KR101983951B1 - 스터드 홀 세척 장치 - Google Patents

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KR101983951B1 KR1020180123998A KR20180123998A KR101983951B1 KR 101983951 B1 KR101983951 B1 KR 101983951B1 KR 1020180123998 A KR1020180123998 A KR 1020180123998A KR 20180123998 A KR20180123998 A KR 20180123998A KR 101983951 B1 KR101983951 B1 KR 101983951B1
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김동일
김창훈
문영준
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한전케이피에스 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 스터드 홀 청소 장치는, 장치 몸체와, 장치 몸체를 이동시키기 위해, 장치 몸체에 마련되는 구동부와, 스터드 홀을 청소하기 위해, 장치 몸체에 마련되는 청소부와, 청소부를 스터드 홀 상에 정위치시키기 위해, 장치 몸체에 마련되는 그리핑부와, 제어부를 포함한다.
제어부는, 청소부가 청소할 대상인 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 장치 몸체가 이동하도록, 구동부를 제어하고, 목표 스터드 홀에 인접한 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 인접 스터드 홀의 내주면을 가압하도록, 그리핑부를 제어하고, 목표 스터드 홀을 청소하도록, 청소부를 제어하고, 청소가 완료된 것으로 판단되면, 초기 위치로 복귀하도록 그리핑부를 제어하고, 청소부가 다음 청소할 대상인 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 장치 몸체가 이동하도록, 구동부를 제어하도록 마련된다.

Description

스터드 홀 세척 장치{CLEANING APPARATUS FOR REACTOR STUD HOLE}
본 발명은 원자로 스터드 홀의 세척 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소의 전기에너지를 생산하기 위해 원자로, 발전기, 터빈, 배관 등이 설치된다. 이 중 원자로를 구성하는 원자로 용기와 원자로 뚜껑을 고정시키기 위해 체결수단인 스터드 볼트가 사용된다. 체결수단인 스터드 볼트를 결합할 수 있는 스터드 홀(stud hole)이, 원자로의 결합부 플랜지 면에 일정 간격을 두고 각각 이격되어 형성된다.
스터드 홀에 스터드 볼트가 단단하게 체결되기 위해서, 스터드 홀의 내주면에 형성된 나사산의 청소가 필요하다. 이는, 스터드홀과 볼트 사이에 이물질이 존재할 경우 볼트와 나사가 고착될 수 있기 때문이다. 그러나, 원자로는 방사능의 위험으로 사람이 직접 청소하는 것이 위험하다. 이에, 스터드 홀을 청소하기 위한 로봇이 개발되고 있다.
스터드 상에서 로봇이 낙하하지 않고 주행하며 스터드 홀을 청소하기 위해서는 정교한 제어가 필요한데, 종래는 스터드 홀의 청소를 위한 로봇에 대한 개발이 많이 되지 않고 있을 뿐만 아니라 이를 위한 제어방법도 제안되고 있지 않다.
따라서, 스터드 홀을 청소하기 위한 로봇을 제어하여 효율적으로 청소하기 위한 제어방법의 개발이 필요하며, 특히 스터드 상에서 스스로 경로를 따라 이동하며 청소를 수행하도록 하는 제어방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 스터드 상에서 이동하며 청소를 효과적으로 수행할 수 있는 스터드 홀 세척 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는 청소 중에 세척 장치가 안정적으로 동작할 수 있도록 하기 위한 구성을 포함하는 스터드 홀 세척 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치는, 장치 몸체, 상기 장치 몸체를 이동시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 구동부, 스터드 홀을 청소하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 청소부, 상기 청소부를 상기 스터드 홀 상에 정위치시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 그리핑부 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 청소부가 청소할 대상인 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하고, 상기 목표 스터드 홀에 인접한 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 상기 인접 스터드 홀의 내주면을 가압하도록, 상기 그리핑부를 제어하고, 상기 목표 스터드 홀을 청소하도록, 상기 청소부를 제어하고, 청소가 완료된 것으로 판단되면, 초기 위치로 복귀하도록 상기 그리핑부를 제어하고, 상기 청소부가 다음 청소할 대상인 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하도록 구성된다.
상기 제어부는, 스터드의 내경 및 외경을 포함하는, 스터드의 크기에 관한 정보에 기초하여, 주행 경로를 판단하고, 상기 주행 경로를 따라 상기 장치 몸체가 주행하도록, 상기 구동부를 제어하도록 구성된다.
스터드의 외측단까지의 거리를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체의 주행 방향을 기준으로 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 변위획득부를 더 포함하고,
상기 제1 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x1, 상기 제2 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x2, 상기 제1 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 측정된 값을 y1, 상기 제2 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 측정된 값을 y2라고 할 때, 상기 제어부는, 상기 x1, x2, y1, y2에 기초하여 판단된 상기 장치 몸체의 포지션에 기초하여 상기 구동부를 제어하도록 구성될 수 있다.
Figure 112019011569141-pat00027
라고 할 때,
상기 제어부는, R1값과 R2값을 비교하여, 상기 장치 몸체의 중심점이 상기 주행 경로 상에 위치할 때 상기 중심점에서 상기 주행경로에 접하게 그은 접선에 평행한 방향과 상기 장치 몸체의 전장방향(length overall direction) 사이의 각도차를 판단하도록 구성될 수 있다.
삭제
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치는, 장치 몸체와; 상기 장치 몸체를 이동시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 구동부와; 스터드 홀을 청소하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 청소부와; 스터드의 외주면이 위치하는 외측단까지의 거리를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체에 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 변위획득부와; 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 스터드의 크기에 관한 정보에 기초하여 판단된 주행 경로로 상기 장치 몸체가 주행하도록 상기 구동부를 제어하되, 상기 제1 및 제2 변위획득부에서 획득한 정보에 더 기초하여 상기 구동부를 제어하도록 마련된다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제어부의 제어에 의해 스터드 홀 청소 장치가 구동부에 의해 스터드 상에서 청소 위치로 이동하고, 그리핑부에 의해 지지된 상태에서 청소부가 작동되며 청소를 수행하고, 청소가 완료되면 그리핑부가 초기 위치로 복귀되는 일련의 사이클이 반족적으로 수행되도록 마련됨으로써, 스터드 홀 청소 장치가 스터드 홀의 청소를 효과적으로 수행할 수 있게 되는 효과가 있다.
둘째, 스터드의 크기에 관한 정보와, 변위획득부로부터 획득되는 정보에 기초하여 제어부가 구동부를 제어하도록 마련됨으로써, 스터드 홀 청소 장치가 스터드 상에서 낙하되지 않고 안정적으로 이동하며 청소를 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 측면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 그리핑부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 제어순서도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 8의 S1200단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 8의 S1300단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 8의 S1400단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 8의 S1500단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 측면도이다.
본 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치(1)는 장치 몸체(10)와, 구동부(200)와, 청소부(100)와, 그리핑부(300)와, 제어부(700)를 포함한다.
장치 몸체(10)
장치 몸체(10)는 스터드 홀 세척 장치(1)의 뼈대가 되는 구성요소로, 각 구성요소들이 결합될 수 있다. 장치 몸체(10)에는 장치 이동부(150)가 결합될 수 있다. 따라서 흡입부(120)와 결합된 실린더(111)의 기준방향(D) 단부를 실린더(111)의 일단이라 했을 때, 이와 반대되는 위치에 배치되는 실린더(111)의 기준방향(D) 반대단인 실린더(111)의 타단이 장치 몸체(10)와 간접적으로 연결될 수 있다. 따라서 흡입부(120) 역시 장치 몸체(10)에 간접적으로 연결될 수 있다. 다만 또 다른 실시예에서 실린더(111)는 장치 몸체(10)에 직접적으로 연결될 수도 있다.
장치 몸체(10)는 스터드 홀(S)이 형성되는 플랜지면(P)을 따라 주행할 수 있도록 복수의 바퀴(210)를 구비할 수 있다. 따라서 하나의 스터드 홀(S)의 청소가 끝났을 때, 인접한 스터드 홀(S1, S2)로 스터드 홀 세척 장치(1)가 이동하기 용이하다.
장치 몸체(10)는 실린더(111)가 연장된 방향인 기준방향(D)과 수직한 방향을 향해 연장된다. 분사부(110)와 흡입부(120)는 장치 몸체(10)의 중심에 연결되고, 장치 몸체(10)가 연장된 방향을 따라 장치 몸체(10)의 양단에 각각 가압부(310)가 결합된다.
청소부(100)
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 청소부(100)는 분사부(110)와, 흡입부(120)와, 세척부(130)를 포함할 수 있다.
분사부(110)는 세척액(도 2의 C1)을 스터드 홀의 내주면(I)을 향해서 분사하는 구성요소이다. 따라서 분사부(110)는 세척액(C1)을 외부로부터 공급받는 실린더(111)와, 실린더(111)로부터 외부로 세척액(C1)을 분사하는 분사 노즐(113)을 구비한다.
실린더의 내부 공간(112)에는 분사될 세척액(C1)뿐 아니라, 후술할 흡입부(120)의 흡입 노즐(121)이 흡입한, 세척을 완료한 세척액(도 4의 C2)이 공급되어 유동할 수도 있다. 이와 같이 흡입된 세척액(C2)은, 세척액 배출부(114)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. 실린더의 내부 공간(112)과 세척액 배출부(114)가 연통되어, 세척액 배출부(114)가 음압을 걸어 실린더의 내부 공간(112)에 위치한 세척액(C2)을 뽑아낼 수 있다.
실린더(111)의 외측면에는, 스터드 홀의 내주면(I)을 세척하는 세척부(130)가 더 결합될 수 있다. 또한 실린더의 내부 공간(112)에는 후술할 흡입부(120)가 슬라이딩 가능하게 결합되어, 실린더의 내부 공간(112)에서 이동할 수 있다. 실린더(111)의 기준방향(D) 단부를 통해 흡입부(120)가 삽입되고, 실린더의 내부 공간(112) 내에서 흡입부(120)가 기준방향(D) 및 기준방향(D)의 반대방향을 따라 직선운동 할 수 있다.
기준방향(D)은 도 1에 표시된 것과 같은 방향으로, 본 발명의 스터드 홀 세척 장치(1)의 회전 및 직선이동의 기준이 되는 방향이다. 일반적으로 원자로의 스터드 홀(S)이 연직방향을 따라 플랜지면(P)에 하방으로 천설되므로, 기준방향(D)은 연직하방일 수 있다.
흡입부(120)는 외부에 분사된 세척액(C2)을 흡입하는 구성요소이다. 흡입부(120)는 기준방향(D)으로 연장되어 형성되고, 실린더의 내부 공간(112)에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써 실린더의 내부 공간(112)을 따라 이동할 수 있다. 흡입부(120)의 기준방향(D) 말단은 외부에 노출되어 있으므로 외부단이 되고, 흡입부(120)의 기준방향(D) 반대방향 말단은 실린더의 내부 공간(112)에 위치하므로 내부단(22)이 된다. 즉 외부단과 내부단(22)은 서로 반대되는 위치에 배치되는 말단이다.
흡입부(120)의 외부단에는, 외부와 연통되어, 외부로부터 세척액(C2)을 흡입부의 내부(124)로 흡입하는 흡입 노즐(121)이 구비된다. 흡입 노즐(121)을 통해서 흡입부의 내부(124)가 외부와 연통되고, 외부에 위치한 세척액(C2)이 흡입부의 내부(124)로 유입될 수 있다. 세척액 배출부(114)가 음압을 흡입부의 내부(124)와 실린더의 내부 공간(112)에 걸어줌으로써, 흡입 노즐(121)을 통해 세척액(C2)이 흡입될 수 있다.
흡입부(120)는 고정수단(123)을 더 포함할 수 있다. 고정수단(123)은 흡입 노즐(121)을 스터드 홀의 바닥면(B)에 고정시키는 구성요소이다.
세척부(130)는 스터드 홀의 내주면(I)에 물리적인 접촉을 함으로써, 스터드 홀(S)의 세척 작업을 실시하는 구성요소이다. 세척부(130)는 이러한 작동을 하기 위해, 세척 지지부(131)와 브러시(132)를 포함한다.
세척 지지부(131)는 후술할 브러시(132)를 지지하는 구성요소로, 분사부(110)에 결합될 수 있다. 세척 지지부(131)는 실린더(111)의 외주면으로부터 기준방향(D)에 수직한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 세척 지지부(131)는 복수로 구성되어, 실린더(111)로부터 스터드 홀의 내주면(I)을 향해 방사형으로 연장될 수 있다.
브러시(132)는 스터드 홀의 내주면(I)에 접촉하여 세척 작업을 실시하는 구성요소이다. 브러시(132)는 세척 지지부(131)의 외측에 위치한 말단에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 즉 세척 지지부(131)의 일단은 실린더(111)에 결합되고, 타단은 반경외측으로 뻗어 세척부(130)가 회전 가능하게 결합되도록 구성된다.
장치 이동부(150)는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 세척 장치(1)가 스터드 홀(S)의 내부를 청소하도록 전체적인 움직임을 주는 구성요소이다. 장치 이동부(150)는 스터드 홀의 내주면(I)에 브러시(132)가 접한 상태에서 분사부(110)를 움직임으로써, 브러시(132)와 스터드 홀(S)의 외주면의 마찰력으로 인해 세척이 이루어지도록 한다.
장치 이동부(150)는 분사부(110)를 회전시킬 수도 있고, 직선이동 시킬 수도 있다. 장치 이동부(150)는 분사부(110)를 기준방향(D)을 축 방향으로 회전시킬 수 있고, 기준방향(D)을 따라 분사부(110)가 직선이동 하도록 할 수 도 있다. 장치 이동부(150)가 이와 같은 작용을 할 수 있도록, 장치 이동부(150)는 모터 등의 구동 부재를 포함할 수 있다. 구동 부재에서 발생한 구동력이 전달되어, 분사부(110)를 회전 또는 직선운동 시킴으로써 이에 연동해 흡입부(120), 세척부(130)가 회전 또는 직선운동 하도록 한다.
스터드 홀의 내주면(I)의 청소가 원활하게 이루어지기 위해, 스터드 홀(S)의 중심선과 스터드 홀 세척 장치(1)의 중심선을 일치시키는 센터링 작업이 올바르게 이루어지는 것이 중요하다.
구동부(200)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
구동부(200)는 복수의 바퀴(210)와, 바퀴(210)에 구동력을 제공하기 위한 모터 등의 구동 부재를 포함할 수 있다. 복수의 바퀴(210)는 스터드 홀(S)이 형성되는 플랜지면(P)을 따라 주행할 수 있도록 장치 몸체(10)에 설치될 수 있다.
그리핑부(300)
도 5 및 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 그리핑부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 그리핑부(300)는 가압부(310)와, 센터링부(320)를 포함할 수 있다.
가압부(310)는 장치 몸체(10)가 연장된 방향을 따라 이동할 수 있는 구성요소이다. 가압부(310)는 장치 몸체(10)의 양단에 각각 하나씩 총 2개가 장치 몸체(10)에 결합된다. 또한 가압부(310)는 장치 몸체(10)의 양단으로부터, 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
가압부(310)는 구동력을 발생시키는 가압부 구동부재에 의해 구동될 수 있다. 가압부(310)는 가압부 구동부재로부터 발생한 구동력에 의해, 장치 몸체(10)가 연장된 방향을 따라 이동할 수 있다. 이러한 직선운동을 하기 위해서, 가압부(310)는 유압 실린더 또는 에어 실린더 등으로 구성될 수 있다.
센터링부(320)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면에 접촉하여 이를 가압하는 구성요소이다. 센터링부(320)는 가압부(310)와 연결되되, 가압부(310)로부터 실린더(111)가 연장된 기준방향(D)을 따라 연장된다. 따라서 센터링부(320)의 적어도 일부 영역은, 세척하고자 하는 스터드 홀(S)에 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내부로 삽입된다. 이러한 동작을 실시하기 위해, 센터링부(320)는 센터링부 구동부재(323)와 상기 센터링부 구동부재(323)에 의해 기준방향(D)을 따라 이동할 수 있는 로드(324)를 포함한다. 센터링부 구동부재(323)가 발생시키는 구동력에 의해, 로드(324)가 기준방향(D)을 따라 이동하거나, 그 반대방향으로 이동하는 직선운동을 해서 스터드 홀(S)에 삽입되거나 스터드 홀(S)로부터 이탈한다.
센터링부(320)는 분사부(110)와 흡입부(120)의 중심선이 스터드 홀(S)의 중심선과 일치하도록, 가압부(310)의 동작에 따라 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압한다. 가압부(310)가 장치 몸체(10)의 양단에 1개씩 총 2개가 배치되므로, 센터링부(320)도 각각 하나씩 총 2개가 배치된다.
인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압하기 위해, 스터드 홀(S)은 로드(324)의 기준방향(D) 말단에 롤러(321)와 롤러(321)가 회전 가능하게 결합되는 롤러 지지부(322)를 포함한다. 롤러(81)는 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면에 접촉하고, 가압부(310)의 작용에 의해 인접한 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 따라 회전하며 이동 가능하고, 복수로 구성될 수 있다. 롤러(321)는 롤러 지지부(322)에 기준방향(D)을 축 방향으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 롤러 지지부(322)가 로드(324)의 기준방향(D) 말단에 결합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 블록도이다.
본 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치(1)는 센싱부(400)와, 검사부(500)와, 입력부(600)와, 제어부(700)와, 메모리(800)와, 전원 공급부(900)를 더 포함할 수 있다.
센싱부(400)
센싱부(400)는 홀 감지부(410)들과, 변위획득부(420)들을 포함할 수 있다. 센싱부(400)는 획득한 정보를 제어부(700)에 제공할 수 있다.
홀 감지부(410)들은 청소부(100)가 청소할 대상인 스터드 홀(S)에 대한 장치 몸체(10)의 위치를 획득하기 위해 장치 몸체(10)에 마련될 수 있다.
홀 감지부(410)들은 장치 몸체(10)의 전장방향(L) 일단에 배치되는 제1 및 제2 홀 감지부(411, 412)와, 장치 몸체(10)의 전장방향(L) 타단에 배치되는 제3 및 제4 홀 감지부(413, 414)를 포함할 수 있다.
홀 감지부(410)들은 스터드 홀을 감지할 수 있다.
홀 감지부(410)들은 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치할 때 제1 내지 제4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)들 중에 적어도 3개에서 인접 스터드 홀(S1, S2)이 감지되도록, 장치 몸체(10) 상에 설치될 수 있다.
즉, 제1 내지 제4 홀 감지부(411, 412, 413,414)들 중에 적어도 3개에서 스터드 홀이 감지되면 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 된 것으로 판단하기 위하여 홀 감지부(410)들의 배치 위치가 결정될 수 있다.
홀 감지부(410)들은 스터드 홀의 개수를 카운트 하기 위해 장치 몸체(10)에 마련되는 제5 홀 감지부(415)를 포함할 수 있다.
제5 홀 감지부(415)는 감지된 스터드 홀의 개수를 카운트하여 제어부(700)에 감지 신호를 제공하도록 마련될 수 있다. 스터드 홀 청소 장치(1)가 청소하지 않고 스터드 홀을 지나가는 것을 방지하기 위해, 제5 홀 감지부(415)를 장치 몸체(10)에 마련할 수 있다.
예를 들면, 홀 감지부(410)들은 근접 센서로 구성될 수 있다.
변위획득부(420)들은 장치 몸체(10)의 주행방향을 기준으로 서로 이격되게 배치되는 제1 변위획득부(420)와 제2 변위획득부(420)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 변위획득부(420)와 제2 변위획득부(420)는 장치 몸체(10)의 전장방향(L)로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
변위획득부(420)들은 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지의 거리를 획득할 수 있다. 또는, 변위획득부(420)들은 기 저장된 기준값을 기준으로 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지의 거리의 변위를 획득할 수 있다.
예를 들면, 변위획득부(420)는 거리감지 센서 또는 변위 센서로 구성될 수 있다.
센싱부(400)는 스터드 홀 청소 장치(1)의 진행방향(정/역방향)에 위치한 물체를 감지하기 위해, 근접 센서를 더 포함할 수 있다.
근접 센서는 장치 몸체(10)가 구동부(200)에 의해 구동되며 이동되는 방향(정/역방향)에 위치한 물체를 감지하기 위해 장치 몸체(10)에 설치될 수 있다. 제어부(700)는 근접센서에서 물체가 감지될 시, 스터드 홀 청소 장치(1)가 정지하도록 구동부(200)에 제어신호를 제공할 수 있다.
한편, 근접 센서는 홀 감지부(410)일 수 있다. 즉, 홀 감지부(410)는 근접 센서로 구성되어, 스터드 홀을 감지할 뿐만 아니라 진행방향에 위치한 물체를 감지할 수도 있다.
이를 통해, 스터드 홀 청소 장치(1)가 물체와 충돌하는 것이 방지되는, 충돌 방지 제어가 수행될 수 있다.
검사부(500)
검사부(500)는 장치 몸체(10)의 양단에 각각 하나씩 총 2개가 장치 몸체(10)에 결합될 수 있다. 검사부(500)는 장치 몸체(10)의 양단으로부터, 외측으로 돌출되어 마련될 수 있다.
검사부(500)는 구동력을 발생시키는 검사부 구동부재에 의해 구동될 수 있다. 검사부(500)는 검사부 구동부재에서 발생되는 구동력에 의해, 기준방향(D)으로 이동될 수 있다.
검사부(500)는 촬영을 위해 영상획득부(510)를 포함할 수 있다. 영상획득부(510)는 스터드 홀 내부의 영상을 촬영하기 위해 장치 몸체(10)에 마련될 수 있다. 예를 들면, 영상획득부(510)는 카메라일 수 있다.
영상획득부(510)가 카메라로 구성되는 경우, 사용자는 카메라에 의해 촬영되는 영상을 원격으로 확인하여 육안으로 스터드 홀의 내부를 검사할 수 있다.
이때, 제어부(700)는 카메라에서 촬영되는 영상을 표시하도록 영상표시장치(예를 들면, 모니터, LCD 등)를 제어할 수 있다. 이를 통해, 사용자가 카메라로 촬영되는 영상을 육안으로 관찰하며 스터드 홀의 내부 상태를 확인할 수 있다.
청소부(100)가 목표 스터드 홀(S)을 청소하는 동안 검사부(500)는 인접 스터드 홀(S1, S2)들에 삽입되어 인접 스터드 홀(S1, S2)들의 내주면을 촬영할 수 있다.
장치가 스터드 상에서 이동하면서 청소를 계속하는 동안 검사부(500)는 인접한 스터드 홀을 촬영하고, 이를 통해 청소부(100)에 의해 청소되기 전의 스터드 홀의 내부와 청소된 후의 스터드 홀의 내부 영상을 촬영할 수 있다.
검사부(500)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 청소 전후의 스터드 홀 내의 청소 상태를 확인할 수 있다. 청소 상태의 확인은 사용자가 촬영된 영상을 보고 확인할 수도 있으나, 기 저장된 알고리즘에 의해 제어부(700)가 청소 상태를 판단하도록 마련될 수도 있다.
입력부(600), 제어부(700), 메모리(800), 전원 공급부(900)
입력부(600)는 사용자로부터 스터드 홀 청소 장치(1)를 조작하기 위한 입력을 획득하기 위해 마련될 수 있다. 입력부(600)는 유선 또는 무선으로 사용자 입력을 획득할 수 있다.
입력부(600)는 획득된 사용자 입력에 관한 신호를 제어부(700)로 제공할 수 있다.
제어부(700)는 스터드 홀 청소 장치(1) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(700)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기 (controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
메모리(800)는, 제어부(700)와 전기적으로 연결된다. 메모리(800)는 유닛에 대한 기본데이터, 스터드 홀 청소 장치(1)의 어느 구성의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력 되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(800)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(800)는 제어부(700)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 스터드 홀 청소 장치(1) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 메모리(800)는, 제어부(700)와 일체형으로 형성되거나, 제어부(700)의 하위 구성 요소로 구현될 수 있다.
전원 공급부(900)는, 제어부(700)의 제어에 따라, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(900)는, 스터드 홀 청소 장치(1) 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받거나, 스터드 홀 청소 장치(1)와 연결된 외부 전원으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
제어방법
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치의 제어 순서도이다.
이하에서는 도 8을 참조하여 스터드 홀 청소 장치(1)가 스터드 홀 청소를 수행하는 과정 전반에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제어부(700)는 청소부(100)가 청소할 대상인 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 장치 몸체(10)가 이동하도록 구동부(200)를 제어한다(S1100).
다음, 제어부(700)는 인접 스터드 홀(S1, S2)들의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 인접 스터드 홀(S1, S2)들의 내주면을 가압하도록, 그리핑부(300)를 제어한다(S1200).
인접 스터드 홀(S1, S2)들은 목표 스터드 홀(S)에 인접한 스터드 홀들로 정의될 수 있다. 한편, 스터드 홀 청소 장치(1)가 이동하여 인접 스터드 홀(S1, S2)들 중 어느 하나가 목표 스터드 홀(S1)이 되는 경우, 인접 스터드 홀들은 새로 지정된 목표 스터드 홀(S1)에 인접하는 스터드 홀들로 정해질 수 있다.
그리핑부(300)가 인접 스터드 홀(S1, S2)의 내주면을 가압하는 것에 의해 장치 몸체(10)가 소정 거리 이동될 수 있고, 이에 따라 장치 몸체(10)에 설치된 청소부(100)의 중심선은 스터드 홀(S)의 중심선과 더욱 가까워질 수 있다.
만약, 청소부(100)의 중심선이 스터드 홀(S)의 중심선과 충분히 가깝지 않은 상태에서 청소부(100)가 구동되어 브러시(132)가 작동하게 되면, 어느 일측의 브러시(132)의 마모가 더 잘 일어날 수 있고 심한 경우 파손될 수도 있다.
본 실시예에 따른 스터드 홀 청소 장치(1)는 청소부(100)를 이용하여 청소를 개시하기에 앞서 그리핑부(300)를 이용하여 장치 몸체(10) 및 그와 결합된 청소부(100)를 정위치에 위치시킴으로써, 청소 효과를 높일 수 있음은 물론 장치의 내구를 유지할 수 있는 장점이 있다.
다음, 제어부(700)는 목표 스터드 홀(S)을 청소하도록 청소부(100)를 제어한다(S1300).
다음, 제어부(700)는 인접 스터드 홀(S1, S2)의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 홀 내부를 촬영하도록 검사부(500)를 제어한다(S1400).
다음, 제어부(700)는 초기 위치로 복귀하도록 그리핑부(300)를 제어한다(S1500).
구동단계(S1100)
도 9 내지 도 12는 도 8의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제어부(700)는 구동부(200)를 제어하기에 앞서서 먼저 주행 경로(Ro)를 판단할 수 있다(S1110).
제어부(700)는 스터드의 크기에 관한 정보에 기초하여, 주행 경로(Ro)를 판단할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 스터드의 크기에 관한 정보는 스터드의 내경(r1)과, 스터드의 외경(r2)을 포함할 수 있다. 스터드의 크기에 관한 정보는 스터드의 내경(r1)과 외경(r2)의 평균 반경(r)을 포함할 수 있다. 스터드의 크기에 관한 정보는 스터드 홀의 중심간의 각도 간격(θ)을 포함할 수 있다. 스터드의 크기에 관한 정보는 스터드 홀의 중심을 지나는 원이 이루는 선을 기준으로 할 때 인접한 스터드 홀의 중심 사이의 거리(l)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 스터드의 내경(r1)과 스터드의 외경(r2)에 기초하여 평균 반경(r)을 계산하고, 반경이 평균 반경(r)이고 스터드의 중심을 중심으로 하는 원을 주행 경로(Ro)로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 메모리(800)에 기 저장된 평균 반경(r)에 기초하여, 주행 경로(Ro)를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 주행 경로(Ro)를 따라 장치 몸체(10)가 주행하도록 구동부(200)를 제어할 수 있다(S1120).
제어부(700)는 구동부(200)에 관한 정보에 더 기초하여, 주행 경로(Ro)를 따라 장치 몸체(10)가 주행하도록 구동부(200)를 제어할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 구동부(200)에 관한 정보는 바퀴(210)의 반경(b)과, 바퀴의 윤간거리(a)를 포함할 수 있다. 구동부(200)에 관한 정보는 바퀴의 축간거리(c)에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
제어부(700)는 구동부(200)에 관한 정보에 더 기초하여, 바퀴(210)를 구동하는 구동 장치(미 도시)의 회전속도(rpm), 회전각도, 회전시간 등을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 홀 감지부(410)들로부터 감지 정보를 획득할 수 있다(S1130).
도 11a, 도 11b 및 도 11c를 참조하면, 홀 감지부(410)들은 장치 몸체(10)의 전장방향(L)을 기준으로 일단에 배치되는 제1 및 제2 홀 감지부(411, 412)와, 일단의 반대단인 타단에 배치되는 제3 및 제4 홀 감지부(413, 414)를 포함할 수 있다.
홀 감지부(410)들은 바퀴(210)가 설치되는 장치 몸체(10)의 하면에 설치되어, 스터드 홀을 감지 가능하도록 마련될 수 있다.
제1 및 제2 홀 감지부(411, 412)는 장치 몸체(10)의 전단 하측에, 장치 몸체(10)의 폭 방향으로 서로 이격되게 설치될 수 있다.
제1 및 제2 홀 감지부(411, 412)의 이격 거리는 스터드 홀의 크기에 대응되게 결정될 수 있다.
제3 및 제4 홀 감지부(413, 414)는 장치 몸체(10)의 후단 하측에, 장치 몸체(10)의 폭 방향으로 서로 이격되게 설치될 수 있다.
제3 및 제4 홀 감지부(413, 414)의 이격 거리는 스터드 홀의 크기에 대응되게 결정될 수 있다
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 청소부(100)가 설치되는 장치 몸체(10)의 중심이 목표 스터드 홀(S) 상에 위치한 상태에서, 주행방향(Ro)과 전장방향(L)이 일치하는 경우와 소정 각도(θdev)를 이루고 있는 경우를 나타낸 것이다.
제1 내지 제4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)는 도 11a와 같이 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하고 장치 몸체(10)의 전장방향(L)이 주행방향(Ro)과 일치하거나 소정 각도 이내인 상태에서는 제1 내지 제 4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)들 중에서 적어도 세 개의 홀 감지부에서 스터드 홀이 감지되고, 도 11a 또는 도 11b와 같이 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하고 장치 몸체(10)의 전장방향(L)과 주행방향(Ro)의 각도(θdev )가 소정 각도를 초과하는 상태에서는 제1 내지 제 4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)들 중에서 세 개 미만의 홀 감지부에서 스터드 홀이 감지되도록 마련될 수 있다. 또한, 장치 몸체(10)의 전장방향(L)과 주행방향(Ro)의 각도(θdev )가 소정 각도를 초과하는 상태에서는 제1 내지 제 4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)들에 의해 스터드 홀이 감지되지 않을 수 있다.
홀 감지부(410)들은 스터드 홀의 개수를 카운트하기 위해, 장치 몸체(10)에 마련되는 제5 홀 감지부(415)를 더 포함할 수 있다.
제5 홀 감지부(415)는 스터드 홀을 감지 하고, 스터드 홀이 감지된 횟수를 저장하도록 마련될 수 있다. 제5 홀 감지부(415)는 스터드 홀이 감지된 횟수를 자체적으로 저장하거나 메모리(800)에 저장하도록 마련될 수 있다.
제어부(700)는 이와 같이 마련되는 홀 감지부(410)들로부터 획득한 감지 정보에 기초하여, 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지, 장치 몸체(10)가 이동하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1140).
제어부(700)는 제5 홀 감지부(415)로부터 획득한 감지 정보에 기초하여, 청소부(100)가 위치하게 될 스터드 홀이 목표 스터드 홀(S)이 맞는지를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 제5 홀 감지부(415)로부터 획득한 감지 정보에 기초하여, 스터드 홀 청소 장치(1)가 목표 스터드 홀(S)을 지나치지 않도록 할 수 있다.
제어부(700)는 제1 내지 제4 홀 감지부(411, 412, 413, 414)로부터 획득한 감지 정보에 기초하여, 스터드 홀 청소 장치(1)가 목표 스터드 홀(S) 상에 정위치에 위치하였는지 또는 정위치로부터 소정 범위 이내에 위치하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 변위획득부(420)들로부터 변위 정보를 획득할 수 있다(S1150).
변위 정보는 각각의 변위획득부(420)들로부터 스터드 외측단(Sot)까지의 거리 또는 변위획득부(420)로부터 스터드 외측단(Sot)까지의 거리의 변위값 등을 포함하는 정보로 정의될 수 있다.
제어부(700)는 변위획득부(420)들로부터 획득한 변위 정보에 기초하여, 장치 몸체(10)의 포지션을 판단할 수 있다(S1160).
장치 몸체(10)의 포지션은 주행 경로(Ro)로부터 장치 몸체(10)가 이탈하였는지에 관한 것인 시프팅(shifting)과, 주행 경로(Ro)의 접선 방향에 평행한 방향과 장치 몸체(10)의 전장방향(L)의 각도차에 관한 것인 로테이팅(rotating)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
즉, 제어부(700)는 변위획득부(420)들로부터 획득한 변위 정보에 기초하여, 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)로 이탈하였는지 여부와 얼마만큼 이탈하였는지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 변위획득부(420)들로부터 획득한 변위 정보에 기초하여, 주행 경로(Ro)에 대하여 장치 몸체(10)가 얼마만큼의 각도로 틀어졌는지를 판단할 수 있다.
도 12a, 도 12b, 및 도 12c는 변위 정보에 기초하여 장치 몸체(10)의 포지션을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a는 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)상에 위치하며 회전되지 않은 상태를 나타낸 도면이고, 도 12b는 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro) 상에 위치하되 소정 각도 회전된 상태를 나타낸 도면이고, 도 12c는 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)로부터 소정 거리 이탈함과 동시에 소정 각도 회전된 상태를 나타낸 도면이다.
도 12a를 참조하면, 제1 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지의 거리로 기 저장된 기준값을 x1, 제2 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지의 거리로 기 저장된 기준값을 x2로 정의할 수 있다. x1값 및 x2값은 메모리(800)에 저장될 수 있다.
예를 들면, x1값 및 x2값은 제어부(700)에 의해 계산되어 메모리(800)에 저장될 수 있다. 제어부(700)는 스터드에 관한 정보와, 스터드 홀 청소 장치(1)에 관한 정보에 기초하여 x1값과 x2값을 계산할 수 있고, 계산된 x1값 및 x2값을 메모리(800)에 저장할 수 있다. 스터드에 관한 정보는 스터드의 내경(r1)과 외경(r2)을 포함할 수 있다. 스터드 홀 청소 장치(1)에 관한 정보는 스터드 홀 청소 장치(1)의 폭, 길이 등을 포함할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 제1 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지 거리로 측정된 값을 y1, 제2 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지 거리로 측정된 값을 y2라고 정의할 수 있다.
제어부(700)가 x1, x2, y1, y2에 기초하여 장치 몸체(10)의 포지션을 판단하는 방법을 설명하면 아래와 같다.
도 12a와 같이 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)상에 위치하며 회전되지 않은 상태에서는
Figure 112018102481795-pat00001
는 일정한 값(Const)을 가질 수 있다.
한편, 도 12b와 같이 장치 몸체(10)가 소정 각도(θr1) 회전된 상태에서는
Figure 112018102481795-pat00002
값이 상기 일정한 값(Const)가 아닌 다른 값을 가질 수 있다.
제어부(700)는
Figure 112018102481795-pat00003
값과
Figure 112018102481795-pat00004
값을 비교하여, 장치 몸체(10)가 어느 방향으로 회전(rotating)되었는지를 판단할 수 있다.
도 12c를 참조하면, 제1 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지 거리로 측정된 값을 z1, 제2 변위획득부(420)로부터 스터드의 외측단(Sot)까지 거리로 측정된 값을 z2라고 정의할 수 있다.
제어부(700)가 x1, x2, z1, z2에 기초하여 장치 몸체(10)의 포지션을 판단하는 방법을 설명하면 아래와 같다.
도 12c와 같이 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)로부터 이탈한 경우에는 기준값과 측정값의 차이 (x1-z1, x2-z2)를 이용하여 장치 몸체(10)의 시프팅(shifting) 양을 판단할 수 있다.
즉, 제어부(700)는 기준값인 x1과 x2의 비에 대하여 측정값인 z1과 z2의 비를 비교하여 장치 몸체(10)가 소정 각도(θr1) 회전된 방향을 판단할 수 있고, 기준값인 x1, x2와 측정값인 z1, z2의 차이를 계산하여 장치 몸체(10)가 주행 경로(Ro)로부터 이탈한 거리(dshift)를 계산할 수 있다.
일 실시예에서는, 아래와 같이 변위획득부(420)들에서 획득되는 변위값들에 대해 장치 몸체(10)의 헤딩 방향(heading direction)(또는 전장 방향, L)이 주행 경로(Ro)와 이루는 각도가 룩업테이블(Look-up table)로 메모리(800)에 저장될 수 있다. 제어부(700)는 변위획득부(420)들로부터 획득한 측정값과 메모리(800)에 저장된 룩업테이블에 기초하여, 장치 몸체(10)의 회전 각도(또는, 헤딩 방향)을 판단할 수 있다. 제어부(700)는 획득한 측정값으로 룩업테이블에 저장된 값들을 인터폴레이션(interpolation)하여 장치 몸체(10)의 회전 각도(또는, 헤딩 방향)을 계산할 수 있다.
이와 같이 구성되는 스터드 홀 청소 장치(1)에서는, 근접 센서와 변위 센서로부터 획득되는 감지 정보를 이용하여 장치가 원래 주행 경로로부터 이탈하였는지 여부와, 장치가 원래 주행 방향으로부터 틀어졌는지 여부를 판단할 수가 있으며, 이와 같은 판단이 제어부(700)에 의해 자동적으로 수행되며 실시간으로 위치 및 자세를 보정하며 스터드 상에서 안정적으로 주행할 수 있게 마련되는 이점이 있다.
그리핑단계(S1200)
도 13은 도 8의 S1200단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 제어부(700)는 그리핑부(300)를 제어하기에 앞서, 그리핑(gripping)이 가능한 상태인지를 확인할 수 있다(S1210).
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 정위치 하였는지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 정지 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100), 그리핑부(300), 센싱부(400), 검사부(500) 등이 초기 위치에 위치한 상태인지를 확인할 수 있다.
제어부(700)는 그리핑이 가능한 상태인지를 확인한 결과에 기초하여, 그리핑을 수행할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S1220).
일 실시예에서, 제어부(700)는 S1100단계에서 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 되는 일 지점까지 장치 몸체(10)가 이동하지 않은 것으로 확인되면, 그리핑을 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 구동 중인 상태인 것으로 확인되면, 그리핑을 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100), 그리핑부(300), 센싱부(400), 검사부(500) 및 입력부(600) 중에서 적어도 어느 하나가 초기 위치에 위치하지 않은 것으로 확인되면, 그리핑을 수행하지 않을 수 있다.
제어부(700)는 그리핑이 수행하지 않는 경우에 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1260). 또는, 제어부(700)는 그리핑이 가능한 상태가 아닌 것으로 확인되는 경우에, 알람이 생성되도록 제어할 수 있다.
제어부(700)는 그리핑을 수행하는 것으로 판단한 경우에 인접 스터드 홀(S1, S2)들의 내부로 그리핑부(300)가 하강되도록 제어할 수 있다(S1230).
제어부(700)는 인접 스터드 홀(S1, S2)들의 내부로 그리핑부(300)가 소정 깊이 하강한 이후에 그리핑부(300)가 홀드 되도록 제어할 수 있다(S1240).
제어부(700)는 그리핑이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다(S1250).
예를 들면, 그리핑부(300)가 홀드 상태인지의 여부에 기초하여, 그리핑이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 그리핑이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1260).
청소단계(S1300)
도 14는 도 8의 S1300단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 제어부(700)는 청소부(100)를 제어하기에 앞서, 청소가 가능한 상태인지를 확인할 수 있다(S1310).
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 정위치 하였는지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 정지 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100)가 초기 위치에 위치한 상태인지를 확인할 수 있다.
제어부(700)는 청소가 가능한 상태인지를 확인한 결과에 기초하여, 청소를 수행할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S1320).
일 실시예에서, 제어부(700)는 S1100단계에서 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 되는 일 지점까지 장치 몸체(10)가 이동하지 않은 것으로 확인되면, 그리핑을 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 구동 중인 상태인 것으로 확인되면, 그리핑을 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 S1200단계에서 그리핑이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 청소를 수행하지 않을 수 있다.
제어부(700)는 청소를 수행하지 않는 경우에 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1391).
제어부(700)는 청소를 수행하는 것으로 판단한 경우에, 브러시(132)가 시작 위치로 이동하도록 제어할 수 있다(S1330).
제어부(700)는 브러시(132)가 초기위치에서 목표 스터드 홀(S)을 향하여 소정 길이 하강하여 시작 위치로 이동하도록 제어할 수 있다.
제어부(700)는 세척액을 공급하도록 세척부(130)를 제어할 수 있다(S1340). 제어부(700)는 브러시가 이동하는 동안에 세척액을 공급하도록 세척부(130)를 제어할 수 있다.
제어부(700)는 브러시(132)가 회전하도록 제어할 수 있다(S1350).
제어부(700)는 브러시(132)가 회전되며 하강하도록 제어할 수 있다(S1360).
제어부(700)는 브러시(132)가 기 설정된 정지 위치까지 하강하도록 제어할 수 있다(S1370).
한편, 제어부(700)는 브러시(132)가 하강하고 상승하도록 하는 제어(S1360, S1370)를 기 설정된 횟수 반복하여 수행할 수 있다.
제어부(700)는 목표 스터드 홀(S)의 저면에 고인 세척액을 흡입하도록 흡입부(120)를 제어하고, 브러시(132)가 상승되도록 제어할 수 있다(S1380).
제어부(700)는 청소부(100)가 초기 위치로 이동하도록 제어할 수 있다(S1390).
검사단계(S1400)
도 15는 도 8의 S1400단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 제어부(700)는 검사부(500)를 제어하기에 앞서, 검사가 가능한 상태인지를 확인할 수 있다(S1410).
제어부(700)는 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 정위치 하였는지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 정지 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소부(100)와 검사부(500)가 초기 위치에 위치한 상태인지를 확인할 수 있다.
제어부(700)는 검사가 가능한 상태인지를 확인한 결과에 기초하여, 검사를 수행할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S1420).
일 실시예에서, 제어부(700)는 S1100단계에서 청소부(100)가 목표 스터드 홀(S) 상에 위치하게 되는 일 지점까지 장치 몸체(10)가 이동하지 않은 것으로 확인되면, 검사를 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 구동부(200)가 구동 중인 상태인 것으로 확인되면, 검사를 수행하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 S1300단계에서 청소가 완료되지 않은 것으로 판단되면, 청소를 수행하지 않을 수 있다.
제어부(700)는 청소를 수행하지 않는 경우에 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1490).
제어부(700)는 검사를 수행하는 것으로 판단한 경우에, 영상획득부(510)가 시작 위치로 이동하도록 제어할 수 있다(S1430).
제어부(700)는 영상획득부(510)가 초기위치에서 목표 스터드 홀(S)을 향하여 소정 길이 하강하여 시작 위치로 이동하도록 제어할 수 있다.
제어부(700)는 영상 촬영을 시작하도록 영상획득부(510)를 제어할 수 있다(S1440).
제어부(700)는 영상획득부(510)가 하강하도록 제어할 수 있다(S1450).
제어부(700)는 영상획득부(510)가 기 설정된 정지 위치까지 하강하도록 제어할 수 있다(S1460).
제어부(700)는 촬영된 영상을 메모리(800)에 저장하도록 영상획득부(510)를 제어할 수 있다(S1470).
제어부(700)는 검사부(500)가 초기 위치로 이동하도록 제어할 수 있다(S1480).
언그리핑단계(S1500)
도 16은 도 8의 S1500단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 제어부(700)는 그리핑부(300)를 제어하기에 앞서, 언그리핑(ungripping)이 가능한 상태인지를 확인할 수 있다(S1510).
일 실시예에서, 제어부(700)는 청소가 완료된 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 그립이 완료된 상태인지 여부를 확인할 수 있다.
제어부(700)는 언그리핑이 가능한 상태인지를 확인한 결과에 기초하여, 언그리핑을 수행할 것인지 여부를 판단할 수 있다(S1520).
제어부(700)는 언그리핑을 수행하지 않는 경우, 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1570).
제어부(700)는 언그리핑을 수행하는 경우, 그리핑이 해제되도록 그리핑부(300)를 제어할 수 있다(S1530).
제어부(700)는 그리핑부(300)가 상승하도록 제어할 수 있다(S1540).
제어부(700)는 그리핑부(300)가 초기 위치까지 상승하면, 그리핑부(300)가 홀드 되도록 제어할 수 있다(S1550).
제어부(700)는 그리핑부(300)가 초기 위치에 홀드 되었는지에 기초하여, 언그리핑이 완료되었는지를 판단할 수 있다(S1560).
제어부(700)는 언그리핑이 완료되지 않은 경우, 알람이 생성되도록 제어할 수 있다(S1570).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
1: 스터드 홀 청소 장치
10 : 장치 몸체
100 : 청소부
110 : 분사부
111 : 실린더
112 : 실린더의 내부 공간
113 : 분사 노즐
114 : 세척액 배출부
120 : 흡입부
121 : 흡입 노즐
122 : 내부단
123 : 고정수단
124 : 흡입부의 내부
130 : 세척부
131 : 세척 지지부
132 : 브러시
150 : 장치 이동부
200 : 구동부
210 : 바퀴
300 : 그리핑부
310 : 가압부
320 : 센터링부
321 : 롤러
322 : 롤러 지지부
323 : 센터링부 구동부재
324 : 로드
400 : 센싱부
410 : 홀 감지부
411, 412, 413, 414, 415 : 제1, 2, 3, 4, 5 홀 감지부
420 : 변위획득부
421, 422 : 제1, 제2 변위획득부
500 : 검사부
510 : 영상획득부
600 : 입력부
700 : 제어부
800 : 메모리
900 : 전원 공급부
B : 스터드 홀의 바닥면
C1, C2 : 세척액
D : 기준방향
L : 전장방향
I : 스터드 홀의 내주면
P : 플랜지면
Ro : 주행 경로
S : 목표 스터드 홀
S1, S2 : 인접 스터드 홀
Sot : 스터드의 외측단
r1 : 스터드의 내경
r2 : 스터드의 외경
r : 평균 반경
θ : 스터드 홀의 중심간의 각도 간격
l : 스터드 홀의 중심 사이의 거리

Claims (13)

  1. 장치 몸체;
    상기 장치 몸체를 이동시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 구동부;
    스터드 홀을 청소하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 청소부;
    상기 청소부를 상기 스터드 홀 상에 정위치시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 그리핑부; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 청소부가 청소할 대상인 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하고,
    상기 목표 스터드 홀에 인접한 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 상기 인접 스터드 홀의 내주면을 가압하도록, 상기 그리핑부를 제어하고,
    상기 목표 스터드 홀을 청소하도록, 상기 청소부를 제어하고,
    청소가 완료된 것으로 판단되면, 초기 위치로 복귀하도록 상기 그리핑부를 제어하고,
    상기 청소부가 다음 청소할 대상인 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하도록 마련되며,
    상기 제어부는, 스터드의 내경 및 외경을 포함하는, 스터드의 크기에 관한 정보에 기초하여, 주행 경로를 판단하고, 상기 주행 경로를 따라 상기 장치 몸체가 주행하도록, 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    스터드의 외측단까지의 거리를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체의 주행 방향을 기준으로 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 변위획득부를 더 포함하고,
    상기 제1 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x1, 상기 제2 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x2, 상기 제1 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 측정된 값을 y1, 상기 제2 변위획득부로부터 상기 스터드의 외측단까지 거리로 측정된 값을 y2라고 할 때,
    상기 제어부는, 상기 x1, x2, y1, y2에 기초하여 판단된 상기 장치 몸체의 포지션에 기초하여 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    Figure 112019011569141-pat00005
    라고 할 때,
    상기 제어부는, R1값과 R2값을 비교하여, 상기 장치 몸체의 중심점이 상기 주행 경로 상에 위치할 때 상기 중심점에서 상기 주행경로에 접하게 그은 접선에 평행한 방향과 상기 장치 몸체의 전장방향(length overall direction) 사이의 각도차를 판단하는, 스터드 홀 청소 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 x1과 y1의 차, 및 상기 x2와 y2의 차에 기초하여, 상기 장치 몸체의 상기 주행 경로로부터의 이탈(deviation)을 판단하는, 스터드 홀 청소 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 스터드 홀에 대한 상기 장치 몸체의 위치를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체의 전장방향을 기준으로 일단에 배치되는 제1 및 제2 홀 감지부와, 상기 일단의 반대단인 타단에 배치되는 제3 및 제4 홀 감지부를 더 포함하고,
    상기 인접 스터드 홀은, 상기 목표 스터드 홀의 양측에 인접하는 두 개의 인접 스터드 홀들을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 내지 제4 홀 감지부 중에서 적어도 세 개의 홀 감지부에서 상기 인접 스터드 홀들이 감지되는 것으로 확인되면, 상기 청소부가 상기 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동한 것으로 판단하는, 스터드 홀 청소 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    스터드 홀의 개수를 카운트하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 제5 홀 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제5 홀 감지부로부터 획득한 정보에 기초하여, 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  8. 장치 몸체;
    상기 장치 몸체를 이동시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 구동부;
    스터드 홀을 청소하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 청소부;
    상기 청소부를 상기 스터드 홀 상에 정위치시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 그리핑부; 및
    제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 청소부가 청소할 대상인 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하고,
    상기 목표 스터드 홀에 인접한 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 상기 인접 스터드 홀의 내주면을 가압하도록, 상기 그리핑부를 제어하고,
    상기 목표 스터드 홀을 청소하도록, 상기 청소부를 제어하고,
    청소가 완료된 것으로 판단되면, 초기 위치로 복귀하도록 상기 그리핑부를 제어하고,
    상기 청소부가 다음 청소할 대상인 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하도록 마련되며,
    상기 제어부는,
    상기 청소부가 상기 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하였는지 여부와, 상기 구동부가 정지상태인지 여부에 기초하여, 상기 그리핑부가 그립 동작을 수행할 수 있는 상태인지 여부를 판단하고,
    상기 그립 동작을 수행할 수 있는 상태라고 판단되는 경우에만, 상기 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 인접한 스터드 홀의 내주면을 가압하도록 상기 그리핑부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    스터드 홀의 청소 상태를 검사하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 검사부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 인접 스터드 홀의 내부로 적어도 일부 영역이 삽입되어 홀 내부를 촬영하도록 상기 검사부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  10. 장치 몸체;
    상기 장치 몸체를 이동시키기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 구동부;
    스터드 홀을 청소하기 위해, 상기 장치 몸체에 마련되는 청소부;
    스터드의 외주면이 위치하는 외측단까지의 거리를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체에 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 변위획득부; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    스터드의 크기에 관한 정보에 기초하여 판단된 주행 경로로 상기 장치 몸체가 주행하도록 상기 구동부를 제어하되,
    상기 제1 및 제2 변위획득부에서 획득한 정보에 더 기초하여 상기 구동부를 제어하도록 마련되는, 스터드 홀 청소 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 변위획득부로부터 스터드 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x1, 상기 제2 변위획득부로부터 스터드 외측단까지 거리로 기 저장된 기준값을 x2, 상기 제1 변위획득부로부터 스터드 외측단까지 거리로 측정값을 y1, 상기 제2 변위획득부로부터 스터드 외측단까지 거리로 측정값을 y2라고 할 때,
    상기 제어부는, 상기 x1, x2, y1, y2, 및 주행 경로에 기초하여, 상기 장치 몸체의 포지션(position)을 판단하고, 판단된 결과에 기초하여 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    스터드 홀에 대한 상기 장치 몸체의 위치를 획득하기 위해, 상기 장치 몸체의 전장방향을 기준으로 일단에 배치되는 제1 및 제2 홀감지부와, 상기 일단의 반대단인 타단에 배치되는 제3 및 제4 홀 감지부를 더 포함하고,
    상기 청소부가 청소 대상인 스터드 홀을 목표 스터드 홀, 상기 목표 스터드 홀의 양측에 인접하는 두 개의 스터드 홀을 인접 스터드 홀들이라고 할 때,
    상기 제어부는,
    상기 청소부가 상기 목표 스터드 홀 상에 위치하게 되는 스터드 상의 일 지점까지 상기 장치 몸체가 이동하도록 하기 위해, 상기 제1 내지 제4 홀 감지부 중에서 적어도 세 개의 홀 감지부에서 상기 인접 스터드 홀들이 감지되는 것으로 확인되면, 상기 장치 몸체가 정지하도록 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    장치 몸체의 진행 방향에 위치한 물체를 감지하기 위해, 물체 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 물체 감지부에서 물체가 감지되면, 상기 장치 몸체가 정지하도록 상기 구동부를 제어하는, 스터드 홀 청소 장치.
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