KR102590183B1 - 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇 - Google Patents

고전압 배전선로의 활선작업용 로봇 Download PDF

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Abstract

고전압 배전선로의 활선작업용 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 고소작업차; 상기 고소작업차의 상측에 배치되는 플랫폼; 상기 고소작업차에 결합되고, 상기 플랫폼을 상하 방향으로 이동시키는 승강부; 상기 플랫폼에 형성되는 가이드레일; 상기 가이드레일을 따라 주행하는 복수 개의 이동대차; 및 상기 이동대차에 탑재되고, 작업자의 원격 제어에 의해 활선작업을 수행하는 경량 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇이 제공될 수 있다.

Description

고전압 배전선로의 활선작업용 로봇{ROBOT FOR HOT LINE JOB OF HIGH VOLTAGE DISTRIBUTION LINE}
본 발명은 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇에 관한 것이다.
송전탑 등에 설치된 고전압 배전선로의 유지보수 작업은 활선 상태, 즉 송전 상태에서 이루어질 수 있다.
활선공법은 크게 직접활선공법과 간접활선공법으로 분류된다. 직접활선공법은 작업자가 절연장갑 등의 안전장구를 착용하고 전선에 직접 접촉하여 작업하는 방식이고, 간접활선공법은 작업자가 전선에 직접 접촉하지 않고 핫스틱, 로봇 등을 활용하여 작업하는 방식이다. 직접활선공법은 전문인력이 작업을 수행함에도 불구하고 감전사고 위험성이 높아서 미국, 일본 등의 선진국에서는 사실상 폐지된 상태이다. 이에 따라, 작업 안정성, 경제성, 전문인력 감소 등의 이유로 간접활선공법이 종전보다 활성화되고 있다.
간접활선공법의 대표적인 예로는 핫스틱을 이용한 활선공법, 로봇을 이용한 활선공법 등이 있다. 핫스틱을 이용한 활선공법은 작업자가 절연장갑 등의 안전장구를 착용하는 외에 핫스틱이라는 보조장구를 통해 전선에 접촉하여 작업하는 방식으로서, 작업자가 아래에서 위로 올려다보는 자세로 장시간 작업하여야 하므로 작업자의 피로도가 크고 작업시간이 제한적이어서 작업 효율이 상대적으로 낮고 기상 상황에 따라 작업이 불가능한 문제점이 있었다. 로봇을 이용한 활선공법은 고소작업차의 상단에 설치된 로봇이 전선에 접촉하여 작업하는 방식으로서, 종래 로봇의 기술적 난이도가 매우 높을 뿐만 아니라 매우 고가이므로 영세한 공사업체가 대부분인 국내 여건에 맞지 않는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0494235호(2005.06.13, 활선작업용 로봇차 및 그 제어방법)
본 발명의 실시예들은 기구 구성 등이 간소화된 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고소작업차; 상기 고소작업차의 상측에 배치되는 플랫폼; 상기 고소작업차에 결합되고, 상기 플랫폼을 상하 방향으로 이동시키는 승강부; 상기 플랫폼에 형성되는 가이드레일; 상기 가이드레일을 따라 주행하는 복수 개의 이동대차; 및 상기 이동대차에 탑재되고, 작업자의 원격 제어에 의해 활선작업을 수행하는 경량 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇이 제공될 수 있다.
상기 가이드레일은 상기 플랫폼의 상면에 직교 좌표 형태로 형성될 수 있다.
상기 경량 암은, 상기 이동대차에 상하 방향의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 결합되는 제1 암; 및 상기 제1 암에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제2 암을 포함할 수 있다.
상기 경량 암은, 상기 제2 암의 상단에 결합되는 카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 경량 암은, 상기 제2 암의 상단에 결합되는 고정편; 및 상기 제2 암의 상단에 수평 방향으로 이동 가능하게 결합되어, 상기 고정편과 협력하여 대상물의 파지, 압착, 절단 등의 활선작업을 수행하는 이동편을 더 포함할 수 있다.
상기 고소작업차 또는 지상에 설치되는 제어실을 더 포함하고, 상기 제어실에는, 상기 경량 암에 의한 활선작업 상황을 작업자에게 보여주는 디스플레이 장치; 및 상기 이동대차 및 상기 경량 암을 원격 제어하기 위한 신호를 작업자가 입력하는데 사용되는 입력 장치가 탑재될 수 있다.
상기 입력 장치는 반복 재생 버튼을 구비하고, 상기 반복 재생 버튼은, 상기 이동대차 및 상기 경량 암을 기 설정된 패턴으로 원격 제어하기 위한 신호를 자동으로 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 플랫폼의 상면에 형성되는 가이드레일을 따라 주행하는 복수 개의 이동대차 및 이에 탑재된 경량 암을 원격 제어함으로써, 고전압 배전선로의 활선작업에 따른 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기구 구성, 제어 알고리즘, 조작 프로세스 등을 단순화 시켜 고도로 전문화된 인력 없이도 고전압 배전선로의 활선작업을 신속하고 효율적으로 수행하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇을 나타낸 도면이다.
도 2는 복수 개의 이동대차가 설치된 플랫폼을 나타낸 도면이다.
도 3은 제어실을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
본 출원에서 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 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇을 나타낸 도면, 도 2는 복수 개의 이동대차가 설치된 플랫폼을 나타낸 도면, 도 3은 제어실을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇(10)은 고소작업차(100), 승강부(200), 플랫폼(300), 이동대차(400), 경량 암(500) 및 제어실(600)을 포함할 수 있다.
고소작업차(100)는 고소 작업을 수행하기 위한 차량으로서, 바퀴 등의 이동수단을 구비할 수 있다.
승강부(200)는 상하 양단에서 고소작업차(100) 및 플랫폼(300)에 각각 결합될 수 있고, 플랫폼(300)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 승강부(200)는 도 1에 도시된 것처럼 시저 리프트(scissor lift)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 신축 가능한 텔레스코프 방식의 다단 붐을 포함할 수도 있다.
플랫폼(300)은 고소작업차(100)의 상측에 배치될 수 있고, 고소작업차(100)에 설치된 승강부(200)에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있다. 승강부(200)의 상단부 또는 플랫폼(300)은 절연 소재로 이루어질 수 있다.
플랫폼(300)에는 이동대차(400)를 안내하는 가이드레일(310)이 형성될 수 있다.
가이드레일(310)은 플랫폼(300)의 상면에 직교 좌표 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 가이드레일(310)은 수평면 상에서 서로 수직인 X축과 Y축에 평행한 복수 개의 직선레일을 포함할 수 있다. 가이드레일(310)을 구성하는 복수 개의 직선레일은 상호간에 수직으로 교차할 수 있다. 다른 예시로서, 가이드레일(310)은 극 좌표 또는 원통형 좌표 형태로 형성될 수도 있다.
복수 개의 이동대차(400)는 각각 가이드레일(310)에 이동 가능하게 결합됨으로써 가이드레일(310)을 따라 주행할 수 있다. 이동대차(400)에는 이동대차(400)의 주행에 필요한 동력을 제공하는 제1 구동모터가 탑재될 수 있다. 한편, 이동대차(400)는 IP68의 방수규격을 유지함으로써 우천시에도 고전압 배전선로의 활선작업을 수행할 수 있고, 이동대차(400)는 제어실(600)의 조작판넬(610)에 유선 또는 무선으로 연결됨으로써 원격 제어될 수 있다.
경량 암(light arm)(500)은 이동대차(400)에 탑재될 수 있고, 제어실(600)의 조작판넬(610)에 유선 또는 무선으로 연결됨으로써 원격 제어될 수 있다.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 경량 암(500)은 제1 암(510), 제2 암(520), 고정편(530) 및 이동편(540)을 포함할 수 있다.
제1 암(510)은 이동대차(400)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1 암(510)의 하단은 상하 방향으로 연장되는 제1 암(510)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 이동대차(400)에 결합될 수 있다. 이동대차(400)에는 제1 암(510)의 회전 운동에 필요한 동력을 제공하는 제2 구동모터가 탑재될 수 있다.
제2 암(520)은 제1 암(510)의 상부에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 제1 암(510)에는 제2 암(520)의 상하 이동에 필요한 동력을 제공하는 제3 구동모터 내지 유압실린더가 탑재될 수 있다.
제2 암(520)의 중심축은 제1 암(510)의 중심축과 동일선상에 배치될 수 있다.
고정편(530)은 제2 암(520)의 상단에 결합될 수 있고, 이동편(540)은 제2 암(520)의 상단에 수평 방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다. 이동편(540)은 고정편(530)과 협력하여 대상물, 예를 들어 애자, 완철, COS, 볼트, 너트 등의 파지, 압착, 절단 등의 활선작업을 수행할 수 있다. 일 예시로서, 대상물의 절단 작업을 수행하는 경량 암(500)의 고정편(530) 및 이동편(540)에는 커터 날이 형성될 수 있다. 제2 암(520)에는 이동편(540)의 수평 이동에 필요한 동력을 제공하는 제4 구동모터 내지 유압실린더가 탑재될 수 있다. 한편, 경량 암(500)은 고정편(530) 및 이동편(540) 대신에 카메라(550)를 포함할 수도 있다. 카메라(550)는 제2 암(520)의 상단에 결합될 수 있다. 카메라(550)는 경량 암(500)에 의한 활선작업 상황을 촬영하여 촬영 정보를 제어실(600)로 전송할 수 있다.
경량 암(500)은 이동대차(400)에 탈착 가능하게 결합될 수 있고, FRP 등의 절연 소재로 제작될 수 있다.
제어실(600)은 고소작업차(100) 또는 지상에 설치될 수 있다.
제어실(600)에는 조작판넬(610), 디스플레이 장치(620) 및 입력 장치(630)가 탑재될 수 있다.
조작판넬(operator control panel)(610)은 이동대차(400) 및 경량 암(500)에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있고, 입력 장치(630)를 통해 입력된 입력신호를 기초로 이동대차(400) 및 경량 암(500)을 원격 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
디스플레이 장치(620)는 카메라(550)를 통해 촬영된 경량 암(500)에 의한 활선작업 상황을 작업자에게 보여줄 수 있다.
디스플레이 장치(620)는 영상 모니터 또는 HMD(head mounted display)를 포함할 수 있다.
입력 장치(630)를 통해 작업자는 이동대차(400) 및 경량 암(500)을 원격 제어하기 위한 입력신호를 입력할 수 있다. 입력 장치(630)를 통해 입력된 입력신호는 상술한 것처럼 조작판넬(610)에서 이동대차(400) 및 경량 암(500)을 원격 제어하기 위한 제어신호로 변환될 수 있다.
입력 장치(630)는 조이스틱 또는 인간 기계 인터페이스용 글러브를 포함할 수 있다.
입력 장치(630)는 반복 재생 버튼을 구비할 수 있다. 반복 재생 버튼은 이동대차(400) 및 경량 암(500)을 기 설정된 패턴으로 원격 제어하기 위한 신호를 자동으로 생성할 수 있다. 따라서, 작업자는 입력 장치(630)를 통해 이동대차(400) 및 경량 암(500)을 작업자가 원하는 패턴으로 원격 제어하거나 반복 재생 버튼을 누르는 단순한 동작만으로도 기 설정된 패턴으로 원격 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇(10)에 탑재되는 각종 구동모터를 포함하는 모든 전기 및 전자 장치는 고전압 배전선로로부터 22cm 이상 거리를 확보하여 고전압 배전선로의 영향으로 잘못 동작하는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 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.
10: 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇
100: 고소작업차
200: 승강부
300: 플랫폼
310: 가이드레일
400: 이동대차
500: 경량 암
510: 제1 암
520: 제2 암
530: 고정편
540: 이동편
550: 카메라
600: 제어실
610: 조작판넬
620: 디스플레이 장치
630: 입력 장치

Claims (7)

  1. 고소작업차;
    상기 고소작업차의 상측에 배치되는 플랫폼;
    상기 고소작업차에 결합되고, 상기 플랫폼을 상하 방향으로 이동시키는 승강부;
    상기 플랫폼에 형성되는 가이드레일;
    상기 가이드레일을 따라 주행하는 복수 개의 이동대차; 및
    상기 이동대차에 탑재되고, 작업자의 원격 제어에 의해 활선작업을 수행하는 경량 암을 포함하고,
    상기 경량 암은,
    상기 이동대차에 상하 방향의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 결합되는 제1 암; 및
    상기 제1 암에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 제2 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드레일은 상기 플랫폼의 상면에 직교 좌표 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경량 암은,
    상기 제2 암의 상단에 결합되는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경량 암은,
    상기 제2 암의 상단에 결합되는 고정편; 및
    상기 제2 암의 상단에 수평 방향으로 이동 가능하게 결합되어, 상기 고정편과 협력하여 대상물의 파지, 압착, 절단 등의 활선작업을 수행하는 이동편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고소작업차 또는 지상에 설치되는 제어실을 더 포함하고,
    상기 제어실에는,
    상기 경량 암에 의한 활선작업 상황을 작업자에게 보여주는 디스플레이 장치; 및
    상기 이동대차 및 상기 경량 암을 원격 제어하기 위한 신호를 작업자가 입력하는데 사용되는 입력 장치가 탑재되는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입력 장치는 반복 재생 버튼을 구비하고,
    상기 반복 재생 버튼은,
    상기 이동대차 및 상기 경량 암을 기 설정된 패턴으로 원격 제어하기 위한 신호를 자동으로 생성하는 것을 특징으로 하는 고전압 배전선로의 활선작업용 로봇.
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