KR102018670B1 - 배관내부 주행로봇 - Google Patents

Abstract

배관내부 주행로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇은 구동롤러가 구비되어 배관 내부를 이동하는 캐리지; 전원부로부터 전력을 공급받아 상기 구동롤러에 구동력을 제공하는 구동모터; 상기 전원부를 포함하며 상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 구동회로; 상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 제동회로; 및 상기 구동회로 및 제동회로 중 어느 하나를 상기 구동모터와의 연결상태로 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 캐리지의 주행모드에서 상기 구동회로를 연결상태로 제어하고, 상기 캐리지의 제동모드에서 상기 제동회로를 연결상태로 제어한다.

Description

배관내부 주행로봇 {DRIVING ROBOT INSIDE PIPE}

본 발명은 주행로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배관 내부를 주행하는 주행로봇에 관한 것이다.

산업용 설비의 배관 내부를 이동 하면서 배관 상태를 탐사하고 보수하기 위하여 배관 내부를 주행할 수 있는 로봇이 요구된다.

주행로봇은 구동롤러를 구동하기 위한 구동모터가 마련되고, 상기 구동모터에 전력을 제공하여 구동롤러를 구동시키면서 배관 내부를 주행한다.

배관의 크기는 다양할 수 있으나, 배관 외부를 주행하는 로봇과 비교하여 주행공간이 협소하다. 이에 따라, 배관 내부를 주행하는 주행로봇의 경우, 그 부피 및 하중을 감소시키는 것이 중요한 과제가 된다.

한편, 배관은 제작 오차로 인하여 완전한 원형이 아닌 타원의 형태로 제작될 수 있다. 또한, 배관은 90˚엘보, 45˚엘보, 티(Tee) 및 레듀서와 같은 다수의 부속품들이 연결되어 배관 시스템을 이루게 된다.

이러한 배관과 다수의 부속품들이 연결되어 하나의 배관 시스템을 이루고, 로봇은 배관 시스템의 복잡한 경로를 주행할 수 있도록 하는 것은 중요한 과제가 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 실시예들은 배관 내부를 주행하는 주행로봇에서 제동력을 형성하기 위한 제동회로를 구성함으로써, 주행로봇의 제동장치를 제거하거나 최소화하면서도 충분한 제동력을 확보하고, 복잡하게 연결된 배관 내부를 이동할 수 있는 배관내부 주행로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 배관내부 주행로봇은 구동롤러가 구비되어 배관 내부를 이동하는 캐리지; 전원부로부터 전력을 공급받아 상기 구동롤러에 구동력을 제공하는 구동모터; 상기 전원부를 포함하며 상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 구동회로; 상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 제동회로; 및 상기 구동회로 및 제동회로 중 어느 하나를 상기 구동모터와의 연결상태로 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 캐리지의 주행모드에서 상기 구동회로를 연결상태로 제어하고, 상기 캐리지의 제동모드에서 상기 제동회로를 연결상태로 제어한다.

상기 구동모터의 양단에는 상기 구동회로 및 제동회로 중 어느 하나와 선택적으로 연결되는 제어스위치가 각각 마련되고, 상기 제어부는 상기 제어스위치를 제어하여 상기 구동회로 및 제동회로의 연결상태를 제어할 수 있다.

상기 제동회로에는 저항부가 포함된 저항선로와 단락상태의 비저항선로가 병렬적으로 마련되고, 상기 저항선로 및 비저항선로 중 어느 하나를 상기 구동모터의 양극 사이에 연결하는 저항스위치가 마련될 수 있다.

상기 제어부는 상기 제동모드 중 일반제동모드인 경우, 상기 캐리지의 속도가 기준속도 이상인 경우 상기 제동회로에서 상기 저항선로를 연결하며, 상기 기준속도 미만인 경우 상기 제동회로에서 상기 비저항선로를 연결할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제동모드 중 급제동모드인 경우, 상기 캐리지의 속도와 무관하게 상기 제동회로에서 상기 비저항선로를 연결할 수 있다.

상기 저항부는 온도가 증가할수록 저항값이 낮아지는 NTC소자를 포함할 수 있다.

상기 저항부는 상기 제어부에 의해 저항값이 조절되는 가변저항과 상기 NTC소자가 직렬 배치되고, 상기 구동모터는 전원케이블을 통해 상기 구동회로 및 제동회로와 선택적으로 연결되며, 상기 가변저항은 상기 전원케이블의 길이가 길수록 저항값이 더 작도록 조절될 수 있다.

상기 캐리지는 전방캐리지 및 후방캐리지를 포함하고, 상기 전방캐리지 및 후방캐리지의 사이에서 상기 전방캐리지 및 후방캐리지를 연결하며 유연성이 가변하는 홀더가 마련되고, 상기 제어부는 상기 홀더의 유연성을 조절할 수 있다.

상기 홀더는 기체의 주입 또는 배출에 의해 내부압력이 변화하는 에어셀을 포함하고, 상기 에어셀의 내부압력에 따라 유연성이 조절될 수 있다.

상기 에어셀은 상기 홀더에서 상기 전방캐리지를 바라보는 전단부에 마련된 제1에어셀 및 상기 홀더에서 상기 후방캐리지를 바라보는 후단부에 마련된 제2에어셀을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들은 주행로봇에 제동회로를 형성함으로써 별도의 제동장치를 제거하거나 최소화하더라도 효과적으로 충분한 제동력을 확보할 수 있다.

또한, 배관의 다양한 형상 및 크기에도 불구하고 복잡하게 연결된 배관 내부를 용이하게 주행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇이 배관 내부에 위치한 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇에서 제동회로가 마련된 구동모터 관련 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇에서 홀더를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇에서 캐리지를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇이 굴곡진 배관 경로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇이 하부가 개방된 배관 경로를 주행하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇 제어방법을 나타낸 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)이 배관(200) 내부를 주행하는 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 구동롤러(14a)가 구비되어 배관(200) 내부를 이동하는 캐리지(10); 전원부(250)로부터 전력을 공급받아 상기 구동롤러(14a)에 구동력을 제공하는 구동모터(15); 상기 전원부(250)를 포함하며 상기 구동모터(15)에 선택적으로 연결되는 구동회로(120); 상기 구동모터(15)에 선택적으로 연결되는 제동회로(130); 및 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130) 중 어느 하나를 상기 구동모터(15)와의 연결상태로 제어하는 제어부(90);를 포함하고, 상기 제어부(90)는 상기 캐리지(10)의 주행모드에서 상기 구동회로(120)를 연결상태로 제어하고, 상기 캐리지(10)의 제동모드에서 상기 제동회로(130)를 연결상태로 제어한다.

캐리지(10)에는 구동롤러(14a)가 구비된다. 상기 구동롤러(14a)의 구동에 의해 캐리지(10)는 배관(200) 내부를 주행하고, 구동모터(15)는 전원부(250)로부터 전력을 공급받아 상기 구동롤러(14a)에 구동력을 제공한다.

캐리지(10)에는 복수의 구동롤러(14a)가 마련될 수 있으며, 구동모터(15)는 하나로 구비되어 복수의 구동롤러(14a)에 구동력을 제공하는 구조를 가지거나, 복수개로 마련되어 각각의 구동롤러(14a)에 별개로 구동력을 제공할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예로서 캐리지(10)에 복수의 구동롤러(14a)가 마련되고, 상기 구동롤러(14a)마다 각각 구동모터(15)가 마련되어 구동력을 제공하는 구조가 도시되어 있다.

상기 전원부(250)는 주행로봇(100)에 마련되거나 배관(200) 외부에 별도로 마련될 수 있다. 도 1에는 본 발명의 일 실시예로서 주행로봇(100)의 부피 및 하중을 감소시키기 위해 전원부(250)를 배관(200) 외부에 위치시키고, 전원케이블(255)을 이용하여 구동모터(15)에 전력을 제공하는 구조가 도시되어 있다.

한편, 구동회로(120)는 전원부(250)를 포함하며 구동모터(15)에 선택적으로 연결될 수 있도록 마련된다. 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(120)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 2를 참고하면, 구동회로(120)는 전원부(250)를 포함하고 제어스위치(122)를 통해 상기 구동모터(15)의 양단에 연결될 수 있다.

제어스위치(122)는 제어부(90)에 의해 구동회로(120) 또는 제동회로(130) 중 어느 하나를 구동모터(15)와 연결시킨다. 제어스위치(122)는 상기 구동회로(120) 또는 제동회로(130) 중 어느 하나를 택일적으로 구동모터(15)와 연결시키는데, 따라서 구동회로(120)가 연결상태인 경우 제동회로(130)는 해제상태가 되어 구동모터(15)과 분리되고, 제동회로(130)가 연결상태인 경우 구동회로(120)는 해제상태가 되어 구동모터(150)와 분리된다.

본 발명에서 구동회로(120)의 구체적인 구조는 다양하게 설정될 수 있지만, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 전원부(250)를 포함하는 선로로 구성되며, 상기 구동회로(120)의 선로 양단은 상기 구동모터(15)가 마련된 선로의 양단에 상기 제어스위치(122)를 통해 선택적으로 연결되는 구조가 도시되어 있다.

한편, 제동회로(130)는 전원부(250)를 포함하지 않는 회로로서, 상기 제어스위치(122)의 제어를 통해 상기 구동모터(15)에 선택적으로 연결된다. 도 2에는 상기 제동회로(130)가 개략적으로 도시되어 있다.

제동회로(130)는 전원부(250)를 포함하지 않는 바, 제동회로(130)가 연결상태로 제어된 경우, 상기 구동모터(15)는 외력에 의해 발전하는 발전기로서 작동하게 되고, 이에 따라 구동모터(15)의 외력을 소비하는 제동모드가 구현된다.

도 2를 참고하면, 제동회로(130)는 구동모터(15)가 마련된 선로의 양단에 연결된다. 제동회로(130)는 상기 구동모터(15)의 양극을 상호 단락시키도록 마련될 수도 있고, 이하에서 설명할 내용과 같이 저항부(136, 137)를 포함하며 구동모터(15)의 양극을 전기적으로 연결할 수도 있다.

본 발명에서 구동모터(15)의 양극을 선택적으로 연결하는 제동회로(130)는 다양한 구조로 마련될 수 있지만, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 구동모터(15)의 선로 양단에 각각 제어스위치(122)가 마련되고, 상기 제어스위치(122)의 제어에 의해 구동회로(120)와의 관계에서 택일적으로 구동모터(15)의 양극에 연결되는 구조가 도시되어 있다.

또한, 제동회로(130)는 주행로봇(100)상에 마련될 수도 있고, 상기 전원부(250)측에 마련될 수도 있다. 상기 전원부(250)측에 제동회로(130)가 마련된 경우, 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130)는 전원케이블(255) 등을 통해 상기 구동모터(15)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 2에는 제동회로(130)가 구동회로(120)측에 병렬적으로 마련되고, 전원케이블(255) 등을 통해 상기 구동모터(15)와 전기적으로 연결되는 구조가 일 실시예로서 도시되어 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예는 제어스위치(122)를 통해 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130)가 택일적으로 연결상태 및 해제상태로 제어된다.

한편, 제어부(90)는 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130) 중 어느 하나를 연결상태로 제어한다. 즉, 제어부(90)에 의해 구동회로(120)가 연결상태로 제어되면 제동회로(130)는 해제상태로 제어되고, 제동회로(130)가 연결상태로 제어된 경우는 구동회로(120)가 해제상태로 제어될 수 있다.

구동회로(120) 및 제동회로(130)의 연결상태 결정은 사용자의 컨트롤모듈 조작에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 사용자가 주행로봇(100)의 주행상태 제어를 위해 마련된 컨트롤모듈을 이용하여 본 발명에 따른 주행로봇(100)을 감속 또는 정지시키도록 조작하는 경우, 제어부(90)는 해당 신호에 따라 구동회로(120) 및 제동회로(130)의 연결상태를 결정한다.

한편, 제어부(90)는 상기 캐리지(10)의 주행모드에서 상기 구동회로(120)를 연결상태로 제어하고, 상기 캐리지(10)의 제동모드에서 상기 제동회로(130)를 연결상태로 제어한다.

본 발명에서 주행모드란 구동모터(15)에 전력이 제공되어 동력이 발생하는 상태를 말하고, 제동모드란 구동모터(15)에서 동력이 발생되지 않으며 제동력이 형성되어 정지되도록 의욕되는 상태를 말한다.

제어부(90)는 사용자의 조작신호를 통해 상기 주행모드 및 제동모드를 파악할 수 있다. 즉, 사용자가 주행을 위해 구동모터(15)에 동력이 발생되도록 조작하는 경우에는 제어부(90)가 주행모드로 인식할 수 있고, 사용자가 별도의 정지버튼 내지 주행로봇(100)의 속도를 감속시키거나 '0'으로 제어하는 경우 제어부(90)는 제동모드로 인식할 수 있다.

주행모드에서 제어부(90)는 상기 구동회로(120)를 연결상태로 제어한다. 이에 따라, 전원부(250)로부터 구동모터(15)로 전력이 공급될 수 있고, 구동모터(15)는 전원부(250)의 전력을 이용하여 구동롤러(14a)에 구동력을 제공한다.

한편, 제동모드에서 제어부(90)는 상기 구동회로(120)를 해제상태로 제어하면서 제동회로(130)를 연결상태로 제어한다. 구동회로(120)가 해제됨과 동시에 구동모터(15)는 전력 공급이 차단되어 구동력을 발생시키지 않는 상태가 되며, 제동회로(130)가 연결됨으로써 외력에 의해 발전하는 발전기로서 기능하게 된다.

제동회로(130)가 연결된 경우, 구동롤러(14a)에는 주행상태에서 주행로봇(100)에 존재하는 관성력 또는 주행로봇(100)의 하중이 외력으로 작용하게 되는데, 상기 외력이 결국 구동모터(15)로 전달되고 구동모터(15)는 상기 외력을 통해 발전기로 작동한다.

즉, 상기 제동회로(130)가 연결상태가 되면 주행로봇(100)에는 상기 구동모터(15)의 발전량이 상기 외력을 소모하는 제동력으로 작용하는 것이다.

배관(200) 내부를 주행하는 본 발명의 주행로봇(100)은 그 주행공간이 협소하므로 부피나 하중을 감소시키는 것이 유리한데, 본 발명의 일 실시예와 같이 구동모터(15)에 제동회로(130)를 마련한 경우, 상기 구동롤러(14a)에 별도의 제동장치를 마련하지 않더라도 제동력을 형성할 수 있으므로, 배관내부를 주행하는 주행로봇(100)의 부피나 하중을 감소시키는 데에 유리하다.

나아가, 제동력을 충분히 확보하기 위해서 상기 제동회로(130)와 함께 제동장치를 마련할 수도 있으나, 이 경우도 상기 제동장치의 크기나 하중을 크게 감소시킬 수 있어 유리하다.

한편, 본 발명의 일 실시예는 제동회로(130)를 이용함으로써 수직배관(200)에서의 주행로봇(100) 정지를 구현함에 유리하다. 수직배관(200)에서 주행로봇(100)이 정지하는 것은 주행상태에 따라 주행로봇(100)에 존재하는 관성력은 물론, 주행로봇(100)에 작용하는 하중에 의한 외력에 대응하는 제동력을 제공해야 하기 때문이다.

본 발명의 경우, 상기한 바와 같이 제동회로(130)를 이용하여 구동모터(15)에 작용하는 외력을 소비하여 반력과 같이 제공하게 되는데, 수직배관(200)의 경우 하중에 의한 외력이 지속적으로 유지되는바, 주행로봇(100)의 정지를 위한 제동력이 지속적으로 제공되어야 한다.

본 발명의 일 실시예는 구동모터(15)의 양극을 연결하는 제동회로(130)를 통해 상기 구동모터(15)에 작용하는 외력을 소비하는 개념의 제동시스템이므로, 제동력을 형성하기 위한 별도의 동력 공급이 요구되지 않으며, 외력이 클수록 더 많은 제동력 제공이 가능하다.

이에 따라, 경사로 또는 수직배관(200)과 같이 제동력이 지속적으로 유지되어야 하는 경우, 본 발명의 일 실시예는 제동회로(130)를 통해 별도의 동력 공급없이 주행로봇(100)에 외력에 대한 제동력을 지속적으로 제공할 수 있으므로 유리한 것이다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(120) 및 제동회로(130)가 도시되어 있으며, 도 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예는 상기 구동모터(15)의 양단에는 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130) 중 어느 하나와 선택적으로 연결되는 제어스위치(122)가 각각 마련되고, 상기 제어부(90)는 상기 제어스위치(122)를 제어하여 상기 구동회로(120) 및 제동회로(130)의 연결상태를 제어한다.

본 발명의 일 실시예에서 제어스위치(122)는 도 2에 도시된 바와 같이 구동모터(15)를 포함한 선로의 양단에 각각 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 구동회로(120) 및 제동회로(130)의 안정적이고 신속한 제어를 위해, 제어스위치(122)를 한 쌍으로 마련하여 구동모터(15)의 양단에 위치시킨다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 제동회로(130)에 저항부(136, 137)가 포함된 저항선로(135)와 단락상태의 비저항선로(138)가 병렬적으로 마련되고, 상기 저항선로(135) 및 비저항선로(138) 중 어느 하나를 상기 구동모터(15)의 양극 사이에 연결하는 저항스위치(133)가 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 저항선로(135)는 저항부(136, 137)를 포함하고, 비저항선로(138)는 저항부(136, 137)가 포함되지 않아 전원부(250)의 양극을 단락상태로 연결하는 선로를 의미한다.

주행로봇(100)의 제동모드에서 주행로봇(100)에 요구되는 제동력을 그 크기가 다양하게 요구될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 상기 제동력을 크기를 다양하게 형성할 수 있도록 저항선로(135)와 비저항선로(138)를 별도 구비한다.

앞서 설명한 것처럼 제동회로(130)가 연결상태가 되면 구동모터(15)는 발전기로서 동작하게 되고, 제동회로(130)에서 소비하는 전력이 곧 구동모터(15)에 작용하는 제동력이 된다.

즉, 제동회로(130)에서 소비하는 전력을 클수록 구동모터(15)에서 소비되는 외력이 커지는 것이며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예는 제동회로(130)에서 소비하는 전력 크기를 조절하여 상기 구동모터(15)에 형성되는 제동력을 조절한다.

예컨대, 저항부(136, 137)를 포함하는 저항선로(135)는 저항이 존재하지 않아 단락상태를 형성하는 비저항선로(138)보다 전력을 소비하는 저항의 크기가 크고, 저항의 크기가 크면 동일 전압에서 소비하는 전력의 크기가 줄어든다.

이에 따라, 저항선로(135)가 연결된 제동회로(130)는 동일한 시간동안 비저항선로(138)가 소비하는 전력보다 더 적은 전력을 소비하게 되고, 따라서 구동모터(15)에 제공되는 제동력을 더 작아진다.

한편, 비저항선로(138)는 저항부(136, 137)가 존재하지 않으며 구동모터(15)의 발전량을 선로 전체에서 소비하게 되는데, 그 저항 크기가 상기 저항선로(135)에 비해 매우 작아 동일한 시간동안 더 큰 전력을 소비한다.

이에 따라, 비저항선로(138)가 연결된 제동회로(130)는 구동모터(15)에 더 큰 제동력을 제공하게 된다.

결국, 본 발명의 일 실시예는 제동회로(130)에 각각 선택적이고 택일적으로 연결되는 저항선로(135) 및 비저항선로(138)를 마련함으로써, 주행로봇(100)에 요구되는 제동력을 다양하게 충족시킬 수 있도록 한다.

상기 저항선로(135) 및 비저항선로(138)는 저항스위치(133)의 작동에 의해 제동회로(130)에 택일적으로 연결되고, 제어부(90)는 상기 저항스위치(133)를 제어하여 상기 저항선로(135) 및 비저항선로(138) 중 어느 하나를 제동회로(130)상에 연결한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 제어부(90)는 상기 제동모드 중 일반제동모드인 경우, 상기 캐리지(10)의 속도가 기준속도 이상인 경우 상기 제동회로(130)에서 상기 저항선로(135)를 연결하며, 상기 기준속도 미만인 경우 상기 제동회로(130)에서 상기 비저항선로(138)를 연결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기한 제동모드는 크게 일반제동모드와 급제동모드로 구분될 수 있다. 사용자가 컨트롤콘솔의 급제동버튼을 조작하거나, 주행로봇(100)을 현재 속도로부터 일정수준 이상의 차이로 감속시키도록 조작하는 경우 제어부(90)는 급제동모드로 인식할 수 있다.

상기 급제동모드를 인식하기 위한 일정수준 이상의 차이는 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있는 것이고, 실험과 통계를 통해 결정될 수 있다. 또한, 이는 예시적으로 이해되어야 하는 것이며, 기타 다양한 방식으로 급제동모드로 설정할 수 있다.

한편, 제어부(90)는 상기한 급제동모드의 기준에 해당하지 않는 경우를 일반제동모드로 인식할 수 있다. 나아가, 사용자에 의해 일반제동모드 및 급제동모드 중 어느 하나로 미리 설정되어 이후의 제어가 일반제동모드 또는 급제동모드 중 어느 하나로 제어될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서 급제동모드는 제동력이 곧바로 최대 크기로 형성되는 모드를 의미하는 것이고, 일반제동모드는 제동에 의해 발생되는 충격을 감소시키기 위한 제동모드로 이해될 수 있다.

이러한 관점에서, 상기의 일반제동모드 및 급제동모드를 구분하는 기준은 예시적으로 이해되어야 할 것이고, 상기 취지를 고려하여 다양한 방식으로 설정될 수 있다.

제어부(90)는 일반제동모드로 판단되면 상기 캐리지(10)의 속도가 기준속도 이상인 경우 상기 저항선로(135)를 상기 제동회로(130)상에 연결한다. 앞서 설명한 바와 같이 저항선로(135)는 비저항선로(138)와 비교하여 구동모터(15)에 형성하는 제동력의 크기가 더 작다.

캐리지(10)의 속도가 기준속도 이상인 경우 초기 제동력을 크게 하면 그에 따른 충격이 크게 발생되어 주행로봇(100)에 작용하므로 안전 및 내구에 불리하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 기준속도 이상인 경우 상기 저항선로(135)를 제동회로(130)상에 연결하여 제동에 따른 충격을 완화시킨다.

상기 기준속도는 저항선로(135) 및 비저항선로(138)의 택일적 연결에 대한 기준이 되며, 그 값은 제어전략적인 측면을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다. 예컨대, 제동의 신속성을 추구하는 경우 상기 기준속도를 큰 값으로 설정할 수 있고, 제동에 따른 충격 완화를 추구하는 경우 상기 기준속도를 더 작은 값으로 설정할 수 있을 것이다.

한편, 상기 저항선로(135)의 연결에 의해 제동이 수행되어 상기 캐리지(10)의 속도가 기준속도 미만이 되면, 제어부(90)는 제동회로(130)에서 비저항선로(138)를 연결함으로써 제동력을 증가시킨다.

비저항선로(138)가 연결된 제동회로(130)는 저항선로(135)가 연결된 경우보다 더 큰 제동력을 구동모터(15)에 제공하게 되고, 기준속도 이상에서는 저항선로(135)에 의한 제동력을 구동모터(15)에 부여하여 충격을 완화하며, 기준속도 미만에서 비저항선로(138)에 의한 제동력을 구동모터(15)에 부여하여 종국적인 정지상태를 위해 최대 제동력을 형성하는 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 제어부(90)는 상기 제동모드 중 급제동모드인 경우, 상기 캐리지(10)의 속도와 무관하게 상기 제동회로(130)에서 상기 비저항선로(138)를 연결할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 상기 급제동모드는 제동에 따라 캐리지(10)에 작용할 수 있는 충격을 완화하는 것보다 신속하게 캐리지(10)를 제동하는 것을 우선하는 것이며, 이를 위해 본 발명의 일 실시예는 상기 캐리지(10)의 속도에 무관하게 제동력을 최대로 부여한다.

즉, 제어부(90)는 급제동모드로 인식한 경우, 상기 제동회로(130)에 상기 비저항선로(138)를 연결함으로써 상기 전원부(250)의 양극을 단락시키고, 이를 통해 제동회로(130)를 통해 구동모터(15)에 제공할 수 있는 최대 제동력을 제공하여 신속한 제동을 수행하도록 한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예는 상기 저항부(136, 137)가 온도가 증가할수록 저항값이 낮아지는 NTC소자(136)를 포함할 수 있다. NTC(NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT OF RESISTANCE)소자란, 해당 소자의 온도가 증가할 수록 저항값이 낮아지는 특성을 가지는 저항소자를 의미한다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서 저항선로(135)는 저항부(136, 137)를 마련하여 상기 저항부(136, 137)에서 구동모터(15)의 외력을 전력으로 소비하는데, 상기 저항부(136, 137)에서 상기 전력은 주로 열로 소비되며, 이에 따라 상기 저항부(136, 137)는 제동모드가 지속될수록 온도가 증가한다.

즉, 본 발명의 저항부(136, 137)에 마련된 NTC소자(136)는 제동이 지속될수록 저항값이 낮아지고, 이에 따라 저항부(136, 137)에서 소비되는 전력량이 증가하면서 상기 구동모터(15)에 제공되는 제동력이 점차 증가하게 된다.

결국, 본 발명의 일 실시예는 비저항선로(138)보다 더 낮은 제동력을 구동모터(15)에 형성하는 저항선로(135)를 구비하되, 저항선로(135)의 저항부(136, 137)에 NTC소자(136)를 포함시킴으로써, 저항선로(135)를 연결한 제동모드에서 제동이 진행될수록 NTC소자(136)에 의해 점차 제동력이 증가되도록 한다.

이를 통해, 주행로봇(100)에 제공되는 제동력이 점진적으로 증가하게 하여 충격을 완화시키면서 주행로봇(100)의 정지를 위한 충분한 크기의 제동력이 제공될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 저항부에 상기 제어부에 의해 저항값이 조절되는 가변저항과 상기 NTC소자가 직렬 배치되고, 상기 구동모터는 전원케이블을 통해 상기 구동회로 및 제동회로와 선택적으로 연결되며, 상기 가변저항은 상기 전원케이블의 길이가 길수록 저항값이 더 작도록 조절될 수 있다.

전원부(250)로부터 전원케이블(255)을 통해 전력을 공급받는 구동모터(15)의 경우, 상기 제동회로(130)에서 상기 전원케이블(255)에 존재하는 선로저항(257)을 이용하여 상기 제동회로(130)에서 상기 구동모터(15)의 제동력을 형성할 수 있다.

다만, 상기 전원케이블(255)의 길이에 따라 전원케이블(255)에 존재하는 선로저항(257)의 크기가 변할 수 있고, 이에 따라 상기 전원케이블(255)의 선로저항(257)을 이용하여 저항선로(135)가 제동력을 형성하는 것은 그 제동력의 크기가 변할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예는 저항선로(135)상에 가변저항(137)을 구비한다.

제어부(90)는 상기 전원케이블(255)의 선로저항(257)과 가변저항(137)의 합산값이 일정값을 이루도록 상기 가변저항(137)을 제어할 수 있다. 예컨대, 전원케이블(255)의 길이가 길어 선로저항(257)이 커지면 제어부(90)는 가변저항(137)의 크기를 작게 조절하고, 전원케이블(255)의 길이가 짧아 선로저항(257)이 작아지면 제어부(90)는 가변저항(137)의 크기를 크게 조절하여 제동회로(130)에 의해 제공되는 저항값을 일정하게 유지한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예는 전원케이블(255)의 선로저항(257)을 이용하여 제동회로(130)를 구성하면서, 전원케이블(255)의 선로저항(257)이 변하더라도 구동모터(15)에 제공되는 제동력을 일정하게 형성될 수 있도록 가변저항(137)을 배치하는 것이다.

한편, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따라 캐리지(10)와 홀더(20)가 구비된 주행로봇(100)이 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 캐리지(10)는 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)를 포함하고, 상기 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)의 사이에서 상기 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)를 연결하며 유연성이 가변하는 홀더(20)가 마련되고, 상기 제어부(90)는 상기 홀더(20)의 유연성을 조절하여 상기 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)간의 상대위치 구속여부를 결정한다.

도 3에는 홀더(20)가 전방캐리지(10a)와 후방캐리지(10b) 사이에 위치하고, 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)를 서로 연결한 모습이 도시되어 있다. 한편, 홀더(20)는 유연성이 가변하도록 마련된다. 즉, 홀더(20)는 유연성이 증가하여 그 길이가 가변하거나 휘어짐이 발생할 수 있도록 유연해질 수 있고, 유연성이 감소되어 길이 및 외형이 변형되지 않도록 고정될 수도 있다.

홀더(20)는 유연성이 변화하기 위해 다양한 방식으로 마련될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 공기의 주입에 의해 길이 및 내부 압력이 변화될 수 있도록 마련될 수 있다.

즉, 배관(200)의 상태에 따라, 제어부(90)는 홀더(20)에 공기를 주입 또는 배출시켜 홀더(20)를 유연하게 할 수도 있고, 홀더(20)를 단단하게 할 수도 있다. 공기가 배출되어 유연해진 홀더(20)는 휘어짐 등의 변형이 발생할 수 있고, 이에 따라 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)간에 회동과 같은 상대위치 변화를 허용할 수 있다.

또한, 공기가 주입되어 강건해진 홀더(20)는 외형이 변형되는 것이 제한되고, 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)간의 상대위치가 구속된다. 특히, 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)의 길이방향 중심축이 동일해지도록 구속될 수 있다.

나아가, 홀더(20)의 유연성 변화에 따라 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)는 상호간의 이격거리가 가변할 수 있다. 예컨대, 공기가 주입된 홀더(20)는 길이가 증가하여 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b) 상호간의 이격거리를 증가시킬 수 있고, 공기가 배출된 홀더(20)는 길이가 감소하여 상기 이격거리가 감소될 수도 있다.

한편, 도 3 내지 4와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 홀더(20)가 기체의 주입 또는 배출에 의해 내부압력이 변화하는 에어셀(22)을 포함하고, 상기 에어셀(22)의 내부압력에 따라 유연성이 조절될 수 있다.

도 4에는 도 3에 도시된 주행로봇(100)의 홀더(20)가 도시되어 있다. 도 3 내지 4를 참고하면, 홀더(20)는 공기의 주입 또는 배출에 의해 유연성 또는 변형성이 가변하는 에어셀(22)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 홀더(20)는 전방캐리지(10a)와 후방캐리지(10b) 사이를 유연하게 또는 단단하게 연결할 수 있다. 나아가, 상기 에어셀(22)은 그 길이가 가변하여 상기 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)의 길이방향 거리 또한 조절할 수 있다.

예를 들면, 홀더(20)가 에어셀(22)에 공기를 주입시켜 내부압력을 높일 경우, 홀더(20)는 전방캐리지(10a)와 후방캐리지(10b)가 서로 지지되어 고정될 수 있도록 한다. 다른 예로, 홀더(20)가 에어셀(22)의 공기를 배출하여 내부압력을 감소시키는 경우, 휘어짐 등에 대한 유연성이 증가하여 주행로봇(100)의 주행할 수 있는 배관(200) 형상이 다양해진다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 에어셀(22)이 상기 홀더(20)에서 상기 전방캐리지(10a)를 바라보는 전단부에 마련된 제1에어셀(22a) 및 상기 홀더(20)에서 상기 후방캐리지(10b)를 바라보는 후단부에 마련된 제2에어셀(22b)을 포함할 수 있다.

제어부(90)는 상기 전방캐리지(10a)가 상기 배관(200)의 굴곡지점을 경유하는 경우 상기 제1에어셀(22a)의 내부압력을 감소시키고, 상기 후방캐리지(10b)가 상기 굴곡지점을 경유하는 경우 상기 제2에어셀(22b)의 내부압력을 감소시킬 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더(20)는 전방캐리지(10a)에 인접하여 설치되는 제1에어셀(22a)과, 후방캐리지(10b)에 인접하여 설치되는 제2에어셀(22b)을 포함할 수 있으며, 제1에어셀(22a)과 제2에어셀(22b)은 서로 이격되도록 마련될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 것처럼 제1에어셀(22a)과 제2에어셀(22b) 사이에는 지지롤러(23)가 마련될 수 있다. 지지롤러(23)는 홀더(20)에서 배관(200) 내부를 바라보는 측면상에 마련될 수 있고, 원주방향으로 서로 이격된 복수개로 마련될 수 있다.

지지롤러(23)는 제1에어셀(22a)과 제2에어셀(22b)에 공기의 주입 또는 배출로 인하여 홀더(20)가 유연한 상태로 변화될 때, 홀더(20)를 배관(200)으로부터 보다 용이하게 이동될 수 있도록 보조할 수 있다.

제어부(90)는 상기 제1에어셀(22a) 및 제2에어셀(22b) 중 어느 하나의 에어셀(22)에 공기의 주입 또는 배출을 하여 주행로봇(100) 또는 홀더(20)의 유연성을 단계적으로 조절할 수 있다. 이를 통해, 배관내부 주행로봇(100)의 곡선주행을 효과적으로 수행할 수 있다.

도 6에는 하부로 개방된 배관(200)을 주행하는 배관내부 주행로봇(100)이 도시되어 있다. 도 6을 참고하여 곡관을 주행하기 위한 제어부(90)의 제어상황을 살펴보면 다음과 같다.

(a)상태에서 주행로봇(100)은 직선주행 중 전방캐리지(10a)가 곡선주행을 위한 굴곡지점에 도달한다. (a)상태와 같이 전방캐리지(10a)가 곡관의 굴곡지점에 진입하게 될 때에는, 제어부(90)가 제1에어셀(22a)의 공기를 배출시켜 홀더(20)에 대한 제1에어셀(22a)의 상대위치 변화를 허용하여 길이가 휘어지도록 한다.

제1에어셀(22a)의 내부압력을 감소시켜 유연성을 증가시킨 모습이 (b)상태에 해당한다. 제어부(90)는 제1에어셀(22a)의 유연성을 증가시켜 (b)에서와 같이 목표 주행방향이 현재의 주행방향을 벗어나는 경우 전방캐리지(10a)가 목표 주행방향을 향할 수 있도록 휘어질 수 있게 홀더(20)의 유연성을 증가시킨다.

(b)의 경우, 곡관의 출구가 하부를 향하는 경우에 해당하는데, 이 경우는 직선방향의 출구가 있더라도 하부가 개방된 곡관에서 전방캐리지(10a)가 하중에 의해 개방된 하부 경로로 진입할 수 있다.

이후, 후방캐리지(10b)가 굴곡지점에 도달하게 되면 (c)에서와 같이 제어부(90)는 제2에어셀(22b)의 공기를 배출시켜 홀더(20) 후방측의 유연성을 증가시킨다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 곡선주행을 수행할 수 있다.

나아가, 전방캐리지(10a)가 굴곡지점을 완전히 벗어난 상황이라면 상기 제1에어셀(22a)의 내부압력을 높여 전방캐리지(10a)와 홀더(20)간의 상대위치를 고정시킴으로써, 상기 전방캐리지(10a)에 의한 후방캐리지(10b)의 견인력을 향상시킬 수도 있다.

한편, 도 5는 도 3에 도시된 캐리지(10)를 나타낸 도면이다. 도 3 및 5를 참고하면, 캐리지(10)는 에어실린더(12), 플레이트부(11) 및 링크부(13)를 포함할 수 있다. 캐리지(10)는 구동롤러(14a)가 배관(200) 내측벽에 지지되어 주행할 수 있으며, 제어상태에 따라서는 구동롤러(14a)가 배관(200) 내측벽으로부터 이격될 수 있다.

캐리지(10)는 에어실린더(12)를 포함한다. 에어실린더(12) 내부로 공기가 유입 또는 배출 될 수 있으며, 이에 따라 에어실린더(12)는 길이가 팽창 또는 수축될 수 있고, 제어부(90)에 의해 제어될 수 있다.

전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)의 에어실린더(12)는 각기 제어될 수 있다. 예를 들면, 전방캐리지(10a)의 에어실린더(12)에 공기가 유입되고, 후방캐리지(10b)의 에어실린더(12)에 공기가 배출될 수 있다.

이 경우는, 전방캐리지(10a)는 배관(200)의 내측벽에 지지되어 주행할 수 있는 상태이며 후방캐리지(10b)는 배관(200)의 내측벽으로부터 이격되어 직접 구동력을 통해 주행하지 못한다. 다만, 전방캐리지(10a)의 주행에 견인되어 후방캐리지(10b)는 배관(200) 내부를 이동할 수는 있다.

플레이트부(11)는 제1플레이트(11a) 및 제2플레이트(11b)를 포함한다. 제1플레이트(11a)는 주행방향을 기준으로 에어실린더(12)의 후단에 연결될 수 있다. 또한, 가이드포스트는 캐리지(10)의 길이방향과 동일한 길이방향을 가지도록 연장된 빔의 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 가이드포스트는 상기 제1플레이트(11a)로부터 연장된 형상으로 마련될 수 있고, 제2플레이트(11b)는 가이드포스트의 단부에 고정되어 제1플레이트(11a)와 가이드포스트를 통해 연결될 수 있다.

에어실린더(12)의 팽창 또는 수축에 의해 제1플레이트(11a) 및 제2플레이트(11b)의 이격거리는 변화될 수 있다. 예컨대, 에어실린더(12)의 후단에 설치되는 제1플레이트(11a)는 가이드포스트를 따라 에어실린더(12)의 팽창 및 수축에 의해 이동이 가능하다.

가이드포스트의 단부에 설치된 제2플레이트(11b)는 고정되어 있다. 에어실린더(12)에 공기가 주입되어 에어실린더(12)가 팽창되면, 에어실린더(12)의 후단에 설치된 제1 플레이트(11)는 가이드포스트를 따라 이동하게 된다.

한편, 제1플레이트(11a)와 제2플레이트(11b)의 서로 마주보는 면에 회동되도록 설치된 링크부(13)를 포함할 수 있다. 링크부(13)는 제1링크(13a)와 제2링크(13b)를 포함하며 상기 제1링크(13a) 및 제2링크(13b)는 각각 제1플레이트(11a) 및 제2플레이트(11b)에 설치된다.

제1링크(13a)와 제2링크(13b)는 X자로 연결될 수 있다. 이에 따라, 링크부(13)는 제1 플레이트(11)와 제2플레이트(11b)의 이격거리가 변화하면 캐리지(10)에서 수직한 방향으로의 길이가 변화될 수 있다.

예컨대, 배관(200)의 직경이 클 경우, 제어부(90)는 에어실린더(12)의 수축시켜서 제1플레이트(11a)와 제2플레이트(11b) 사이의 이격거리를 좁히고, 링크부(13)의 끝단이 배관(200) 내측벽에 닿도록 조절할 수 있다. 반대로, 배관(200)의 직경이 작을 경우에는, 제1 플레이트(11)와 제2 플레이트(11) 사이의 이격거리를 넓혀 링크부(13)를 배관(200) 내측벽에 닿도록 조절 할 수 있다.

X자로 연결된 제1링크(13a)와 제2링크(13b)를 포함하는 링크부(13)는 플레이트부(11)의 외주면을 따라 복수개가 설치될 수 있다. 예를 들면, 링크부(13)는 플레이트부(11) 외주면에 일정하게 이격되어 3개 이상 설치될 수 있다. 이를 통해, 캐리지(10)를 배관(200) 내측벽에 보다 안정적으로 지지하여 내부 중앙에 위치시킬 수 있다.

상기 제1,2플레이트(11a, 11b)로부터 연장된 링크부(13)의 끝단에는 롤러부(14)가 마련될 수 있다. 롤러부(14)는 구동롤러(14a)를 포함하며, 배관(200) 내측벽에 접촉되어 캐리지(10)를 주행시킬 수 있다. 링크부(13)는 롤러부(14)가 배관(200)의 내측벽에 지지되도록 가압할 수 있다.

롤러부(14)는 구동롤러(14a)와 함께 보조롤러(14b)를 더 포함할 수 있다. 구동롤러(14a)에는 구동모터(15)가 연결될 수 있고, 제1링크(13a)의 끝단에 마련될 수 있다. 구동모터(15)는 구동롤러(14a)와 연결되도록 제1링크(13a)의 측면에 마련될 수 있다.

한편, 보조롤러(14b)는 제2링크(13b)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 구동롤러(14a)에 의해 캐리지(10)가 주행하게 될 때, 보조롤러(14b)는 캐리지(10)가 배관(200) 내측벽에 이탈되지 않고 안정적으로 주행할 수 있도록 가이드할 수 있다.

상기 구동롤러(14a) 및 보조롤러(14b)의 결합관계를 본 발명의 일 실시예에 대한 것이며, 구동롤러(14a)가 제2링크(13b)에 마련되고 보조롤러(14b)가 제1링크(13a)에 마련되거나, 구동롤러(14a) 및 보조롤러(14b)가 제1,2링크에 각각 마련되는 것도 무방할 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 상기 배관(200) 중 하부가 개방된 지점을 주행하는 경우, 상기 제어부(90)가 상기 에어셀(22)의 내부압력을 증가시켜 상기 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)간의 상대위치를 구속 및 고정시킨다.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)이 해부가 개방된 지점을 가지는 아래부기 T관(210)을 건너 직선으로 주행하는 상태가 도시되어 있다. 도 7을 참고하여 아래부기 T관(210)을 통과하여 직선주행을 하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

배관내부 주행로봇(100)은 (a)상태와 같이 배관(200)의 내측벽에 전방캐리지(10a) 및 후방캐리지(10b)가 지지되어 구동롤러(14a)에 의해 주행한다. (b)상태와 같이 전방캐리지(10a)가 하부가 개방된 지점에 도달하면, 제어부(90)는 홀더(20)에 공기를 주입시켜 홀더(20)의 내부 압력을 증가시킴으로써 홀더(20)를 강건한 상태로 유지한다.

즉, 홀더(20)의 유연성을 제거하고 전방캐리지(10a)가 하부가 개방된 지점에 위치되더라도 그 상대위치가 홀더(20) 및 후방캐리지(10b)에 구속되어 직선경로상에서 전방캐리지(10a)가 벗어나지 않도록 하는 것이다.

나아가, 제어부(90)는 전방캐리지(10a)의 링크부(13)를 배관(200) 내측벽으로부터 이격시킬 수 있다. 예컨대, 전방캐리지(10a)의 에어실린더(12)에 공기를 배출시켜 제1플레이트(11a)와 제2플레이트(11b)를 서로 이격시킴으로써, 링크부(13)의 끝단을 배관(200) 내측벽으로 이격시킬 수 있다.

이 경우, 배관내부 주행로봇(100)은 후방캐리지(10b)에 의해 배관(200) 내측벽에 지지되고, 전방캐리지(10a)는 후방캐리지(10b)에 고정된 상태이며, 주행로봇(100)은 후방캐리지(10b)에 의해 주행방향으로 주행할 수 있다.

후방캐리지(10b)에 의해 지지된 전방캐리지(10a)는 도 7의 (b)에서와 같이 아래부기 T관(210)의 개방된 하부를 지나 직선으로 이동할 수 있다. 이후, 전방캐리지(10a)가 하부가 개방된 배관(200)을 지나 (c)상태가 되면 제어부(90)는 전방캐리지(10a)의 에어실린더(12)에 공기를 주입하여 링크부(13)를 배관(200) 내측벽을 향하여 이동시켜 롤러부(14)를 접촉시킬 수 있다. 전방캐리지(10a)는 배관(200) 내측벽에 지지되어 주행할 수 있다.

전방캐리지(10a)가 개방지점을 지나고 후방캐리지(10b)가 개방지점에 도달하는 (c) 및 (d)상태가 되면, 후방캐리지(10b)는 링크부(13)를 배관(200) 내측벽으로부터 이격시킨다. 예를 들면, 후방캐리지(10b)의 에어실린더(12)에 공기를 배출시켜 제1플레이트(11a)와 제2 플레이트(11)를 서로 이격시켜 링크부(13)를 배관(200) 내측벽으로터 이격시킬 수 있다.

이 경우, 후방캐리지(10b)는 전방캐리지(10a)에 의해 지지되어 (d)와 같이 아래부기 T관(210)의 개방된 하부를 지나쳐 (e)와 같이 주행할 수 있다.

제어부(90)는 배관내부 주행로봇(100)이 아래부기 T관(210)의 개방된 하부를 통과하게 될 때 홀더(20)의 에어셀(22)에 공기를 주입시켜 내부 압력을 크게 증가시켜 단단하게 유지한다. 이와 같이 홀더(20)의 성질을 단단하게 변화시키거나 유연하게 변화시켜 배관내부 주행로봇(100)은 아래부기 T관(210)의 개방된 하부를 통과하여 주행할 수 있고 곡관을 보다 원활하게 주행할 수 있다.

한편, 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100)은 제어부(90)가 배관(200)의 내부를 주행하는 캐리지(10)가 제동모드인지 판단하는 제1제동판단단계(S100); 및 상기 제1제동판단단계(S100)에서 상기 제동모드로 판단한 경우, 상기 제어부(90)는 전력을 제공하는 전원부(250)를 포함하며 상기 캐리지(10)의 구동모터(15)에 선택적으로 연결되는 구동회로(120)를 해제상태로 제어하고, 상기 전원부(250)가 제외된 상태로 상기 구동모터(15)에 선택적으로 연결되는 제동회로(130)를 연결상태로 제어함으로써 상기 구동모터(15)에 제동력을 형성하는 제동단계(S300);를 포함한다.

앞서 설명한 배관내부 주행로봇(100)에서 이미 언급한 부분의 설명은 가급적 생략한다. 제1제동판단단계(S100)에서 제어부(90)는 사용자의 컨트롤콘솔 등의 조작신호를 통해 주행로봇(100)의 제동모드를 판단할 수 있다.

상기 제1제동판단단계(S100)에서 제동모드로 판단된 경우, 상기 제어부(90)는 제동단계(S300)에서 구동회로(120)를 해제상태로 제어하고, 제동회로(130)를 연결상태로 제어함으로써, 상기 구동모터(15)를 발전기로 작동시켜 외력을 소비함으로써 제동력을 부여된 결과를 구현한다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배관내부 주행로봇(100) 제어방법은 상기 제1제동판단단계(S100) 이후, 상기 제1제동판단단계(S100)에서 상기 제동모드로 판단한 경우, 상기 제어부(90)가 일반제동모드인지 판단하는 제2제동판단단계(S200);를 더 포함할 수 있고, 상기 제동단계(S300)는, 상기 제2제동판단단계(S200)에서 상기 일반제동모드로 판단한 경우, 상기 제어부(90)가 상기 캐리지(10)의 속도가 기준속도 이상이면 상기 제동회로(130)에서 저항부(136, 137)가 포함된 저항선로(135)를 연결하고, 상기 캐리지(10)의 속도가 상기 기준속도 미만이면 상기 제동회로(130)에서 단락상태의 비저항선로(138)를 연결함으로써, 상기 구동모터(15)의 제동력을 조절하는 일반제동과정(S310);을 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1제동판단단계(S100)에서 제동모드로 판단된 경우, 상기 제어부(90)는 제2제동판단단계(S200)를 통해 현재 주행로봇(100)에 요구되는 제동모드가 일반제동모드인지 아닌지 판단한다. 일반제동모드가 아닌 경우 급제동모드로 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예는 제동단계(S300)에 일반제동과정(S310)을 포함할 수 있으며, 상기 제2제동판단단계(S200)에서 일반제동모드로 판단되면, 상기 제어부(90)는 일반제동과정(S310)을 통해, 제동회로(130)를 연결상태로 제어하되 캐리지(10)의 속도가 기준속도 이상에서 저항선로(135)를 연결하여 제동력을 제공하고, 캐리지(10)의 속도가 기준속도 미만이면 비저항선로(138)를 연결하여 최대 제동력을 제공함으로써, 주행로봇(100)에 전달될 수 있는 충격을 완화시킨다.

상기 캐리지(10)의 속도를 측정하기 위한 속도센서계가 상기 캐리지(10) 또는 구동롤러(14a)에 마련될 수 있으며, 제어부(90)는 상기 속도센서계의 정보값을 수신하여 캐리지(10)의 속도를 파악할 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 것처럼 제동단계(S300)는 급제동과정(S330)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2제동판단단계(S200)에서 일반제동모드가 아닌 것으로 파악되면 제어부(90)는 급제동모드인 것으로 판단할 수 있다.

급제동과정(S330)에서 상기 제어부(90)는 상기 캐리지(10)의 속도와 무관하게 상기 제동회로(130)의 상기 비저항선로(138)를 연결함으로써, 제동모드에서 최대 제동력을 구동모터(15)에 부과하여 신속한 제동을 수행하게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 캐리지 12 : 에어셀
13 : 링크부 14 : 구동롤러
15 : 구동모터 16 : 가이드포스트
11 : 플레이트부 20 : 홀더
22 : 에어셀 23 : 지지롤러
90 : 제어부 100 : 배관내부 주행로봇
120 : 구동회로 122 : 제어스위치
130 : 제동회로 135 : 저항선로
138 : 비저항선로 200 : 배관
210 : 아래보기 T관 250 : 전원부
255 : 전원케이블 257 : 선로저항

Claims (10)

1. 구동롤러가 구비되어 배관 내부를 이동하는 캐리지;
   전원부로부터 전력을 공급받아 상기 구동롤러에 구동력을 제공하는 구동모터;
   상기 전원부를 포함하며 상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 구동회로;
   상기 구동모터에 선택적으로 연결되는 제동회로; 및
   상기 구동회로 및 제동회로 중 어느 하나를 택일적으로 상기 구동모터와의 연결상태로 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 캐리지의 주행모드에서 상기 구동회로를 연결상태로 제어하고, 상기 캐리지의 제동모드에서 상기 제동회로를 연결상태로 제어하며,
   상기 제동회로는 상기 주행모드에서 해제상태가 되어 상기 구동모터와 분리되고,
   상기 구동회로는 상기 제동모드에서 해제상태가 되어 상기 구동모터와 분리되는 배관내부 주행로봇.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동모터의 양단에는 상기 구동회로 및 제동회로 중 어느 하나와 선택적으로 연결되는 제어스위치가 각각 마련되고,
   상기 제어부는 상기 제어스위치를 제어하여 상기 구동회로 및 제동회로의 연결상태를 제어하는 배관내부 주행로봇.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제동회로에는 저항부가 포함된 저항선로와 단락상태의 비저항선로가 병렬적으로 마련되고, 상기 저항선로 및 비저항선로 중 어느 하나를 상기 구동모터의 양극 사이에 연결하는 저항스위치가 마련된 배관내부 주행로봇.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제동모드 중 일반제동모드인 경우, 상기 캐리지의 속도가 기준속도 이상인 경우 상기 제동회로에서 상기 저항선로를 연결하며, 상기 기준속도 미만인 경우 상기 제동회로에서 상기 비저항선로를 연결하는 배관내부 주행로봇.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제동모드 중 급제동모드인 경우, 상기 캐리지의 속도와 무관하게 상기 제동회로에서 상기 비저항선로를 연결하는 배관내부 주행로봇.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 저항부는 온도가 증가할수록 저항값이 낮아지는 NTC소자를 포함하는 배관내부 주행로봇.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 저항부는 상기 제어부에 의해 저항값이 조절되는 가변저항과 상기 NTC소자가 직렬 배치되고,
   상기 구동모터는 전원케이블을 통해 상기 구동회로 및 제동회로와 연결되며,
   상기 가변저항은 상기 전원케이블의 길이가 길수록 저항값이 더 작도록 조절되는 배관내부 주행로봇.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 캐리지는 전방캐리지 및 후방캐리지를 포함하고,
   상기 전방캐리지 및 후방캐리지의 사이에서 상기 전방캐리지 및 후방캐리지를 연결하며 유연성이 가변하는 홀더가 마련되고,
   상기 제어부는 상기 홀더의 유연성을 조절하는 배관내부 주행로봇.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 홀더는 기체의 주입 또는 배출에 의해 내부압력이 변화하는 에어셀을 포함하고, 상기 에어셀의 내부압력에 따라 유연성이 조절되는 배관내부 주행로봇.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 에어셀은 상기 홀더에서 상기 전방캐리지를 바라보는 전단부에 마련된 제1에어셀 및 상기 홀더에서 상기 후방캐리지를 바라보는 후단부에 마련된 제2에어셀을 포함하는 배관내부 주행로봇.

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