KR20100002764A

KR20100002764A - 배관 탐사로봇

Info

Publication number: KR20100002764A
Application number: KR1020080062785A
Authority: KR
Inventors: 이병주; 권영식
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-07

Abstract

배관 내에서 수평방향에서의 수직 상방 및 수직 하방으로의 원활한 이동이 가능한 배관 탐사로봇을 제공한다. 본 발명에 따른 배관 탐사로봇은 몸체, 탐사 대상이 되는 배관 내부를 촬영하도록 상기 몸체에 부착되는 카메라, 몸체의 둘레방향을 따라 소정 각도 간격으로 서로 이격되게 설치되는 것으로서 몸체에 접근되는 제1위치 및 몸체로부터 이격되는 제2위치 사이에서 위치변경 가능하게 몸체에 결합되는 본체부와 본체부에 회전가능하게 설치되는 복수의 구동륜 및 구동륜에 연결되어 구동력을 제공하는 모터를 포함하여 이루어진 복수의 구동유닛 및 각 구동유닛과 몸체를 연결하며, 구동유닛이 제2위치로 이동되도록 가압하는 복수의 링크부를 구비하며, 복수의 구동유닛은 상호 독립적으로 제1위치와 제2위치 사이에서 위치변경되는 것을 특징으로 한다.

Description

배관 탐사로봇{Robot for inspecting pipe line}

본 발명은 반도체 제조설비에 사용되는 배관을 비롯하여 다양한 종류의 배관의 내부 상태를 검사하기 위한 것으로서, 특히 배관 내부에 직접 투입되어 배관을 따라 이동하면서 배관의 상태를 촬영하는 탐사로봇에 관한 것이다.

반도체 제조장비, 석유화학 플랜트 등 제조설비에 사용되는 배관은 사용기간이 증가함에 따라 내부에 균열이 발생하는 등 많은 문제가 야기될 수 있으므로 지속적인 유지관리가 요청된다. 즉, 배관의 내부 상태를 수시로 검사 및 진단하여 설비의 안정성을 확보할 필요가 있다.

종래에는 라인이 길게 연결되어 있는 내시경을 관찰자가 직접 배관에 삽입시켜 내부 상태를 검사하였으나, 이러한 방식은 배관이 하나의 라인으로만 길게 형성된 경우에만 유효할 뿐 배관이 중간에 분기되는 등 경로가 복잡하게 변경되는 경우에는 내시경의 진행방향을 용이하게 변경할 수 없어 정확한 검사를 진행하기가 곤란하였다. 이에 배관에 직접 삽입되며, 방향 변경이 가능하도록 조향장치가 탑재되어 있는 다양한 형태의 배관 탐사용 로봇이 개발되어 사용되고 있다.

종래의 탐사로봇(미도시)의 구조에 대하여 간략하게 설명하면, 탐사로봇(미 도시)은 모터와 카메라가 부착되어 있는 본체와 바퀴들을 구비한다. 바퀴들은 본체의 축을 중심으로 일정한 각도 간격으로 설치되어 있으며, 링크구조에 의하여 본체에 연결되어 있다. 링크구조는 바퀴들을 배관의 내면쪽으로 가압하여, 바퀴가 배관의 내면에 밀착되게 하는 구조이다.

이러한 종래의 배관 탐사로봇은 배관이 수평면상에 배치되어 있는 경우라면 경로가 복잡하게 형성되어 있다 하더라도 조향장치 등에 의하여 수월하게 경로를 따라 이동할 수 있으므로 안정적인 탐사가 가능하였으나, 배관이 수직한 방향으로 경로 변경되는 경우에는 실질적으로 탐사가 곤란하였다. 즉, 수평면상에 배치된 배관이 수직 상방 및 하방으로 분기되는 경우 또는 수직한 평면상에 배치된 배관이 수평방향으로 분기되는 경우 탐사로봇이 용이하게 경로를 변경할 수 없다는 문제점이 있었다.

수직한 방향으로의 경로 변경을 가능하게 하기 위해서는 배관 탐사로봇의 바퀴가 배관의 내면에 밀착되어야 할 뿐만 아니라, 배관의 단면적이 좁아지거나 굴곡이 있는 경우 등에서도 바퀴와 배관의 내면이 최대한 넓은 접촉 면적을 유지할 수 있어야 한다. 상기한 조건이 만족될 때 로봇이 배관의 내면에 안정적으로 지지되어 수직방향으로의 경로변경이 가능해진다.

그러나, 종래의 탐사로봇은 링크구조에 의하여 바퀴를 배관의 내면쪽으로 가압할 수 있지만, 각각의 바퀴들이 독립적으로 위치이동되지 못하고 하나의 바퀴가 가압에 의하여 위치이동되면 이에 연동되어 다른 바퀴들이 모두 같이 위치이동되는 구조로 되어 있어 배관의 내면과 바퀴 사이에 최대한의 접촉면적을 확보하지 못하 는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 탐사로봇에서 바퀴들이 함께 연동하여 위치이동되는 구조상 배관의 내면과의 충분한 접촉면적을 확보할 수 없어 수직방향으로의 경로변경은 사실상 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배관의 내면과 충분한 접촉면적을 확보하면서 배관의 내면에 밀착될 수 있어 배관 내에서 안정적으로 지지될 뿐만 아니라 수직방향으로의 경로변경이 용이하도록 구조가 개선된 배관 탐사로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배관 탐사로봇은 몸체, 탐사 대상이 되는 배관 내부를 촬영하도록 상기 몸체에 부착되는 카메라, 상기 몸체의 둘레방향을 따라 소정 각도 간격으로 서로 이격되게 설치되는 것으로서, 상기 몸체에 접근되는 제1위치 및 상기 몸체로부터 이격되는 제2위치 사이에서 위치변경 가능하게 상기 몸체에 결합되는 본체부 및 상기 본체부에 회전가능하게 설치되는 복수의 구동륜 및 상기 구동륜에 연결되어 구동력을 제공하는 모터를 포함하여 이루어진 복수의 구동유닛 및 상기 각 구동유닛과 상기 몸체를 연결하며, 상기 구동유닛이 상기 제2위치로 이동되도록 가압하는 복수의 링크부를 구비하며, 상기 복수의 구동유닛은 상호 독립적으로 상기 제1위치와 제2위치 사이에서 위치변경되는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 구동유닛은 상기 복수의 구동륜에 걸어져 순환되는 벨트를 더 포함하여 이루어진 캐터필러인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 링크부는, 일단은 상기 몸체에 슬라이딩 가능 하게 설치되며, 타단은 상기 구동유닛의 전단에 힌지가능하게 설치되는 제1링크부재와, 일단은 상기 몸체에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 타단은 상기 구동유닛의 후단에 회동가능하게 설치되는 제2링크부재와, 상기 제1링크부재 및 제2링크부재 사이에 끼워져 지지되며, 상기 제1링크부재와 제2링크부재를 서로 이격되는 방향으로 탄성가압하는 압축스프링을 포함하여 이루어져, 상기 압축스프링이 상기 제1링크부재 및 제2링크부재를 상호 이격되는 방향으로 탄성가압하면 상기 구동유닛은 제2위치로 이동되는 것이 바람직하며, 상기 몸체의 속도를 측정하는 속도센서와 회전 각속도를 측정하는 자이로 센서가 상기 몸체에 설치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 구동유닛들이 상호 독립적으로 위치이동될 수 있어 배관의 비정상적인 상태에 불구하고 탐사로봇을 배관에 안정적으로 밀착 및 지지시킬 수 있어 수직방향으로의 이동 및 경로변경이 용이하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 구동유닛으로 캐터필러를 채용함으로써 배관과의 접촉면적을 넓게 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 캐터필러의 벨트가 마찰계수가 높은 실리콘을 사용함으로써 탐사로봇을 배관에서 안정적으로 지지할 수 있다는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 탐사로봇을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 탐사로봇의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 일부 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 접힘기능을 설명하기 위한 것으로서, 도 3a는 기본 상태를 나타낸 도면이며, 도 3b는 선단이 접힌 상태를 나타낸 도면이고, 도 3c는 후단이 접힌 상태를 나타낸 도면이며, 도 3d는 완전히 접힌 상태를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 동력전달구조를 설명하기 위한 캐터필러의 일부 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 탐사로봇은 몸체(10), 복수의 구동유닛(20), 복수의 모터(30) 및 복수의 링크부(40)를 구비한다.

몸체(10)는 배관 탑사로봇(90)의 기본 프레임으로서, 삼각 기둥 형상으로 길게 형성되며, 종단면은 정삼각형으로 되어 있다. 몸체(10)의 내측에는 후술할 스프링들(47)이 설치될 수 있는 공간이 마련된다. 또한, 삼각 기둥 형상의 몸체(10)에 구비된 3개의 측면부에는 후술할 링크부(40)가 설치될 수 있도록 각각 관통공(15)이 형성되며, 이 관통공(15)은 몸체(10)의 축방향을 따라 길게 배치된다.

몸체(10)의 정면부에는 후술할 카메라(50)를 탑재하기 위한 카메라 마운트(51)가 몸체(10)와 동축적으로 설치된다. 카메라 마운트(51)의 내측에는 카메라(50)가 삽입설치된다. 이 카메라(50)는 몸체(10)가 배관 내에서 이동할 때 배관의 내부 상태를 연속적으로 촬영하며, 촬영된 화상을 전기적 신호의 형태로 배관 외부의 디스플레이 장치(미도시) 또는 저장장치로 전송한다.

한편, 카메라 마운트(51)에는 몸체(10)의 이동 속도와 가속도를 감지하여 몸체(10)의 이동거리를 측정할 수 있는 속도센서(미도시)가 설치된다. 또한, 카메라 마운트(51)에는 몸체(10)의 회전각도를 감지할 수 있도록 이른바 자이로(gyro) 센서라고 하는 회전 각속도 센서가 탑재된다. 몸체(10)가 배관 내부를 이동시 상기한 속도센서와 각속도 센서에 의하여 배관의 경로가 정확하게 측정될 수 있으므로, 배관의 경로를 매핑(mapping)할 수 있다.

본 발명에 따른 배관 탐사로봇(90)은 상기한 바와 같이 복수의 구동유닛(20)을 구비하는데, 이 구동유닛(20)은 카메라(50)가 탑재되어 있는 몸체(10)가 배관 내에서 안정적으로 이동 및 경로변경할 수 있는 수단을 제공한다.

본 실시예에서는 구동유닛(20)으로서 모터(30)에 의하여 구동되는 캐터필러(caterpillar)가 채용되며, 캐터필러(20)는 몸체(10)의 축을 중심으로 하여 둘레방향을 따라 3개 설치된다. 캐터필러(20)들은 서로 동일하게 120°의 각도 간격으로 이격되어 있다. 각각의 캐터필러(20)는 본체부(21)를 구비한다. 본체부(21)는 캐터필러(20)에서 차축(axle)의 역할을 수행하는 부분으로서, 몸체(10)의 축방향과 나란하게 배치된다. 본체부(21)의 내측에는 모터(30)와 동력전달장치가 설치되기 위한 공간이 형성되어 있다. 본체부(21)는 후술할 링크부(40)에 의하여 몸체(10)에 접근되는 제1위치와 몸체(10)로부터 이격되는 제2위치 사이에서 위치변경 가능한데, 이에 대해서는 링크부(40)를 설명할 때 함께 설명하기로 한다.

3개의 캐터필러(20)의 각 본체부(21) 후미에는 정방향 및 역방향으로 회전가능한 모터(30)가 각각 설치된다. 모터(30)의 회전축(31)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 본체부(21)의 내측을 통해 베벨기어와 연결된다. 베벨기어는 상호 맞물려 있는 제1기어(32)와 제2기어(33)로 이루어지는데, 제1기어(32)는 모터의 회전축(31)에 연결되어 모터(30)의 회전방향과 동일하게 회전된다. 제2기어(33)는 제1기어(32)에 대하여 수직한 방향 즉, 후술할 구동륜(22,23)과 나란한 방향으로 배치된다. 제1기어(32)와 제2기어(33)의 기어비는 1:1로 되어 베벨기어를 거치면서 가속되거나 감속되지 않고, 모터의 동력이 구동륜(22)에 그대로 전달된다.

제2기어(33)의 기어축(34)은 제2기어(33)의 중심으로부터 양측으로 연장되어 캐터필러(20)의 선단에 마련된 한 쌍의 제1구동륜(22)에 연결된다. 선단에 배치된 한 쌍의 제1구동륜(22)은 원형의 바퀴 형상으로, 그 외주면에 일정 각도 간격으로 연속적으로 제1돌기(24)가 형성되어 있다. 또한, 캐터필러(20) 본체부(21)의 후단에도 본체부(21)를 사이에 두고 한 쌍의 제2구동륜(23)이 구비된다. 후단에 배치된 제2구동륜(23)에도 선단의 제1구동륜(22)과 마찬가지로 그 외주면에 복수의 제2돌기(25)가 연속적으로 형성되어 있다. 한 쌍의 제2구동륜(23)은 바퀴축(35)에 의하여 상호 연결되어 있다.

벨트(26)는 제1구동륜(22)과 제2구동륜(23)에 함께 걸어진다. 이 벨트(26)의 내주면에는 제1,2구동륜(22,23)에 형성되어 있는 제1,2돌기(24,25)와 치합되는 돌기(27)가 연속적으로 형성되어 있다. 벨트(26)는 배관 탐사로봇(90)이 배관에 삽입되었을 때 배관의 내면에 접촉되는 부분인데, 배관의 내면에 대하여 미끄러지는 것을 방지하고 그 내면에 안정적으로 지지될 수 있도록 마찰계수가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 벨트(26)는 실리콘 재질로 이루어져 있어, 탐사로봇(90)이 수직 상방 또는 하방으로 진행시 중력에 의하여 하방으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

상기한 구성으로 이루어진 캐터필러(20)에서 모터(30)의 회전력은 회전축(31)을 통해 제1기어(32)에 전달되고, 제2기어(33)에 의하여 회전방향이 바뀐 상태로 제1구동륜(22)에 전달되어, 제1구동륜(22)이 정방향 또는 역방향으로 회전된다. 제1구동륜(22)이 회전되면, 제1구동륜(22)과 제2구동륜(23)에 함께 걸어진 벨트(26)가 순환하게 되어 탐사로봇(90)의 몸체(10)가 구동할 수 있다.

링크부(40)는 구동유닛인 캐터필러(20)를 몸체(10)에 연결하며, 캐터필러(20)를 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능하게 하기 위한 것이다. 본 실시예에서 몸체(10)에 3개의 캐터필러(20)가 설치되는 바, 링크부(40) 또한 3개 마련된다.

링크부(40)는 지지봉(44), 제1링크부재(41), 제2링크부재(42) 및 링크지지부재(43)를 구비한다. 지지봉(44)은 몸체(10)의 축방향을 따라 길게 배치되어 몸체(10)의 내측에 고정된다. 지지봉(44)의 양단에는 각각 지지봉(44)에 끼워져 슬라이딩 가능한 제1이동부재(44)와 제2이동부재(45)가 마련된다. 압축스프링(47)은 지지봉(44)에 끼워진 상태로 제1이동부재(44)와 제2이동부재(45) 사이에서 지지된다. 압축스프링(47)은 제1이동부재(44)와 제2이동부재(45)가 서로 멀어지는 방향으로 제1,2이동부재(44,45)를 탄성가압한다.

제1링크부재(41)는 한 쌍으로 마련되어 본체부(21)의 양측에 각각 배치된다. 제1링크부재(41)의 일단부는 제1이동부재(44)에 삽입되는 제2회동축(41b)에 각각 끼워져 제2회동축(41b)을 회동중심으로 제1이동부재(21)에 대하여 회동가능하게 결합된다. 한 쌍의 제1링크부재(41)의 타단부는 본체부(21)에 삽입되는 제1회동축(41a)에 각각 끼워져 설치되며, 제1회동축(41a)을 회동중심으로 캐터필러(20) 본체부(21)에 대하여 회동가능하다. 제1이동부재(44)가 몸체(10)의 축방향을 따라 슬라이딩될 때 제1링크부재(41)의 일단부는 함께 슬라이딩된다.

또한, 제1링크부재(41)가 캐터필러(20)를 안정적으로 지지할 수 있도록 제1링크부재(41)와 지지봉(41) 사이에 링크지지부재(43)가 설치된다. 링크지지부재(43)의 일단부는 제1링크부재(41)의 중앙부에 제1힌지축(43a)을 중심으로 힌지가능하게 결합되고, 타단부는 지지봉(44)에 끼워진 지지부재(48)에 끼워진 제2힌지축(43b)을 중심으로 힌지가능하게 결합됨으로써, 제1링크부재(41)가 캐터필러(20)를 지지하는 것을 보조한다.

제1링크부재(41)가 몸체(10)의 전단에 배치된 반면 제2링크부재(42)는 몸체(10)의 후단에 배치된 점만이 차이가 있을 뿐, 제1,2링크부재(41,42)의 구성은 상호 대칭되게 완전히 동일하다. 즉, 제2링크부재(42)도 한 쌍 마련되며, 그 일단부와 타단부는 각각 제3,4회동축(42b,42a)을 중심으로 회동되게 설치되어 캐터필러(20)를 지지하며, 제2이동부재(45)가 지지봉(44)을 따라 슬라이딩될 때 제2링크부재(42)의 일단부도 함께 슬라이딩된다. 또한, 링크지지부재(43)가 제1링크부재(41)를 보조하는 것과 마찬가지로, 제2링크부재(42)에도 링크지지부재(43)가 설치되어 제2링크부재(42)가 캐터필러(20)를 지지하는 것을 보조한다.

상기한 구성으로 이루어진 링크부(40)의 작용에 대하여 도 3을 참조하여 설 명한다. 캐터필러(20)에 대하여 아무런 외력이 가해지지 않을 때의 기본상태에서는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 압축스프링(47)은 제1이동부재(45)와 제2이동부재(46)를 서로 밀어내는 방향으로 각각 바이어스하여 최대한 신장되어 있다. 도시하지는 않았지만 제1이동부재(45)와 제2이동부재(46)가 서로 이격되는 방향으로 이동시 그 최대 이동량을 제한하기 위하여 지지봉(44)에는 스토퍼가 설치되어 있다. 이러한 상태에서, 캐터필러(20)의 전단에 대해서 화살표(f)와 같이 힘이 작용하면 캐터필러(20)의 전단은 지지봉(44)이 설치된 몸체(10) 쪽으로 접근하여 제1위치에 놓이게 되며, 제1이동부재(45)는 지지봉(44)을 따라 제2이동부재(46)에 접근되는 방향으로 슬라이딩하여 압축스프링(47)을 압축시키게 된다. 제1이동부재(45)가 슬라이딩되면 제1링크부재(41)의 일단부와 타단부는 각각 회동축을 중심으로 회동하게 된다. 마찬가지로 도 3c에 도시된 바와 같이, 캐터필러(20)의 후단에 화살표(f)와 같이 외력이 가해지면 제2이동부재(46)가 이동하게 되며 캐터필러(20)의 후단은 몸체(10)로 접근하여 제1위치에 놓이게 된다. 가해졌던 외력이 해제되면 압축되었던 스프링(47)이 다시 탄성복원되어 제1이동부재(45) 또는 제2이동부재(46)를 밀어냄으로써, 제1위치로 이동했던 캐터필러(20)의 선단 또는 후단은 제2위치로 복원하게 된다. 상기한 바와 같이, 캐터필러(20)는 제1링크부재(41)와 제2링크부재(42) 및 압축스프링(47)에 의하여 선단과 후단이 서로 독립적으로 제1위치 및 제2위치 사이에서 위치변경가능하다.

또한, 도 3d에 도시된 바와 같이, 캐터필러(20)의 중앙부 또는 전체에 외력이 가해지면, 캐터필러(20) 전체가 몸체(10) 쪽으로 접근하여 제1위치에 놓이며, 외력이 해제되면 도 3a와 같이 제2위치로 복원된다.

도 5는 배관에 삽입된 상태에서의 배관 탐사로봇의 정면도이며, 도 6은 배관의 상부에 굴곡이 있는 경우의 배관 탐사로봇의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 배관 탐사로봇(90)의 동작을 설명하기로 한다. 탐사대상이 되는 배관(p)의 크기에 따라 투입되는 탐사로봇(90)의 크기가 달라진다. 즉, 탐사로봇(90)은 3개의 캐터필러(20)가 배관(p)의 내면에 밀착된 상태를 유지하여야 수직방향으로의 이동이 가능하다. 이렇게 밀착된 상태를 유지하기 위해서는, 압축스프링(47)이 완전히 신장되서 캐터필러(20)가 몸체(10)로부터 가장 이격된 거리에 위치되어 있을 때 몸체(10)의 중심으로부터 캐터필러(20) 벨트(26)까지의 거리가 배관(p)의 내경 보다 크게 설정되어야 한다.

상기한 바와 같이 크기가 결정된 탐사로봇(90)이 배관(p) 내에 삽입되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 120각도 간격으로 배치된 3개의 캐터필러(20)들이 배관(p)의 내면에 접촉되어 있으며, 각각의 캐터필러(20)에 설치되어 있는 스프링(47)들은 캐터필러(20)를 배관(p)의 내면쪽으로 탄성 바이어스 하고 있으므로, 탐사로봇(90)은 배관(p) 내에서 안정적으로 지지될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 구동유닛으로서 캐터필러(20)를 사용함으로써 종래에 바퀴만을 사용하던 탐사로봇과 달리 배관(p)의 내면과 접촉되는 면적을 충분히 넓게 확보할 수 있으며, 벨트(26)가 마찰계수가 큰 실리콘 재질로 이루어져 있어 탐사로봇(90)을 배관(p)의 내면에 견고하게 지지할 수 있다.

일방향으로 진행하던 탐사로봇(90)의 방향을 변경하고자 할 때에는 3개의 캐 터필러(20)의 구동을 조절하게 된다. 예컨대, 배관(p)의 12시 방향에 하나의 캐터필러(20)가 배치되어 있고, 그 캐터필러로부터 시계방향과 반시계방향으로 각각 120도 위치한 지점 즉, 4시방향과 8시방향에 다른 2개의 캐터필러가 배치되었다고 하고, 수평면 상에 위치된 탐사로봇(90)이 수직하방으로 분기된 배관으로 경로변경을 하고자 한다면, 분기되는 지점의 바로 직전에 12시 방향에 위치한 캐터필러(20)는 정회전시키고 4시와 8시 방향에 배치된 캐터필러들은 구동을 멈추거나 역회전을 시키게 되면 탐사로봇(90)이 수직 하방의 분기된 배관으로 경로를 변경하게 된다.

이렇게 탐사로봇(90)이 배관 내에서 진행하고 경로를 바꾸는 것을 용이하게 하기 위하여 가장 중요한 것은 탐사로봇(90)이 배관의 내면에 충분한 접촉면적을 가지고 밀착되어야 한다는 점과, 종래에 바퀴를 사용하던 로봇과 달리 본 발명에서는 캐터필러를 사용하여 접촉면적을 넓혀 안정적으로 로봇을 지지하는데 이점이 있음은 상기한 바와 같다.

본 발명은 이러한 이점에 더하여, 각각의 캐터필러(20)의 위치가 독립적으로 변경될 수 있어 탐사로봇(90)을 배관(p)에 안정적으로 지지할 수 있다는데 큰 장점이 있다. 이하 상세히 설명한다.

도 6을 참조하면, 수직 상방으로 이동하고 있는 탐사로봇(90)은 수직 상방으로 형성되어 있는 배관(p)을 진행하고 있으며, 이 배관(p)에는 굴곡부(c)가 존재한다. (a) ~ (d)는 배관(p)의 동일한 부분에서 시간의 경과에 따라 탐사로봇이 굴곡부(c)를 지나는 상태를 나타낸 것이다. (a)상태에서 계속 이동하여 탐사로봇(90)은 (b)상태로 진입하는데, 이때 일측의 캐터필러(20)의 선단은 굴곡부(c)에 눌려서 하방으로 위치변경되고, (c)와 같이 캐터필러(20) 전체가 눌린 상태가 되었다가 굴곡부(c)를 벗어나면서 (d)와 같은 상태가 된다.

본 발명에 따른 배관 탐사로봇(90)은 각 캐터필러(20)가 다른 캐터필러의 위치변경에 연동되지 않고 독립적으로 위치변동된다. 종래의 로봇은, 도 6의 (b)상태 또는 (d)상태와 같이, 어느 하나의 바퀴부의 선단 또는 후단이 굴곡부(c)에 의하여 눌려 몸체(10) 쪽으로 위치이동되면 다른 2개의 바퀴부의 선단 또는 후단도 연동하여 위치이동된다(링크부재들이 하나로 연결되어 있어 이러한 현상이 발생함). 즉, 본 발명에서는 굴곡부(c)에 직접적으로 눌리지 않은 다른 캐터필러(20)들은 배관(p)의 내면에 밀착된 상태를 계속 유지하고 있어 수직방향을 따라 이동을 하고 있는 경우에도 안정적으로 지지될 수 있지만, 종래의 로봇은 굴곡부(c)에 직접 눌리지 않은 바퀴부들도 함께 위치이동되어 로봇의 3개 바퀴부 전체의 선단부 또는 후단부가 배관의 내면과의 접촉을 상실하게 된다. 접촉면적이 줄어들면 탐사로봇이 배관의 내면에 밀착되지 못하므로 안정적으로 지지될 수 없으며, 수직방향으로의 경로변경은 더욱 곤란하게 된다.

본 발명은 3개의 캐터필러가 독립적으로 위치이동될 수 있게 함으로써 배관 내면의 상태가 굴곡이 있거나, 단면이 고르게 변화하지 않는 등의 비정상적인 상태에서도 안정적으로 탐사로봇(90)을 지지할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라 서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배관 탐사로봇의 개략적 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 일부 분해 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 접힘기능을 설명하기 위한 것으로서, 도 3a는 기본 상태를 나타낸 도면이며, 도 3b는 선단이 접힌 상태를 나타낸 도면이고, 도 3c는 후단이 접힌 상태를 나타낸 도면이며, 도 3d는 완전히 접힌 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 배관 탐사로봇의 동력전달구조를 설명하기 위한 캐터필러의 일부 절개 사시도이다.

도 5는 배관에 삽입된 상태에서의 배관 탐사로봇의 정면도이다.

도 6은 배관의 상부에 굴곡이 있는 경우의 배관 탐사로봇의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

90 ... 탐사로봇 10 ... 몸체

20 ... 구동유닛(캐터필러) 21 ... 본체부

22 ... 제1구동륜 23 ... 제2구동륜

26 ... 벨트 30 ... 모터

40 ... 링크부 41 ... 제1링크부재

42 ... 제2링크부재 43 ... 링크지지부재

45 ... 제1이동부재 46 ... 제2이동부재

47 ... 압축스프링 50 ... 카메라

p ... 배관

Claims

몸체;

탐사 대상이 되는 배관 내부를 촬영하도록 상기 몸체에 부착되는 카메라;

상기 몸체의 둘레방향을 따라 소정 각도 간격으로 서로 이격되게 배치되는 것으로서, 상기 몸체에 접근되는 제1위치 및 상기 몸체로부터 이격되는 제2위치 사이에서 위치변경 가능하게 상기 몸체에 결합되는 본체부와 상기 본체부에 회전가능하게 설치되는 복수의 구동륜 및 상기 구동륜에 연결되어 구동력을 제공하는 모터를 포함하여 이루어진 복수의 구동유닛; 및

상기 각 구동유닛과 상기 몸체를 연결하며, 상기 구동유닛이 상기 제2위치로 이동되도록 가압하는 복수의 링크부;를 구비하며,

상기 복수의 구동유닛은 상호 독립적으로 상기 제1위치와 제2위치 사이에서 위치변경되는 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제1항에 있어서,

상기 구동유닛 본체부의 선단부와 후단부는 서로 독립적으로 제1위치 및 제2위치 사이에서 위치이동 가능한 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구동유닛은 상기 복수의 구동륜에 걸어져 순환되는 벨트를 더 포함하여 이루어진 캐터필러인 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 링크부는,

일단은 상기 몸체에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 타단은 상기 구동유닛의 전단에 힌지가능하게 설치되는 제1링크부재와,

일단은 상기 몸체에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 타단은 상기 구동유닛의 후단에 회동가능하게 설치되는 제2링크부재와,

상기 제1링크부재 및 제2링크부재 사이에 끼워져 지지되며, 상기 제1링크부재와 제2링크부재를 서로 이격되는 방향으로 탄성가압하는 압축스프링을 포함하여 이루어져,

상기 압축스프링이 상기 제1링크부재 및 제2링크부재를 상호 이격되는 방향으로 탄성가압하면 상기 구동유닛은 제2위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제4항에 있어서,

상기 링크부는 상기 제1링크부재와 제2링크부재가 슬라이딩 되는 방향으로 길게 형성되어 상기 몸체에 결합되는 지지봉을 더 구비하며,

상기 제1링크부재와 제2링크부재의 각 일단부 및 상기 압축스프링은 상기 지지봉에 끼워져 지지되는 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제4항에 있어서,

상기 링크부는,

일단은 상기 제1링크부재 및 제2링크부재의 각 중앙부에 회동가능하게 설치되며, 타단은 상기 몸체에 대하여 회동가능하게 설치되는 복수의 링크지지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제3항에 있어서,

상기 캐터필러의 벨트는 실리콘 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 모터의 회전축에 결합되어 회전하는 제1기어와, 상기 구동륜과 나란하도록 상기 제1기어에 대하여 수직하게 배치되어 상기 제1기어와 맞물리며 상기 구동륜에 결합되는 제2기어를 포함하여 이루어진 베벨기어를 더 구비하며, 상기 제1기어와 제2기어의 기어비는 1:1인 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 몸체의 속도를 측정하는 속도센서와 회전 각속도를 측정하는 자이로 센서가 상기 몸체에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배관 탐사로봇.