KR20200084700A - 지하안전영향평가에 특화된 하수관로촬영 탱크로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수도와 같은 관로를 조사하기 위한 하수관로 촬영 탱크로봇에 관한 것으로, 몸체부(110)와; 상기 몸체부(110) 전단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 전륜부(210)(220)와; 상기 몸체부(110) 후단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 후륜부(230)(240)와; 상기 몸체부(110)의 길이 방향으로 상기 몸체부(110)를 감싸도록 마련되어 상기 전륜부(210)(220)와 상기 후륜부(230)(240)의 회전 구동력에 의해 회전 구동이 이루어지는 무한궤도부(250)와; 상기 몸체부(110)에 높이 조절 가능하게 구비되는 카메라모듈(310)을 포함한다.

Description

지하안전영향평가에 특화된 하수관로촬영 탱크로봇{Tank robot for sewage pipe spcecializing in underground safety impact assessment}

본 발명은 지하안전영향평가에 특화되어 하수도와 같은 관로를 조사하기 위한 하수관로촬영 탱크로봇에 관한 것이다.

2018년 1월 18일부터 시행되는 지하안전관리에 관한 특별법(약칭 지하안전법)에 의거 지하공간을 개발하려는 사업자가 인허가기관의 승인을 받기 전에 지하 굴착공사 시에 지반침하, 싱크홀, 사면파괴 등 지하안전에 미치는 영향을 미리 분석하여 지하안전 확보방안을 마련토록 하는 제도가 실시되고 있다. 지하안전영향평가는 대부분 도심지에서 수행되고 있으며, 이 중에서도 가장 중요한 조사는 사업부지 주변에 분포하는 하수관로 촬영이라고 할 수 있다. 그 이유는 도심지에서 발생하는 싱크홀의 상당부분은 노후된 하수관로가 원인이기 때문이다. 그런데 도심지에서 분포하는 하수관로는 퇴적물 등이 상시 형성되는 상황이므로 하수관로 로봇 촬영 수행에 어려울 경우가 많다.

관로 내부의 협소한 공간에 투입되어 관로의 상태를 CCTV 등을 이용하여 영상 정보를 획득할 수 있는 관로 조사용 로봇이 나와 있으나, 종래의 관로 조사용 로봇은 다수의 바퀴 또는 캐터필러형의 무한궤도를 채용하여 관로를 주행하게 되나 하수관로 내부의 퇴적물은 자연 함수비가 액성한계에 가까운 경우가 많아서 바퀴 구조만으로는 하수관로 내부의 퇴적물을 통과하지 못하고 멈추는 경우가 빈번하다. 또한 우기 시에 떠내려 온 암편이나 고체 덩어리 등의 장애물로 인해 정상적인 주행에 많은 어려움이 발생한다.

공개특허공보 특1998-0007694호(공개일자: 1998.03.30.)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 다양한 형태의 장애물이 존재하게 되는 하수관로에서의 주행 성능을 개선할 수 있는 하수관로촬영 탱크로봇을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇은, 몸체부와; 상기 몸체부 전단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 전륜부와; 상기 몸체부 후단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 후륜부와; 상기 몸체부의 길이 방향으로 상기 몸체부를 감싸도록 마련되어 상기 전륜부와 상기 후륜부의 회전 구동력에 의해 회전 구동이 이루어지는 무한궤도부와; 상기 몸체부에 높이 조절 가능하게 구비되는 카메라모듈을 포함한다.

바람직하게는, 상기 전륜부의 각 휠은 상하 방향으로 틸팅이 가능하며, 보다 바람직하게는, 상기 전륜부 각각은, 상기 몸체부에 회동 가능하게 설치되어 휠에 축설되는 구동축을 회전 구동하게 되는 구동모터와; 상기 구동모터를 회동 방향으로 탄성 지지하게 되는 탄성 지지부와; 상기 구동축에 구비되어 상기 무한궤도부를 회전 구동하게 되는 구동휠을 포함한다.

바람직하게는, 상기 후륜부는 각 휠의 회전축에 대해 방사 방향으로 돌출 형성된 방사형 날개를 더 포함한다.

본 발명에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇은, 몸체부의 전단과 후단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동이 가능한 휠이 구비되는 전륜부 및 후륜부와; 몸체부의 길이 방향으로 몸체부를 감싸도록 마련되어 전륜부 및 후륜부의 회전 구동력에 의해 회전 구동이 이루어지는 무한궤도부를 포함하여 하수관로 내부의 다양한 퇴적물 또는 장애물에 상관없이 휠 및/또는 무한궤도부에 의해 안정적인 주행이 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명은 전륜부 및/또는 후륜부의 각 휠이 상하 방향으로 틸팅이 가능하여 높이가 높은 장애물에 대해서도 각 휠의 상하방향의 틸팅 구동에 의해 원활한 주행이 이루어질 수 있다.

또한 본 발명은 후륜부의 각 휠에 돌출 형성된 방사형 날개가 구비되어 슬러지와 같이 함수율이 큰 퇴적물의 통과 시에 슬러지 퇴적물과 휠 사이의 접촉 면적을 크게 하여 하수관로에서 발생될 수 있는 여러 가지의 악조건(슬러지)에서의 주행 성능을 높일 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 사시 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 전륜부의 단면 구성도,
도 4의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 작동예를 보여주는 도면.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 사시 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇은, 몸체부(110)와, 몸체부(110)의 전단과 후단에 각각 독립적으로 회전 구동이 가능한 휠(211)이 구비되는 한 쌍의 전륜부(210)(220) 및 후륜부(230)(240)와, 몸체부(110)의 길이 방향으로 몸체부(110)를 감싸도록 마련되어 전륜부(210)(220)와 후륜부(230)(240)의 회전 구동력에 의해 회전 구동이 이루어지는 무한궤도부(250)와, 몸체부(110)에 높이 조절 가능하게 구비되는 카메라모듈(310)을 포함한다.

몸체부(110)는 주행 방향으로 길이가 긴 형태를 가지며, 전단과 후단에 각각 한 쌍의 전륜부(210)(220)와 후륜부(230)(240)가 구비되어 주행이 이루어지며, 또한 몸체부(110)의 길이 방향으로 몸체부(110)를 감싸도록 무한궤도부(250)가 구비된다. 무한궤도부(250)는 전륜부(210)(220) 및 후륜부(230)(240)에 회전 구동이 이루어진다.

이러한 무한궤도부(250)는 몸체부(110)에 대해 길이 방향으로 몸체부(110)를 감싸도록 구비되어 회전이 이루어지며, 따라서 휠만으로 주행이 불가능한 구간에서는 무한궤도부(250)에 의해 주행이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하수관로 내부의 퇴적물의 자연 함수비가 액성한계에 가까운 경우에는 휠만으로 주행이 어려우며, 이러한 구간에서는 하중 분산 효과가 상대적으로 우수한 무한궤도부(250)에 의해 주행이 가능하다.

전륜부(210)(220)는 몸체부(110)의 전단부에 좌우 대칭되게 구비되는 제1전륜부(210)와 제2전륜부(220)로 구성되며, 각 전륜부(210)(220)는 휠(211)(212)이 마련된다. 제1전륜부(210)와 제2전륜부(220)는 서로 독립적으로 회전 구동이 가능하며, 바람직하게는, 각 휠(211)(212)는 상하 방향으로 틸팅(tilting) 구동이 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 전륜부의 단면 구성도이다.

도 3을 참고하면, 몸체부(110)는 좌우 측에 각각 서로 독립적으로 회전 구동이 가능한 휠(211)(221)이 구비된 제1전륜부(210)와 제2전륜부(220)가 구비된다. 제1전륜부(210)와 제2전륜부(220)는 좌우 대칭되게 구비되어 구동이 이루어지며, 이하 설명에서는 제1전륜부(210)를 중심으로 설명한다.

제1전륜부(210)는 몸체부(110)에 회동 가능하게 설치되어 휠(211)에 축설되는 구동축(212)을 회전 구동하게 되는 구동모터(213)와, 구동모터(213)를 회동 방향으로 탄성 지지하게 되는 탄성 지지부와, 구동축(212)에 구비되어 무한궤도부(250)를 회전 구동하게 되는 구동휠(215)을 포함한다.

구동모터(213)는 힌지축(213a)에 의해 몸체부(110)과 자유 회동 가능하게 조립되며, 바람직하게는, 힌지축(213a)의 위치는 구동모터(213)에 대해 편심된다.

구동모터(213)의 상단과 하단에는 각각 탄성 지지부에 의해 탄성 지지된다. 본 실시예에서 탄성 지지부는 코일 스프링(214a)(214b)을 예시하고 있으며, 몸체부(110)는 내측 면에 돌출 형성된 제1마운트 돌기(111)가 구비되고 구동모터(213)는 바깥으로 돌출 형성된 제2마운트 돌기(213b)가 구비되어 제1마운트 돌기(111)와 제2마운트 돌기(213b) 사이에 제1코일 스프링(214a)이 안착되어 구동모터(213)의 상부를 탄성 지지한다. 동일하게, 구동모터(213)의 하부는 제2코일 스프링(214b)에 의해 탄성 지지된다.

제1코일 스프링(214a)와 제2코일 스프링(214b)은 동일한 탄성계수를 가질 수 있으며, 또는 몸체부를 포함한 탱크로봇의 하중을 고려하여 제2코일 스프링(214b)은 제1코일 스프링(214a) 보다 더 큰 탄성계수를 가질 수 있다. 또한 본 실시예에서 제1코일 스프링(214a)과 제2코일 스프링(214b)은 단일 코일 스프링으로 구성됨을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 힌지축(213a)으로부터 서로 다른 거리에 배치되는 복수의 코일 스프링으로 구성될 수 있다.

휠(211)을 회전 구동하게 되는 구동축(212)은 무한궤도부(250)를 회전 구동하게 되는 구동휠(215)을 포함하며, 구동휠(215)은 외주면에 톱니 등의 치형이 형성되어 무한궤도부(250)와 치합된다.

이와 같이 구성된 제1전륜부(210)와 제2전륜부(220)는 각 구동모터에 의해 독립적으로 회전 구동이 이루어져 휠(211)(221)과 무한궤도부(250)를 회전 구동하여 주행이 이루어질 수 있으며, 또한 주행 중에 장애물이 발생하더라도 각 휠(211)(221)은 몸체부(110)에 대해 상하 방향으로 틸팅이 가능하여 쉽게 장애물을 통과할 수 있다.

한편 도 3에서는 전륜부를 예시하여 설명하였으나, 후륜부 역시도 동일하게 각 휠은 상하 방향으로 틸팅 구동이 가능할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 후륜부(230)(240)의 각 휠(231)(241)은 회전축에 대해 방사 방향으로 돌출 형성된 방사형 날개(232)(242)를 더 포함할 수 있다. 이러한 방사형 날개(232)(242)는 슬러지와 같이 함수율이 큰 퇴적물의 통과 시에 슬러지 퇴적물과 휠(231)(241) 사이의 접촉 면적을 크게 하여 하수관로에서 발생될 수 있는 여러 가지의 악조건에서의 주행 성능을 높일 수 있다.

카메라모듈(310)은 높이 조절 부재에 의해 몸체부(110)에 대해 높이 조절 가능하게 마련되며, 바람직하게는, 높이 조절 부재는, 몸체부(110)의 양단에 각각 고정되는 고정 지지대(331)와, 고정 지지대(331)의 상단에 하측 단부가 힌지 조립되고 상측 단부에 카메라모듈(310)이 고정되는 복수의 링크부재(332)와, 고정 지지대(331)와 카메라모듈(310) 사이에 신축 가능하게 구비되는 선형 구동부(333)를 포함할 수 있다. 선형 구동부(333)는 주지의 유압 또는 공압 실린더에 의해 제공될 수 있다.

이러한 높이 조절 부재는 선형 구동부(333)의 신축 조작에 의해 링크부재(332)에 지지되는 카메라모듈(310)의 높이 조절이 이루어진다.

카메라모듈(310)은 CCTV(311)와, CCTV(311)가 회전 가능하게 조립되는 마운팅홀더(312)와, CCTV(311)의 회전축 방향과 직교하도록 마운팅홀더(312)가 회전 가능하게 조립되는 베이스홀더(313)를 포함할 수 있으며, 이에 CCTV(311)는 2축 방향의 회전 조작이 가능하다. 카메라모듈(310)의 상단에는 촬영 방향으로 조명광을 조사하게 되는 조명장치(320)를 더 포함할 수 있다.

도 4의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 하수관로 촬영 탱크로봇의 작동예를 보여주는 도면이다.

도 4의 (a)는 일반 주행 상태를 보여주고 있으며, 좌우측의 전륜부(210)(220)의 각 휠(211)(221)은 수평한 회전축(구동축)을 갖고 전후 주행이 이루어진다.

한편, 도 4의 (b)는 장애물 통과 시의 주행 상태를 예시하여 보여주고 있으며, 좌측의 휠(221)이 소정 높이의 장애물을 통과하는 경우에 좌측 휠(221)과 우측 휠(211)의 회전축(구동축)은 각각 소정 각도(θ1)(θ2)의 틸팅 상태에서 주행이 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 몸체부 210, 220 : 전륜부
211, 221, 231, 241 : 휠 212 : 구동축
213 ; 구동모터 213a : 힌지축
214a : 제1코일 스프링 214b : 제2코일 스프링
215 : 구동휠 230, 240 : 후륜부
232, 242 : 방사형 날개 250 : 무한궤도부
310 : 카메라모듈 320 : 조명장치

Claims (4)

1. 몸체부와;
   상기 몸체부 전단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 전륜부와;
   상기 몸체부 후단의 좌우측에 각각 독립적으로 회전 구동 가능한 휠이 구비되는 한 쌍의 후륜부와;
   상기 몸체부의 길이 방향으로 상기 몸체부를 감싸도록 마련되어 상기 전륜부와 상기 후륜부의 회전 구동력에 의해 회전 구동이 이루어지는 무한궤도부와;
   상기 몸체부에 높이 조절 가능하게 구비되는 카메라모듈을 포함하는 하수관로 촬영 탱크로봇.
2. 제1항에 있어서, 상기 전륜부의 각 휠은 상하 방향으로 틸팅이 가능한 것을 특징으로 하는 하수관로 촬영 탱크로봇.
3. 제2항에 있어서, 상기 전륜부 각각은,
   상기 몸체부에 회동 가능하게 설치되어 휠에 축설되는 구동축을 회전 구동하게 되는 구동모터와;
   상기 구동모터를 회동 방향으로 탄성 지지하게 되는 탄성 지지부와;
   상기 구동축에 구비되어 상기 무한궤도부를 회전 구동하게 되는 구동휠을 포함하는 하수관로 촬영 탱크로봇.
4. 제1항에 있어서, 상기 후륜부는 각 휠의 회전축에 대해 방사 방향으로 돌출 형성된 방사형 날개를 더 포함하는 하수관로 촬영 탱크로봇.

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