KR20100066159A - 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, Steel Box Girder 교량(이하 'SBG교량') 또는 Steel Plate Girder 교량(이하 'SPG 교량') 등 강 교량의 거더(B) 내·외부 표면에 대한 외관조사 및 초음파탐상시험(Ultrasonic Test, 이하 'UT'), 방사선투과시험(Radiographic Test, 이하 'RT') 등 강재 비파괴검사를 수행하는 외관조사 및 비파괴검사부(120); 로봇본체(101)의 이동위치를 측정하여 x/y/z축 좌표를 연산하는 위치계산부(130); 상기 비파괴검사 위치와 이에 대응된 x/y/z축 좌표를 수신하고 이를 통하여 상기 거더의 위치별 건전도를 연속적으로 확인하고 강재 표면의 실제 위치좌표가 인식 가능한 위치인식부(140); 및 거더(B)의 표면을 따라 로봇본체(101)가 이동되게 하는 복수개의 구동휠(111), 복수개의 구동휠(111)의 디스크(112)에 삽입되며 외주연에 각각의 어드레스를 가지는 복수개의 전자석(113)을 통하여 구동휠(111)이 거더(B)의 표면에 부착되도록 하는 전자석휠(114) 및 복수개의 전자석(113)에 대하여 선택적으로 자력의 세기를 제어하여 구동휠(111)이 거더(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 자력제어모듈(115)로 구성된 이동부(110)를 포함하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇이 제공된다.

교량, 로봇, 촬영, 카메라, 장애물, 격벽, 거더, 자석, 표면, 주행, 자성, 자력

Description

강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇{Bridge inspecting robot capable of driving a wall surface of Steel Box bridge}

본 발명은 교량점검 및 비파괴조사용 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량점검 및 비파괴조사용 로봇이 SBG교량, SPG교량 등의 강 교량의 거더 표면을 자성을 이용하여 이동하면서 강재의 도장상태, 용접 및 균열 상태 등 비파괴검사를 수행할 수 있는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 SBG교량, SPG교량 등 강 교량은 중·장지간 교량에 적용되는 대표적인 형식으로써, 이 강 교량에 대한 점검 및 비파괴작업은 육안으로 강재표면의 도장상태(도장박리, 도색변화)를 조사하고 강재표면의 균열 및 부식 여부를 임의 장소를 지정하여 조사자가 UT, RT 등 비파괴검사를 직접 수행하여 결과를 도출하였다.

그러나 상기와 같이 육안으로 강재 표면의 도장상태와 부식이나 용접, 균열상태 등을 점검하는 것은, 상기 점검자만이 그 점검 데이터를 알 수 있어 점검 작업의 신뢰가 없고 상기 데이터를 보관할 수 없어 추후에 검사 데이터의 재검토나 분석이 어려운 문제점이 있다.

또한, 강재 비파괴조사를 시행할 때, SBG교량의 경우 박스 거더 내부에서 일정 부분에 대한 수작업이 가능하지만, SPG교량의 경우는 사람이 접근하기 위한 특별한 시설이나 장비의 설치가 요구된다.

또한, 교량의 교고가 높거나 교하 공간이 하천이나 바다인 경우 비계 또는 사다리 등을 통한 접근이 불가능하여 인력에 의한 점검 또는 비파괴조사가 용이하지 않다.

따라서 상기와 같은 문제로 인하여, 최근에는 굴절 붐을 가지는 차량을 이용하여 교량을 이동하면서 상기 굴절 붐의 일단에 장착된 카메라를 통하여 강박스 표면의 부식, 용접, 도장 및 균열 등을 촬영하고 상기 촬영된 이미지를 처리하여 교량의 외관조사를 수행하도록 하고 있다.

그러나 교량의 일측에 가로등이 설치되어 있을 경우 상기 굴절 붐을 가지는 차량을 매번 이동시켜야 하는 어려움이 있다. 또한, 바람이나 교량을 지나는 차량 등에 의해 또는, 상기 굴절 붐에 가해지는 하중에 의해 상기 굴절 붐이 흔들릴 경우 상기 촬영된 교량의 이미지들은 서로 다른 위치정보(예를 들면, 카메라로부터의 고도나 거리에 대응된 좌표)를 가지게 되어 촬영 위치에 대응된 연속적인 이미지의 처리에 있어 많은 오차가 발생하게 되고, 또한 상기 이미지들을 토대로 교량에 대한 결함분석이 이루어질 경우 이에 대한 신뢰성을 제고하기가 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 강 교량의 거더 표면을 이동하도록 이동로봇 바퀴의 외주연을 따라 어드레스를 가지는 복수개의 전자석이 구비되고 상기 바퀴의 구동시 표면에 부착되는 전자석의 어드레스를 기준으로 전/후 전자석의 자성 세기를 제어하여 강 교량 거더 표면을 주행 가능하게 할 수 있는 강 교량의 거더 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 의하면, 거더(B) 표면을 연속적으로 촬영하고 비파괴조사를 수행할 수 있는 외관조사 및 비파괴조사부(120); 외관조사 및 비파괴조사부(120)에 의해 연속 측정된 이미지 및 비파괴조사 결과에 대응된 로봇본체(101)의 이동위치를 측정하여 x/y/z축 좌표를 연산하는 위치계산부(130); 상기 연속 측정된 이미지와 비파괴조사 결과에 대응된 x/y/z축 좌표를 수신하고 이를 통하여 상기 이미지 및 비파괴조사 결과에 대응된 점검결과의 연속적인 확인과 해당 이미지 및 비파괴조사 결과의 실제 위치좌표가 인식 가능한 위치인식부(140); 및 거더(B)의 표면을 따라 로봇본체(101)가 이동되게 하는 복수개의 구동휠(111), 복수개의 구동휠(111)의 디스크(112)에 삽입되며 외주연에 각각의 어드레스를 가지는 복수개의 전자석(113)을 통하여 구동휠(111)이 거더(B)의 표면에 부착되도록 하는 전자석휠(114) 및 복수개의 전자석(113)에 대하여 선택적으로 자력의 세기를 제어하여 구동휠(111)이 거더(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 자력제어모 듈(115)로 구성된 이동부(110)를 포함하는 강 교량 거더 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇이 제공된다.

따라서 본 발명에 의하면, 강 교량 거더 표면을 이동하도록 로봇본체 바퀴의 외주연을 따라 어드레스를 가지는 복수개의 전자석이 구비되고 상기 바퀴의 구동시 표면에 부착된 전자석의 어드레스를 기준으로 표면에 맞닿아질 전자석과 표면으로부터 떨어지는 전자석에 대하여 선택적으로 서로 다른 자성 세기가 제어됨으로써, 로봇본체가 교량의 표면에 부착된 상태를 유지하면서 거더 표면을 주행하도록 할 수 있다.

또한, 거더 표면을 일정한 크기의 블록 단위로 연속 측정 및 비파괴조사하고 상기 결과들을 로봇의 진행방향에 대하여 연속적으로 배열되게 함으로써, 바람이나 교량 진동 또는 플랜지의 곡선 여부에 대하여 실제 외관상태 및 비파괴조사 결과에 대한 위치정보를 정확하게 산출하고 상기 손상 요소에 대한 위치를 보다 쉽게 파악하도록 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇을 개략적으로 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 로봇을 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇은, 로봇본체(101)가 교량 측면의 강박스(B) 표면에 부착 이동되도록 하는 이동부(110), 강박스(B) 표면을 연속적으로 촬영하는 외관조사 및 비파괴조사부(120), 외관조사 및 비파괴조사부(120)에 의해 연속 촬영된 이미지에 대응된 로봇본체(101)의 이동위치를 측정하여 x/y/z축 좌표를 연산하는 위치계산부(130), 상기 연속 촬영된 이미지와 이에 대응된 x/y/z축 좌표를 수신하고 이를 통하여 상기 이미지에 대응된 실제 균열 요소의 연속적인 확인과 해당 이미지의 실제 위치좌표가 인식 가능한 이미지를 생성하는 위치인식부(140) 및 상기 구성부들을 제어하는 제어부(150)를 포함한다.

도 3과 도 4는 각각 도 1의 로봇에 있어서 이동부를 나타낸 분해 사시도와 측단면도이고, 도 5는 도 4의 이동부에 있어서 구동휠의 구동에 따라 전자석휠의 전자석에 제공되는 부착력에 의한 변화를 나타낸 도면이다.

이동부(110)는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 강박스(B)의 표면을 따라 로봇본체(101)가 이동되게 하는 구동휠(111), 구동휠(111)의 디스크(112)에 삽입되며 외주연에 각각의 어드레스를 가지는 복수개의 전자석(113)을 통하여 구동휠(111)이 강박스(B)의 표면에 부착되도록 하는 전자석휠(114) 및 복수개의 전자석(113)에 대하여 선택적으로 자력의 세기를 제어하여 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 자력제어모듈(115)을 포함한다.

구동휠(111)은, 로봇본체(101)의 전후좌우측에 구비되는 합성수지 등의 재질로써, 한 쌍의 디스크(112)로 구성된다. 여기서, 한 쌍의 디스크(112)의 각각에는 전자석휠(114)이 삽입되도록 하는 휠삽입홈(112a)이 형성되고 외부로부터 볼트 등의 결합부재에 의해 전자석휠(114)이 고정된다.

여기서, 복수개의 구동휠(111)은, 각각 구동수단으로부터 독립적으로 구동력을 전달받으며 좌측과 우측에 구비되는 구동휠(111)들에 전달되는 구동력은 서로 다르게 제어되어 좌/우 회전을 유도할 수 있다.

전자석휠(114)은, 디스크(112)의 휠삽입홈(112a)에 삽입되는 형상을 가지며, 외주연을 따라 복수개의 전자석(113)이 등간격으로 구비된다. 여기서, 복수개의 전자석(113)은 원형 또는 육면체 등의 형상을 가지는 알니코자석 또는 희토류자석으로 자력제어모듈(115)의 제어에 따라 선택적으로 자력의 세기가 제어된다.

자력제어모듈(115)은, 전자석휠(114)의 전자석(113)들에 선택적으로 자력의 세기를 공급하기 위한 것으로써, 구동휠(111)의 구동에 따라 강박스(B)의 표면에 맞닿아지는 전자석(113a), 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b) 및 강박스(B)의 표면으로부터 떨어지게 되는 전자석(113c)에 제공되는 자력(또는 부착력)의 세기를 순서대로 F3, F2 및 F1이라 할 때 상기 자력의 세기 F3, F2 및 F1을 각각 강, 중 및 약으로 제어하여 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 한다.

즉, 자력제어모듈(115)에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전자석휠(114)에 구비된 복수개의 전자석(113)들이 예를 들면, 6개의 전자석(113-1~113-6)들이 각각 1-6의 어드레스를 가지면서 처음으로 제1 전자석(113-1)이 강박스(B) 표면에 부착되는 경우, 제1 전자석(113-1)에 로봇본체(101)가 자중(自重)에 의해 강박 스(B)의 표면으로부터 이탈되지 않도록 하는 최소의 부착력에 대응되는 자력 F2가 공급된다. 이후, 구동휠(111)의 구동시 구동휠(111)이 강박스(B) 표면을 주행 가능하도록 강박스(B)의 표면에 맞닿아질 제2 전자석(113-2)에 상기 제1 전자석(113-1)의 자력 F2 보다 큰 자력 F3이 공급된다. 이에 따라 강박스(B)의 표면에는 제2 전자석(113-2)이 맞닿게 되고 강박스(B)의 표면으로부터 제1 전자석(113-1)이 떨어지게 된다. 이 때, 제2 전자석(113-2)에 공급되는 자력이 로봇본체(101)가 자중(自重)에 의해 강박스(B)의 표면으로부터 이탈되지 않도록 하는 최소의 부착력에 대응되는 자력 F2로 변화되고, 제1 전자석(113-1)에 공급되는 자력이 상기 자력 F2 보다 작은 F1로 변화되거나 또는 차단된다.

이후, 구동휠(111)의 구동시 구동휠(111)이 강박스(B) 표면을 주행 가능하도록 강박스(B)의 표면에 맞닿아질 제3 전자석(113-3)에 상기 제2 전자석(113-2)의 자력 F2 보다 큰 자력 F3이 공급된다. 이에 따라 강박스(B)의 표면에는 제3 전자석(113-3)이 맞닿게 되고 강박스(B)의 표면으로부터 제2 전자석(113-2)이 떨어지게 된다. 이 때, 제3 전자석(113-3)에 공급되는 자력이 로봇본체(101)가 자중(自重)에 의해 강박스(B)의 표면으로부터 이탈되지 않도록 하는 최소의 부착력에 대응되는 자력 F2로 변화되고, 제2 전자석(113-2)에 공급되는 자력이 상기 자력 F2 보다 작은 F1로 변화되거나 또는 차단된다.

따라서 자력제어모듈(115)에 의하면, 상기 복수개의 전자석(113)들 중 로봇본체(101)가 자중에 의해 강박스(B)의 표면으로부터 이탈되지 않도록 하는 최소의 자력 F2가 제공되는 전자석(113)의 어드레스를 통하여 강박스(B)의 표면에 맞닿은 상태의 전자석(113b)을 판단함과 동시에, 상기 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 어드레스를 기준으로 강박스(B)의 표면에 맞닿아질 전자석(113a)과 강박스(B)의 표면으로부터 떨어지게 되는 전자석(113c)을 판단하여 상기 강박스(B)의 표면에 맞닿아질 전자석(113a)에 상기 자력 F2 보다 큰 자력 F3을 제공하고 강박스(B)의 표면으로부터 떨어지게 되는 전자석(113c)에 상기 자력 F2 보다 작은 자력 F1을 제공하거나 차단함으로써, 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 할 수 있다.

여기서, 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 어드레스 판단은, 특정 전자석에 상기 자력 F3이 제공된 상태에서 구동휠(111)의 회전 신호가 지속적으로 제공될 경우 구동휠(111)의 회전 속도에 따라 상기 자력 F3이 제공되는 전자석이 강박스(B)의 표면에 맞닿게 되는 시간 계산을 통해 가정하거나, 전자석휠(114)에 전자석(113)들의 위치에 대응되는 복수개의 자속변화감지핀(114a)을 더 구비하고 상기 자력감지핀(114a)을 통하여 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 자속이 강박스(B)의 자성체에 의해 변화되는 것을 감지하여 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 어드레스 판단을 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

외관조사 및 비파괴조사부(120)는, 로봇본체(101)의 전/후/좌/우측면 또는 하면에 선택적으로 설치되어 강박스(B) 표면을 일정 크기의 블록으로 연속 촬영하기 위한 CCD카메라(121)와 조명부재(미도시) 및 CCD카메라(121)가 설치되는 부분에 불규칙적인 환경요소 즉, 교량통행차량 또는 바람에 의한 교량의 진동과 CCD카메라(121)의 자체진동을 방지하는 스프링과 같은 탄성부재(미도시)를 포함한다.

위치계산부(130)는, 이동부(110)의 구동휠(111)에 구비되어 구동휠(111)의 회전수를 감지하여 로봇본체(101)의 이동 거리(x축)를 계산하는 x축 엔코더(미도시), 로봇본체(101)의 좌/우측에 구비된 이동부(110)의 구동휠(111)들 사이의 거리(y축)를 계산하는 y축 위치좌표 센서(미도시) 및 CCD카메라(121)의 일측에 구비되어 카메라와 강박스(B) 표면까지의 거리(z축)를 계산하는 z축 위치좌표 센서(미도시) 및 상기 엔코더와 센서들을 통하여 이동부(110)의 모션에 대응된 x/y/z축 위치좌표를 연산하는 좌표연산기(미도시)를 포함한다.

여기서, 위치계산부(130)는, GPS 수신기를 더 구비하여 인공위성으로부터 초기 위치에 대한 절대위치좌표를 수신하는 것이 바람직하다.

도 6은 도 1의 로봇에 있어서 이미지촬영부에 의해 연속 촬영될 교량의 균열부위를 일정크기의 블록으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 교량의 균열부위에 대한 촬영 블록이 연속 촬영된 교량의 이미지를 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 연속 촬영된 이미지에 대한 위치정보를 토대로 이미지를 연속배열한 도면이다.

위치인식부(140)는, 상기 촬영된 이미지의 균열 요소를 이미지처리프로그램을 통하여 자동으로 인식하고 데이터베이스에 저장 및 관리한다. 또한, 상기 촬영된 이미지에 대응된 위치계산부(130)의 x/y/z축 위치좌표를 위치정보프로그램을 통하여 상기 각각의 지역좌표(위치좌표)를 전역좌표로 연산하고 이를 통해 상기 이미지의 균열 요소에 대한 최종 위치정보 산출과 함께 상기 이미지의 균열 요소가 연속적으로 확인 가능하게 한다.

여기서, 상기 위치정보프로그램은, 상기 촬영된 이미지에 대한 정확한 위치 정보를 구하기 위하여 상기 이미지를 평면으로 가정하고 상기 이미지의 네모서리에 대한 전역좌표를 상기 x/y/z축 위치좌표를 통해 연산하고 상기 이미지의 위치 정보를 통해 이미지에 포함된 실제 균열 요소에 대한 최종 위치정보를 산출하는 위치정보알고리즘과, 상기 최종 위치정보를 토대로 각각의 이미지들이 로봇본체(101)의 진행방향인 x축에 대하여 동일한 y축과 z축의 좌표를 가지도록 배열시켜 각각의 이미지들의 실제 균열 요소가 연속적으로 확인 가능하도록 하는 이미지배열알고리즘을 포함한다.

상기 이미지배열알고리즘은, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇본체(101)의 진행방향인 x축에 대하여 CCD카메라(121)에 의해 촬영될 강박스(B) 표면의 복수개의 블록(A,B,C,D)을 연속 촬영한 이미지들(A',B',C',D')이 이동부(110)의 곡선 주행과 교량의 진동 등에 의해 CCD카메라(121)가 흔들려 가지게 되는 서로 다른 y축과 z축 위치정보에 대하여, 상기 촬영된 이미지들 중 'A''의 y축과 z축 위치정보가 (10,12), 'B''의 y축과 z축 위치정보가 (7,10), 'C''의 y축과 z축 위치정보가 (11,11) 및 'D''의 y축과 z축 위치정보가 (11,13) 일 경우, 상기 이미지들(A',B',C',D')의 y축과 z축의 위치정보가 예를 들면, 모두 (10,12)가 되도록 상기 이미지들(A',B',C',D')이 상하/좌우로 정렬되어 상기 연속적인 이미지들(A',B',C',D')의 실제 균열 요소가 연속적으로 배열된 연속배열이미지(C)가 생성되게 된다.

또한, 이미지처리프로그램은, 상기 촬영된 이미지의 잡음을 로우 패스 필터를 통해 제거하고 이미지의 윤곽선을 찾은 후 상기 윤곽선의 두께, 길이 그리고 주 위밝기 값을 비교하여 균열 요소를 찾아내며 가장 선명한 이미지만을 추출하여 상기 최종 위치정보와 함께 데이터베이스에 저장하는 이미지획득알고리즘, 상기 촬영된 이미지 및 위치 정보를 바탕으로 균열 요소의 확인을 위하여 먼저 얻어진 이미지에 대해 필터링과 밝기 영역을 넓히는 작업 등을 통해 상기 이미지를 개선시키고 노이즈를 제거한 후 윤곽선을 찾고 균열 요소가 아닌 성분을 제거하는 이미지해석알고리즘 및 상기 이미지의 미세한 균열 요소에 대한 보정을 위해 상기 이미지를 사용자로 하여금 직접 보고 결과를 수정, 추가 및 삭제하도록 하는 이미지수정알고리즘을 포함한다.

따라서 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 교량의 강박스 표면을 이동하도록 로봇본체 바퀴의 외주연을 따라 어드레스를 가지는 복수개의 전자석이 구비되고 상기 바퀴의 구동시 표면에 부착된 전자석의 어드레스를 기준으로 표면에 맞닿아질 전자석과 표면으로부터 떨어지는 전자석에 대하여 서로 다른 자성 세기가 제어됨으로써, 로봇본체가 교량의 강박스 표면에 부착된 상태를 유지하면서 강박스 표면을 주행하도록 할 수 있다.

또한, 강박스(또는 거더) 표면을 일정한 크기의 블록 단위로 연속 촬영하고 상기 이미지들을 로봇의 진행방향에 대하여 연속적인 이미지로 배열되게 함으로써, 바람이나 교량 진동 또는 플랜지의 곡선 여부에 대하여 실제 균열에 대한 위치정보를 정확하게 산출하고 상기 균열 요소에 대한 위치를 보다 쉽게 파악하도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능 한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇에 있어서 이동부를 나타낸 측면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇은, 강박스(B)의 표면에 강박스들 사이를 연결하기 위한 강박스이음부재(C) 등이 구비되는 경우 강박스이음부재(C)를 승월하는 과정에서 이동부(110)의 전자석휠(114)이 강박스이음부재(C)의 볼트(P)의 상부에 위치되는 경우 전자석휠(114)과 강박스(B) 표면 사이의 밀착도 저하로 인한 자력 감소에 의하여 로봇본체(101)가 강박스(B) 표면으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 이동부(110)는, 로봇본체(101)의 전후좌우측에 각각 구비되는 구동축(T)에 강박스이음부재(C)에 위치된 볼트(P)의 지름(L1) 보다 큰 값의 간격(L2)을 가지도록 배열된 복수개의 구동휠(111)을 포함한다.

여기서, 구동휠(111)의 표면적(W1)은 볼트(P)와 볼트(P) 사이의 공간 또는 간격(W2) 보다 작은 값을 가지도록 하여 강박스이음부재(C)의 볼트(P)와 볼트(P) 사이의 공간에 상기 구동축(T)에 배열된 복수개의 구동휠(111)이 위치되도록 할 수 있다.

또한, 구동휠(111)은, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에서와 같이, 복수개의 구동휠(111)의 디스크(112)에 삽입되며 외주연에 각각의 어드레스를 가지는 복수개의 전자석(113)을 통하여 구동휠(111)이 강박스(B)의 표면에 부착되도록 하는 전자석휠(114) 및 복수개의 전자석(113)에 대하여 선택적으로 자력의 세기를 제어하여 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 자력제어모듈(115)을 포함하는 것이 바람직하다.

따라서 이동부(110)에 의하면, 강박스(B) 표면에 강박스이음부재(C)가 위치되더라도 상기 강박스이음부재(C)의 볼트(P)와 볼트(P) 사이의 공간을 복수개의 구동휠(111)이 주행하도록 함으로써, 강박스이음부재(C)의 승월시 구동휠(111)과 강박스(B) 표면 사이의 밀착도 저하로 인한 자력 감소에 의해 로봇본체(101)가 강박스(B) 표면으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇을 나타낸 사시도;

도 2는 도 1의 로봇을 개략적으로 나타낸 블록구성도;

도 3과 도 4는 각각 도 1의 로봇에 있어서 이동부를 나타낸 분해 사시도와 측단면도;

도 5는 도 4의 이동부에 있어서 구동휠의 구동에 따라 전자석휠의 전자석에 제공되는 부착력에 의한 변화를 나타낸 도면;

도 6은 도 1의 로봇에 있어서 이미지촬영부에 의해 연속 촬영될 교량의 균열부위를 일정크기의 블록으로 도시한 도면;

도 7은 도 6의 교량의 균열부위에 대한 촬영 블록이 연속 촬영된 교량의 이미지를 나타낸 도면;

도 8은 도 7의 연속 촬영된 이미지에 대한 위치정보를 토대로 이미지를 연속배열한 도면; 및

도 9는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇에 있어서 이동부를 나타낸 측면도이다.

Claims (8)

1. 강박스(B) 표면을 연속적으로 촬영하는 외관조사 및 비파괴조사부(120);

   외관조사 및 비파괴조사부(120)에 의해 연속 촬영된 이미지에 대응된 로봇본체(101)의 이동위치를 측정하여 x/y/z축 좌표를 연산하는 위치계산부(130);

   상기 연속 촬영된 이미지와 이에 대응된 x/y/z축 좌표를 수신하고 이를 통하여 상기 이미지에 대응된 실제 균열 요소의 연속적인 확인과 해당 이미지의 실제 위치좌표가 인식 가능한 이미지를 생성하는 위치인식부(140); 및

   강박스(B)의 표면을 따라 로봇본체(101)가 이동되게 하는 구동휠(111), 구동휠(111)의 디스크(112)에 삽입되며 외주연에 각각의 어드레스를 가지는 복수개의 전자석(113)을 통하여 구동휠(111)이 강박스(B)의 표면에 부착되도록 하는 전자석휠(114) 및 복수개의 전자석(113)에 대하여 선택적으로 자력의 세기를 제어하여 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 자력제어모듈(115)로 구성된 이동부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
2. 제1항에 있어서, 구동휠(111)은, 전자석휠(114)이 삽입되도록 하는 휠삽입홈(112a)이 형성되는 한 쌍의 디스크(112)로 구성되는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
3. 제1항에 있어서, 전자석휠(114)은, 외주연을 따라 복수개의 전자석(113)이 등간격으로 구비된 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
4. 제1항에 있어서, 자력제어모듈(115)은, 구동휠(111)의 구동에 따라 강박스(B)의 표면에 맞닿아지는 전자석(113a), 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b) 및 강박스(B)의 표면으로부터 떨어지게 되는 전자석(113c)에 제공되는 자력(또는 부착력)의 세기를 순서대로 F3, F2 및 F1이라 할 때 상기 자력의 세기 F3, F2 및 F1을 각각 강, 중 및 약으로 제어하여 구동휠(111)이 강박스(B) 표면에 대해 자연스럽게 회전 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
5. 제4항에 있어서, 전자석휠(114)에는 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 자속이 강박스(B)의 자성체에 의해 변화되는 것을 감지하여 강박스(B)의 표면에 맞닿은 전자석(113b)의 어드레스를 판단하는 복수개의 자속변화감지핀(114a)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
6. 제2항에 있어서, 구동휠(111)은 로봇본체(101)의 전후좌우측에 각각 구비되는 구동축(T)에 복수개가 배열되는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가 능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
7. 제6항에 있어서, 상기 복수개의 구동휠(111)은 강박스(B)의 표면에 위치되는 강박스이음부재(C)에 위치된 볼트(P)의 지름(L1) 보다 큰 값의 간격(L2)을 가지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.
8. 제7항에 있어서, 구동휠(111)의 표면적(W1)은 볼트(P)와 볼트(P) 사이의 간격(W2) 보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 강 교량의 표면 주행이 가능한 교량점검 및 비파괴조사용 로봇.

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