KR20120001502A

KR20120001502A - 작업로봇의 이동모듈

Info

Publication number: KR20120001502A
Application number: KR1020100062317A
Authority: KR
Inventors: 김태훈; 김상휘; 신영일; 조기수; 조승호; 박영준
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-04
Also published as: KR101148069B1

Abstract

작업로봇의 이동모듈이 개시된다. 와이어의 길이를 컨트롤하여 위치를 제어하며 레일이 구비되는 복수의 이동플랫폼을 구비한 자율이동장치에서, 인접하는 한 쌍의 이동플랫폼을 이동하는 작업로봇의 이동모듈로서, 상기 작업로봇이 결합되는 몸체부와; 상기 몸체부와 결합되며, 양단이 상기 레일 방향으로 신축되는 신축부와; 상기 신축부의 양단에 각각 결합되어 상기 레일을 따라 회전하는 한 쌍의 휠부; 및 상기 이동플랫폼 상에서 상기 몸체부를 이동시키도록 상기 몸체부에 결합되는 무한궤도를 포함하는 작업로봇의 이동모듈은, 이동플랫폼의 레일의 정렬 없이, 무한궤도를 통해 작업로봇이 이동플랫폼 상을 자유로이 이동할 수 있으므로, 이동플랫폼 간의 위치제어를 복잡하게 정렬할 필요가 없어지므로, 다수의 셀을 가지는 블록 내에서 작업이 효율적으로 이루어질 수 있게 한다.

Description

작업로봇의 이동모듈{MOVING MODULE FOR WORKING ROBOT}

본 발명은 작업로봇의 이동모듈에 관한 것이다.

선박의 대형화 추세에 따라 선체를 이루는 블록도 대형화되고 있다. 이처럼 블록이 대형화됨에 따라, 블록 내부를 도장하거나 블록 내부에 패널을 설치하는 등의 작업에 많은 시간과 노력이 소요된다. 이에 따라, 블록 내부에서 수행되는 작업이 용이하게 이루어지도록, 작업에 필요한 장치를 블록의 내부에서 원하는 위치로 자유롭게 이동시키는 장치가 필요하다. 블록의 내부에서 자유롭게 이동하는 장치로는 와이어를 이용한 자율이동장치가 있다.

와이어를 이용한 자율이동장치는, 작업로봇을 탑재하는 이동플랫폼, 이동플랫폼을 이동시키는 와이어 및 와이어 컨트롤장치를 포함한다. 여기서, 와이어의 단부는 블록 내부의 정해진 위치마다 설치된다.

블록 내에서 작업로봇을 원하는 곳에 위치 시키고자 할 때 위치에 맞추어 각 와이어의 길이를 산출하고 각 와이어의 길이를 조절함으로써, 자율이동장치의 이동플랫폼을 이동시켜 작업로봇을 원하는 곳에 위치시킨다. 선체를 구성하는 블록은 여러 개의 셀로 나뉘어져 있어서, 블록 내부 작업에 필요한 작업로봇은 여러 셀 사이를 옮겨 다녀야 한다.

이에 따라, 블록의 인접된 셀 사이에는 셀 간을 연결하는 출입구가 형성되며, 작업로봇은 출입구를 통하여 셀 사이를 옮겨 다니게 된다. 한편, 이동플랫폼은 각 셀 내에서만 이동이 가능하므로, 작업로봇이 여러 셀로 옮겨 다니며 작업하기 위해서는 각 셀에 위치하는 복수의 이동플랫폼은 출입구를 통하여 서로 도킹되어야 한다.

복수의 이동플랫폼 간의 도킹을 위해서는 정확한 정렬상태가 요구된다. 이는 작업로봇이 이동플랫폼에 구비되는 레일을 따라 이동하기 때문에 정확한 정렬이 이루어지지 않을 경우 작업로봇이 이동을 할 수 없게 된다. 그런데, 이동플랫폼은 이송 오차 또는 측정 오차 등의 원인에 의해 정렬상태를 정확히 형성하는 것이 어려울 수 있다. 이에 따라, 이동플랫폼 간의 도킹이 용이하지 않을 우려가 있다.

본 발명의 실시예는 이동플랫폼간의 레일이 정렬될 필요가 없는 작업로봇의 이동모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 와이어의 길이를 컨트롤하여 위치를 제어하며 레일이 구비되는 복수의 이동플랫폼을 구비한 자율이동장치에서, 인접하는 한 쌍의 이동플랫폼을 이동하는 작업로봇의 이동모듈로서, 상기 작업로봇이 결합되는 몸체부와; 상기 몸체부와 결합되며, 양단이 상기 레일 방향으로 신축되는 신축부와; 상기 신축부의 양단에 각각 결합되어 상기 레일을 따라 회전하는 한 쌍의 휠부; 및 상기 이동플랫폼 상에서 상기 몸체부를 이동시키도록 상기 몸체부에 결합되는 무한궤도를 포함하는 작업로봇의 이동모듈이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 신축부는, 상기 몸체부에 결합되며 로드가 구비되는 한 쌍의 에어실린더; 및 상기 휠부를 지지하도록 상기 로드와 상기 휠부 사이에 구비되는 지지부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 레일에는, 상기 레일의 길이 방향으로 랙기어가 마련되고, 상기 몸체부에는 상기 랙기어에 치합되는 피니언 기어와 상기 피니언 기어를 회전시키는 모터가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 몸체부는 상기 작업로봇의 일부일 수 있다.

여기서, 상기 무한궤도의 하단의 길이는 상기 한 쌍의 이동플랫폼의 최소 인접길이보다 클 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동플랫폼의 레일의 정렬 없이, 무한궤도를 통해 작업로봇이 이동플랫폼 상을 자유로이 이동할 수 있으므로, 이동플랫폼 간의 위치제어를 복잡하게 정렬할 필요가 없어지므로, 다수의 셀을 가지는 블록 내에서 작업이 효율적으로 이루어질 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈이 장착된 자율이동장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 도시한 정면도.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 정면에서 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 상부에서 도시한 개념도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈의 작동상태를 도시한 개념도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 작업로봇의 이동모듈의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈이 장착된 자율이동장치를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 자율이동장치는 복수의 윈치(4)가 설치된 이동플랫폼(3) 및 복수의 와이어(7)로 구성되며, 이동플랫폼(3)은 셀 내부(1)의 작업공간(2)에 위치한다.

복수의 와이어(7)의 일단부는 작업공간(2) 가장자리의 보강재 또는 격벽과 같은 구조체에 결합되고, 타단부는 복수의 윈치(4)에 각각 연결된다.

윈치(4)는 와이어(7)를 감거나 푸는 장치로, 복수의 와이어(7)는 각각에 연결된 복수의 윈치(4)에 의해 각각의 길이가 조절된다. 복수의 와이어(7) 각각의 길이가 조절됨에 따라, 작업공간(2) 내의 이동플랫폼(3)의 위치가 결정된다.

즉, 이동플랫폼(3)은 작업공간(2) 내로 돌출된 보강재와 같은 장애물의 유무와 상관없이 작업공간(2) 내를 자유롭게 이동할 수 있다. 따라서, 자율이동장치의 이동플랫폼(3)에 작업로봇의 이동모듈(100)을 탑재시키면 셀 내부(1)에서 작업로봇(111)이 블라스팅같은 작업을 용이하게 행할 수 있다.

이동플랫폼(3)의 상부를 작업로봇(111)이 이동할 수 있도록 이동플랫폼(3)의 상부에는 레일(5)이 한 쌍으로 구비되며, 레일(5)의 상부에는 랙기어(6)가 구비될 수 있다. 여기서, 이해의 편의상 한 쌍의 이동플랫폼을 식별번호 3과 3'(도 6참조)로 하고, 이동플랫폼(3, 3') 각각에 구비되는 레일의 식별번호를 5와 5' (도 6참조)로 구분하여 설명하도록 한다.

일반적으로 한 쌍의 이동플랫폼(3, 3')에서 작업로봇(111)이 탑재된 이동플랫폼(3)에서 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동하기 위해서는, 작업로봇(111)이 레일(5, 5')을 따라서 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동하므로, 레일(5, 5')이 정확히 정렬되어야 한다.

하지만, 이동플랫폼(3, 3')은 이송 오차 또는 측정 오차 등의 원인에 의해 정렬상태를 정확히 형성하는 것이 어렵다. 레일(5, 5')의 정확한 정렬 없이 작업로봇을 이동시키기 위해 작업로봇의 이동모듈(100)이 적용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 도시한 정면도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 정면에서 도시한 개념도이다.

도 2 내지 도 4에는 작업로봇의 이동모듈(100), 몸체부(110), 신축부(120), 한 쌍의 휠부(130), 무한궤도(140)가 도시되어 있다.

몸체부(110)는 신축부(120)와 무한궤도(140)가 장착되는 지지체이다. 몸체부(110)에는 작업로봇(111)이 결합된다. 일 예로, 작업로봇(111)은 몸체부(110)에 착탈이 될 수 있어, 작업로봇(111)이 몸체부(110)에 결합되어 작업로봇(111)과 몸체부(110)는 일체화될 수 있다. 즉, 몸체부(110)는 작업로봇(111)이 직접 탑재되는 작업로봇(111)의 일부일 수 있다. 여기서, 작업로봇(111)은 용접, 절단 및 도장 같은 작업을 수행할 수 있다. 작업로봇(111)은 몸체부(110)에 직접 탑재 가능하여, 블라스팅 및 절단기 등의 작업로봇(111)이 작업의 종류에 따라 몸체부(110)에 교체 가능할 수 있다.

그리고 레일(5)에는 레일(5)의 길이 방향을 따라 랙기어(6)가 마련되고, 몸체부(110)에는 랙기어(6)에 치합되는 피니언 기어(151)가 마련되어 몸체부(110)의 이동을 유도할 수 있다. 모터(153)가 몸체부(110)에 장착되어 피니언 기어(151)를 회전시킬 수 있다. 본 실시예에서는 레일(5)의 상단부에 랙기어(6)가 마련되어 있으나 그 위치가 한정되지 않는다.

그리고 몸체부(110)의 하단부에는 신축부(120)가 구비될 수 있다. 신축부(120)의 양단은 레일(5) 방향으로 신축 가능하다. 신축부(120)의 신축에 따라 한 쌍의 휠부(130)가 레일(5)에 안착 및 이탈 된다.

신축부(120)는 한 쌍의 에어실린더(미도시) 및 지지부재(121)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 에어실린더는 몸체부(110)에 결합되며 로드(123)가 구비될 수 있다. 지지부재(121)는 휠부(130)를 지지하도록 로드(123)와 휠부(130) 사이에 구비될 수 있다. 한 쌍의 휠부(130)는 신축부(120)의 양단 각각에 지지부재(121)에 의해 결합되어 레일(5)을 따라 회전한다. 본 실시예에서는 도 4 및 도 5에 도시된 예와 같이, 휠부(130)가 레일(5)에 접하여 회전하면서 작업로봇의 이동모듈(100)이 이동되도록 가이드한다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 레일(5)은 이동플랫폼(도 1 참조: 3) 상에서 휠부(130)가 안착되도록 서로 대향하여 설치되고, 휠부(130)는 이동플랫폼(3)상에서 레일(5)의 측면을 따라 회전한다.

도 4에서와 같이, 신축부(120)가 레일(5)방향으로 신장되면 레일(5)과 휠부(130)가 맞닿아 레일(5)을 따라 휠부(130)가 회전 및 이동할 수 있다. 신축부(120)가 신장 시 양측의 휠부(130) 모두가 신장될 수 있고, 선택에 따라, 양측의 휠부(130) 중 하나의 휠부(130)만 신장되어 레일(5)에 맞닿을 수 있다.

그리고 신축부(120)가 신축 시, 양측의 휠부(150) 모두가 이동되도록 신축될 수 있고, 선택에 따라, 양측의 휠부(130) 중 하나의 휠부(130)만 신축되어 레일(5)에서 이탈될 수도 있다.

무한궤도(140)는, 인접한 이동플랫폼(도 6 참조: 3, 3')간의 정확한 정렬을 요구하지 않으며, 이동플랫폼(3, 3')간에 서로 이격이 되더라도 무한궤도(140)가 이동플랫폼(3, 3') 간의 이격된 공간으로 빠지지 않을 수 있다.

이러한 무한궤도(140)는 이동플랫폼(3) 상에서 몸체부(110)를 이동시키도록 몸체부(110)에 결합된다. 일 예로 무한궤도(140)는 몸체부(110)의 하부에 결합될 수 있다. 무한궤도(140)는 캐터필러(caterpillar)로서, 동력이 전달되는 뒤바퀴(141)와 앞바퀴(142)에 벨트(145)가 걸려 회전력을 전달받아 이동플랫폼(3)상을 주행할 수 있다. 무한궤도(140)는 회전속도의 방향전환으로 앞뒤 이동이 가능할 수 있다.

그리고 무한궤도(140)의 하단의 길이는 한 쌍의 이동플랫폼(도 6참조: 3, 3')의 최소 인접길이보다 클 수 있다. 여기서, 무한궤도(140)의 하단의 길이는 뒤바퀴(141)와 앞바퀴(142)에 걸쳐진 벨트(145)의 하측 직선거리를 의미한다. 그리고 한 쌍의 이동플랫폼(3, 3')의 최소 인접길이는 윈치(4)의 제어에 의해 위치가 변경된 한 쌍의 이동플랫폼(3, 3')상의 이격거리이다. 그리고 윈치(4)의 제어 측정값에 따라 최소 인접길이가 변동될 수 있으며, 이러한 수치값을 측정하여 무한궤도(140)의 하단 길이를 설계할 수 있다.

몸체부(110)에는 구동부(미도시)가 구비되어, 회전동력을 발생시켜 무한궤도(140)가 이동플랫폼(3)을 따라 회전하면서 이동할 수 있다.

이러한 작업로봇의 이동모듈(100)은 이웃된 이동플랫폼(3, 3')에서 하나의 이동플랫폼(3)에 위치되었다가 용접 등의 작업이 왼료된 후 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동하는 것이 용이하다. 이에 따라, 작업로봇(111)이 탑재되는 이동플랫폼(3, 3') 간의 도킹이 정확히 이루어질 필요가 없으며, 이동플랫폼(3, 3') 간의 레일(도 6참조: 5, 5')을 정확히 정렬시킬 필요가 없어, 다수의 셀을 가지는 블록 내에서 작업이 효율적으로 이루어질 수 있게 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈을 상부에서 도시한 개념도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈의 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 작업로봇의 이동모듈에 대하여 설명하도록 한다.

작업로봇(도 1 참조: 111)이 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동 시, 이웃된 레일(5, 5')간의 정확한 정렬 없이 이동될 수 있도록, 신축부(120)가 신축하여 휠부(130)가 레일(5, 5')에서 이탈된다. 이는 도 5에 도시된 바와 같다, 그리고 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 이동플랫폼(3, 3')에서 작업로봇이 장착되지 않은 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동하기 위해 무한궤도(140)가 회전한다. 무한궤도(140)의 회전에 의해 이동되는 작업로봇의 이동모듈(도1 참조: 100)은 이동플랫폼(3)상을 이동하여 이웃된 이동플랫폼(3')으로 이동할 수 있다. 이는 도 7에 도시된 바와 같이 진행될 수 있다.

이와 같은 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈은, 이동플랫폼의 레일의 정렬 없이, 무한궤도를 통해 작업로봇이 이동플랫폼 상을 자유로이 이동할 수 있으므로, 이동플랫폼 간의 위치제어를 복잡하게 수행할 필요가 없어지므로, 다수의 셀을 가지는 블록 내에서 작업이 효율적으로 이루어질 수 있게 한다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 작업로봇의 이동모듈에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 작업로봇의 이동모듈 110: 몸체부
120: 신축부 130: 휠부
140: 무한궤도

Claims

와이어의 길이를 컨트롤하여 위치를 제어하며 레일이 구비되는 복수의 이동플랫폼을 구비한 자율이동장치에서, 인접하는 한 쌍의 이동플랫폼을 이동하는 작업로봇의 이동모듈로서,
상기 작업로봇이 결합되는 몸체부와;
상기 몸체부와 결합되며, 양단이 상기 레일 방향으로 신축되는 신축부와;
상기 신축부의 양단에 각각 결합되어 상기 레일을 따라 회전하는 한 쌍의 휠부; 및
상기 이동플랫폼 상에서 상기 몸체부를 이동시키도록 상기 몸체부에 결합되는 무한궤도를 포함하는 작업로봇의 이동모듈.
제1항에 있어서,
상기 신축부는,
상기 몸체부에 결합되며 로드가 구비되는 한 쌍의 에어실린더; 및
상기 휠부를 지지하도록 상기 로드와 상기 휠부 사이에 구비되는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업로봇의 이동모듈.
제1항에 있어서,
상기 레일에는, 상기 레일의 길이 방향으로 랙기어가 마련되고,
상기 몸체부에는 상기 랙기어에 치합되는 피니언 기어와 상기 피니언 기어를 회전시키는 모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 작업로봇의 이동모듈.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는 상기 작업로봇의 일부인 것을 특징으로 하는 작업로봇의 이동모듈.
제1항에 있어서,
상기 무한궤도의 하단의 길이는 상기 한 쌍의 이동플랫폼의 최소 인접길이보다 큰 것을 특징으로 하는 작업로봇의 이동모듈.