KR20200118978A - 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따른 원격조종차량은, 관로 인입구 외부에서 운용자가 관로 외부에서 원격조종차량의 이동을 제어할 수 있는 원격조종장치를 사용하여, 영상장치를 관로 내 원하는 위치로 이동시켜주는 역할을 한다. 기존에 영상장치를 관로 내로 수동으로 밀어 넣는 방식은 관로의 곡면, 분기 발생 시 원하는 위치로 이동 시킬 수 없다는 단점이 있었으나, 본 발명의 전진, 후진 및 회전이 가능한 원격조종차량을 활용하여 관로 내 곡면 및 분기에서도 관로 내 관찰하고자 하고자 하는 위치로 영상장치를 수월하게 이동시킬 수 있다.
또한 일 실시 예에 따른 원격조종차량은, 차량본체 내부에 별도의 내부전력저장장치를 탑재하여 외부에서 전원을 공급할 필요없이 일정시간 운용이 가능하며, 관성항법장치 및 본체케이블의 거리눈금을 활용하여 관로 내의 어느 지점에서 운용되는지에 관한 정보를 운용자가 쉽게 확인할 수 있다.

Description

관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량 {Remote control vehicle for transporting pipeline imaging device}

아래의 설명은 관로탐사용 영상장비 이송을 위해 사용하는 원격조종차량에 관한 것이다.

본 발명은 관로탐사용 영상장비 이송을 위해 사용하는 원격조종차량에 관한 것으로, 내시경 등의 영상장비를 원격조종차량에 탑재하여 관로 내 이물질 발생 또는 파손 등의 이상 여부를 촬영할 수 있도록 하는 장비이다.

관로는 주로 시멘트 조각이나 횟가루, 기름등의 오물이 뭉쳐 슬러지화 되거나, 겨울철 빙결 등으로 인하여 막힘 현상이 발생할 수 있다. 이렇게 관로에 문제가 발생하였을 경우 직접 관로 내의 문제 부위를 확인하여 원인이 되는 슬러지 등의 물질을 제거하여야만 한다.

최근에는 주로 내시경 장비를 활용해 관로 이상 부위를 확인하고, 이상 위치의 관로를 직접 굴착하여 문제를 해결하거나, 주변 가까운 맨홀에서 고압배출장비 등을 활용해 이물질을 외부로 배출시켜 제거하는 방식을 사용한다.

하지만 수작업으로 영상장비를 집어넣어 관로 이상부위를 찾는 방법은 단순히 관로 인입구를 통하여 밀거나 당겨 영상장비를 이동시키는 방식으로 관로 내에 분기점이나 급격한 곡선이 존재하면 운용에 제한이 생길 수 있다.

본 발명의 원격조종차량은 외부에서 유선으로 연결된 원격조종장치에서 전진, 후진, 좌회전 및 우회전이 가능하여, 관로 내에서 영상장비를 장착한 상태로 탐사활동이 가능하며, 독립적인 내부전력저장장치를 탑재하여 전원공급이 용이하지 않은 일반 장소에서도 전원 유선공급 없이 일정 시간동안 관로 내부 탐사가 가능한 방식으로 운용된다.

또한, 본 발명의 원격조종차량은 관로 외부에 있는 운용자가 영상장비의 현재 위치를 파악할 수 있도록 한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

대한민국 공개특허공보 등록번호 10-0537047 "협소공간 정밀 탐사용 자주차" 대한민국 공개특허공보 등록번호 10-1272231 "관로 검사 시스템" 대한민국 공개특허공보 등록번호 10-1298227 "관로 검사 장치" 대한민국 공개특허공보 등록번호 10-1865176 "배관용 이동로봇"

일 실시 예의 목적은, 관로 외부에서 관로 내부의 원하는 위치로 영상장비를 이동시키며, 관로 내부에서 자유롭게 이동 가능하고, 차량 내부전력 저장장치를 포함하여 외부의 별도 전원이 필요 없이 운용 가능하고, 관로의 깊이를 측정할 수 있는 소형의 원격조종차량을 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량(10)은, 내시경, 카메라 등의 영상장비(122)가 장착 가능하고 상기 영상장비(122)의 연결케이블(140)의 꼬임 없이, 가이드 되도록 고정해 주는 역할을 하는 케이블가이드(110)과 관로 구경에 따른 영상장비(122)와 휴대용조명(124)의 높이를 조정하는 레벨조정부(112)를 포함하는 상부구조체(100), 원격조종차량(10)을 이동시키기 위한 모터(222), 그리고 상기 모터(222)를 구동 및 제어하기 위한 제어구동부(230), 제어 케이블(240), 내부전력저장장치(250)를 포함하는 차량 본체(200)로 구성된다.

원격조종장치(400)는 상기 원격조종차량(10)의 전진, 후진, 좌/우 회전을 위한 신호를 송신하고, 상기 원격조종차량(10)의 초기 및 상시 점검상태를 확인하여, 운용자로 하여금 원거리에 위치한 상기 원격조종차량(10)의 현재 상태를 확인 할 수 있도록 한다.

상기 원격조종차량(10)은 상수도관, 하수도관을 포함한 액체가 흐르는 관로 내에서도 운용가능 하도록, 상기 차량 본체는 방수구조로 설계되며, 이를 위해 상기 상부구조체(100)와 차량본체(200), 상기 차량본체(200) 측면으로부터 상기 내부전력저장장치(250)를 교체하기 위한 개폐부(270) 사이에 고무, 합성수지의 탄성재질로 된 가스켓(300)을 중간에 삽입하여 외부로부터 물이나 오물 등이 차량 본체 내부로 스며들어 전자 구성품들을 손상시키지 않도록 방지한다.

상기 원격조종차량(10) 현장 운용 시에는, 발전기 또는 외부 전원선을 연장하여 전원을 공급하는 방식이 아닌, 차량 본체 안에 자체적으로 위치하는 상기 내부전력저장장치(250)를 통해 이루어지며, 상기 내부전력 저장장치(250)는 상기 원격조종차량(10)의 모터(222) 구동 및 각종 전자 구성품에 대한 전력 공급을 수행한다. 또한 상기 내부전력저장장치(250)는 차량 본체 측면의 개폐부(270)를 통해 교체한다.

일 실시 예에 따른 원격조종차량은, 관로 인입구 외부에서 운용자가 관로 외부에서 원격조종차량의 이동을 제어할 수 있는 원격조종장치를 사용하여, 영상장비를 관로 내 원하는 위치로 이동시켜주는 역할을 한다. 기존에 영상장비를 관로 내로 수동으로 밀어 넣는 방식은 관로의 곡면, 분기 발생 시 원하는 위치로 이동 시킬 수 없다는 단점이 있었으나, 본 발명의 전진, 후진 및 회전이 가능한 원격조종차량을 활용하여, 관로 내 관찰하고자 하고자 하는 위치로 영상장비를 수월하게 이동시킬 수 있다.

도 1은 일 실시 예의 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 원격조종장치를 포함한 전체적인 시스템도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 차량본체의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 원격조종장치 구성을 도시한 것이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 관로 깊이 측정을 위한 본체케이블 거리눈금 활용방법 도시한 개념도이다.
도 6, 도 7, 도 8은 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 레벨조정부의 각도를 0도 (도 6), 45도(도 7), 90도(도 8)로 조정한 형상을 도시한 것이다.
도 9, 도 10은 일 실시 예에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 개폐부의 닫힘(도 9), 열림(도 10) 상태의 형상을 도시한 것이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부여함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속” 된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 관로탐사용 영상장비 이송을 위한 원격조종차량의 시스템도 이다.

원격조종차량(10)은 원격조종장치(400)으로부터 전진, 후진, 좌회전, 우회전 이동 명령을 받아 관로 내의 이상여부나 이물질 등을 파악하기 위한 영상장비(122)와 휴대용조명(124)를 이송시키는 장비이다.

상기 원격조종차량(10)은 상부구조체(100)와 차량본체(200)로 구성된다.

여기서 주의할 점은, 상기 영상장비(122)와 상기 휴대용조명(124)는 상기 원격조종차량(10) 구성 내에 포함되지 않는다.

즉, 상기 영상장비(122)와 상기 휴대용조명(124)은 상용제품일 수 있으며, 이를 위해 일정 범위의 편차를 갖는 구경의 장비를 상기 상부구조체(100)에 고정 가능하도록 유니버설어댑터(120)를 사용한다.

상기 유니버설어댑터(120)는 도 9와 같이 개방시켜 상기 영상장비(122)를 올려놓은 뒤 상기 원격조종차량(10) 진행방향 오른쪽 방향으로 눕혀지는 형태의 볼트를 나비너트로 조여서 고정하는 형태로, 도 2와 같이 조립될 때 구경의 편차가 있더라도 조립할 수 있다.

레벨조정부(112)는 상기 영상장비(122)와 상기 휴대용조명(124)의 높이를 조절할 수 있도록 상기 상부구조체(100)의 나사구멍에 날개나사를 조여서 고정한다. 관로 구경이 작을 경우에는 도 6과 같이 최저 레벨으로, 구경이 중간정도일 경우 도 7과 같이 중간 레벨으로, 구경이 클 경우 도 8과 같이 최대 레벨로 설정할 수 있다.

케이블가이드(110)은 상기 영상장비(122)와 연결케이블(140)을 상부구조체(100)에 진행방향과 평행하게 길을 내어, 상기 원격조정차량(10)의 이동 및 회전 시 영상장비 케이블이 바퀴(220) 또는 상기 차량본체(200)등과 꼬임이 일어나지 않도록 방지한다.

도 2는 상기 차량본체(200)의 구성 개념을 설명한 도식이다.

상기 차량본체(200)은 진행 및 회전을 위한 바퀴(220)을 회전시키기 위한 모터(222), 상기 모터(222)를 구동/제어하기 위한 제어구동부(230)을 포함한다.

상기 원격조종차량(10)의 전진, 후진, 좌회전, 우회전의 운동은, 상기 원격조종장치(400)에서 송신한 2개의 PWM신호로 좌측모터(222-A, 222-B), 우측모터(222-A, 222-B)를 제어하여 이루어진다.

최대 전진 운동 시 90% 듀티 사이클을 갖는 PWM신호가 상기 좌측 모터(222-A, 222-B)와 상기 우측모터(222-C, 222-D)에 제어구동부(230)를 통하여 전달되며, 최대 후진 운동 시에는 0% 듀티 사이클을 갖는 PWM신호가 상기 좌측모터(222-A, 222-B), 와 상기 우측 모터(222-C, 222-D)에 제어구동부(230)를 통하여 전달된다.

우회전 시 상기 좌측모터(222-A, 222-B)와 상기 우측모터(222-C, 222-D)에 각각 90%, 0% 듀티 사이클을 갖는 PWM신호가 제어구동부(230)를 통하여 입력되고, 좌회전 시에는 반대로 상기 좌측모터(222-A, 222-B)와 상기 우측모터(222-C, 222-D)에 각각 0%, 90% 듀티 사이클을 갖는 PWM신호를 제어구동부(230)를 통하여 입력되어 동작한다.

내부전력저장장치(250)은 상기 모터(222), 상기 제어구동부(230)을 포함한 모든 상기 차량본체(200)내 모든 전자부품에 전력을 공급하며, 도 9, 도 10과 같이 상기 차량 본체(200) 측면의 개폐부(270)를 통하여 교체 가능하다.

방수가스켓(300)은 고무 또는 합성수지 등의 탄성을 갖는 재질로 이루어진다. 상기 상부구조체(100)와 상기 차량본체(200), 그리고 상기 차량본체와 상기 개폐부(270) 사이 가장자리 부분에 각각 도 2와, 도 10과 같이 부착되어, 조립 후 탄성력에 의해서 구조체간 빈 공간을 메워, 관로 내의 이물질, 액체 등이 차량본체 내부(200)에 침입하는 것을 방지한다.

도 4는 원격조종장치(400)의 구성을 설명한 것이다.

전원스위치(430)을 ON상태로 하면, 상기 원격조종장치(400) 및 상기 원격조종차량(10)의 동작이 시작되고 전원램프(428)이 점등되고, OFF상태로 하면 종료되고 상기 전원램프(428)이 소등된다.

운용자가 점검스위치(424)를 누르면, 상기 원격조종차량(10)의 전진, 후진, 회전 기능 점검을 수행하며, 각 동작에 따른 상기 모터(220)의 엔코더 값을 피드백 받아 점검을 완료하고 정상/비정상 여부를 점검스위치(424)의 점등을 통하여 확인할 수 있다.

이와 별도로 상기 제어구동부(230)는 상기 내부전력저장장치(250)의 전압을 상시적으로 점검하여 상기 원격조종장치(400)로 전송하며, 정상 여부를 배터리표시등(426)을 통해 전시한다.

전후진스틱(420)은 스틱의 위치에 따라 상기 모터(222) 좌우에 동일한 듀티의 PWM 신호를 0에서 90%까지 생성하여 상기 원격조종차량(10)이 전진, 후진 운동할 수 있도록 한다.

회전스틱(422)은 스틱의 위치에 따라 PWM듀티를 모터(222) 좌우 서로 상보적인(0%, 90% 또는 90%, 0%) 듀티의 PWM신호를 생성하여 주어서 상기 원격조종차량(10)이 회전 운동할 수 있도록 한다.

위치확인장치(260)는 관성항법등의 방법으로 상기 원격조종차량(10)의 위치를 실시간으로 확인하고, 측정값을 상기 원격조종장치(400)에 본체케이블(240)을 경유해서 수신하여, 도 3과 같이 모니터링부(410)에 출력한다.

상기 본체케이블(240)은 표면에 상기 차량본체(200)으로부터의 거리가 도 5와 같이 기록되어, 관로 내 진입 시 상기 원격조종차량(10)이 관로 인입구로부터 어느 정도 깊이에 위치하는지 거리눈금(242)으로 파악할 수 있도록 한다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

1. 영상장치와 보조조명이 장착 가능한 유니버설어댑터(120), 상기 영상장비(122) 및 상기 휴대용조명(124)의 높이를 조정하여 고정할 수 있는 레벨조절부(112), 상기 영상장비(122)의 연결케이블(140)을 차체에 고정시키는 케이블가이드(110)로 구성된 상부구조체(100);
   전진, 후진, 좌회전, 우회전 제어가 가능한 4개의 모터(222), 상기 모터(222)를 포함한 내부 전자 구성품의 전원을 공급하는 내부전력저장장치(250), 상기 내부전력저장장치(250)의 교체를 위한 통로인 개폐부(270)를 갖는 차량본체(200);
   상기 상부구조체(100)와 상기 차량본체(200) 사이, 그리고 상기 차량본체(200)와 상기 개폐부(270) 사이 연결부위에 부착되어, 이물질 또는 액체 등이 상기 차량본체(200) 내부로 들어오는 것을 방지하는 방수가스켓(300); 을 포함하고,
   상기 차량본체(200)에 부착되어 상기 모터의 제어 등을 수행하는 복수의 통신선으로 구성된 본체케이블(240), 상기 본체케이블(240)과 연결되어 관로 인입구 외부에서 이동을 제어하는 원격조종장치(400)와 연동하여, 관로 외부에서 조종 가능한 원격조종차량(10).
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원격조종장치(400)를 통하여, 전진, 후진, 좌회전, 우회전 기능을 운용자가 원하는 시점에 점검하며, 상기 내부전력저장장치(250)의 전압을 상시 검사하는 기능을 탑재한 원격조종차량(10).
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체케이블(240) 표면에 상기 차량본체(200)로부터 이격된 거리눈금(242)을 표기하여, 상기 원격조종차량(10) 운용 시 관로 내부 이동거리를 측정할 수 있는 원격조종차량(10).
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 차량본체(200)는, 위치확인장치(260)를 포함하여, 관로 내부에서 운용되는 차량의 이동궤적을 추적하는 기능을 보유한 원격조종차량(10).
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 본체케이블(240)을 통해 상기 위치확인장치(260) 출력값을 획득 및 분석하여, 궤적을 시각화하여 운용자에게 보여주는 기능을 보유한 모니터링부(410)를 포함하는 원격조종장치(400).

Images