KR20130136719A

KR20130136719A - 송전선로 장애물 극복을 위한 선로 검사 로봇용 구동 롤러 및 이를 구비한 선로 검사 로봇

Info

Publication number: KR20130136719A
Application number: KR1020120060343A
Authority: KR
Inventors: 김창환; 김재헌; 박성기; 이석; 이택진
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-13
Also published as: CN103474900A

Abstract

송전선의 길이방향을 따라 이동하며 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇용 구동 롤러 및 상기 구동 롤러를 구비하는 선로 검사 로봇이 제공된다. 상기 구동 롤러는 원통형의 몸체 및 상기 몸체의 옆면 둘레를 따라 형성되는 제1롤러홈 및 제2롤러홈을 포함하고, 상기 제2롤러홈은 상기 제1롤러홈 보다 상기 몸체의 반경방향 외측에 형성되며, 상기 제1롤러홈의 개구부는 상기 제2롤러홈과 연통되고, 상기 제1롤러홈의 단면적은 상기 제2롤러홈의 단면적보다 작아서, 상기 제1롤러홈에는 상기 송전선이 수용되고, 상기 제2롤러홈에는 상기 송전선 중간에 형성된 상기 송전선보다 단면적이 큰 장애물이 수용된다.

Description

송전선로 장애물 극복을 위한 선로 검사 로봇용 구동 롤러 및 이를 구비한 선로 검사 로봇{Driving Roller of Inspection Robot for Overcoming Obstacles on Power Transmission Lines and Inspection Robot having the same}

본 발명은 선로 검사 로봇용 구동 롤러 및 이를 구비한 선로 검사 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 롤러를 이용해 송전선로를 따라 이동하는 검사 로봇이 선로와 크기가 다른 장애물을 안전하고 안정적으로 극복하며 주행할 수 있도록 하는 구동 롤러 및 이를 구비한 선로 검사 로봇에 관한 것이다.

산업이 고도화됨에 따라서 전기의 사용이 증가하고 있다. 이에 따라서, 전력 수요가 급증하여 발전소 및 송전선로를 지속적으로 건설하고 있다. 따라서, 발전소에서 생산된 전기를 수요처로 운반하는 설비인 송전선로의 점검 및 정비업무의 중요성도 함께 강조되는 추세이다.

현재의 송전선로 검사는 숙련된 기술자가 직접 송전선로로 올라가 육안으로 검사하는 방식에 주로 의존하고 있어 안전사고 등의 위험성이 매우 높다. 이러한 위험성을 줄이기 위해서 선로 검사 로봇이 이용되기도 한다. 선로 검사 로봇은 대부분 케이블카와 같은 방식으로 롤러를 이용하여 송전선로를 따라 이동하는 구조를 가진다.

송전선로 중간에는, 파손된 송전선로를 보수하고 보수 부위 위에 덧대어 피복한 슬리브(sleeve) 또는 복도체 송전선로에서 전선 간의 간격을 유지해주는 스페이스 댐퍼(space damper) 등의 장애물이 존재하는 것이 일반적이다.

이러한 장애물들은 대체로 송전선로의 단면적 보다 큰 단면적을 가지므로, 선로 검사 로봇이 송전선 위를 안정적으로 이동하면서 장애물의 연결 부위를 안정적으로 넘어가도록 할 필요가 있다.

종래의 송전선로 로봇용 구동 롤러는 송전선의 단면적의 크기에 대응하도록 형성된 단일의 홈을 구비하고 있어, 로봇이 장애물 위를 이동할 경우 상기 구동 롤러와 장애물 간에 안정적이 접촉이 이루어지지 않는다. 이 경우, 로봇은 매우 불안정한 자세로 이동할 수밖에 없다.

반대로, 구동 롤러의 홈의 크기를 장애물의 큰 단면적에 맞춘다면 송전선과 구동 롤러 사이의 간격이 넓어져 이동시 진동이 지속적으로 발생하게 되므로, 선로 점검 업무 수행에 좋지 않은 영향을 미치는 문제점이 있다.

대한민국 특허공개 제10-2009-0125911호 공보

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선로 검사 로봇이 송전선 보다 큰 크기의 장애물(슬리브 또는 스페이서댐퍼 등)을 안정적으로 넘어 이동할 수 있도록 하는 구동 롤러 및 이를 구비한 선로 검사 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 송전선의 길이방향을 따라 이동하며 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇용 구동 롤러로서, 원통형의 몸체 및 상기 몸체의 옆면 둘레를 따라 형성되는 제1롤러홈 및 제2롤러홈을 포함하고, 상기 제2롤러홈은 상기 제1롤러홈 보다 상기 몸체의 반경방향 외측에 형성되며, 상기 제1롤러홈의 개구부는 상기 제2롤러홈과 연통되고, 상기 제1롤러홈의 단면적은 상기 제2롤러홈의 단면적보다 작아서, 상기 제1롤러홈에는 상기 송전선이 수용되고, 상기 제2롤러홈에는 상기 송전선 중간에 형성된 상기 송전선보다 단면적이 큰 장애물이 수용되는 구동 롤러가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1롤러홈의 단면 형상은 상기 송전선의 단면 형상에 대응하도록 형성되어 상기 송전선이 상기 제1롤러홈에 안착되고, 상기 제2롤러홈의 단면 형상은 상기 장애물의 단면 형상에 대응하도록 형성되어 상기 장애물이 상기 제2롤러홈에 안착된다.

이때, 상기 장애물은 상기 송전선에 덧대어 피복된 슬리브일 수도 있고, 복수의 송전선의 간극을 유지하기 위해 설치된 스페이스 댐퍼의 연결부일 수도 있다.

또한, 상기 제1롤러홈과 상기 제2롤러홈은 그 단면의 중심이 상기 몸체의 중심에 대하여 일렬로 정렬되도록 할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 송전선의 길이방향을 따라 이동하며 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇으로서, 상기 구동 롤러와 상기 구동 롤러를 구동시키는 모터와, 상기 구동 롤러를 로봇 몸체에 지지하는 지지 암 및 상기 지지 암과 결합되는 로봇 몸체를 포함하고, 상기 모터에 의해 상기 구동 롤러가 상기 송전선 상에서 회전 구동하여 상기 로봇이 이동하며, 상기 송전선이 상기 제1롤러홈에 수용된 상태에서 이동하던 상기 로봇이 상기 장애물과 만나면 상기 장애물이 상기 제2롤러홈에 수용된 상태로 상기 장애물을 넘어 이동하는 로봇이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 로봇은, 두 개의 구동 롤러가 하나의 지지 암에 전후 일렬로 배치되어 단도체에서 동작하는 로봇이다.

다른 실시예에 따르면, 상기 로봇은, 각각 두 개의 구동 롤러가 전후 일렬로 구비된 두 개의 지지 암을 포함하고, 두 개의 지지 암이 좌우 대칭으로 형성되어 복도체에서 동작하는 로봇이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 검사 로봇을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 선로 검사 로봇을 측면에서 도시한 것이다.
도 3은 일반적인 형태의 슬리브와 스페이서 댐퍼를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 롤러를 도시한 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)을 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 선로 검사 로봇(10)의 측면을 도시한 것이다.

도 1 및 도 2을 참조하면, 본 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)은 4도체로 이루어진 송전선(20) 위를 이동한다.

본 실시예에 따르면, 선로 검사 로봇(10)은 로봇 몸체(300)와, 상기 로봇 몸체(300)의 측면 양단에 각각 대칭으로 형성되는 두 개의 지지 암(200) 및 각각의 지지 암(200)의 상부 끝단에 연결되는 구동 롤러(100)를 포함한다.

또한, 도면에 도시하지 않았지만, 선로 검사 로봇(10)은 송전선로의 내부를 검사할 수 있는 x-레이 장비, 일반적으로 로봇의 전진 방향 앞쪽 구동 롤러 앞에 설치되어 선로의 외관을 관찰할 수 있는 카메라, 로봇을 원격 조정 가능하게 하는 각종 통신 장비, 및 구동 롤러(100)를 회전 구동시켜 로봇을 이동시키는 모터 등을 구비한다. 이러한, x-레이 장비, 카메라, 통신 장비 및 모터 등의 구성 및 동작은 이미 공지된 것으로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.

4도체 송전선(20)은 네 가닥의 전선(21, 22, 23, 24)으로 이루어지며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일반적으로 네 가닥의 전선(21, 22, 23, 24)이 정면에서 보았을 때 사각형을 이루도록 배열되어 있다.

본 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)의 로봇 몸체(300)는, 그 폭이 수평한 두 전선(21, 22; 23, 24))의 이격 거리보다 크다. 로봇 몸체(300)의 상면에는 일반적으로 x-레이 장비(미도시)가 설치되어 송전선 내부를 검사할 수 있다. 로봇 몸체(300)에는 통신 장비 등 기타 장비가 구비된다.

두 개의 지지 암(200)은 각각 로봇 몸체(300)의 측면에 결합되어 위쪽 방향으로 수직하게 연장된다. 각각의 지지 암(200)은 수직한 두 전선(22, 24; 21, 23)의 바깥쪽에 배치되며, 지지 암(200)의 높이는 수직한 두 전선(22, 24; 21, 23)의 이격 거리보다 크게 형성된다.

각각의 지지 암(200)은 대략 "Y" 자 형태를 가지며, 그 갈라진 상단부에 각각 구동 롤러(100)가 결합된다. 즉, 하나의 지지 암(200)에는 두 개의 구동 롤러(100)가 결합된다. 두 개의 구동 롤러(100)는 로봇의 이동 방향 즉, 송전선(20)의 길이 방향을 따라 일렬로 배치된다.

구동 롤러(100)는 송전선(20)이 형성된 쪽에서 지지 암(200)에 결합되며, 구동 롤러(100)의 회전축은 지지 암(200)의 연장 방향과 수직으로 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선로 검사 로봇(10)은 각각의 지지 암(200)에 구비된 구동 롤러(100)들이 각각 4도체 중 위쪽의 전선(21, 22)에 얹어지는 형태로 송전선에 결합된다. 모터(미도시)가 구동 롤러(100)를 회전 구동시킴에 따라서, 로봇(10)이 송전선(20)의 길이 방향을 따라서 송전선 위를 이동하게 된다.

도 1 및 도 2는 로봇이 4도체 위를 이동하는 것을 도시하였지만, 두 가닥의 전선이 수평하게 배치된 2도체는 도 1 및 도 2에서 아래쪽 두 전선(23, 24)이 없는 상태에 해당하므로, 상술한 구성의 로봇(10)은 복도체(2도체 또는 4도체)에 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 선로 검사 로봇(10)은 복도체 송전선 위를 이동하는 로봇으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 한 가닥의 송전선으로 이루어진 단도체의 경우, 선로 검사 로봇(10)은 하나의 지지 암(200)이 로봇 몸체(300) 중앙에 결합되고, 지지 암(200)의 단부에 전후 방향 일렬로 배치된 두 개의 구동 롤러(100)가 단도체 위에 결합되는 구성을 가지도록 하면 된다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 송전선(20) 위에는 송전선(20)의 단면적보다 단면적이 큰 장애물들이 존재하게 된다. 이러한 장애물들의 대표적인 예로는, 슬리브(30)와 스페이스 댐퍼(40, 50)가 있다.

슬리브(30)는 송전선(20)이 파손된 부분을 보수하고, 그 보수 부분이 외부로 노출되지 않도록 송전선(20)을 덧대어 다시 피복한 부분을 말한다. 또한, 스페이서 댐퍼(40, 50)는 복도체의 경우 전선들 간의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 송전선(20) 중간에 설치하는 부재를 말한다.

도 3은 일반적인 슬리브(30), 스페이서 댐퍼(40, 50)의 모습을 도시한 것이다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 슬리브(30)의 직경(D₃₀)은 송전선(20)의 직경(D₂₀) 보다 크다(즉, 슬리브의 단면적이 송전선의 단면적 보다 크다). 여기서, 슬리브의 단면적은 슬리브의 중앙에 형성된 동공의 면적까지 포함한 면적을 말한다. 즉, 슬리브의 단면적이 송전선의 단면적 보다 크다는 것은 슬리브가 송전선에 비해 두껍다는 말로도 표현할 수 있다.

슬리브(30)는 송전선(20) 상에서 비교적 긴 길이로 연장되므로, 선로 검사 로봇(10)이 통과하기가 비교적 어려운 장애물에 해당한다.

도 3(b)는 도 2에 도시된 바와 같이 수평하게 형성된 두 전선의 간격을 유지하기 위한 대략 일자형의 스페이스 댐퍼(40)를 도시한 것이다. 스페이스 댐퍼(40)는 그 양단에 직경(D₄₀)이 큰 연결부(42)를 구비하여 대략 아령과 같은 형상을 가지며, 연결부(42)의 중앙에는 송전선이 삽입되는 삽입공(41)이 형성된다. 연결부의 직경(D₄₀)의 직경 역시, 삽입공(41)의 직경(D₂₀)(즉, 송전선의 직경) 보다 크다(즉, 연결부(41)의 단면적이 송전선의 단면적 보다 크다). 여기서, 연결부(41)의 단면적은 중앙에 형성된 삽입공(41)의 면적까지 포함한 면적을 말한다.

도 3의 (c)는 4도체 송전선의 경우 네 가닥의 전선의 간격을 유지하도록 하기 위한 스페이스 댐퍼(50)를 도시한 것이다. 스페이서 댐퍼(50)는 대략 사각형 형태의 프레임(53)의 네 모서리에서 45도 각도로 연장된 네 개의 바(bar)(52)로 구성되며, 네 개의 바(52) 각각의 단부에 송전선(20)이 삽입되는 삽입공(51)이 형성되어 있다. 내 개의 바(52)의 단부의 직경(즉, 바(52)의 폭)(D₅₀) 역시 삽입공(51)의 직경(D₂₀)(즉, 송전선의 직경) 보다 크다(즉, 연결부(51)의 단면적이 송전선의 단면적 보다 크다). 여기서, 연결부(51)의 단면적은 중앙에 형성된 삽입공(51)의 면적까지 포함한 면적을 말한다.

이와 같이, 슬리브(30) 또는 스페이스 댐퍼(40, 50)의 연결부와 같이 구동 롤러의 장애물로 작용하는 구성의 단면적은 송전선의 단면적이 비해 대체로 크다. 따라서, 이러한 장애물을 진동 없이 안전하게 넘어갈 수 있도록 하는 구동 롤러를 필요로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 롤러(100)를 도시한 것이다. 도 4(a) 및 도 5(a)는 구동 롤러(100)의 정면을 도시한 것이고, 도 4(b) 및 도 5(b)는 구동 롤러(100)의 측면을 도시한 것이다.

구동 롤러(100)는 원통형의 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 옆면 둘레를 따라 움푹 파여 형성되는 롤러홈(120, 130)을 포함한다.

롤러홈(120, 130)은 두 개의 반원 형태의 홈인 제1롤러홈(120)과 제2롤러홈(130)이 서로 중첩된 형태를 가진다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2롤러홈(130)은 제1롤러홈(120) 보다 몸체(110)의 반경방향 외측으로 형성된다.

제2롤러홈(130)은 몸체(110)의 옆면을 향해 개구된 제2개구부(131)를 구비하고, 제1롤러홈(120)의 개구부인 제1개구부(121)는 제2롤러홈(130)과 연통되도록 형성되어 있다. 제1롤러홈(120)의 단면적은 제2롤러홈(130)의 단면적 보다 작다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1롤러홈(110)과 상기 제2롤러홈(120)는 그 단면의 중심점이 롤러의 몸체(110)의 중심에 대하여 일렬로 정렬된다. 즉, 제1롤러홈(110)과 제2롤러홈(120)은 서로 나란하게 배열된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1롤러홈(120)의 단면 형상은 송전선(20)의 단면 형상에 대응하여 반원 형태로 형성되고, 제1개구부(121)의 폭은 송전선(20)의 폭과 동일하게 형성된다.

따라서, 송전선(20)은 제1롤러홈(120)에 안착(밀착하도록 수용)되고, 평시에는 송선전(20)이 제1롤러홈(120)에 안착된 상태에서 로봇(10)이 송전선(20)을 따라 이동하게 된다.

한편, 이동 중이던 로봇(10)은 장애물(30, 40, 50)을 만날 수 있다. 도 5는 로봇(10)이 장애물인 슬리브(30)를 넘어 이동중인 것을 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2롤러홈(130)의 단면 형상은 슬리브(30)의 단면 형상에 대응하여 반원 형태로 형성되고, 제2개구부(131)의 폭은 슬리브(30)의 폭과 동일하게 형성된다.

따라서, 로봇(10)이 슬리브(30)을 만나면, 구동 롤러(100)가 슬리브(30)를 타고 올라가게 되고, 이때 슬리브(30)는 제2롤러홈(130)에 안착된다. 슬리브(30)가 제2롤러홈(130)에 안착한 상태에서 로봇(10)이 슬리브(30)를 따라 이동하여 슬리브(30)를 안정적으로 넘어갈 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 구동 롤러(100)는 단면적의 크기가 다른 제1롤러홈(120)과 제2롤러홈(130)이 서로 중첩된 이중 홈 구조를 가지고, 송전선은 제1롤러홈(130)에 안착되고, 송전선보다 단면적이 큰 장애물은 제2롤러홈(130)에 안착되도록 함으로써, 로봇(10)의 이동시 롤러(100)와 롤러홈의 피수용물(송전선 또는 장애물)과의 접촉면을 넓힐 수 있다. 따라서, 어떠한 경우에도 구동 롤러 회전시 진동이 감소하여 로봇의 동작 안정성을 확보할 수 있고, 모터로부터 구동 롤러로의 동력이 충실하게 전달될 수 있다.

상기에서는, 구동 롤러(100)가 슬리브(30)를 수용할 수 있는 크기의 제2롤러홈(130)을 구비하는 것으로 기술하였지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 송전선(20) 중간에 슬리브(30) 보다 훨씬 많은 수의 스페이스 댐퍼(40, 50)가 형성된 경우 제2롤러홈(130)의 단면적의 크기를 스페이서 댐퍼(40, 50)의 연결부의 단면적의 크기에 대응하도록 형성할 수도 있을 것이다. 즉, 제2롤러홈(130)의 단면적의 크기는 장애물의 종류 및 개수에 따라서 적절히 조정될 수 있는 것이다.

10: 선로 검사 로봇
20: 송전선
30: 슬리브
40, 50: 스페이스 댐퍼
100: 구동 롤러
200: 지지 암
300: 로봇 몸체

Claims

송전선의 길이방향을 따라 이동하며 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇용 구동 롤러로서,
원통형의 몸체 및 상기 몸체의 옆면 둘레를 따라 형성되는 제1롤러홈 및 제2롤러홈을 포함하고,
상기 제2롤러홈은 상기 제1롤러홈 보다 상기 몸체의 반경방향 외측에 형성되고, 상기 제1롤러홈의 개구부는 상기 제2롤러홈과 연통되며,
상기 제1롤러홈의 단면적은 상기 제2롤러홈의 단면적보다 작아서,
상기 제1롤러홈에는 상기 송전선이 수용되고,
상기 제2롤러홈에는 상기 송전선 중간에 형성된 상기 송전선보다 단면적이 큰 장애물이 수용되는 것을 특징으로 하는 구동 롤러.
제1항에 있어서,
상기 제1롤러홈의 단면 형상은 상기 송전선의 단면 형상에 대응하도록 형성되어 상기 송전선이 상기 제1롤러홈에 안착되고,
상기 제2롤러홈의 단면 형상은 상기 장애물의 단면 형상에 대응하도록 형성되어 상기 장애물이 상기 제2롤러홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 구동 롤러.
제2항에 있어서,
상기 장애물은 상기 송전선에 덧대어 피복된 슬리브인 것을 특징으로 하는 구동 롤러.
제2항에 있어서,
상기 장애물은 복수의 송전선의 간극을 유지하기 위해 설치된 스페이스 댐퍼의 댐퍼 연결부인 것을 특징으로 하는 구동 롤러.
제1항에 있어서,
상기 제1롤러홈과 상기 제2롤러홈은 그 단면의 중심이 상기 몸체의 중심에 대하여 일렬로 정렬되는 것을 특징으로 하는 구동 롤러.
송전선의 길이방향을 따라 이동하며 선로의 상태를 검사하는 선로 검사 로봇으로서,
청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 구동 롤러;
상기 구동 롤러를 구동시키는 모터;
상기 구동 롤러를 로봇 몸체에 지지하는 지지 암; 및
상기 지지 암에 결합되는 로봇 몸체를 포함하고,
상기 모터에 의해 상기 구동 롤러가 상기 송전선 상에서 회전 구동하여 상기 로봇이 이동하며,
상기 송전선이 상기 제1롤러홈에 수용된 상태에서 이동하던 상기 로봇이 상기 장애물과 만나면 상기 장애물이 상기 제2롤러홈에 수용된 상태로 상기 장애물을 넘어 이동하는 것을 특징으로 하는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 로봇은, 두 개의 구동 롤러가 하나의 지지 암에 전후 일렬로 배치되어 단도체에서 동작하는 로봇인 것을 특징으로 하는 로봇.
제6항에 있어서,
상기 로봇은,
각각 두 개의 구동 롤러가 전후 일렬로 구비된 두 개의 지지 암을 포함하고,
두 개의 지지 암이 좌우 대칭으로 형성되어 복도체에서 동작하는 로봇인 것을 특징으로 하는 로봇.