KR102390707B1 - 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교각 시공용 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 교각 시공용 작업대에 마련된 레일부, 상기 레일부의 이동 라인을 따라 이동할 수 있게 마련된 복수 개의 몸체부, 상기 몸체부에 마련되고, 복수 개의 관절로 형성되어 다 자유도(many degree of freedom) 운동을 가능하게 하는 로봇부 및 상기 로봇부의 단부에 마련되고, 대상물을 핸들링(handling), 조립, 설치 및 시공을 할 수 있는 작업부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법{MULTI ROBOT DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING OF THE SAME}

본 발명은 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 교각 시공용 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

종래의 교각 건설 작업은 작업자가 높은 고소의 교각 위에 올라가서 작업하였으나 이러한 작업은 작업자의 낙상사고 등의 위험성이 있다는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2019-0104786호에는 종래의 교각 내진 보강 모듈과 교각 내진 보강 모듈이 이용된 교각 내진 보강 구조물 및 이의 시공 방법에 대해 기재하고 있다.

최근에는, 로봇이 위험 지역에 투입되고 원격지에서 원격 조종 장치에 의해 컨트롤됨으로써 인간을 대신하여 위험 작업을 수행하고 있다.

일반적으로, 로봇은 인간을 대신하여 위험한 작업환경에서의 작업, 단순 반복작업, 혹은 큰 힘이 필요한 작업을 수행하도록 고안된 것으로, 산업현장은 물론 최근에는 의료, 군사, 우주, 농업 또는 해저탐사 등의 분야에까지 적용되고 있다.

따라서, 교각 등에서 인간을 대신하여 시공 작업을 할 수 있는 로봇 등의 연구가 필요하였다.

따라서 본 발명은 위와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 건설현장에서 작업자가 수행하기 위험한 고소/고위험 작업을 대신하여 사고를 막고 작업의 효율성을 높일 수 있는 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치는 교각 시공용 작업대에 마련된 레일부, 상기 레일부의 이동 라인을 따라 이동할 수 있게 마련된 복수 개의 몸체부, 상기 몸체부에 마련되고, 복수 개의 관절로 형성되어 다 자유도(many degree of freedom) 운동을 가능하게 하는 로봇부 및 상기 로봇부의 단부에 마련되고, 대상물을 핸들링(handling), 조립, 설치 및 시공을 할 수 있는 작업부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체부는 3개 이상이고, 상기 레일부 상에 서로 이격될 수 있다.

복수 개의 상기 몸체부는 각각 내부에 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 조종하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 원격의 통신 단말기와 전기 신호를 송수신할 수 있다.

복수 개의 상기 몸체부에 포함된 제어부는 각각 서로 다른 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 비동기식으로 조종할 수 있다.

복수 개의 상기 몸체부에 포함된 제어부는 서로 병렬식으로 연동되어 하나의 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 동기식으로 조종할 수 있다.

상기 레일부는 원형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법은 복수 개의 통신 단말기를 사용하여 원격에서 다중 로봇 장치를 비동기식으로 각각 조종하는 비동기식 제어 단계, 상기 비동기식 제어 단계에서 상기 다중 로봇 장치가 대상물을 각각 파지하는 파지 단계 및 상기 파지 단계에서 상기 다중 로봇 장치가 상기 대상물을 각각 파지하면 하나의 통신 단말기를 사용하여 상기 다중 로봇 장치를 동기식으로 동시에 조종하는 동기식 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 교각 건축 시 작업자의 고소/고위험 건설 작업을 대신하여 건설현장에서의 사고를 막고 교각 건축의 효율성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치를 교각에 설치한 것을 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 2는 도 1을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 3은 교각에 철근을 연결하는 것을 설명하기 위해 도시한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치를 사용하여 교각에 철근을 연결하는 것을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치를 교각에 설치한 것을 개략적으로 도시한 사용상태도이고, 도 2는 도 1을 평면에서 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치는 교각 시공용 작업대(10)에 마련된 레일부(11), 상기 레일부(11)의 이동 라인을 따라 이동할 수 있게 마련된 복수 개의 몸체부(100), 상기 몸체부(100)에 마련되고, 복수 개의 관절로 형성되어 다 자유도(many degree of freedom) 운동을 가능하게 하는 로봇부(200), 상기 로봇부(200)의 단부에 마련되고, 대상물을 핸들링(handling), 조립, 설치 및 시공을 할 수 있는 작업부(300)를 포함한다.

레일부(11)는 교각 등의 시공을 위한 교각 시공용 작업대에 설치될 수 있다.

레일부(11)는 원형 및 링형 등의 형상일 수 있다.

몸체부(100)는 3개 이상일 수 있고, 레일부(11)의 이동 라인 상에 서로 이격되어 교각 등의 건축 구조물의 세 지점에 위치할 수 있다. 몸체부(100)는 건축 구조물의 세 지점에서 철근 조립체 등의 대상물을 안정적으로 작업할 수 있다.

복수 개의 몸체부(100)는 각각 내부에 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

제어부는 외부의 원격 통신 단말기와 전기 신호를 송수신하고, 작업자가 원격 통신 단말기를 통해 제어부로 송신한 전기 신호에 의해 몸체부(100), 로봇부(200) 및 작업부(300)를 조종할 수 있다.

로봇부(200)는 복수 개의 관절부를 회전 및 선회 이동 가능하게 연결한 형상으로 이러한 관절부를 이용하여 X, Y, Z 축의 회전 운동(roll, pitch, yaw) 등과 같은 다 자유도 운동을 할 수 있다.

작업부(300)는 로봇부(200)의 단부에 설치되어 대상물을 핸들링, 조립, 설치 및 시공 등을 하기 위한 것이다.

여기서 핸들링이란 잡기, 고정, 이동 중 어느 하나 이상일 수 있다.

작업부(300)는 로봇손, 집게 및 고리 등 중 어느 하나 이상일 수 있다.

복수 개의 몸체부(100)에 포함된 제어부는 각각 서로 다른 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 몸체부(100), 로봇부(200) 및 작업부(300)를 각각 비동기식으로 조종할 수 있다.

즉, 복수 개의 몸체부(100)와 복수 개의 몸체부(100)에 형성된 로봇부(200) 및 작업부(300)는 각각 서로 다른 통신 단말기의 명령을 받아 서로 다른 작업을 독립적으로 수행할 수 있다.

또한, 복수 개의 몸체부(100)에 포함된 제어부는 서로 병렬식으로 연동되어 하나의 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 몸체부, 로봇부 및 작업부를 동기식으로 조종할 수 있다.

즉, 복수 개의 몸체부(100)와 복수 개의 몸체부(100)에 형성된 로봇부(200) 및 작업부(300)는 하나의 통신 단말기의 명령을 받아 협업을 위한 각각의 동작을 동시에 수행할 수 있다.

도 3은 교각에 철근을 연결하는 것을 설명하기 위해 도시한 설명도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 교각 건축 작업은 교각 길이를 따라 철근으로 형성된 철근 구조물(I)을 층층이 적층하는 작업을 반복할 수 있다.

철근 구조물(I)을 쌓아 올린 상태에서 시멘트 등을 타설한 후 그 위에 다시 철근 구조물(I)을 연결할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치를 사용하여 교각에 철근을 연결하는 것을 도시한 사용상태도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 로봇 장치는 시멘트를 타설한 교각의 단부에 원형의 레일부(11)를 설치한 후 몸체부(100)와 로봇부(200) 및 작업부(300)로 형성된 다중 로봇 장치를 조종하여 서로 적층된 철근 구조물(I1, I2)을 커플러(C)로 결합하는 작업을 할 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법에 대해 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법은 비동기식 제어 단계(S1), 파지 단계(S2) 및 동기식 제어 단계(S3)를 포함한다.

비동기식 제어 단계(S1)는 작업자가 복수 개의 통신 단말기를 사용하여 원격에서 다중 로봇 장치를 비동기식으로 각각 조종하는 단계일 수 있다.

즉, 시멘트를 타설한 교각의 단부에 원형의 레일부(11)를 설치한 상태에서 크레인을 사용하여 철근 구조물(I1)을 교각의 단부 상측에 위치하면 비동기식 제어 단계에서 다중 로봇 장치를 각각 비동기식으로 조종하여 크레인으로 운송한 철근 구조물(I1)에 접근시키는 단계 일 수 있다.

파지 단계(S2)는 비동기식 제어 단계(S1)에서 다중 로봇 장치가 대상물을 각각 파지하는 단계일 수 있다.

동기식 제어 단계(S3)는 파지 단계(S2)에서 다중 로봇 장치가 대상물을 각각 파지하면 작업자가 하나의 통신 단말기를 사용하여 다중 로봇 장치를 동기식으로 동시에 조종하는 단계일 수 있다.

즉, 다중 로봇 장치를 하나의 통신 단말기를 사용하여 동기식으로 동시에 조정하여 교각의 단부에 형성된 철근 구조물(I2)의 상단부에 크레인으로 운송한 철근 구조물(I1)의 하단부를 서로 맞닿아 일직선 상에 위치하도록 대응하게 맞출 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 로봇 장치의 제어 방법은 커플러 결합 단계를 더 포함할 수 있다.

커플러 결합 단계는 서로 일직선 상에 위치한 교각의 단부에 형성된 철근 구조물(I2)과 크레인으로 운송한 철근 구조물(I1)을 커플러(C)를 이용하여 결합하는 단계일 수 있다. 이때 커플러(C)는 작업자가 복수 개의 통신 단말기를 사용하여 원격에서 다중 로봇 장치를 비동기식으로 각각 조종하는 방식으로 조작하여 교각의 단부에 형성된 철근 구조물(I2)과 크레인으로 운송한 철근 구조물(I1)을 결합할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 교각 건축 시 작업자의 고소/고위험 건설 작업을 대신하여 건설현장에서의 사고를 막고 교각 건축의 효율성을 높이는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 다중 로봇 장치 및 그 다중 로봇 장치의 제어 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

10: 작업대
11: 레일부
100: 몸체부
200: 로봇부
300: 작업부
C: 커플러
I1: 크레인으로 운송한 철근 구조물
I2: 교각의 단부에 형성된 철근 구조물

Claims (8)

1. 작업대에 마련된 레일부;
   상기 레일부의 이동 라인을 따라 이동할 수 있게 마련된 복수 개의 몸체부;
   상기 몸체부에 마련되고, 복수 개의 관절로 형성되어 다 자유도(many degree of freedom) 운동을 가능하게 하는 로봇부; 및
   상기 로봇부의 단부에 마련되고, 대상물을 핸들링(handling), 조립, 설치 및 시공을 할 수 있는 작업부; 를 포함하고,
   복수 개의 상기 몸체부는 각각 내부에 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 조종하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 원격의 통신 단말기와 전기 신호를 송수신하고,
   복수 개의 상기 몸체부에 포함된 상기 제어부는 서로 병렬식으로 연동되어 하나의 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 동기식으로 조종하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체부는 3개 이상이고, 상기 레일부 상에 서로 이격된 것을 특징으로 하는 다중 로봇 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   복수 개의 상기 몸체부에 포함된 제어부는 각각 서로 다른 통신 단말기로부터 전기 신호를 송수신 하여 상기 몸체부, 상기 로봇부 및 상기 작업부를 비동기식으로 조종하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇 장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 레일부는 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 로봇 장치.
8. 복수 개의 통신 단말기를 사용하여 원격에서 다중 로봇 장치를 비동기식으로 각각 조종하는 비동기식 제어 단계;
   상기 비동기식 제어 단계에서 상기 다중 로봇 장치가 대상물을 각각 파지하는 파지 단계; 및
   상기 파지 단계에서 상기 다중 로봇 장치가 상기 대상물을 각각 파지하면 하나의 통신 단말기를 사용하여 상기 다중 로봇 장치를 동기식으로 동시에 조종하는 동기식 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇 장치의 제어 방법.
   

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