KR20040001172A

KR20040001172A - 오염분진폐기물 원격청소로봇

Info

Publication number: KR20040001172A
Application number: KR1020020036291A
Authority: KR
Inventors: 김기호; 박장진; 양명승
Original assignee: 한국원자력연구소; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-07
Also published as: KR100478790B1

Abstract

본 발명은 오염분진폐기물 원격청소로봇에 관한 것으로, 그 목적은 작업자의 접근이 극히 제한되는 방사성 물질 취급지역 내에서 원격조종 또는 자율주행방식에 의해 작동되고, 청소 바닥면에 대하여 모든 방향으로 이동이 가능하며, 바닥에 고착 ·산재되어 있는 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 용이하게 전방향으로 제거/흡입/저장할 수 있는 오염분진폐기물 원격청소로봇을 제공하는 것이다.

본 발명은 바닥면에 접촉되는 다수개의 브러쉬부가 연결수단에 의해 원형으로 설치되고 하나의 모터에 의해 다수개의 브러쉬부가 동시에 작동되는 환형상의 브러쉬부재와; 상기 환형상의 브러쉬부재내에 설치되어 볼트결합되고, 이동모터의 구동력을 다수개의 구동풀리 및 구동연결벨트에 의해 전달받아 다수개의 바퀴가 동시 구동되며, 조향모터의 구동력을 다수개의 조향풀리 및 조향연결벨트에 의해 전달받아 다수개 바퀴의 방향이 동시 전환되고, 내부 중앙에 브러쉬부재와 연결되는 제 2 연결튜브가 설치된 이동부재와; 상기 이동부재 상부에 탑재되고 내부에 장애물을 감지하는 다수개의 센서가 설치되고 내부 중앙에 이동부재의 제 2 연결튜브와 연결되는 제 3 연결튜브가 설치된 센서부재와; 상기 센서부재 상부에 탑재되고 센서부재의 제 3 연결튜브와 연결되어 블로워부 및 필터부에 의해 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 흡입하여 포집하는 흡입포집부재를 포함하여 구성되어, 원격조종 또는 자율주행방식 의해 모든 방향으로 주행함과 동시에, 바닥에 고착 ·산재된 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 전방향으로 흡입/포집하고, 흡입포집부재 상부를통해 전원 및 제어신호가 공급되는 오염분진폐기물 원격청소로봇을 제공함에 있다.

Description

오염분진폐기물 원격청소로봇 {Remote contamination cleaning robot}

본 발명은 오염분진폐기물 원격청소로봇에 관한 것으로, 격리실 또는 핫셀등과 같이 작업자의 접근이 극히 제한되는 방사성 물질을 취급하는 지역 내로 투입되어, 원격조종 또는 자율주행방식에 의해 모든 방향으로 이동되고, 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 흡입하여 포집할 수 있는 오염분진폐기물 원격청소로봇에 관한 것이다.

일반적으로 사용후핵연료를 취급하는 제조/공정작업은 재료의 고방사성 때문에 사방이 완전히 차폐된 핫셀에서 원격으로 이루어지며, 제조/공정 장비의 유지 ·보수작업은 외부와 차단된 격리실에서 원격으로 수행된다. 핫셀과 격리실의 가동 중에는 내부로 작업자의 접근이 불가능하며, 핫셀과 격리실내 방사선 준위가 허용치까지 감소되었을 경우에만 특수 방호복을 착용한 작업자의 접근이 허용된다. 이러한 사용후핵연료 제조/공정 과정 및 제조/공정 장비의 유지 ·보수작업에서는 사용후핵연료분진 및 방사화된 미세입자 오염폐기물 등이 필연적으로 발생하며, 이러한 오염된 방사성 분진폐기물 등은 제조/공정 장비와 핫셀 또는 격리실 바닥에 고착되어 시설물 내의 오염을 확산시킨다. 따라서 시설물 및 장비의 건전성과 수명을 증대시키기 위해서는 수시로 오염된 방사성 분진폐기물 등을 제거해야 한다.

종래에 핫셀 또는 격리실에서 오염된 방사성 분진폐기물 등을 제거하기 위해 사용되고 있는 진공청소기는 사용자에 의해 이동되고 작동되도록 되어 있는 산업/상업용 진공청소기로서, 모든 부품이 사용자를 기준으로 수작업에 의해 조립/해체되도록 되어 있어, 핫셀 또는 격리실 내부에 기설치된 메니퓰레이터 또는 유지보수 공구 등을 사용하여 필터 교체 및 수리 등 필요한 작업을 원격으로 수행하기 어렵고, 작업 환경의 고방사성 때문에 작업자가 직접 투입되어 청소기를 운용할 수 없는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

또한, 산업/상업용 진공청소기는 오직 블러워를 통한 흡입력에 의존하여 바닥에 있는 분진 및 폐기물을 흡입하도록 되어 있으므로, 바닥면에 고착되어 있는 미세분진 등의 폐기물은 흡입할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 일반적인 산업/상업용 진공청소기는 오염된 고방사성 물질의 취급을 고려하여 구성된 것이 아니므로, 재료 및 부품 등이 방사능에 영향을 받아 부품이 쉽게 손상되어 잦은 고장이 발생하며, 이로 인해 청소기의 수명을 단축시키고 결과적으로 폐기물 양을 증대시키고, 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 바닥면에 접촉되어 오염된 분진폐기물을 흡입하는 흡입부와 흡입된 분진폐기물을 포집하는 포집부의 거리가 멀어 포집능력이 저하되고, 연결호스 내에 폐기물이 잔류하는 현상이 발생되며, 종래에 사용되고 있는 진공청소기의 폐기물 포집백은 산업/상업용이므로, 사용 중에 포집된 사용후핵연료분진 및 방사화된 미세 방사성 폐기물 분진들이 주위 공기 속으로 누출되어 시설물 내의 오염을 더욱 확산시키는 등의 문제점이 있었다.

또한, 동력선이 일측면으로 연결되어 있어, 진공청소기의 이동시 동력선 꼬임현상 발생되고, 이로 인해 청소작업 영역을 제한시켜 작업의 생산성과 효율성을 감소시키는 등의 문제점이 있었다.

작업자를 대신하여 스스로 장애물을 인식하면서 자율적으로 청소작업을 수행하는 연구용/상업용 청소로봇은 작업환경이 정형화된 산업현장 등에서 바닥을 청소할 수 있도록 되었으며, 무선에 의하여 센서 정보를 활용하면서 작동되도록 되어있다. 방사성 환경에서 사용시, 상기 연구용/상업용 청소로봇은 여러 종류의 전자 부품 등이 내장되어 있어 방사선에 영향을 받기 쉽고, 일체형으로 되어 있어 고장시 원격으로 수리가 불가능하다. 또한, 주로 무선에 의해 제어되므로 관련 부품들이 방사선에 쉽게 손상되고, 오 작동시 통제가 불가능하여 청소작업 환경 내에 있는 시설물 또는 주변 장치 및 기기들을 손상시킬 수 있으므로 방사선 환경에서 청소작업의 안전성 유지에 큰 어려움이 있다.

또한, 상기 연구용/상업용 청소로봇은 한쪽 방향으로만 흡입하도록 되어 있어 구석진 곳에서 이동방향 전환이 어려우며, 구석진 곳은 항상 청소할 수 없으며, 원격 수단에 의해 사용된 필터의 회수 및 교체가 용이하지 않다.

또한, 자체 내장된 밧데리에 의해 구동되므로 장시간 사용하기 어렵고, 원격으로 밧데리를 재충전하거나 교체하기가 용이하지 않다. 즉, 구동시간을 증대시키기 위해 밧데리를 많이 설치하게 되면 청소로봇의 크기와 중량을 증대시키고, 이로 인해 비용을 증대시키는 등의 문제점이 있다.

또한, 일체형으로 되어 있어 고장시 몸체의 회수가 어려우므로 폐기물의 양을 증대시키고 이로 인해 제반 폐기물 처리비용을 증대시키고, 시설물의 작업공간을 감소시켜 시설물 운용에 있어서 생산성과 경제성을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있다.

결과적으로, 상기의 여러 가지 문제점 때문에 상기 산업/상업용 진공청소기와 연구용/상업용 청소로봇 등은 방사성물질을 취급하는 원자력 환경에서의 적용이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 방사성 물질의 취급지역 내에서 원격조종과 자율주행방식에 의해 작동되고, 모든 방향으로 이동이 가능하며, 바닥에 고착/산재되어 있는 오염된 미세 방사성 폐기물분진을 용이하게 전방향으로 제거/흡입/저장할 수 있는 오염분진폐기물 원격청소로봇을 제공하는 것이다.

본 발명은 바닥면에 접촉되는 다수개의 브러쉬부가 연결수단에 의해 원형으로 설치되고 하나의 모터에 의해 다수개의 브러쉬부가 동시에 작동되는 환형상의 브러쉬부재와; 상기 환형상의 브러쉬부재 내에 설치되어 볼트결합되고, 이동모터의 구동력을 다수개의 구동풀리 및 구동연결벨트에 의해 전달받아 다수개의 바퀴가 동시 구동되며, 조향모터의 구동력을 다수개의 조향풀리 및 조향연결벨트에 의해 전달받아 다수개 바퀴의 방향이 동시 전환되고, 내부 중앙에 브러쉬부재와 연결되는 제 2 연결튜브가 설치된 이동부재와; 상기 이동부재 상부에 탑재되고 내부에 장애물을 감지하는 다수개의 센서가 설치되고 내부 중앙에 이동부재의 제 2 연결튜브와 연결되는 제 3 연결튜브가 설치된 센서부재와; 상기 센서부재 상부에 탑재되고 센서부재의 제 3 연결튜브와 연결되어 블로워부 및 필터부에 의해 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 흡입하여 포집하는 흡입포집부재를 포함하여 구성되어, 원격조종 또는 자율주행방식 의해 모든 방향으로 주행함과 동시에, 바닥에 고착 ·산재된 오염된 미세 방사성 폐기물 분진을 전방향으로 흡입/포집하고, 흡입포집부재 상부를 통해 전원 및 제어신호가 공급되는 오염분진폐기물 원격청소로봇을 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 브러쉬부재의 평면구성을 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 브러쉬부재의 저면구성을 보인 예시도

도 4 는 도 3 의 A 부분 확대도

도 5 는 본 발명에 따른 브러쉬부재의 일측면 구성을 보인 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 이동부재의 평면구성을 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 이동부재의 연결상태를 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 이동부재의 일측면 구성을 보인 예시도

도 9 는 본 발명에 따른 이동부재의 저면 구성을 보인 예시도

도 10 은 본 발명에 따른 센서부재의 평면구성을 보인 예시도

도 11 은 본 발명에 따른 센서부재의 일측면 구성을 보인 예시도

도 12 는 본 발명에 따른 흡입/포집부재의 평면 구성을 보인 예시도

도 13 은 본 발명에 따른 흡입/포집부재의 일측면 구성을 보인 예시도

도 14 는 본 발명에 따른 커버부의 일측면 구성을 보인 예시도

도 15 는 본 발명에 따른 커버부의 평면 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(100) : 브러쉬부재 (110) : 브러쉬부

(111) : 브러쉬 하우징 (112) : 회전축

(113) : 나선형 브러쉬 (114) : 프린지(fringe)

(120) : 유니버셜 조인트 (130) : 브러쉬 지지대

(131) : 가이드 봉 (132,292,312,462) : 조립인덱스

(133) : 브러쉬부재 이동고리 (140) : 연결관

(150) : 메인집중관 (160) : 제 1 흡입튜브

(170) : 작동벨트 (171) : 작동풀리

(180) : 브러쉬모터 (181,182) : 원격취급너트

(190) : 브러쉬모터 전원소켓(receptacle)

(200) : 이동부재 (210) : 바퀴

(220) : 바퀴구동축 (221) : 구동축풀리

(222) : 구동연결벨트 (230,231) : 베벨기어

(240) : 이동모터 (250) : 바퀴하우징

(251) : 조향풀리 (252) : 조향연결벨트

(260) : 조향모터 (270) : 모터신호선 커넥터

(280) : 모터전원 커넥터 (280'): 브러쉬모터 전원플러그

(290) : 이동부재 몸체 (291) : 제 2 흡입튜브

(293) : 장력조절부 (294) : 인덱스 봉

(295) : 브래킷 (296) : 이동부재 이동고리

(300) : 센서부재 (310) : 센서부재 몸체

(311) : 제 3 흡입튜브 (313,413,463) : 인덱스 봉 관통홀

(314,414,464) : 모터신호선 커넥터 관통홀

(315,415,465) : 모터전원 커넥터 관통홀

(320) : 센서부 (330) : 센서구동부

(340) : 센서신호선 커넥터 (341) : 센서전원 커넥터

(350) : 센서부재 이동고리 (400) : 흡입/포집부재

(410) : 지지플레이트 (412) : 흡입/포집부재 이동고리

(416,466) : 센서신호선커넥터 관통홀(417,467) : 센서전원커넥터 관통홀

(420) : 제 4 흡입튜브 (430) : 필터부

(431) : 필터박스 홀더 (432) : 지지블록

(440) : 블로워부 (450) : 흡입/포집부재 전원커넥터

(460) : 커버부 (461) : 결합브래킷

(468) : 흡입/포집부재 전원커넥터 관통홀

(469) : 케이블지지대 (470) : 원격취급너트형 이동고리

(471) : 몸체 이동고리 (472) : 접근 문

(473) : 구멍 (480) : 지시(indicating)램프

(500) : 전원 및 신호케이블 (600) : 원격청소로봇

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 모터에 의해 구동되는 이동부재(200)의 하단 외주면에 브러쉬부재(100)를 설치하고, 상기 이동부재(200)의 상부에 장애물을 감지하는 센서부재(300)를 설치하며, 상기 센서부재(300) 상부에 브러쉬부재(100)와 연결되는 흡입/포집부재(400)를 설치하여, 브러쉬부재(100)에 흡입된 미세 방사성 폐기물분진을 흡입/포집부재(400)에 의해 포집하고, 흡입/포집부재(400) 상부로 전원 및 신호공급 케이블을 연결하여 이동부재(200)에 의한 이동시 전원 및 신호 공급 케이블의 꼬임현상을 방지하도록 되어 있다.

상기 브러쉬부재(100)는 바닥면에 고착 및 산재된 미세 폐기물분진을 흡입하는 것으로, 도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 하부에 다수개의 브러쉬부(110)가 유니버셜조인트(120)와 같은 연결수단에 의해 원형을 이루며 연결 설치되는 환형상의 브러쉬 지지대(130)와, 상기 다수개의 브러쉬부(110)와 각각의 연결관(140)에 의해 연결되고 환형상의 브러쉬 지지대(130) 중앙에 위치하는 메인집중관(150)과, 상기 메인집중관(150) 상부 중앙에 연통되어 설치되는 제 1 흡입튜브(160)와, 상기 일측 브러쉬부에 작동벨트(170) 및 작동풀리(171)에 의해 연결되고 브러쉬 지지대(130) 일측에 고정설치되는 브러쉬모터(180)와, 상기 브러쉬모터(180)와 연결되고 브러쉬 지지대(130) 일측에 설치되는 브러쉬모터 전원소켓(receptacle,190)으로 구성되어 있다.

상기 브러쉬 지지대(130)의 상부면에는 이동부재(200)의 조립이 용이하도록 나사산이 형성된 다수개의 가이드봉(131)이 돌출되어 형성되어 있으며, 또한, 조립인덱스(index,132)가 표시되어 있다. 또한, 원격취급공구(도시없음)에 의해 상기 브러쉬부재(100)를 운반할 수 있는 브러쉬부재 이동고리(133)가 설치되어 있다.

상기 브러쉬부(110)는 바닥면에 고착 및 산재해 있는 폐기물분진과 접촉되고, 분산을 방지하는 것으로, 브러쉬 지지대(130)에 상부면이 연결 설치되고 하부면이 개방된 브러쉬 하우징(111)과, 상기 브러쉬 하우징(111)을 길이방향으로 관통하여 설치되는 회전축(112)과, 상기 회전축(112)에 2중 나선구조로 설치되는 나선형 브러쉬(113)와, 상기 개방된 브러쉬 하우징(111) 하부면을 따라 설치되어 바닥면에 접촉되는 프린지(fringe,114)로 구성되어 있으며, 상기 브러쉬부(110)의 회전축(112) 양단은 이에 인접하는 또다른 브러쉬부의 회전축 끝단과 각각 유니버셜 조인트(120)등의 연결수단에 의해 결합되어 있다.

즉, 상기 브러쉬모터(180)는 일측 브러쉬부(110)의 회전축과 작동풀리(171)및 작동벨트(170)에 의해 연결되어 있으며, 상기 브러쉬모터(180)에 의해 회전되는 회전축(112)의 구동력은 유니버셜 조인트(120)등의 연결수단에 의해 결합된 또다른 회전축에 전달되어 다수개의 브러쉬부(110)가 동시에 구동되도록 되어 있다.

또한, 상기 브러쉬모터(180)와 브러쉬모터 전원소켓(190)은 환형상의 브러쉬 지지대(130)내에 위치하도록 브러쉬 지지대(130)의 환중심축으로 연결 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 브러쉬부(110)는 나선형 브러쉬(113)의 일측과 프린지 (114)의 끝단이 바닥면에 접촉되도록 되어 있어, 브러쉬모터(180)에 의해 나선형 브러쉬(113)가 회전할 경우, 회전되는 나선형 브러쉬(113)에 의해 바닥면에 고착되어 있는 미세폐기물 분진이 탈리되며, 상기 탈리된 미세폐기물 분진은 브러쉬 하우징(111) 하부에 연결 설치된 프린지(114)에 의해 브러쉬 하우징(111) 외부로의 비산이 방지되면서, 흡입/포집부재(400)에 의해 메인집중관(150) 및 제 1 흡입튜브 (160)로 이동되도록 되어 있다. 이때, 흡입력의 최적화를 위해 상기 다수개의 연결관(140) 단면적 합과 제 1 흡입튜브(160)의 단면적은 동일면적을 구비하도록 되어 있다.

상기 이동부재(200)는 2개의 모터에 의해 이동 및 조향이 가능하도록 되어 있으며, 도 6 내지 도 9 에 도시된 바와 같이 바닥면에 접촉되는 다수개의 바퀴 (210)와, 상기 바퀴와 연결되는 바퀴구동축(220)과, 상기 다수개의 바퀴구동축 (220) 상단에 각각 설치되는 구동축풀리(221)와, 상기 다수개의 구동축풀리(221)를 연결하는 구동연결벨트(222)와, 상기 일측 바퀴구동축의 구동축풀리(221)와 베벨기어(230)에 의해 연결되는 이동모터(240)와, 상기 바퀴구동축(220)이 삽입되고 하단 양측에 바퀴(210)가 위치하는 바퀴하우징(250)과, 상기 바퀴하우징(250) 상부에 각각 설치되는 조향풀리(251)와, 상기 다수개의 조향풀리(251)를 연결하는 조향연결벨트(252)와, 상기 일측 바퀴하우징(250)의 조향풀리(251)와 베벨기어(231)에 의해 연결되는 조향모터(260)와, 상기 이동모터(240) 및 조향모터(260)의 신호선과 연결되는 모터신호선 커넥터(270)와, 상기 이동모터(240) 및 조향모터(260) 그리고 브러쉬 구동모터(180)의 전원과 연결되는 모터전원 커넥터(280)와, 상기 이동모터 (240), 조향모터(260), 모터신호선 커넥터(270), 모터전원 커넥터(280)가 내부에 설치되고 중앙에 브러쉬부재(100)의 제 1 흡입튜브(160)와 연결되는 제 2 흡입튜브(291)가 설치되며 환형상의 브러쉬 지지대(130)내로 삽입되는 원통형상의 이동부재 몸체(290)와, 상기 이동부재 몸체(290)내에 삼각형상의 위치를 이루고 돌출되어 형성되는 다수개의 인덱스 봉(294)으로 구성되어 있으며, 상기 인덱스 봉(294)의 끝단은 나사산이 형성되어, 조립시 원격취급너트형 이동고리(470)와 결합되어진다. 이때, 상기 브러쉬부재(100)의 브러쉬모터 전원소켓(190)과 연결되는 브러쉬 전원플러그(280')는 이동부재 몸체(290)의 하부에 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 상기와 같이 구성된 이동부재(200)를 원격취급공구(도시없음)에 의해 운반할 수 있는 이동부재 이동고리(296)가 이동부재 몸체(290)의 상부 중앙에 형성된 제 2 튜브(291)와 간섭이 없도록 설치되어 있다.

즉, 상기 이동부재(200)는 2개의 이동바퀴(210)가 한조를 이루는 3개조의 바퀴가 정삼각형상을 이루며 설치되고, 상기 한조의 바퀴가 다수개의 기어에 의해 바퀴구동축(220)과 연결되며, 구동축풀리(221) 및 구동연결벨트(222)에 의해 3개조의 바퀴구동축(220) 상단이 서로 연결됨과 동시에, 일측 바퀴구동축(220)에 설치된 구동축풀리(221)가 베벨기어(230)에 의해 이동모터(240)에 연결되어 이동모터(240)의 구동력을 전달받도록 되어 있다.

또한, 상기 바퀴구동축(220)이 삽입되고 한조의 바퀴가 하단 양측에 위치하도록 설치되는 바퀴하우징(250)의 상단은 조향풀리(251) 및 조향연결벨트(252)에 의해 서로 연결되어 있으며, 일측 바퀴하우징(250)에 설치된 조향풀리(251)가 베벨기어(231)에 의해 조향모터(260)에 연결되어 조향모터(260)의 구동력을 전달받도록 되어 있다.

즉, 상기 3개의 바퀴구동축(220)은 구동축풀리(221) 및 구동연결벨트(222)에 의해 이동모터(240)의 구동력이 동시에 전달되며, 상기 3 개의 바퀴구동축(220)이 각각 삽입되는 3개의 바퀴하우징(250) 역시 조향풀리(251) 및 조향연결벨트(252)에 의해 조향모터(260)의 구동력이 동시에 전달되도록 되어 있다.

또한, 상기 바퀴 구동축을 연결하는 구동연결벨트(222)와, 바퀴 하우징(250)을 연결하는 조향연결벨트(252)는 이동부재 몸체(290) 일측에 설치된 장력조절부 (293)에 의해 각각의 벨트 장력이 조절된다.

또한, 상기 이동부재 몸체(290)의 외부면 일측에는 조립 인덱스(292)가 표시되어 있으며, 상기 다수개의 인덱스 봉(294) 중 조립인덱스(292)와 근접된 임의의 인덱스 봉에는 브러쉬부재(100), 센서부재(300) 및 흡입/포집부재(400)의 조립이 용이하도록(육안 구분이 용이하도록) 색상, 또는 별도의 표시가 되어 있다.

또한, 상기 이동부재 몸체(290)의 외부면 하단에는 브러쉬부재(100)의 브러쉬 지지대(130) 상부면에 돌출되어 형성된 다수개의 가이드 봉(131)이 삽입되는 브래킷(295)이 설치되어 있으며, 상기 브래킷(295)내로 삽입되는 가이드 봉(131)을 원격취급너트(181)에 의해 체결하여 이동부재(200)에 브러쉬부재(100)를 고정하도록 되어 있다. 부러쉬부재(100)에 설치된 다수개의 브러쉬부(110)의 끝단과 청소하고자 하는 바닥면과의 접촉상태 및 정도는 원격취급너트(181)를 좌/우 방향으로 회전시켜서 조절할 수 있다. 즉, 원격취급너트(181)를 오른쪽 방향으로 돌리는 것은 브러쉬부재(100)를 바닥면에 대하여 위로 상승시키며, 왼쪽으로 돌리는 것은 브러쉬부재(100)를 아래로 하강시켜 바닥면과 접촉을 견고히 한다.

이때, 상기 브러쉬모터 전원플러그(280')는 이동부재 몸체(290) 하부에 돌출되도록 설치되어 있어, 브러쉬부재(100)와 이동부재(200)의 결합시, 이동부재(200)의 브러쉬모터 전원플러그(280')가 수직방향으로 브러쉬부재(100)의 브러쉬모터 전원소켓(190)내로 삽입/연결되어 브러쉬모터(180)로 전원이 공급되도록 되어 있다.

또한, 상기 다수개의 인덱스 봉(294), 모터신호선 커넥터(270), 모터전원 커넥터(280)는 본 발명의 최상단에 위치하는 흡입/포집부재(400) 상부에 연결되도록 일정한 높이를 구비하고 설치되어 있다.

상기 센서부재(300)는 청소작업 환경 내의 장애물을 감지하여 원격청소로봇 (600)의 이동경로를 생성하는 것으로, 도 10 및 도 11 에 도시된 바와 같이, 이동부재의 몸체(290) 상부에 탑재되고 외부면 일측에 조립인덱스(312)가 표시된 센서부재 몸체(310)와, 상기 센서부재 몸체(310) 외부면을 따라 설치되는 초음파 센서등과 같은 다수개의 센서부(320)와, 상기 다수개의 센서부(320)와 연결되는 센서구동부(330)와, 상기 센서구동부(330)와 연결되고 센서부재 몸체(310)내에 설치되는 센서신호선 커넥터(340)와 센서전원 커넥터(341)로 구성되어 있다.

상기 센서부재 몸체(310) 중앙에는 이동부재(200)의 제 2 흡입튜브(291)와 연결되는 제 3 흡입튜브(311)가 설치되어 있으며, 이동부재(200)에 설치된 다수개의 인덱스 봉(294), 모터신호선 커넥터(270) 및 모터전원 커넥터(280)가 각각 관통되는 다수개의 관통홀(313,314,315)이 형성되어 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 선서부재(300)를 원격취급공구(도시없음)에 의해 운반할 수 있는 선서부재 이동고리(350)가 선서부재 몸체(310)의 중앙에 형성된 제 3 흡입튜브(311)와 간섭이 없도록 설치되어 있다.

상기 흡입/포집부재(400)는 브러쉬부재(100)에 의해 흡입된 미세 방사성 폐기물분진을 포집하는 것으로, 도 12 및 도 13 에 도시된 바와 같이 센서부재(300)의 상부에 탑재되는 지지플레이트(410)와, 상기 지지플레이트(410) 중앙 하부에 설치되고 센서부재(300)의 제 3 흡입튜브(311)와 연결되는 제 4 흡입튜브(420)와, 상기 제 4 흡입튜브(420)에 연결되고 지지플레이트(410) 상부면에 설치되는 필터부 (430)와, 상기 필터부(430)와 연결되어 지지플레이트(410) 상부 일측에 설치되는 블로워부(440)와, 상기 블로워부(440)와 연결되어 지지플레이트(410) 일측에 설치되는 흡입/포집부재 전원커넥터(450)와, 상기 지지플레이트에 볼트결합되고 외부면 일측에 조립인덱스(462)가 표시된 커버부(460)로 구성되어 있다.

또한, 상기 제 4 흡입튜브(420)가 중앙 하부에 위치하도록 설치된 지지플레이트(410)에는 이동부재(200)에 설치된 다수개의 인덱스 봉(294), 모터신호선커넥터(270), 모터전원커넥터(280) 및 센서부재에 설치된 센서신호선 커넥터(340)와 센서전원 커넥터(341)가 각각 관통되는 다수개의 관통홀(413,414,415,416,417)이 형성되어 있다.

상기 필터부(430)는 블러워부(440)의 작동에 의해 다수개의 브러쉬부(110) 및 연결관(140), 메인집중관(150), 제 1 흡입튜브(160), 제 2 흡입튜브(291), 제 3 흡입튜브(311) 및 제 4 흡입튜브(420)를 통해 흡입된 미세 방사성폐기물분진을 여과/포집하는 것으로, 내부에 HEPA필터(도시없음)가 내장되고, 측면에 필터박스 홀더(431)가 일체형으로 설치되어있으며, 지지플레이트(410)에 설치된 지지블록(432)내로 슬라이딩 구조에 의해 결합되도록 되어 있다.

또한, 상기 메인집중관(150), 제 1 흡입튜브(160), 제 2 흡입튜브(291), 제 3 흡입튜브(311) 및 제 4 흡입튜브(420)는 동일 중심선을 구비하고, 동일직경을 구비하도록 설치되어 있다.

상기 커버부(460)는 필터부(430) 및 블로워부(440)가 설치된 지지플레이트 (410) 상부에 탑재되어 볼트결합되는 것으로, 도 1, 도 14 및 도 15 에 도시된 바와 같이 외부면 하단에 지지플레이트(410)와 원격취급너트(182)에 의해 볼트결합되는 결합브래킷(461)이 설치되고, 외부면에 열/공기를 배출하는 다수개의 구멍(473)과 측면에 설치된 개폐식 접근문(472)으로 형성되어 있다. 즉, 사용된 필터부(430)를 교체할 때는 원격취급공구(도시없음)에 의해 접근문(472)을 파지하여 개방한 다음, 원격취급공구로 교체하고자 하는 필터부(430)의 필터박스 홀더(431)를 파지한후, 지지플레이트(410)의 지지블록(432) 바깥으로 슬라이딩시키면, 지지플레이트 (410)에서 분리되는 구조로 구성되어 있다. 또한, 새로운 필터부(430)를 삽입할 때는 원격취급공구(도시없음)를 사용하여 새로운 필터부(430)의 필터박스 홀더(431)를 파지한 후, 지지플레이트(410)의 지지블록(432) 안쪽으로 슬라이딩시키면, 체결되는 구조로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 커버부(460)을 제외한 흡입/포집부재(400)를 원격취급공구(도시없음)에 의해 운반할 수 있는 흡입/포집부재 이동고리(412)가 중앙의 지지블록(432) 상부에 설치되어 있다.

또한, 커버부(460)의 상부면에는 각 각의 끝단이 커넥터 처리된 다수개의 전원 및 신호케이블(500)이 경유하는 케이블 지지대(469)가 설치되어 있으며, 다수개의 인덱스 봉(294), 모터신호선커넥터(270), 모터전원커넥터(280), 센서신호선커넥터(340), 센서전원커넥터(341) 및 흡입/포집부재의 전원커넥터(450)가 각각 관통되는 다수개의 관통홀(463,464,465,466,467,468)이 형성되어 있다. 즉, 격리실 또는 핫셀 외부등 원격지의 안전지역에 설치된 제어콘솔(도시없음)로부터 전송되는 파워 및 제어명령은 상기 케이블 지지대(469)를 경유한 전원 및 신호케이블(500)을 통하여 커버부(460)를 관통한 모터신호선커넥터(270), 모터전원커넥터(280), 센서신호선커넥터(340) 센서전원커넥터(341) 및 흡입/포집부재의 전원커넥터(450)에 전달되어 궁극적으로 청소로봇을 작동시킨다. 원격청소로봇(600)의 작업상황 또는 상태는 역으로 다수개의 전원 및 신호케이블(500)를 통하여 격리실 또는 핫셀 외부등 안전지역에 설치된 제어콘솔(도시없음)에 피드백된다. 커버부의 상부면 일측에는 본 발명의 작동상태를 알려주는 지시램프(480)가 설치되어 있으며, 또한, 청소작업지역 내에서 원격취급공구(도시없음)에 의해 원격청소로봇(600)을 운반 할 수 있는 몸체이동고리(471)와 다수개의 원격취급너트형 이동고리(470)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 다수개의 인덱스 봉(294) 및 조립인덱스 (132,292,312,462)에 의해 브러쉬부재(100), 이동부재(200), 센서부재(300), 흡입/포집부재(400)가 순차적으로 탑재된 후, 다수개의 인덱스 봉(294)의 나사산 끝단이 다수개의 원격취급너트형 이동고리(470)에 의하여 최종 결합되고, 두개의 모터 (240,260)에 의해 이동과 조향이 동시에 작동되는 이동부재(200)에 의해 모든 방향으로 주행하며, 브러쉬부재(100)에 의해, 브러쉬부재의 하부가 접촉하는 바닥면에 대하여, 전방향으로 바닥에 고착 및 산재된 미세 방사성 폐기물분진이 흡입되도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 원격조종 또는 자율주행방식으로 이동부재(200)에 의해 임의의 방향으로 주행하고, 상기 진행방향의 장애물 유무를 센서부재(300)에 의해 감지하며, 흡입/포집부재(400)의 작동에 의해 브러쉬부재(100)에서 바닥에 고착 및 산재된 미세 방사성 폐기물분진을 전방향으로 흡입하여 필터부(430)에 의해 포집하도록 되어 있다.

이때, 상기 센서부재(300)에 의해 장애물이 감지되면, 이동부재(200)의 조향모터(260)가 작동하여 바퀴(210)가 위치하는 바퀴하우징(250)의 방향을 변경하게 되고, 이로 인해 본 발명 원격청소로봇(600)의 주행방향을 변경하여 장애물을 회피하게된다. 즉, 조향모터(260)의 구동에 따라 주행방향의 조향정도가 조절되므로,모든 방향으로의 방향전환이 가능하다.

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

이와 같이 본 발명은 브러쉬부재, 이동부재, 센서부재, 흡입/포집부재가 각각 모듈화되어 있고, 또한, 인덱스 봉 및 조립인덱스가 형성 및 표시되어 있어 원격취급공구 및 장치를 사용하여 원격으로 용이하게 분해/조립을 할 수 있어 원격 유지 ·보수가 용이하다.

또한, 브러쉬부재가 원형형상을 구비하고 있으므로 청소로봇의 하단부에 대해서 전방향으로 청소할 수 있어, 폐기물분진 흡입 사각지역을 최소화할 수 있으며, 이동부재의 방향전환이 자유로워 모든 방향으로의 주행이 가능하다.

또한, 브러쉬부재의 경우, 나선형 브러쉬가 바닥에 접촉하면서 회전되고, 프린지가 바닥에 접촉되도록 되어 있어, 바닥에 고착 및 산재된 분진폐기물이 브러쉬부 외부로의 비산되는 현상이 없이 흡입/포집이 가능하도록 되어 있다.

또한, 다수개의 브러쉬부가 유니버셜 조인트에 의해 서로 연결되어 있어, 하나의 모터에 의해 브러쉬부재 전체가 작동되므로, 브러쉬부재의 구성이 간단하고, 부품을 최소화하여 조립능률이 향상되도록 되어 있다.

또한, 흡입/포집부재의 상부까지 연결된 브러쉬부재와 이동부재의 모터전원커넥터 및 모터신호선커넥터, 센서부재의 센서신호선커넥터와 센서전원커넥터 및 흡입/포집부재의 흡입/포집부재 전원커넥터를 통해 원격으로 전원 및 신호가 공급되도록 되어 있어, 주행에 따른 전원 및 신호 케이블의 꼬임현상이 발생되지 않으며, 이로 인해 이동에 제약을 받지 않는 효과가 있다.

또한, 흡입/포집부재의 일체형으로 구성된 필터부가 슬라이딩작동에 의해 간단하게 삽입/제거되도록 되어 있어, 원격조작에 의한 유지 ·보수 등 교체가 용이하고, 포집된 방사성 분진폐기물 양의 측정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 작업자를 대신하여, 원격조종 또는 자율주행방식에 의해 방사성물질 취급지역 내에서 청소작업을 수행하므로 작업자의 방사선 피폭에 대한 위험을 완전히 배제하여 작업자의 안전을 보장하고, 이로 인해 비용을 절감시키는 등 많은 효과가 있다.

Claims

바닥면에 접촉되는 다수개의 브러쉬부가 연결수단에 의해 원형으로 설치되고 하나의 모터에 의해 다수개의 브러쉬부가 동시에 작동되는 환형상의 브러쉬부재와;

상기 환형상의 브러쉬부재내에 설치되어 볼트결합되고, 이동모터의 구동력을 다수개의 구동풀리 및 구동연결벨트에 의해 전달받아 다수개의 바퀴가 동시 구동되며, 조향모터의 구동력을 다수개의 케이스 풀리 및 조향연결벨트에 의해 전달받아 다수개 바퀴의 방향이 동시 변환되고, 내부 중앙에 브러쉬부재와 연결되는 제 2 연결튜브가 설치된 이동부재와;

상기 이동부재 상부에 탑재되고 내부에 장애물을 감지하는 다수개의 센서가 설치되고 내부 중앙에 이동부재의 제 2 연결튜브와 연결되는 제 3 연결튜브가 설치된 센서부재와;

상기 센서부재 상부에 탑재되고 센서부재의 제 3 연결튜브와 연결되어 블로워부 및 필터부에 의해 미세 방사성 폐기물분진을 흡입하여 포집하는 흡입포집부재를 포함하여 구성되어,

원격조종 또는 자율주행방식에 의해 모든 방향으로 주행함과 동시에, 바닥에 고착 ·산재된 미세 방사성 폐기물분진을 전방향으로 흡입/포집하고, 흡입포집부재 상부를 통해 전원 및 제어신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 1 항에 있어서;

상기 브러쉬 부재는 바닥면에 직접 접촉되는 다수개의 브러쉬부와,

상기 다수개의 브러쉬부가 유니버셜조인트에 의해 원형을 이루며 하부에 연결 설치되는 환형상의 브러쉬 지지대와,

상기 다수개의 브러쉬부와 각각의 연결관에 의해 연결되고 환형상의 브러쉬 지지대 중앙에 위치하는 메인집중관과,

상기 메인집중관 상부 중앙에 연통되어 설치되는 제 1 흡입튜브와,

상기 일측 브러쉬부에 작동벨트 및 작동풀리에 의해 연결되고 브러쉬 지지대 일측에 설치되는 브러쉬 모터와,

상기 브러쉬모터와 연결되고 브러쉬 지지대 일측에 설치되는 브러쉬모터 전원소켓(receptacle)으로 구성된 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

상기 브러쉬부재는 브러쉬구동모터 전원소켓내로 삽입되는 이동부재의 브러쉬모터 전원플러그에 의해 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 2 항에 있어서;

상기 브러쉬부는 브러쉬 지지대에 상부면이 고정 설치되고 일측면이 연결관에 연통되며, 하부면이 개방된 브러쉬 케이스와,

상기 브러쉬 케이스를 길이방향으로 관통하여 설치되고 유니버셜 조인트가 양단부에 연결되는 회전축과,

상기 회전축에 2중 나선구조로 설치되고 일측이 바닥면에 접촉되는 나선형 브러쉬와,

상기 개방된 브러쉬 케이스 하부면을 따라 설치되고 끝단이 바닥면에 접촉되는 프린지(fringe)로 구성된 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 2 항에 있어서;

상기 다수개의 연결관 단면적 합과 제 1 흡입튜브의 단면적은 동일한 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

상기 브러쉬부재는 이동부재의 하단에 설치된 다수개의 브래킷내로 브러쉬 지지대 상부면에 돌출되어 형성된 다수개의 가이드 봉이 삽입되어 원격취급너트에의한 체결되는 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 1 항에 있어서;

상기 흡입/포집부재는 센서부재의 상부에 탑재되는 지지플레이트와,

상기 지지플레이트 중앙 하부에 설치되고 센서부재의 제 3 흡입튜브와 연결되는 제 4 흡입튜브와,

상기 제 4 흡입튜브에 연결되고 지지플레이트 상부면에 설치된 지지블록내로 슬라이딩 삽입/체결되는 일체형 필터부와,

상기 필터부와 연결되어 지지플레이트 상부에 설치되는 블로워부와,

상기 블로워부와 연결되고 지지플레이트 일측에 설치되는 흡입/포집부재 전원커넥터와,

상기 지지플레이트에 원격취급너트에 의해 볼트결합되고 외부면에 열/공기를 배출하는 다수개의 구멍이 형성된 커버부와,

상기 커버부 측면에 필터부가 지지블록내로 삽입/제거 될 수 있도록 설치된 접근 문으로 구성된 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.
제 1, 2, 7 항 중 어느 한 항에 있어서;

상기 이동부재의 몸체내에는 상부 끝단에 나사산이 형성된 다수개의 인덱스봉이 설치되고,

상기 브러쉬 지지대 상부면, 이동부재의 몸체 일측면, 센서부재의 몸체 외부면 일측, 흡입부재의 커버부 외부면 일측에는 각각 조립인덱스가 형성되며,

상기 조립인덱스에 의해 조립된 센서부재, 흡입부재를 순차적으로 관통하는 인덱스 봉의 끝단에는 원격취급너트형 이동고리가 체결되는 것을 특징으로 하는 오염분진폐기물 원격청소로봇.