KR20210066496A

KR20210066496A - 배관 검사 로봇 및 이를 이용한 배관 검사 방법

Info

Publication number: KR20210066496A
Application number: KR1020190155801A
Authority: KR
Inventors: 안재규; 정의정; 정구봉
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-07
Also published as: KR102277025B1

Abstract

본 발명은 무게와 부피가 감소되고, 효율적으로 배관 내부를 검사할 수 있는 배관 검사 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관 내부의 결함을 검사하는 배관 검사 로봇은, 길이방향으로 신장 가능한 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 제1 바퀴들을 갖는 제1 주행부, 및 상기 지지 프레임의 길이방향 타측 단부에 결합된 복수의 제2 바퀴들을 갖는 제2 주행부를 포함하고, 상기 제1 주행부는 자기력으로 결함을 검출하는 센서가 설치된 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제1 바퀴에는 상기 제1 바퀴를 회전시키는 구동 모터가 설치되어 자가 주행하는 상기 제1 주행부가 결함을 센싱할 수 있다.

Description

배관 검사 로봇 및 이를 이용한 배관 검사 방법{PIPE INSPECTION ROBOT AND PIPE INSPECTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 배관 검사 로봇 및 배관 검사 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 모듈을 갖는 배관 검사 로봇 및 배관 검사 방법에 관한 것이다.

배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.

플랜트, 공장, 건물 및 시설에 설치되는 배관의 문제는 외부에서 검사하여 대부분 해결할 수 있다. 그러나, 지하에 매설되는 배관은, 대부분 전력선, 가스나 석유 또는 식수 및 하수 통로이다. 이러한 배관은 구간 별로 센서가 설치되어 자동으로 관리 통제된다. 배관에 문제가 생기는 경우 지상과 연결된 구간 별 출입구를 통해 검사를 수행하여 문제를 해결한다.

지하 매설 배관 중에는 구간 별로 검사가 쉽지 않으며, 외부에서 탐상하여 문제 구역을 찾기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는 배관의 구경에 따라 작업자가 진입 탐사하여 문제점을 찾아 해결하기도 한다. 그러나 작업자의 진입이 어려운 환경을 갖는 배관과 구간 별로 관리 통제가 이루어지지 않는 배관의 경우에는 배관 검사 로봇을 투입하여 검사를 수행하고, 문제를 해결할 적절한 수단을 찾아야 한다.

기존의 배관 검사 로봇은, 여러 가지 비파괴 검사 기술을 사용하여 배관을 점검하고 있다. 즉 배관 검사 로봇에는, 초음파 탐상, 방사선 탐상, 자기누설탐상 등 다양한 비파괴 검사기술이 적용된다.

수도관은 노후화로 인해 부식되어 두께가 얇아지거나 부식 지반의 변화로 인해 변형이 발생된다. 중구경 수도관은, 작업자의 투입이 어려우므로, 배관 검사 로봇에 의한 배관 검사가 작업성에서 편리하다.

상수도관 배관 검사는 무단수와 단수 방식으로 나뉜다. 무단수 방식의 경우 카메라를 물 속에서 이동시켜서 배관을 상태를 검사하는 방식이 주로 사용된다. 해당 방식의 경우에는 육안 식별 가능한 부식과 큰 구멍을 확인할 수 있지만, 수명 진단을 위한 균열, 결함을 측정하는 것이 쉽지 않다. 단수 방식의 경우에는 다양한 비파괴 검사 장비를 활용할 수 있기 때문에 무단수 방식보다 정밀하게 검사할 수 있으며, 배관의 수명을 예측할 수 있다.

그러나 종래의 비파괴 검사 로봇은 원통형상으로 이루어져서 관 내부를 검사하였다. 원통 형상으로 이루어진 로봇은 무게가 무겁고 관경 변화에 대응하기가 어려운 단점을 갖는다. 또한, 로봇을 원주 방향으로 이동시켜서 검사한 후에 다시 직선방향으로 이동시켜서 점진적으로 검사하는 경우에는 회전 운동과 직선 운동이 교대로 이루어져서 검사 속도가 느리고, 회전 운동을 위한 구동 수단과 직선 운동을 위한 구동 수단을 구비해야 하므로 무게와 부피가 증가하는 문제가 있다. 특히 별도의 견인 장치를 이용하여 센서 모듈을 이동시키는 로봇은 무게와 부피가 크고 이동속도가 느린 문제가 있다.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 무게와 부피가 감소되고, 효율적으로 배관 내부를 검사할 수 있는 배관 검사 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 배관 내부의 결함을 검사하는 배관 검사 로봇은, 길이방향으로 신장 가능한 지지 프레임, 상기 지지 프레임의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 제1 바퀴들을 갖는 제1 주행부, 및 상기 지지 프레임의 길이방향 타측 단부에 결합된 복수의 제2 바퀴들을 갖는 제2 주행부를 포함하고, 상기 제1 주행부는 자기력으로 결함을 검출하는 센서가 설치된 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제1 바퀴에는 상기 제1 바퀴를 회전시키는 구동 모터가 설치되어 자가 주행하는 상기 제1 주행부가 결함을 센싱할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 서로 반대 방향으로 경사지게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 주행부는 상기 센서 모듈 및 상기 제1 바퀴를 지지하는 주행 프레임과 상기 주행 프레임에 고정되며 상기 제1 바퀴의 경사 각도를 제어하는 틸팅 모터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부는 상기 배관 내부에서 나선 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 지지 프레임에는 제어 박스가 회전 가능하게 결합되며, 상기 제어 박스의 중심에서 벗어나 편심되게 상기 지지 프레임에 결합되어, 상기 제어 박스는 주행 시에 자중에 의하여 중력방향으로 세워져 설치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제어 박스에는 상기 제어 박스의 높이방향에 대하여 경사진 가이드 막대가 설치되고, 상기 가이드 막대에는 상기 배관의 내면과 맞닿아 회전하는 가이드 휠이 설치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 가이드 휠에는 주행거리를 측정하는 주행거리측정 센서가 연결 설치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제어 박스는 자중에 의하여 상기 지지 프레임에 대하여 회전하며, 상기 가이드 막대는 주행 중에 중력방향을 기준으로 하부로 경사지게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 배관 검사 방법은, 상기 제1 주행부의 제1 바퀴와 상기 제2 주행부의 제2 바퀴를 배관의 둘레방향에 대하여 서로 다른 방향으로 경사지게 배치하여 상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부가 상기 배관 내부를 나선방향으로 이동하면서 제1 주행부에 설치된 센서 모듈을 이용하여 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 배관 검사 방법은, 상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부의 주행 시에, 상기 지지 프레임은 회전 운동하며, 상기 지지 프레임에 편심되게 설치된 제어 박스와 상기 제어 박스에 설치된 가이드 막대와 상기 가이드 막대에 설치되어 상기 배관의 내면과 맞닿는 가이드 휠은 직선 운동할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 배관 검사 장치는 제1 주행부가 센서 모듈과 구동 모터를 포함하므로 작은 부피와 무게를 가지면서 배관 내경의 변화에 대응하여 효율적으로 배관 내부를 검사할 수 있다.

또한, 별도의 직선 운동을 위한 장치 없이 경사지게 배치된 바퀴가 호를 그리면서 나선방향으로 회전하면서 이동하므로 무게와 부피를 최소화하고 효율적으로 배관 내부를 검사할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주행부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇을 도시한 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇이 배관 내에 세워져 설치된 상태를 나타낸 도면이며, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇의 지지 프레임이 회전한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 검사 로봇에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 로봇을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 주행부를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 배관 검사 로봇(100)은 지지 프레임(110), 제1 주행부(130), 제2 주행부(140), 제어 박스(121, 123), 가이드 막대(161)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 배관 검사 로봇(100)은 상수도관 등의 배관의 내부에 삽입되며 배관 내부를 주행하면서 배관 내부 상태를 검사한다.

지지 프레임(110)은 길게 이어진 막대 형상으로 이루어지며, 중앙에 배치된 메인 실린더(112)에 대하여 2개의 실린더 로드(114)가 이동 가능하게 결합되다. 이에 따라 지지 프레임(110)은 배관의 내경 변화에 대응하여 신축될 수 있다.

지지 프레임(110)의 길이방향 일측 단부에는 제1 주행부(130)가 결합되고, 지지 프레임(110)의 길이방향 타측 단부에는 제2 주행부(140)가 결합될 수 있다. 제1 주행부(130)는 주행 지지대(133), 제1 바퀴(134)와 제1 바퀴(134)를 회전시키는 구동 모터(136), 제1 바퀴(134)의 경사각을 제어하는 틸팅 모터(135), 결함을 센싱하는 센서 모듈(170)을 포함할 수 있다. 제1 주행부(130)는 지지 프레임(110)에 힌지부(165)를 매개로 롤링 가능하게 설치될 수 있다.

주행 지지대(133)는 구동 모터(136), 틸팅 모터(135), 및 제1 바퀴(134)를 지지하고, 지지 프레임(110)에 힌지부(165)를 매개로 결합된다. 틸팅 모터(135)는 주행 지지대(133)에 고정 설치되어 제1 바퀴(134)를 지지 프레임(110)의 중심을 지나는 가상의 평면에 대하여 경사지도록 제어한다. 틸팅 모터(135)는 제1 바퀴(134)의 경사각을 제어하여 이에 따라 틸팅 모터(135)에 의하여 나선 운동의 간격이 조절될 수 있다.

구동 모터(136)는 제1 바퀴(134)를 회전시켜서 배관 검사 로봇(100)을 이동시킨다. 센서 모듈(170)은 자기력으로 결함을 검출하는 복수의 센서(171)를 포함하며, 센서(171)는 홀 센서(hall sensor)로 이루어질 수 있다. 센서 모듈(170)은 넓은 면적을 한번에 검사할 수 있도록 복수의 센서(171)를 포함할 수 있다. 제1 바퀴(134)는 센서 모듈(170)의 모서리와 인접하게 배치될 수 있으며, 센서 모듈(170)은 제1 바퀴들(134) 사이의 중심 부분에 위치할 수 있다.

본 실시예와 같이 제1 주행부(130)가 센서 모듈(170)과 제1 바퀴(134)와 구동 모터(136)를 포함하면 센서 모듈(170)을 갖는 제1 주행부(130)가 자력으로 주행하면서 결함을 센싱할 수 있다. 이에 따라 별도의 견인 장치가 필요 없으므로 부피 및 무게를 최소화할 수 있다. 또한 틸팅 모터(135)를 포함하므로 제1 바퀴(134)의 경사각을 보다 용이하게 조절하면서 로봇의 이동 방향을 제어할 수 있다.

제1 주행부(130)는 주행 지지대(133)의 측면에 회전 가능하게 결합된 제1 링크부재(151)와 제1 링크부재(151)에 회전 가능하게 결합된 연결 링크부재(152)와 연결 링크부재(152)에 회전 가능하게 결합된 제2 링크부재(153) 및 제2 링크부재(153)의 길이방향 단부에 회전 가능하게 결합된 보조 바퀴(154)를 포함할 수 있다.

제1 링크부재(151)는 굴곡된 막대로 이루어지며, 길이방향 일측 단부는 주행 지지대(133)에 힌지 결합되고 길이방향 타측 단부는 자유단으로 이루어진다. 연결 링크부재(152)는 대략 H형상으로 이루어지며, 길이방향 일측 단부가 제1 링크부재(151)의 굴곡된 부분에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측 단부가 제2 링크부재(153)에 결합된다. 제2 링크부재(153)는 V자 형상으로 굴곡된 막대로 이루어지며, 제2 링크부재(153)의 길이방향 일측 단부는 연결 링크부재에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측 단부에는 보조 바퀴(154)가 설치될 수 있다. 또한, 제2 링크부재(153)에서 굴곡된 부분은 주행 지지대(133)에 힌지 결합된다.

보조 바퀴(154)는 센서 모듈(170)의 전방에 설치되어 제1 주행부(130)가 안정적으로 이동할 수 있도록 가이드한다. 보조 바퀴(154)는 지지 프레임(110)의 중심을 지나는 가상의 평면에 대하여 수직으로 배치되며, 보조 바퀴(154)와 제1 바퀴(134)는 서로 경사지게 배치될 수 있다.

제1 링크부재(151)의 자유단을 주행 지지대(133)에서 상승시키면 연결 링크부재(152)와 제2 링크부재(153)가 회전하면서 보조 바퀴(154)가 하부로 이동할 수 있다. 또한, 배관 내에 이물질이 있는 경우에는 제2 링크부재(153)가 회전하면서 보조 바퀴(154)가 아래로 이동할 수 있다.

한편, 제2 주행부(140)는 주행 지지대(143), 제2 바퀴(144)와 제2 바퀴(144)를 회전시키는 구동 모터(146), 제2 바퀴(144)의 경사각을 제어하는 틸팅 모터(145), 결함을 센싱하는 센서 모듈(170)을 포함할 수 있다. 제2 주행부(140)는 지지 프레임(110)에 힌지부(118)를 매개로 롤링 가능하게 설치될 수 있다.

주행 지지대(143)는 구동 모터(146), 틸팅 모터(145), 및 제2 바퀴(144)를 지지하고, 지지 프레임(110)에 힌지부(118)를 매개로 결합된다. 틸팅 모터(145)는 주행 지지대(143)에 고정 설치되어 제2 바퀴(144)를 지지 프레임(110)의 중심을 지나는 가상의 평면에 대하여 경사지도록 제어한다. 틸팅 모터(145)는 제1 바퀴(144)의 경사각을 제어하여 이에 따라 틸팅 모터(145)에 의하여 나선 운동의 간격이 조절될 수 있다.

구동 모터(146)는 제2 바퀴(144)를 회전시켜서 배관 검사 로봇(100)을 이동시킨다. 센서 모듈(170)은 자기력으로 결함을 검출하는 복수의 센서(171)를 포함하며, 센서(171)는 홀 센서(hall sensor)로 이루어질 수 있다. 센서 모듈(170)은 넓은 면적을 한번에 검사할 수 있도록 복수의 센서(171)를 포함할 수 있다. 제2 바퀴(144)는 센서 모듈(170)의 모서리와 인접하게 배치될 수 있으며, 센서 모듈(170)은 제2 바퀴들(144) 사이의 중심 부분에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 센서 모듈(170)은 제1 주행부(130)에만 설치되고, 제2 주행부(140)에는 설치되지 않을 수도 있다. 이 경우, 제2 주행부(140)는 주행 기능만 갖고 센싱 기능은 갖지 않는다. 또한, 제2 주행부(140)는 제1 주행부와 동일하게 제1 링크부재(151), 연결 링크부재(152), 제2 링크부재(153) 및 보조 바퀴(154)를 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 제1 바퀴(134)와 제2 바퀴(144)는 서로 반대방향으로 경사지게 배치되는데, 제1 바퀴(134)는 지지 프레임(110)의 중심을 지나는 가상의 평면(FS1)에 대하여 제1 방향으로 제1 각도(A1)로 경사지게 배치되며, 제2 바퀴(144)는 지지 프레임(110)의 중심을 지나는 가상의 평면(FS1)에 대하여 제2 방향으로 제2 각도(A2)로 경사지게 배치된다. 제1 각도(A1)는 제1 바퀴(134)의 폭방향 중심을 지나는 선과 가상의 평면(FS1)이 이루는 각도이며, 제2 각도(A2)의 폭방향 중심을 지나나는 선과 제2 바퀴(144)가 이루는 각도이다. 여기서 제1 방향과 제2 방향은 서로 반대방향으로 이루어질 수 있으며, 제1 각도(A1)와 제2 각도(A2)의 값은 동일할 수 있다.

이와 같이 제1 바퀴(134)와 제2 바퀴(144)가 서로 반대 방향으로 경사지게 배치되면 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)가 배관 내부를 나선 방향으로 이동하면서 배관 내부를 검사할 수 있다. 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)가 나선 방향으로 이동하면서 결함을 검출하면 직선 방향으로 이동하기 위한 장치가 필요하지 않으며, 회전 구동만으로 전방으로 이동하면서 배관 내부를 연속적으로 검사할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 지지 프레임(110)에는 제어 박스(121, 123)가 설치될 수 있으며, 제어 박스(121, 123)는 지지 프레임(110)의 전방과 후방에 각각 설치된다. 제어 박스(121, 123)는 지지 프레임(110)에 회전 가능하게 결합되는데, 제어 박스(121, 123)는 지지 프레임(110)에서 돌출 형성된 연결 브라켓(115)을 매개로 지지 프레임(110)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제어 박스(121, 123)는 연결 브라켓(115)에 고정되고, 연결 브라켓(115)이 지지 프레임(110)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 제어 박스(121, 123)가 연결 브라켓(115)에 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

제어 박스(121, 123)는 내부 공간을 갖는 상자 형상으로 이루어지며, 제어 박스(121, 123)의 내부에는 배터리, 회로 기판 등 다양한 전장 부품들이 설치될 수 있다. 각각의 제어 박스(121, 123)에는 전방의 장애물을 파악하고, 배관의 변형 여부를 탐지하는 라이다 센서(125)가 설치될 수 있다. 라이다 센서(125)는 배관 검사 로봇(100)의 길이방향 중앙에 배치되는데, 이에 따라 라이다 센서는 로봇의 중심이 배관의 중심과 일치하는지 여부를 검사할 수 있다.

또한 제어 박스(121, 123)에는 배관 상태를 육안으로 확인하기 위한 카메라(126)가 설치될 수 있다. 라이다 센서(125)와 카메라(126)는 일측 제어 박스에서 전방을 향하는 면에 설치되고, 타측 제어 박스에서 후방을 향하는 면에 설치되며, 이에 따라 작업자는 주행방향을 기준으로 전방 후방을 모두 감시할 수 있다.

또한, 연결 브라켓(115)은 제어 박스(121, 123)의 중심에서 벗어나 편심되게 제어 박스(121, 123)에 결합되는데, 연결 브라켓(115)은 제어 박스(121, 123)의 중심보다 더 상부에서 제어 박스에 결합될 수 있다. 이에 따라

제어 박스(121, 123)는 연결 브라켓(115)을 매개로 지지 프레임(110)에 편심되게 설치되어, 제어 박스(121, 123)는 자중에 의하여 지지 프레임(110)에 대하여 회전할 수 있으며, 이에 따라 제어 박스(121, 123)는 주행 시에 자중에 의하여 중력방향으로 세워져 설치되며, 제어 박스(121, 123)의 높이 방향은 항상 중력방향과 평행할 수 있다.

즉, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 배관 검사 로봇(100)은 나선 운동하는 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)에 의하여 배관(10) 내에서 회전하게 된다. 이에 따라 지지 프레임(110)도 함께 회전하는데, 지지 프레임(110)이 회전하더라도 제어 박스(121, 123)는 배관(10)에 대하여 회전하지 않으며 중력에 의하여 하부로 처지도록 설치된다.

지지 프레임(110)이 회전하여도 제어 박스(121, 123)가 회전하지 않으면 라이다 센서를 이용하여 보다 쉽게 배관 상태를 검사할 수 있다. 만약, 라이다 센서(125)와 카메라(126)가 지지 프레임(110)과 함께 회전하면 배관 내부의 정확한 형상을 파악하기 어려운 심각한 문제가 발생한다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 제어 박스(121)에는 가이드 막대(161)가 설치된다. 가이드 막대(161)는 제어 박스(121)의 높이방향에 대하여 경사지게 배치되며, 가이드 막대(161)에는 배관의 내면과 맞닿아 회전하는 가이드 휠(162)이 설치된다. 이에 따라 가이드 막대(161)에 의하여 배관 검사 로봇(100)이 안정적인 자세를 유지할 수 있다. 가이드 휠(162)에는 배관 검사 로봇(100)의 주행 거리를 측정할 수 있는 주행거리측정 센서(165)가 연결 설치될 수 있다. 주행거리측정 센서(165)는 오도미터(odometer)로 이루어질 수 있다.

가이드 막대(161)는 배관의 내경 변화에 대응할 수 있도록 신축 가능하게 형성될 수 있다. 제어 박스(121)의 양쪽 측면에 하부로 경사지게 가이드 막대(161)가 각각 형성된다. 가이드 막대(161)는 제어 박스(121, 123)와 결합되므로 지지 프레임(110)과 함께 회전하지 않고 주행 중에 항상 중력방향을 기준으로 항상 하부로 경사지게 배치된다. 이에 따라 배관 검사 로봇(100)의 주행 시에 지지 프레임(110)은 배관(10)에 대하여 회전 운동하면서 전진하며, 제어 박스(121, 123), 가이드 막대(161), 및 가이드 휠(162)은 배관(10)에 대하여 직선 운동할 수 있다.

만약 가이드 막대(161)가 지지 프레임(110)과 함께 회전하면 가이드 휠(162)도 나선 방향으로 이동하게 되고 이에 따라 주행거리측정 센서(165)는 정확한 이동 거리를 측정할 수 없는 문제가 발생한다. 그러나 지지 프레임(110)이 배관에 대하여 회전할 때, 가이드 막대(161)가 배관에 대하여 회전하지 않도록 설치되면 지지 프레임(110)을 더욱 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 가이드 휠(162)은 나선방향으로 이동하지 않고 직선 방향으로 이동하여 주행거리를 확실하게 측정할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 배관 검사 방법은 제1 주행부(130)의 제1 바퀴(134)와 제2 주행부(140)의 제2 바퀴(144)를 배관(10)의 둘레방향에 대하여 서로 다른 방향으로 경사지게 배치하여 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)가 배관(10) 내부를 나선방향으로 이동하면서 결함을 검사할 수 있다.

본 실시예에 따른 배관 검사 방법은 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)가 나선방향으로 이동하면서 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)에 설치된 센서 모듈(170)을 이용하여 배관을 결함을 검사한다. 제1 주행부(130)는 나선형으로 이동하면서 제1 영역(DS1)을 검사하고, 제2 주행부(140)는 나선형으로 이동하면서 제1 영역(DS1) 사이에 형성되는 제2 영역(DS2)을 검사할 수 있다. 여기서, 제1 영역(DS1)과 제2 영역(DS2)은 중첩될 수도 있다.

이에 따라 나선형으로 이동하는 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)에 의하여 배관(10)의 내면 전체를 검사할 수 있다. 다만, 제1 주행부(130)에만 센서 모듈(170)이 설치되는 경우에는 제1 영역은 양쪽 측단이 서로 맞닿도록 형성되어 제1 주행부에 의해서 배관 전체를 검사할 수도 있다.

또한, 배관 검사 방법은 주행 시에 제1 주행부(130)와 제2 주행부(140)를 연결하는 지지 프레임(110)은 배관(10)에 대하여 회전하지만, 카메라(126) 및 라이다 센서(125)가 설치된 제어 박스(121, 123)는 지지 프레임(110)에 편심되게 설치되어 배관(10)에 대하여 회전하지 않도록 제어하여 배관을 검사할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 배관 검사 방법은 제어 박스(121, 123)에 설치된 라이다 센서(125)와 카메라(126)를 이용하여 배관 내부의 상태를 검사할 수 있다. 센서 모듈(170)과 라이다 센서(125)에서 전달된 정보를 바탕으로 배관 내부를 3차원 이미지화하여 배관 상태를 분석하고 배관 교체 시기를 결정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 배관 검사 방법은 주행 시에 제어 박스(121, 123)의 양쪽 측면에 설치된 가이드 막대(161)와 가이드 막대(161)에 설치된 가이드 휠(162)을 이용하여 지지 프레임(110)의 이동을 안내한다. 배관 검사 방법은 주행 중에 가이드 막대(161)는 배관(10)에 대하여 회전하지 않고 항상 하부로 경사진 상태를 유지하도록 제어한다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 배관 검사 로봇
110: 지지 프레임
112: 메인 실린더
114: 실린더 로드
115: 연결 브라켓
123: 제어 박스(121,
125: 라이다 센서
126: 카메라
130: 제1 주행부
133: 주행 지지대
134: 제1 바퀴
135, 145: 틸팅 모터
136, 146: 구동 모터
140: 제2 주행부
144: 제2 바퀴
151: 제1 링크부재
152: 연결 링크부재
153: 제2 링크부재
154: 보조 바퀴
161: 가이드 막대
162: 가이드 휠
165: 주행거리측정 센서
170: 센서 모듈

Claims

배관 내부의 결함을 검사하는 배관 검사 로봇에 있어서,
길이방향으로 신장 가능한 지지 프레임;
상기 지지 프레임의 길이방향 일측 단부에 결합되며 복수의 제1 바퀴들을 갖는 제1 주행부; 및
상기 지지 프레임의 길이방향 타측 단부에 결합된 복수의 제2 바퀴들을 갖는 제2 주행부;
를 포함하고,
상기 제1 주행부는 자기력으로 결함을 검출하는 센서가 설치된 센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제1 바퀴에는 상기 제1 바퀴를 회전시키는 구동 모터가 설치되어 자가 주행하는 상기 제1 주행부가 결함을 센싱하는 것을 특징으로 배관 검사 로봇.
제1 항에 있어서,
상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 서로 반대 방향으로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제2 항에 있어서,
상기 제1 주행부는 상기 제1 바퀴의 경사 각도를 제어하는 틸팅 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제2 항에 있어서,
상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부는 상기 배관 내부에서 나선 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제1 항에 있어서,
상기 지지 프레임에는 제어 박스가 회전 가능하게 결합되며,
상기 제어 박스의 중심에서 벗어나 편심되게 상기 지지 프레임에 결합되어,
상기 제어 박스는 주행 시에 자중에 의하여 중력방향으로 세워져 설치되는 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제5 항에 있어서,
상기 제어 박스에는 상기 제어 박스의 높이방향에 대하여 경사진 가이드 막대가 설치되고, 상기 가이드 막대에는 상기 배관의 내면과 맞닿아 회전하는 가이드 휠이 설치된 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제6 항에 있어서,
상기 가이드 휠에는 주행거리를 측정하는 주행거리측정 센서가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
제6 항에 있어서,
상기 제어 박스는 자중에 의하여 상기 지지 프레임에 대하여 회전하며, 상기 가이드 막대는 주행 중에 중력방향을 기준으로 하부로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 배관 검사 로봇.
지지 프레임과 지지 프레임의 양단에 결합된 제1 주행부와 제2 주행부를 포함하는 배관 검사 로봇을 이용하여 배관의 내부를 검사하는 배관 검사 방법에 있어서,
상기 제1 주행부의 제1 바퀴와 상기 제2 주행부의 제2 바퀴를 배관의 둘레방향에 대하여 서로 다른 방향으로 경사지게 배치하여 상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부가 상기 배관 내부를 나선방향으로 이동하면서 제1 주행부에 설치된 센서 모듈을 이용하여 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제1 주행부와 상기 제2 주행부의 주행 시에,
상기 지지 프레임은 회전 운동하며, 상기 지지 프레임에 편심되게 설치된 제어 박스와 상기 제어 박스에 설치된 가이드 막대와 상기 가이드 막대에 설치되어 상기 배관의 내면과 맞닿는 가이드 휠은 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 배관 검사 방법.