KR20050015201A - 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 주어진 작업경로를 따라 자동으로 이동이 가능한 소형 수중로봇과 로봇암(Long Reach Arm)을 갖춘 원자로 내부구조물 육안검사 및 이물질제거용 로봇시스템에 관한 것이다.

특히, 상부면에 설치되는 고휘도 LED와 원자로 내부공간의 임의의 위치로 이동토록 추력(推力)을 발생하는 수직 및 수평방향의 추력기와 원자로 내부공간을 관측하는 수중카메라를 구비하는 수중로봇과, 상기 수중로봇의 위치와 자세를 측정하는 측정부와, 센서와 영상처리기로부터 측정된 상기 수중로봇의 위치와 자세를 제어하는 원격제어부 및, 상부구조물과 하부구조물을 검사하고 이물질을 제거하는 로봇암을 포함하는 구성으로 이루어진다.

이에따라, 원자로의 검사시간을 단축하여 작업자의 방사선쪼임량을 저감하고, 고도의 정밀도로 원하는 부분을 정확하게 검사할 수 있도록 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템을 제공한다.

Description

원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템{Underwater Robot System for Reactor Internals Inspection and Foreign Objects Removal}

본 발명은 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템에 관한 것으로서 소형 수중로봇과, 원자로 상부에 설치되어 수중로봇을 감시하는 상부 카메라와 이 카메라의 영상을 처리하여 수중로봇의 위치와 자세를 측정하는 측정부와, 좁고 깊은 공간에서의 육안검사와 이물질제거에 사용되는 로봇암(Long Reach Arm)과, 카메라와 로봇암(상부구조물 검사의 경우)을 설치하는 마스트장치와 수중로봇과 로봇암을 원격제어하고 육안검사를 시행하는 원격제어부로 이루어져, 작업자의 방사선쪼임량을 저감하고, 계획예방정비기간 단축으로 발전소 이용율을 향상시키며, 원자력발전소의 안전성 제고에 기여하도록 하는 것이다.

일반적으로 원자로를 설치하거나 운전 중에 원자로 압력용기 내부 또는 바닥에 원하지 않은 이물질이 떨어지거나 들어갈 경우, 상기 이물질들은 자성을 띄지 않은 재질로써 자석에도 붙지 않으며 무게와 모양 및 장소의 특성상 흡입방식으로는 인출하기 힘들다. 또한, 원자로는 방사능으로 오염된 물 속에 잠겨 있으므로 즉, 고 방사능 지역이므로 작업자가 근거리에 접근하여 이물질 제거작업을 하기가 곤란하다.

따라서, 상기와 같이 고방사능으로 인해 작업자가 직접근접하기 불가능한 지역의 이물질을 제거하고자 할 경우, 지지대의 끝단부에 로봇집게를 설치하고, 상기 지지대를 수동작업에 의해 고방사능 지역으로 투입한 후, 로봇집게를 이용하여 이물질을 제거하였다.

그러나, 상기와 같은 방식에 의해 이물질을 제거할 경우, 로봇집게가 원자로 바닥에 접근되어야 하므로, 원자로 깊이에 따라 그 길이가 조절되어야 하나, 종래의 지지대는 일정길이를 구비하고 있어 길이를 조절할 수 없었다. 물론, 길이를 조절할 수 있도록 가변식으로 설치한 것도 있으나, 이럴 경우, 다수의 작업자가 필요하며, 이로 인해 작업자의 활동 폭이 제한되었다. 또한, 로봇집게를 원자로 내로 투입할 시, 수작업에 의해 투입·이물질을 제거하도록 되어 원자로내에 위치한 이물질 제거와 같이 고도의 제어기술을 요하는 곳에서는 숙련된 능숙자만이 사용할 수 있으며, 상당한 주의로 인하여 작업자의 피로가 증가되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

그리고, 도 1a 또는 도1b에서 도시된 바와 같이, 원자력발전소의 원자로　내부구조물의 육안검사 대상은 배플판(Baffle Plate)(610), 하부노심판(Lower Core Plate)(630) 상부, 하부노심판 하부지지물(640)과 상부구조물(700)로 나눌 수 있는데, 상기 배플판과 하부노심판의 경우 종래의 기술에서는 수중 카메라를 줄(Wire)에 매달아 수심 11∼15m 깊이에서 수동작업으로 육안검사를 실시하는 관계로 카메라의 위치와 자세를 정확히 유지할 수 없는 문제가 있어 작업에 많은 시간이 소요되고 검사의 생명인 신뢰도 또한 저조한 실정이다.

또한, 하부노심판 하부지지물의 경우 현재까지 원자로 압력용기에 하부구조물이 설치되어 있는 상태에서 육안검사와 이물질제거를 수행할 수 있는 기술이 개발되어 있지 않아, 종래의 기술에서는 이물질이 있을 것으로 판단되는 경우에는 원자로 압력용기에서 하부구조물을 꺼낸 상태에서 압력용기 내부를 검사하고 이물질을 제거하는데 작업에 많은 시간이 소요되어 발전소의 이용율이 크게 저하됨은 물론 작업자에 많은 량의 방사선 피폭을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 상부구조물의 경우도 아직까지 육안검사와 이물질제거작업을 수행할 수 있는 방법이 개발되어 있지 않아 원전의 안정적인 운전에 어려움을 초래하고 있는 실정이다.

이와같이, 원자력발전소에서 원자로설비가 차지하는 중요성에 비추어 종래의 기술로는 원자로 내부구조물 전체를 신속하고 정확하게 육안검사하고 이물질을 제거하는 장비가 개발되어 있지 않아 예방정비를 통한 원전의 안전성 제고와 이용율 향상에 걸림돌이 되고 있다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은 원자로 내부를 자유롭게 이동하면서 부품의 검사는 물론 이물질을 제거할 수 있는 형태의 소형 수중로봇 시스템을 적용하여 작업의 신뢰도와 속도를 향상시킴으로서 발전소의 이용율을 향상시키고 작업자의 방사선 쪼임을 최소화하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명은, 배플판과 하부노심판 상부 육안검사의 경우 원자로 내부의 3차원 공간에서 주어진 이동경로를 자유롭게 이동하며 검사가 가능토록 하여 검사의 질을 향상시키고 검사시간이 단축되도록 하는데 있다.

또한, 본 발명은 접근이 불가능했던 하부노심판 하부지지물과 상부구조물 좁은 공간에서의 육안검사와 이물질제거가 가능하도록 하는데 있다.

더하여, 본 발명은 하부노심판 하부지지물 검사에는 별도의 설치기구가 없이 수중로봇이 로봇암을 장착한 상태에서 하부노심판의 주어진 유로구멍(Hole)의 위치로 이동하도록 하여 작업의 능률이 향상되도록 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 빛을 발광하는 고휘도 LED가 상부면에 설치되고, 원자로 내부공간의 임의의 위치에 전후, 좌우, 상하로 이동토록 수직 및 수평방향의 추력기가 구비되며, 원자로 내부공간을 관측하는 수중카메라가 일단부에 설치되는 수중로봇과,

원자로의 상부에 설치된 상부카메라를 통해 상기 수중로봇의 위치와 자세를 측정하기 위해 상기 고휘도 LED의 발광 패턴을 영상처리하는 측정부 및,

센서로 부터 취득한 수심 신호와 목표치와의 차이로부터 제어값을 얻고, 상기 측정부와 영상 처리기로부터 측정된 상기 수중로봇의 위치와 자세를 피드백 신호로 하여 제어하는 원격제어부를 포함하는 구성으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 상기 수중로봇은, 상부구조물과 하부구조물을 검사하고 이물질을 제거토록 상기 수중로봇의 설치대에 로봇암이 더 장착되는데, 상기 로봇암은 제1링크를 전후진 하는 제1조인트와, 제1링크를 축방향으로 회전하는 제2조인트 및, 제2링크를 꺾이는 방향으로 회전하는 제3조인트 및, 단부에 설치되는 엔드-이펙터가 구비된다.

그리고, 상기 엔드-이펙터는 바람직하게 마이크로폰이 내장되어 있는 CCD 카메라와 조명용 LED 및 이물질을 제거하는 그리퍼가 부착되고, 상기 그리퍼의 단부에는 이물질의 이탈을 방지토록 걸림쇠가 설치될 수 있다.

한편, CRDM가이드 튜브 고정핀의 육안검사시 핵연료 교환기에 설치되는 상기 로봇암은, 장길이의 마스트를 따라 상기 로봇암이 무게 균형을 유지하며 이동토록 상기 로봇암과 마스트의 단부에 중량추와 부력재가 각각 설치되는 마스트장치가 더 설치될 수 있다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원자로 내부공간을 이동하며 관측하는 수중로봇(100)과, 상기 수중로봇(100)의 위치와 자세를 측정하는 측정부(200)와, 상기 수중로봇(100)의 위치와 자세를 피드백 신호로 하여 제어하는 원격제어부(300) 및, 상부구조물(700)과 하부구조물(600)을 검사하고 이물질을 제거하는 로봇암(400)으로 크게 구성된다.

먼저, 상기 수중로봇(100)에는, 원자로 내부공간 임의의 위치에서 임의의 각도(Heading)를 유지할 수 있어야 하므로 전후, 좌우, 상하이동 및 회전이 가능하도록 상기 수중로봇(100)의 수직과 수평방향으로 각각 2개씩의 추력기(120)(Thruster)가 일정각도를 갖도록 배치하여 4-자유도를 갖도록 구성된다.

또한, 상기 수중로봇(100)에는, 도 3a에서 도시된 바와 같이, 상기 수중로봇(100)의 위치와 자세가 측정되도록 수중로봇(100)의 상부면으로 8개의 고휘도 LED(110)가 'ㄷ'자 형태로 배치되어 상부카메라(210)와 영상처리 장치에 수중로봇(100)의 이미지를 확실하게 부각되도록 이루어진다.

그리고, 상기 수중로봇(100)에는, 하부구조물 검사를 위해 수중로봇(100)이 로봇암(400)을 장착할 수 있도록 설치대가 부착되며, 로봇암(400)의 원활한 이동을 위해 상하 방향으로 통로가 마련된다.

상기 수중로봇(100)의 위치와 자세를 측정하는 측정부(200)는, 원자로 내부에서 수중로봇(100)을 자동으로 운전하기 위해서는 위치와 자세를 검출하는 것이 필요한데, 본 발명에서는 카메라와 영상처리 장치를 이용하여 위치와 자세를 측정하도록 한다.

이때, 상기 수중로봇(100)은 포머볼트와 하부노심판 및 원자로하부구조물의 검사를 위하여 도 2a에서 도시된 바와 같이, 상부카메라(210)가 위치한 수면으로부터 수심 약 11∼15m 내에서 작업하게 되는데, 상기 상부카메라(210)는 핵연료교환기의 난간에 부착되는 마스트(530)에 연결되어 카메라의 축(Optical Axis)이 원자로의 중심선(Center Line)과 일치하도록 하여 물속에 잠겨서 설치된다.

또한, 상기 상부카메라(210)는 도 3b에서 도시된 바와 같이, 수중로봇(100)의 윗면에 부착되어 있는 'ㄷ'자형 8개의 LED 패턴을 영상처리하여 수중로봇(100)의 위치와 방향 (x_r, y_r, θ_r) 을 측정하게 된다.

각 LED의 번호와 위치를 찾으면 로봇의 방향과 위치를 계산할 수 있으며, 로봇의 중심위치 C(x_r, y_r ) 은 LED2와 LED7의 중점으로 정의한다. 로봇의 방향 θ _r 은 점 C에서 점 D로 향하는 벡터v_r 와 x축이 시계방향으로 이루는 각도이다. θ_r 을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

한편, 상기 로봇암(400)(Long Reach Arm)은, 상부구조물의 CRDM 가이드 튜브 고정핀과 하부구조물의 육안검사 및 이물질 제거 목적으로 사용되는데, 로봇암(400)의 특성상 무게가 최소화되도록 3개의 조인트를 갖도록 구성된다.

여기서, 제1조인트(410)는 로봇암(400)의 제1링크(411)를 전후진하고, 제2조인트(420)는 제1링크(411)를 축방향으로 회전하며, 제3조인트(430)는 제2링크와 꺾이는 방향으로 회전한다.

상기 로봇암(400)의 개략적인 구조와 제원은 도 5a에서 도시된 바와 같이, 상기 로봇암(400)의 전체 길이는 크게 제1링크(411)와 제2링크로 이루어지는데, 상기 제1링크(411)는 직경 28㎜, 두께 0.5㎜의 티타늄 튜브 내에 비중 0.25의 부력재(520)가 충진되어 있고 끝 부분에 이물질제거에 사용되는 그리퍼(442)(Gripper)를 구동하는 모터와 제3조인트(430)의 구동모터가 설치된다.

그리고, 상기 제1링크(411)에는 제1조인트(410)의 직선운동을 위해 래크(Rack)가 설치되며, 이동 및 보관상의 편의를 고려하여 Disconnector에 의해 3 부분으로 나뉘어 진다.

또한, 도 5b 에서 도시된 바와 같이, 상기 제2링크의 엔드-이펙터(End-Effector)에는 마이크로폰(Microphone)이 내장되어 있는 소형 CCD 카메라(441)와 조명용 LED 및 이물질 제거에 사용되는 그리퍼(442)(Gripper)가 부착된다.

상기 그리퍼(442)(Gripper)는 상기 제2링크의 단부에 설치되어 있는 모터와 기어 및 볼스크류(Ball-Screw)로 구성된 구동장치에 의해 동작된다. 상기 볼스크류(Ball-Screw)는 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 그리퍼(442)(Gripper)로 연결되는 용수철 케이블 내부에 설치되어 있는 와이어를 밀고 당기는 방식으로 그리퍼(442)를 동작시킨다.

그리고, 상기 그리퍼(442)(Gripper)가 이물질을 파지하는 동안 미끄러져 이탈되는 현상을 방지하기 위해 단부에 'ㄱ'자 형상의 걸림쇠(443)가 부착된다.

이때, 상기 로봇암(400)(Long Reach Arm)의 자유도가 3이므로 임의의 위치에서 임의의 자세를 취하는 것이 불가능하므로 그리퍼(442)(Gripper)의 링크를 굽히거나 조인트를 회전시키는 방식으로 자유도를 증가시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 로봇암(400)은, 원자로 하부구조물의 검사에 사용될 경우에는 수중로봇(100)에 설치되어 운전되지만, CRDM 가이드 튜브 고정핀의 육안검사에 사용될 경우에는 핵연료 교환기에 설치되는 로봇암 설치용 마스트(530)에 지지되어 운전된다.

이때, 마스트(530)의 길이는 8m에 달하므로 강성이 강하더라도 로봇암(400)이 이동시 무게중심이 변하게 되면 휘어져서 로봇암(400) 끝단에 설치되어 있는 카메라의 위치를 원하는 값으로 유지할 수 없게 된다.

따라서, 상기 마스트(530)와 로봇암(400)의 단부에는 도 6에서 도시된 바와 같이, 각각 중량추(510)(Weight)와 부력재(520)가 설치된다. 로봇암(400)이 좌측과 우측으로 완전히 이동했을 때 마스트(530)에 걸리는 불평형 힘이 없어지기 위해서는 x_m·W_M=L_R·W_R 와 x_m·W_M=L_r ·W_b의 조건이 만족되어야 한다. 로봇암(400)의 전체 길이 L_r과 로봇암(400)의 끝단에서 환산한 무게 W_r은 알고 있는 값이므로 부력재(520)의 부력은 W_b= -W_r로 부터 구할 수 있고, 이들 값으로부터 x_m·W _m도 얻어진다.

그리고, 상기 수중로봇(100)은 상하, 전후, 좌우, 회전의 4 자유도를 갖게 되는데, 임의의 위치(x₁, y₁)에서 수중로봇(100)이 1방향으로 자세를 취하고 있을 때 이 수중로봇(100)을 위치(x₂, y₂)로 이동하여 2의 방향으로 자세를 취하게 하는 수중로봇(100)의 이동은 도3c에서 도시된 바와 같다. 따라서, (x,y) 평면에서 위치와 자세를 변경할 때 수중로봇(100)에 가해지는 제어값은 다음과 같이 얻어진다.

상하 이동은 깊이(depth) 센서(310)로부터 취득한 수심 신호와 목표치와의 차이로부터 제어값이 얻어진다. 영상처리기(320)(Image Processor)로부터 측정된 수중로봇(100)의 위치와 자세를 피드백(Feedback) 신호로 하여 구성된 제어기의 구조를 보이면 도 4에서 도시된 바와 같다. 수중로봇(100)제어 알고리즘은 서보제어기의 KeproRobot 프로그램에서 수행되며 별도의 경로생성기에 의해 셋포인트(Setpoint) 값이 주어진다. 서보제어기의 경로생성기는 마스터제어기에서 컴퓨터통신으로 전달하는 로봇언어 명령에 의해 동작한다.

이하, 본 발명에서 발명된 수중로봇 시스템은 원자로 내부구조물 전체를 크게 4개의 구역으로 나누어서 육안검사하고 이물질을 제거할 수 있는 기능을 가지고 있으며 각 구역을 검사시 각 시스템의 구성과 작용에 대한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예1]

ㅇ 상부구조물 검사

원자로 상부구조물은 제어봉 뭉치가 원주방향으로 움직이지 않도록 지지하는 기능과 연료집합체를 정렬하고 노심 열전대 계측설비를 지지하는 기능을 가지고 있다. 도 1a에서 도시된 바와 같이 영광 1,2호기 원자로의 경우 40개의 지지기둥(Support Column), 52개의 제어봉 안내관과 상부지지뭉치(Upport Support Assembly)로 구성되어 있다. 검사기간 중 상부구조물은 도 2b에서 보인 Cavity 내부의 특정위치에 설치된다. 상부구조물의 검사는 로봇암을 이용하여 주로 CRDM 가이드 튜브 고정핀의 이상유무를 발견하기 위해 수행되는데 로봇암은 지지기둥 하부고정볼트 상부의 공간을 통과하여 상부구조물 내부로 삽입된다. CRDM 가이드 튜브 고정핀은 수심 약 8m 깊이에 위치하므로 로봇암은 핵연료 교환기의 난간에 설치되는 로봇암 설치용 마스트의 끝에 설치된다.

[실시예2]

ㅇ 포머볼트와 배플판 검사

포머볼트와 배플판의 검사는 수중로봇에 장착되어 있는 수중카메라를 이용하여 수행되는데 수중카메라는 틸트기능과 자동 줌 기능 및 포커스 기능을 갖추고 있고 마스터제어기와 서보제어기에서 조종이 가능하다. 배플판을 검사하는 동안 수중로봇은 핵연료교환기에 설치되어 있는 비젼 카메라에 의해 위치와 자세가 측정되어 자동으로 운전된다. 수중로봇은 배플판과 일정한 거리를 유지하면서 배플판을 상하로 스캔하는 방식으로 검사를 수행하게 되며 주로 1000 여개에 달하는 포머볼트와 배플판과 배플판의 이음매가 검사의 대상이 된다.

[실시예3]

ㅇ 하부노심판 상부 검사

하부노심판 상부에는 핵연료 고정핀과 중성자 검출기 안내관을 지지하는 구조물이 설치되어 있다. 하부노심판 상부 검사는 수중로봇에 의해 수행되는데 카메라는 틸트 기능에 의해 아래로 향하게 되며 수중로봇은 하부노심판과 일정한 거리를 유지하면서 앞뒤로 스캔하는 방식으로 자동으로 이동하면서 검사를 수행하게 된다.

[실시예4]

ㅇ하부노심판 아래의 하부구조물 검사

원자로 하부구조물은 도 1b에서 보인 바와 같이 하부 노심판(Lower Core Plate)을 기준으로 하부는 노심지지 받침, 상부 연결판과 하부 연결판 및 지지기둥과 중성자 검출용 센서의 안내관(Thimble) 등으로 구성되어 있고, 하부 노심판의 상부는 노심통(Core Barrel)과 배플(Baffle) 및 노심통과 배플을 결합하는 격자판(Former)으로 구성되어 있다. 하부구조물은 하부 노심판, 노심지지 받침, 상부 연결판과 하부 연결판, 지지기둥과 중성자 검출용 센서의 안내관(Thimble) 등으로 구성되어 있어 구조가 매우 복잡하다. 하부구조물 하단의 검사는 수중로봇과 로봇암에 의해 수행되는데 수중로봇을 정해진 구멍위치로 이동하여 수중로봇에 설치되어 있는 로봇암을 구멍에 일치시키고 수직 추력기(Thruster)를 구동하여 수중로봇을 하부노심판에 밀착시킨 후 로봇암을 수동으로 조작하여 원자로 하부까지 도달되도록 한다. 로봇암의 끝단에는 고휘도 LED를 조명으로 하는 소형 카메라와 음향센서 및 집게가 설치되어 있어서 육안검사는 물론 이물질제거 작업을 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명은 원자로 상부에 설치되는 카메라에 비친 수중로봇의 영상 이미지를 처리하여 수중로봇의 자세를 측정하는 방식으로 자동운전되는 수중로봇 원격제어방식을 채용하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 수중로봇에 로봇 암(Long Reach Arm)을 장착하여 원자로 하부노심판(Lower Core Plate) 하부의 구조물을 검사하거나 이물질을 제거하고, 핵연료교환기에 설치되는 마스트에 로봇 암(Long Reach Arm) 을 장착하여 원자로 상부구조물을 검사하거나 이물질을 제거할 수 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화 될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 극히 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

이와같이 본 발명에 의하면, 자동화된 수중로봇을 사용하여 검사시간의 단축함으로서 작업자의 방사선쪼임량을 저감하고, 계획예방정비기간 단축으로 발전소 이용율이 향상되는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 수중로봇은 ±1cm 이내의 위치 및 자세제어의 정밀도를 보유하므로 원하는 부분을 흔들림이 없이 정확하게 검사할 수 있다.

더하여, 본 발명은 하부구조물이 설치된 상태에서의 하부노심판 하부지지물 검사와 상부구조물 좁은 공간에서의 검사와 이물질 제거가 가능하여 원자력발전소의 안전성 제고에 기여하는 효과가 있는 것이다.

도 1a 또는 도1b는 원자로 상·하부구조물의 구조를 도시한 측면도.

도 2a는 본 발명에 따른 수중로봇의 위치와 자세 측정용 카메라를 설치한 설치 상태도.

도 2b는 본 발명에 따른 수중로봇시스템의 구성을 도시한 평면도.

도 3a 또는 도 3b는 본 발명에 따른 수중로봇을 도시한 저면도 및 LED 패턴을 도시한 상태도.

도 3c는 본 발명에 따른 수중로봇의 자동제어를 도시한 좌표도.

도 4는 본 발명에 따른 수중로봇제어기의 구조를 도시한 구성도.

도 5a는 본 발명에 따른 로봇암(Long Reach Arm)의 구조를 도시한 구성도.

도 5b는 본 발명에 따른 엔드-이펙터(End-Effector)의 구조

도 6은 본 발명에 따른 로봇암과 설치용 마스트의 균형을 도시한 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 수중로봇시스템의 위치 추정 알고리즘 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100...수중로봇 110...고휘도 LED

120...추력기 130...수중카메라

200...측정부 210...상부카메라

300...원격제어부 310...센서

400...로봇암 410...제1조인트

420...제2조인트 420...제3조인트

440...엔드-이펙터 442...그리퍼

443...걸림쇠 444...와이어

500...마스트장치 510...중량추

520...부력재 530...마스트

600...하부구조물 610...배플관

620...포머볼트 630...하부노심판

640...하부지지물 700...상부구조물

710...CRDM 안내관

Claims (4)

1. 빛을 발광하는 고휘도 LED(110)가 상부면에 설치되고, 원자로 내부공간의 임의의 위치에 전후, 좌우, 상하로 이동토록 수직 및 수평방향의 추력기(120)가 구비되며, 원자로 내부공간을 관측하는 수중카메라(130)가 일단부에 설치되는 수중로봇(100);

   원자로의 상부에 설치된 상부카메라(210)를 통해 상기 수중로봇(100)의 위치와 자세를 측정하기 위해 상기 고휘도 LED(110)의 발광 패턴을 영상 처리하는 측정부(200);

   센서(310)로부터 취득한 수심 신호와 목표치와의 차이로부터 제어값을 얻고, 상기 측정부(200)와 영상 처리기(320)로부터 측정된 상기 수중로봇(100)의 위치와 자세를 피드백 신호로 하여 제어하는 원격제어부(300)로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수중로봇(100)은, 상부구조물과 하부 구조물을 검사하고 이물질을 제거토록 상기 수중로봇(100)의 설치대에 로봇암(400)이 더 장착되는데,

   상기 로봇암(400)은 제1링크(411)를 전후진 하는 제1조인트(410)과, 제1링크(411)를 축방향으로 회전하는 제2조인트(420)와, 제2링크에 꺾이는 방향으로 회전하는 제3조인트(430) 및, 단부에 설치되는 엔드-이펙터(440)가 구비되는 것을 특징으로 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 엔드-이펙터(440)는, 마이크로폰이 내장되어 있는 CCD 카메라(441)와 조명용 LED 및 이물질을 제거하는 그리퍼(442)가 부착되고, 상기 그리퍼(442)의 단부에는 이물질의 이탈을 방지토록 걸림쇠(443)가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템.
4. 제 2항에 있어서, 상기 로봇암(400)은, CRDM가이드 튜브 고정핀의 육안검사시 핵연료 교환기에 설치되어 장길이의 마스트(530)에 상기 로봇암(400)이 무게 균형을 유지하며 이동토록 로봇암(400)과 마스트(530)의 단부에 중량추(510)와 부력재(520)가 각각 설치되는 마스트장치(500)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로 내부구조물 검사 및 이물질제거용 수중로봇 시스템.