KR20190043748A - 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 도관의 내부로 지능형 로봇을 투입하여 경로 형성, 이동 및 보수 공정이 자동으로 이루어지도록 하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템에 관한 것이다. 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템은 도관의 내부를 따라 이동되어 미리 결정된 보수 위치를 탐색하는 지능형 로봇(30); 지능형 로봇(30)의 이동 경로 및 보수 위치의 환경을 탐지하는 공정 환경 탐지 유닛(22); 도관의 외부에 배치되고, 공정 환경 탐지 유닛(22)에서 전송된 정보에 기초하여 지능형 로봇(30)의 이동 과정을 제어하는 제어/작동 모듈(10); 및 보수 위치에서 지능형 로봇(30)의 보수 공정의 진행 과정을 설정하는 공정 설정 모듈(20)을 포함하고, 상기 지능형 로봇(30)은 길이 조절이 가능한 실린더 구조를 가진다.

Description

지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템{A System for Repairing a Pipe Using a Intelligent Repairing Robot}
본 발명은 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 도관의 내부로 지능형 로봇을 투입하여 경로 형성, 이동 및 보수 공정이 자동으로 이루어지도록 하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템에 관한 것이다.
하수관을 포함하는 다양한 지하 매설관은 매설된 상태에서 하자가 발생될 수 있고, 이와 같은 하자의 보수를 위하여 보수 로봇과 같은 장치가 사용될 수 있다. 그러나 예를 들어 800 ㎜ 이상이 되는 큰 직경을 가지는 하수관과 같은 지하 도관 경우 로봇에 의한 보수가 어렵고, 직접 사람이 하수관 내부로 투입되어 보수가 이루어져야 하는 경우가 발생될 수 있다. 또한 로봇에 의하여 보수 공정이 진행되는 경우 로봇을 정해진 위치에 고정하기 어렵다는 문제점을 가진다. 또한 보수관의 직경에 관계없이 하수관의 보수는 로봇에 의하여 자동으로 이루어지는 것이 유리하다. 그러므로 지하 도관의 자동 보수가 가능하도록 하는 하수관 보수 로봇이 개발될 필요가 있다.
특허공개번호 제10-2004-0045557호는 하수의 흐름에 장애가 되는 하수 유입관이나 각종 장애물을 절삭 및 파쇄를 하는 한편 유해 가스의 검출과 하수관의 단층을 검사하여 손상 여부와 수명을 판단하는 하수관 검사와 보수용 로봇에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 제10-0825902호는 이동수단, 가지관 튜브의 높이 조절 수단, 회동 수단 및 각도 조절 수단을 구비하여 다양한 형태의 가지관에 대한 비굴착 보수에 적합하도록 구성된 가지관 비굴착 보수로봇에 대하여 개시한다.
지하 매설 도관을 비롯한 다양한 형태의 도관은 서로 다른 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 다양한 크기의 지름을 가질 수 있다. 이와 같은 도관의 내부에 균열과 같은 하자가 발생되는 경우 사람이 투입되어 보수 작업이 진행될 수 있지만 도관의 구조에 따라 사람이 투입되기 어려울 수 있다. 또한 인력에 의한 보수는 다양한 문제를 발생시킬 수 있으므로 보수와 관련된 전체 공정이 자동으로 이루어지는 것이 유리하다. 이와 같은 로봇에 의한 자동 보수 공정의 진행을 위하여 제어 모듈이 배치될 필요가 있고, 제어 모듈은 도관의 외부에 배치되면서 다양한 지름을 가진 도관에 적용이 가능하면서 보수와 관련된 다양한 작업이 가능한 로봇이 개발될 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 시스템에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허공개번호 제10-2004-0045557호(주식회사 중부피스코, 하수관 검사와 보수용 로봇, 2004년06월02일 공개) 하수관 검사와 보수용 로봇 선행기술2: 특허등록번호 제10-0825902호(평원개발(주), 2008년04월28일 공고) 가지관 비굴착식 보수로봇
본 발명의 목적은 도관의 구조에 따라 길이 조절, 폭의 조절이 가능하면서 도관 내부의 환경 상황을 모니터링을 하면서 보수 작업이 자동으로 진행될 수 있도록 하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템은 도관의 내부를 따라 이동되어 미리 결정된 보수 위치를 탐색하는 지능형 로봇; 지능형 로봇의 이동 경로 및 보수 위치의 환경을 탐지하는 공정 환경 탐지 유닛; 도관의 외부에 배치되고, 공정 환경 탐지 유닛에서 전송된 정보에 기초하여 지능형 로봇의 이동 과정을 제어하는 제어/작동 모듈; 및 보수 위치에서 지능형 로봇의 보수 공정의 진행 과정을 설정하는 공정 설정 모듈을 포함하고, 상기 지능형 로봇은 길이 조절이 가능한 실린더 구조를 가진다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지능형 로봇의 이동 경로의 구조 정보 및 이동 경로에서 발생되는 장애 요소에 대한 위치 정보를 생성하는 환경 생성 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 지능형 로봇은 서로 다른 실린더 몸체의 연결 길이를 조절하는 길이 조절 커넥터; 및 실린더 몸체에 결합된 연장 길이의 조절이 가능한 적어도 하나의 이동 다리 모듈을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 로봇의 작동 과정에서 음성 신호를 발생시키는 음성 발생 유닛을 더 포함한다.
본 발명에 따른 보수 시스템은 하수도관을 비롯한 다양한 구조를 가지는 도관의 보수 공정이 자동으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 보수 시스템은 수평 방향으로 길이 조절이 가능하면서 이와 동시에 이동 수단이 신축성을 가지도록 하는 것에 의하여 도관의 지름에 관계없이 적용될 수 있도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 보수 시스템은 모르타르 또는 지수 용액에 의한 보수가 가능하도록 하면서 이와 동시에 이동 과정에서 발생되는 다양한 형태의 장애물 제거 작업이 자동으로 실행될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 보수 시스템의 적용되는 모듈 사이의 연결 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 보수 시스템에 적용되는 지능형 로봇의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 보수 시스템이 적용되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템은 도관의 내부를 따라 이동되어 미리 결정된 보수 위치를 탐색하는 지능형 로봇(30); 지능형 로봇(30)의 이동 경로 및 보수 위치의 환경을 탐지하는 공정 환경 탐지 유닛(22); 도관의 외부에 배치되고, 공정 환경 탐지 유닛(22)에서 전송된 정보에 기초하여 지능형 로봇(30)의 이동 과정을 제어하는 제어/작동 모듈(10); 및 보수 위치에서 지능형 로봇(30)의 보수 공정의 진행 과정을 설정하는 공정 설정 모듈(20)을 포함하고, 상기 지능형 로봇(30)은 길이 조절이 가능한 실린더 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
지능형 로봇(30)은 도관의 내부를 따라 이동할 수 있는 이동성, 도관의 내부 환경 조건을 탐지할 수 있는 탐지 능력, 도관의 내부 상황에 따라 형상을 변경할 수 있는 형태 조절 능력 및 하자 부분의 형태에 따라 자동으로 하자를 보수할 수 있는 보수 능력을 가질 수 있다. 도관의 내부는 다양한 형상, 구조 또는 직경을 가질 수 있고, 지능형 로봇(30)은 도관 내부의 형상에 관계없이 이동 가능하도록 형상 또는 구조가 조절될 수 있다. 이와 같이 지능형 로봇은 도관 내부의 구조에 적절하게 구조적으로 변형될 수 있으면서 보수 공정이 자동으로 진행될 수 있도록 하는 지능형 구조를 가진다.
지능형 로봇(30)의 이동 또는 보수 공정을 위하여 보수 환경이 탐지될 필요가 있고, 공정 환경 탐지 유닛(22)은 도관 내부의 환경을 탐지하면서 보수 조건을 탐색할 수 있다. 공정 환경 탐지 유닛(22)은 영상 획득 유닛, 거리 측정 유닛 또는 분위기 탐지 유닛과 같은 것을 포함할 수 있다. 또한 공정 환경 탐지 유닛(22)은 장애물 결정 기능을 가질 수 있다. 구체적으로 도관에 대한 미리 결정된 모델 및 도관 내부에 흐르는 유체에 대한 데이터를 저장하면서 이를 영상 모델 형태로 만들 수 있다. 그리고 장애물, 오염도, 도관 내부 표면의 구조적 변화, 온도 분포, 압력 변화 또는 기체 스트림에 대한 데이터를 영상 모델에 표시할 수 있다. 이와 같이 공정 환경 탐지 유닛(22)은 도관 내부의 다양한 조건을 탐지하고 그에 따른 결과를 공정 데이터로 생성하면서 가시적으로 만드는 기능을 가질 수 있다.
지능형 로봇(30)은 제어/작동 모듈(10)에 의하여 작동이 될 수 있고, 제어/작동 모듈(10)은 도관의 외부에 설치될 수 있다. 도관의 외부에 설치되는 제어/작동 모듈(10)과 도관의 내부에서 작동되는 지능형 로봇(30)은 유선 또는 무선 통신에 의하여 연결이 될 수 있다. 보수 공정은 미리 결정되거나, 공정 환경 탐지 유닛(22)의 탐색에 의하여 결정될 수 있다. 공정 환경 탐지 유닛(22)의 탐색 결과가 상태 데이터 유닛(22a)을 경유하여 제어/작동 모듈(10)로 전송될 수 있다. 그리고 제어/작동 모듈(10)은 상태 데이터 유닛(22a)으로부터 전송된 정보에 기초하여 보수 방법을 결정할 수 있다. 상태 데이터 유닛(22a)은 도관 내부의 현재 상태와 도관의 설계에 따른 기준 조건을 대비하여 도관 내부의 이상 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로 도관 내부의 공기 오염도, 유체의 흐름, 온도 또는 압력 변화에 기초하여 도관 내부에서 이상 상태의 발생 여부를 확인할 수 있고, 이에 기초하여 하자 발생 위치를 탐지할 수 있다. 또한 영상 유닛에 기초하여 하자 발생 지점을 확인할 수 있다.
제어/작동 모듈(10)에 의하여 이상 여부의 발생 가능성에 기초하여 탐색되어야 하는 위치가 결정되거나. 탐색 결과에 따라 보수 위치가 결정되면 공정 설정 모듈(20)에 의하여 공정 과정이 결정이 될 수 있다. 공정 과정의 결정은 지능형 로봇(30)에 의하여 공정이 진행되는 방법, 순서 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 상태 데이터 유닛(22a)으로 전송된 정보에 기초하여 공정 단계 결정 유닛(21)은 지능형 로봇(30)에 의한 보수 작업 단계를 결정할 수 있다. 공정 단계 결정 유닛(21)은 결정된 공정 순서를 공정 설정 모듈(20)로 전송할 수 있고, 공정 단계 결정 유닛(21)에서 결정된 공정 단계는 조건 확인 유닛(21a)에 의하여 확인될 수 있다. 구체적으로 조건 확인 유닛(21a)은 이동 과정에서 또는 보수 과정에서 도관 내부의 조건이 변화되었는지 여부를 확인할 수 있고, 이에 따라 공정 단계 결정 유닛(21)에 의하여 이미 결정된 조건의 유지 여부를 결정할 수 있다.
공정 설정 모듈(20)에 저장된 공정 과정에 따라 지능형 로봇(30)이 이동될 수 있고, 지능형 로봇(30)에 의하여 보수 공정이 진행될 수 있다. 지능형 로봇(30)의 이동 및 보수 과정은 도관의 외부에 배치된 제어/작동 모듈(10)에 의하여 결정될 수 있고, 이에 의하여 보수 공정 전체가 자동으로 진행될 수 있다.
아래에서 이와 같은 보수 공정이 자동으로 진행되는 과정이 구체적으로 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 보수 시스템의 적용되는 모듈 사이의 연결 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 보수 시스템은 지능형 로봇(30)의 이동 경로의 구조 정보 및 이동 경로에서 발생되는 장애 요소에 대한 위치 정보를 생성하는 환경 생성 유닛(23)을 더 포함할 수 있다.
제어 모듈(11)에 의하여 지능형 로봇의 작동이 제어될 수 있고, 제어 모듈(11)은 중계 모듈(12)을 통하여 지능형 로봇과 데이터 통신이 가능하다. 중계 모듈(12)은 도관의 외부에 설치될 수 있고, 예를 들어 제어 모듈(11) 또는 이와 관련된 장치가 차량 내부에 설치되고, 중계 모듈(12)은 차량이 외부에 설치될 수 있다. 중계 모듈(12)은 유선 또는 무선으로 지능형 로봇과 연결될 수 있고, 이를 위한 중계 유닛을 포함할 수 있다. 구체적으로 중계 모듈(12)은 지면 또는 구조물에 고정을 위한 고정 베이스(121); 고정 베이스(121)에 설치된 유도 부재(121a); 고정 베이스(121)의 이동을 위한 바퀴와 같은 이동 수단(121b); 고정 베이스(121)에 설치되어 통신 케이블 또는 탐지 케이블과 같은 연결 케이블(123)의 길이를 조절하는 릴 유닛(122); 릴 유닛(122)의 작동을 조절하는 작동 조절 유닛(125); 지능형 로봇(30) 또는 제어 모듈(11)로부터 전송된 신호를 처리하는 신호 처리 유닛(126); 및 지능형 로봇(30)의 작동 상태를 탐지하는 감시 유닛(127)을 포함할 수 있다. 지능형 로봇(30)과 중계 모듈(12)은 결합 탭(124)에 의하여 서로 연결될 수 있고, 결합 탭(124)은 통신을 위한 포트 기능을 할 수 있다.
고정 베이스(121)는 고정 다리에 의하여 지면 또는 구조물에 고정될 수 있는 다양한 구조로 만들어질 수 있고, 차량의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 지능형 로봇(30)에 결합 탭(124)이 결합될 수 있는 커넥터가 형성될 수 있고, 결합 탭(124)이 지능형 로봇(30)에 결합되면 지능형 로봇(30)이 도관 내부를 따라 이동될 수 있다. 유도 부재(121a)는 연결 케이블(123)이 안정적으로 풀리거나, 감기도록 하는 기능을 가질 수 있고, 예를 들어 고정 베이스(121)에 양쪽 끝이 고정된 역-U자 형상이 될 수 있다. 유도 부재(121a)에 연결 케이블(123)의 유도를 위한 유도 홈이 형성될 수 있다. 지능형 로봇(30)의 이동에 따라 릴 유닛(122)이 작동 조절 유닛(125)의 작동에 의하여 회전이 될 수 있고, 이에 의하여 연결 케이블(123)의 길이가 조절될 수 있다. 작동 조절 유닛(125)은 예를 들어 감속 기어를 가진 모터와 같은 구동 유닛을 포함할 수 있고, 장력 탐지 유닛을 포함할 수 있다. 지능형 로봇(30)의 작동 상태에 대한 정보가 감시 유닛(127)으로 전송될 수 있고, 예를 들어 지능형 로봇(30)의 위치, 이동 또는 정지 여부, 다양한 구성의 작동 상태에 대한 정보가 감시 유닛(127)으로 전송될 수 있다. 이와 같은 지능형 로봇(30)의 작동 상태에 대한 정보는 연결 케이블(123)을 통하여 전송되거나, 무선으로 전송될 수 있다.
신호 처리 유닛(126)은 제어 모듈(11)과 지능형 로봇(30) 사이에 신호 또는 데이터 처리를 하는 기능을 할 수 있고, 신호 처리 유닛(126)과 지능형 로봇(30)은 연결 케이블(123)에 의하여 또는 무선으로 통신이 가능하도록 연결될 수 있다. 예를 들어 제어 모듈(11)로부터 지능형 로봇(30)으로 탐지 모듈의 작동을 위한 작동 신호를 연결 케이블(123)을 통하여 지능형 로봇(30)으로 전송할 수 있고, 탐지 모듈에서 획득된 영상 신호가 연결 케이블(123)을 통하여 신호 처리 유닛(126)으로 전송될 수 있다. 신호 처리 유닛(126)과 제어 모듈(11)은 유선 또는 무선으로 서로 연결될 수 있다.
지능형 로봇(30)은 도관 내부의 다양한 위치로 이동 가능한 구조를 가질 수 있고, 이동 과정에서 도관 내부의 환경 상황이 탐지될 수 있다. 탐지된 정보는 다양한 위치의 온도, 압력, 유체 흐름, 오염 수준, 습도, 누수 상황과 같은 것을 포함할 수 있다. 또한 탐지된 정보는 이동 경로의 구조 정보 및 이동 경로에서 발생되는 장애 요소에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다. 이동 경로의 구조 및 장애 요소에 대한 정보에 의하여 환경 생성 유닛(23)은 이동 맵을 형성할 수 있고, 이동 맵은 제어 모듈(11)을 경유하여 작동 조절 유닛(125)으로 전송될 수 있다. 작동 조절 유닛(125)은 이동 맵에 기초하여 연결 케이블(123)의 길이를 조절할 수 있고, 연결 케이블(123)로부터 장력이 탐지될 수 있다. 그리고 탐지된 장력이 미리 결정된 범위를 벗어나면 경보를 발생시킬 수 있고, 이에 따라 지능형 로봇(30)의 이동 상태가 탐지 모듈로부터 탐지된 정보에 기초하여 확인될 수 있다.
제어 모듈(11)과 지능형 로봇(30) 사이의 신호 전송 및 데이터 통신은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 보수 시스템에 적용되는 지능형 로봇의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 지능형 로봇은 수평 방향을 따라 길이 조절이 가능하도록 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)를 결합시키는 길이 조절 유닛(32); 길이 조절 유닛(32)에 회전 가능하도록 결합된 적어도 하나의 보수 암 모듈(34a, 34b); 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 결합된 다수 개의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d); 및 1 실린더 몸체(31a)의 앞쪽에 배치된 탐지 모듈(35)을 포함하고, 다수 개의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d) 각각은 길이 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다.
1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)는 각각 실린더 형상이 될 수 있고, 각각의 한쪽 끝이 길이 조절 유닛(32)에 결합될 수 있다. 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)는 동일 또는 유사한 형상으로 만들어질 수 있고, 내부에 작동을 위한 전기 배선, 모르타르, 지수 용액 또는 이와 유사한 보수 용액의 이송을 위한 이송 튜브 또는 이송관이 설치될 수 있다. 길이 조절 유닛(32)은 적어도 하나의 회전 가능한 회전 드럼을 포함할 수 있고, 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)는 각각 회전 드럼에 양쪽 끝에 결합될 수 있다. 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)는 길이 조절 유닛(32)이 연결된 부분이 삽입 또는 수용되는 형태로 서로 결합이 가능한 구조가 될 수 있다. 구체적으로 2 실린더 몸체(31b)가 길이 조절 유닛(32)의 회전에 의하여 또는 다른 조절 유닛에 의하여 1 실린더 몸체(31a)의 내부로 길이 조절이 가능한 형태로 삽입이 될 수 있다. 이에 의하여 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 전체 길이가 조절될 수 있다.
길이 조절 유닛(32)은 전체적으로 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 비하여 큰 직경을 가지는 드럼 또는 원판 형상이 될 수 있고, 길이 조절 유닛(32)의 둘레 면에 적어도 하나의 보수 암 모듈(34a, 34b)이 결합될 수 있다. 보수 암 모듈(34a, 34b)은 지하 도관과 같은 이송 도관의 보수 지점을 보수하는 기능을 가질 수 있다. 보수 암 모듈(34a, 34b)은 길이 조절이 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 보수 암 모듈(34a, 34b)은 길이 조절 유닛(32)의 둘레 면을 따라 회전될 수 있고, 보수 암 모듈(34a, 34b)은 보수 과정에서 정해진 위치에 고정되거나, 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 둘레 면을 따라 회전될 수 있다. 구체적으로 모르타르 또는 다른 보수 용액을 도관의 내부 둘레 면에 분무하기 위하여 보수 암 모듈(34a, 34b)이 길이 조절 유닛(32)의 둘레 면을 따라 회전될 수 있다. 또는 지수 용액을 균열이 발생된 보수 지점으로 주입하기 위하여 보수 암 모듈(34a, 34b)의 한쪽 끝이 보수 지점의 다른 끝에 고정될 수 있다. 그리고 보수 암 모듈(34a, 34b)의 다른 끝이 보수 지점에 밀착될 수 있고, 이후 외부로부터 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)를 경유하여 보수 지점으로 주입될 수 있다. 또는 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 내부에 저장된 지수 용액이 보수 지점으로 주입될 수 있다.
한 쌍의 보수 암 모듈(34a, 34b)이 길이 조절 유닛(32)에 결합될 수 있고, 한 쌍의 보수 암 모듈(34a, 34b)은 독립적으로 또는 일체로 길이 조절 유닛(32)의 둘레 면을 따라 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 한 쌍의 보수 암 모듈(34a, 34b) 중 하나의 모듈에 의하여 보수 공정이 진행되고, 다른 모듈에 의하여 지능형 로봇이 안정적으로 정해진 위치에 고정될 수 있다.
1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 둘레 면에 다수 개의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)이 결합될 수 있고, 예를 들어 네 개의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)이 서로 둘레 면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)은 길이 조절이 가능한 구조가 되면서 끝 부분에 롤러 형태의 바퀴와 같은 이송 수단(332a, 332b)이 결합될 수 있다. 각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)은 각각 길이 조절이 가능한 구조로 만들어질 수 있고, 이에 의하여 관로 내부에 형성될 수 있는 다양한 경로를 따라 지능형 로봇의 이동이 가능하도록 한다. 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)은 길이 조절이 가능한 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
1 실린더 몸체(31a)의 한쪽 끝은 길이 조절 유닛(32)에 결합되고, 다른 끝에 탐지 모듈(35)이 결합될 수 있다. 탐지 모듈(35)에 의하여 보수가 되는 관로 내부의 환경이 탐지될 수 있고, 보수 지점의 정확한 위치가 결정될 수 있다. 또한 탐지 모듈(35)은 보수 로봇의 이동 경로를 탐지하여 이동을 유도하는 기능을 가질 수 있다. 1 실린더 몸체(31a)의 한쪽 끝에 원판 또는 드럼 형상의 각 조절 드럼(311)이 배치될 수 있고, 각 조절 드럼(311)의 회전에 의하여 탐지 모듈(35)의 도관의 둘레 면에서 각이 조절될 수 있다. 또한 탐지 모듈(35)은 각 조절 드럼(311)의 회전 중심축 방향으로 연장되는 결합 브래킷(351); 결합 브래킷(351)의 연장 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 연장되는 회전 부재(352); 및 회전 부재(352)의 끝 부분에 결합된 탐지 유닛(353)을 포함할 수 있다.
회전 부재(352)의 한쪽 끝은 결합 브래킷(351)에 고정되고, 회전 부재(352)의 다른 끝에 탐지 유닛(353)이 결합될 수 있다. 회전 부재(352)는 결합 브래킷(351)에 대하여 앞쪽 또는 뒤쪽으로 회전 가능하고, 탐지 유닛(353)은 결합 브래킷(351)에 대하여 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 탐지 유닛(353)은 엘이디 소자로 이루어진 조명 유닛 및 카메라 유닛을 포함할 수 있고, 카메라 유닛은 줌-인 또는 줌-아웃 기능을 가질 수 있다. 회전 부재(352) 또는 탐지 유닛(353)의 회전 각도가 제어 모듈에 의하여 제어될 수 있다. 탐지 유닛(353)을 통하여 획득된 탐지 정보는 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 배치된 전기 배선을 통하여 연결 케이블을 경유하여 신호 처리 유닛으로 전송될 수 있다. 이후 제어 모듈로 전송되어 디스플레이 유닛에 디스플레이에 표시될 수 있다.
각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)은 서로 연결된 다수 개의 선형 부재로 이루어질 수 있고, 다수 개의 선형 부재는 중심 부분이 서로 결합되는 방식으로 차례대로 연결될 수 있다. 구체적으로 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 고정 브래킷이 형성되고, 고정 브래킷에 압력 조절 실린더가 결합될 수 있다. 압력 조절 실린더에 하나의 선형 부재가 결합될 수 있고, 다른 선형 부재가 중심이 결합되는 방식으로 차례대로 서로 연결될 수 있다. 하나의 선형 부재는 선형 구조를 가진 압력 조절 실린더를 따라 이동될 수 있고, 하나의 선형 부재의 이동에 따라 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)의 길이가 조절될 수 있다. 선형 부재에 결합된 이동 수단(332a, 332b)의 회전에 의하여 지능형 로봇이 도관의 내부 면을 따라 이동될 수 있다. 각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)에 결합된 이동 수단(332a, 332b)의 접촉 압력이 서로 다를 수 있고, 접촉 압력은 압력 조절 실린더에 결합이 된 하나의 선형 부재의 이동 거리에 따라 탐지될 수 있다. 이와 같은 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)의 구조는 각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)이 서로 다른 접촉 압력으로 관로의 내부 면에 접촉이 되도록 하면서 신축적으로 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)의 길이가 조절되도록 한다. 또한 각각의 다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)의 접촉 압력이 탐지되어 지능형 로봇(30)의 이동 상태가 탐지될 수 있도록 한다.
다리 모듈(33a, 33b, 33c, 33d)은 다양한 구조로 신축적으로 길이가 조절되도록 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 결합될 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
적어도 하나의 보수 암 모듈(34a, 34b)이 길이 조절 유닛(32)에 결합될 수 있고, 예를 들어 한 쌍의 보수 암 모듈(34a, 34b)이 길이 조절 유닛(32)의 서로 마주보는 위치에 결합될 수 있다. 길이 조절 유닛(32)은 드럼 구조로 만들어지면서 위에서 설명된 것처럼 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 길이를 조절하는 기능을 가질 수 있다. 또한 길이 조절 유닛(32)은 회전 가능한 구조로 만들어질 수 있다. 각각의 보수 암 모듈(34a, 34b)은 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)에 대하여 회전 가능하도록 결합될 수 있고, 보수 암 모듈(34a, 34b)은 지능형 로봇(30)을 정해진 위치에 안정적으로 고정시키거나, 경로 정리 작업을 하거나 또는 보수 작업을 하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 보수 암 모듈(34a, 34b)에 의하여 경로 커팅 작업을 진행하거나, 모르타르 분사 작업을 하거나, 지수 용액 주입 공정이 진행될 수 있다. 다양한 작업이 보수 암 모듈(34a, 34b)에 의하여 진행될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 보수 시스템이 적용되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
제어 유닛(40)에 의하여 지능형 로봇의 전체 작동이 제어될 수 있고, 예를 들어 지능형 로봇의 이동 경로에 대한 정보가 이동 설정 유닛(41)으로 전송될 수 있다. 이동 설정 유닛(41)은 길이 조절 유닛(411)으로 탐지된 현재의 각각의 다리 모듈의 위치를 위에서 설명된 작동 조절 실린더의 위치로부터 탐지할 수 있고, 이동 설정 유닛(41)은 제어 유닛(40)으로부터 전송된 정보에 기초하여 이동 경로의 각각의 위치에서 각각의 다리 모듈의 압력을 설정할 수 있다. 또한 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 길이를 결정할 수 있고, 예를 들어 곡선 경로 또는 꺾인 경로에서 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 길이가 축소되도록 할 수 있다. 이동 설정 유닛(41)에 의하여 이동 경로에 따른 각각의 다리 모듈의 압력 또는 1, 2 실린더 몸체(31a, 31b)의 길이가 결정되면 작동 유닛(42)에 의하여 지능형 로봇이 이동될 수 있다.
지능형 로봇의 이동 과정에서 필요에 따라 경로 작업 유닛(43)에 의하여 경로 정리 작업이 이루어질 수 있다. 경로 정리 작업은 예를 들어 도관의 내부로 돌출된 부분의 커팅 작업, 수분 제거 작업 또는 시야 확보 작업과 같은 것이 될 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여 지능형 로봇이 보수 위치에 도달하면, 보수 공정 유닛(44)에 의하여 보수 공정이 진행될 수 있다.
지능형 로봇의 이송 과정 또는 보수 공정의 진행 과정에서 상황 탐지 유닛(45)에 의하여 관로 내부의 환경, 보수 과정 또는 지능형 로봇의 작동 상황과 같은 것이 탐지될 수 있다. 그리고 탐지된 정보가 위치 모델 유닛(46)으로 전송될 수 있고, 위치 모델 유닛(46)은 전송된 탐지 정보를 미리 획득된 정보와 비교하여 변경 상황이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한 보수 공정의 진행 상황을 확인할 수 있다. 그리고 변경된 정보 또는 보수 공정의 진행 과정이 제어 유닛(40)으로 전송되어 다양한 방법으로 표시될 수 있고, 예를 들어 3D 이미지로 표시될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 음성 발생 유닛(421)이 설치될 수 있고, 음성 발생 유닛(421)에 의하여 지능형 로봇의 이동 상황, 보수 공정의 진행 상황 또는 이와 유사한 다양한 정보가 음성으로 표현될 수 있다. 예를 들어 지능형 로봇에 정해진 위치에 도달하면 이를 음성 정보로 도관의 외부에 위치하는 사람에게 전달될 수 있다. 또한 보수 공정의 진행 상황이 음성 정보로 표시될 수 있다. 추가로 이상 상태의 발생 여부가 음성 정보로 표현될 수 있다. 이동 상황, 상황의 변화 또는 보수 공정의 과정에서 발생할 수 있는 다양한 정보가 음성으로 표시될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 음성 발생 유닛(421)은 상태 데이터 유닛(22a)으로부터 전송된 정보에 기초하여 음성 발생 유닛(421)이 작동할 수 있다. 지능형 로봇의 이동 과정에서 또는 공정 과정에서 음성 정보가 표시되어야 하는 위치가 상태 데이터 유닛(22a)에 미리 저장될 수 있다.
음성 정보는 다양한 형태로 발생될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
보수 공정 또는 경로 작업은 보수 암 모듈(34a, 34b)에 의하여 진행될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 각각의 보수 암 모듈(34a, 34b)은 길이 조절 유닛(32)에 결합되는 선형 판 부재 형상의 위치 조절 부재(341); 위치 조절 부재(341)의 양쪽 끝에 배치되는 균형 블록(342a, 342b); 균형 블록(342a, 342b)에 의하여 고정되는 위치 조절 실린더(345); 위치 조절 실린더(345)가 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 부재(344); 가이드 부재(344)를 따라 이동 가능한 이동 브래킷(343); 및 이동 브래킷(343)에 고정 부재(345a)에 의하여 결합되는 암 유닛(348)을 포함할 수 있다.
위치 조절 실린더(345)에 의하여 이동 브래킷(343)이 가이드 부재(344)를 따라 이동될 수 있고, 그에 따리 암 유닛(348)의 위치가 결정될 수 있다. 암 유닛(348)의 양쪽 끝에 보수 툴(346a, 346b)이 결합될 수 있고, 보수 툴(346a, 346b)은 예를 들어 모르타르의 분무를 위한 분무 노즐, 지수 용액의 주입을 위한 주입 노즐, 경로 작업을 위한 커팅 툴 또는 암 유닛(348)을 정해진 위치에 고정하는 받침 패드와 같은 것이 될 수 있다.
암 유닛(348)의 내부에 예를 들어 지수 용액, 보수제 또는 미장을 위한 소재의 공급 또는 이동을 위한 수단이 배치되는 수용 공간을 포함할 수 있다. 모르타르에 의한 도관 내부 면의 보수를 위하여 보수 암 모듈(34a, 34b)이 길이 조절 유닛(32)의 둘레 면을 따라 회전될 수 있다. 대안으로 보수 툴(346a, 346b)은 분무 노즐, 커터, 보수 패드 또는 이와 유사한 보수와 관련된 툴이 결합되는 체결 수단이 될 수 있다. 1, 2 보수 툴(346a, 346b)은 동일하거나, 서로 다른 툴이 될 수 있고, 보수 또는 이동 작업과 관련된 다양한 툴이 될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 보수 시스템은 하수도관을 비롯한 다양한 구조를 가지는 도관의 보수 공정이 자동으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 보수 시스템은 수평 방향으로 길이 조절이 가능하면서 이와 동시에 이동 수단이 신축성을 가지도록 하는 것에 의하여 도관의 지름에 관계없이 적용될 수 있도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 보수 시스템은 모르타르 또는 지수 용액에 의한 보수가 가능하도록 하면서 이와 동시에 이동 과정에서 발생되는 다양한 형태의 장애물 제거 작업이 자동으로 실행될 수 있도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 제어/작동 모듈 11: 제어 모듈
12: 중계 모듈 20: 공정 설정 모듈
21: 공정 단계 결정 유닛 21a: 조건 확인 유닛
22: 공정 환경 탐지 유닛 22a: 상태 데이터 유닛
23: 환경 생성 유닛 30: 지능형 로봇
31a, 31b: 1, 2 실린더 몸체 32: 길이 조절 유닛
33a, 33b, 33c, 33d: 다리 모듈 34a, 34b: 보수 암 모듈
35: 탐지 모듈 40: 제어 유닛
41: 이동 설정 유닛 42: 작동 유닛
43: 경로 작업 유닛 44: 보수 공정 유닛
45: 상황 탐지 유닛 46: 위치 모델 유닛
121: 고정 베이스 121a: 유도 부재
121b: 이동 수단 122: 릴 유닛
123: 연결 케이블 124: 결합 탭
125: 작동 조절 유닛 126: 신호 처리 유닛
127: 감시 유닛 311: 각 조절 드럼
332a, 332b: 이송 수단 341: 위치 조절 부재
342a, 342b: 균형 블록 343: 이동 브래킷
344: 가이드 부재 345: 위치 조절 실린더
345a: 고정 부재 346a, 346b: 1, 2 보수 툴
348: 암 유닛 351: 결합 브래킷
352: 회전 부재 353: 탐지 유닛
411: 길이 조절 유닛 421: 음성 발생 유닛

Claims (4)

  1. 도관의 내부를 따라 이동되어 미리 결정된 보수 위치를 탐색하는 지능형 로봇(30);
    지능형 로봇(30)의 이동 경로 및 보수 위치의 환경을 탐지하는 공정 환경 탐지 유닛(22);
    도관의 외부에 배치되고, 공정 환경 탐지 유닛(22)에서 전송된 정보에 기초하여 지능형 로봇(30)의 이동 과정을 제어하는 제어/작동 모듈(10); 및
    보수 위치에서 지능형 로봇(30)의 보수 공정의 진행 과정을 설정하는 공정 설정 모듈(20)을 포함하고,
    상기 지능형 로봇(30)은 길이 조절이 가능한 실린더 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 지능형 로봇(30)의 이동 경로의 구조 정보 및 이동 경로에서 발생되는 장애 요소에 대한 위치 정보를 생성하는 환경 생성 유닛(23)을 더 포함하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 지능형 로봇(30)은 서로 다른 실린더 몸체(31a, 31b)의 연결 길이를 조절하는 길이 조절 커넥터(32); 및 실린더 몸체(31a, 31b)에 결합된 연장 길이의 조절이 가능한 적어도 하나의 이동 다리 모듈(33a 내지 33d)을 더 포함하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 로봇의 작동 과정에서 음성 신호를 발생시키는 음성 발생 유닛을 더 포함하는 지능형 보수 로봇에 의한 도관의 보수 시스템.
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