KR20140093373A

KR20140093373A - 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템

Info

Publication number: KR20140093373A
Application number: KR1020130005003A
Authority: KR
Inventors: 최준성; 이은찬
Original assignee: 한국유지관리 주식회사
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28
Also published as: KR101480118B1

Abstract

촬영유닛과 비파괴 검사유닛을 탑재한 이동로봇을 이용하여 케이블의 부식이나 균열을 점검하는 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 케이블이 길이방향으로 내부를 관통하도록 상기 케이블에 이동 가능하도록 설치된 이동로봇; 및 무선통신을 통하여 상기 이동로봇을 제어하고, 상기 이동로봇으로부터 데이터를 수신하는 휴대 단말을 포함하며, 상기 이동로봇은 상기 케이블의 표면을 촬영하는 촬영유닛과, 상기 케이블의 내부를 검사하는 비파괴 검사유닛을 구비한다.

Description

이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템{System for inspecting cable using movable robot}

본 발명은 케이블 점검 시스템에 관한 것으로, 특히 촬영유닛과 비파괴 검사유닛을 탑재한 이동로봇을 이용하여 케이블의 부식이나 균열을 점검하는 기술에 관련한다.

초장대교량은 사장교나 현수교와 같이 고강도 케이블을 활용하여 육지와 섬, 섬과 섬을 연결하기 위해 건설되는 장경간 케이블 교량을 일반적으로 의미하며, 장대교량중 경간장 가설조건 및 규모가 기존 설계기준의 한계를 넘어 획기적인 기술진보나 별도의 설계기준이 요구되는 교량으로 일반적으로 현수교 2,000m, 사장교 1,000m 이상인 교량으로 정의하도 있다.

초장대교량 건설에 따른 경제적 그리고 산업적 파급효과를 보면, 주행시간 단축과 주행경비의 절감으로 인해 수송비용이 감소되고 이는 물류 및 유동구조변화를 가져오며 연쇄적으로 지역적 산업의 육성, 경제규모에 걸맞는 사회경제적 변화를 수반하며, 한 나라 또는 한 지역을 상징하는 랜드마크가 된다.

그런데, 교량의 사회 기반시설로서의 경제적 및 산업적 파급효과만큼 교량의 붕괴는 사회경제적으로 천문학적인 피해를 가져올 수 있으며, 이를 복원하는 것 또한 자원과 시간을 필요로 한다.

특히, 초장대교량의 주 부재인 케이블은 기후, 하중, 지진 등의 외부적 환경으로 인해 케이블의 부식과 균열이 발생하며, 이는 교량의 수명을 단축시키는 주요한 요인으로 작용한다. 또한, 현수교 행어와 사장교 케이블은 교량의 사하중 및 활하중을 주 케이블을 통해서 또는 직접 주탑이나 앵커리지에 전달하는 교량의 주 부재이며, 교통피로 하중과 케이블 부식 위험에 취약하여 케이블 교량 노후화에 따른 주기적 점검이 필요하다.

그러나, 공용 중에 있는 현수교 행어와 사장교 케이블의 위치적 접근성과 안전성의 문제로 작업자의 직접적인 육안 점검이나 캐리어를 이용한 점검은 매우 위험하며, 이동성의 한계로 완벽한 점검이 불가능하고, 점검에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

따라서, 현수교 행어와 사장교 케이블 점검의 접근성을 해결하고, 교량점검의 신뢰성과 시간적 그리고 재정적 비용의 절감이 가능하며, 교량의 유지관리 자동화를 현장에 적용할 수 있는 지능화된 케이블 점검 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 공용 중인 케이블 교량의 케이블에 위치적 접근이 용이하고 안전한 케이블 점검 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 객관적이고 신뢰성 있게 주기적인 점검이 가능하고 점검시간을 단축할 수 있는 케이블 점검 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시공간 상의 제약 없이 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 무선통신기술을 활용하여 작업자간 공유할 수 있는 케이블 점검 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 케이블이 길이방향으로 내부를 관통하도록 상기 케이블에 이동 가능하도록 설치된 이동로봇; 및 무선통신을 통하여 상기 이동로봇을 제어하고, 상기 이동로봇으로부터 데이터를 수신하는 휴대 단말을 포함하며, 상기 이동로봇은 상기 케이블의 표면을 촬영하는 촬영유닛과, 상기 케이블의 내부를 검사하는 비파괴 검사유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 이동로봇은, 상기 케이블이 끼워지는 관통구멍이 내부에 길이방향으로 형성된 본체; 상기 본체에 결합하여 상기 케이블의 표면과 접촉하여 상기 케이블에 대해 상기 본체를 이동시키는 본체 구동유닛; 및 상기 본체의 하부에 분리가능하게 결합하는 제어유닛을 포함한다.

바람직하게, 상기 촬영유닛은, 상기 본체에 결합된 지지 브라켓과, 상기 지지 브라켓의 단부에 부착된 카메라로 이루어진다.

바람직하게, 상기 비파괴 검사유닛은, 상기 케이블의 표면과 일정 간격으로 이격되어 감싸는 링 형상의 몸체; 상기 몸체의 양단에 설치되는 간격유지부재; 상기 몸체를 상기 본체에 연결하는 연결 로드; 및 상기 몸체 위에 설치되는 마그네틱 센서를 포함한다.

바람직하게, 상기 본체 구동유닛은, 모터와 전자 브레이크가 내부에 수납된 하우징; 상기 하우징의 전면에 결합된 브라켓; 상기 모터의 모터 축에 타이밍 벨트에 의해 양쪽으로 연결되어 동력을 전달받는 한 쌍의 풀리; 및 상기 브라켓에 회전 가능하게 지지되고 상기 풀리와 축 결합하는 주행 바퀴를 포함한다.

바람직하게, 상기 본체 구동유닛에 대응하도록 상기 본체에 결합하여 상기 케이블의 표면과 접촉하여 상기 케이블을 지지하는 케이블 지지유닛을 더 포함하며, 상기 케이블 지지유닛은, 몸체의 상면 양측에 돌출된 브라켓; 상기 브라켓에 회전 가능하게 지지된 바퀴; 상기 몸체의 하면에서 상기 바퀴에 대응하는 위치에 각각 돌출된 슬라이더; 및 상기 슬라이더 사이에서, 상기 본체에 일단이 고정되고 타단이 스프링을 개재하여 상기 몸체의 하면에 결합하는 지지 포스트를 포함한다.

바람직하게, 상기 이동 로봇이 상기 케이블에 대해 이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정유닛을 더 포함하며, 상기 이동거리 측정유닛은, 상기 본체의 후면 단부 판에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 브라켓; 상기 브라켓의 내측에 설치되는 한 쌍의 지지 바; 스프링을 개재하여 상기 지지 바에 슬라이드 가능하게 끼워지는 몸체; 상기 몸체에 회전 가능하게 설치되는 바퀴; 및 상기 바퀴에 축 결합하는 엔코더를 포함한다.

바람직하게, 상기 제어유닛은, 상기 휴대 단말로부터의 명령에 따라 상기 본체 구동유닛을 제어하고, 제어 프로그램 알고리즘을 내장하는 주 제어부; 상기 촬영장치와 비파괴 검사유닛과 연결되고 상기 주 제어부의 제어 하에 상기 촬영장치와 비파괴 검사유닛으로부터 각각 이미지 데이터와 비파괴 검사데이터를 수신하는 LAN 스위치; 상기 주 제어부의 제어하에 상기 본체 구동유닛의 모터에 전원을 인가 또는 차단하고 상기 전자 브레이크의 동작을 제어하는 모터 드라이버; 전원을 입력받아 상기 이동 로봇에 공급하는 전원공급장치; 및 상기 입력된 전원으로 배터리를 충전하고, 상기 주 제어부의 제어 하에 상기 배터리에 충전된 전원을 입력 전원으로 대체하는 배터리 충전 및 제어부를 포함한다.

바람직하게, 상기 이동로봇에 공급되는 전원의 정전 여부를 감지하는 정전감지 센서; 및 상기 본체의 수평 각도를 검출하는 수평감지 센서를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 휴대 단말에는 상기 이동로봇의 구동을 제어하기 위한 이동로봇 제어 프로그램이 설치되며, 상기 이동로봇 제어 프로그램은 접속부, 표시부, 조작부 및 네트워크 상태표시부로 이루어진다.

바람직하게, 상기 접속부는 상기 이동로봇과의 재접속이나 접속 종료를 선택적으로 수행하고, 상기 표시부는 상기 이동로봇의 주행속도, 이동거리, 및 기울기 정보를 표시하며, 상기 조작부는 상기 이동로봇의 제어를 위한 수치를 조작자로부터 입력받는다.

바람직하게, 상기 조작부는, 상기 이동로봇의 주행을 반복할 구간을 설정하는 구간반복 설정부; 상기 이동로봇의 현재 위치를 기준으로 이동할 거리를 설정하는 지정위치 설정부; 상기 이동로봇이 이동할 속도를 설정하는 속도 설정부; 상기 이동로봇이 상기 설정된 구간에서의 주행을 반복할 횟수를 지정하는 반복횟수 설정부; 상기 이동로봇의 동작을 버튼으로 조작하는 조작버튼부; 및 측정되어 누적된 이동거리를 초기화하는 이동거리 초기화부를 포함한다.

상기한 구성에 의하면, 공용 중인 케이블 교량의 케이블에 점검을 위한 위치적 접근이 용이하고 안전하다는 이점이 있다.

또한, 객관적이고 신뢰성 있게 주기적인 점검이 가능하고 점검시간을 단축할 수 있다.

또한, 시공간 상의 제약 없이 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 무선통신기술을 활용하여 작업자간 공유할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 케이블 점검 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이동로봇을 나타내는 렌더링 모델이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 본체의 일 실시 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 적용되는 본체 구동유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 케이블 지지유닛의 일 예를 보여준다.
도 6은 본 발명에 적용되는 이동거리 측정유닛의 일 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 적용되는 비파괴 검사유닛을 보여준다.
도 8은 본 발명에 적용되는 제어 인터페이스의 기능적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 휴대 단말에 설치된 이동로봇 제어 프로그램의 기능을 보여주는 화면 인터페이스이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 케이블 점검 시스템을 나타내는 구성도이다.

케이블 점검 시스템은, 케이블(10)이 내부를 관통하도록 케이블(10)에 이동 가능하도록 설치된 이동로봇(1000), 무선통신을 통하여 이동로봇(1000)을 제어하고 이동로봇(1000)으로부터 데이터를 수신하는 휴대 단말(2000), 및 이동로봇(1000)과 휴대 단말(2000) 간의 양방향 무선통신을 위한 네트워크 인터페이스(3000), 가령 무선 액세스 포인트(access point)를 포함한다.

이동로봇(1000)은 케이블(10)의 표면을 촬영하는 촬영유닛(200)과, 케이블(10)의 내부를 검사하는 비파괴 검사유닛(300)을 구비한다.

이러한 구조에 의하면, 이동로봇(1000)이 공용 중인 케이블 교량의 케이블에 결합하여 이동하기 때문에 점검을 위한 위치적 접근이 용이하고 안전하며, 객관적이고 신뢰성 있게 주기적인 점검이 가능하고 점검시간을 단축할 수 있다.

또한, 시공간 상의 제약 없이 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 무선통신기술을 활용하여 휴대 단말(2000)에서 수신함으로써 작업자간 공유할 수 있다.

이하, 본 발명의 케이블 점검 시스템을 구성하는 각 구성부분에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동로봇을 나타내는 렌더링 모델이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 본체의 일 실시 예를 나타내는 사시도이다.

도 2를 보면, 본체(100)가 이동하는 방향으로의 단부 면(이하, '전면'이라고 함)에는 촬영장치(200)가 설치되고, 후면에는 이동거리 측정유닛(150)이 설치되며, 후방에는 연결 로드(350)를 통하여 비파괴 검사유닛(300)이 연결된다.

또한, 본체(100)에 하부에는 제어유닛(400)이 설치되고 제어유닛(400)의 하부에는 연결 바(452)를 개재하여 안테나(450), 가령 패널(panel) 안테나가 부착되어 전체적으로 본체(100)의 하방으로 하중이 향하도록 하여 케이블(10)에 끼워진 본체(100)의 회전을 최소화한다.

본체(100)

본체(100)는, 다각형을 이루도록 길이방향을 따라 일정 간격으로 절곡되는 한 쌍의 측판(102)과, 측판(102)에 의해 형성되는 폭방향의 양쪽 입구를 막는 한 쌍의 단부판(103, 104)으로 이루어진다.

측판(102)이 서로 접하는 한 쪽에는 힌지(106)가 설치되어 각 측판(102)이 피봇 가능하게 결합하고, 다른 쪽은 결합 고정된다.

측판(102)에는 기구물의 설치와 전선이나 제어선의 출입을 위한 다양한 사이즈의 구멍이 다수 개 형성된다.

단부판(103, 104)은 각각 측판(102)이 이루는 다각형에 대응하는 형상을 가지며, 일단에서 로킹장치(108)에 의해 서로 결합하거나 해제된다. 또한, 단부판(103, 104)의 결합에 의해 이들의 중앙에는 관통구멍(105)이 형성되어, 상기한 것처럼, 관통구멍(105)을 따라 케이블(10)이 삽입된다.

본체(100)의 내부에는 수납공간(101)이 형성되어, 후술하는 것처럼, 본체 구동유닛(110)과 케이블 지지유닛(120) 등이 수납된다.

또한, 본체(100)에는 다양한 장치들이 부착되는데, 도 2에 나타낸 것처럼, 촬영유닛(200), 제어유닛(400), 및 이동거리 측정유닛(150)이 직접 부착되고, 비파괴 검사유닛(300)이 지지된다.

촬영유닛(200)

촬영유닛(200)은 본체(100)의 전면에 결합된 지지 브라켓(220)과, 지지 브라켓(220)의 단부에 부착된 카메라(210)로 이루어진다.

카메라(210)의 설치대수는 제한이 없으나, 효율성을 위하여 케이블(10)의 주위를 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있으며, 이 실시 예에서는 3개의 지지 브라켓(220)이 본체(100)의 전면에 120도 간격으로 배치된다.

상기한 것처럼, 각각의 카메라(210)는 케이블(10) 표면의 할당된 부분의 이미지를 촬영하여 제어유닛(400)에 전송한다.

카메라(210)는 동영상을 촬영하는 것을 기본으로 하며, 가령 640×480의 해상도와 30fps의 프레임율 정도로 촬영할 수 있다. 반면, 전송되는 이미지의 크기와 본체(100)의 이동속도를 고려한다면 연속적인 고해상도의 정지영상의 촬영으로도 그 역할을 충분히 수행할 수 있다.

본체 구동유닛(110)

본체 구동유닛(110)은 말 그대로 본체(100)를 케이블(10)에 대해 구동하는 유닛을 말하며, 본 발명의 실시 예에서는 특히 모터 제어에 의해 본체(100)를 구동하지만 이에 한정되지는 않는다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 적용되는 본체 구동유닛(110)을 나타내는 사시도이다.

본체 구동유닛(110)은 모터(미도시)가 내부에 수납된 하우징(112), 하우징(112)의 전면에 결합된 브라켓(117), 모터 축(113)에 타이밍 벨트(115, 115a)에 의해 양쪽으로 연결되어 동력을 전달받는 한 쌍의 풀리(114, 114a), 및 브라켓(117)에 회전 가능하게 지지되고 풀리(114, 114a)와 축 결합하는 주행 바퀴(116, 116a)로 구성된다.

도시되지는 않았지만, 하우징(112) 내에는 전자 브레이크가 설치되어 모터가 전원이 오프일 때는 브레이크가 작동하고 전원이 온일 때는 브레이크가 풀리도록 제어된다.

도 2에 나타낸 것처럼, 본체 구동유닛(110)은, 바퀴(116, 116a)가 케이블(10)의 상부 양쪽에서 케이블(10)을 가압하도록, 본체(100) 양측의 대칭되는 위치에 각각 설치함과 동시에 무게 중심이 아래로 향하도록 하방으로 설치함으로써 본체(100)의 회전을 최소화하고 있다.

본체 구동유닛(110)의 바퀴(116, 116a)는 본체(100)의 내부에서 케이블(10)의 표면과 접촉하는데, 케이블(10) 표면의 손상을 최소화하기 위해서, 가령 우레탄 재질의 탄성 고무를 적용할 수 있다. 또한, 바퀴(116, 116a)와 케이블(10) 표면 사이의 부착력을 최대화하기 위해서 바퀴(116, 116a)의 곡률을 케이블(10)의 곡률에 대응하도록 할 수 있다.

또한, 모터 축(113)과 한 쌍의 풀리(114, 114a)를 타이밍 벨트(115, 115a)로 연결함으로써 모터의 구동력을 정확하게 전달할 수 있으며, 타이밍 벨트(115, 115a)는 가령 와이어가 내장된 우레탄 재질로 구성할 수 있다.

케이블 지지유닛(120)

상기한 것처럼, 본체 구동유닛(110)은, 바퀴(116, 116a)가 케이블(10)의 상부 양쪽에서 케이블(10)을 가압하도록, 본체(100) 양측의 대칭되는 위치에 각각 설치된다.

따라서, 본체 구동유닛(110)의 바퀴(116, 116a)에 대응하는 위치, 즉 케이블(10)의 하부 양쪽에서 케이블(10)을 지지하는 케이블 지지유닛(120)이 설치된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 케이블 지지유닛(120)의 일 예를 보여준다.

케이블 지지유닛(120)은 몸체(121), 몸체(121)의 상면 양측에 돌출된 브라켓(123, 123a), 브라켓(123, 123a)에 회전 가능하게 지지된 바퀴(124, 124a), 및 몸체(121)의 하면에서 바퀴(124, 124a)에 대응하는 위치에 각각 돌출된 슬라이더(122, 122a)로 구성된다.

케이블 지지유닛(120)은 본체(100)의 측판(102)에 설치되는데, 슬라이더(122, 122a)는 측판(102)에 대해 슬라이드 가능하게 결합하며, 슬라이더(122, 122a) 사이에 지지 포스트(125)가 일단이 고정되고 타단은 스프링(126)이 끼워진 상태에서 몸체(121)의 하면에 형성된 홈(미도시)에 끼워진다.

따라서, 케이블(10)의 표면에 돌출된 장애물을 만나는 경우, 장애물에 의해 바퀴(124, 124a)가 가압되면 슬라이더(122, 122a)는 슬라이딩되고 몸체(121)는 스프링(126)을 가압하기 때문에 스프링(126)이 장애물에 의한 가압력을 흡수하므로 부드럽게 장애물을 넘어감과 동시에 스프링(126)의 탄성 복원력에 의해 바퀴(124, 124a)는 원위치로 복귀한다.

이동거리 측정유닛(150)

도 6은 본 발명에 적용되는 이동거리 측정유닛(150)의 일 예를 나타낸다.

이동거리 측정유닛(150)은 이동 로봇(1000)이 케이블(10)에 대해 이동한 거리를 측정하는 유닛이다.

도 6을 보면, 이동거리 측정유닛(150)은 본체(100)의 후면 단부 판에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 브라켓(151), 브라켓(151)의 내측에 설치되는 한 쌍의 지지 바(152, 152a), 스프링(153, 153a)을 개재하여 지지 바(152, 152a)에 슬라이드 가능하게 끼워지는 몸체(154), 몸체(154)의 상면에 회전 가능하게 설치되는 바퀴(155), 및 바퀴(155)에 축 결합하는 엔코더(156)로 구성된다.

이러한 구성에 의하면, 바퀴(155)는 케이블(10)의 표면에 접촉하여 회전하고 회전에 따라 바퀴(155)에 축 결합한 엔코더(156)가 회전각도를 기반으로 이동거리를 연산하게 된다.

또한, 몸체(154)가 스프링(153, 153a)을 개재하여 지지 바(152, 152a)에 슬라이드 가능하게 끼워지므로, 케이블 지지유닛(120)과 같이 케이블(10)의 표면에 장애물이 부착되어 있어도 부드럽게 넘어갈 수 있게 된다.

비파괴 검사유닛(300)

도 7은 본 발명에 적용되는 비파괴 검사유닛(300)을 보여준다.

비파괴 검사유닛(300)은, 케이블(10)의 표면과 일정 간격으로 이격되어 감싸는 링 형상의 몸체(320), 몸체(320)의 양단에 설치되는 간격유지부재(330, 340), 몸체(320)를 본체(100)에 연결하는 연결 로드(350, 352), 및 몸체(320) 위에 설치되는 비파괴 검사모듈(310)로 이루어진다.

간격유지부재(330, 340)는 다수 개, 이 예에서는 90도 간격으로 배치된 4개의 동일한 모듈로 이루어지는데 이에 한정되지는 않는다. 각 모듈은 몸체(320)에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 브라켓(341), 브라켓(341)의 내측에 설치되는 지지 바(342), 스프링(343)을 개재하여 지지 바(342)에 끼워지는 바퀴 지지용 브라켓(345), 및 케이블(10) 표면에 접촉하는 바퀴(344)로 이루어진다.

이러한 구조에 의하면, 바퀴(344)에 의해 몸체(320)와 케이블(10)의 표면은 항상 일정한 간격을 유지할 수 있으며, 케이블(10)의 표면에 장애물이 부착되어도 스프링(343)에 의해 부드럽게 넘어갈 수 있다.

또한, 연결 로드(350, 352)는 가령 실린더 구조를 적용하여 본체(100)의 관성력에 의해 비파괴 검사유닛(300)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있도록 한다.

이 실시 예에서는 비파괴 검사모듈(310)로 링 형상의 마그네틱 센서를 적용하고 있는데, 마그네틱 센서는 케이블(10)을 자화시켜 케이블(10) 내부의 손상된 부분에서 발생하는 플럭스(flux)를 검출하여 내부의 손상 여부를 검사할 수 있다.

이 실시 예와 같이 마그네틱 센서를 이용한 비파괴 검사방법 이외에 다양한 다른 방법, 가령 초음파 검사, 디지털 방사선 투과 검사 등의 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.

제어유닛(400)

도 1을 참조하면, 제어유닛(400)은, 가령 박스 형상으로 본체(100)의 하부에 결합된 거치대(130)의 내부에 고정된다.

제어유닛(400)의 하부에는 입출력포트를 통하여 전원선과 제어선(451)이 연결되고, 거치대(130)의 하부에는 연결 바(452)를 통하여 안테나(450)가 연결된다.

제어유닛(400) 내부에는, 비상시 전원을 공급하기 위한 배터리가 내장되고, 이동 로봇(1000)의 제어와 휴대 단말(2000)과의 통신을 위한 제어 인터페이스가 인쇄회로기판 형태로 설치된다.

도 8은 본 발명에 적용되는 제어 인터페이스의 기능적 구성을 나타내는 블록도이다.

주 제어부(401)는 휴대 단말(2000)로부터의 명령에 따라 본체 구동유닛(110), 이동거리 측정유닛(150), 전자 브레이크(118), 수평감지 센서(440), 및 정전감지 센서(472)를 제어하는 기능을 수행하며, 제어 프로그램 알고리즘을 내장한다.

촬영장치(200)와 비파괴 검사유닛(300)은 LAN 스위치(410)에 연결되며, 주 제어부(401)의 제어 하에 수신된 이미지 데이터와 비파괴 검사데이터는 RF 모듈(430)을 통하여 안테나(450)로부터 전송된다.

LAN 스위치 어댑터(412)는 입력되는 전원을 LAN 스위치(410)에 적절한 전원으로 변환하여 공급한다.

마찬가지로, 카메라 어댑터(420)는 입력되는 전원을 카메라(210)에 적합한 전원으로 변환하여 공급한다.

또한, 주 제어부(401)는 모터 드라이버(480)를 제어하여 본체 구동유닛(110)의 모터에 전원을 인가 또는 차단하고 전자 브레이크(118)의 동작을 제어한다.

이동 로봇(2000)에 입력되는 전원은 가령 교류 220V일 수 있으며 전원공급장치(470)에 인가된다.

전원은 한 라인의 전원선을 통하여 공급하여 외부로 노출되는 전선을 간단하게 하는 것이 바람직하며, 가령 케이블(10)에 슬라이드 가능하도록 끼워진 다수의 링이 일정 간격으로 전원선에 고정되도록 하여 전원선이 케이블(10)에 항상 인접하도록 할 수 있다.

제어유닛(400) 내부에는 배터리(462)가 수납되며, 배터리 충전 및 제어부(460)에 의해 입력되는 전원을 이용하여 배터리(462)를 충전한다. 배터리 충전 및 제어부(460)는 주 제어부(401)에 의해 제어되며, 가령 정전시에는 주 제어부(401)의 제어하여 배터리(462)를 전원 소스로 사용하도록 한다.

한편, 배터리(462)로부터 출력되는 전원은 직류-교류 인버터(464)를 통하여 교류로 변환되어 모터 드라이버(480)의 구동을 위한 전원으로 입력되도록 전원 스위치(466)에 공급된다.

전원공급장치(470)에는 정전감지 센서(472)가 부착되며, 감지신호는 증폭기(474)를 통하여 증폭되어 주 제어부(401)에 전달된다.

수평감지 센서(440)는 본체(100)가 수평에 대해 기설정된 각도 이상으로 기울어지는 지를 감지하여 신호를 출력하며, 출력된 신호는 증폭기(444)에서 증폭되고 A/D 컨버터(446)에서 디지털 신호로 변환되어 주 제어부(401)로 전달된다.

한편, 휴대 단말(2000)에는 이동로봇(1000)의 제어를 위한 제어 프로그램이 설치된다.

도 9는 휴대 단말(2000)에 설치된 이동로봇 제어 프로그램의 기능을 보여주는 화면 인터페이스이다.

도 9를 참조하면, 화면 인터페이스는 접속부(20), 표시부(30), 조작부(40) 및 네트워크 상태표시부(50)로 구별된다.

접속부(20)는 이동로봇(1000)과의 재접속이나 접속 종료를 선택적으로 수행하도록 한다.

접속 종료를 선택하면, 휴대 단말(2000)과 이동로봇(1000)과의 무선 통신을 종료하며, 명령을 수신한 이동 로봇(1000)의 주 제어부(401)는 본체 구동유닛(110)의 정지를 포함하여 일체의 기능을 중지한다.

또한, 재접속을 선택하면, 기존의 접속을 해제하여 통신을 초기화한 후, 이동로봇(1000)과의 무선통신을 재개한다.

표시부(30)는 이동로봇(1000)의 주행속도, 이동거리, 및 기울기 정보를 표시한다.

구체적으로, 이동로봇(1000)의 주 제어부(401)가 모터 드라이버(480)로부터 모터의 회전속도 정보를 수신하고, 이동거리 측정유닛(150)으로부터 이동거리 정보를 수신하고, 수평감지 센서(440)로부터 본체(100)의 기울기 정보를 수신하여 휴대 단말(2000)에 전달하면, 휴대 단말(2000)의 제어 프로그램은 표시부(30)에 이를 나타낸다.

도 9를 보면, 주행속도가 30㎐, 이동거리가 1,454m, 그리고 기울기가 -2.13임을 알 수 있다.

조작부(40)는 이동로봇(1000)의 제어를 위한 수치를 조작자로부터 입력받는다.

구간반복 설정부(41)는 이동로봇(1000)의 주행을 반복할 구간을 설정하며, 현재 위치를 기준으로 후방 위치는 (-)로 표시하고 전방 위치는 (+)로 표시된다.

지정위치 설정부(42)는 이동로봇(1000)의 현재 위치를 기준으로 이동할 거리를 미터 단위로 설정하며, 이동로봇(1000)은 설정된 거리만큼 이동하여 정지한다.

여기서, 이동로봇(1000)의 이동거리의 제어는, 가령 이동로봇(1000)으로부터 일정간격으로 거리 값을 수신받아 설정된 값과 비교하여 전진하거나 후진하도록 할 수 있다.

속도 설정부(43)는 이동로봇(1000)이 이동할 속도를 설정하며, 가령 슬라이드 바 형태로 표시될 수 있다.

반복횟수 설정부(44)는 이동로봇(1000)이 설정된 구간에서의 주행을 반복할 횟수를 지정하는데, 무한 반복의 경우에는 별도로 체크하도록 할 수 있다.

조작버튼부(45)는 이동로봇(1000)의 동작을 버튼으로 조작하는데, 가령 정지, 전진 및 후진, 그리고 최초 및 최후 위치로의 이동을 포함할 수 있다.

이동거리 초기화부(46)는 측정되어 누적된 이동거리를 초기화하여 새로운 이동거리를 측정할 수 있도록 한다.

네트워크 상태표시부(50)는 현재의 통신상태를 체크하여 표시하며, 가령 녹색은 정상상태를 나타내고 적색은 비정상상태를 나타내도록 할 수 있다.

이하, 도 1 내지 9를 참조하여 본 발명의 케이블 점검 시스템의 작동에 대해 설명한다.

휴대 단말(2000)에 설치된 이동로봇 제어 프로그램을 구동하면, 제어 프로그램은 이동로봇(1000)과의 통신상태를 체크한다.

정상적인 통신이 이루어지면, 도 9의 화면 인터페이스에서 설정한 파라미터, 가령 주행속도, 지정위치, 구간반복의 경우 반복구간과 반복횟수가 동작명령과 함께 이동로봇(1000)으로 패킷 송신된다.

이동로봇(1000)의 제어유닛(400)의 주 제어부(401)는 휴대 단말(2000)로부터의 명령을 수신하여 본체 구동유닛(110)을 제어하여 본체(100)가 케이블(10)을 따라 주행한다.

이와 함께, 주 제어부(401)는 촬영장치(200)를 구동하여 카메라(210)가 케이블(10)의 표면을 촬영하여 촬영된 영상을 전송하도록 하고, 비파괴 검사유닛(300)을 가동하여 케이블(10) 내부의 손상 여부를 검출한다.

또한, 주 제어부(401)는 이동거리 측정유닛(150)으로부터의 측정데이터를 수신하고, 정전감지 센서(472)로부터 감지신호를 수신하고 수평감지 센서(440)로부터 기울기 데이터를 수신한다.

주 제어부(401)가 이동거리 측정유닛(150)으로부터 수신한 측정데이터와 수평감지 센서(440)로부터 수신한 기울기 데이터를 휴대 단말(2000)로 송신하면, 휴대 단말(2000)의 제어 프로그램은 이를 표시부(30)에 나타낸다.

이와 함께 수신한 기울기 데이터가 기준 데이터에 비해 큰 경우에는, 본체(100)의 양쪽에 대칭으로 설치된 한 쌍의 본체 구동유닛(110)을 각각 개별적으로 제어하여 기울기를 조정할 수 있다. 가령, 어느 한쪽의 모터 구동을 정지하고, 다른 쪽 모터만 구동시켜 기울기를 조정할 수 있다.

주 제어부(401)가 정전감지 센서(472)로부터 정전을 감지한 신호를 수신하면, 배터리 충전 및 제어부(460)를 제어하여 배터리(462)의 전원을 입력 전원으로 교체하고, 주 제어부(401)에 기 설정된 프로세스에 따라, 가령 본체 구동유닛(110)을 정지시킨 다음 휴대 단말(2000)로부터의 명령을 대기하거나 기능을 그대로 수행하면서 정전감지를 휴대 단말(2000)에 송신한다.

한편, 주 제어부(401)는 휴대 단말(2000)과의 통신 상태를 주기적으로 체크하는데, 통신 상태가 비정상임을 감지한 경우, 기 설정된 프로세스에 따라 일정 기간 본체 구동유닛(110)을 정지하고 정상적인 통신 상태의 재개를 기다릴 수 있는데, 이러한 과정이 설정된 횟수만큼 반복되는 경우, 최초 위치로 복귀하는 프로세스를 수행할 수 있다.

상기에서는, 비정상적인 상황에 직면한 경우, 이동로봇(1000)에 대해 취할 수 있는 일 예를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 다른 방식으로 대처할 수 있음은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

10: 케이블
100: 본체
110: 본체 구동유닛
120: 케이블 지지유닛
130: 거치대
150: 이동거리 측정장치
200: 촬영장치
300; 비파괴 검사유닛
400: 제어유닛
452: 연결 바
450: 안테나

Claims

케이블이 길이방향으로 내부를 관통하도록 상기 케이블에 이동 가능하도록 설치된 이동로봇; 및
무선통신을 통하여 상기 이동로봇을 제어하고, 상기 이동로봇으로부터 데이터를 수신하는 휴대 단말을 포함하며,
상기 이동로봇은 상기 케이블의 표면을 촬영하는 촬영유닛과, 상기 케이블의 내부를 검사하는 비파괴 검사유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 이동로봇은,
상기 케이블이 끼워지는 관통구멍이 내부에 길이방향으로 형성된 본체;
상기 본체에 결합하여 상기 케이블의 표면과 접촉하여 상기 케이블에 대해 상기 본체를 이동시키는 본체 구동유닛; 및
상기 본체의 하부에 분리가능하게 결합하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 촬영유닛은, 상기 본체에 결합된 지지 브라켓과, 상기 지지 브라켓의 단부에 부착된 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 비파괴 검사유닛은,
상기 케이블의 표면과 일정 간격으로 이격되어 감싸는 링 형상의 몸체;
상기 몸체의 양단에 설치되는 간격유지부재;
상기 몸체를 상기 본체에 연결하는 연결 로드; 및
상기 몸체 위에 설치되는 마그네틱 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 본체 구동유닛은,
모터와 전자 브레이크가 내부에 수납된 하우징;
상기 하우징의 전면에 결합된 브라켓;
상기 모터의 모터 축에 타이밍 벨트에 의해 양쪽으로 연결되어 동력을 전달받는 한 쌍의 풀리; 및
상기 브라켓에 회전 가능하게 지지되고 상기 풀리와 축 결합하는 주행 바퀴를 포함하는 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 본체 구동유닛에 대응하도록 상기 본체에 결합하여 상기 케이블의 표면과 접촉하여 상기 케이블을 지지하는 케이블 지지유닛을 더 포함하며,
상기 케이블 지지유닛은,
몸체;
상기 몸체의 상면 양측에 돌출된 브라켓;
상기 브라켓에 회전 가능하게 지지된 바퀴;
상기 몸체의 하면에서 상기 바퀴에 대응하는 위치에 각각 돌출된 슬라이더; 및
상기 슬라이더 사이에서, 상기 본체에 일단이 고정되고 타단이 스프링을 개재하여 상기 몸체의 하면에 결합하는 지지 포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 이동 로봇이 상기 케이블에 대해 이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정유닛을 더 포함하며,
상기 이동거리 측정유닛은,
상기 본체의 후면 단부 판에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 브라켓;
상기 브라켓의 내측에 설치되는 한 쌍의 지지 바;
스프링을 개재하여 상기 지지 바에 슬라이드 가능하게 끼워지는 몸체;
상기 몸체에 회전 가능하게 설치되는 바퀴; 및
상기 바퀴에 축 결합하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 휴대 단말로부터의 명령에 따라 상기 본체 구동유닛을 제어하고, 제어 프로그램 알고리즘을 내장하는 주 제어부;
상기 촬영장치와 비파괴 검사유닛과 연결되고 상기 주 제어부의 제어 하에 상기 촬영장치와 비파괴 검사유닛으로부터 각각 이미지 데이터와 비파괴 검사데이터를 수신하는 LAN 스위치;
상기 주 제어부의 제어하에 상기 본체 구동유닛의 모터에 전원을 인가 또는 차단하고 상기 전자 브레이크의 동작을 제어하는 모터 드라이버;
전원을 입력받아 상기 이동 로봇에 공급하는 전원공급장치; 및
상기 입력된 전원으로 배터리를 충전하고, 상기 주 제어부의 제어 하에 상기 배터리에 충전된 전원을 입력 전원으로 대체하는 배터리 충전 및 제어부를 포함하는 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 이동로봇에 공급되는 전원의 정전 여부를 감지하는 정전감지 센서; 및
상기 본체의 수평 각도를 검출하는 수평감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 휴대 단말에는 상기 이동로봇의 구동을 제어하기 위한 이동로봇 제어 프로그램이 설치되며,
상기 이동로봇 제어 프로그램은 접속부, 표시부, 조작부 및 네트워크 상태표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 접속부는 상기 이동로봇과의 재접속이나 접속 종료를 선택적으로 수행하고,
상기 표시부는 상기 이동로봇의 주행속도, 이동거리, 및 기울기 정보를 표시하며,
상기 조작부는 상기 이동로봇의 제어를 위한 수치를 조작자로부터 입력받는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 조작부는,
상기 이동로봇의 주행을 반복할 구간을 설정하는 구간반복 설정부;
상기 이동로봇의 현재 위치를 기준으로 이동할 거리를 설정하는 지정위치 설정부;
상기 이동로봇이 이동할 속도를 설정하는 속도 설정부;
상기 이동로봇이 상기 설정된 구간에서의 주행을 반복할 횟수를 지정하는 반복횟수 설정부;
상기 이동로봇의 동작을 버튼으로 조작하는 조작버튼부; 및
측정되어 누적된 이동거리를 초기화하는 이동거리 초기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 케이블 점검 시스템.