KR20150015887A - 관체 내부 주행장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관체 내부 주행장치에 관한 것으로서, 관체 내부에서 작업을 수행하는 작업수단을 구비한 몸체, 상기 몸체상에 구비되어 상기 몸체가 상기 관체의 내면을 따라 전후방으로 이동하도록 하는 주행유닛, 한 쌍으로 일정한 길이를 가지며 중간부가 상기 몸체의 좌 우측에서 상기 몸체의 주행방향과 수직인 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 틸팅프레임 및 상기 틸팅프레임 각각의 양단에 구비되며 상기 관체의 내측면에 접촉하여 상기 몸체의 주행에 따라 회전하는 복수 개의 이동바퀴를 포함하는 틸팅유닛 및 상기 몸체 또는 상기 틸팅프레임상에 구비되어 상기 몸체와 상기 틸팅프레임 각각의 틸팅을 감지하는 한 쌍의 감지수단 및 상기 감지수단에서 감지된 정보를 기초로 상기 주행유닛을 제어하여 상기 몸체의 주행방향을 유지하는 제어부를 포함하는 경로유지유닛을 포함하는 틸팅프레임을 이용하여 주행경로를 유지하는 관체 내부 주행장치가 개시된다.

Description

관체 내부 주행장치{ Driving Device Inside the Pipe}

본 발명은 관체 내부 주행장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 살펴보면 주행장치에 구비된 틸팅프레임의 틸팅 여부를 감지하여 주행경로를 조절하는 직진성 유지가 가능한 관체 내부 주행장치에 관한 것이다.

관체, 파이프등은 우리 생활에서 많이 이용되고 있으며, 특히 액체 상태의 물질을 이송하기 위해서 필수적으로 사용되고 있다.

관체 내부를 흐르는 유체에 의해서 관체 내부가 부식되거나 파손되는 것을 감지하고 이를 방지하기 위해서 관체 내부의 상태를 측정하거나 도장하는 작업이 필요하게 되었다.

특히, 대형 관체의 경우 직경 및 크기가 거대하여 내부 상태를 감지하는 것은 용이하지만, 내부를 도장하기 많은 어려움이 있었으며 이에 따라 사람이 직접 들어가거나 별도의 장치가 관체 내부로 삽입되어 타워 내부를 도장하였다.

또한, 관체의 직경이 작아서 작업자가 직접 들어가지 못하는 정도의 경우 별도의 소형 로봇을 이용하여 관체 내부 상태의 감지 및 내부 도장을 원활하게 할 수 있도록 한다.

종래에 개발된 관체 내부를 이동하며 작업을 수행하는 장치를 살펴보면 관체 내부를 이동할 수 있는 로봇에 관체 내부를 이동하며 내부상태를 감지하거나 내부에서 작업을 수행하였다.

구체적으로 관체 내부를 이동하며 작업을 수행하는 장치는 별도의 캐터필러를 구비하여 관체 내부에서 이동하며 캐터필러는 폭 방향으로 가변되도록 구성되고, 이와 함께 경사각도를 조절할 수 있도록 구성된다.

하지만 이와 같은 방법은 관체 내부에서 안정적으로 이동을 할 수는 있지만, 주행경로를 이탈하는 것을 감지하지 못할 뿐만 아니라 이에 대응하여 안정적으로 주행경로를 따라 이동할 수 없는 문제점이 있었다.

특히 관체 내부에서 기울어진 상태로 작업을 수행하는 경우 작업 품질이 저하되며 안정적으로 작업을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0098264호

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관체 내부에 삽입되어 관체 내부에서 이동하는 몸체와 몸체 양측에 구비된 틸팅프레임의 틸팅상태를 감지하여 주행장치의 직진성을 감지함으로써 주행경로를 유지하며 이동할 수 있는 직진성 유지가 가능한 관체 내부 주행장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 직진성 유지가 가능한 관체 내부 주행장치는 관체 내부에서 작업을 수행하는 작업수단을 구비한 몸체, 상기 몸체상에 구비되어 상기 몸체가 상기 관체의 내면을 따라 전후방으로 이동하도록 하는 주행유닛, 한 쌍으로 일정한 길이를 가지며 중간부가 상기 몸체의 좌 우측에서 상기 몸체의 주행방향과 수직인 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 틸팅프레임 및 상기 틸팅프레임 각각의 양단에 구비되며 상기 관체의 내측면에 접촉하여 상기 몸체의 주행에 따라 회전하는 복수 개의 이동바퀴를 포함하는 틸팅유닛 및 상기 몸체 또는 상기 틸팅프레임상에 구비되어 상기 몸체와 상기 틸팅프레임 각각의 틸팅을 감지하는 한 쌍의 감지수단 및 상기 감지수단에서 감지된 정보를 기초로 상기 주행유닛을 제어하여 상기 몸체의 주행방향을 유지하는 제어부를 포함하는 경로유지유닛을 포함한다.

또한, 상기 주행유닛은 상기 몸체의 좌 우측에서 서로 대칭되도록 구비되며 상기 관체의 내측면에 접촉하여 회전하는 구동바퀴 및 상기 몸체상에 구비되며 상기 구동바퀴에 각각 개별적으로 연결되어 독립적으로 회전하여 상기 구동바퀴의 회전속도 및 방향을 조절하는 구동수단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 틸팅프레임의 회전각도에 대응하여 상기 몸체 좌우에 구비된 각각의 상기 구동바퀴가 서로 다른 속도로 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 구동바퀴는 상기 몸체상에서 주행방향을 기준으로 좌우 틸팅 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 상기 경로유지유닛은 상기 몸체상에 구비되어 상기 몸체의 기울기 정도를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 기울기감지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 틸팅프레임을 이용하여 주행경로를 유지하는 관체 내부 주행장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 관체의 길이방향을 따라 이동하며 작업을 수행하는 관체 내부 주행장치에서 몸체와 자유회전하며 양단에 구비된 이동바퀴가 관체의 내측면과 접촉하는 틸팅프레임을 구비하여, 틸팅프레임과 몸체의 틸팅여부를 감지하고 이에 대응하여 몸체의 주행방향을 조절 함으로써, 주행장치가 이동경로를 이탈하지 않고 올바르게 이동하도록 할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 몸체의 기울기 정보를 감지하는 별도의 기울기감지부를 더 구비며 관체 내부를 주행하는 주행장치의 기울기 여부를 판단하여 올바른 주행경로를 따라 이동하도록 몸체의 주행방향을 조절함으로써, 관체 내부 주행장치가 경로를 이탈하지 않고 지속적으로 이동하며 작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관체 내부 주행장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 관체 내부 주행장치가 관체 내부에서 주행방향을 이탈하여 틸팅프레임이 회전한 상태를 나타낸 도면;
도 3은 도 2의 관체 내부 주행장치가 관체의 길이방향과 비틀어진 상태로 주행하는 것을 나타낸 도면;
도 4는 도 2의 관체 내부 주행장치가 주행유닛에 의해 주행경로와 주행?향이 일치하게 이동하는 상태를 나타낸 도면;
도 5는 도 4의 관체 내부 주행장치가 관체의 길이방향과 동일한 방향으로 주행하는 상태를 나타낸 도면;
도 6은 도 1의 관체 내부 주행장치가 주행방향의 이탈을 감지하여 올바른 주행방향을 유지하는 과정을 나타낸 순서도;
도 7은 도1의 관체 내부 주행장치가 주행방향에 대하여 기울어져 주행하는 상태를 나타낸 도면; 및
도 8은 도 7의 관체 내부 주행장치가 주행방향과 기울어진 상태로 주행하는 상태를 나타낸 단면도..

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 관체 내부 주행장치에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관체 내부 주행장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 관체(P) 내부 주행장치는 소형 또는 대형관 내부에서 이동하며, 탐사 또는 도장 등 다양한 작업을 수행하는 장치로써, 일반적으로 관체(P)의 내측면을 따라 이동하며 내부에서 작업을 수행하도록 구성된다.

구체적으로 본 발명에 따른 관체(P) 내부 주행장치는 몸체(100), 주행유닛(200), 틸팅유닛(300) 및 경로유지유닛(미도시)을 포함하여 구성된다.

몸체(100)는 관체(P) 내부를 따라 이동하며 관체(P) 내부에서 작업을 수행하는 작업수단(110)이 구비된다.

여기서, 상기 작업수단(110)은 관체(P) 내부의 도장, 촬영 및 코팅 등 다양한 작업을 위한 장치들이 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 관체(P) 내부를 탐사하는 카메라 형태의 작업수단(110)이 구비된다.

몸체(100)는 일반적으로 금속이나 플라스틱제로 구성될 수 있으며 주행유닛(200)에 의해서 선택적으로 관체(P) 내부측면을 따라 이동하며 작업수단(110)을 이용해 작업을 수행한다.

본 실시예에서 몸체(100)는 `H`형태로 형성되며 좌우 대칭되도록 형성된다.

주행유닛(200)은 몸체(100)상에 구비되어 몸체(100)가 관체(P) 내면을 따라 전 후방으로 이동하도록 하는 구성으로써, 본 실시예에서는 한 쌍의 구동바퀴(220)를 구비하여 구동바퀴(220)가 관체(P)의 내측면에 접촉하며 회전하여 몸체(100)를 이동시킨다.

구체적으로 본 실시예에 따른 주행유닛(200)은 구동바퀴(220) 및 구동바퀴(220)를 회전시키는 구동수단(210)을 포함하여 구성되며, 구동바퀴(220)는 몸체(100)의 좌 우측에서 서로 대칭되도록 구비되어 관체(P)의 내측면에 접촉하여 회전한다.

본 실시예에서 구동바퀴(220)는 한 쌍으로 몸체(100)의 좌 우측 각각에 서로 대칭되도록 하나씩 구비되며 각각이 서로 독립적으로 회전 하도록 구성된다.

구동수단(210)은 복수 개의 구동바퀴(220) 각각에 개별적으로 연결되어 선택적으로 구동바퀴(220)가 회전하도록 회전력을 제공하는 구성으로써, 몸체(100)상에 구비되며 구동바퀴(220)에 각각 대응하여 개별적으로 연결되어 독립적으로 회전하며 구동바퀴(220)의 회전속도 및 방향을 조절한다.

구체적으로 본 실시예에서 구동수단(210)은 도시된 바와 같이 몸체(100)의 좌우에 한 쌍이 구비되어 각각이 독립적으로 회전하며 한 쌍의 구동바퀴(220) 각각에 회전력을 제공한다.

이때, 구동수단(210)은 독립적으로 회전속도를 조절할 수 있도록 구동하며 서로 다른 속도로 회전하여 몸체(100)의 주행방향을 조절할 수 있도록 한다.

여기서 도시된 바와 같이 구동수단(210)은 구동바퀴(220)와 분리되어 별도의 동력전달수단(212)을 통해서 회전력을 전달하도록 구성될 수 있으며 이와 달리 구동수단(210)이 직접 구동바퀴(220)와 연결될 수도 있다.

이와 같이 주행유닛(200)이 구성됨에 따라 몸체(100)가 관체(P)의 내측면상에서 길이방향으로 주행경로를 따라 이동할 수 있도록 한다. 여기서 몸체(100)가 주행하는 주행경로는 도시된 바와 같이 Y축 방향을 따라 이동하도록 구성된다.

한편, 본 실시예와 달리 주행유닛(200)은 구동바퀴(220) 형태가 아닌 궤도 또는 레일형태로 형성될 수도 있으며, 주행유닛(200)의 좌 우측 각각에서 서로 다른 속도로 회전하여 주행유닛(200)의 진행속도 및 방향을 조절할 수 있는 구성이라면 어떤 형태로든 적용이 가능하다.

틸팅유닛(300)은 몸체(100)와 회전 가능하게 결합되어 몸체(100)의 주행방향에 따라 선택적으로 회전하도록 구성되며, 크게 틸팅프레임(310) 및 틸팅프레임(310)에 결합되는 이동바퀴(320)를 포함한다.

틸팅프레임(310)은 한 쌍으로 일정한 길이를 가지며 중간부가 상기 몸체(100)의 좌 우측에서 상기 몸체(100)의 주행방향과 수직인 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합된다.,

본 실시예에서 도시된 바와 같이 몸체(100)가 주행하는 주행방향이 Y축 방향인 경우 틸팅프레임(310)은 X축 방향을 회전축으로 하여 상하 틸팅 가능하게 구비되며 양단부에 구비된 이동바퀴(320)가 관체(P)의 내측면과 접촉할 수 있도록 한다.

이때, 틸팅프레임(310)은 몸체(100)의 양측에서 자유회전상태로 결합된다.

그리고 이동바퀴(320)는 틸팅프레임(310)상에서 길이방향에 따른 양단부에 배치되며 관체(P)의 내측면에 접촉하여 몸체(100)의 주행에 따라 함께 회전하도록 구성된다.

본 실시예에서 이동바퀴(320)는 틸팅프레임(310)의 양측 끝단부에 서로 대칭되도록 각각 구비되며 별도의 구동력은 가지지 않는다, 그리고 각각의 이동바퀴(320)가 관체(P)의 내측면에 접촉한 상태로 몸체(100)의 주행에 따라 함께 회전하여 이동하도록 구성된다.

이와 같이 틸팅유닛(300)이 구비됨에 따라 본 발명에 따른 주행장치가 관체(P)의 길이방향을 따라 이동할 때, 관체(P)의 내측면에 안정적으로 접촉하여 이동할 수 있다.

경로유지유닛(미도시)은 본 발명에 따른 관체(P) 내부 주행장치의 주행방향을 조절 및 유지하는 구성으로써, 틸팅유닛(300)과 몸체(100)의 틸팅 각도를 감지하는 감지수단(400) 및 몸체(100)의 주행방향을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다

구체적으로 감지수단(400)은 몸체(100) 또는 틸팅프레임(310)상에 구비되어 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 회전 각도를 감지하는 구성으로써 일반적인 레이저센서나 감지센서, 회전센서 등 다양한 형태의 센서가 적용될 수 있다.

본 실시예에서 감지수단(400)은 몸체(100)상에 구비되어 틸팅프레임(310)이 틸팅되는 경우 틸팅여부 또는 틸팅각도를 감지하여 감지된 정보를 후술하는 상기 제어부로 제공한다.

감지수단(400)은 도시된 바와 같이 몸체(100)의 양측에서 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 결합부에 구비되며 각각이 틸팅프레임(310)과 몸체(100)의 틸팅여부를 감지하도록 구성된다. 감지수단(400)은 일반적인 엔코더가 적용될 수 있다.

이와 같이 몸체(100)의 양측에 각각 구비된 감지수단(400)은 틸팅프레임(310)의 틸팅여부 및 틸팅각도를 감지하여 상기 제어부로 전달한다.

상기 제어부는 감지수단(400)에서 감지된 정보를 기초로 상기 몸체(100)의 주행방향을 제어한다.

구체적으로 본 발명에 따른 상기 제어부는 감지수단(400)으로부터 제공받은 정보를 기초로 주행유닛(200)을 제어하여 몸체(100)의 주행방향을 조절할 수 있으며, 본 실시예에서 상기 제어부는 몸체(100)에 구비된 각각의 구동수단(210)을 제어하며 좌우에 각각에 구비된 구동바퀴(220)의 회전속도를 서로 다르게 조절하여 몸체(100)의 주행방향을 조절한다.

즉, 몸체(100)의 좌우에 구비된 구동바퀴(220)가 서로 다른 속도로 회전함에 따라 몸체(100)의 주행방향이 조절되며, 이에 따라 틸팅프레임(310)이 몸체(100)와 회전하며 틸팅프레임(310)상에 구비된 이동바퀴(320)가 관체(P)의 내측면과 접촉상태를 유지하며 회전한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 틸팅프레임(310)을 이용하여 주행경로를 유지하는 관체(P) 내부 주행장치가 구성됨에 따라, 관체(P)의 내부를 이동할 때 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 회전 상태에 따라 주행장치의 직진성을 판단할 수 있으며, 이에 따라 상기 제어부가 몸체(100)의 주행방향을 조절함으로써 주행장치가 주행경로를 이탈하지 않고 이동할 수 있다.

다음으로 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 관체(P) 내부 주행장치가 관체(P) 내측면상에서 이동하는 상태에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 관체(P) 내부 주행장치가 관체(P) 내부에서 주행방향을 이탈하여 틸팅프레임(310)이 회전한 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 관체(P) 내부 주행장치가 관체(P)의 길이방향과 비틀어진 상태로 주행하는 것을 나타낸 도면이다.

그리고 도 4는 도 2의 관체(P) 내부 주행장치가 주행유닛(200)에 의해 올바른 주행방향으로 이동하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 관체(P) 내부 주행장치가 관체(P)의 길이방향과 동일한 방향으로 주행하는 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 주행장치가 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로를 이탈한 상태에 대해서 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 주행장치가 관체(P) 내부에서 이동하고 있는 상태로써, 몸체(100)와 틸팅프레임(310)이 일정각도 틸팅된 상태로 주행을 하고 있다.

여기서, 몸체(100)는 관체(P)의 길이방향 즉 Y축 방향에 따른 주행경로인 D1과 수평이 아닌 교차된 방향으로 비틀어져서 진행을 하고 있으며 좌우에 구비된 구동바퀴(220)는 관체(P)의 내측면과 접촉한 상태이다.

그리고 몸체(100)와 연결된 각각의 틸팅프레임(310)은 관체(P)의 굴곡진 내면에 대응하여 양단부에 구비된 이동바퀴(320)가 모두 관체(P)의 내측면에 각각 접촉할 수 있도록 시계방향으로 회전한 상태가 된다.

여기서 도시된 바와 같이 몸체(100)의 좌 우측에 각각 구비된 틸팅프레임(310)은 서로 다른 방향으로 회전하여 각각에 구비된 이동바퀴(320)가 관체(P)의 내측면에 접촉하도록 회전한 상태가 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 주행장치는 도 3에 도시된 바와 같이 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1과 주행방향 D2가 평행하지 않는 경우 구동바퀴(220)와 이동바퀴(320)가 모두 관체(P)의 내측면상에 접촉하기 위해서 관체(P)의 굴곡 반경에 대응하여 몸체(100)부에 구비된 각각의 틸팅프레임(310)이 틸팅된다.

구체적으로 도 3을 살펴보면 관체(P)의 길이방향을 따라 주행장치가 이동해야 하는 주행경로는 D1이고 실제 주행장치가 이동하는 주행방향은 D2방향이다.

이와 같은 경우 구동바퀴(220) 및 이동바퀴(320)가 모두 굴곡진 관체(P) 내측면에 접촉하기 위해서는 틸팅프레임(310)이 필연적으로 틸팅되어야 한다. 이는 곡면형태의 관체(P) 내측면상에 4지점 이상의 접촉 시 관체(P)의 길이방향에 따라 평행하게 배치되지 않는 경우 각각의 지점이 서로 다른 높이상에 위치하기 때문이다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 주행장치의 주행방향인 D2가 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1과 평행하지 않은 경우 몸체(100)와 틸팅프레임(310)은 자유회전을 할 수 있는 상태이기 때문에 이동바퀴(320)가 관체(P) 내측면과의 접촉을 위해 틸팅프레임(310)이 각각 서로 다른 방향으로 틸팅된다.

본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 우측에 구비된 틸팅프레임(310)은 전방에 위치한 이동바퀴(320)가 상부에 위치하고 후방에 위치한 이동바퀴(320)는 하부에 위치하도록 틸팅되며, 좌측에 구비된 틸팅프레임(310)은 이와 반대 방향으로 틸팅된다.

이와 같은 상태에서 주행장치가 관체(P)의 내측면을 따라 지속적인 이동은 가능하지만, 관체(P)의 길이방향에 따른 올바른 주행경로 D1을 이탈하였기 때문에 관체(P) 내부에서 수행하는 작업이 올바르게 진행되지 않을 수 있다.

특히, 작업수단(110)을 통해 관체(P) 내부에서 도장 작업을 수행하는 경우 올바르게 도장되지 않아 도장품질이 저하되거나 도장상태가 불량해지는 문제점이 있다.

이와 같이 주행장치가 관체(P) 내부에서 주행경로를 이탈하여 이동하면 틸팅프레임(310)이 틸팅하게 되고 이를 감지수단(400)에서 감지하게 된다.

감지수단(400)에서 감지된 틸팅프레임(310)의 틸팅여부 및 틸팅각도의 정보는 상기 제어부로 전달된다.

이어서, 주행장치가 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로를 이탈한 상태에서 다시 올바른 주행경로로 이동하는 상태에 대해서 살펴보면, 감지수단(400)에서 틸팅프레임(310)이 틸팅된 상태를 감지하여 정보를 상기 제어부로 전달하면, 상기 제어부는 몸체(100)의 주행방향을 조절한다.

구체적으로 본 실시예에서 몸체(100)에 구비된 주행유닛(200)은 한 쌍의 구동바퀴(220) 및 한 쌍의 구동수단(210)을 구비하여 각각이 상기 제어부에 의해 독립적으로 구동하도록 구성되어 있다. 이에 따라 상기 제어부는 좌우 한 쌍의 구동수단(210)이 서로 다른 속도로 구동력을 제공하여 한 쌍의 구동바퀴(220)가 서로 다른 속도로 회전하도록 조절한다.

이와 같이 상기 제어부에 의해서 몸체(100)에 구비된 구동바퀴(220)가 서로 다른 속도로 회전함에 따라 몸체(100)의 주행방향을 조절할 수 있다.

본 실시예에서 도 2에 도시된 바와 같이 주행장치의 주행방향이 주행경로 D1을 기준으로 D2방향과 같이 우측으로 향하는 경우 주행장치는 올바른 주행경로 D1을 따라 이동하기 위해 좌측으로 방향을 전환해야 한다.

이와 같은 경우 상기 제어부는 몸체(100) 좌측에 위치한 구동수단(210)과 우측에 위치한 구동수단(210)을 조작하여 각각에 연결된 구동바퀴(220)의 회전 속도를 조절한다. 본 실시예에서 도시된 바와 같이 좌측으로 방향을 전환하기 위해서는 우측에 위치한 구동바퀴(220)가 상대적으로 더 빠르게 회전하도록 조절한다.

이와 같이 상기 제어부에 의해서 구동바퀴(220)의 회전속도가 조절되어 주행장치의 주행방향 D2가 도 5에 도시된 바와 같이 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1과 평행하도록 조절된다.

구체적으로 도 2와 같이 주행장치의 주행방향이 주행경로 D1과 교차되는 상태에서, 상기 제어부가 구동바퀴(220)의 회전속도를 조절함으로써 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(100)의 주행방향인 D1이 주행경로D2와 평행하도록 조절되며 이에 따라 틸팅프레임(310)과 몸체(100)가 틸팅되지 않은 상태가 된다.

즉, 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 틸팅상태를 감지수단(400)이 감지하는 경우 상기 제어부에서 구동바퀴(220)의 속도를 조절하여 몸체(100)의 주행방향을 조절하며, 이에 따라 몸체(100)와 틸팅프레임(310)이 틸팅되지 않는 상태가 되도록 하여 주행장치의 주행방향D2와 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1이 평행하도록 한다.

또한, 감지수단(400)이 지속적으로 틸팅프레임(310)과 몸체(100)의 회전상태 및 회전각도를 감지하여 상기 제어부에서 피드백함으로써, 몸체(100)가 주행경로를 이탈하지 않고 올바르게 D1을 따라 이동할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동바퀴(220)는 구동수단(210)에 의해 각각의 회전속도가 조절되며 이에 따라 몸체(100)의 주행방향을 조절하도록 구성되어 있다. 하지만 이와 달리 도면에 도시되지는 않았지만 구동바퀴(220)가 좌우 또는 상하 틸팅이 가능하도록 구성되어 선택적으로 주행 방향을 조절할 수 있도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 틸팅여부를 감지하여 상기 제어부가 몸체(100)의 주행방향D2와 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1와 평행하도록 조절함으로써, 본 발명에 따른 주행장치는 직진성을 유지하며 이동할 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 관체(P) 내부 주행장치가 주행경로를 이탈하지 않고 올바른 주행방향을 유지하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 도 1의 관체(P) 내부 주행장치가 주행방향의 이탈을 감지하여 올바른 주행방향을 유지하는 과정을 나타낸 순서도이다.

먼저 본 발명에 따른 주행장치가 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로를 이탈하지 않고 올바른 주행방향으로 이동하는 과정에 대해서 살펴보면 먼저 주행장치가 관체(P)의 내측면을 따라 이동한다(S01).

그리고 이와 함께 감지수단(400)에서 틸팅프레임(310)과 몸체(100)의 틸팅각도를 감지한다(S02). 감지된 틸팅프레임(310)과 몸체(100)의 틸팅정보를 상기 제어부에서 수신받아(S03) 수신된 감지정보를 기초로 좌우 구동바퀴(220)의 회전속도를 조절한다(S04).

이와 같이 상기 제어부가 구동바퀴(220)의 회전속도를 조절하여 몸체(100)의 주행방향을 조절한다.

여기서, 틸팅프레임(310)과 몸체(100)의 틸팅상태가 지속되는지 여부를 감지수단(400)에 의해서 지속적으로 판단한다(S05).

만약 다시 감지수단(400)에서 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 틸팅을 감지하는 경우 상기 제어부는 다시 구동바퀴(220)의 회전속도를 조절하여 몸체(100)의 주행방향을 조절한다.

하지만, 감지수단(400)에서 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 틸팅을 감지하지 않는 경우 상기 제어부는 구동바퀴(220)가 동일한 속도로 회전하도록 하여 주행방향을 조절하지 않는다(S06).

즉, 몸체(100)와 틸팅프레임(310)이 틸팅되는 것은 몸체(100)의 주행방향D2가 관체(P)의 주행방향 D1을 이탈한 상태를 의미하기 때문에 상기 제어부가 몸체(100)와 틸팅프레임(310)의 틸팅을 지속적으로 감지함으로써 주행로봇이 주행경로를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주행장치에 별도의 상기 기울기감지부가 더 구비된 상태에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 도1의 관체(P) 내부 주행장치가 주행방향에 대하여 기울어져 주행하는 상태를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7의 관체(P) 내부 주행장치가 주행방향과 기울어진 상태로 주행하는 상태를 나타낸 단면도이다

본 발명에 따른 상기 경로유지유닛은 몸체(100)상에 구비되어 몸체(100)의 기울기 정도를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 상기 기울기감지부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 기울기감지부는 일반적인 중력센서 등으로 구성될 수 있으며, 몸체(100)가 기울어진 정도를 감지하여 상기 제어부로 전달하도록 구성된다.

본 발명에 따른 주행장치가 관체(P) 내부에서 기울어진 상태로 주행하는 경우 관체(P) 내부에서 수행하는 작업이 올바르게 진행되지 않을 수 있으며, 안정적으로 주행하는데 어려움이 발생할 수 있다.

도 7을 살펴보면 본 발명의 실시예에 따른 주행장치의 주행방향 D2와 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1은 서로 평행하다. 이와 같은 경우 관체(P) 내부 주행장치는 관체(P)의 내부에서 수평을 이루지 못하고 기울어진 상태에서 주행을 하게 된다.

하지만, 틸팅프레임(310)은 틸팅이 되지 않은 상태이기 때문에 상기 제어부에서는 주행장치가 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로D1으로부터의 이탈여부를 감지하지 못하게 된다.

특히 관체(P)의 경우 내측면이 둥근 형태이기 때문에 구동바퀴(220) 및 이동바퀴(320)가 모두 관체(P)의 내측면에 접촉하여 안정적으로 이동을 하더라도 기울어진 상태로 이동할 수도 있다.

이와 같은 경우, 상기 기울기감지부가 몸체(100)의 기울어진 정도를 감지하여 감지된 정보를 상기 제어부로 전달한다.

몸체(100)의 기울기 정보를 감지한 상기 제어부는 몸체(100) 좌우측에 구비된 구동바퀴(220)의 회전 속도를 서로 다르게 조절하여 몸체(100)의 주행방향D2가 주행경로 D1과 일치하도록 조절한다.

구체적으로 본 실시예의 경우 도 7에 도시된 바와 같이 주행장치가 관체(P)의 중심선을 기준으로 우측에서 기울어진 상태로 주행하는 경우 상기 기울기감지부가 이를 감지하여 몸체(100)의 우측에 구비된 구동바퀴(220)가 상대적으로 좌측에 구비된 구동바퀴(220)보다 빠르게 회전하도록 조절하여 몸체(100)의 주행방향 D2를 조절한다.

이와 같이 상기 기울기감지부에서 몸체(100)의 기울기 정도를 감지하여 상기 제어부가 몸체(100)의 주행경로를 조절함에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 주행장치의 주행방향D2와 관체(P)의 길이방향에 따른 주행경로 D1이 일치하도록 조절한다.

이에 따라 이를 상기 기울기감지부에서 감지하여 몸체(100)가 수평을 이루며 관체(P) 내측면을 따라 이동하도록 조절할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 몸체 110: 작업수단
200: 주행유닛 210: 구동수단
220: 구동바퀴 300: 틸팅유닛
310: 틸팅프레임 320: 이동바퀴
400: 감지수단 P: 관체

Claims (5)

1. 관체 내부에서 작업을 수행하는 작업수단을 구비한 몸체;
   상기 몸체에 구비되어 상기 몸체가 상기 관체의 내면을 따라 전후방으로 이동하도록 하는 주행유닛;
   한 쌍으로 일정한 길이를 가지며 중간부가 상기 몸체의 좌 우측에서 상기 몸체의 주행방향과 수직인 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 틸팅프레임 및 상기 틸팅프레임 각각의 양단에 구비되며 상기 몸체의 주행에 따라 회전하는 복수 개의 이동바퀴를 포함하는 틸팅유닛; 및
   상기 몸체 또는 상기 틸팅프레임상에 구비되어 상기 몸체와 상기 틸팅프레임 각각의 틸팅을 감지하는 한 쌍의 감지수단 및 상기 감지수단에서 감지된 정보를 기초로 상기 주행유닛을 제어하여 상기 몸체의 주행방향을 유지하는 제어부를 포함하는 경로유지유닛; 을 포함하는 관체 내부 주행장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주행유닛은,
   상기 몸체의 좌 우측에서 서로 대칭되도록 구비되며 상기 관체의 내측면에 접촉하여 회전하는 구동바퀴 및 상기 몸체상에 구비되며 상기 구동바퀴에 각각 개별적으로 연결되어 독립적으로 회전하여 상기 구동바퀴의 회전속도 및 방향을 조절하는 구동수단을 포함하는 관체 내부 주행장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 틸팅프레임의 회전각도에 대응하여 상기 몸체 좌우에 구비된 각각의 상기 구동바퀴가 서로 다른 속도로 회전하도록 제어하는 관체 내부 주행장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동바퀴는,
   상기 몸체상에서 주행방향을 기준으로 좌우 틸팅 가능하게 결합되는 관체 내부 주행장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 경로유지유닛은,
   상기 몸체상에 구비되어 상기 몸체의 기울기 정도를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 기울기감지부를 더 포함하는 관체 내부 주행장치.

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