KR101024554B1

KR101024554B1 - 자율이동장치

Info

Publication number: KR101024554B1
Application number: KR1020090029627A
Authority: KR
Inventors: 김상휘; 최윤서; 박영준; 김재훈
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR20100111184A; WO2010117161A3; JP5390695B2; CN102387959A; CN102387959B; US20120043162A1; JP2012523056A; WO2010117161A2

Abstract

본 발명은 자율이동장치에 관한 것으로, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동되는 자율이동장치로서, 메인 프레임과, 메인 프레임의 상부에 결합되는 복수의 상부윈치와, 메인 프레임의 하부에 결합되는 복수의 하부윈치를 포함하고, 작업공간 내에 위치하는 이동플랫폼 및 일단부는 구조체의 하측에 각각 결합되고, 타단부는 상부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제1 와이어와, 일단부는 구조체의 상측에 각각 결합되고, 타단부는 하부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제2 와이어를 포함하는 자율이동장치가 제공함으로써, 자율이동장치의 이동 가능한 영역이 확대되어 작업영역이 확대되고, 인접한 작업영역으로 작업장치를 용이하게 이동시킬 수 있다.

블록, 와이어, 자율이동장치, 작업로봇

Description

자율이동장치{TENDON CONTROLLED MOBILE PLATFORM}

본 발명은 자율이동장치에 관한 것으로, 선박 블록의 격벽과 같은 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 작업장치를 이동시키기 위한 자율이동장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 선박의 선체는, 선체의 일부분을 구성하는 블록(block) 단위로 제작된 후, 블록을 서로 조립하는 방식으로 제작되고 있다. 즉, 원자재 표면의 녹이나 이물질을 블라스팅(blasting) 등의 방법으로 제거한 후 부식 방지를 위한 도장을 한 다음, 원자재를 용접 등의 방법을 이용하여 블록으로 제조하고, 이 블록들을 서로 조립하여 선체를 완성한다.

이러한 블록의 내부 또한 용접, 블라스팅, 도장작업 등이 행해져야 한다. 따라서, 블라스팅에 사용된 그리트(grit)의 수거, 도장 후 도막의 건조작업, 검사작업, 도막측정작업 등 다양한 작업들 또한 블록 내에서 행해지게 된다. 이러한 블록 내부에서의 작업효율을 향상시키기 위해 용접, 도장 및 검사 등을 수행하는 각종 자동화 장비가 꾸준히 개발되어 오고 있다.

한편, 블록의 내부는 격벽이나 셸 플레이트(shell plate) 등의 구조체에 의해 둘러싸여 있고, 선체의 구조적인 강성을 보강하기 위하여 다수의 론지(longi)나 스티프너(stiffener) 등과 같은 보강재가 설치된다. 이러한 보강재는 블록의 내면을 향해 돌출되게 설치된다. 따라서, 보강재는 상술한 바와 같은 블록 내부에서의 각종 작업에 방해요소로 작용하게 된다.

도 1에는 선박의 블록 내부의 일 예가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 블록 내부(10)에는 다수의 보강재(15, 16)가 내측을 향하여 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 블록 내부(10) 또한 격벽(13) 등의 구조체에 의해 복수의 작업공간(11)으로 구획될 수 있으며, 이러한 격벽(13)에는 작업자의 통로 등으로 사용될 수 있는 맨홀(17)이 형성되어, 작업자 및 작업장비 등을 이러한 맨홀(17)을 통하여 이동시키게 되어 있다.

따라서, 선박의 건조 과정에서는 블록 내부(10)의 보강재(15, 16)와 같은 복잡한 구조물들을 사람이 피해가면서 작업을 하고 있는 실정이며, 자동화 장비를 이용하는 경우에도 매번 자동화 장비를 수동으로 이동시키면서 설치한 후에 작업을 하고 있는 실정이다. 또한, 블록 내부(10)의 상부에 대한 작업을 하기 위해서는 블록 내부(10)에 족장(도시되지 않음)을 설치하고 작업자가 그 위에 올라가서 작업을 하고 있는 실정이다.

이와 같이, 블록 내부(10)의 이러한 복잡한 구조물들을 사람이 피해가면서 작업을 하거나, 족장(도시되지 않음)이라는 별도의 구조물을 블록 내부(10)에 형성하여 이를 이동시켜가며 작업을 하는 데에는 많은 시간, 노동력 및 비용이 소요된 다.

특히, 블록 내부(10)의 용접, 도장 및 검사 등에 사용되는 자동화 장비를 사용할 경우, 블록 내부(10)에 설치된 보강재(15, 16) 등의 각종 구조물 내지 족장(도시되지 않음)은 상술한 바와 같은 자동화 장비의 작업효율을 오히려 저하시킨다.

더욱이, 단일 선체 유조선의 침몰 사고로 야기되는 각종 문제들로 인해 국제해사기구에서는 1996년 이후 유조선의 이중 선체 건조를 의무화하고 있으며, LNG 선박의 경우 선체의 안전성 등을 이유로 이중 선체 건조를 기본적인 사항으로 하고 있다. 따라서, 선박의 블록 내부는 더욱 복잡한 형상을 형성하게 되어, 그 내부에서의 작업이 더욱 곤란해지게 되었다.

그러므로, 선박의 블록 내부와 같이 복잡한 형상의 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서도 각종 작업을 용이하게 수행할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 안출된 것으로, 블록 내부에 설치된 보강재 등에 구애 받지 않고 작업장치를 블록 내부의 작업공간 내에서 용이하게 이동시킬 수 있고 작업영역이 확대되도록 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동되는 자율이동장치로서, 메인 프레임과, 메인 프레임의 상부에 결합되는 복수의 상부윈치와, 메인 프레임의 하부에 결합되는 복수의 하부윈치를 포함하고, 작업공간 내에 위치하는 이동플랫폼, 일단부는 구조체의 하측에 각각 결합되고, 타단부는 상부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제1 와이어 및 일단부는 구조체의 상측에 각각 결합되고, 타단부는 하부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제2 와이어를 포함하는 자율이동장치가 제공된다.

여기서, 복수의 상부윈치와 복수의 하부윈치는, 메인 프레임의 상부와 하부를 구분하는 평면으로부터 수직한 방향에서 보았을 때 서로 이격 된 위치에 배치될 수 있다. 상부윈치 및 하부윈치의 수는 각각 네 개일 수 있는데, 네 개의 상부윈치 및 네 개의 하부 윈치는 각각 메인 프레임의 상부와 하부를 구분하는 평면상에 직사각형을 형성하며 배치되며, 네 개의 하부윈치가 형성하는 직사각형의 어느 한 변은 네 개의 상부윈치가 형성하는 직사각형의 어느 한 변 보다 짧을 수 있다.

자율이동장치에는 메인 프레임에 결합되어 작업장치를 가이드 하는 가이드 레일이 더 포함될 수 있다. 가이드 레일은 서로 평행한 복수의 가이드 바를 포함할 수 있는데, 복수의 가이드 바는 메인 프레임으로부터 돌출되는 복수의 서포터에 의해 지지될 수 있다. 복수의 가이드 바 각각의 단면은 ㄷ 형상을 가질 수 있으며, 각각의 개방부가 서로 마주보도록 설치될 수 있다. 복수의 가이드 바 각각에는 길 이방향을 따라 랙 기어가 배치 또는 형성되고, 작업장치에는 복수의 랙 기어에 치합되는 복수의 피니언 기어가 포함될 수 있다. 작업장치에는 가이드 레일과 구름접촉 되는 복수의 롤러가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 자율이동장치는, 작업장치를 탑재한 이동플랫폼을 작업공간 내에서 원하는 위치로 용이하게 이동시킬 수 있으므로, 블록 내부에 설치된 보강재 등의 장애물에 구애 받지 않고 각종 작업을 효율적으로 수행할 수 있으며, 작업의 완전 자동화가 가능해지므로, 작업에 소요되는 비용 및 시간이 절약된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 본 발명에 따른 자율이동장치가 사용되는 작업공간으로서, 선박의 선체를 구성하는 블록을 대표적인 예로 들어 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치에 작업장치가 탑재된 모습이 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 이동플랫폼(100), 제1 와이어(510) 및 제2 와이어(520)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치가 블록 내부(10)의 작업공 간(11) 내에 설치되어 있고, 이동플랫폼(100)에는 작업장치(300)가 탑재되어 있다.

이동플랫폼(100)에 설치된 복수의 상부윈치(111)에는, 일단부가 작업공간(11)을 한정하는 구조체의 하측에 결합되는 복수의 제1 와이어(510)의 타단부가 각각 연결된다. 그리고, 복수의 하부윈치(113)에는, 구조체의 상측에 결합되는 복수의 제2 와이어(520)의 타단부가 각각 연결된다.

여기서, 구조체는 격벽(도 1의 13 참조)이나 보강재(도 1의 15 및 16 참조)와 같이 블록 내부(도 1의 10 참조)의 작업영역(도 1의 11 참조)의 가장자리 부분에 위치하는 구조물을 지칭한다.

복수의 상부윈치(111)는 복수의 제1 와이어(510)를 감거나 풀어서 각각의 길이를 조절하며, 복수의 하부윈치(113)는 복수의 제2 와이어(520)를 감거나 풀어서 각각의 길이를 조절한다. 복수의 제1 와이어(510) 및 복수의 제2 와이어(520) 각각의 길이가 조절되면 작업공간(11) 내의 이동플랫폼(100)의 위치가 변경된다. 따라서, 복수의 상부윈치(111) 및 복수의 하부윈치(113)를 제어하면 이동플랫폼(100)을 작업공간(11) 내의 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.

이동플랫폼(100)은 작업공간(11) 내에서 공중에 뜬 형상으로 이동되므로, 보강재(15, 16)에 의해 이동에 구애 받지 않는다. 특히 이동플랫폼(100)은 이동되어야 할 지점까지 최단경로로 이동할 수 있기 때문에, 이동에 소요되는 시간도 최소화 된다.

작업장치(300)는 용접, 블라스팅, 도장 및 표면검사 등 작업공간(11) 내에서 필요한 다양한 작업을 행하는 장치이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 이동장치는 작업공간(11) 내의 작업이 행해져야 할 부분으로 작업장치(300)를 신속하고 용이하게 이동시킬 수 있다.

이동플랫폼(100)에 대해서는 도 3을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 이동플랫폼이 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 이동플랫폼(100)에는 메인 프레임(101), 복수의 상부윈치(111) 및 복수의 하부윈치(113)가 포함된다.

메인 프레임(101)의 상부에는 복수의 상부윈치(111)가 결합되고, 메인 프레임(101)의 하부에는 복수의 하부윈치(113)가 결합된다. 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)는 메인 프레임(101)의 가장자리 부분에 배치된다.

메인 프레임(101)의 상부와 하부를 구분하는 평면이 있다고 가정했을 때, 평면과 수직한 방향에서 이동플랫폼(100)을 바라 보면, 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)는 각각 직사각형의 꼭지점을 이루는 형상으로 배치된다. 이때, 하부윈치(113)가 형성하는 직사각형은 상부윈치(111)가 형성하는 직사각형 보다 마주보는 한 쌍의 변의 길이가 짧다.

즉, 하부윈치(113)는 상부윈치(111)에 비하여 메인 프레임(101)의 중심부 방향으로 이격 된 위치에 배치된다. 이에 관하여는 아래에서 도 5 및 도 6을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.

한편, 이동플랫폼(100)에는, 이동플랫폼(100)에 탑재되는 작업장치(도 2의 300 참조)를 지지 및 가이드 하는 가이드 레일(150)이 더 포함된다. 여기서, 가이드 레일(150)은 메인 프레임(101)으로부터 돌출되도록 형성 또는 설치되는 복수의 서포터(131)에 의하여 메인 프레임(101)에 지지된다.

가이드 레일(150)은, 작업장치(도 3의 300 참조)가 이동플랫폼(100)의 상측 뿐만 아니라 하측에도 탑재될 수 있도록, 도시된 바와 같이 메인 프레임(101)의 상측 및 하측에 모두 설치될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 가이드 레일(150)은 메인 프레임(101)의 측방향에도 설치될 수 있다.

여기서, 가이드 레일(150)은 서로 평행하게 배열되는데, 본 명세서의 평행은 가공 및 설치에 의해 발생되는 공차 등을 고려한 나란함을 뜻하는 것으로, 예를 들어서 열차의 선로에 설치되는 한 쌍의 레일과 같이 실질적으로 평행하게 설치된 상태를 지칭하는 것이다.

따라서, 이와 같은 가이드 레일(150)에 의해, 작업장치(300)는 이동플랫폼(100)에 탑재될 수 있으며, 가이드 레일(150)에 의해 지지 및 가이드 되어, 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다.

작업장치(300)를 이용하여 블록 내부(10)의 작업공간(11)의 작업을 완료한 후에는 작업장치(300)를 인접한 다른 작업공간(도시되지 않음)으로 이동시킬 필요가 있다. 작업장치(300)의 이동에 대해서는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치를 이용하여 작업장치를 인접한 작업공간으로 이송시키는 모습의 사시도가 도시되어 있다. 도 1을 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 이동플랫폼(100)에 탑재된 작업장치(300)는 맨홀(17)을 통하여 인접한 다른 작업공간(도시되지 않음)에 설치된 다른 이동플랫폼(100a)으로 이동될 수 있다. 즉, 블록 내부(10)의 작업공간(11) 내에서 행해져야 할 작업이 완료된 후, 작업장치(300)를 인접한 다른 작업공간으로 이동시켜 작업을 계속 수행할 수 있다.

따라서, 이동플랫폼(100)은 맨홀(17)을 통하여 인접한 다른 블록 내부(도시되지 않음)에 위치하는 다른 이동플랫폼(100a)과 일측이 접할 수 있어야 하며, 작업장치(300)는 이동플랫폼(100)으로부터 다른 이동플랫폼(100a)으로 이동될 수 있어야 한다. 이를 위해서는 이동플랫폼(100)의 일단부가 다른 이동플랫폼(100a)과 도킹(docking)될 수 있어야 하므로, 이동플랫폼(100)은 맨홀(17)까지 이동될 수 있어야 하며, 다른 이동플랫폼(100a) 또한 맨홀(17)까지 이동되어야 한다. 이동플랫폼(100)이 작업공간(11)의 가장자리까지 이동되는 것에 관하여는 아래에서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 와이어 연결방법을 설명하기 위한 비교예가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치를 개략적으로 나타낸 측면도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 블록 내부(10)의 작업공간(11)을 한정하는 구조체에 각각의 타단부가 결합된 와이어(500a, 500b)의 일단부가 각각 이동플랫폼(100b)에 설치된 복수의 윈치(110a, 110b)에 연결된다.

이때, 복수의 와이어(500a, 500b) 각각은, 이동플랫폼(100b)에 설치된 복수 의 윈치(110a, 110b) 중 타단부가 구조체에 결합된 위치로부터 가장 인접한 위치의 윈치(110a, 100b)에 각각 연결된다.

즉, 도시된 바와 같이, 구조체 일측의 상측에 일단부가 결합된 와이어(500a)의 타단부는 이동플랫폼(100b)의 일측 상부에 설치된 윈치(110a)에 연결되고, 구조체 타측의 상측에 일단부가 결합된 와이어(500b)의 타단부는 이동플랫폼(100b)의 타측 상부에 설치된 윈치(110b)에 연결된다. 나머지 와이어(500c, 500d) 또한 같은 방법으로 인접한 윈치(100c, 100d)에 각각 연결된다.

이와 같은 연결 구조를 갖는 비교예는, 이동플랫폼(100b)을 작업공간(11)의 일측으로 이동시키는 경우, 특히 도 4에 도시된 바와 같이 작업공간(11)의 일측 가장자리까지 이동시켜야 하는 경우에, 이동플랫폼(100b)이 근접하여야 하는 측면의 구조체에 연결된 와이어(500a, 500d)의 길이를 최대한 단축시켜야 한다.

그런데, 이동플랫폼(100b)에 가해지는 하중은 구조체의 상측에 연결된 와이어(500a, 500b)에 작용하며, 특히 이동플랫폼(100b)의 위치를 이동시키기 위하여 길이가 단축되는 와이어(500a, 500b)에 더 큰 장력이 작용하게 된다. 따라서, 도시된 바와 같은 경우에는 구조체 일측의 상측에 결합된 와이어(500a)에 최대의 장력이 작용하게 된다.

여기서, 이동플랫폼(100b)이 구조체의 일측으로 이동될수록 와이어(500a)에는 더욱 큰 장력이 가해지게 된다. 이때 이동플랫폼(100b)의 수평을 유지하기 위하여 구조체 타측의 상측에 결합된 와이어(500b)에도 일정한 장력이 가해지게 된다. 따라서, 와이어(500a)에 아무리 큰 장력을 가하더라도 이동플랫폼(100b)에는 타측 와이어(500b)에 의한 수평분력이 작용하게 되므로, 이동플랫폼(100b)이 작업공간(11)의 가장자리의 맨홀(17)까지 이동되기 곤란해진다.

이와 같은 곤란함을 해결하기 위하여 와이어의 일부분이 서로 엇갈리게 연결할 수 있는데, 이에 관하여는 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 제1 와이어(510) 및 제2 와이어(520)는 서로 엇갈리는 형상으로 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)에 각각 연결된다.

즉, 블록 내부(10)의 작업공간(11)을 한정하는 구조체 일측의 상측에 일단부가 결합된 제2 와이어(520a) 및 하측에 결합된 제1 와이어(510a)의 타단부는 이동플랫폼(100)의 일측에 설치된 하부윈치(113a) 및 상부윈치(111a)에 각각 연결된다. 그리고, 구조체 타측의 상측에 일단부가 결합된 제2 와이어(520b) 및 하측에 결합된 제1 와이어(510b)의 타단부는 각각 이동플랫폼(100)의 타측에 설치된 하부윈치(113b) 및 상부윈치(111b)에 각각 연결된다.

여기서, 도시된 바와 같이 이동플랫폼(100)을 작업공간(11)의 일측 가장자리까지 이동시키는 경우, 일측의 제1 와이어(510a) 및 일측의 제2 와이어(520a)는 길이가 최대한 단축된다.

이때, 이동플랫폼(100)의 수평을 유지하기 위해서는 타측의 제2 와이어(520b)에 장력을 가하여 이동플랫폼(100)의 타측이 하중에 의해 하방향으로 내려가지 않도록 해야 한다. 그런데, 타측의 제2 와이어(520b)에 장력을 가하면, 이동플랫폼(100)에 작업공간(11)의 타측 가장자리를 향한 수평방향의 힘이 가해지게 되므로, 이동플랫폼(100)이 작업공간(11)의 일측 가장자리로 이동되는 것을 방해하게 된다.

여기서, 일측의 제1 와이어(510a)에 장력을 가하게 되면, 이동플랫폼(100)에는 이동플랫폼(100)을 작업공간(11)의 일측 가장자리를 향한 수평방향의 힘과 이동플랫폼(100)의 일측을 하방향으로 내리는 수직방향의 힘이 작용하게 된다.

이동플랫폼(100)의 일측을 하방향으로 내리는 수직방향의 힘은, 일측에 설치된 하부윈치(113a)가 일측의 제2 와이어(520a)에 의해 하방향으로 이동되지 않도록 지지되므로, 일측에 설치된 하부윈치(113a)를 기준점으로 하는 모멘트(moment)로 작용하여, 이동플랫폼(100)의 타측을 상방향으로 들어올리는 힘으로 작용하게 된다.

따라서, 타측의 제2 와이어(520b)에 가해지는 장력을 감소시킬 수 있으므로, 타측의 제2 와이어(520b)에 의해 이동플랫폼(100)에 가해지는 작업공간(11)의 타측을 향한 수평방향의 힘을 감소시킬 수 있다. 그리고, 일측의 제1 와이어(510a)에 의해 이동플랫폼(100)에 가해지는 작업공간(11)의 일측을 향한 수평방향의 힘에 의해 이동플랫폼(100)이 작업공간(11)의 일측을 향하여 이동하기 용이해진다.

한편, 이동플랫폼(100)에는 일측의 제2 플랫폼(520a)에 의해 작업공간(11)의 일측을 향한 수평방향의 힘 또한 작용하고 있으므로, 이동플랫폼(100)은 작업공간(11)의 일측 가장자리까지 이동될 수 있게 된다.

이와 같이, 이동플랫폼(100)의 수평을 유지하기 위한 장력이 일측 제1 와이어(510a) 및 타측 제2 와이어(520b)로 분산시킴으로써, 이동플랫폼(100)의 이동 가능한 범위가 증가된다.

그리고, 상술한 바와 같이, 이동플랫폼(100)을 작업공간(11)의 일측 가장자리까지 이동시키는 데에는 일측의 제1 와이어(510a)에 의해 일측의 하부윈치(113a)를 기준으로 이동플랫폼(100)에 가해지는 모멘트를 이용해야 한다. 이와 같은 모멘트를 활용하기 위해서는, 상부윈치(111)와 하부윈치(113)가 도 3을 참조하여 설명하였던 바와 같이, 이동플랫폼(100)의 메인 프레임(도 3의 101 참조)의 상부와 하부를 구분하는 평면으로부터 수직한 방향에서 보았을 때 서로 이격 되어 배치되어야 한다.

여기서, 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)가 메인 프레임(101)의 상부와 하부를 구분하는 평면으로부터 수직한 방향에서 보았을 때 이격 되는 최적의 거리는 실험이나 시뮬레이션을 통하여 얻을 수 있다. 다만, 도시되지는 않았으나, 이동플랫폼의 형상이 도시된 이동플랫폼(100)과 다를 경우에는 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)의 상기 이격 되는 최적의 거리 또한 변경되므로, 이동플랫폼의 형상에 따라 상기 이격 되는 거리는 달라질 수 있다.

참고로, 도시된 바와 같이, 이동플랫폼(100)이 작업공간(11)의 일측 가장자리로 이동되는 경우에는 일측 제2 와이어(520a)에 최대의 장력이 가해지므로, 제2 와이어(520a)는 최대로 작용되는 장력 보다 큰 허용인장강도를 갖는 것을 선택하여 사용하여야 한다.

상술한 바와 같이, 상부윈치(111) 및 하부윈치(113)를 이동플랫폼(100)의 메인 프레임(도 3의 101 참조)의 상부와 하부를 구분하는 평면으로부터 수직한 방향에서 보았을 때 서로 이격 된 위치에 배치하면, 이동플랫폼(100)이 이동할 수 있는 범위가 확대된다. 그리고, 도 4를 참조하여 설명하였던 바와 같이 인접한 이동플랫폼(100a)으로 작업장치(300)를 용이하게 이동시킬 수 있으므로, 작업장치(300)에 의해 수행되는 작업을 완전히 자동화 할 수 있다.

도 7에는 도 3에 도시된 이동플랫폼에 탑재되는 작업장치의 일 예의 정면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 A로 표시한 부분의 확대도가 도시되어 있다. 도 7 및 도 8을 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 한 쌍의 가이드 레일(150)에 의해 작업장치(300)가 지지 및 가이드 되어 있다. 이때, 작업장치(300)에는 도시된 바와 같이 가이드 레일(150)에 이동 가능하게 결합되는 베이스(301) 및 앞에서 설명했던 바와 같은 각종 작업을 작업로봇(310)이 포함될 수 있다.

도 8을 참조하면, 가이드 레일(150)에는 가이드 바(151)가 포함되고, 가이드 바(151)에는 작업장치(300)의 베이스(301)를 상하방향으로 지지 및 가이드 하는 복수의 플랜지(153, 155)가 설치 또는 일체로 형성된다. 따라서, 가이드 레일(150)은 길이방향에 수직한 단면이 ㄷ 형상을 갖게 되며, 개방된 일측(157)이 서로 마주 보도록 배열되어 베이스(301)의 양측부를 지지 및 가이드 하게 된다.

앞에서 설명했던 바와 같이, 베이스(301)는 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동될 수 있으므로, 베이스(301) 및 플랜지(153, 155) 사이에는 마찰이 발생될 수 있다. 또는, 작업장치(300)가 각종 작업을 행하는 동안 발생되는 진동이 가이드 레일(150)로 전달되며 소음을 유발할 수 있다.

따라서, 베이스(301) 양측부의 상하측에 복수의 롤러(350, 351)를 설치하여, 베이스(301)와 상하측 및 플랜지(153, 155) 사이에 마찰이 발생되거나 서로 진동이 전달되지 않도록, 롤러(350, 351)가 플랜지(153, 155)와 구름접촉 되면서 베이스(200)를 지지하게 한다.

한편, 작업장치(300)가 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동될 수 있게 하기 위하여, 도시된 바와 같이, 랙 기어(159)를 가이드 바(151)의 길이방향을 따라 설치 또는 돌출 형성하고, 베이스(301)에는 랙 기어(159)에 치합되며 구동장치(도시되지 않음)에 의해 회전되는 피니언 기어(330)를 설치할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 가이드 레일(150)의 양단부에 각각 스프로킷 휠(sprocket wheel)을 설치하고, 두 스프로킷 휠 사이를 체인으로 연결한 다음, 체인의 일부분에 베이스(301) 양측의 일부분을 결합시키면, 작업장치(300)를 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있다.

그리고, 도시되지는 않았으나, 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 나사축을 설치하고 베이스(301) 양측에 나사축에 의해 관통되는 너트부를 형성시키거나, 나사축에 결합된 너트를 결합시키면, 작업장치(300)를 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있다.

이 외에도 작업장치(300)를 가이드 레일(150)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있는 다양한 직선운동장치를 적용할 수 있다.

한편, 작업장치(300)를 이용하여 블라스팅이나 도장작업을 행하는 경우, 분진이나 그리트 등이 가이드 레일(150)의 개방부(157)를 통하여 유입될 수 있다. 따라서, 도시되지는 않았으나, 가이드 레일(150)의 개방부에는 커튼 형상의 방진막이 나 방진 브러시 등을 설치할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 선박의 블록 내의 작업공간의 일 예의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 이동플랫폼의 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치를 이용하여 작업장치를 인접한 작업공간으로 이송시키는 모습의 사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치의 와이어 연결방법을 설명하기 위한 비교예를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율이동장치를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 7은 도 3에 도시된 이동플랫폼에 탑재되는 작업장치의 일 예의 정면도.

도 8은 도 7에 A로 표시한 부분의 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 이동플랫폼 110 : 윈치

111 : 상부윈치 113 : 하부윈치

131 : 서포터 150 : 가이드 레일

300 : 작업장치 500 : 와이어

510 : 제1 와이어 520 : 제2 와이어

Claims

구조체에 의해 한정되는 작업공간 내에서 이동되는 자율이동장치로서,

메인 프레임과, 상기 메인 프레임의 상부에 결합되는 복수의 상부윈치와, 상기 메인 프레임의 하부에 결합되는 복수의 하부윈치를 포함하고, 상기 작업공간 내에 위치하는 이동플랫폼;

일단부는 상기 구조체의 하측에 각각 결합되고, 타단부는 상기 상부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제1 와이어; 및

일단부는 상기 구조체의 상측에 각각 결합되고, 타단부는 상기 하부윈치에 각각 연결되어 길이가 조절되는 복수의 제2 와이어를 포함하는 자율이동장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 상부윈치 및 상기 복수의 하부윈치는, 상기 메인 프레임의 상부와 하부를 구분하는 평면으로부터 수직한 방향에서 보았을 때 서로 이격 된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 자율이동장치.
제2항에 있어서,

상기 상부윈치 및 상기 하부윈치의 수는 각각 네 개이고,

네 개의 상기 상부윈치 및 네 개의 상기 하부윈치는 각각 상기 메인 프레임의 상부와 하부를 구분하는 평면상에 직사각형을 형성하며 배치되며,

네 개의 상기 하부윈치가 형성하는 직사각형의 마주보는 어느 한 쌍의 변은 네 개의 상기 상부윈치가 형성하는 직사각형의 마주보는 어느 한 쌍의 변 보다 짧은 것을 특징으로 하는 자율이동장치.
제1항에 있어서,

상기 메인 프레임에 결합되어 작업장치를 가이드 하는 가이드 레일이 더 포함되는 자율이동장치.
제4항에 있어서,

상기 가이드 레일은 서로 평행한 복수의 가이드 바를 포함하고,

상기 복수의 가이드 바는 상기 메인 프레임으로부터 돌출되는 복수의 서포터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 자율이동장치.
제5항에 있어서,

상기 복수의 가이드 바 각각의 단면은 ㄷ 형상이며, 각각의 개방부가 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 자율이동장치.
제4항에 있어서,

상기 복수의 가이드 바 각각에는 길이방향을 따라 랙 기어가 배치 또는 형성되고,

상기 작업장치에는 상기 복수의 랙 기어에 치합되는 복수의 피니언 기어가 포함되는 것을 특징으로 하는 자율이동장치.
제7항에 있어서,

상기 작업장치에는 상기 가이드 레일과 구름접촉 되는 복수의 롤러가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자율이동장치.