KR20140130987A

KR20140130987A - 고소 작업용 공중부양 rov

Info

Publication number: KR20140130987A
Application number: KR20130049693A
Authority: KR
Inventors: 박주이
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-11-12

Abstract

본 발명은 고소의 작업대상물(10)에 대한 작업을 수행하는 ROV에 있어서: 추진기(21)와 부착용 다리(23)(24)를 지니는 본체(20); 상기 본체(20) 상에 탑재되고, 그리퍼(35)를 지니는 작업기(30); 상기 본체(20)의 비행과 작업기(30)의 다축 운동을 제어하는 제어기(40); 및 상기 제어기(40)와 조종 신호를 원격으로 송수신하는 무선조종기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 고소 영역의 작업에 있어서 비행 가능한 원격 조정형 로봇을 투입하여 작업자의 안전사고 우려를 경감하고 다양한 작업을 편리하고 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

고소 작업용 공중부양 ROV{Floating ROV for high place working}

본 발명은 고소 작업용 공중부양 ROV에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고소 영역의 작업을 로봇이 수행할 수 있도록 하여 작업자의 안전을 우선적으로 도모하면서 작업 편리성을 향상하는 고소 작업용 공중부양 ROV에 관한 것이다.

통상적으로 고소작업을 수행하기 위해서는 작업자가 로프에 매달린 상태로 작업지점에 접근하여 작업하지만, 안전과 작업 편리성을 고려하여 발판, 곤들라, 고소차 등의 장비를 사용하는 경우도 있다. 특히 대형체인 선박과 해양 구조물의 고소작업에는 작업자의 안전사고 위험이 항상 수반되고 있으며, 단순한 작업시에도 장비를 이동하여 설치해야 하므로 번거로움이 크다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행특허의 일예로서, 한국 공개특허공보 제2006-0059247호는 헬륨을 포함하는 유체의 부력을 이용하여 하기 작업부를 상승시키기 위한 공중 부양물; 상기 공중 부양물의 부력에 의해 상승하는 작업부; 및 상기 공중 부양물 및 작업부의 높이를 조절하기 위한 높이조절수단을 포함한다. 이에 따라, 공중 부양물을 활용하여 고소 작업의 시간 및 비용을 단축하고 작업 위험도를 감소시키는 효과를 기대한다.

그러나, 이에 의하면 작업부에 작업자가 탑승해야 하므로 안전사고의 위험이 경감되지 않고, 전체적인 외형이 커져 좁은 영역에 접근하여 정밀도를 요하는 작업을 수행하기 곤란하다.

선행특허의 다른 예로서, 한국 공개특허공보 제2009-0092470호는 선박의 도막 측정장치에 있어서, 무선 원격 제어로 주행 가능하고, 영구자석을 이용하여 작업대상물에 부착되어 이동가능한 이동대차와, 상기 이동대차에 설치되어 작업 대상물의 도막 정보를 무선으로 송신하는 이동대차부와; 상기 이동대차의 주행을 제어하는 이동대차 조정기와, 정보를 분석하여 도막 상태를 측정하는 도막 측정기부로 구성된다. 이에 따라, 고소차 및 곤도라 등의 중장비 없이도 원격 측정이 가능하여 장비의 운전효율을 높이고 비용을 절감하는 효과를 기대한다.

그러나, 이에 의하면 단턱과 같이 주행에 지장을 초래하는 장애물이 있는 경우 이동에 소요되는 시간이 길어질뿐더러 경우에 따라서는 아예 이동이 차단되어 작업이 불가능하다.

1. 한국 공개특허공보 제2006-0059247호 "고소 작업 시스템"(공개일자 : 2006. 6. 1.) 2. 한국 공개특허공보 제2009-0092470호 "무선 조정 대차를 이용한 도막 측정장치"(공개일자 : 2009. 9. 1.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 고소 영역의 작업에 있어서 비행 가능한 원격 조정형 로봇을 투입하여 작업자의 안전사고 우려를 경감하고 다양한 작업을 편리하고 정확하게 수행할 수 있는 고소 작업용 공중부양 ROV를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고소의 작업대상물에 대한 작업을 수행하는 ROV에 있어서: 추진기와 부착용 다리를 지니는 본체; 상기 본체 상에 탑재되고, 그리퍼를 지니는 작업기; 및 상기 본체의 비행과 작업기의 다축 운동을 제어하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체의 추진기는 프로펠러 추진기를 탑재한 무인항공기(UAV)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 다리의 적어도 일부는 회동 가능한 구조로 형성되고, 단부에 전자석을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어기는 추진기와 다리를 제어하는 비행제어부, 작업기를 제어하는 작업제어부, 제어신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부, 영상을 획득하는 카메라를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어기는 무선조종기에 의해 조종 신호를 원격으로 송수신하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 무선조종기는 추진기와 다리를 조종하는 비행레버, 작업기를 조종하는 작업레버, 조종 신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부, 조종 상태를 표시하는 디스플레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 고소 영역의 작업에 있어서 비행 가능한 원격 조정형 로봇을 투입하여 작업자의 안전사고 우려를 경감하고 다양한 작업을 편리하고 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공중부양 ROV의 동작전후 상태를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 공중부양 ROV의 주요 회로구성을 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 따른 공중부양 ROV의 작업순서를 나타내는 플로우차트

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 고소의 작업대상물(10)에 대한 작업을 수행하는 ROV 장치에 관하여 개시한다. 고소의 작업대상물(10)은 선박과 해양 구조물과 같은 대형체를 의미하지만 반드시 이에 국한되지 않고, 검사, 보수와 같은 비교적 경하중의 작업을 위주로 하지만 용접, 도장과 같은 중하중의 작업을 배제하지 않는다.

본 발명에 따르면 본체(20)가 추진기(21)와 부착용 다리(23)(24)를 지니는 구조이다. 본체(20)는 경량이면서 고강도의 소재를 사용하여 형성하며 적어도 부분적으로 보호용 커버를 구비한다. 추진기(21)는 본체(20)에 양력과 추진력을 작용하는 수단으로서 공간상의 이동, 방향전환과 더불어 호버링 기능을 지닌다. 다리(23)(24)는 본체(20)를 작업대상물(10)에 부착하기 위한 수단으로서 2개소 이상에 구비된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체(20)의 추진기(21)는 프로펠러 추진기를 탑재한 무인항공기(UAV)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 추진기(21)로서 호버크래프트, 헬기와 같은 프로펠러 추진기를 탑재하면 작업대상물(10)의 원하는 위치에서 일시적으로 정지 비행이 가능하다. 신속한 이동과 안정적 호버링을 위해 본체(20)의 적어도 2개소에 추진기(21)를 설치한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 다리(23)(24)의 적어도 일부는 회동 가능한 구조로 형성되고, 단부에 전자석(26)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1에는 상측으로 고정다리(23)가 하측으로 회동다리(24)가 설치된 상태를 예시한다. 회동다리(24)는 볼스크류, 액츄에이터 등을 사용하여 착륙이나 비행중에는 접고 작업대상물(10)에 부착시에는 고정다리(23)와 적절한 간격으로 펼친다. 고정다리(23)와 회동다리(24)는 모두 자력의 온오프 제어가 용이하도록 전자석(26)을 구비하는 것이 좋다. 물론 도시에는 생략하나 전자석(26) 대신 매그스위치와 레버 전환 기구를 사용할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 그리퍼(35)를 지니는 작업기(30)가 상기 본체(20) 상에 탑재되는 구조이다. 작업기(30)는 아암(32) 상에 그리퍼(35)를 연결한 다축 구동의 매니퓰레이터로 구성한다. 그리퍼(35)는 작업을 위한 측정도구, 연장 등을 파지하는 부분으로서 적어도 상하 회동과 회전운동을 구현하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 제어기(40)가 상기 본체(20)의 비행과 작업기(30)의 다축 운동을 제어한다. 제어기(40)는 본체(20) 상에서 작업기(30)의 후방으로 배치되고, 지상과 무선으로 통신하기 위한 안테나(47)를 외부에 구비한다. 본체(20)의 비행은 이착륙, 방향전환, 호버링 외에 다리(23)(24)의 부착운동을 포함하는 기능이다. 작업기(30)의 다축 운동은 아암(32)과 그리퍼(35)를 기반으로 하는 운동을 의미한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(40)는 추진기(21)와 다리(23)(24)를 제어하는 비행제어부(41), 작업기(30)를 제어하는 작업제어부(42), 제어신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부(43), 영상을 획득하는 카메라(45)를 구비한다. 비행제어부(41)는 후술하는 무선조종기(50)의 지령에 대응하여 본체(20)의 이착륙과 탈부착을 수행한다. 무선통신부(43)는 무선조종기(50)의 지령에 대응하여 회동다리(24)의 회동운동과 다리(23)(24)에 고정된 전자석(26)의 온오프를 수행한다. 무선통신부(43)는 직비, 블루투스, 적외선방식 보다는 상대적으로 통신거리가 긴 RF방식, CDMA방식 등을 채용함이 적절하다. 카메라(45)는 작업대상물(10)과 그리퍼(35)에 대한 영상을 획득하는 외에 원하는 방향으로 회동하여 다른 영상도 획득할 수 있다. 물론 카메라(45)의 영상이 선명성을 유지하도록 포커싱, 줌인 기능과 조명 기능도 부가된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 무선조종기(50)가 상기 제어기(40)와 조종 신호를 원격으로 송수신한다. 무선조종기(50)는 지상에서 작업자가 제어기(40)에 대한 지령을 전달하고 필요한 정보를 획득하는 수단으로서 실시간 운용체제(RTOS, Real Time Operating System)를 탑재하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 무선조종기(50)는 추진기(21)와 다리(23)(24)를 조종하는 비행레버(51), 작업기(30)를 조종하는 작업레버(52), 조종 신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부(53), 조종 상태를 표시하는 디스플레이(55)를 구비한다. 비행레버(51)와 작업레버(52)는 조작의 편의성을 고려하여 조이스틱, 조그셔틀 등의 입력수단을 사용할 수 있다. 비행레버(51)의 조작으로 본체(20)의 이착륙, 회동다리(24)의 회동, 전자석(26)의 온오프가 수행되고, 작업레버(52)의 조작으로 그리퍼(35)의 자세 변화가 수행된다. 무선통신부(53)는 제어기(40)의 무선통신부(43)와 실시간으로 제어 및 영상 데이터를 송수신한다. 디스플레이(55)는 본체(20), 작업기(30)의 조작상태와 카메라(45)의 영상을 실시간으로 표시한다.

작동에 있어서, 도 3을 참조하면, 작업자가 무선조종기(50)의 비행레버(51)를 이용하여 추진기(21)를 구동하여 작업지점까지 본체(20)를 이동하고, 작업대상물(10)의 원하는 위치에서 회동다리(24)를 펴서 천천히 접근하고, 디스플레이(55)의 영상을 확인하면서 전자석(26)을 온시켜 본체(20)를 견실하게 부착하고, 추진기(21)를 오프한 상태에서 카메라(45)를 통하여 실시간으로 영상을 획득하고, 무선조종기(50)의 작업레버(52)를 이용하여 작업기(30)의 아암(32)과 그리퍼(35)를 조종하여 원하는 작업을 완료한다.

작업 완료후 상기의 역순으로 전자석(26)을 오프하는 동시에 추진기(21)를 온시키고 작업기(30)와 회동다리(24)를 원위치로 복귀한 상태에서 다른 작업위치로 이동하거나 지상의 설정된 위치에 착륙한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 작업대상물 20: 본체
21: 추진기 23: 고정다리
24: 회동다리 26: 전자석
30: 작업기 32: 아암
35: 그리퍼 40: 제어기
41: 비행제어부 42: 작업제어부
43: 무선통신부 45: 카메라
47: 안테나 50: 무선조종기
51: 비행레버 52: 작업레버
53: 무선통신부 55: 디스플레이

Claims

고소의 작업대상물(10)에 대한 작업을 수행하는 ROV에 있어서:
추진기(21)와 부착용 다리(23)(24)를 지니는 본체(20);
상기 본체(20) 상에 탑재되고, 그리퍼(35)를 지니는 작업기(30); 및
상기 본체(20)의 비행과 작업기(30)의 다축 운동을 제어하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(20)의 추진기(21)는 프로펠러 추진기를 탑재한 무인항공기(UAV)를 사용하는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.
청구항 1에 있어서,
상기 다리(23)(24)의 적어도 일부는 회동 가능한 구조로 형성되고, 단부에 전자석(26)을 구비하는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(40)는 추진기(21)와 다리(23)(24)를 제어하는 비행제어부(41), 작업기(30)를 제어하는 작업제어부(42), 제어신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부(43), 영상을 획득하는 카메라(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(40)는 무선조종기(50)에 의해 조종 신호를 원격으로 송수신하는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.
청구항 5에 있어서,
상기 무선조종기(50)는 추진기(21)와 다리(23)(24)를 조종하는 비행레버(51), 작업기(30)를 조종하는 작업레버(52), 조종 신호를 원격으로 송수신하는 무선통신부(53), 조종 상태를 표시하는 디스플레이(55)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고소 작업용 공중부양 ROV.