KR102520055B1 - Wall traveling robot system capable of grinding welding lines - Google Patents

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KR102520055B1
KR102520055B1 KR1020210145757A KR20210145757A KR102520055B1 KR 102520055 B1 KR102520055 B1 KR 102520055B1 KR 1020210145757 A KR1020210145757 A KR 1020210145757A KR 20210145757 A KR20210145757 A KR 20210145757A KR 102520055 B1 KR102520055 B1 KR 102520055B1
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laser scanner
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김대환
김삼성
김병석
홍진수
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주식회사 에이스이앤티
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Abstract

The present invention relates to a wall traveling robot system capable of grinding welding bead lines, which comprises: a plate-shaped body; a pair of steering modules including a steering wheel installed at the front side of the body, and a steering motor coupled to the steering wheel to control the advancing direction of the steering wheel; a pair of driving modules including a driving wheel installed at the rear side of the body, and a driving motor coupled to the driving wheel to control the rotation driving of the driving wheel; a laser scanner module including an L-shaped laser scanner arm of which one end is coupled to the body and the other end is arranged to face the front side of the body, a laser scanner actuator installed at the other end of the laser scanner arm, and a laser scanner installed at the laser scanner actuator to follow welding bead lines; a working module including a working actuator installed at the upper surface of the body to be rotated, an L-shaped working arm of which one end is coupled to the working actuator to be rotated along with the working actuator, and the other end is arranged at the lower portion of the laser scanner arm, and a working tool coupled to the other end of the working arm to perform work; and a controller which controls the operation of the steering module and the driving module along the welding bead lines followed by the laser scanner. Therefore, the welding bead lines on the wall surface of a vessel are precedingly scanned by using the laser scanner module to follow the actual welding bead lines. Consequently, the welding bead lines followed by the working module are automatically ground.

Description

용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템{Wall traveling robot system capable of grinding welding lines}Wall traveling robot system capable of grinding welding lines

본 발명은 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저스캐너모듈을 이용하여 선박 벽면의 용접비드선을 선행 스캔하여 실제 용접비드선을 추종하며, 작업모듈을 통해 추종된 용접비드선을 자동으로 그라인딩 가능한 벽면주행로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wall driving robot system capable of grinding a welding bead line, and more particularly, by using a laser scanner module to pre-scan the welding bead line on the wall of a ship to follow the actual welding bead line, and follow through a work module. It relates to a wall-mounted robot system capable of automatically grinding welded bead lines.

일반적으로 선박의 건조작업은 가공 공장에서 제작된 선체의 부재가 조립장으로 이송되어 선체 내부구조물에 보강재를 붙이는 소조립 과정을 거치게 되고, 소조립된 부재에 선체 외판재의 늑골 등을 붙이는 중조립 과정을 수행하게 되며, 마지막으로 다시 블록을 완성하는 대조립 과정으로 이루어지게 된다. 이와 같은 방법으로 건조되는 선박은 수 많은 용접비드선을 가지고 있게 되는데, 용접 후 용접비드선을 슬러지를 제거하기 위해 별도의 그라인딩 작업을 하거나 또는 용접비드선 및 부재에 녹이 발생되는 것을 제거하기 위해 그라인딩 작업이 이루어지게 된다.In general, in the shipbuilding operation, hull members manufactured in a processing plant are transported to an assembly plant and undergo a sub-assembly process of attaching reinforcing materials to the internal structure of the hull. The process is performed, and finally, it is made up of a contrasting process that completes the block again. Ships built in this way have numerous weld bead lines. After welding, separate grinding work is performed on the weld bead lines to remove sludge, or grinding is performed to remove rust from the weld bead lines and members. work will be done

이러한 그라인딩 작업은 작업자가 직접 그라인더를 가지고 용접부위를 갈아내게 되는데, 그라인딩 작업을 통해 발생하는 금속분진, 녹 등과 같은 유해물질이 흩날리게 되어 작업자가 흡입하게 되기 때문에 작업 환경이 좋지 못하다는 문제점이 있다. 이 뿐만 아니라 작업자가 거대한 선체의 벽면에 그라인딩 작업을 하기 때문에 안전장비를 이용하더라도 작업이 위험하며, 이로 인해 많은 시간 및 인건비가 소요된다는 단점이 있다.In this grinding operation, the worker directly grinds the welded part with a grinder, but there is a problem that the working environment is not good because harmful substances such as metal dust and rust generated through the grinding operation are scattered and inhaled by the operator. . In addition to this, since the worker grinds the wall of the huge hull, the work is dangerous even if safety equipment is used, and this has the disadvantage that a lot of time and labor costs are required.

따라서 작업자가 직접 선박 용접비드선을 그라인딩 하지 않도록, 용접비드선 추종 및 그라인딩 작업이 가능한 선박 벽면주행로봇의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a ship wall traveling robot capable of following and grinding the welding bead line so that the operator does not directly grind the ship's welding bead line.

대한민국특허청 등록특허 제10-1272355호 (내용 기재란이 아니기 때문에 '구체적인 내용' 하단에 추가 내용을 기재하였습니다.)Republic of Korea Intellectual Property Office Registration Patent No. 10-1272355 (Since it is not a content field, additional information has been written at the bottom of 'Specific Content'.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 레이저스캐너모듈을 이용하여 선박 벽면의 용접비드선을 선행 스캔하여 실제 용접비드선을 추종하며, 작업모듈을 통해 추종된 용접비드선을 자동으로 그라인딩 가능한 벽면주행로봇 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a laser scanner module to pre-scan the welding bead line on the wall of the ship to track the actual welding bead line, and automatically track the followed welding bead line through the work module. To provide a wall driving robot system capable of grinding.

상기한 목적은, 판상의 몸체; 상기 몸체의 전방에 설치되는 조향바퀴와, 상기 조향바퀴에 결합되어 상기 조향바퀴의 진행방향을 조절하는 조향모터를 포함하는 한 쌍의 조향모듈; 상기 몸체의 후방에 설치되는 주행바퀴와, 상기 주행바퀴에 결합되어 상기 주행바퀴의 회전구동을 조절하는 주행모터를 포함하는 한 쌍의 주행모듈; 일단은 상기 몸체에 결합되고 타단은 상기 몸체의 전방을 향하도록 배치되는 'ㄱ'자 형상의 레이저스캐너아암과, 상기 레이저스캐너아암의 타단에 설치되는 레이저스캐너액추에이터와, 상기 레이저스캐너액추에이터에 설치되어 용접비드선을 추종하는 레이저스캐너를 포함하는 레이저스캐너모듈; 상기 몸체의 상면에 설치되어 회전구동하는 작업액추에이터와, 일단은 상기 작업액추에이터에 결합되어 상기 작업액추에이터와 함께 회전구동되고 타단은 상기 레이저스캐너아암의 하부에 배치되는 'ㄱ'자 형상의 작업아암과, 상기 작업아암의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 작업툴을 포함하는 작업모듈; 및 상기 레이저스캐너를 통해 추종된 상기 용접비드선을 따라 상기 조향모듈 및 상기 주행모듈의 구동을 컨트롤하는 컨트롤러;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템에 의해서 달성된다.The above object, the plate-shaped body; a pair of steering modules including a steering wheel installed at the front of the body and a steering motor coupled to the steering wheel to adjust the driving direction of the steering wheel; A pair of driving modules including a driving wheel installed at the rear of the body and a driving motor coupled to the driving wheel to control rotational driving of the driving wheel; A 'L' shaped laser scanner arm with one end coupled to the body and the other end facing the front of the body, a laser scanner actuator installed at the other end of the laser scanner arm, and installed in the laser scanner actuator A laser scanner module including a laser scanner that follows the welding bead line; A working actuator installed on the upper surface of the body and rotationally driven, and one end coupled to the working actuator to be rotated together with the working actuator and the other end disposed below the laser scanner arm A-shaped working arm , A work module including a work tool coupled to the other end of the work arm to perform work; And a controller for controlling driving of the steering module and the driving module along the welding bead line followed by the laser scanner.

여기서, 상기 컨트롤러은, 상기 용접비드선을 추종한 상기 레이저스캐너의 추종신호를 전송받는 스캔및제어컨트롤러모듈와, 상기 스캔및제어컨트롤러모듈로부터 상기 추종신호를 전송받아 상기 조향모터, 상기 주행모터, 상기 작업액추에이터 및 상기 레이저스캐너액추에이터가 구동가능하도록 추종신호를 전송하는 로봇하드웨어컨트롤러모듈와, 상기 스캔및제어컨트롤러모듈와 상기 로봇하드웨어컨트롤러모듈 간 상기 추종신호 전송이 가능하도록 연결하는 라우터를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the controller includes a scan and control controller module that receives a tracking signal from the laser scanner that followed the welding bead line, and a scan and control controller module that receives the tracking signal from the scan and control controller module and receives the steering motor, the travel motor, and the operation It is preferable to include a robot hardware controller module that transmits a tracking signal so that the actuator and the laser scanner actuator can be driven, and a router that connects the scan and control controller module and the robot hardware controller module to enable transmission of the tracking signal.

또한, 상기 스캔및제어컨트롤러모듈보다 우선하여 상기 로봇하드웨어컨트롤러모듈로 조작신호를 보내어 임의 수동 조작이 가능한 조작단말모듈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include; an operation terminal module capable of arbitrary manual operation by sending an operation signal to the robot hardware controller module prior to the scan and control controller module.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 레이저스캐너모듈을 이용하여 선박 벽면의 용접비드선을 선행 스캔하여 실제 용접비드선을 추종하며, 작업모듈을 통해 추종된 용접비드선을 자동으로 그라인딩 가능한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the welding bead line on the wall of the ship is pre-scanned using the laser scanner module to follow the actual welding bead line, and the following welding bead line can be automatically ground through the work module. can

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템의 하면도이고,
도 2는 벽면주행로봇 시스템의 측면도이고,
도 3은 벽면주행로봇 시스템 중 컨트롤러의 개념도이다.1 is a bottom view of a wall traveling robot system capable of grinding a welding bead line according to an embodiment of the present invention;
2 is a side view of a wall traveling robot system;
3 is a conceptual diagram of a controller in a wall driving robot system.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are only examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템의 하면도이고, 도 2는 벽면주행로봇 시스템의 측면도이고, 도 3은 벽면주행로봇 시스템 중 컨트롤러의 개념도이다.1 is a bottom view of a wall traveling robot system capable of grinding a welding bead line according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the wall traveling robot system, and FIG. 3 is a conceptual diagram of a controller in the wall traveling robot system.

본 발명에 따른 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 몸체(100), 조향모듈(200), 주행모듈(300), 작업모듈(400), 레이저스캐너모듈(500), 컨트롤러(600), GPS모듈(700) 및 조작단말모듈(800)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the wall traveling robot system capable of grinding a welding bead line according to the present invention includes a body 100, a steering module 200, a driving module 300, a work module 400, a laser It includes a scanner module 500, a controller 600, a GPS module 700 and a control terminal module 800.

몸체(100)는, 네 개의 모서리가 형성된 사각 판상의 구성으로, 이러한 몸체(100)의 모서리에는 각각 조향모듈(200) 및 주행모듈(300)이 설치되어 지지하는 역할을 한다. 이러한 몸체(100)의 하부에는 선박의 벽면을 안정적으로 주행할 수 있도록 별도의 자석부(110)가 설치될 수 있으며, 자석부(110)와 선박의 벽면 간 자력에 의해 경사진 선박의 벽면에서 벽면주행로봇 시스템(10)이 분리되지 않고 안정적으로 주행 가능하다.The body 100 has a rectangular plate-shaped configuration with four corners, and the steering module 200 and the driving module 300 are installed at the corners of the body 100, respectively, to serve as support. A separate magnet part 110 may be installed in the lower part of the body 100 so as to stably run on the wall of the ship, and at the wall of the ship inclined by the magnetic force between the magnet part 110 and the wall of the ship. The wall traveling robot system 10 can travel stably without being separated.

조향모듈(200)은, 한 쌍으로 이루어져 몸체(100)의 진행방향을 결정하는 구성으로, 이러한 조향모듈(200)은 조향바퀴(210) 및 조향모터(220)를 포함한다.The steering module 200 is configured as a pair to determine the moving direction of the body 100, and the steering module 200 includes a steering wheel 210 and a steering motor 220.

조향바퀴(210)는, 몸체(100)의 전방에 설치되는 구성으로, 이러한 조향바퀴(210)는 한 쌍으로 이루어져 몸체(100)의 네 개의 모서리 중 전방의 두 개의 모서리에 각각 설치된다.The steering wheel 210 is configured to be installed in the front of the body 100, and these steering wheels 210 are formed as a pair and installed at two front corners among the four corners of the body 100, respectively.

조향모터(220)는, 한 쌍의 조향바퀴(210)에 각각 결합되도록 한 쌍으로 이루어지며, 조향바퀴(210)에 결합되어 조향바퀴(210)의 진행방향을 조절한다. 이러한 조향모터(220)는 몸체(100)의 상면에 설치된 상태에서 하면을 향해 연장되어 조향바퀴(210)에 결합되며, 조향모터(220)의 회전 구동에 의해 조향바퀴(210)의 방향이 조절되어 최종적으로 몸체(100)의 진행방향이 결정된다.The steering motor 220 is made of a pair so as to be coupled to a pair of steering wheels 210, respectively, and is coupled to the steering wheel 210 to control the direction of the steering wheel 210. The steering motor 220 is installed on the upper surface of the body 100 and extends toward the lower surface to be coupled to the steering wheel 210, and the direction of the steering wheel 210 is controlled by rotation of the steering motor 220. So, the moving direction of the body 100 is finally determined.

주행모듈(300)은, 조향모듈(200)과 마찬가지로 한 쌍으로 이루어져 몸체(100)의 주행을 결정하는 구성으로, 이러한 주행모듈(300)은 주행바퀴(310) 및 주행모터(320)를 포함한다.The driving module 300, like the steering module 200, is composed of a pair and determines the driving of the body 100, and the driving module 300 includes a driving wheel 310 and a driving motor 320. do.

주행바퀴(310)는, 조향바퀴(210)와 대응되도록 몸체(100)의 후방에 설치되는 구성으로, 이러한 주행바퀴(310)는 한 쌍으로 이루어져 몸체(100)의 네 개의 모서리 중 후방의 두 개의 모서리에 각각 설치된다.The driving wheel 310 is configured to be installed at the rear of the body 100 to correspond to the steering wheel 210. It is installed at each corner of the dog.

주행모터(320)는, 한 쌍의 주행바퀴(310)에 각각 결합되도록 한 쌍으로 이루어지며, 주행바퀴(310)에 결합되어 주행바퀴(310)의 회전구동을 조절한다. 이러한 주행모터(320)는 주행바퀴(310)에 회전축 결합이 되도록 주행바퀴(310)의 측면에 결합되며, 주행모터(320)의 회전 구동에 의해 주행바퀴(310)의 진행여부 및 진행속도를 조절할 수 있게 된다.The driving motor 320 is made of a pair so as to be coupled to a pair of driving wheels 310, respectively, and is coupled to the driving wheel 310 to control rotational driving of the driving wheel 310. The driving motor 320 is coupled to the side of the driving wheel 310 so as to be coupled to the rotational shaft to the driving wheel 310, and determines whether or not the driving wheel 310 progresses and the speed by rotation of the driving motor 320. be able to regulate

따라서 몸체(100)의 전방에 설치된 조향모듈(200)에 의해 몸체(100)의 진행방향이 결정되고, 몸체(100)의 후방에 설치된 주행모듈(300)에 의해 몸체(100)의 진행여부 및 진행속도가 결정되어 본 발명의 벽면주행로봇 시스템(10)의 주행이 이루어지게 된다. 경우에 따라서 조향모듈(200)이 몸체(100)의 후방에 설치되고, 주행모듈(300)이 몸체(100)의 전방에 설치될 수도 있다.Therefore, the direction of movement of the body 100 is determined by the steering module 200 installed in the front of the body 100, and whether or not the body 100 moves by the driving module 300 installed in the rear of the body 100 and The traveling speed is determined so that the wall traveling robot system 10 of the present invention travels. In some cases, the steering module 200 may be installed at the rear of the body 100, and the driving module 300 may be installed at the front of the body 100.

레이저스캐너모듈(400)은, 선박에 형성된 용접비드선을 추종하기 위한 구성으로, 이러한 레이저스캐너모듈(400)은 레이저스캐너아암(410), 레이저스캐너액추에이터(420) 및 레이저스캐너(430)를 포함한다.The laser scanner module 400 is configured to follow a welding bead line formed on a ship, and the laser scanner module 400 includes a laser scanner arm 410, a laser scanner actuator 420, and a laser scanner 430 do.

레이저스캐너아암(laser scanner arm, 410)은, 일단은 몸체(100)에 결합되고 타단은 몸체(100)의 전방을 향하도록 배치되는 'ㄱ'자 형상의 구성으로, 선박 용접비드선의 추종이 용이하도록 레이저스캐너아암(410)의 타단은 몸체(100)로부터 전방으로 더 돌출되도록 구성된다.The laser scanner arm (410) is a 'L'-shaped configuration in which one end is coupled to the body 100 and the other end is disposed toward the front of the body 100, and it is easy to follow the ship welding bead line The other end of the laser scanner arm 410 is configured to protrude further from the body 100 forward.

레이저스캐너액추에이터(laser scanner actuator, 420)는, 레이저스캐너아암(410)의 타단에 설치되는 구성으로, 후술할 레이저스캐너(430)를 구동시키기 위한 구성에 해당한다. 즉, 레이저스캐너(430)가 선박 용접비드선을 추종시 용접비드선을 따라 미세하게 위빙(weaving) 동작으로 움직일 수 있도록 레이저스캐너(430)를 회동시키는 역할을 한다. 즉, 레이저스캐너액추에이터(420)는 회전 또는 직선 이동을 통해 후술할 작업툴(530)을 고려하여 스캐닝 위치를 변경할 수 있게 한다.The laser scanner actuator 420 is a component installed at the other end of the laser scanner arm 410 and corresponds to a component for driving the laser scanner 430 to be described later. That is, when the laser scanner 430 follows the welding bead line of a ship, it serves to rotate the laser scanner 430 so that it can be moved in a fine weaving motion along the welding bead line. That is, the laser scanner actuator 420 enables the scanning position to be changed in consideration of the work tool 530 to be described later through rotation or linear movement.

레이저스캐너(laser scanner, 430)는, 레이저스캐너액추에이터(420)에 설치되어 용접비드선을 추종하기 위한 구성으로, 단색광 레이저(monochromatic laser)를 이용하여 용접비드선을 추종하는 역할을 한다. 이러한 레이저스캐너(430)는 선박의 벽면을 향해 레이저를 조사하게 되고, 조사한 후 레이저스캐너(430)로 되돌아오는 레이저의 시간 또는 상태를 통해 용접비드선을 추종하게 된다. 이를 상세하게 설명하면 레이저스캐너(430)가 조사하는 레이저가 용접비드선이 형성되지 않은 선박의 벽면을 향해 조사할 경우, 레이저가 반사되는 시간 또는 상태가 용접비드선이 형성된 영역에 조사하는 레이저와 상이하게 된다. 이는 용접비드선이 형성되어 있는 경우 용접비드선이 형성되지 않은 영역보다 돌출되거나 표면이 고르지 못한 상태이기 때문에, 이를 매질로 하여 레이저가 감지하게 되는 것이다.The laser scanner 430 is installed in the laser scanner actuator 420 to follow the welding bead line, and serves to follow the welding bead line using a monochromatic laser. The laser scanner 430 irradiates the laser toward the wall of the ship and follows the welding bead line through the time or state of the laser returned to the laser scanner 430 after irradiation. To explain this in detail, when the laser irradiated by the laser scanner 430 is irradiated toward the wall surface of the ship on which the weld bead line is not formed, the time or state in which the laser is reflected is different from that of the laser irradiated to the area where the weld bead line is formed. it becomes different This is because when the welding bead line is formed, it protrudes from the area where the welding bead line is not formed or the surface is uneven, so the laser senses it using this as a medium.

이러한 레이저와 달리 카메라 등을 사용할 경우 카메라를 통해서는 선박 벽면의 평면 이미지만 촬영가능하기 때문에 상대적으로 돌출된 용접비드선을 제대로 감지하지 못하게 되며, 특히 선박 표면에 붙은 이물질 또는 카메라 전면에 부유하는 먼지 등을 제대로 파악하지 못하여 이를 용접비드선으로 구분하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 하지만 본 발명과 같이 레이저스캐너(430)를 이용할 경우 용접비드선을 이미지를 얻는 것이 아니라 용접비드선에 레이저를 조사 및 반사되는 상태에 따라 구분하기 때문에 용접비드선의 구분이 정확해지며, 레이저는 높은 에너지로 조사되기 때문에 주변의 먼지 또는 이물질 등이 레이저 조사에 영향을 받지 않게 된다. 즉, 카메라보다 레이저스캐너(430)를 사용하는 것이 정확한 용접비드선 추종에 바람직하다.Unlike these lasers, when a camera is used, only a flat image of the wall of the ship can be captured through the camera, so relatively protruding weld bead lines cannot be properly detected. In particular, foreign substances attached to the surface of the ship or dust floating in front of the camera A problem of classifying it as a weld bead line may occur because the back is not properly grasped. However, when using the laser scanner 430 as in the present invention, the welding bead line is classified according to the state of irradiation and reflection of the laser on the weld bead line, rather than obtaining an image, so that the classification of the weld bead line is accurate, and the laser has a high Since it is irradiated with energy, surrounding dust or foreign substances are not affected by laser irradiation. That is, it is preferable to use the laser scanner 430 rather than the camera for accurate tracking of the welding bead line.

이와 같이 레이저스캐너(430)를 통해 용접비드선을 찾게 되면, 해당 용접비드선 주변을 지속적으로 스캔하면서 용접비드선을 추종하게 되고, 추종신호는 후술할 컨트롤러(600)로 전송되어 벽면주행로봇 시스템(10)의 주행이 이루어지게 된다.In this way, when a welding bead line is found through the laser scanner 430, the welding bead line is followed while continuously scanning the vicinity of the welding bead line, and the following signal is transmitted to the controller 600 to be described later, and the wall driving robot system (10) is performed.

작업모듈(500)은, 추종된 용접비드선에 작업을 수행하기 위한 구성으로, 이러한 작업모듈(500)은 작업액추에이터(510), 작업아암(520) 및 작업툴(530)을 포함한다.The work module 500 is configured to perform work on the followed welding bead line, and the work module 500 includes a work actuator 510, a work arm 520, and a work tool 530.

작업액추에이터(510)는, 몸체(100)의 상면에 설치되어 회전구동하는 구성으로, 회전구동을 통해 후술할 작업아암(520) 및 작업툴(530)의 위치를 조절하는 역할을 한다. 이러한 작업액추에이터(510)는 컨트롤러(600)을 통해 추종신호를 전송받아 구동이 이루어지게 된다. 경우에 따라서 작업액추에이터(510)는 승하강 구동도 가능하지만 레이저스캐너아암(410)에 부딪히는 것을 방지하기 위해 레이저스캐너아암(410)보다는 낮은 위치까지 승하강 구동이 이루어지도록 구성된다.The work actuator 510 is configured to be installed on the upper surface of the body 100 and rotate, and serves to adjust the positions of the work arm 520 and the work tool 530 to be described later through the rotation drive. These work actuators 510 are driven by receiving a tracking signal through the controller 600 . In some cases, the work actuator 510 can also be driven up and down, but in order to prevent it from colliding with the laser scanner arm 410, the work actuator 510 is configured to be driven up and down to a position lower than the laser scanner arm 410.

작업아암(520)은, 일단은 작업액추에이터(510)에 결합되어 작업액추에이터(510)와 함께 회전구동되고, 타단은 레이저스캐너아암(410)의 하부에 배치되는 'ㄱ'자 형상의 구성에 해당한다. 이러한 작업아암(520)은 레이저스캐너아암(410)보다 낮은 높이로 이루어지고 단부가 레이저스캐너아암(410)보다 적게 돌출되는 것이 바람직한데, 이는 레이저스캐너(430)가 용접비드선을 추종하는 과정 중 작업아암(520) 및 작업툴(530)이 레이저스캐너(430)의 시야를 방해하지 않도록 하기 위함이다.The work arm 520 has one end coupled to the work actuator 510 and driven to rotate together with the work actuator 510, and the other end corresponding to a 'L'-shaped configuration disposed below the laser scanner arm 410 do. It is preferable that the working arm 520 has a height lower than that of the laser scanner arm 410 and has an end protruding less than the laser scanner arm 410, which is in the process of the laser scanner 430 following the welding bead line. This is to prevent the work arm 520 and the work tool 530 from obstructing the view of the laser scanner 430.

작업툴(530)은, 작업아암(520)의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 구성으로, 작업의 경우 용접비드선을 추종 후 해당 용접비드선을 그라인딩하는 그라인더(grinder)에 해당한다. 이는 컨트롤러(600)을 통해 전송받은 추종신호를 토대로 작업액추에이터(510)가 구동되고, 작업액추에이터(510)의 구동에 의해 작업아암(520) 및 작업툴(530)이 미세하게 위빙(weaving) 동작으로 구동되면서 용접비드선에 그라인딩 작업을 수행하게 된다.The work tool 530 is coupled to the other end of the work arm 520 to perform work, and corresponds to a grinder that grinds the weld bead line after following the weld bead line in the case of work. This is because the work actuator 510 is driven based on the tracking signal transmitted through the controller 600, and the work arm 520 and the work tool 530 are finely weaved by driving the work actuator 510. As it is driven, grinding work is performed on the welding bead line.

경우에 따라서 작업모듈은 탄성수단(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 탄성수단은 작업아암(520) 및 작업툴(530) 사이에 설치되어 몸체(100)의 이동에 의해 발생하는 진동을 흡수하여 작업툴(530)의 작업에 영향을 주지 않도록 하기 위해 구성된다.In some cases, the work module may further include an elastic means (not shown), which is installed between the work arm 520 and the work tool 530 to absorb vibration generated by the movement of the body 100. It is configured so as not to affect the operation of the work tool 530.

종래의 경우 용접비드선을 그라인딩 하기 위해 작업자가 직접 그라인더를 가지고 용접부위를 갈아내는 반면, 본 발명은 벽면주행로봇 시스템(10)을 이용하여 용접비드선을 추종하면서 그라인딩 작업이 이루어지게 된다. 경우에 따라서 작업액추에이터(510)는 승하강이 가능하도록 이루어져 용접비드선의 두께에 따라 작업아암(520) 및 작업툴(530)의 높이가 조절된 상태에서 그라인딩이 수행될 수도 있다.In the conventional case, an operator directly grinds a welding part with a grinder to grind the welding bead line, whereas in the present invention, the grinding operation is performed while following the welding bead line using the wall traveling robot system 10. Depending on the case, the work actuator 510 is made to be able to move up and down, and grinding may be performed in a state in which the heights of the work arm 520 and the work tool 530 are adjusted according to the thickness of the welding bead line.

컨트롤러(600)는, 레이저스캐너(430)를 통해 추종된 용접비드선을 따라 조향모듈(200) 및 주행모듈(300)의 구동을 컨트롤하는 구성으로, 이러한 컨트롤러(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 스캔및제어컨트롤러모듈(610), 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620) 및 라우터(630)를 포함한다.The controller 600 controls the driving of the steering module 200 and the driving module 300 along the weld bead line followed by the laser scanner 430, and such a controller 600 is shown in FIG. As such, it includes a scan and control controller module 610, a robot hardware controller module 620 and a router 630.

스캔및제어컨트롤러모듈(610)는, 용접비드선을 추종한 레이저스캐너(430)의 추종신호를 전송받는 구성으로, 레이저스캐너(430)로부터 추종신호를 전송받아 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)에 전송하는 역할을 한다. 이러한 스캔및제어컨트롤러모듈(610)는 후술할 GPS모듈(700)과도 연결되어 위치신호를 전송 받을 수도 있다.The scan and control controller module 610 is configured to receive the tracking signal of the laser scanner 430 following the welding bead line, and receives the tracking signal from the laser scanner 430 and transmits the tracking signal to the robot hardware controller module 620. play a role This scan and control controller module 610 may be connected to a GPS module 700 to be described later to receive location signals.

로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)는, 스캔및제어컨트롤러모듈(610)로부터 추종신호를 전송받아 조향모터(220), 주행모터(320), 레이저스캐너액추에이터(420) 및 작업액추에이터(510)가 구동가능하도록 추종신호를 전송하는 구성에 해당한다. 즉, 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)는 레이저스캐너(430)를 통해 용접비드선의 위치를 추종한 추종신호를 전송받은 후, 이러한 추종신호를 각각 구성에 전송하여 용접비드선을 추종하여 주행 및 그라인딩 작업이 이루어지도록 컨트롤 하는 구성에 해당한다.The robot hardware controller module 620 receives the tracking signal from the scan and control controller module 610, and the steering motor 220, the traveling motor 320, the laser scanner actuator 420, and the work actuator 510 can be driven. Corresponds to a configuration for transmitting a follow-up signal to That is, the robot hardware controller module 620 receives the tracking signal that follows the position of the welding bead line through the laser scanner 430, and then sends these tracking signals to each component to follow the welding bead line to perform driving and grinding operations. It corresponds to the configuration that controls to make this happen.

이를 상세하게 설명하면, 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)가 조향모터(220) 및 주행모터(320) 각각에 추종신호를 전송하게 되면 조향모터(220)는 추종신호를 전송받아 조향바퀴(210)를 제어하여 본체의 진행방향을 조절하게 되며, 주행모터(320)는 추종신호를 전송받아 주행바퀴(310)를 제어하여 진행여부 또는 진행속도를 조절하게 된다. 또한 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)가 레이저스캐너액추에이터(420)에 추종신호를 전송하게 되면 레이저스캐너액추에이터(420)에 연결된 레이저스캐너(430)의 위치 및 구동여부를 제어할 수 있게 되며, 작업액추에이터(510)로 추종신호를 전송하게 되면 작업액추에이터(510)를 통해 작업아암(520) 및 작업툴(530)의 위치 및 작업툴(530)의 구동여부를 제어할 수 있게 된다. 이와 같이 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)로 추종신호를 전송하게 되면 벽면주행로봇 시스템(10)이 용접비드선을 따라 이동하면서 그라인딩 작업이 지속적으로 가능해진다.To explain this in detail, when the robot hardware controller module 620 transmits a tracking signal to each of the steering motor 220 and the travel motor 320, the steering motor 220 receives the tracking signal and drives the steering wheel 210. The driving motor 320 receives the tracking signal and controls the driving wheel 310 to adjust whether or not the driving speed is controlled. In addition, when the robot hardware controller module 620 transmits a tracking signal to the laser scanner actuator 420, it is possible to control the location and driving status of the laser scanner 430 connected to the laser scanner actuator 420, and the work actuator ( When the tracking signal is transmitted to 510, the position of the work arm 520 and the work tool 530 and whether or not the work tool 530 is driven can be controlled through the work actuator 510. In this way, when the following signal is transmitted to the robot hardware controller module 620, the grinding operation is continuously possible while the wall driving robot system 10 moves along the welding bead line.

라우터(router, 630)는, 서로 다른 네트워크를 연결해주는 구성으로, 본 발명에서는 스캔및제어컨트롤러모듈(610)와 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620) 간 추종신호 전송이 가능하도록 연결하는 구성에 해당한다. 즉, 스캔및제어컨트롤러모듈(610)를 통해 발생된 추종신호를 라우터(630)를 지나 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)에 전송되고, 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)에 전송된 추종신호는 조향모터(220), 주행모터(230), 레이저스캐너액추에이터(420) 및 작업액추에이터(510)에 전송되어 구동이 이루어지게 된다.The router 630 is a component that connects different networks, and in the present invention corresponds to a configuration that connects the scan and control controller module 610 and the robot hardware controller module 620 to enable follow-up signal transmission. That is, the tracking signal generated through the scan and control controller module 610 is transmitted to the robot hardware controller module 620 via the router 630, and the tracking signal transmitted to the robot hardware controller module 620 is the steering motor ( 220), the traveling motor 230, the laser scanner actuator 420, and the work actuator 510 are transmitted and driven.

GPS모듈(global positioning system module, 700)은, 몸체(100)에 설치되어 스캔및제어컨트롤러모듈(610)로 위치신호를 전송하는 구성으로, 몸체(100)의 위치정보를 파악하여 용접비드선을 정확하게 추종할 수 있도록 한다. 이를 통해 스캔및제어컨트롤러모듈(610)는 레이저스캐너(430)를 통해 얻어진 추종신호 및 GPS모듈(700)을 통해 얻어진 위치신호를 함께 라우터(630)-로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)에 전송하여 용접비드선의 정확한 위치를 추종할 수 있게 된다.The GPS module (global positioning system module, 700) is installed on the body 100 and transmits a position signal to the scan and control controller module 610. to be followed accurately. Through this, the scan and control controller module 610 transmits the tracking signal obtained through the laser scanner 430 and the position signal obtained through the GPS module 700 together to the router 630-robot hardware controller module 620 for welding. The exact position of the bead line can be tracked.

조작단말모듈(800)은, 컨트롤러(600)로 조작신호를 보내어 임의 수동 조작이 가능하도록 구비되는 구성으로, 작업자가 몸체(100)의 위치를 임의로 조절하는 역할을 한다. 이러한 조작단말모듈(800)은 벽면주행로봇 시스템(10)이 선박의 벽면에 부착된 후 용접비드선을 추종하기 전까지 이동을 조절할 수 있도록 구비된다. 상세하게는 조작단말모듈(800)은 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)을 조작하는 데 가장 우선 순위가 되는 조작신호를 보낼 수 있는데, 이는 스캔및제어컨트롤러모듈(610)보다 우선하여 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)로 조작신호를 보내어 임의 수동 조작이 가능하다. 즉, 스캔및제어컨트롤러모듈(610)의 조작신호를 받아 주행 중인 상태에서 조작단말모듈(800)을 통해 조작신호를 보내게 되면 로봇하드웨어컨트롤러모듈(620)은 조작단말모듈(800)의 조작에 따라 주행이 이루어지게 된다.The control terminal module 800 is configured to enable arbitrary manual manipulation by sending an manipulation signal to the controller 600, and serves to arbitrarily adjust the position of the body 100 by the operator. This control terminal module 800 is provided to control the movement of the wall traveling robot system 10 until it follows the welding bead line after being attached to the wall surface of the ship. In detail, the operation terminal module 800 may send an operation signal that has the highest priority in operating the robot hardware controller module 620, which takes precedence over the scan and control controller module 610, and the robot hardware controller module ( 620) to send an operation signal, and arbitrary manual operation is possible. That is, when receiving an operation signal from the scan and control controller module 610 and sending an operation signal through the operation terminal module 800 while driving, the robot hardware controller module 620 controls the operation of the operation terminal module 800. Driving will follow.

이는 용접비드선을 찾은 후에는 용접비드선을 추종하여 벽면주행로봇 시스템(10)이 자동으로 이동되지만 용접비드선이 없는 상황에서는 용접비드선의 근처까지 접근하기 위한 가이드 라인이 존재하지 않는다. 따라서 조작단말모듈(800)을 통해 벽면주행로봇 시스템(10)을 임의로 조작하여 용접비드선 근처까지 배치되도록 한 후, 레이저스캐너(430)가 용접비드선 추종이 가능해지면 그 후부터는 자동으로 벽면주행로봇 시스템(10)이 구동되도록 할 수 있다. 또한 벽면주행로봇 시스템(10)이 용접비드선 추종 및 그라인딩 작업이 진행되는 도중에도 조작단말모듈(800)을 이용하여 임의로 작업을 중지시킬 수도 있다. 이러한 조작단말모듈(800)은, PC, 스마트폰, 태블릿 등 제한되지 않고 적용 가능하다.After finding the welding bead line, the wall driving robot system 10 automatically moves by following the welding bead line, but there is no guide line for approaching the vicinity of the welding bead line in a situation where there is no welding bead line. Therefore, after arbitrarily manipulating the wall driving robot system 10 through the control terminal module 800 so that it is placed near the welding bead line, when the laser scanner 430 can follow the welding bead line, the wall driving robot automatically The system 10 can be driven. In addition, even while the welding bead line tracking and grinding work of the wall traveling robot system 10 is in progress, the operation may be arbitrarily stopped using the control terminal module 800. Such a control terminal module 800, PC, smart phone, tablet, etc. can be applied without limitation.

종래에는 선박 벽면의 용접비드선을 그라인딩 작업하기 위해 작업자가 직접 그라인더를 가지고 용접부위를 갈아내게 되는데, 그라인딩 작업을 통해 발생하는 금속분진, 녹 등과 같은 유해물질이 흩날리게 되어 작업자가 흡입하게 되기 때문에 작업 환경이 좋지 못하다는 문제점이 있었다. 이 뿐만 아니라 작업자가 거대한 선체의 벽면에 그라인딩 작업을 하기 때문에 안전장비를 이용하더라도 작업이 위험하며, 이로 인해 많은 시간 및 인건비가 소요된다는 단점이 있었다. 특히 종래기술 '대한민국특허청 등록특허 제10-1272355호 '의 경우 카메라를 이용하여 용접비드선을 인식하여 추종하기 때문에 조명, 그림자, 오물 등 영상의 왜곡으로 용접비드선 오인식의 가능성이 높다는 문제점이 있었다.Conventionally, in order to grind the welding bead line on the wall of the ship, the worker directly grinds the welded part with a grinder. Harmful substances such as metal dust and rust generated through the grinding work are scattered and the worker inhales them. The problem was that the work environment was not good. In addition to this, since the worker grinds the wall of the huge hull, the work is dangerous even if safety equipment is used, and this has the disadvantage of requiring a lot of time and labor costs. In particular, in the case of the prior art 'Korean Intellectual Property Office Registration Patent No. 10-1272355', since the welding bead line is recognized and followed using a camera, there is a high possibility of misrecognition of the welding bead line due to image distortion such as lighting, shadow, and dirt. .

이에 본 발명의 벽면주행로봇 시스템(10)의 경우 레이저스캐너모듈(400)을 이용하여 선박의 벽면을 스캔하여 용접비드선을 추종하며, 작업모듈(500)을 통해 추종된 용접비드선을 자동으로 그라인딩 가능한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, in the case of the wall driving robot system 10 of the present invention, the laser scanner module 400 is used to scan the wall of the ship to follow the welding bead line, and the following welding bead line is automatically followed through the work module 500. Grindable effect can be obtained.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.

1: 용접비드선
10: 벽면주행로봇 시스템
100: 몸체
110: 자석부
200: 조향모듈
210: 조향바퀴
220: 조향모터
300: 주행모듈
310: 주행바퀴
400: 레이저스캐너모듈
410: 레이저스캐너아암
420: 레이저스캐너액추에이터
430: 레이저스캐너
500: 작업모듈
510: 작업액추에이터
520: 작업아암
530: 작업툴
600: 컨트롤러
610: 스캔및제어컨트롤러모듈
620: 로봇하드웨어컨트롤러모듈
630: 라우터
700: GPS모듈
800: 조작단말모듈1: weld bead wire
10: wall driving robot system
100: body
110: magnet part
200: steering module
210: steering wheel
220: steering motor
300: driving module
310: driving wheel
400: laser scanner module
410: laser scanner arm
420: laser scanner actuator
430: laser scanner
500: work module
510: work actuator
520: work arm
530: work tool
600: controller
610: scan and control controller module
620: robot hardware controller module
630: router
700: GPS module
800: control terminal module

Claims (3)

판상의 몸체;
상기 몸체의 전방에 설치되는 조향바퀴와, 상기 조향바퀴에 결합되어 상기 조향바퀴의 진행방향을 조절하는 조향모터를 포함하는 한 쌍의 조향모듈;
상기 몸체의 후방에 설치되는 주행바퀴와, 상기 주행바퀴에 결합되어 상기 주행바퀴의 회전구동을 조절하는 주행모터를 포함하는 한 쌍의 주행모듈;
일단은 상기 몸체에 결합되고 타단은 상기 몸체의 전방을 향하도록 배치되는 'ㄱ'자 형상의 레이저스캐너아암과, 상기 레이저스캐너아암의 타단에 설치되는 레이저스캐너액추에이터와, 상기 레이저스캐너액추에이터에 설치되어 용접비드선을 추종하는 레이저스캐너를 포함하는 레이저스캐너모듈;
상기 몸체의 상면에 설치되어 회전구동하는 작업액추에이터와, 일단은 상기 작업액추에이터에 결합되어 상기 작업액추에이터와 함께 회전구동되고 타단은 상기 레이저스캐너아암의 하부에 배치되는 'ㄱ'자 형상의 작업아암과, 상기 작업아암의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 작업툴을 포함하는 작업모듈; 및
상기 레이저스캐너를 통해 추종된 상기 용접비드선을 따라 상기 조향모듈 및 상기 주행모듈의 구동을 컨트롤하는 컨트롤러;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템.plate-shaped body;
a pair of steering modules including a steering wheel installed at the front of the body and a steering motor coupled to the steering wheel to adjust the driving direction of the steering wheel;
A pair of driving modules including a driving wheel installed at the rear of the body and a driving motor coupled to the driving wheel to control rotational driving of the driving wheel;
A 'L' shaped laser scanner arm with one end coupled to the body and the other end facing the front of the body, a laser scanner actuator installed at the other end of the laser scanner arm, and installed in the laser scanner actuator A laser scanner module including a laser scanner that follows the welding bead line;
A working actuator installed on the upper surface of the body and rotationally driven, and one end coupled to the working actuator to be rotated together with the working actuator and the other end disposed below the laser scanner arm A-shaped working arm , A work module including a work tool coupled to the other end of the work arm to perform work; and
A wall driving robot system capable of grinding a welding bead line, characterized in that it includes a controller for controlling driving of the steering module and the driving module along the welding bead line followed by the laser scanner. 제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러은,
상기 용접비드선을 추종한 상기 레이저스캐너의 추종신호를 전송받는 스캔및제어컨트롤러모듈와,
상기 스캔및제어컨트롤러모듈로부터 상기 추종신호를 전송받아 상기 조향모터, 상기 주행모터, 상기 작업액추에이터 및 상기 레이저스캐너액추에이터가 구동가능하도록 추종신호를 전송하는 로봇하드웨어컨트롤러모듈와,
상기 스캔및제어컨트롤러모듈와 상기 로봇하드웨어컨트롤러모듈 간 상기 추종신호 전송이 가능하도록 연결하는 라우터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템.According to claim 1,
The controller,
A scan and control controller module that receives the tracking signal of the laser scanner that follows the welding bead line;
A robot hardware controller module that receives the following signal from the scan and control controller module and transmits the following signal to drive the steering motor, the travel motor, the work actuator, and the laser scanner actuator;
A wall-running robot system capable of grinding a welding bead line, characterized in that it comprises a router connecting the scan and control controller module and the robot hardware controller module to enable transmission of the follow-up signal. 제 2항에 있어서,
상기 스캔및제어컨트롤러모듈보다 우선하여 상기 로봇하드웨어컨트롤러모듈로 조작신호를 보내어 임의 수동 조작이 가능한 조작단말모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드선의 그라인딩이 가능한 벽면주행로봇 시스템.According to claim 2,
A wall-running robot system capable of grinding a welding bead line, characterized in that it further comprises; an operation terminal module capable of arbitrary manual operation by sending an operation signal to the robot hardware controller module prior to the scan and control controller module.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040009615A (en) * 2002-07-24 2004-01-31 대우조선해양 주식회사 Automatic detecting method for welding robot by the rotating partition
KR101272355B1 (en) 2009-03-04 2013-06-10 현대중공업 주식회사 A movable welding robot with expended sub operation pannel
KR20150003607A (en) * 2013-07-01 2015-01-09 한국전자통신연구원 Apparatus and method for monitoring laser welding

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