KR102575682B1 - 검사 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관 등을 검사할 수 있는 검사 로봇에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 외관을 형성하는 몸체부, 상기 몸체부의 하부에 마련된 센서부 및 상기 몸체부를 주행 가능하게 하는 복수 개의 바퀴로 형성된 주행부를 포함하고, 상기 주행부는 대상물에 수직으로 지지되도록 상기 복수 개의 바퀴의 각도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

Description

검사 로봇{ROBOT FOR INSPECTION}

본 발명은 검사 로봇에 관한 것으로, 보다 자세하게는 배관 등을 검사할 수 있는 검사 로봇에 관한 것이다.

배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설 등에 다양하게 설치된다.

플랜트, 공장, 건물 및 시설 등에 설치되는 배관의 문제는 외부에서 검사하여 대부분 해결할 수 있다.

지하에 매설되는 배관은, 대부분 전력선, 가스나 석유 또는 식수 및 하수 통로이다. 이러한 배관은 구간 별로 센서가 설치되어 자동으로 관리 통제된다. 배관에 문제가 생기는 경우 지상과 연결된 구간 별 출입구를 통해 검사를 수행하여 문제를 해결한다.

지하 매설 배관 중에는 구간 별로 검사가 쉽지 않으며, 외부에서 탐상하여 문제 구역을 찾기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는 배관의 구경에 따라 작업자가 진입 탐사하여 문제점을 찾아 해결하기도 한다. 그러나 작업자의 진입이 어려운 환경을 갖는 배관과 구간 별로 관리 통제가 이루어지지 않는 배관의 경우에는 배관 검사 로봇을 투입하여 검사를 수행하고, 문제를 해결할 적절한 수단을 찾아야 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1494784호에는 종래의 소구경 배관 내부 검사로봇에 대해 기재되어 있다.

종래의 배관 검사 로봇은, 여러 가지 비파괴 검사 기술을 사용하여 배관을 점검하고 있다. 즉 배관 검사 로봇에는, 초음파 탐상, 방사선 탐상, 자기누설탐상 등 다양한 비파괴 검사기술이 적용된다.

수도관은 노후화로 인해 부식되어 두께가 얇아지거나 부식 지반의 변화로 인해 변형이 발생된다. 작업자의 투입이 어려운 80mm ~ 120mm 중구경 수도관은 배관 검사 로봇에 의해 배관 검사를 하는 것이 작업성에서 편리하다.

수도관의 검사에 사용되는 배관 검사 로봇은 초음파, 방사선, 자기누설 기술에 의한 탐상을 적용할 수 있다. 배관 검사 로봇에서 자기 누설 탐상 비파괴 검사의 경우, 검사 모듈을 배관 내부 벽면에 다수로 밀착하고, 방사 형태로 내부에 배치하여 배관 길이 방향으로 이동하면서 자기포화 비율에 대해 결함 영역에서 누설자기를 감지하고, 이를 전기 신호로 변환함으로써 결함여부를 판단하는 방식이 적용된다.

종래의 배관 검사 로봇은 단일 크기의 정원인 배관에만 적용 가능하기 때문에 배관의 외력에 의해 변형된 구간에서는 로봇을 변형된 구간의 크기 및 형상에 맞추어 교체하거나 센서 모듈을 교체해야 하는 문제점이 있었다. 따라서 종래의 배관 검사 로봇은 검사의 효율이 떨어지고 검사할 수 있는 영역도 한정되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 배관 크기에 따라 바퀴의 접점 각을 항상 배관 접선과 수직하게 유지할 수 있는 검사 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 외관을 형성하는 몸체부, 상기 몸체부의 하부에 마련된 센서부 및 상기 몸체부를 주행 가능하게 하는 복수 개의 바퀴로 형성된 주행부를 포함하고, 상기 주행부는 대상물에 수직으로 지지되도록 상기 복수 개의 바퀴의 각도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

상기 주행부는 상기 복수 개의 바퀴에 연결되고, 상기 복수 개의 바퀴를 회전시키되 각각 독립적으로 작동할 수 있는 복수 개의 제1 구동부를 포함할 수 있다.

상기 주행부는 상기 복수 개의 바퀴를 상기 몸체부에 힌지 결합하기 위한 힌지축과 상기 힌지축에 동력을 제공하는 제3 구동부와 상기 힌지축과 상기 제1 구동부의 사이에 형성되고, 상기 힌지축과 상기 제1 구동부를 연결하는 힌지판부와 상기 힌지판부와 상기 제1 구동부의 연결부에 형성되고, 상기 제1 구동부를 상기 힌지판부를 기준으로 선회 이동시키는 제2 구동부를 형성할 수 있다.

상기 대상물은 원통형 배관이고, 상기 힌지축은 상기 몸체부를 중심으로 서로 대칭되게 상기 몸체부의 양측에 각각 형성되고, 서로 대칭되게 형성된 상기 힌지축의 무게 중심을 서로 연결하는 제1 가상의 선의 정중앙으로부터 상기 대상물과 만나는 점까지 수직으로 연결되는 제2 가상의 선의 길이를 B라 할 때, 상기 제2 가상의 선과 상기 제1 가상의 선이 만나는 점으로부터 하나의 상기 힌지축의 무게 중심까지의 거리를 W라 하고, 상기 제2 구동부의 선회축으로부터 상기 대상물까지 수직으로 연결되는 제3 가상의 선으로부터 가장 가까운 상기 힌지축의 무게 중심까지 수직으로 연결되는 제4 가상의 선의 길이를 L이라 하고, 상기 제3 가상의 선이 상기 제4 가상의 선과 만나는 점으로부터 상기 대상물까지 수직으로 연결되는 길이를 H라고 하고, 상기 대상물의 반지름의 길이를 R이라 하면, 공식에 의해 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 상기 제2 가상의 선과 상기 제3 가상의 선 사이의 각도를 θ라 할 때, 공식에 의해 산출될 수 있다.

상기 센서부는 상기 대상물의 이상 여부를 검사할 수 있는 검사 센서와, 상기 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 거리 측정 센서를 포함할 수 있다.

상기 검사 센서는 자기장에 의해 상기 대상물의 이상 여부를 검사할 수 있는 자기 누설 탐상(MFL) 센서일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 상기 몸체의 일측부에 힌지 결합되고, 선회됨에 따라 상기 몸체의 일측을 상기 대상물로부터 들어올리는 리프트부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 다양한 배관의 관경 변형에 대응하여 바퀴의 접점 각을 항상 배관 접선과 수직하게 유지함에 따라 정밀한 주행과 정밀한 검사를 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1을 정면에서 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3에서 배관에 바퀴를 수직으로 접점한 것을 도시한 사용상태도이다.

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.

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.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1을 평면에서 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1을 정면에서 도시한 정면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 몸체부(100), 센서부(200) 및 주행부(300)를 포함한다.

몸체부(100)는 외관을 형성할 수 있다.

몸체부(100)는 일측부에 리프트부(110)를 힌지 결합할 수 있다.

리프트부(110)는 몸체부(100)와의 힌지축을 중심으로 선회됨에 따라 바닥의 대상물(M)에 일단부를 지지한 상태로 타단부를 내리 누르면 지렛대의 원리에 의해 몸체부(100)를 대상물(M)로부터 들어 올릴 수 있다.

리프트부(110)는 일단부에 롤러(111)를 형성하여 일단부와 대상물(M)의 마찰에 의한 대상물(M)의 긁힘 등과 같은 손상을 방지할 수 있다.

몸체부(100)는 자력을 이용하는 센서부(200)에 의해 금속재의 대상물(M)에 자력으로 부착될 경우 몸체부(100)를 대상물(M)로부터 떼어 내기 힘들기 때문에 리프트부(110)를 사용하여 몸체부(100)를 대상물(M)로부터 쉽게 떼어 낼 수 있다.

센서부(200)는 배관 등과 같은 대상물(M)의 부식 및 파손 등과 같은 이상 여부를 실시간으로 검출하는 검사 센서(210)와 대상물(M)과의 이격된 거리를 실시간으로 측정할 수 있는 거리 측정 센서(230)를 형성할 수 있다.

검사 센서(210)는 대상물(M)의 표면에 손상을 주지 않는 비접촉의 자기누설 탐상 방식으로 영구자석에 의해 자기장이 생성되면 대상물(M)의 결함부에 대한 자기 특성으로 누설되는 자속을 측정하여 대상물(M)의 이상 여부를 검사할 수 있는 자기 누설 탐상(MFL: Magnetic Flux Leakage) 센서 등을 사용할 수 있다.

센서부(200)는 몸체부(100)의 하부에 형성되고, 몸체부(100)의 하부에서 하측의 대상물(M)을 마주하게 형성될 수 있다. 그리고 센서부(200)는 검사 센서(210)를 중앙부에 형성하고, 검사 센서(210)를 중심으로 둘레부에 거리 측정 센서(230)를 복수 개로 서로 일정 간격 이격되게 배치할 수 있다.

주행부(300)는 원통형 배관 등과 같은 골곡면을 갖는 대상물(M)에서 몸체부(100)가 주행하게 할 수 있다.

주행부(300)는 복수 개의 바퀴(310), 제1 구동부(330), 힌지축(350), 힌지판부(360), 제2 구동부(370) 및 제3 구동부(390)로 형성될 수 있다.

복수 개의 바퀴(310)는 몸체부(100)에 연결되고 바닥을 지지할 수 있다.

제1 구동부(330)는 복수 개의 바퀴(310)에 각각 연결되고, 복수 개의 바퀴(310)에 회전 구동력을 제공하되 각각 전기 모터 등과 같은 동력 장치를 형성하여 독립적으로 작동할 수 있다.

힌지축(350)은 몸체부(100)와 제1 구동부(330) 사이에 형성되고, 제1 구동부(330)를 몸체부(100)에 힌지 결합할 수 있다.

힌지축(350)은 선회 동력을 제공하는 제3 구동부(390)와 기어 결합할 수 있다.

제3 구동부(390)는 몸체부(100)에 형성되고, 전기 모터와 기어 조립체로 형성될 수 있다.

힌지판부(360)는 힌지축(350)과 제1 구동부(330)의 사이에 형성되고, 힌지축(350)과 제1 구동부(330)를 연결할 수 있다.

제2 구동부(370)는 힌지판부(360)와 제1 구동부(330)의 연결부에 형성되고, 제1 구동부(330)를 힌지판부(360)를 기준으로 선회 이동하도록 동력을 제공할 수 있다.

제2 구동부(370)는 전기 모터 등과 같은 동력 장치를 형성하고, 복수 개의 바퀴(310)에 각각 연결된 제1 구동부(330) 마다 각각 연결되어 서로 독립적으로 작동할 수 있다.

도 4는 도 3에서 배관에 바퀴를 수직으로 접점한 것을 도시한 사용상태도이다.

도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇에서 힌지축(350)은 몸체부(100)를 중심으로 서로 대칭되게 몸체부의 양측에 각각 형성되고, 서로 대칭되게 형성된 힌지축(350)의 무게 중심을 서로 연결하는 제1 가상의 선(410)의 정중앙으로부터 대상물(M)과 만나는 점까지 수직으로 연결되는 제2 가상의 선(420)의 길이를 B라고 할 수 있다.

그리고 제2 가상의 선(420)과 제1 가상의 선(410)이 만나는 점으로부터 하나의 힌지축(350)의 무게 중심까지의 거리를 W라 할 수 있다.

그리고 제2 구동부(370)의 선회축으로부터 대상물(M)까지 수직으로 연결되는 제3 가상의 선(430)으로부터 가장 가까운 힌지축(350)의 무게 중심까지 수직으로 연결되는 제4 가상의 선(440)의 길이를 L이라 할 수 있다.

그리고 제3 가상의 선(430)이 제4 가상의 선(440)과 만나는 점으로부터 대상물(M)까지 수직으로 연결되는 길이를 H라고 하고, 대상물(M)의 반지름의 길이를 R이라 할 수 있다.

이때 공식에 의해 산출할 수 있다.

여기서 W, L, H 값은 검사 로봇의 설계 과정에서 미리 정해진 수치이기 때문에 R 값에 따라 B를 다르게 산출할 수 있다.

또한, 제2 가상의 선(420)과 제3 가상의 선(430) 사이의 각도를 θ라 할 때, 공식에 의해 산출할 수 있다.

상술한 바와 같이 배관의 반지름 값인 R의 변화에 따라 θ값을 변경함으로써 복수 개의 바퀴(310)가 배관의 관경 변화에 관계없이 배관과 항상 수직을 유지하게 할 수 있고, 이에 따라 복수 개의 바퀴(310) 조향 시 미끄러짐을 극소화하여 정밀한 주행을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 하나의 검사 로봇으로 여러 종류의 배관에 모두 사용할 수 있고, 배관의 외면 및 내면의 검사를 모두 수행할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 로봇은 다양한 배관의 관경 변형에 대응하여 바퀴의 접점 각을 항상 배관 접선과 수직하게 유지함에 따라 정밀한 주행과 정밀한 검사를 가능하게 하는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 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.

100: 몸체부
110: 리프트부
111: 롤러
200: 센서부
210: 검사 센서
230: 거리 측정 센서
300: 주행부
310: 복수 개의 바퀴
330: 제1 구동부
350: 힌지축
360: 힌지판부
370: 제2 구동부
410: 제1 가상의 선
420: 제2 가상의 선
430: 제3 가상의 선
440: 제4 가상의 선
M: 대상물

Claims (8)

1. 외관을 형성하는 몸체부;
   상기 몸체부의 하부에 마련된 센서부; 및
   상기 몸체부를 주행 가능하게 하는 복수 개의 바퀴로 형성된 주행부; 를 포함하고,
   상기 주행부는 대상물에 수직으로 지지되도록 상기 복수 개의 바퀴의 각도를 조정하며,
   상기 주행부는,
   상기 복수 개의 바퀴에 각각 연결되고, 상기 복수 개의 바퀴를 회전시키되 각각 독립적으로 작동할 수 있는 복수 개의 제1 구동부를 포함하며,
   상기 주행부는,
   상기 복수 개의 바퀴에 회전 구동력을 제공하는 제1 구동부를 몸체부에 힌지 결합하기 위한 힌지축과,
   상기 힌지축에 선회 동력을 제공하도록 기어 결합되는 제3 구동부와,
   상기 힌지축과 상기 제1 구동부의 사이에 형성되고, 상기 힌지축과 상기 제1 구동부를 연결하는 힌지판부와,
   상기 힌지판부와 상기 제1 구동부의 연결부에 형성되고, 상기 제1 구동부를 상기 힌지판부를 기준으로 선회 이동시키는 제2 구동부를 형성하고,
   상기 제2 구동부는 복수 개의 바퀴에 각각 연결된 제1 구동부 마다 각각 연결되어 서로 독립적으로 작동하며,
   상기 대상물은 원통형 배관이고,
   상기 힌지축은 상기 몸체부를 중심으로 서로 대칭되게 상기 몸체부의 양측에 각각 형성되고, 서로 대칭되게 형성된 상기 힌지축의 무게 중심을 서로 연결하는 제1 가상의 선의 정중앙으로부터 상기 대상물과 만나는 점까지 수직으로 연결되는 제2 가상의 선의 길이를 B라 할 때,
   상기 제2 가상의 선과 상기 제1 가상의 선이 만나는 점으로부터 하나의 상기 힌지축의 무게 중심까지의 거리를 W라 하고, 상기 제2 구동부의 선회축으로부터 상기 대상물까지 수직으로 연결되는 제3 가상의 선으로부터 가장 가까운 상기 힌지축의 무게 중심까지 수직으로 연결되는 제4 가상의 선의 길이를 L이라 하고, 상기 제3 가상의 선이 상기 제4 가상의 선과 만나는 점으로부터 상기 대상물까지 수직으로 연결되는 길이를 H라고 하고, 상기 대상물의 반지름의 길이를 R이라 하면,
   
   공식에 의해 산출되고,
   상기 제2 가상의 선과 상기 제3 가상의 선 사이의 각도를 θ라 할 때,
   
   공식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 검사 로봇.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서부는,
   상기 대상물의 이상 여부를 실시간으로 검사할 수 있도록 몸체부의 하부 중앙부에 형성되는 검사 센서와,
   상기 대상물과의 이격된 거리를 실시간으로 측정할 수 있도록 상기 검사 센서를 중심으로 둘레부에 복수 개로 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 거리 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 로봇.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 검사 센서는
   자기장이 생성되면 대상물의 결함부에 대한 자기 특성으로 누설되는 자속을 측정하여 상기 대상물의 이상 여부를 검사할 수 있는 자기 누설 탐상(MFL) 센서인 것을 특징으로 하는 검사 로봇.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 몸체의 일측부에 힌지 결합되고, 선회됨에 따라 대상물에 일단부를 지지한 상태로 타단부를 누르면 상기 몸체의 일측을 상기 대상물로부터 들어올리는 리프트부를 포함하고,
   상기 리프트부는 일단부에는 마찰에 의해 대상물의 손상을 방지하기 위한 롤러가 형성되는 것을 특징으로 하는 검사 로봇.

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