KR102275375B1 - Moving robot for inspecting pipeline - Google Patents

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KR102275375B1
KR102275375B1 KR1020200011965A KR20200011965A KR102275375B1 KR 102275375 B1 KR102275375 B1 KR 102275375B1 KR 1020200011965 A KR1020200011965 A KR 1020200011965A KR 20200011965 A KR20200011965 A KR 20200011965A KR 102275375 B1 KR102275375 B1 KR 102275375B1
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KR
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KR1020200011965A
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강동민
박철재
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대구대학교 산학협력단
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Abstract

A mobile robot for external inspection of a pipe of the present invention is a mobile robot moving along the outer circumferential surface of the pipe and inspecting the pipe, comprising: an inspection unit block that rotates along the outer circumferential surface of the pipe and is equipped with a rotating inspection member for inspecting the pipe; a pair of driving unit blocks coupled to the front and rear of the inspection unit block; a plurality of driving wheels rotated by a driving motor mounted on the pair of driving unit blocks; and an arm assembly coupled to the pair of driving unit blocks, including a roller at an end thereof, and surrounding and supporting the pipe.

Description

배관 외부 검사용 이동로봇{Moving robot for inspecting pipeline}A moving robot for external inspection of pipelines

본 발명은 배관 외부 검사용 이동로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 외부로 이동하면서 배관 외주면의 결함을 검사할 수 있는 이동로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile robot for inspecting the outside of a pipe, and more particularly, to a mobile robot capable of inspecting defects on the outer peripheral surface of a pipe while moving outside the pipe.

일반적으로 대규모 배관라인이 설치된 산업현장에서는 사용중인 배관의 상태를 수시로 검사하고 청소하여 생산성을 유지하고 생산설비의 안전을 확보할 필요가 있다. 수십 미터 이상의 길고 큰 배관을 포함하는 플랜트 설비에서도 배관의 상태를 검사하는 것은 매우 중요한 업무이다.In general, in industrial sites where large-scale piping lines are installed, it is necessary to maintain productivity and secure production facilities by frequently inspecting and cleaning the condition of piping in use. It is very important to inspect the condition of pipes even in plant facilities that include long and large pipes of several tens of meters or more.

그런데, 대부분의 배관이 사람이 쉽게 접근하기 어려운 위치에 설치되어 있으므로 작업자가 직접 접근하여 배관을 검사하거나 청소 또는 보수를 하는데 많은 어려움이 있다.However, since most of the pipes are installed in locations that are difficult for people to easily access, it is difficult for an operator to directly access the pipes to inspect, clean, or repair the pipes.

종래에는 필요한 위치까지 임시 구조물을 설치하여 작업자가 직접 접근해서 배관의 상태를 검사, 청소 또는 보수하고 있으나, 임시 구조물은 설치하는데 많은 시간과 비용이 필요하고 설치한 후에 계속 유지할 수 없기 때문에 사용 후 철거했다가 나중에 필요할 때 다시 설치해야 하므로 작업시간과 비용이 많이 소요되는 문제가 있다. 또한 임시 구조물 위에서 작업자가 작업을 해야 하므로 안전사고의 위험을 피하기 어려운 문제도 있다.Conventionally, temporary structures are installed up to the required location and workers directly approach to inspect, clean, or repair the condition of the pipes. However, temporary structures require a lot of time and money to install and they cannot be maintained after installation, so they are demolished after use. There is a problem in that it takes a lot of work time and money because it has to be installed again later when necessary. In addition, there is a problem in that it is difficult to avoid the risk of safety accidents because workers have to work on temporary structures.

이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에는 배관을 따라 주행하면서 검사를 하거나 보수작업을 수행하는 로봇에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그런데 현재까지 연구되고 있는 대부분의 로봇은 배관의 내부를 주행하도록 제작된 것이어서 배관의 내부에 물질이 채워져 있는 경우에는 검사나 보수작업이 불가능한 문제가 있다. 특히 내부의 물질이 인화성 물질인 경우에 사용할 수 있는 로봇은 전무한 실정이다.In order to solve this problem, recently, research on a robot that performs inspection or repair work while driving along a pipe is being actively researched. However, since most of the robots studied so far are designed to travel inside the pipe, there is a problem that inspection or repair work is impossible when the inside of the pipe is filled with material. In particular, there is no robot that can be used when the material inside is flammable.

이러한 이유로 인해 배관 외부에서의 검사작업이나 보수작업은 여전히 임시 구조물과 작업자의 안전을 담보로 이루어지고 있는 실정이다.For this reason, inspection work or repair work outside the pipe is still being made with the security of temporary structures and workers as security.

등록특허공보 제10-1259494호Registered Patent Publication No. 10-1259494

본 발명은 배관 외부를 주행하면서 배관 외주면을 360도 전체에 대하여 검사할 수 있는 배관 외부 검사용 이동로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a mobile robot for inspecting the outside of the pipe that can inspect the outer circumferential surface of the pipe for the entire 360 degrees while driving outside the pipe.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배관 외부 검사용 이동로봇은, 배관의 외주면을 따라 이동하며 배관을 검사하는 이동로봇에 있어서, 배관 외주면을 따라 회전하며 배관을 검사하는 회전검사부재가 장착된 검사부블록; 상기 검사부블록의 전방 및 후방에 결합되는 한 쌍의 구동부블록; 상기 한 쌍의 구동부블록에 장착된 구동모터에 의해 회전되는 복수의 구동바퀴; 및 상기 한 쌍의 구동부블록에 결합되고 단부에 롤러를 구비하며 한 쌍이 배관을 감싸서 지지하는 암조립체를 포함한다.In order to achieve the above object, the mobile robot for inspecting the outside of the pipe of the present invention is a mobile robot that moves along the outer circumferential surface of the pipe and inspects the pipe. The inspection unit is equipped with a rotating inspection member that rotates along the outer circumferential surface of the pipe and inspects the pipe. block; A pair of driving unit blocks coupled to the front and rear of the inspection unit block; a plurality of driving wheels rotated by a driving motor mounted on the pair of driving unit blocks; and an arm assembly coupled to the pair of driving unit blocks and provided with a roller at an end thereof, and a pair of supporting pipes surround and support.

상기 회전검사부재는 그 내주면이 상기 배관 외주면에서 소정 거리 이격되는 원호 형태로 이루어지고, 그 내주면에 배관을 검사하는 복수의 검사센서가 장착될 수 있다.The rotation inspection member may be formed in an arc shape having an inner peripheral surface spaced apart from the outer peripheral surface of the pipe by a predetermined distance, and a plurality of inspection sensors for inspecting the pipe may be mounted on the inner peripheral surface.

상기 회전검사부재는 외주면에 랙이 형성되어 상기 검사부블록에 장착된 모터에 연결된 피니언에 의해 회동될 수 있다.The rotation inspection member may be rotated by a pinion connected to a motor mounted on the inspection unit block, the rack is formed on the outer peripheral surface.

상기 구동모터는 상기 한 쌍의 구동부블록에 경사지게 장착되고 회전축 단부에 연결된 모터베벨기어를 회전시키고, 상기 복수의 구동바퀴는 상기 모터베벨기어에 의해 회전되는 바퀴베벨기어를 구비할 수 있다.The driving motor may be inclinedly mounted to the pair of driving unit blocks and rotate a motor bevel gear connected to an end of a rotation shaft, and the plurality of driving wheels may include a wheel bevel gear rotated by the motor bevel gear.

상기 암조립체는, 상기 구동부블록의 양측에 결합되는 제1암과, 상기 제1암에 회동가능하게 연결되는 링크부재와, 상기 링크부재에 회동가능하게 연결되는 제2암과, 상기 제1암과 상기 제2암 사이에 결합되어 상기 암조립체가 내측으로 구부러지도록 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.The arm assembly includes a first arm coupled to both sides of the driving unit block, a link member rotatably connected to the first arm, a second arm rotatably connected to the link member, and the first arm and a spring coupled between the second arm and providing an elastic force so that the arm assembly is bent inwardly.

상기한 본 발명의 배관 외부 검사용 이동로봇에 의하면, 배관 외부를 주행하면서 배관 외주면을 360도 전체에 대하여 검사할 수 있다.According to the mobile robot for inspecting the outside of the pipe of the present invention, it is possible to inspect the outer circumferential surface of the pipe for the entire 360 degrees while traveling outside the pipe.

또한, 구동모터가 구동부블록에 경사지게 장착되고, 구동바퀴와 베벨기어에 의해 결합됨으로써, 구동모터가 견고하게 장착되고 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.In addition, the driving motor is mounted in an inclined manner to the driving unit block and coupled by the driving wheel and the bevel gear, so that the driving motor is securely mounted and the space can be efficiently utilized.

또한, 검사센서가 장착되는 회전검사부재가 모터에 의해 회동되어 배관 외주면의 360도 전체에 대하여 검사할 수 있다.In addition, the rotation inspection member to which the inspection sensor is mounted is rotated by the motor, so that it is possible to inspect the entire 360 degrees of the outer circumferential surface of the pipe.

그리고, 암조립체는 제1암과 제2암 사이에 결합되는 스프링에 의해 롤러가 배관 외주면에 밀착되어 경사지게 배치된 배관을 등반할 수 있다.In addition, the arm assembly can climb a pipe in which the roller is in close contact with the outer circumferential surface of the pipe by a spring coupled between the first arm and the second arm, and is inclinedly disposed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 구동모터와 구동바퀴가 장착된 구동부블록을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에서 구동모터와 구동바퀴가 생략된 구동부블록을 나타내는 사시도이다.
도 4는 구동모터를 나타내는 사시도이다.
도 5는 구동바퀴를 나타내는 사시도이다.
도 6은 암조립체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 회전검사부재와 모터가 생략된 검사부블록을 나타내는 사시도이다.
도 8은 회전검사부재와 베어링들을 나타내는 사시도이다.
도 9는 수평으로 배치된 배관에 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇이 설치된 것을 나타내는 사시도이다.
도 10은 경사지게 배치된 배관에 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇이 설치된 것을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a mobile robot for external inspection of a pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a driving unit block on which a driving motor and a driving wheel are mounted in FIG. 1 .
3 is a perspective view illustrating a driving unit block in which a driving motor and a driving wheel are omitted in FIG. 1 .
4 is a perspective view illustrating a driving motor.
5 is a perspective view illustrating a driving wheel.
6 is a perspective view showing the arm assembly.
7 is a perspective view showing the inspection unit block in which the rotation inspection member and the motor are omitted.
8 is a perspective view illustrating a rotation inspection member and bearings.
9 is a perspective view illustrating that the mobile robot for inspecting the outside of a pipe according to an embodiment of the present invention is installed on a pipe arranged horizontally.
10 is a perspective view illustrating that the mobile robot for inspecting the outside of the pipe according to an embodiment of the present invention is installed on the pipe arranged at an angle.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprising' or 'having' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a mobile robot for external inspection of a pipe according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇(100)은, 배관(P)의 외주면을 따라 이동하며 배관을 검사하는 이동로봇으로서, 배관 외주면을 따라 회전하며 배관을 검사하는 회전검사부재(130)가 장착된 검사부블록(110)과, 검사부블록의 전방 및 후방에 결합되는 한 쌍의 구동부블록(120)과, 한 쌍의 구동부블록에 장착된 구동모터(170)에 의해 회전되는 복수의 구동바퀴(180)와, 한 쌍의 구동부블록에 결합되고 단부에 롤러(165)를 구비하며 한 쌍이 배관을 감싸서 지지하는 암조립체(160)를 포함한다.The mobile robot 100 for inspecting the outside of the pipe according to an embodiment of the present invention is a mobile robot that moves along the outer circumferential surface of the pipe P and inspects the pipe, and a rotation inspection member that rotates along the outer circumferential surface of the pipe and inspects the pipe. Inspection unit block 110 to which 130 is mounted, a pair of driving unit blocks 120 coupled to the front and rear of the inspection unit block, and a plurality of driving units rotated by a driving motor 170 mounted on a pair of driving unit blocks of the driving wheel 180 and a pair of driving unit blocks and a roller 165 at an end thereof, and a pair of arm assemblies 160 that surround and support the pipe.

검사부블록(110)의 전방 및 후방에는 한 쌍의 구동부블록(120)이 복수의 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 검사부블록(110)에는 회전검사부재(130)가 회동가능하게 장착되고, 각 구동부블록(120)에는 하부에 구동바퀴(180)가 장착되고 양측부에 암조립체(160)가 결합될 수 있다. 검사부블록(110)과 구동부블록(120)에는 각각 홈 또는 관통홀 형태로 복수의 살빼기부가 형성되어 있어서 이동로봇(100)의 무게를 가볍게 만들 수 있다.A pair of driving unit blocks 120 may be coupled to the front and rear of the inspection unit block 110 by a plurality of fastening members. A rotation inspection member 130 is rotatably mounted on the inspection unit block 110 , and a driving wheel 180 is mounted on the lower portion of each driving unit block 120 , and the arm assembly 160 may be coupled to both sides thereof. The inspection unit block 110 and the driving unit block 120 each have a plurality of slimming portions formed in the form of grooves or through-holes, so that the weight of the mobile robot 100 can be made light.

도 2는 도 1에서 구동모터와 구동바퀴가 장착된 구동부블록을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1에서 구동모터와 구동바퀴가 생략된 구동부블록을 나타내는 사시도이며, 도 4는 구동모터를 나타내는 사시도이고, 도 5는 구동바퀴를 나타내는 사시도이며, 도 6은 암조립체를 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view showing a driving unit block in which the driving motor and driving wheels are mounted in FIG. 1 , FIG. 3 is a perspective view showing the driving unit block in FIG. 1 in which the driving motor and driving wheels are omitted, and FIG. 4 is a perspective view showing the driving motor and FIG. 5 is a perspective view showing the driving wheel, and FIG. 6 is a perspective view showing the arm assembly.

한 쌍의 구동부블록(120)에는 각각 구동모터(170)가 장착되는 한 쌍의 모터장착홈(122)이 상하로 관통되게 형성될 수 있다. 모터장착홈(122)은 구동부블록(120)에서 하단이 외측면을 향해 경사지도록 형성될 수 있다. 구동부블록(120)의 하부 일측에는 구동바퀴(180)의 절반 이상을 수용하는 한 쌍의 바퀴수용홈(124)이 형성될 수 있다. 바퀴수용홈(124)은 대체로 직육면체 형태로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 바퀴수용홈(124)의 하단 양측에는 한 쌍의 회전축(182)이 장착되는 회전축장착부(126)가 형성될 수 있다. 또한, 구동부블록(120)의 양측면에는 암조립체(160)의 상단부가 결합되는 암결합부(128)가 형성될 수 있다. 암결합부(128)는 폭방향 양측에 구동부블록(120)의 측면에 수직인 측방으로 연장되는 한 쌍의 리브가 형성될 수 있다. 암결합부(128)는 암조립체(160)가 체결되는 체결면이 경사지게 형성될 수 있다.A pair of motor mounting grooves 122 in which the driving motor 170 is mounted may be formed to penetrate vertically in the pair of driving unit blocks 120 . The motor mounting groove 122 may be formed so that the lower end of the driving unit block 120 is inclined toward the outer surface. A pair of wheel accommodating grooves 124 for accommodating at least half of the driving wheels 180 may be formed on one lower side of the driving block 120 . The wheel accommodating groove 124 may be generally formed in a rectangular parallelepiped shape. A pair of rotation shaft mounting portions 126 to which a pair of rotation shafts 182 are mounted may be formed on both lower ends of the pair of wheel accommodating grooves 124 . In addition, on both side surfaces of the driving unit block 120 , a female coupling unit 128 to which an upper end of the arm assembly 160 is coupled may be formed. A pair of ribs extending laterally perpendicular to the side surface of the driving unit block 120 may be formed on both sides of the female coupling unit 128 in the width direction. The female coupling part 128 may be formed so that a fastening surface to which the arm assembly 160 is fastened is inclined.

구동모터(170)는 전기모터로서 정역회전이 가능한 모터일 수 있다. 구동모터(170)는 구동부블록(120)에 2개씩 장착되어 구동바퀴(180)를 각각 회전시킬 수 있다. 구동부블록(120)이 한 쌍으로 구비되고 각 구동부블록(120)에 한 쌍의 구동모터(170)가 구비되므로, 총 4개의 구동모터(170)와 4개의 구동바퀴(180)가 구비된다. 4개의 구동모터(170)는 그 작동이 동기화되어 동시에 작동되도록 제어될 수 있다.The driving motor 170 may be an electric motor capable of forward and reverse rotation. Two driving motors 170 are mounted on the driving unit block 120 to respectively rotate the driving wheels 180 . Since the drive block 120 is provided as a pair and each drive block 120 is provided with a pair of drive motors 170 , a total of four drive motors 170 and four drive wheels 180 are provided. The four driving motors 170 may be controlled so that their operations are synchronized and operated at the same time.

구동모터(170)의 회전축에는 모터베벨기어(172)가 결합될 수 있다. 구동모터(170)의 회전축은 구동부블록(120)에 경사지게 장착되지만, 구동바퀴(180)의 회전축(182)에 수직으로 배치될 수 있다. 모터베벨기어(172)는 회전축(182)에 장착된 바퀴베벨기어(184)와 맞물려서 바퀴베벨기어(184)를 회전시킬 수 있다. 구동바퀴(180)는 바퀴베벨기어(184)와 결합되어 있으므로, 구동바퀴(180)는 바퀴베벨기어(184)와 함께 회전될 수 있다.A motor bevel gear 172 may be coupled to the rotation shaft of the driving motor 170 . The rotating shaft of the driving motor 170 is mounted at an angle to the driving unit block 120 , but may be disposed perpendicular to the rotating shaft 182 of the driving wheel 180 . The motor bevel gear 172 may be engaged with the wheel bevel gear 184 mounted on the rotation shaft 182 to rotate the wheel bevel gear 184 . Since the driving wheel 180 is coupled to the wheel bevel gear 184 , the driving wheel 180 may rotate together with the wheel bevel gear 184 .

도 6에 도시된 바와 같이, 암조립체(160)는, 구동부블록(120)의 양측에 결합되는 제1암(162)과, 제1암에 회동가능하게 연결되는 링크부재(166)와, 링크부재에 회동가능하게 연결되는 제2암(164)과, 제1암과 제2암 사이에 결합되어 암조립체가 내측으로 구부러지도록 탄성력을 제공하는 스프링(168)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the arm assembly 160 includes a first arm 162 coupled to both sides of the driving unit block 120 , a link member 166 rotatably connected to the first arm, and a link. It may include a second arm 164 rotatably connected to the member, and a spring 168 coupled between the first arm and the second arm to provide an elastic force so that the arm assembly is bent inwardly.

제1암(162)은 상단부가 구동부블록(120)의 양측에 마련된 암결합부(128)에 경사지게 체결되어 결합될 수 있다. 제1암(162)은 그 단면이 "ㄷ"자 모양으로 형성될 수 있다. 제1암(162)의 하단부 양측면에는 한 쌍의 링크부재(166)를 회동가능하게 결합하기 위한 회동축공이 형성될 수 있다.The upper end of the first arm 162 may be coupled to the arm coupling unit 128 provided on both sides of the driving unit block 120 by being obliquely fastened. The first arm 162 may have a “C” shape in its cross-section. A rotation shaft hole for rotatably coupling the pair of link members 166 may be formed on both sides of the lower end of the first arm 162 .

링크부재(166)는 제1암(162)의 하단부 외측에 한 쌍이 회동가능하게 결합될 수 있다. 링크부재(166)는 길쭉한 플레이트 형태로 이루어지되, 길이방향 양단부가 반원 형태를 가질 수 있다. 링크부재(166)의 상단부와 하단부에는 제1암(162)과 제2암(164)의 회동축공과 결합되는 회동축공이 각각 형성될 수 있다.A pair of link members 166 may be rotatably coupled to the outside of the lower end of the first arm 162 . The link member 166 may have an elongated plate shape, and both ends in the longitudinal direction may have a semicircular shape. A rotation shaft hole coupled to the rotation shaft hole of the first arm 162 and the second arm 164 may be formed at the upper end and the lower end of the link member 166 , respectively.

제2암(164)은 한 쌍의 링크부재(166)의 하단부에 회동가능하게 결합될 수 있다. 제2암(164)도 제1암(162)과 마찬가지로 그 단면이 "ㄷ"자 모양으로 형성될 수 있다. 제2암(164)의 상단부 양측면에는 한 쌍의 링크부재(166)의 하단부 회동축공과 결합되는 회동축공이 형성될 수 있다. 제2암(164)의 하단부에는 롤러(165)가 회전가능하게 장착될 수 있다. 롤러(165)는 제2암(164)의 길이방향에 평행한 축에 자유로이 회전가능하게 장착될 수 있다. 한 쌍의 암조립체(160)의 한 쌍의 롤러(165)는 배관(P)에서 한 쌍의 구동바퀴(180)의 반대쪽에 접촉하여 구름운동을 하며 이동로봇(100)을 지지할 수 있다.The second arm 164 may be rotatably coupled to the lower end of the pair of link members 166 . Like the first arm 162 , the second arm 164 may also have a “C” shape in its cross section. A rotation shaft hole coupled to a bottom portion rotation shaft hole of the pair of link members 166 may be formed on both sides of the upper end of the second arm 164 . A roller 165 may be rotatably mounted to the lower end of the second arm 164 . The roller 165 may be freely rotatably mounted on an axis parallel to the longitudinal direction of the second arm 164 . The pair of rollers 165 of the pair of arm assembly 160 may roll in contact with the opposite side of the pair of driving wheels 180 in the pipe P and support the mobile robot 100 .

제1암(162)과 제2암(164) 사이에는 스프링(168)이 연결되어 제1암(162)과 제2암(164)이 이루는 각도가 소정 각도 이하로 유지되도록 탄성력을 제공한다. 스프링(168)은 용수철 스프링으로 구성될 수 있고, 제1암(162)과 제2암(164)의 각 내측면에 결합되는 지지축에 스프링(168)의 양단이 장착될 수 있다. 배관(P)에 이동로봇(100)이 장착되었을 때, 스프링(168)은 소정 길이 늘어났다가 고정된 제1암(162)에 대해 제2암(164)을 당기는 탄성력을 제공함으로써, 롤러(165)가 배관(P)에 밀착되도록 할 수 있다. 그래서, 4개의 구동바퀴(180)와 4개의 롤러(165) 사이에 배관(P)이 밀착되도록 함으로써, 이동로봇(100)은 배관(P)이 수평하게 배치된 경우는 물론 소정 각도로 기울어져 배치된 경우에도 배관(P)에서 떨어지지 않고 지지되고 등반할 수도 있다.A spring 168 is connected between the first arm 162 and the second arm 164 to provide an elastic force so that the angle between the first arm 162 and the second arm 164 is maintained below a predetermined angle. The spring 168 may be configured as a spring spring, and both ends of the spring 168 may be mounted on a support shaft coupled to each inner surface of the first arm 162 and the second arm 164 . When the mobile robot 100 is mounted on the pipe P, the spring 168 extends a predetermined length and provides an elastic force for pulling the second arm 164 with respect to the fixed first arm 162, thereby providing the roller 165. ) can be in close contact with the pipe (P). So, by making the pipe P come into close contact between the four driving wheels 180 and the four rollers 165 , the mobile robot 100 is inclined at a predetermined angle as well as when the pipe P is horizontally disposed. Even when arranged, it can be supported and climbed without falling from the pipe (P).

도 7은 회전검사부재와 모터가 생략된 검사부블록을 나타내는 사시도이고, 도 8은 회전검사부재와 베어링들을 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view illustrating the inspection unit block in which the rotation inspection member and the motor are omitted, and FIG. 8 is a perspective view illustrating the rotation inspection member and the bearings.

검사부블록(110)은 전방과 후방에 한 쌍의 구동부블록(120)이 체결되어 결합될 수 있다. 검사부블록(110)은 무게를 줄이기 위해 복수의 홈과 구멍 형태의 살빼기부들이 형성될 수 있다.The inspection unit block 110 may be coupled with a pair of driving unit blocks 120 fastened to the front and rear sides. Inspection unit block 110 may be formed with a plurality of grooves and hole-shaped slimming parts in order to reduce the weight.

검사부블록(110)의 중앙부 일측에는 모터장착부(116)가 형성되어 있어서, 모터(140)가 모터장착부(116)에 수평하게 장착될 수 있다. 모터장착부(116)의 옆에는 피니언(142)이 수용되는 기어수용부(118)가 형성될 수 있다. 모터장착부(116)는 상면이 개방된 직육면체 홈 형태로 이루어지고, 기어수용부(118)와의 사이에 있는 격벽에 모터(140)의 회전축이 통과하는 홈이 형성될 수 있다. 기어수용부(118)는 중앙부에 상하로 개구된 사각형 모양의 관통공으로 이루어질 수 있다.A motor mounting unit 116 is formed on one side of the central portion of the inspection unit block 110 , so that the motor 140 may be horizontally mounted on the motor mounting unit 116 . A gear accommodating part 118 in which the pinion 142 is accommodated may be formed next to the motor mounting part 116 . The motor mounting part 116 may be formed in the form of a rectangular parallelepiped groove with an open upper surface, and a groove through which the rotation shaft of the motor 140 passes may be formed in the partition wall between the motor mounting part 118 and the gear accommodating part 118 . The gear accommodating part 118 may be formed of a square-shaped through-hole opened up and down in the center.

도 1에 도시된 바와 같이, 모터장착부(116)에 모터(140)가 장착되고, 모터(140)의 회전축 단부에 결합된 피니언(142)이 기어수용부(118)에 배치되면 피니언(142)의 상단부는 기어수용부(118)의 개구된 상면보다 위로 노출될 수 있다.1, when the motor 140 is mounted on the motor mounting unit 116, and the pinion 142 coupled to the end of the rotation shaft of the motor 140 is disposed in the gear receiving unit 118, the pinion 142 The upper end of the gear accommodating portion 118 may be exposed above the opened upper surface.

도 7에 도시된 바와 같이, 검사부블록(110)의 중앙부 하부에는 기어수용부(118)의 아래에 회전검사부재장착부(112)가 형성될 수 있다. 회전검사부재장착부(112)는 검사부블록(110)의 폭 전체에 걸쳐 하면과 양측면이 개구된 직육면체 홈 형태로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7 , a rotation inspection member mounting part 112 may be formed under the gear accommodating part 118 in the lower central portion of the inspection unit block 110 . The rotating inspection member mounting part 112 may be formed in the form of a rectangular parallelepiped groove having an open lower surface and both sides over the entire width of the inspection unit block 110 .

도 8은 회전검사부재와 베어링들을 나타내는 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a rotation inspection member and bearings.

회전검사부재(130)는 회전검사부재장착부(112)에 장착되는 복수의 베어링(114)에 의해 회동가능하게 설치될 수 있다. 회전검사부재(130)는 대략 240도의 원호 형태로 이루어질 수 있다. 회전검사부재(130)는 그 단면이 두꺼운 I 형태로 이루어질 수 있다. 회전검사부재(130)의 내경은 배관(P)의 외경보다 크게 형성되어, 배관(P)이 회전검사부재(130)의 외부에서 내부로 삽입될 수 있다.The rotation inspection member 130 may be rotatably installed by a plurality of bearings 114 mounted on the rotation inspection member mounting unit 112 . The rotation inspection member 130 may be formed in an arc shape of about 240 degrees. The rotation inspection member 130 may be formed in an I-shape having a thick cross-section. The inner diameter of the rotation inspection member 130 is formed larger than the outer diameter of the pipe (P), the pipe (P) can be inserted into the inside from the outside of the rotation inspection member (130).

복수의 베어링(114)은 회전검사부재장착부(112)의 내측면과 천정면에 결합되어 회전검사부재(130)를 반경방향과 좌우 폭방향으로 지지할 수 있다. 이를 위해, 복수의 베어링(114)은 회전검사부재장착부(112)의 내측면에 장착되어 회전검사부재(130)를 반경방향으로 지지하는 4개의 베어링(114)과, 회전검사부재장착부(112)의 천정면에 장착되어 회전검사부재(130)를 폭방향 내측으로 지지하는 4개의 베어링(114)을 포함할 수 있다.The plurality of bearings 114 may be coupled to the inner surface and the ceiling surface of the rotation inspection member mounting part 112 to support the rotation inspection member 130 in the radial direction and the left and right width directions. To this end, a plurality of bearings 114 are mounted on the inner surface of the rotation inspection member mounting part 112 to support the rotation inspection member 130 in a radial direction, four bearings 114 , and a rotation inspection member mounting part 112 . It is mounted on the ceiling surface of the rotation inspection member 130 may include four bearings 114 to support the inner width direction.

회전검사부재장착부(112)의 내주면에는 검사센서(150)가 장착되는 복수의 센서장착부(134)가 형성될 수 있다. 센서장착부(134)는 회전검사부재장착부(112)의 중심에 대해 90도 이상의 각도로 3개의 검사센서(150)가 장착될 수 있도록 형성될 수 있다.A plurality of sensor mounting units 134 to which the inspection sensor 150 is mounted may be formed on the inner circumferential surface of the rotation inspection member mounting unit 112 . The sensor mounting unit 134 may be formed so that three inspection sensors 150 can be mounted at an angle of 90 degrees or more with respect to the center of the rotation inspection member mounting unit 112 .

검사센서(150)는 TOF(Time of Flight) 또는 웹캠(Webcam)과 같은 카메라일 수 있다. TOF는 빛이 피사체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 계산할 수 있는 3D 센싱 모듈이 회로기판에 탑재된 카메라이다. 카메라로부터 나간 빛은 피사체의 굴곡에 따라 반사되어 돌아오는 시간이 각각 다르며, 이 시간차를 계산하여 피사체와의 거리나 3D 스캐닝, 높이 측정 등을 할 수 있다. 일반 카메라의 경우, 이동로봇(50)을 주행하면서 소정 간격마다 회전검사부재(130)를 회동하여 촬영한 영상을 사용자가 직접 보면서 배관(P)의 결함 또는 파손 부위를 검출할 수 있다. TOF의 경우, 입체적인 영상을 획득할 수 있으므로, 배관(P)의 결함 또는 파손 부위를 스스로 판단하여 검출할 수 있다.The inspection sensor 150 may be a camera such as a time of flight (TOF) or a webcam. TOF is a camera with a 3D sensing module mounted on a circuit board that can calculate the distance by measuring the time it takes for light to reflect off the subject and return. The light emitted from the camera has a different time to reflect and return depending on the curve of the subject, and by calculating the time difference, the distance to the subject, 3D scanning, and height measurement can be performed. In the case of a general camera, a defect or damaged portion of the pipe P can be detected while a user directly sees an image taken by rotating the rotation inspection member 130 at predetermined intervals while driving the mobile robot 50 . In the case of TOF, since a three-dimensional image can be obtained, a defect or a damaged portion of the pipe P can be determined and detected by itself.

회전검사부재(130)의 외주면에는 모터(140)에 연결된 피니언(142)이 맞물리는 랙(132)이 형성될 수 있다. 즉, 모터(140)는 랙(132)과 피니언(142)을 통해 회전검사부재(130)를 회전시킬 수 있다. 랙(132)은 회전검사부재(130)의 중심에 대해 대략 120도의 각도로 형성될 수 있다. 또한, 모터(140)는 정역회전 가능한 모터로 구비되어, 회전검사부재(130)를 피니언(142)의 중심에 대해 대략 -60도 내지 +60도 범위에서 회동시킬 수 있다.A rack 132 in which the pinion 142 connected to the motor 140 is engaged may be formed on the outer peripheral surface of the rotation inspection member 130 . That is, the motor 140 may rotate the rotation inspection member 130 through the rack 132 and the pinion 142 . The rack 132 may be formed at an angle of approximately 120 degrees with respect to the center of the rotation inspection member 130 . In addition, the motor 140 is provided as a motor capable of forward and reverse rotation, so that the rotation inspection member 130 can be rotated in the range of approximately -60 degrees to +60 degrees with respect to the center of the pinion 142 .

도 9는 수평으로 배치된 배관에 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇이 설치된 것을 나타내는 사시도이고, 도 10은 경사지게 배치된 배관에 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 외부 검사용 이동로봇이 설치된 것을 나타내는 사시도이다.9 is a perspective view showing that a mobile robot for inspecting the outside of a pipe according to an embodiment of the present invention is installed on a pipe arranged horizontally, and FIG. 10 is a pipe external inspection for an obliquely arranged pipe according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the mobile robot installed.

도 9에 도시된 바와 같이, 이동로봇(100)은 수평하게 배치된 배관(P)의 상면에 두 쌍의 구동바퀴(180)가 지지되도록 설치될 수 있다. 이때, 두 쌍의 암조립체(160)는 두 롤러(165) 사이의 거리가 배관(P)의 외경보다 작도록 조립되는데, 사용자가 두 쌍의 암조립체(160)를 벌렸다 놓으면, 스프링(168)에 의해 배관(P) 하면측에 두 쌍의 롤러가 밀착되도록 할 수 있다.As shown in FIG. 9 , the mobile robot 100 may be installed such that two pairs of driving wheels 180 are supported on the upper surface of the horizontally arranged pipe P. At this time, the two pairs of arm assemblies 160 are assembled so that the distance between the two rollers 165 is smaller than the outer diameter of the pipe P. When the user spreads the two pairs of arm assemblies 160 apart, the spring 168 By this, the two pairs of rollers can be brought into close contact with the lower surface of the pipe (P).

이동로봇(100)은 단위 거리 이동한 후 정지한 상태에서 회전검사부재(130)가 회동되면서 검사센서(150)가 작동하도록 제어함으로써, 배관(P)의 외주면을 360도에 걸쳐 결함 또는 손상 여부를 검사할 수 있다. 이어서, 단위 거리 이동한 후 그 이동된 위치에서 위와 같이 검사하는 것을 반복할 수 있다.The mobile robot 100 controls the inspection sensor 150 to operate while the rotation inspection member 130 is rotated in a stopped state after moving a unit distance, so that the outer peripheral surface of the pipe P is defective or damaged over 360 degrees. can be inspected. Subsequently, after moving a unit distance, the above inspection may be repeated at the moved position.

도 10에 도시된 바와 같이, 이동로봇(100)은 경사지게 배치된 배관(P)의 상면에 두 쌍의 구동바퀴(180)가 지지되도록 설치될 수 있다. 상기한 바와 같이, 두 쌍의 암조립체(160)를 벌렸다 놓으면, 스프링(168)의 복원력에 의해 두 쌍의 암조립체(160)의 각 롤러(165)가 배관(P)에 밀착되어, 이동로봇(100)이 경사지게 배치된 배관(P)에 지지될 수 있다. 본 발명에 따른 이동로봇(100)은 약 60도의 경사로 배치된 배관(P)을 등반하면서 검사할 수 있었다.As shown in FIG. 10 , the mobile robot 100 may be installed such that two pairs of driving wheels 180 are supported on the upper surface of the pipe P that is disposed inclinedly. As described above, when the two pairs of arm assemblies 160 are spread apart, each roller 165 of the two pairs of arm assemblies 160 is in close contact with the pipe P by the restoring force of the spring 168, and the mobile robot (100) may be supported by the pipe (P) disposed inclined. The mobile robot 100 according to the present invention was able to inspect while climbing the pipe P disposed at an inclination of about 60 degrees.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 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 포함된다고 할 것이다.In the above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by the present invention, and this will also be included within the scope of the present invention.

100: 이동로봇
110: 검사부블록 112: 회전검사부재장착부
114: 베어링 116: 모터장착부
118: 기어수용부
120: 구동부블록 122: 모터장착홈
124: 바퀴수용홈 126: 회전축장착부
128: 암결합부
130: 회전검사부재 132: 랙
134: 센서장착부
140: 모터 142: 피니언
150: 검사센서
160: 암조립체 162: 제1암
164: 제2암 165: 롤러
166: 링크부재 168: 스프링
170: 구동모터 172: 모터베벨기어
180: 구동바퀴 182: 회전축
184: 바퀴베벨기어100: mobile robot
110: inspection unit block 112: rotation inspection member mounting unit
114: bearing 116: motor mounting part
118: gear receiving unit
120: drive block 122: motor mounting groove
124: wheel accommodating groove 126: rotating shaft mounting part
128: female coupling part
130: rotation inspection member 132: rack
134: sensor mounting part
140: motor 142: pinion
150: inspection sensor
160: arm assembly 162: first arm
164: second arm 165: roller
166: link member 168: spring
170: drive motor 172: motor bevel gear
180: drive wheel 182: rotation shaft
184: wheel bevel gear

Claims (5)

배관의 외주면을 따라 이동하며 배관을 검사하는 이동로봇에 있어서,
배관 외주면을 따라 회전하며 배관을 검사하는 회전검사부재가 장착된 검사부블록;
상기 검사부블록의 전방 및 후방에 결합되는 한 쌍의 구동부블록;
상기 한 쌍의 구동부블록에 장착된 구동모터에 의해 회전되는 복수의 구동바퀴; 및
상기 한 쌍의 구동부블록에 결합되고 단부에 롤러를 구비하며 한 쌍이 배관을 감싸서 지지하는 암조립체를 포함하고,
상기 회전검사부재는 그 내주면이 상기 배관 외주면에서 소정 거리 이격되는 원호 형태로 이루어지고, 그 내주면에 홈 형태로 형성된 복수의 센서장착부에 배관을 검사하는 복수의 검사센서가 삽입되어 장착되며,
상기 회전검사부재는 외주면에 랙이 형성되어 상기 검사부블록에 장착된 모터에 연결된 피니언에 의해 회동되고, 상기 검사부블록의 하부에 홈 형태로 형성된 회전검사부재장착부에 장착된 복수의 베어링에 의해 반경방향과 폭방향으로 지지되며,
상기 암조립체는, 상기 구동부블록의 양측에 마련된 암결합부에 경사지게 체결되어 결합되는 제1암과, 상기 제1암의 하단부에 회동가능하게 결합되는 한 쌍의 링크부재와, 상기 링크부재의 하단부에 회동가능하게 결합되는 제2암과, 상기 제1암의 중간부와 상기 제2암의 중간부 사이에 결합되어 고정된 제1암에 대해 제2암이 내측으로 구부러지도록 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동로봇.In the mobile robot moving along the outer peripheral surface of the pipe and inspecting the pipe,
an inspection unit block equipped with a rotation inspection member for rotating along the outer circumferential surface of the pipe and inspecting the pipe;
A pair of driving unit blocks coupled to the front and rear of the inspection unit block;
a plurality of driving wheels rotated by a driving motor mounted on the pair of driving unit blocks; and
It is coupled to the pair of driving unit blocks and includes a roller at an end thereof, and a pair of arm assemblies that surround and support the pipe,
The rotation inspection member has an inner circumferential surface of a circular arc spaced apart from the outer circumferential surface of the pipe by a predetermined distance, and a plurality of inspection sensors for inspecting the pipe are inserted and mounted in a plurality of sensor mounting portions formed in a groove shape on the inner circumferential surface,
The rotation inspection member is rotated by a pinion connected to a motor mounted on the inspection unit block with a rack formed on the outer circumferential surface, and radially by a plurality of bearings mounted on the rotation inspection member mounting unit formed in the form of a groove on the lower portion of the inspection unit block and supported in the width direction,
The arm assembly includes a first arm obliquely fastened to and coupled to the arm coupling portions provided on both sides of the driving unit block, a pair of link members rotatably coupled to the lower end of the first arm, and a lower end of the link member. a second arm rotatably coupled to a spring; and a spring that provides elastic force so that the second arm is bent inward with respect to the first arm that is coupled between the middle portion of the first arm and the middle portion of the second arm and is fixed A mobile robot for external inspection of the pipe, characterized in that it comprises a. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 구동모터는 상기 한 쌍의 구동부블록에 경사지게 장착되고 회전축 단부에 연결된 모터베벨기어를 회전시키고,
상기 복수의 구동바퀴는 상기 모터베벨기어에 의해 회전되는 바퀴베벨기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 검사용 이동로봇.According to claim 1,
The driving motor rotates a motor bevel gear which is inclinedly mounted on the pair of driving unit blocks and connected to the end of the rotating shaft,
The plurality of driving wheels is a mobile robot for external inspection of the pipe, characterized in that provided with a wheel bevel gear rotated by the motor bevel gear. 삭제delete
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