KR200476324Y1 - 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 IRWST 여과기 또는 기타 검사 대상물이나 구조물에서 로봇 족부의 이동 위치를 정확히 확인하고 보정할 수 있는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치에 관한 것이다.
본 고안에 따른 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치는, 장방형의 몸체; 상기 몸체의 네 모서리에 일단이 연결된 네개의 관절식 아암; 상기 아암의 타단에 구성된 사각형상의 족부; 및 상기 족부의 하면의 두개의 대향하는 변에 각각 구성된 클램프; 를 포함하며, 상기 아암은 몸체의 네 모서리에서 외부로 연장된 돌출 플레이트에 연결되고, 상기 족부는 아암에 대해 회전가능하게 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

Description

위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치{ROBOT INSPECTION APPARATUS HAVING A CAMERA FOR POSITION CONFIRMATION}

본 고안은 로봇 검사장치가 검사 대상물이나 구조물에 안착하여 위치이동할 경우, 로봇의 안착 위치를 정확하게 확인할 수 있는 카메라를 구비한 로봇 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, IRWST 여과기 또는 기타 검사 대상물이나 구조물에서 로봇 족부의 이동 위치를 정확히 확인하고 보정할 수 있는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 구조물이나 검사 대상물의 상태를 확인하고 검사할 경우, 검사 로봇을 투입시키는데, 이때 로봇이 정확한 시작 위치에 안착하여 이동하면서 검사 대상물의 상태를 확인하거나 검사하게 된다. 이때 검사 대상물에 부착되는 로봇의 족부가 구조물이나 검사 대상물 위의 정위치에 안착하여 이동할 방향으로 이동하는 동안 정해진 방향을 벗어나지 않고 원하는 방향으로 이동하는 것이 요구된다.

이와 같이 로봇의 족부가 구조물이나 검사 대상물의 안착위치를 정확하게 확인하여 족부를 정위치에 안착한 후 목표지점으로 이동함으로써 원하는 검사를 수행할 수 있는데, 이때 최초 안착위치가 부정확하거나 원하는 이동 방향에서 조금이라도 벗어나면 로봇이 이동함에 따라 전혀 다른 방향으로 향하게되어 원하는 검사효과를 얻을 수 없게 된다.

특히, 검사 대상물이 트러스 구조물, 교량의 아치리브, 보 등과 같은 구조물 및 장애물이 있는 구조물과 같은 경우 로봇의 족부의 안착위치 및 이동 방향이 중요한데, 이때 최초 안착위치 및 이동방향이 정확하지 않으면 로봇이 검사 대상물에서 전혀 다른 방향으로 이동하여 원하는 검사를 할 수 없거나 구조물에서 추락할 수 있어 검사 자체를 할 수 없게 된다.

이와같은 문제로 인해, 일반적으로 로봇의 몸체나 두부에 카메라를 장착하여 상기 카메라에서 촬영된 영상을 기반으로 조작자가 수동으로, 또는 자동 조종장치로 로봇의 방향 및 위치를 수정하지만, 구조물 또는 검사 대상물의 중간 지점이나 어떤 특정 지점으로 로봇 검사장치를 이동시키는 동안에 로봇 검사장치의 위치 오차가 생길 수 있다.

도 1은 통상적으로 사용되는 로봇 검사장치의 사시도로서, 몸체(1) 및 몸체에서 연장된 아암들(2)로 구성되어 있는데, 상기 아암들의 말단에 구성된 족부(6)가 구조물(4)에서 돌출되어 길게 연장된 바아(5)에 안착되어 목표 지점으로 위치 이동하는 것이다. 여기에서 로봇 검사장치가 안착지점에 정확히 위치하고 목표지점으로 이동하는 방향이 맞는지는 몸체의 전방에 설치된 카메라(3)에 의해 촬영된 영상신호를 기반으로 판단하는데, 이와같이 몸체 또는 두부에 장착된 카메라는 로봇의 족부 상태까지 정확히 파악하지 못하기 때문에 안착 위치에 정확히 족부를 위치시키고 원하는 이동방향으로 이동시키는데는 어려움이 따른다. 즉, 도면에서와 같이 일반적인 로봇이 지정된 목표 위치로의 이동 시에는 도면의 우측처럼 각도오차와 위치오차가 발생하게 된다. 이런 오차들은 로봇 검사장치가 이동을 반복하게 되면 누적되어서 나중에는 구조물 바깥으로 떨어지거나 원치 않는 위치로 이동하게 되는 문제가 발생될 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은, IRWST 여과기 또는 기타 검사 대상물이나 구조물에서 로봇의 이동 위치를 정확히 확인하고 이동 방향을 보정할 수 있는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 고안에 따른 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치는, 장방형의 몸체(10); 상기 몸체의 네 모서리에 일단이 연결된 네개의 관절식 아암(22); 상기 아암의 타단에 구성된 사각형상의 족부(16); 및 상기 족부의 하면의 두개의 대향하는 변에 각각 구성된 클램프(20); 를 포함하며, 상기 아암(22)은 몸체(10)의 네 모서리에서 외부로 연장된 돌출 플레이트(25)에 연결되고, 상기 족부(16)는 아암에 대해 회전가능하게 구성되는 것을 구성적 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 아암(22)은, 족부(16)에 그 일단이 연결되는 제1 아암(21) 및, 몸체에 일단이 연결된 제2 아암(12)을 포함하는데, 상기 제1 아암의 타단과 제2 아암의 타단은 서로 연결되며, 또한 상기 족부(16)는, 제1 아암(21)에 대해 좌우 회전가능하게 제1 관절축(19)으로 상기 제1 아암과 연결되고, 족부의 하면 전방부에는 카메라(17)가 설치된다. 또한, 상기 몸체(10) 내에는 자동정렬S/W가 구비된 제어장치가 설치되며, 상기 제어장치는 족부에 설치된 카메라가 보내온 영상신호를 기반으로 족부의 위치를 보정한다.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 고안에 따른 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치는, 로봇 검사장치의 족부 하면에 카메라가 설치되어 로봇을 조종하는 조작자가 로봇이 제 위치로 이동하는 것을 확인할 수 있으며, 이동방향에서 벗어나면 자동정렬S/W로 족부의 위치 및 각도를 보정하여 로봇 검사장치를 정확한 이동 경로로 이동시킬수 있다.

도 1은 종래의 카메라가 몸체에 설치된 로봇 검사장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 로봇 검사장치의 사시도이다.
도 3은 로봇 검사장치의 족부 부위를 도시한 사시도이다.
도 4는 로봇 검사장치의 족부와 구조물과의 각도 및 위치오차 보정을 나타낸 도면이다.
도 5는 카메라가 부착된 로봇 족부 및 아암을 나타내는 입체 사시도이다.
도 6은 족부가 구조물의 바아에 안착된 상태를 나타내는 입체 사시도이다.
도 7은 로봇 검사장치의 족부가 제 위치로 보정된 상태를 카메라가 촬영한 영상이다.
도 8은 로봇 검사장치의 족부가 제 위치에서 벗어난, 보정되지 않은 상태를 촬영한 영상이다.

본 고안은 IRWST 내의 여과기(filter) 또는 트러스 구조물, 교량의 아치리브, 보 등의 구조물 및 장애물이 있는 구조물 등의 검사 대상물의 상태를 확인하고 검사하기 위해 검사 대상물에 안착하여 이동하는 로봇 검사장치에서 족부(足部)의 위치를 확인하여 경로를 벗어나지 않게끔 하고 이동방향을 벗어났으면 위치를 보정할 수 있는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치에 관한 것이다.

본 고안은 로봇 검사장치나 다른 수단으로 구동되는 장치가 수중 또는 대기 중에서 어떤 구조물 위에 안착하거나 또는 이동하는 과정에서 검사장치를 정확하게 구조물 위에 위치시키도록 하는 기능의 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치이다. 일반적으로 구조물의 중간이나 어떤 특정지점으로 검사장치를 이동시키면 위치의 오차가 생기게 되는데, 이러한 오차를 카메라를 이용하여 작업자가 확인할 수 있게 하며, 자동정렬S/W를 이용하여 오차를 보정하여 원하는 위치로 갈 수 있도록하는 장치이다.

도 2 내지 8을 참조하여 본 고안에 따른 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 고안에 따른 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치는, 장방형의 몸체(10); 상기 몸체의 네 모서리에 일단이 연결된 네개의 관절식 아암(22); 상기 아암의 타단에 구성된 사각형상의 족부(16); 및 상기 족부의 하면의 두개의 대향하는 변에 각각 구성된 클램프(20); 를 포함하며, 상기 아암(22)은 몸체(10)의 네 모서리에서 외부로 연장된 돌출 플레이트(25)에 연결되고, 상기 족부(16)는 아암에 대해 회전가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 로봇 검사장치에서, 아암(22)은, 관절식으로 연결된 복수개로 구성되는데, 상기 족부(16)에 그 일단이 연결되는 제1 아암(21) 및, 몸체에 일단이 연결된 제2 아암(12)을 포함한다. 또한 상기 제1 아암(21)의 타단과 제2 아암의 타단은 서로 연결되어 단일 아암을 구성한다. 즉 상기 제1 아암(21)과 제2 아암(12)은 제3 관절축(23)을 통해 서로 연결된다.

상기 제2 아암(12)의 일단은 몸체(10)의 돌출 플레이트(25)와 제4 관절축(24)으로 연결되는데, 상기 돌출 플레이트(25)는 몸체의 네 모서리에 외측 방향으로 연장되며, 일단은 몸체(10)에 대해 회전가능하게 연결되고, 타단에 제4 관절축(24)이 돌출 플레이트(25)에 대해 회전가능하게 연결된다. 따라서 제2 아암(12)은 돌출 플레이트(25)에 대해 전후 회전이 가능하게 된다.

상기 족부(16)는, 검사 대상물이나 구조물(15)에 안착되어 실제 목표지점으로 이동하는 부위로서, 제1 아암(21)에 대해 좌우 회전가능하게 제1 관절축(19)으로 상기 제1 아암(21)과 연결되는데, 이와같이 족부가 제1 아암(21)에 대해 회전가능하게 구성됨으로써 구조물(15)의 돌출된 바아(14) 등에서 이동시에 족부의 각도 및 위치 오차를 보정할 수 있게 된다. 이러한 위치 오차 및 각도 오차를 보정하지 않으면 계속되는 이동 과정에서 오차가 누적되어 제 경로를 벗어나 원하는 검사 효과를 얻을 수 없으며, 또한 구조물에서 추락하여 검서 자체를 못하는 경우가 발생하다.

또한, 상기 제1 관절축(19) 및 제1 아암(21) 사이에는 제2 관절축(18)이 더 구비되며, 상기 제2 관절축(18)은 족부(16)의 전후 회전을 가능하게 하는데, 상기 족부(16)의 전후 회전 및 좌우 회전을 통해 족부를 안착 위치에 정확히 안착시키고 이동시 원하는 이동 방향으로 향하게끔 할 수 있으며, 또한 위치 및 각도 오차를 보정할 수 있게끔 한다.

상기와 같이 족부(16)가 안착되고 목표지점으로 이동시에 정확한 안착 위치 및 이동 방향을 확인하기 위해서 본 고안은 네개의 족부의 하면 전방부에 각각 카메라(17)를 설치하여 카메라에서 촬영된 영상을 통해 구조물 및 구조물의 바아 등에서 현재 족부의 안착 상태 및 이동 방향을 확인하여 로봇 검사장치의 이동 경로를 보정할 수 있어서 원하는 목표 지점으로 용이하게 이동시킬 수 있다. 상기 카메라는 로봇 검사장치의 족부에 설치되므로 초소형의 것이 사용되며, 도면에는 표시되어 있지는 않지만 카메라가 설치된 인근이나 카메라 주위에 영상을 보다 명확하게 촬영할 수 있게끔 조명(장치)을 추가로 설치한다. 특히 이러한 검사장치는 수중에 있는 구조물이나 검사 대상물에서 사용될 수 있으므로 좋은 화상를 얻기 위해서는 해상도가 높은 카메라와 높은 조도의 조명이 필요하다. 특히 수중 구조물을 검사하기 위해서는 물 및 기타 액체로부터 몸체 내의 제어장치, 카메라 및 기타 부품들을 보호하는 것이 필요하므로, 몸체, 족부, 관절 및 아암의 연결부분은 방수재로 밀봉하는 것이 바람직하다.

이와같은 이동 경로 보정은 족부에 설치된 카메라가 보내온 영상신호를 기반으로 몸체(10)에 구비된 제어장치 내의 자동정렬S/W를 이용하여 족부(16)의 위치를 보정하여 검사장치가 정확한 위치 이동을 할 수 있게 한다. 이와같이 네개의 족부에 카메라를 설치함으로써, 검사장치 몸체 등에 카메라를 설치하여 검사장치의 위치를 확인하는 것보다 더 정확한 위치 및 이동 경로를 확인할 수 있고, 또한 검사장치의 위치 및 각도 보정(도 4의 θ)을 보다 정확하게 할 수 있다.

그리고, 족부(16)의 하면(바닥면)에는 클램프(20)가 구성되는데, 상기 클램프는, 족부의 하면보다 아래로 더 돌출되게 족부와 연결되고, 연결부위에는 스프링(미도시 됨)이 구비된다. 상기 족부가 구조물에 안착시에나 족부의 각도가 틀어져서 구조물에 부착시에 각 관절에 힘이 가해지게 되므로 관절축의 손상 우려가 있는데, 이때 클램프가 완충장치 기능을 함으로써 관절축의 손상을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 고안에 게시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10.로봇 몸체 12.제2 아암
13.몸체 카메라 14.바아
15.구조물 16.족부
17.하면 카메라 18.제2 관절축
19.제1 관절축 20.고정 클램프
21.제1 아암 22.아암
23.제3 관절축 24.제4 관절축
25.돌출 플레이트

Claims (7)

1. 검사 대상물이나 구조물에서 로봇의 안착 및 이동 위치를 정확히 확인하고 위치를 보정할 수 있는 로봇 검사장치에 있어서,
   상기 로봇 검사장치는,
   장방형의 몸체;
   상기 몸체의 네 모서리에 일단이 연결된 네개의 관절식 아암;
   상기 아암의 타단에 구성된 사각형상의 족부;
   상기 족부의 하면의 두개의 대향하는 변에 각각 구성된 클램프;
   를 포함하며, 상기 아암은 몸체의 네 모서리에서 외부로 연장된 돌출 플레이트에 연결되고, 상기 족부는 아암에 대해 회전가능하게 구성되며, 상기 아암은, 족부에 그 일단이 연결되는 제1 아암 및, 몸체에 일단이 연결된 제2 아암을 포함하는데, 상기 제1 아암의 타단과 제2 아암의 타단은 서로 연결되며, 상기 족부는 제1 아암에 대해 좌우 회전가능하게 제1 관절축으로 상기 제1 아암과 연결되는 것을 특징으로 하는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 족부의 하면 전방부에는 카메라가 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 관절축 및 제1 아암 사이에는 제2 관절축이 더 구비되며, 상기 제2 관절축은 족부의 전후 회전을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 아암의 일단은 몸체의 돌출 플레이트와 제4 관절축으로 연결되며, 제2 아암의 타단은 제1 아암과 제3 관절축으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체 내에는 자동정렬S/W가 구비된 제어장치가 설치되며, 상기 제어장치는 족부에 설치된 카메라가 보내온 영상신호를 기반으로 족부의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 확인용 카메라를 구비한 로봇 검사장치.
   
   
   
   

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