KR200326566Y1 - 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치에 관한 것으로, 그 목적은 기울기 측정 및 이동거리 측정을 목적으로 협소공간의 내부에서 기울기 등을 탐사할 경우 초음파와 로터리 엔코더에 의해 로봇의 위치를 측정하고 로봇에 360°로 분할되어 있는 엔코더 또는 포텐숀미터를 사용하여 로봇의 각도를 측정하고 측정된 각도를 모니터에 표시하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치를 제공함에 있다.

지하에 매설되어 있는 관의 내부에서 관의 기울기를 측정할 수 있는 기울기 측정장치가 부착되어 있는 로봇(1)과, 상기 로봇(1)에서 측정된 자료를 송수신할 수 있도록 내부에 모뎀송수신장치와, 레이저 각도 측정장치(5) 및 초음파송수신센서가 부착된 초음파거리측정장치(15)를 구비한 추(2)와, 상기 추(2)의 위치를 조절할 수 있도록 모터(3)에 의해 작동되며 로터리 엔코더가 부착되어 있는 릴(4)과, 상기 로봇(1)과 추(2)에 부착된 레이져 각도 측정장치(5) 및 초음파 송수신장치를 제어하고 측정 결과가 영상모니터에 나타나는 제어부(10)로 구성된 것을 요지로 한다.

Description

협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치{A robot device for a slant detection of a tube to an underground}

본 고안은 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 지하에 매설된 협소공간에 로봇을 투입시키고 지상에서 모터에 의해 작동되는 릴에 초음파송수신센서 및 레이저 장치가 부착된 추를 케이블로 매달아 추에서 발생되는 음파와 릴에 부착된 로터리 엔코더로 로봇과의 거리를 측정하고 로봇에 엔코더 또는 포텐숀미터를 설치하여 레이저 각도 측정장치를 통해 로봇의 기울기 및 로봇 이동거리를 측정할 수 있는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하에 매설되는 상하수도관의 시공시 시점과 끝점까지 물의 원할한 흐름에 하기 위하여 시점에서 끝점까지 각을 부여하고, 내부에 이물질이 쌓이거 관이 파손되어 물이 원활하게 흐르지 않을 경우 관의 부식 및 파손된 부분을 보수하기 위하여 관 상부의 지반을 굴착하여 파손된 관을 교체하고 다시 매설해야하는 과정을 거쳐야 하므로, 보수공사가 번거로울 뿐만 아니라 막대한 공사비 등 많이 소요되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 유선으로 작동되는 로봇을 지하로 투입시켜 관의 부식이나 파손된 부분을 측정하고 개, 보수하였으나, 관이 기울어진 곳에서의 로봇으로 기울기의 측정이 불가능 하였고 또한 상술한 기울기를측정한 측정값이 영상모니터에 표시되지 않는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 결점을 해결하기 위해 안출되는 것으로, 협소공간이나 지하매설관의 내부에서 관의 기울기 등을 탐사할 경우 초음파 또는 엔코더에 의해 로봇의 위치를 측정하고 로봇에 장착되어 있는 360°로 분할되어 있는 엔코더 또는 포텐숀미터를 사용하여 로봇의 각도 및 이동거리를 측정하고 측정된 값을 영상모니터에 표시하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치를 제공함을 목적으로 한다.

도 1 는 본 고안의 상하수관의 기울기 측정을 나타는 작동상태도,

도 2 는 본 고안의 포텐숀미터의 구성도,도 3 은 본 고안의 엔코더의 구성도,

도 4 는 본 고안의 로봇의 거리측정 방법을 음파의 신호로 나타낸 구성도.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 로봇 (2) : 추

(3) : 모터 (4) : 릴

(5) : 레이져 각도 측정장치 (6) : 케이블

(7) : 포텐숀미터 (8) : 자석추

(9) : 자기저항소자 (10) : 제어부

(11) : 몸체 (12) : 기울기 측정장치(13) : 엔코더 (14) : 중심축(15) : 초음파송수신장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 지하에 매설되어 있는 관의 내부에서 관의 기울기를 측정할 수 있도록 기울기 측정장치가 부착된 로봇과, 상기 로봇에서 측정된 자료를 송수신할 수 있도록 내부에 모뎀송수신장치와, 레이저 각도 측정장치 및 초음파송수신센서가 부착된 초음파거리측정장치를 구비한 추와, 상기 추는 모터에 의해 작동되는 릴에 감겨있는 케이블에 연결되어 있으며 상기 릴에는 로터리 엔코더가 부착되어 있고, 상기 로터리 엔코더에 제어부가 연결된다.

이하 본 고안의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안의 상하수관의 기울기 측정을 나타는 작동상태도이고, 도 2 는 본 고안의 포텐숀미터의 구성도이며, 도 3 은 엔코더의 구성도로서, 지하에 매설되어 있는 관의 내부에서 관의 파손상태 및 내부의 구조를 탐사하고 관의 기울기를 측정할 수 있는 로봇(1)이 관의 내부에 위치해 있고, 상기 로봇(1)에는 기울기 측정장치(12) 및 레이저 각도 측정장치(5) 부착되어 있어 로봇의 기울기를 측정하며, 상기 로봇(1)에서 측정된 자료를 송수신할 수 있도록 내부에 모뎀송수신장치 와레이저 각도 측정장치(5) 및 초음파송수신센서가 부착된 초음파거리측정장치(15)를 구비한 추(2)가 케이블(6)에 연결되어 있고 상기 케이블(6)은 모터(3)에 의해 작동되는 릴(4)에 감겨져 있다. 상기 릴(4)에는 케이블(6)이 감기거나 풀리는 정도를 감지하는 로터리 엔코더가 부착되어 있으며, 상기 로터리 엔코더에 의해 측정된 데이터 및 로봇(1)에 부착된 카메라에서 보내지는 영상신호, 로봇(1)의 위치등이 나타나는 제어부(10)로 구성된다.

상기 기울기 측정장치(12)는 몸체(11)의 내부에 자석으로 이루어진 자석추(8)가 부착되어 있고, 상기 자석추(8)의 하부에 자기저항소자(9)가 부착되어 있는 포텐숀미터(7)로 구성된다.

또한, 상기 기울기 측정장치(12)는 360°로 분할되어 있는 엔코더(14)의 중심축(14)에 추를 달아 로봇의 기울기에 비례하여 1°단위로 측정된 자료가 출력되는 것으로 구성된다.

상기 추(2)에는 초음파거리측정장치(15)와 레이저 각도 측정장치(5)가 구비되어 있어 로봇(1)의 임의의 거리에서 기울기룰 구할 경우 로봇(1)에서 수평방사형으로 레이저X1을 보내면 카메라를 통해 제어부에서 확인하고 추(2)에서도 레이저X2를 발사한 발사하고 모터(3)를 가동시켜 추(2)의 위치를 상하로 조절하여 X1과X2를 일치하게 조절한다.

이때 제어부(10)에 표시된 X1과X2가 만나는 거리를 Z1이라고 하고 엔코더에서 측정된 추(2)의 위치 Y1을 표시하며, 로봇(1)을 이동하여 임의의 위치에서 모터를 조절하여 Y2를 얻는다.

상기 Z1,Z2와, Y1,Y2를 환산하여 기울기 값을 얻는다.

도 4 는 본 고안의 로봇의 거리측정 방법을 음파의 신호로 나타낸 구성도로서,

A에서와 같이 주기적으로 T1신호와 B가 복합되어 C와 같은 신호가 얻어진다. 이 신호를 로봇에 설치된 초음파거리측정장치(15)에 의하여 음이 발생하고, 상기 발생된 음이 추에 설치된 초음파거리측정장치(15)에 수신되어 E와 가은 신호가 얻어진다.

A와 E가 RS 플립플롭에 의하여 F 와 같은 신호를 얻는다.

여기서 A는 로봇(1)에서 음을 발생한 음이 발생된 시작신호이고 E는 수신된 신호이다.

F의 Z Y를 음의 속도로(340M/S) 환산하면 로봇(1)이 위치한 거리가 나오게 되고 릴(4)에 설치된 로터리 엔코더에 의해 로봇(1)이 이동할 때 케이블(6)이 로터리엔코더 축에 설치된 원판을 회전시켜 1회전에 일정한 거리로 환산하여 거리 신호를 얻고 상기 신호는 제어부(10)로 보내져 영상모니터에 거리를 표시하여 준다..

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 고안의 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 효과는 초음파의 속도를 거리로 환산하여 로봇의 위치를 파악하고 로터리 엔코더의 회전수에 따라 거리를 측정하여 제어부의 영상모니터에 표시할 수 있고, 로봇에 엔코더 또는 포텐숀미터를 설치하여 로봇의 기울기를 측정한 후 제어부의 영상모니터에 표시할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Claims (4)

1. 바퀴가 설치되어 이동이 가능한 몸체와, 상기 몸체의 내부와 외부에 카메라 및 초음파거리측정장치의 초음파송수신 센서가 부착 되어 협소공간을 탐사하는 로봇에 있어서,

   상기 로봇을 협소공간 내부로 위치하고 기울기를 측정할 수 있는 기울기 측정장치(12) 및 레이저 각도 측정장치(5)를 부착시킨 로봇(1)과, 상기 로봇(1)에서 측정된 자료를 송수신할 수 있도록 내부에 모뎀송수신장치와, 레이저 각도 측정장치(5) 및 초음파송수신센서가 부착된 초음파거리측정장치(15)를 구비한 추(2)와, 상기 추(2)의 위치를 조절할 수 있도록 모터(3)에 의해 작동되며 로터리 엔코더가 부착되어 있는 릴(4)과, 상기 로봇(1)과 추(2)에 부착된 레이져 각도 측정장치(5) 및 초음파 송수신장치를 제어하고 측정 결과가 영상모니터에 나타나는 제어부(10)로 구성되어 로봇(1)과 추(2)에 부착된 레이저 각도 측정장치(5)에서 레이저를 발사하여 그 높이를 맞춰 로봇(1)의 기울기를 측정하는 것을 특징으로 하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기울기 측정장치(12)는 몸체(11)의 내부에 자석으로 이루어진 자석추(8)가 부착되어 있고, 상기 자석추(8)의 하부에 자기저항소자(9)가 부착되어 있어 로봇(1)이 움직임으로 인해 몸체(11)의 각도에 따라 자석추(8)가 움직여 자기저항소자(9)의 저항이 변화되어 출력되는 포텐숀미터(7)로 구성된 것을 특징으로 하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기울기 측정장치(12)는 360°로 분할되어 있는 엔코더(13)의 중심축(14)에 추를 달아 놓은 것을 구성되어 로봇의 기울기에 비례하여 중심축이 회전하여 1도 단위로 기울기가 출력되는 것을 특징으로 하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 초음파거리측정장치(15)는 추(2)와 로봇(1)에 부착된 초음파초음파송수신센서를 통해 음파의 속도를 거리로 환산하여 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 협소공간의 기울기 및 이동거리 측정용 로봇장치.