KR101282119B1 - Robot for inspecting a pipe - Google Patents

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KR101282119B1
KR101282119B1 KR1020110078500A KR20110078500A KR101282119B1 KR 101282119 B1 KR101282119 B1 KR 101282119B1 KR 1020110078500 A KR1020110078500 A KR 1020110078500A KR 20110078500 A KR20110078500 A KR 20110078500A KR 101282119 B1 KR101282119 B1 KR 101282119B1
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김갑순
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경상대학교산학협력단
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Abstract

관 탐사 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 관 탐사 로봇은 일 측면에 제1회전축이 형성된 바디; 상기 바디의 전방에 위치하며, 제1 전방 바퀴를 가지는 제1 전방 바퀴부; 상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1 전방 바퀴와 대칭되는 제1 후방 바퀴를 가지는 제1 후방 바퀴부; 상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제1프레임; 상기 바디에 설치되며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1프레임을 회전시키는 제1회전 구동부; 상기 제1 전방 바퀴부 및 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하며, 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제1 힘 측정부; 및 상기 제1 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제1프레임이 회전되도록 상기 제1회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1 힘 측정부는 상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하는 힘 측정 블럭; 및 상기 힘 측정 블럭에 설치되며, 상기 힘 측정 블럭의 변형량을 측정하는 센서를 포함하되, 상기 센서에서 측정된 상기 힘 측정 블럭의 변형량은 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 데이터로 제공되고, 상기 힘 측정 블럭은 상기 제1프레임과 일단이 연결되며, 상기 제1회전축과 나란한 방향으로 양 측면을 관통하는 제1관통홀이 형성된 제1 측정 블럭; 및 상기 제1 측정 블럭의 타단으로부터 상기 제1측정 블럭의 길이방향에 수직하게 연장되며, 상기 제1관통홀과 동일한 방향으로 양 측면을 관통하는 제2관통홀이 형성된 제2 측정 블럭을 포함하며, 상기 제1관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제1측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제1센서들; 및 상기 제2관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제2측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제2센서들을 포함한다.A tube exploration robot is disclosed. Tube exploration robot according to an embodiment of the present invention includes a body formed with a first rotating shaft on one side; A first front wheel part positioned in front of the body and having a first front wheel; A first rear wheel part positioned at a rear of the body and having a first rear wheel symmetrical with the first front wheel about the first rotational axis; A first frame supporting the first front wheel part and the first rear wheel part and rotatable about the first rotational shaft; A first rotation driver installed in the body and rotating the first frame about the first rotation shaft; A first force measurement connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame and measuring a magnitude of a force applied to the first front wheel or the first rear wheel part; And a control unit for controlling the first rotation driving unit to rotate the first frame by comparing the magnitude of the force measured by the first force measuring unit with a reference magnitude, wherein the first force measuring unit is configured to control the first front wheel. A force measuring block connecting the first frame with at least one of a part and the first rear wheel part; And a sensor installed at the force measuring block, the sensor measuring the amount of deformation of the force measuring block, wherein the amount of deformation of the force measuring block measured by the sensor is applied to the first front wheel or the first rear wheel. Provided as data for measuring the size of the force measuring block, the first measuring block is connected to one end and the first frame, the first measuring block formed with a first through hole penetrating both sides in a direction parallel to the first axis of rotation; And a second measuring block extending from the other end of the first measuring block perpendicular to the longitudinal direction of the first measuring block and having second through holes penetrating both sides in the same direction as the first through hole. First sensors disposed on opposite sides of the first measurement block with the first through hole therebetween; And second sensors disposed on both sides of the second measurement block to face each other with the second through hole therebetween.

Description

관 탐사 로봇{ROBOT FOR INSPECTING A PIPE}ROBOT FOR INSPECTING A PIPE

본 발명은 관 탐사 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관 내부를 탐사할 수 있는 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a tube exploration robot, and more particularly to a robot that can explore the inside of the tube.

배관은 상하수도관, 도시가스관, 석유화학공장의 플랜트관 등 여러 산업분야에서 다양하게 사용된다. 배관은 노후화나 부식, 그리고 외부 충격등으로 손상이 발생될 수 있다. 배관의 손상은 그 내부를 흐르는 가연성 물질이나 유독성 물질의 누수를 유발하여 인명 및 재산의 손실을 유발할 수 있다. 따라서, 배관의 유지 보수에는 일정 기간마다 배관의 내부상태 및 균열 발생 여부의 확인이 요구된다.Piping is used in various industries such as water and sewage pipes, city gas pipes, and plant pipes in petrochemical plants. Piping can be damaged by aging, corrosion and external shocks. Damage to the piping can lead to the leakage of flammable or toxic substances flowing through it, which can lead to loss of life and property. Therefore, maintenance of the pipe is required to check the internal state of the pipe and whether or not cracks have occurred at regular intervals.

배관은 내부 폭이 좁고, 지하에 매설된 경우가 많아 작업자의 접근이 용이하지 않다. 따라서, 배관의 유지 보수를 위하여 배관을 따라 이동하며 배관 내를 검사할 수 있는 검사 로봇이 많이 사용되고 있다. 배관 검사 로봇의 일 예로 대한민국 특허등록 제10-097166에는 배관 내부를 탐사할 수 있는 로봇이 개시된다.Piping has a narrow inner width and is often buried underground, making it difficult for workers to access. Therefore, inspection robots that can inspect the inside of the pipe while moving along the pipe for maintenance of the pipe have been widely used. As an example of a pipe inspection robot, Korean Patent Registration No. 10-097166 discloses a robot that can explore the inside of a pipe.

종래의 배관 탐사 로봇은 배관의 내경이 변경되는 구간에서 주행이 원활하지 못하다. 또한, 배관의 내경이 달라짐에 따라 배관 탐사 로봇의 바퀴들이 충분한 힘으로 배관 내벽에 밀착되지 않는다.The conventional pipe exploration robot is not smooth running in a section where the inner diameter of the pipe is changed. In addition, as the inner diameter of the pipe is changed, the wheels of the pipe exploration robot are not in close contact with the pipe inner wall with sufficient force.

본 발명의 실시예들은 내경이 변경되는 배관에서 주행할 수 있는 관 탐사 로봇을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a pipe exploration robot that can travel in a pipe whose inner diameter is changed.

또한, 본 발명의 실시예들은 배관의 내벽과 바퀴가 충분한 힘으로 밀착될 수 있는 관 탐사 로봇을 제공한다.In addition, embodiments of the present invention provides a pipe exploration robot that can be in close contact with the inner wall of the pipe with sufficient force.

본 발명의 일 측면에 따르면, 관 탐사 로봇은 일 측면에 제1회전축이 형성된 바디; 상기 바디의 전방에 위치하며, 제1 전방 바퀴를 가지는 제1 전방 바퀴부; 상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1 전방 바퀴와 대칭되는 제1 후방 바퀴를 가지는 제1 후방 바퀴부; 상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제1프레임; 상기 바디에 설치되며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1프레임을 회전시키는 제1회전 구동부; 상기 제1 전방 바퀴부 및 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하며, 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제1 힘 측정부; 및 상기 제1 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제1프레임이 회전되도록 상기 제1회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1 힘 측정부는 상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하는 힘 측정 블럭; 및 상기 힘 측정 블럭에 설치되며, 상기 힘 측정 블럭의 변형량을 측정하는 센서를 포함하되, 상기 센서에서 측정된 상기 힘 측정 블럭의 변형량은 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 데이터로 제공되고, 상기 힘 측정 블럭은 상기 제1프레임과 일단이 연결되며, 상기 제1회전축과 나란한 방향으로 양 측면을 관통하는 제1관통홀이 형성된 제1 측정 블럭; 및 상기 제1 측정 블럭의 타단으로부터 상기 제1측정 블럭의 길이방향에 수직하게 연장되며, 상기 제1관통홀과 동일한 방향으로 양 측면을 관통하는 제2관통홀이 형성된 제2 측정 블럭을 포함하며, 상기 제1관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제1측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제1센서들; 및 상기 제2관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제2측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제2센서들을 포함한다.According to an aspect of the present invention, the tube exploration robot has a body having a first rotating shaft formed on one side; A first front wheel part positioned in front of the body and having a first front wheel; A first rear wheel part positioned at a rear of the body and having a first rear wheel symmetrical with the first front wheel about the first rotational axis; A first frame supporting the first front wheel part and the first rear wheel part and rotatable about the first rotational shaft; A first rotation driver installed in the body and rotating the first frame about the first rotation shaft; A first force measurement connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame and measuring a magnitude of a force applied to the first front wheel or the first rear wheel part; And a control unit for controlling the first rotation driving unit to rotate the first frame by comparing the magnitude of the force measured by the first force measuring unit with a reference magnitude, wherein the first force measuring unit is configured to control the first front wheel. A force measuring block connecting the first frame with at least one of a part and the first rear wheel part; And a sensor installed at the force measuring block, the sensor measuring the amount of deformation of the force measuring block, wherein the amount of deformation of the force measuring block measured by the sensor is applied to the first front wheel or the first rear wheel. Provided as data for measuring the size of the force measuring block, the first measuring block is connected to one end and the first frame, the first measuring block formed with a first through hole penetrating both sides in a direction parallel to the first axis of rotation; And a second measuring block extending from the other end of the first measuring block perpendicular to the longitudinal direction of the first measuring block and having second through holes penetrating both sides in the same direction as the first through hole. First sensors disposed on opposite sides of the first measurement block with the first through hole therebetween; And second sensors disposed on both sides of the second measurement block to face each other with the second through hole therebetween.

또한, 상기 제 1 회전 구동부는, 상기 제1회전축에 수직 방향으로 배치되며, 그 끝단이 상기 제1프레임과 접촉하는 제1이동 로드; 상기 제1이동 로드를 그 길이방향으로 이동시키는 제1이동 로드 구동부를 포함할 수 있다.The first rotational driving unit may include a first moving rod disposed in a direction perpendicular to the first rotational shaft and having an end thereof in contact with the first frame; It may include a first moving rod driving unit for moving the first moving rod in the longitudinal direction.

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상기 제 1 전방 바퀴부는, 상기 제1회전축과 나란한 축을 중심으로 상기 제1전방 바퀴가 회전가능하도록 상기 제1전방 바퀴를 지지하며, 상기 힘 측정 블럭에 연결되는 제1전방 바퀴 지지 블럭; 및 상기 제1전방 바퀴 지지 블럭에 결합하며, 상기 제1전방 바퀴를 회전시키는 구동 모터를 포함할 수 있다.The first front wheel unit may include a first front wheel support block that supports the first front wheels so that the first front wheels are rotatable about an axis parallel to the first rotational shaft, and connected to the force measuring block; And a driving motor coupled to the first front wheel support block to rotate the first front wheel.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 일 측면에 제1회전축이 형성된 바디; 상기 바디의 전방에 위치하며, 제1 전방 바퀴를 가지는 제1 전방 바퀴부; 상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1 전방 바퀴와 대칭되는 제1 후방 바퀴를 가지는 제1 후방 바퀴부; 상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제1프레임; 상기 바디에 설치되며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1프레임을 회전시키는 제1회전 구동부; 상기 제1 전방 바퀴부 및 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하며, 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제1 힘 측정부; 상기 제1회전축이 형성된 상기 바디의 일 측면과 수직한 상기 바디의 타 측면에는 상기 제1회전축에 수직 방향으로 제2회전축이 형성되며, 상기 바디의 전방에 위치하고, 제2 전방 바퀴를 가지는 제2 전방 바퀴부; 상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제2회전축을 중심으로 상기 제2 전방 바퀴와 대칭되는 제2 후방 바퀴를 가지는 제2 후방 바퀴부; 상기 제2 전방 바퀴부와 상기 제2 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제2회전축을 중심으로 회전가능한 제2프레임; 상기 제2 전방 바퀴부 및 상기 제2 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제2프레임을 연결하며, 상기 제2 전방 바퀴 또는 상기 제2 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제2 힘 측정부; 및 상기 제1 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제1프레임이 회전되도록 상기 제1회전 구동부를 제어하고, 제2 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제2프레임이 회전되도록 상기 제2회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제2전방 바퀴의 회전축은 상기 제1전방 바퀴의 회전축에 수직 방향으로 배치되고, 상기 제2후방 바퀴의 회전축은 상기 제1후방 바퀴의 회전축에 수직 방향으로 배치될 수 있다.According to another aspect of the invention, the body is formed with a first rotating shaft on one side; A first front wheel part positioned in front of the body and having a first front wheel; A first rear wheel part positioned at a rear of the body and having a first rear wheel symmetrical with the first front wheel about the first rotational axis; A first frame supporting the first front wheel part and the first rear wheel part and rotatable about the first rotational shaft; A first rotation driver installed in the body and rotating the first frame about the first rotation shaft; A first force measurement connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame and measuring a magnitude of a force applied to the first front wheel or the first rear wheel part; A second rotating shaft is formed on the other side of the body perpendicular to one side of the body on which the first rotating shaft is formed, in a direction perpendicular to the first rotating shaft, positioned in front of the body, and having a second front wheel. Front wheel portion; A second rear wheel part positioned at the rear of the body and having a second rear wheel symmetrical with the second front wheel about the second rotation axis; A second frame supporting the second front wheel part and the second rear wheel part and rotatable about the second rotation shaft; A second force measurement connecting at least one of the second front wheel part and the second rear wheel part and the second frame and measuring a magnitude of a force applied to the second front wheel or the second rear wheel; part; And comparing the magnitude of the force measured by the first force measuring unit with the reference magnitude to control the first rotation driving unit so that the first frame is rotated, and the magnitude of the force measured by the second force measuring unit and the reference magnitude. And a control unit for controlling the second rotation driving unit to rotate the second frame, wherein the rotation axis of the second front wheel is disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the first front wheel, The rotating shaft may be disposed in a direction perpendicular to the rotating shaft of the first rear wheel.

또한, 상기 제2 회전 구동부는 상기 제1 회전축과 나란하게 배치되며, 그 끝단이 상기 제2프레임과 접촉하는 제2이동 로드; 및 상기 제2이동 로드를 그 길이방향으로 이동시키는 제2이동 로드 구동부를 포함할 수 있다.The second rotational driving part may be disposed in parallel with the first rotational shaft, and a second moving rod having an end thereof in contact with the second frame; And a second moving rod driver for moving the second moving rod in a longitudinal direction thereof.

또한, 상기 제2 힘 측정부는 상기 제2 전방 바퀴부와 상기 제2 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제2프레임을 연결하며, 상기 제2회전축과 나란한 방향으로 양 측면을 관통하는 관통홀이 형성된 힘 측정 블럭; 및 상기 관통홀을 사이에 두고 상기 힘 측정 블럭의 양 측면에 설치되며, 상기 힘 측정 블럭이 변형량을 측정하는 센서들을 포함하되, 상기 센서에서 측정된 상기 힘 측정 블럭의 변형량은 상기 제2 전방 바퀴 또는 상기 제2 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 데이터로 제공될 수 있다.The second force measuring unit may connect at least one of the second front wheel unit and the second rear wheel unit with the second frame, and through holes penetrating both sides in a direction parallel to the second rotation shaft. Formed force measuring block; And sensors installed at both sides of the force measuring block with the through-hole interposed therebetween, wherein the force measuring block measures the deformation amount, wherein the deformation amount of the force measuring block measured by the sensor is the second front wheel. Or it may be provided as data for measuring the magnitude of the force applied to the second rear wheel.

또한, 상기 제1전방 바퀴의 하부에 위치하는 제3전방 바퀴를 가지는 제3전방 바퀴부; 상기 제1후방 바퀴의 상부에 위치하는 제3후방 바퀴를 가지는 제3후방 바퀴부; 및 상기 제3 전방 바퀴부와 상기 제3 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1프레임과 상기 바디 사이에 위치하는, 그리고 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제3프레임을 더 포함할 수 있다.In addition, the third front wheel portion having a third front wheel located under the first front wheel; A third rear wheel part having a third rear wheel located above the first rear wheel; And a third frame supporting the third front wheel part and the third rear wheel part and positioned between the first frame and the body and rotatable about the first rotational axis.

본 발명의 실시예들은 변경되는 배관의 내경에 따라 바퀴들간의 거리가 조절되므로, 배관을 용이하게 주행할 수 있다.Embodiments of the present invention can adjust the distance between the wheels according to the inner diameter of the pipe to be changed, it is possible to easily travel the pipe.

또한, 본 발명의 실시예들은 배관의 내벽으로부터 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하므로, 바퀴는 충분한 힘으로 배관 내벽에 밀착될 수 있다.In addition, since embodiments of the present invention measures the magnitude of the force applied to the wheel from the inner wall of the pipe, the wheel can be in close contact with the inner wall of the pipe with sufficient force.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관 탐사 로봇을 나타내는 사시도이다.
도 2은 도 1의 제1이동부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 제1힘 측정부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 제2이동부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 제2힘 측정부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 제3이동부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1의 제4이동부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 제1구간에서 제1 및 제3 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 제1구간에서 제2 및 제4 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 제3구간에서 제1 및 제3 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 제3구간에서 제2 및 제4 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a pipe exploration robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating the first moving unit of FIG. 1.
3 is a perspective view illustrating the first force measuring unit of FIG. 2.
4 is a perspective view illustrating a second moving part of FIG. 1.
5 is a perspective view illustrating a second force measuring unit of FIG. 4.
6 is a perspective view illustrating a third moving part of FIG. 1.
7 is a perspective view illustrating a fourth moving part of FIG. 1.
FIG. 8 is a view illustrating a movement of the first and third moving parts in the first section.
FIG. 9 is a view illustrating a movement of the second and fourth moving parts in the first section.
FIG. 10 is a view illustrating a movement of the first and third moving parts in the third section.
FIG. 11 is a view showing a movement of the second and fourth moving parts in the third section.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관 탐사 로봇을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a tube exploration robot according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관 탐사 로봇을 나타내는 사시도이다. 관 탐사 로봇(10)은 관(pipe) 내부를 따라 이동하며 관의 파손 막힘 등을 관찰할 수 있는 로봇이다. 관 탐사 로봇(10)은 송유관, 수도관, 그리고 하수관등을 탐사할 수 있다. 관은 원통 관 및 다각형 관을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 관 탐사 로봇(10)은 바디(20), 제1 내지 제4 이동부(100 내지 400), 제어부(미도시), 그리고 무선 카메라(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 이동부(100 내지 400)는 관 탐사 로봇이 이동할 수 있는 이동 수단으로 제공되고, 제어부는 제1 내지 제4 이동부(100 내지 400)를 제어한다. 그리고, 무선 카메라는 관 탐사 로봇(10)이 관을 따라 이동하는 동안 관 내부를 촬영한다.1 is a perspective view showing a pipe exploration robot according to an embodiment of the present invention. Pipe exploration robot 10 is a robot that can move along the inside of the pipe (pipe) to observe the damage blockage of the pipe. The pipe exploration robot 10 may explore a pipeline, a water pipe, and a sewer pipe. The tube may include a cylindrical tube and a polygonal tube. Referring to FIG. 1, the pipe exploration robot 10 may include a body 20, first to fourth moving parts 100 to 400, a controller (not shown), and a wireless camera (not shown). The first to fourth moving parts 100 to 400 are provided as moving means through which the pipe exploration robot can move, and the controller controls the first to fourth moving parts 100 to 400. The wireless camera photographs the inside of the tube while the tube exploration robot 10 moves along the tube.

바디(20)는 육면체 형상의 블럭으로 제공되며, 내부에 공간이 형성된다. 바디(20)의 내부에는 각종 전장 장치(미도시)가 위치될 수 있다. 전장 장치는 관 탐사 로봇(10)에 설치된 각종 구동 모터에 동력을 전달하는 배터리, 그리고 제어부 및 무선 카메라가 위치될 수 있다. 바디(20)는 측면들 중 어느 하나에는 윈도우(미도시)가 제공될 수 있다. 윈도우는 무선 케메라가 관 내부를 촬영하는 창으로 제공된다.The body 20 is provided as a hexahedral block, and a space is formed therein. Various electronic devices (not shown) may be located inside the body 20. The electronic device may include a battery for transmitting power to various driving motors installed in the pipe exploration robot 10, and a controller and a wireless camera. The body 20 may be provided with a window (not shown) on any one of the sides. The window serves as a window for the wireless camera to shoot inside the coffin.

바디(10)에는 제1회전축(21)과 제2회전축(22)이 형성된다. 제1회전축(21)은 서로 마주하는 바디(10)의 양 측면에 각각 형성되며, 동일 선상에 위치한다. 제1회전축(21)은 바디(20)의 양 측면 중심부에 형성된다. 제1회전축(21)은 각각 그 끝단이 바디(20)의 외측에 위치한다. 제2회전축(22)은 제1회전축(21)에 수직 방향으로 바디(20)에 형성된다. 제2회전축(22)은 바디(20)의 상면과 하면에 각각 형성될 수 있다. 제2회전축(22)은 바디(20)의 상면과 하면의 중심부에 형성된다. 제2회전축(22)은 동일 선상에 위치한다. 제2회전축(22)은 각각 그 끝단이 바디(20)의 상부 및 하부에 위치한다. 제1회전축(21)에는 제1이동부(100)와 제3이동부(300)가 연결되고, 제2회전축(22)에는 제2이동부(200)와 제4이동부(400)가 연결된다. 이하, 제1회전축(21)이 배치되는 방향을 제1방향(1)이라 하고, 제2회전축(22)이 배치되는 방향을 제2방향(2)이라 한다. 제2방향(2)은 상하방향과 나란한 방향이다. 제3방향(3)은 제1방향(1) 및 제2방향(2)에 수직 방향이다.The first rotating shaft 21 and the second rotating shaft 22 are formed in the body 10. The first rotating shaft 21 is formed on both sides of the body 10 facing each other, and are located on the same line. The first rotation shaft 21 is formed at both side centers of the body 20. Each end of the first rotation shaft 21 is located outside the body 20. The second rotary shaft 22 is formed in the body 20 in a direction perpendicular to the first rotary shaft 21. The second rotating shaft 22 may be formed on the upper and lower surfaces of the body 20, respectively. The second rotary shaft 22 is formed at the center of the upper and lower surfaces of the body 20. The second rotating shaft 22 is located on the same line. Second ends of the second rotation shafts 22 are positioned above and below the body 20, respectively. The first moving part 100 and the third moving part 300 are connected to the first rotating shaft 21, and the second moving part 200 and the fourth moving part 400 are connected to the second rotating shaft 22. do. Hereinafter, the direction in which the first rotation shaft 21 is disposed is referred to as the first direction 1, and the direction in which the second rotation shaft 22 is disposed is referred to as the second direction 2. The second direction 2 is a direction parallel to the vertical direction. The third direction 3 is a direction perpendicular to the first direction 1 and the second direction 2.

도 2은 도 1의 제1이동부를 나타내는 사시도이다. 도 2에는 제1이동부(100)와 바디(20)의 관계를 나타내기 위하여 바디(20)를 2점 쇄선으로 도시하였다. FIG. 2 is a perspective view illustrating the first moving unit of FIG. 1. In FIG. 2, the body 20 is illustrated by a dashed-dotted line to show the relationship between the first moving part 100 and the body 20.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1이동부(100)는 관 탐사 로봇(10)이 이동할 수 있는 이동 수단들 중 하나로 제공된다. 제1이동부(100)는 제1프레임(110), 제1전방 바퀴부(120), 제1후방 바퀴부(130), 제1힘 측정부(140), 그리고 제1회전 구동부(150)를 포함한다.1 and 2, the first moving part 100 is provided as one of the moving means through which the pipe exploration robot 10 can move. The first moving part 100 includes a first frame 110, a first front wheel part 120, a first rear wheel part 130, a first force measuring part 140, and a first rotation driving part 150. It includes.

제1 프레임(110)은 복수개의 로드들이 서로 조합되어 대체로 사각 형상의 프레임을 구성한다. 전방 로드(111)는 제1방향(1)으로 배치되며, 바디(20)의 전단 상부에 위치한다. 후방 로드(112)는 전방 로드(111)와 나란하게 배치되며, 바디(20)의 후단 하부에 위치한다. 사이드 로드(113, 114)는 제1방향(1)을 따라 바디(20)의 양 측에 각각 위치하며, 전방 로드(111)의 끝단과 후방 로드(112)의 끝단을 각각 연결한다. 사이드 로드(113, 114)의 중심부에는 제1회전축(21)이 각각 삽입된다. 사이드 로드(113, 114)는 제1회전축(21)을 중심으로 회전가능한 구조로 제1회전축(21)과 연결된다. 사이드 로드(113, 114)는 복수회 절곡된 구조로 제공될 수 있다. 제1회전축(21)으로부터 사이드 로드(113, 114)의 양 끝단은 동일 거리에 위치될 수 있다. 이에 의해, 전방 로드(111)와 후방 로드(112)는 동일한 회전 반경을 가질 수 있다. 전방 로드(111)의 중심영역에는 제1 전방 연결 로드(115)가 연결된다. 제1 전방 연결 로드(115)는 전방 로드(111)의 전방에 위치하며, 제3방향(3)으로 배치된다. 후방 로드(112)의 중심영역에는 제1 후방 연결 로드(116)가 연결된다. 제1 후방 연결 로드(116)는 후방 로드(112)의 후방에 위치하며, 제3방향(3)으로 배치된다.In the first frame 110, a plurality of rods are combined with each other to form a generally rectangular frame. The front rod 111 is disposed in the first direction 1 and is positioned above the front end of the body 20. The rear rod 112 is disposed in parallel with the front rod 111 and is located below the rear end of the body 20. The side rods 113 and 114 are positioned at both sides of the body 20 along the first direction 1 and connect the ends of the front rod 111 and the ends of the rear rod 112, respectively. First rotation shafts 21 are inserted in the centers of the side rods 113 and 114, respectively. The side rods 113 and 114 are connected to the first rotation shaft 21 in a rotatable structure about the first rotation shaft 21. Side rods 113 and 114 may be provided in a bent structure a plurality of times. Both ends of the side rods 113 and 114 may be located at the same distance from the first rotation shaft 21. As a result, the front rod 111 and the rear rod 112 may have the same rotation radius. The first front connecting rod 115 is connected to the central region of the front rod 111. The first front connecting rod 115 is located in front of the front rod 111 and is disposed in the third direction 3. The first rear connection rod 116 is connected to the central region of the rear rod 112. The first rear connecting rod 116 is located behind the rear rod 112 and is disposed in the third direction 3.

제1전방 바퀴부(120)는 바디(20)의 전방 상부에 위치한다. 제1전방 바퀴부(120)는 제1전방 바퀴 지지 블럭(121), 제1전방 바퀴(122), 그리고 구동 모터(123)를 포함한다. 제1전방 바퀴 지지 블럭(121)은 전방 연결 로드(115)의 끝단과 연결되며, 제1전방 바퀴(122)를 지지한다. 제1전방 바퀴(122)는 회전축(122a)이 제1방향(1)과 나란하게 배치된다. 제1전방 바퀴(122)는 바닥면이 관의 내측면과 접촉되며, 관의 내측면을 따라 구른다. 제1전방 바퀴(122)는 바디(20)의 전방 영역에서 관의 내부 천장면과 주로 접촉한다. 구동 모터(123)는 제1전방 바퀴 지지 블럭(121)에 연결되며, 제1전방 바퀴(122)의 회전축(122a)을 회전시킨다. 구동 모터(123)는 관 탐사 로봇(10)이 이동하는 동력을 제공한다.The first front wheel part 120 is located at the front upper part of the body 20. The first front wheel unit 120 includes a first front wheel support block 121, a first front wheel 122, and a driving motor 123. The first front wheel support block 121 is connected to the end of the front connection rod 115, and supports the first front wheel 122. The first front wheel 122 has a rotation shaft 122a parallel to the first direction 1. The first front wheel 122 has a bottom surface in contact with the inner surface of the tube and rolls along the inner surface of the tube. The first front wheel 122 mainly contacts the inner ceiling surface of the tube in the front region of the body 20. The driving motor 123 is connected to the first front wheel support block 121 and rotates the rotation shaft 122a of the first front wheel 122. The drive motor 123 provides power for the tube exploration robot 10 to move.

제1후방 바퀴부(130)는 바디(20)의 후방 하부에 위치한다. 재1후방 바퀴부(130)는 제1회전축(21)을 중심으로 제1전방 바퀴부(120)와 대칭된다. 제1후방 바퀴부(130)는 제1후방 바퀴 지지 블럭(131)과 제1후방 바퀴(132)를 포함한다. 제1후방 바퀴 지지 블럭(131)은 제1후방 바퀴(132)를 지지한다. 제1후방 바퀴(132)는 회전축(132a)이 제1방향(1)과 나란하게 배치된다. 제1후방 바퀴(132)는 바닥면이 관의 내측면과 접촉되며, 관의 내측면을 따라 구른다. 제1후방 바퀴(132)는 바디(20)의 후방 영역에서 관의 내부 바닥면과 주로 접촉한다. 제1후방 바퀴(132)는 제1회전축(21)을 중심으로 제1전방 바퀴(122)와 대칭된다.The first rear wheel part 130 is located at the rear lower part of the body 20. The first rear wheel part 130 is symmetrical with the first front wheel part 120 about the first rotating shaft 21. The first rear wheel unit 130 includes a first rear wheel support block 131 and a first rear wheel 132. The first rear wheel support block 131 supports the first rear wheel 132. The first rear wheel 132 has a rotation shaft 132a parallel to the first direction 1. The first rear wheel 132 has a bottom surface in contact with the inner side of the tube and rolls along the inner side of the tube. The first rear wheels 132 primarily contact the inner bottom surface of the tube in the rear region of the body 20. The first rear wheels 132 are symmetrical with the first front wheels 122 about the first rotation shaft 21.

제1힘 측정부(140)는 제1프레임(100)와 제1후방 바퀴부(130)을 연결한다. 제1 힘 측정부(140)는 제1후방 바퀴(132)에 가해지는 힘의 크기를 측정한다. 제1 힘 측정부(140)는 힘 측정 블럭(141)과 센서(145, 146)들을 포함한다. 힘 측정 블럭(141)은 제1 후방 연결 로드(116)와 제1후방 바퀴 지지 블럭(131)을 연결한다. The first force measuring unit 140 connects the first frame 100 and the first rear wheel unit 130. The first force measuring unit 140 measures the magnitude of the force applied to the first rear wheels 132. The first force measuring unit 140 includes a force measuring block 141 and sensors 145 and 146. The force measuring block 141 connects the first rear connecting rod 116 and the first rear wheel support block 131.

도 3은 도 2의 제1힘 측정부를 나타내는 사시도이다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 힘 측정 블럭(141)은 제1측정 블럭(142)과 제2측정 블럭(143)을 포함한다. 제1측정 블럭(142)은 일단이 제1 후방 연결 로드(116)에 연결된다. 제1측정 블럭(142)에는 제1관통홀(142a)이 형성된다. 제1관통홀(142a)은 제1방향(1)으로 제1측정 블럭(142)의 양 측면을 관통하여 형성된다. 제2측정 블럭(143)은 제1측정 블럭(142)의 타단으로부터 제3방향(3)으로 연장된다. 제2측정 블럭(143)에는 제2관통홀(143a)이 형성된다. 제2관통홀(143a)은 제1방향(1)으로 제2측정 블럭(143)의 양 측면을 관통하여 형성된다.3 is a perspective view illustrating the first force measuring unit of FIG. 2. 2 and 3, the force measuring block 141 includes a first measuring block 142 and a second measuring block 143. One end of the first measurement block 142 is connected to the first rear connection rod 116. The first through hole 142a is formed in the first measurement block 142. The first through hole 142a is formed through both sides of the first measurement block 142 in the first direction 1. The second measurement block 143 extends in the third direction 3 from the other end of the first measurement block 142. A second through hole 143a is formed in the second measurement block 143. The second through hole 143a penetrates through both side surfaces of the second measurement block 143 in the first direction 1.

센서(145, 146)들을 복수개 제공되며, 제1 및 제2 측정 블럭(142, 143)에 각각 제공된다. 센서(145, 146)들은 제1 및 제2측정 블럭(142, 143)의 변형량을 측정한다. 제1센서(145)들은 제1관통홀(142a)을 사이에 두고 제1측정 블럭(142)의 양 측면에 각각 제공된다. 제1센서(145)는 네 개 제공되며, 제1측정 블럭(142)의 양 측면에 각각 두 개씩 제공될 수 있다. 제1센서(145)들은 제3방향(3)으로 제1측정 블럭(142)의 변형량을 측정한다. 제1센서(145)에서 측정된 변형량은 제어부에 전송되며, 제1후방 바퀴(132)에 가해진 하중 중 제3방향(3)으로 작용하는 힘의 크기를 알 수 있는 데이터가 된다. 제2센서(146)들은 제2관통홀(143a)을 사이에 두고 제2측정 블럭(143)의 양 측면에 각각 제공된다. 제2센서(146)들은 네 개 제공되며, 제2측정 블럭(143)의 상면 및 저면에 각각 두 개씩 제공될 수 있다. 제2센서(146)들은 제2방향(2)으로 제2측정 블럭(143)의 변형량을 측정한다. 제2센서(146)에서 측정된 변형량은 제어부로 전송되며, 제1후방 바퀴(132)에 가해진 하중 중 제2방향(2)으로 작용하는 힘의 크기를 알 수 있는 데이터가 된다.A plurality of sensors 145 and 146 are provided and provided to the first and second measurement blocks 142 and 143, respectively. The sensors 145 and 146 measure the amount of deformation of the first and second measurement blocks 142 and 143. The first sensors 145 are respectively provided at both sides of the first measurement block 142 with the first through hole 142a interposed therebetween. Four first sensors 145 may be provided, and two first sensors 145 may be provided on both sides of the first measurement block 142. The first sensors 145 measure the deformation amount of the first measurement block 142 in the third direction 3. The deformation amount measured by the first sensor 145 is transmitted to the control unit, and the data indicating the magnitude of the force acting in the third direction 3 among the loads applied to the first rear wheels 132. The second sensors 146 are provided on both sides of the second measurement block 143 with the second through hole 143a interposed therebetween. Four second sensors 146 may be provided, and two second sensors 146 may be provided on the top and bottom surfaces of the second measurement block 143. The second sensors 146 measure the deformation amount of the second measurement block 143 in the second direction 2. The deformation amount measured by the second sensor 146 is transmitted to the control unit, and the data indicating the magnitude of the force acting in the second direction 2 among the loads applied to the first rear wheels 132.

제1후방 바퀴(132)는 바닥면이 관 내측면과 접촉되므로, 관 내측면으로부터 일정한 크기의 힘을 지속적으로 받는다. 그리고, 관 탐사 로봇(10)이 관을 따라 이동하는 동안 관 직경이 달라지면, 제1후방 바퀴(132)에 작용하는 힘의 크기가 변경되며, 이 때 힘 측정 블럭(141)에 변형이 발생한다. 상술한 센서(145, 146)들은 힘 측정 블럭(141)에 발생된 변형량을 측정하며, 제어부는 측정된 데이터로부터 제1후방 바퀴(132)에 작용하는 힘의 변화를 산출한다. 제어부는 산출된 힘의 변화로부터 관의 직경이 커졌는지 또는 작아졌는지를 판단한다. Since the bottom surface is in contact with the inner surface of the tube, the first rear wheel 132 receives a constant magnitude of force from the inner surface of the tube. And, if the pipe diameter changes while the pipe exploration robot 10 moves along the pipe, the magnitude of the force acting on the first rear wheel 132 is changed, and deformation occurs in the force measuring block 141. . The above-described sensors 145 and 146 measure the amount of deformation generated in the force measuring block 141, and the controller calculates a change in force acting on the first rear wheel 132 from the measured data. The controller determines whether the diameter of the tube is larger or smaller from the calculated change in force.

제1회전 구동부(150)는 바디(20)의 전방에 설치된다. 제1회전 구동부(150)는 제1이동 로드(151)와 제1이동 로드 구동부(152)를 포함한다. 제1이동 로드(151)는 그 길이방향이 제2방향(2)과 나란하게 배치된다. 제1이동 로드(151)의 끝단은 제1 전방 연결 로드(115)와 접촉된다. 제1이동 로드(151)의 끝단은 제1 전방 연결 로드(115)의 저면에 형성된 홈(미도시)에 삽입될 수 있다. 홈은 제1전방 연결 로드(115)의 길이방향을 따라 슬릿 형상을 가질 수 있다. 제1이동 로드 구동부(152)는 바디(20)의 전방면에 고정 설치되며, 제1이동 로드(151)를 제2방향(2)으로 이동시킨다. 제1이동 로드(151)의 직선 이동은 제1프레임(110)에 제2방향(2) 토크(torque)로 작용하여, 제1프레임(110)이 제1회전축(21)을 중심으로 회전된다. 제1이동 로드 구동부(152)는 제어부에 의해 제어된다. 제1이동 로드 구동부(152)는 제1전방 바퀴(122)와 제1후방 바퀴(132)가 일정한 힘으로 관의 내측면과 접촉되도록 제1프레임(110)을 회전 및 지탱한다. 또한, 제1이동 로드 구동부(152)는 관 탐사 로봇(10)의 이동 중에 관의 직경이 변경되는 경우, 제1전방 바퀴(122)와 제1후방 바퀴(132)의 바닥면이 관의 내측면과 접촉되도록 제1이동 로드(151)를 이동시킨다. The first rotation driver 150 is installed in front of the body 20. The first rotary driver 150 includes a first moving rod 151 and a first moving rod driving unit 152. The first moving rod 151 is disposed in parallel with the second direction 2 in the longitudinal direction thereof. The end of the first moving rod 151 is in contact with the first front connecting rod 115. An end of the first moving rod 151 may be inserted into a groove (not shown) formed in the bottom surface of the first front connection rod 115. The groove may have a slit shape along the longitudinal direction of the first front connecting rod 115. The first moving rod driver 152 is fixedly installed on the front surface of the body 20 and moves the first moving rod 151 in the second direction 2. The linear movement of the first moving rod 151 acts as a torque in the second direction (2) to the first frame 110, so that the first frame 110 is rotated about the first axis of rotation (21). . The first moving rod driver 152 is controlled by the controller. The first moving rod driving unit 152 rotates and supports the first frame 110 such that the first front wheel 122 and the first rear wheel 132 contact the inner surface of the pipe with a constant force. In addition, when the diameter of the pipe is changed during the movement of the pipe exploration robot 10, the first moving rod driving part 152 has a bottom surface of the first front wheel 122 and the first rear wheel 132 within the tube. The first moving rod 151 is moved to be in contact with the side surface.

상술한 실시예에서는 제1힘 측정부(140)가 제1프레임(110)과 제1후방 바퀴부(130)를 연결하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 제1힘 측정부(140)는 제1프레임(110)과 제1전방 바퀴부(120)를 연결하여 제1전방 바퀴(122)에 작용하는 하중을 측정할 수 있다. 또한, 제1힘 측정부(140)는 복수개 제공되어, 제1프레임(110)과 제1전방 바퀴부(120)를, 그리고 제1프레임(110)과 제1후방 바퀴부(130)를 연결할 수 있다.
In the above-described embodiment, the first force measuring unit 140 is described as connecting the first frame 110 and the first rear wheel unit 130, but unlike the first force measuring unit 140 is the first frame The load acting on the first front wheel 122 may be measured by connecting the 110 and the first front wheel part 120. In addition, a plurality of first force measuring units 140 may be provided to connect the first frame 110 and the first front wheel unit 120 and the first frame 110 and the first rear wheel unit 130. Can be.

도 4는 도 1의 제2이동부를 나타내는 사시도이다. 도 4에는 제2이동부(200)와 바디(20)와의 관계를 나타내기 위하여 바디(20)를 2점 쇄선으로 도시하였다.4 is a perspective view illustrating a second moving part of FIG. 1. In FIG. 4, the body 20 is illustrated by a two-dot chain line to show the relationship between the second moving part 200 and the body 20.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제2이동부(200)는 관 탐사 로봇이 이동할 수 있는 이동 수단들 중 하나로 제공된다. 제2이동부(200)는 제2프레임(210), 제2전방 바퀴부(220), 제2후방 바퀴부(230a, 230b), 제2힘 측정부(240), 그리고 제2회전 구동부(250)를 포함한다.1 and 4, the second moving part 200 is provided as one of the moving means through which the pipe exploration robot can move. The second moving part 200 includes a second frame 210, a second front wheel part 220, a second rear wheel part 230a and 230b, a second force measuring part 240, and a second rotation driving part ( 250).

제2프레임(210)은 복수개의 로드들이 서로 조합되어 대체로 사각 형상의 프레임을 구성한다. 사이드 로드(211, 212)는 제1방향(1)을 띠라 바디(20)의 양측에 각각 위치한다. 사이드 로드(211, 212)는 그 길이방향이 제2방향(2)과 나란하게 배치된다. 상부 로드(213)는 바디(20)의 상부에 위치하며, 사이드 로드(211, 212)들의 상단을 연결한다. 상부 로드(213)의 중심부에는 제2회전축(22)이 삽입된다. 상부 로드(213)는 복수회 절곡된 구조로 제공될 수 있다. 하부 로드(214)는 바디(20)의 하부에 위치하며, 사이드 로드(211, 212)들의 하단을 연결한다. 하부 로드(214)의 중심부에는 제2회전축(22)이 삽입된다. 하부 로드(214)는 상부 로드(213)와 동일한 형상을 갖는다. 상부 로드(213)의 양 끝단과 하부 로드(214)의 양 끝단은 제2회전축(22)으로부터 동일 거리에 위치될 수 있다. 이에 의해, 양 사이드 로드(211, 212)는 동일한 회전 반경을 가질 수 있다. 바디(20)의 일측에 위치한 사이드 로드(211)의 중심영역에는 제2 전방 연결 로드(215)가 연결된다. 제2 전방 연결 로드(215)는 사이드 로드(211)의 전방에 위치하며, 제3방향(3)으로 배치된다. 바디(20)의 타측에 위치한 사이드 로드(212)의 중심영역에는 제4연결 로드(216)가 연결된다. 제4연결 로드(216)는 사이드 로드(212)의 후방에 위치하며, 제3방향(3)으로 배치된다.In the second frame 210, a plurality of rods are combined with each other to form a generally rectangular frame. The side rods 211 and 212 follow the first direction 1 and are positioned at both sides of the body 20, respectively. The side rods 211 and 212 are arranged in parallel with the second direction 2 in the longitudinal direction thereof. The upper rod 213 is positioned above the body 20 and connects upper ends of the side rods 211 and 212. The second rotating shaft 22 is inserted into the center of the upper rod 213. The upper rod 213 may be provided in a bent structure a plurality of times. The lower rod 214 is positioned below the body 20 and connects lower ends of the side rods 211 and 212. The second rotating shaft 22 is inserted into the center of the lower rod 214. The lower rod 214 has the same shape as the upper rod 213. Both ends of the upper rod 213 and both ends of the lower rod 214 may be located at the same distance from the second rotation shaft 22. Thereby, both side rods 211 and 212 can have the same radius of rotation. The second front connecting rod 215 is connected to the central region of the side rod 211 located at one side of the body 20. The second front connecting rod 215 is located in front of the side rod 211 and is disposed in the third direction 3. The fourth connection rod 216 is connected to the central region of the side rod 212 located on the other side of the body 20. The fourth connecting rod 216 is located behind the side rod 212 and is disposed in the third direction 3.

제2전방 바퀴부(220)는 바디(20)의 전방 일측에 위치한다. 제2전방 바퀴부(220)는 제2전방 바퀴 지지 블럭(221)과 제2전방 바퀴(222)를 포함한다. 제2전방 바퀴 지지 블럭(221)은 회전가능하도록 제2전방 바퀴(222)를 지지한다. 제2전방 바퀴(222)는 회전축(222a)이 제2방향(2)과 나란하게 배치된다. 제2전방 바퀴(222)는 바닥면이 관의 내측면과 접촉되며, 관의 내측면을 따라 구른다. 제2전방 바퀴(222)의 바닥면은 관의 내부 측면영역을 따라 구른다.The second front wheel part 220 is located at one front side of the body 20. The second front wheel part 220 includes a second front wheel support block 221 and a second front wheel 222. The second front wheel support block 221 supports the second front wheel 222 so as to be rotatable. The second front wheel 222 has a rotation shaft 222a arranged in parallel with the second direction (2). The second front wheel 222 has a bottom surface in contact with the inner surface of the tube and rolls along the inner surface of the tube. The bottom surface of the second front wheel 222 rolls along the inner side region of the tube.

제2후방 바퀴부(230)는 바디(20)의 후방 일측에 위치한다. 제2후방 바퀴부(230)는 제2회전축(22)을 중심으로 제2전방 바퀴부(220)와 대칭된다. 제2후방 바퀴부(230)는 제2전방 바퀴부(220)와 동일한 구조로 제공된다. 제2후방 바퀴부(230)는 제2후방 바퀴 지지 블럭(231)과 제2후방 바퀴(232)를 포함한다. 제2후방 바퀴(232)의 바닥면은 관의 내부 측면영역을 따라 구른다.The second rear wheel part 230 is located at one rear side of the body 20. The second rear wheel part 230 is symmetrical with the second front wheel part 220 about the second rotating shaft 22. The second rear wheel part 230 is provided in the same structure as the second front wheel part 220. The second rear wheel unit 230 includes a second rear wheel support block 231 and a second rear wheel 232. The bottom surface of the second rear wheels 232 rolls along the inner side region of the tube.

제2힘 측정부(240a, 240b)는 제2프레임(210)과 제2전방 바퀴부(220), 그리고 제2프레임(210)과 제2후방 바퀴부(230)를 연결한다. 각각의 제2힘 측정부(240a, 240b)는 동일한 구조로 제공된다. 이하, 제2프레임(210)과 제2전방 바퀴부(220)을 연결하는 제2힘 측정부(240a)를 예를 들어 설명한다.The second force measuring units 240a and 240b connect the second frame 210 and the second front wheel part 220, and the second frame 210 and the second rear wheel part 230. Each of the second force measuring units 240a and 240b is provided in the same structure. Hereinafter, the second force measuring unit 240a connecting the second frame 210 and the second front wheel unit 220 will be described by way of example.

도 5는 도 4의 제2힘 측정부를 나타내는 사시도이다. 제2힘 측정부(240a)는 힘 측정 블럭(241a)과 센서(245, 246)를 포함한다. 힘 측정 블럭(241a)은 제1측정 블럭(242)과 제2측정 블럭(243)을 가진다. 제1측정 블럭(242)은 제1방향(1)으로 배치되고, 제2측정 블럭(243)은 제1측정 블럭(242)의 일단으로부터 제3방향(3)으로 연장된다. 제1측정 블럭(242)에는 제1관통홀(241a)이 제2방향(2)을 따라 양 측면을 관통하여 형성된다. 제2측정 블럭(243)에는 제2관통홀(242a)이 제2방향(2)을 따라 양 측면을 관통하여 형성된다. 센서(245, 246)는 제1 및 제2 측정 블럭(242, 243)에 각각 제공된다. 제1센서(245)는 제1관통홀(242a)을 사이에 두고 제1측정 블럭(242)의 양 측면에 각각 제공되고, 제2센서(246)는 제2관통홀(243a)을 사이에 두고 제2측정 블럭(243)의 양 측면에 각각 제공된다. 제1센서(245)는 제3방향(3)으로 제1측정 블럭(242)의 변형량을 측정하고, 제2센서(246)는 제1방향(1)으로 제2측정 블럭(243)의 변형량을 측정한다. 제2전방 바퀴(222)에 가해지는 하중은 힘 측정 블럭(241a)을 변형시킨다. 센서(245, 246)는 힘 측정 블럭(241a)의 변형량을 측정하고, 측정된 변형량은 제어부에 전송된다. 제어부는 전송된 변형량을 토대로 제2전방 바퀴(222)에 가해지는 힘의 크기를 산출한다.5 is a perspective view illustrating a second force measuring unit of FIG. 4. The second force measuring unit 240a includes a force measuring block 241a and sensors 245 and 246. The force measuring block 241a has a first measuring block 242 and a second measuring block 243. The first measurement block 242 is arranged in the first direction 1, and the second measurement block 243 extends from one end of the first measurement block 242 in the third direction 3. A first through hole 241a is formed in the first measurement block 242 through both sides in the second direction 2. A second through hole 242a is formed in the second measurement block 243 through both sides in the second direction 2. Sensors 245 and 246 are provided to first and second measurement blocks 242 and 243, respectively. The first sensor 245 is provided at both sides of the first measurement block 242 with the first through hole 242a interposed therebetween, and the second sensor 246 between the second through hole 243a interposed therebetween. Two sides of the second measurement block 243. The first sensor 245 measures the deformation amount of the first measurement block 242 in the third direction 3, and the second sensor 246 measures the deformation amount of the second measurement block 243 in the first direction 1. Measure The load applied to the second front wheel 222 deforms the force measuring block 241a. The sensors 245 and 246 measure the amount of deformation of the force measuring block 241a, and the measured amount of deformation is transmitted to the controller. The controller calculates the magnitude of the force applied to the second front wheel 222 based on the transmitted deformation amount.

제2후방 바퀴부(230)와 제2프레임(210)을 연결하는 힘 측정 블럭(241b)은 제2후방 바퀴(232)에 가해지는 하중에 의해 변형이 발생한다. 센서에서 측정된 힘 측정 블럭(241b)의 변형량은 제어부에 전송된다. 제어부는 전송된 변형량을 토대로 제2후방 바퀴(232)에 가해지는 힘의 크기를 산출한다.The force measuring block 241b connecting the second rear wheel part 230 and the second frame 210 is deformed by a load applied to the second rear wheel 232. The deformation amount of the force measuring block 241b measured by the sensor is transmitted to the controller. The controller calculates the magnitude of the force applied to the second rear wheels 232 based on the transmitted deformation amount.

제2회전 구동부(250)는 바디(20)의 전방에 설치된다. 제2회전 구동부(250)는 제2이동 로드(251)와 제2이동 로드 구동부(252)를 포함한다. 제2이동 로드(251)는 그 길이방향이 제1방향(1)과 나란하게 배치된다. 제2이동 로드(251)의 끝단은 제2 전방 연결 로드(215)와 접촉된다. 제2이동 로드 구동부(252)는 바디(20)의 전방면에 고정 설치되며, 제2이동 로드(251)를 제1방향(1)으로 이동시킨다. 제2이동 로드(251)의 이동은 제2프레임(210)에 토크로 작용하며, 제2회전축(22)을 중심으로 제2프레임(210)을 회전시킨다. 제2이동 로드 구동부(252)는 제어부에 의해 제어된다. 제2이동 로드 구동부(252)는 제2전방 바퀴(222)와 제2후방 바퀴(232)가 일정한 힘으로 관의 내측면과 접촉되도록 제2프레임(210)을 회전 및 지탱한다. 또한, 제2이동 로드 구동부(252)는 관 탐사 로봇(10)의 이동 중에 관의 직경이 변경되는 경우, 제2전방 바퀴(222)와 제2후방 바퀴(232)의 바닥면이 관의 내측면과 접촉되도록 제2이동 로드(251)를 이동시킨다.
The second rotation driver 250 is installed in front of the body 20. The second rotation driver 250 includes a second moving rod 251 and a second moving rod driving unit 252. The second moving rod 251 is disposed in parallel with the first direction 1 in the longitudinal direction thereof. The end of the second moving rod 251 is in contact with the second front connecting rod 215. The second moving rod driver 252 is fixed to the front surface of the body 20 and moves the second moving rod 251 in the first direction 1. The movement of the second moving rod 251 acts as a torque to the second frame 210 and rotates the second frame 210 about the second rotation shaft 22. The second moving rod driver 252 is controlled by the controller. The second moving rod driver 252 rotates and supports the second frame 210 such that the second front wheels 222 and the second rear wheels 232 contact the inner surface of the pipe with a constant force. In addition, when the diameter of the tube is changed during the movement of the pipe exploration robot 10, the second moving rod driving part 252 has a bottom surface of the second front wheel 222 and the second rear wheel 232 in the tube. The second moving rod 251 is moved to be in contact with the side surface.

도 6은 도 1의 제3이동부를 나타내는 사시도이다. 도 5에서는 제3이동부(300)와 바디(20)의 관계를 나타내기 위하여 바디(20)를 2점 쇄선으로 도시하였다. 6 is a perspective view illustrating a third moving part of FIG. 1. In FIG. 5, the body 20 is illustrated by a dashed-dotted line to show the relationship between the third moving part 300 and the body 20.

도 1 및 도 6을 참조하면, 제3이동부(300)는 관 탐사 로봇(10)이 이동할 수 있는 이동 수단들 중 하나로 제공된다. 제3이동부(300)는 제3프레임(310), 제3전방 바퀴부(320), 제1후방 바퀴부(330), 제3힘 측정부(340), 그리고 제3회전 구동부(350)를 포함한다. 1 and 6, the third moving part 300 is provided as one of the moving means through which the pipe exploration robot 10 can move. The third moving part 300 includes a third frame 310, a third front wheel part 320, a first rear wheel part 330, a third force measuring part 340, and a third rotation driving part 350. It includes.

제3프레임(310)은 제1프레임(도 2의 110)과 동일한 형상으로 제공된다. 제3프레임(310)은 바디(20)와 제1프레임(110) 사이에 위치한다. 제3프레임(310)은 제1회전축(21)을 중심으로 회전가능하다. 제3프레임(310)의 전방 로드(311)는 바디(20)의 전단 하부에 위치하고, 후방 로드(312)는 바디(20)의 후단 상부에 위치한다. 사이드 로드(313, 314)는 전방 로드(311)와 후방 로드(312)의 양 끝단을 각각 연결한다. 사이드 로드(313, 314)는 중심부가 제1회전축(21)에 삽입되어, 제1회전축(21)을 중심으로 회전가능하다. 제3 전방 연결 로드(315)는 전방 로드(311)의 중심부와 연결되고 제3 후방 연결 로드(316)는 후방 로드(312)의 중심부와 연결된다. 제3 및 제4연결 로드(315, 316)는 제3방향(3)으로 배치된다.The third frame 310 is provided in the same shape as the first frame (110 in FIG. 2). The third frame 310 is located between the body 20 and the first frame 110. The third frame 310 is rotatable about the first rotation shaft 21. The front rod 311 of the third frame 310 is located under the front end of the body 20, the rear rod 312 is located above the rear end of the body 20. The side rods 313 and 314 connect both ends of the front rod 311 and the rear rod 312, respectively. The centers of the side rods 313 and 314 are inserted into the first rotation shaft 21 so as to be rotatable about the first rotation shaft 21. The third front connecting rod 315 is connected to the center of the front rod 311 and the third rear connecting rod 316 is connected to the center of the rear rod 312. The third and fourth connecting rods 315 and 316 are arranged in the third direction 3.

제3전방 바퀴부(320)는 제1전방 바퀴부(도 2의 120)의 하부에 위치한다. 제3전방 바퀴부(320)는 제1전방 바퀴부(120)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 제3전방 바퀴부(320)는 제3전방 바퀴 지지 블럭(321), 제3전방 바퀴(322), 그리고 구동 모터(323)를 포함한다. 제3전방 바퀴(322)는 바디(20)의 전방에서 관의 내부 바닥면과 접촉한다.The third front wheel part 320 is located below the first front wheel part 120 (FIG. 2). The third front wheel part 320 may have the same structure as the first front wheel part 120. The third front wheel part 320 includes a third front wheel support block 321, a third front wheel 322, and a driving motor 323. The third front wheel 322 contacts the inner bottom surface of the tube at the front of the body 20.

제3후방 바퀴부(330)는 제1후방 바퀴부(도 1의 130)의 상부에 위치한다. 제3후방 바퀴부(330)는 제1후방 바퀴부(130)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 제3후방 바퀴부(330)는 제3후방 바퀴 지지 블럭(331)과 제3후방 바퀴(332)를 포함한다. 제3후방 바퀴(332)는 바디(20)의 후방 영역에서 관의 내부 천장면과 접촉한다.The third rear wheel part 330 is located above the first rear wheel part 130 (FIG. 1). The third rear wheel part 330 may have the same structure as the first rear wheel part 130. The third rear wheel part 330 includes a third rear wheel support block 331 and a third rear wheel 332. The third rear wheel 332 contacts the inner ceiling surface of the tube in the rear region of the body 20.

제3힘 측정부(340)는 제3 후방 연결 로드(316)와 제1후방 바퀴 지지 블럭(331)을 연결한다. 제3힘 측정부(340)는 제3후방 바퀴(332)에 가해지는 힘의 크기를 측정한다. 제3힘 측정부(340)는 제1힘 측정부(도 2의 140)와 동일한 구조를 가진다. 제3힘 측정부(340)는 힘 측정 블럭(341)와 센서(342)들을 포함한다. The third force measuring unit 340 connects the third rear connecting rod 316 and the first rear wheel support block 331. The third force measuring unit 340 measures the magnitude of the force applied to the third rear wheels 332. The third force measuring unit 340 has the same structure as the first force measuring unit (140 of FIG. 2). The third force measuring unit 340 includes a force measuring block 341 and the sensors 342.

제3회전 구동부(350)는 바디(20)의 후방에 설치된다. 제3회전 구동부(350)는 제1회전 구동부(도 2의 150)와 동일한 구조를 갖는다. 제3회전 구동부(350)는 제3이동 로드(351)와 제3이동 로드 구동부(352)를 포함한다. 제3이동 로드(351)는 그 길이방향이 제2방향(2)과 나란하게 배치되며, 그 끝단이 제3 후방 연결 로드(316)와 접촉된다. 제3이동 로드 구동부(352)는 제3이동 로드(351)를 제2방향(2)으로 이동시킨다.
The third rotation drive unit 350 is installed at the rear of the body 20. The third rotation driver 350 has the same structure as the first rotation driver (150 in FIG. 2). The third rotation driver 350 includes a third moving rod 351 and a third moving rod driving unit 352. The third moving rod 351 is arranged in parallel with the second direction 2 in the longitudinal direction thereof, and the end thereof is in contact with the third rear connecting rod 316. The third moving rod driver 352 moves the third moving rod 351 in the second direction 2.

도 7은 도 1의 제4이동부를 나타내는 사시도이다. 도 7에는 제4이동부(400)와 본체(20)의 관계를 나타내기 위하여 본체를 2점 쇄선으로 도시하였다.7 is a perspective view illustrating a fourth moving part of FIG. 1. In FIG. 7, the main body is illustrated by a dashed-dotted line to show the relationship between the fourth moving unit 400 and the main body 20.

도 1 및 도 7을 참조하면, 제4이동부(400)는 관 탐사 로봇(10)이 이동할 수 있는 이동 수단들 중 하나로 제공된다. 제4이동부(400)는 제4프레임(410), 제4전방 바퀴부(420), 제4후방 바퀴부(430), 제4힘 측정부(440), 그리고 제4회전 구동부(450)를 포함한다.1 and 7, the fourth moving part 400 is provided as one of the moving means through which the pipe exploration robot 10 can move. The fourth moving part 400 includes a fourth frame 410, a fourth front wheel part 420, a fourth rear wheel part 430, a fourth force measuring part 440, and a fourth rotation driving part 450. It includes.

제4프레임(410)은 제2프레임(도 4의 210)과 동일한 형상으로 제공된다. 제4프레임(410)은 바디(20)와 제2프레임(210) 사이에 위치한다. 제4프레임(410)은 제2회전축(22)을 중심으로 회전가능하다. 제4프레임(410)의 사이드 로드(411, 412)는 바디(20)의 양측에 각각 위치한다. 사이드 로드(411, 412)들은 제2방향(2)으로 배치된다. 상부 로드(413)는 바디(20)의 상부에 위치하며, 사이드 로드(411, 412)들의 상단을 연결한다. 제4프레임(410)의 상부 로드(413)는 제3프레임(도 4의 210)의 상부 로드(도 4의 213)와 바디(20) 사이에 위치한다. 하부 로드(414)는 바디(20)의 하부에 위치하며, 사이드 로드(411, 412)들의 하단을 연결한다. 제4프레임(410)의 하부 로드(414)는 제2프레임(도 4의 210)의 하부 로드(도 4의 214)와 바디(20) 사이에 위치한다. 상부 로드(413)의 중심부와 하부 로드(414)의 중심부에는 제2회전축(22)이 각각 삽입된다. 상부 로드(413)와 하부 로드(414)는 제2회전축(22)을 중심으로 회전가능하다. 바디(20)의 일측에 위치한 사이드 로드(412)의 중심영역에는 제4 전방 연결 로드(415)가 연결된다. 제4 전방 연결 로드(415)는 사이드 로드(412)의 전방에 위치하며, 제3방향으로 배치된다. 바디(20)의 타측에 위치한 사이드 로드(416)의 중심영역에는 제4 후방 연결 로드(416)가 연결된다. 제4 후방 연결 로드(416)는 사이드 로드(411)의 후방에 위치하며, 제3방향(3)으로 배치된다.The fourth frame 410 is provided in the same shape as the second frame 210 of FIG. 4. The fourth frame 410 is located between the body 20 and the second frame 210. The fourth frame 410 is rotatable about the second rotation shaft 22. Side rods 411 and 412 of the fourth frame 410 are located at both sides of the body 20, respectively. The side rods 411 and 412 are arranged in the second direction 2. The upper rod 413 is positioned above the body 20 and connects the upper ends of the side rods 411 and 412. The upper rod 413 of the fourth frame 410 is positioned between the upper rod 213 of FIG. 4 and the body 20 of the third frame 210 of FIG. 4. The lower rod 414 is positioned below the body 20 and connects lower ends of the side rods 411 and 412. The lower rod 414 of the fourth frame 410 is positioned between the lower rod 214 of FIG. 4 and the body 20 of the second frame 210 of FIG. 4. The second rotary shaft 22 is inserted into the center of the upper rod 413 and the center of the lower rod 414, respectively. The upper rod 413 and the lower rod 414 are rotatable about the second rotation shaft 22. A fourth front connecting rod 415 is connected to the central region of the side rod 412 located at one side of the body 20. The fourth front connecting rod 415 is positioned in front of the side rod 412 and is disposed in the third direction. The fourth rear connection rod 416 is connected to the central region of the side rod 416 located on the other side of the body 20. The fourth rear connecting rod 416 is located behind the side rod 411 and is disposed in the third direction 3.

제4전방 바퀴부(420)는 바디(20)의 전방 타측에 위치한다. 제4전방 바퀴부(420)는 제1 방향(1)을 따라 제2전방 바퀴부(도 4의 220)와 동일 선상에 위치한다. 제4전방 바퀴부(420)는 제2전방 바퀴부(220)와 동일한 구조로 제공된다. 제4전방 바퀴부(420)는 제4전방 바퀴 지지 블럭(421)과 제4전방 바퀴(422)를 포함한다. 제4전방 바퀴(422)의 바닥면은 관의 내부 측면영역과 접촉한다.The fourth front wheel part 420 is located at the other front side of the body 20. The fourth front wheel part 420 is positioned on the same line as the second front wheel part 220 of FIG. 4 along the first direction 1. The fourth front wheel part 420 is provided in the same structure as the second front wheel part 220. The fourth front wheel part 420 includes a fourth front wheel support block 421 and a fourth front wheel 422. The bottom surface of the fourth front wheel 422 is in contact with the inner side region of the tube.

제4후방 바퀴부(430)는 바디(20)의 후방 일측에 위치한다. 제4후방 바퀴부(430)는 제2회전축(22)을 중심으로 제4전방 바퀴부(420)와 대칭되도록 위치한다. 제4후방 바퀴부(430)는 제1 방향(1)을 따라 제2후방 바퀴부(도 4의 230)와 동일 선상에 위치한다. 제4후방 바퀴부(430)는 제2후방 바퀴부(도 4의 230)와 동일한 구조로 제공된다. 제4후방 바퀴부(430)는 제4후방 바퀴 지지 블럭(431)과 제4후방 바퀴(432)를 포함한다. 제4후방 바퀴(432)의 바닥면은 관의 내부 일 측면영역과 접촉한다.The fourth rear wheel part 430 is located at one rear side of the body 20. The fourth rear wheel part 430 is positioned to be symmetrical with the fourth front wheel part 420 about the second rotation shaft 22. The fourth rear wheel part 430 is positioned on the same line as the second rear wheel part 230 of FIG. 4 along the first direction 1. The fourth rear wheel part 430 is provided in the same structure as the second rear wheel part 230 (FIG. 4). The fourth rear wheel part 430 includes a fourth rear wheel support block 431 and a fourth rear wheel 432. The bottom surface of the fourth rear wheel 432 is in contact with the inner one side region of the tube.

제4힘 측정부(440a, 440b)는 제4프레임(410)과 제4전방 바퀴부(420)를, 그리고 제4프레임(410)과 제4후방 바퀴부(430)를 각각 연결한다. 제4힘 측정부(440a, 440b)는 제4전방 바퀴(422)와 제4 후방 바퀴(432)에 가해지는 힘의 크기를 측정한다. 제4힘 측정부(440a, 440b)는 제2힘 측정부(도 4의 240a, 240b)와 동일한 구조로 제공된다. 제4힘 측정부(440a, 440b)는 힘 측정 블럭(441)과 센서(445)들을 포함한다.The fourth force measuring units 440a and 440b connect the fourth frame 410 and the fourth front wheel part 420, and the fourth frame 410 and the fourth rear wheel part 430, respectively. The fourth force measuring units 440a and 440b measure the magnitude of the force applied to the fourth front wheels 422 and the fourth rear wheels 432. The fourth force measuring units 440a and 440b are provided in the same structure as the second force measuring units 240a and 240b of FIG. 4. The fourth force measuring units 440a and 440b include the force measuring block 441 and the sensors 445.

제4회전 구동부(450)는 바디(20)의 후방에 설치된다. 제4회전 구동부(450)는 제2회전 구동부(도 4의 250)와 동일한 구조를 갖는다. 제4회전 구동부(450)는 제4이동 로드(451)와 제4이동 로드 구동부(452)를 포함한다. 제4이동 로드(451)는 그 길이방향이 제1방향(1)과 나란하게 배치되며, 그 끝단이 제4 후방 연결 로드(416)와 접촉된다. 제4이동 로드 구동부(452)는 제4이동 로드(451)를 제1방향(1)으로 이동시킨다.The fourth rotational drive 450 is installed at the rear of the body 20. The fourth rotary drive unit 450 has the same structure as the second rotary drive unit (250 of FIG. 4). The fourth rotary driver 450 includes a fourth moving rod 451 and a fourth moving rod driving unit 452. The fourth moving rod 451 is disposed in parallel with the first direction 1 in the longitudinal direction thereof, and the end thereof contacts the fourth rear connecting rod 416. The fourth moving rod driver 452 moves the fourth moving rod 451 in the first direction 1.

제어부는 각 이동부(100 내지 400)의 회전 구동부(150 내지 450)를 제어한다. 제어부에는 각 센서들에서 측정된 힘 측정 블럭의 변형량이 전송된다. 제어부는 힘 측정 블럭의 변형량을 통해 바퀴들에 가해지는 힘의 크기를 산출한다. 산출된 힘의 크기를 기준 크기와 비교하여 각 프레임을 회전시킨다.
The control unit controls the rotation driving units 150 to 450 of the respective moving units 100 to 400. The amount of deformation of the force measuring block measured by each sensor is transmitted to the controller. The controller calculates the magnitude of the force applied to the wheels through the amount of deformation of the force measuring block. Each frame is rotated by comparing the magnitude of the calculated force with the reference magnitude.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관 탐사 로봇이 관을 탐사하는 모습을 나타내는 도면이다. 관 탐사 로봇(10)은 제1구간(S1), 제2구간(S2), 그리고 제3구간(S3)을 순차적으로 이동한다. 관(P)은 제1구간(S1)에서 제1직경(D1)을 가지고, 제3구간(S3)에서 제2직경(D2)을 가진다. 제2구간(S2)은 관(P)의 직경이 제1직경(D1)에서 제2직경(D2)으로 점차적으로 작아진다.8 to 11 is a view showing the tube exploration robot according to an embodiment of the present invention to explore the tube. The pipe exploration robot 10 sequentially moves the first section S1, the second section S2, and the third section S3. The pipe P has a first diameter D1 in the first section S1 and a second diameter D2 in the third section S3. In the second section S2, the diameter of the pipe P gradually decreases from the first diameter D1 to the second diameter D2.

도 8은 제1구간에서 제1 및 제3 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이고, 도 9는 제1구간에서 제2 및 제4 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a movement of the first and third moving units in the first section, and FIG. 9 is a diagram illustrating a movement of the second and fourth moving units in the first section.

먼저, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제1구간(S1)에서 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422), 그리고 제1 내지 제4 후방 바퀴(132, 232, 332, 432)에는 일정한 크기의 힘이 작용한다. 관 탐사 로봇(10)이 제2구간(S2)으로 진입하는 순간부터 관(P)의 직경이 점차적으로 작아지며 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘의 크기가 변화한다. 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘의 크기는 힘 측정 블럭(141, 241, 341, 441)들을 변형시키고, 힘 측정 블럭(141, 241, 341, 441)들의 변형량은 센서(미도시)들에 의해 측정된다. 센서에서 측정된 힘 측정 블럭(141, 241, 341, 441)들의 변형량은 제어부에 전달된다. 제어부는 센서들로부터 전달된 데이터를 토대로 제1 내지 제4 전방 바퀴((122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘의 방향 및 힘의 크기를 산출한다. 제어부는 산출된 힘의 방향 및 힘의 크기로부터 관(P)의 직경이 변경되는 정도를 판단한다. 본 실시예의 경우, 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에는 대체로 관(P)의 중심을 향하는 방향으로 힘의 변경이 발생하며, 제어부는 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘으로부터 제2구간(S2)에서 관(P)의 직경이 점차적으로 감소하는 것으로 판단한다. 제어부는 관(P)의 직경이 감소하는 정도에 따라 제1 내지 제4 이동로드(151, 251, 351, 451)가 이동되도록 제1 내지 제4 이동 로드 구동부(152, 252, 352, 452)를 제어한다. 이동 로드 구동부(152, 252, 352, 452)의 제어에 의해 제1이동 로드(151)와 제3이동 로드(351)는 제2방향(2)으로 점진적으로 이동되어 제1프레임(110)이 제1회전축(21)을 중심으로 시계방향으로 회전되고, 제3프레임(310)이 제1회전축(21)을 중심으로 반 시계방향으로 회전된다. 그리고, 제2이동 로드(251)와 제4이동 로드(451)는 제1방향(1)으로 점진적으로 이동되어 제2프레임(210)이 제2회전축(22)을 중심으로 시계방향으로 회전되고, 제4프레임(410)이 제2회전축(22)을 중심으로 반 시계방향으로 회전된다. 상술한 과정에 의해, 제1전방 바퀴(122)와 제3전방 바퀴(322)의 간격이 점점 감소되고, 제2전방 바퀴(222)와 제4전방 바퀴(422)의 간격이 점점 감소하면서 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)는 제2구간(S2)으로 진입한다.First, referring to FIGS. 8 and 9, the first to fourth front wheels 122, 222, 322 and 422, and the first to fourth rear wheels 132, 232, 332, in the first section S1. 432) a constant amount of force is applied. From the moment when the pipe exploration robot 10 enters the second section S2, the diameter of the pipe P gradually decreases and the force applied to the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 is applied. The size changes. The magnitude of the force acting on the first to fourth front wheels 122, 222, 322, 422 deforms the force measuring blocks 141, 241, 341, 441, and the force measuring blocks 141, 241, 341, 441. The amount of deformation of) is measured by sensors (not shown). The deformation amounts of the force measuring blocks 141, 241, 341 and 441 measured by the sensor are transmitted to the controller. The controller calculates the direction of the force and the magnitude of the force acting on the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 based on the data transmitted from the sensors. The extent to which the diameter of the tube P is changed is determined from the size of P. In the present embodiment, the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 generally have a direction toward the center of the tube P. Force change occurs, and the controller determines that the diameter of the pipe P gradually decreases in the second section S2 from the force acting on the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422. The controller controls the first to fourth moving rod driving units 152, 252, 352 to move the first to fourth moving rods 151, 251, 351, and 451 according to the degree of the decrease in the diameter of the pipe P. 452. The first moving rod 151 and the third moving rod 351 are controlled in the second direction 2 by the control of the moving rod driving units 152, 252, 352, and 452. The first frame 110 is rotated clockwise about the first axis of rotation 21, and the third frame 310 is rotated counterclockwise about the first axis of rotation 21. In addition, the second moving rod 251 and the fourth moving rod 451 are gradually moved in the first direction 1 so that the second frame 210 is rotated clockwise about the second rotation shaft 22. The fourth frame 410 is rotated counterclockwise about the second rotation shaft 22. By the above-described process, the distance between the first front wheel 122 and the third front wheel 322 is gradually reduced. The first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 enter the second section S2 as the interval between the second front wheels 222 and the fourth front wheels 422 decreases.

도 10은 제3구간에서 제1 및 제3 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이고, 도 11은 제3구간에서 제2 및 제4 이동부의 이동모습을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a movement of the first and third moving parts in the third section, and FIG. 11 is a diagram illustrating a movement of the second and fourth moving parts in the third section.

도 10 및 도 11을 참조하면, 관 탐사 로봇(10)이 제3구간(S3)으로 진입되면, 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘의 크기가 일정해진다. 제어부는 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)에 작용하는 힘의 크기가 일정한 것을 토대로 관(P)의 직경에 변화가 없는 것으로 판단한다. 제어부는 제1 내지 제4 이동로드(151, 251, 351, 451)가 고정 위치되도록 제1 내지 제4 이동 로드 구동부(152, 252, 352, 452)를 제어한다. 제1 내지 제4 프레임(110, 210, 310, 410)들은 각각 제1 내지 제4 이동로드(151, 251, 351, 451)에 고정 지지되어 회전이 제한된다. 관 탐사 로봇(10)은 이러한 상태를 유지하며 제3구간(S3)을 따라 이동한다.10 and 11, when the tube exploration robot 10 enters the third section S3, the magnitude of the force acting on the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 is constant. Become. The controller determines that there is no change in the diameter of the pipe P based on a constant magnitude of force acting on the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422. The controller controls the first to fourth moving rod driving units 152, 252, 352, and 452 so that the first to fourth moving rods 151, 251, 351, and 451 are fixedly positioned. The first to fourth frames 110, 210, 310, and 410 are fixedly supported by the first to fourth moving rods 151, 251, 351, and 451, respectively, to limit rotation. The tube exploration robot 10 maintains this state and moves along the third section S3.

상술한 바와 같이 관(P)이 직경이 변경되는 구간에서 관 탐사 로봇(10)은 제어부의 제어에 의해 제1 내지 제4 전방 바퀴(122, 222, 322, 422)들 간의 간격 및 제1 내지 제4 후방 바퀴(132, 232, 332, 432)들의 간격을 자동으로 조절하므로, 관(P) 내부를 용이하게 주행할 수 있다.
As described above, in the section in which the diameter of the pipe P is changed, the pipe exploration robot 10 may control the distance between the first to fourth front wheels 122, 222, 322, and 422 and the first to fourth wheels under the control of the controller. Since the distance between the fourth rear wheels 132, 232, 332, and 432 is automatically adjusted, the inside of the pipe P can be easily driven.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: 관 탐사 로봇
100 내지 400: 제1 내지 제4 이동부
110, 210, 310, 410: 프레임
120, 220, 320, 420: 전방 바퀴부
130, 230, 330, 430: 후방 바퀴부
140, 240, 340, 440: 힘 측정부
150, 250, 350, 450: 회전 구동부10: tube exploration robot
100 to 400: first to fourth moving parts
110, 210, 310, 410: frames
120, 220, 320, 420: front wheel part
130, 230, 330, 430: rear wheel
140, 240, 340, 440: force measuring unit
150, 250, 350, 450: rotary drive

Claims (9)

일 측면에 제1회전축이 형성된 바디;
상기 바디의 전방에 위치하며, 제1 전방 바퀴를 가지는 제1 전방 바퀴부;
상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1 전방 바퀴와 대칭되는 제1 후방 바퀴를 가지는 제1 후방 바퀴부;
상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제1프레임;
상기 바디에 설치되며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1프레임을 회전시키는 제1회전 구동부;
상기 제1 전방 바퀴부 및 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하며, 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제1 힘 측정부; 및
상기 제1 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제1프레임이 회전되도록 상기 제1회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제1 힘 측정부는
상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하는 힘 측정 블럭; 및
상기 힘 측정 블럭에 설치되며, 상기 힘 측정 블럭의 변형량을 측정하는 센서를 포함하되,
상기 센서에서 측정된 상기 힘 측정 블럭의 변형량은 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 데이터로 제공되고,
상기 힘 측정 블럭은
상기 제1프레임과 일단이 연결되며, 상기 제1회전축과 나란한 방향으로 양 측면을 관통하는 제1관통홀이 형성된 제1 측정 블럭; 및
상기 제1 측정 블럭의 타단으로부터 상기 제1측정 블럭의 길이방향에 수직하게 연장되며, 상기 제1관통홀과 동일한 방향으로 양 측면을 관통하는 제2관통홀이 형성된 제2 측정 블럭을 포함하며,
상기 센서는
상기 제1관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제1측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제1센서들; 및
상기 제2관통홀을 사이에 두고 마주하여 상기 제2측정 블럭의 양 측면에 배치되는 제2센서들을 포함하는 관 탐사 로봇.A body having a first rotating shaft formed on one side thereof;
A first front wheel part positioned in front of the body and having a first front wheel;
A first rear wheel part positioned at a rear of the body and having a first rear wheel symmetrical with the first front wheel about the first rotational axis;
A first frame supporting the first front wheel part and the first rear wheel part and rotatable about the first rotational shaft;
A first rotation driver installed in the body and rotating the first frame about the first rotation shaft;
A first force measurement connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame and measuring a magnitude of a force applied to the first front wheel or the first rear wheel part; And
Comprising a control unit for controlling the first rotational drive to rotate the first frame by comparing the magnitude of the force and the reference magnitude measured in the first force measuring unit,
The first force measuring unit
A force measuring block connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame; And
Is installed in the force measuring block, including a sensor for measuring the amount of deformation of the force measuring block,
The deformation amount of the force measuring block measured by the sensor is provided as data measuring the magnitude of the force applied to the first front wheel or the first rear wheel,
The force measuring block
A first measurement block having one end connected to the first frame and having first through holes penetrating both sides in a direction parallel to the first rotation axis; And
A second measuring block extending from the other end of the first measuring block perpendicularly to the longitudinal direction of the first measuring block and having second through holes penetrating both sides in the same direction as the first through hole;
The sensor
First sensors disposed on opposite sides of the first measurement block with the first through hole therebetween; And
And a second sensor disposed on both sides of the second measurement block to face the second through hole therebetween. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 회전 구동부는,
상기 제1회전축에 수직 방향으로 배치되며, 그 끝단이 상기 제1프레임과 접촉하는 제1이동 로드;
상기 제1이동 로드를 그 길이방향으로 이동시키는 제1이동 로드 구동부를 포함하는 관 탐사 로봇.The method of claim 1,
The first rotation drive unit,
A first moving rod disposed in a direction perpendicular to the first rotation shaft and having an end thereof in contact with the first frame;
And a first moving rod driver for moving the first moving rod in a longitudinal direction thereof. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전방 바퀴부는,
상기 제1회전축과 나란한 축을 중심으로 상기 제1전방 바퀴가 회전가능하도록 상기 제1전방 바퀴를 지지하며, 상기 힘 측정 블럭에 연결되는 제1전방 바퀴 지지 블럭; 및
상기 제1전방 바퀴 지지 블럭에 결합하며, 상기 제1전방 바퀴를 회전시키는 구동 모터를 포함하는 관 탐사 로봇.The method of claim 1,
The first front wheel portion,
A first front wheel support block supporting the first front wheel so that the first front wheel is rotatable about an axis parallel to the first rotational shaft, and connected to the force measuring block; And
And a drive motor coupled to the first front wheel support block, the drive motor rotating the first front wheel. 일 측면에 제1회전축이 형성된 바디;
상기 바디의 전방에 위치하며, 제1 전방 바퀴를 가지는 제1 전방 바퀴부;
상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1 전방 바퀴와 대칭되는 제1 후방 바퀴를 가지는 제1 후방 바퀴부;
상기 제1 전방 바퀴부와 상기 제1 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제1프레임;
상기 바디에 설치되며, 상기 제1회전축을 중심으로 상기 제1프레임을 회전시키는 제1회전 구동부;
상기 제1 전방 바퀴부 및 상기 제1 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제1프레임을 연결하며, 상기 제1 전방 바퀴 또는 상기 제1 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제1 힘 측정부;
상기 제1회전축이 형성된 상기 바디의 일 측면과 수직한 상기 바디의 타 측면에는 상기 제1회전축에 수직 방향으로 제2회전축이 형성되며,
상기 바디의 전방에 위치하고, 제2 전방 바퀴를 가지는 제2 전방 바퀴부;
상기 바디의 후방에 위치하며, 상기 제2회전축을 중심으로 상기 제2 전방 바퀴와 대칭되는 제2 후방 바퀴를 가지는 제2 후방 바퀴부;
상기 제2 전방 바퀴부와 상기 제2 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제2회전축을 중심으로 회전가능한 제2프레임;
상기 제2 전방 바퀴부 및 상기 제2 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제2프레임을 연결하며, 상기 제2 전방 바퀴 또는 상기 제2 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 제2 힘 측정부; 및
상기 제1 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제1프레임이 회전되도록 상기 제1회전 구동부를 제어하고, 제2 힘 측정부에서 측정된 힘의 크기와 기준 크기를 비교하여 상기 제2프레임이 회전되도록 상기 제2회전 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제2전방 바퀴의 회전축은 상기 제1전방 바퀴의 회전축에 수직 방향으로 배치되고,
상기 제2후방 바퀴의 회전축은 상기 제1후방 바퀴의 회전축에 수직 방향으로 배치되는 관 탐사 로봇.A body having a first rotating shaft formed on one side thereof;
A first front wheel part positioned in front of the body and having a first front wheel;
A first rear wheel part positioned at a rear of the body and having a first rear wheel symmetrical with the first front wheel about the first rotational axis;
A first frame supporting the first front wheel part and the first rear wheel part and rotatable about the first rotational shaft;
A first rotation driver installed in the body and rotating the first frame about the first rotation shaft;
A first force measurement connecting at least one of the first front wheel unit and the first rear wheel unit and the first frame and measuring a magnitude of a force applied to the first front wheel or the first rear wheel part;
On the other side of the body perpendicular to one side of the body on which the first rotation shaft is formed a second rotation shaft in a direction perpendicular to the first rotation shaft,
A second front wheel part positioned in front of the body and having a second front wheel;
A second rear wheel part positioned at the rear of the body and having a second rear wheel symmetrical with the second front wheel about the second rotation axis;
A second frame supporting the second front wheel part and the second rear wheel part and rotatable about the second rotation shaft;
A second force measurement connecting at least one of the second front wheel part and the second rear wheel part and the second frame and measuring a magnitude of a force applied to the second front wheel or the second rear wheel; part; And
Compare the magnitude of the force measured by the first force measuring unit with the reference magnitude to control the first rotation drive unit to rotate the first frame, and compare the magnitude of the force measured by the second force measurement unit with the reference magnitude A control unit for controlling the second rotation driving unit to rotate the second frame;
The rotation axis of the second front wheel is disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the first front wheel,
The rotation axis of the second rear wheels is a pipe exploration robot disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the first rear wheels. 제 6 항에 있어서,
상기 제2 회전 구동부는
상기 제1 회전축과 나란하게 배치되며, 그 끝단이 상기 제2프레임과 접촉하는 제2이동 로드; 및
상기 제2이동 로드를 그 길이방향으로 이동시키는 제2이동 로드 구동부를 포함하는 관 탐사 로봇.The method according to claim 6,
The second rotation drive unit
A second moving rod disposed in parallel with the first rotation shaft and having an end thereof in contact with the second frame; And
And a second moving rod driver for moving the second moving rod in a longitudinal direction thereof. 제 6 항에 있어서,
상기 제2 힘 측정부는
상기 제2 전방 바퀴부와 상기 제2 후방 바퀴부 중 적어도 어느 하나와 상기 제2프레임을 연결하며, 상기 제2회전축과 나란한 방향으로 양 측면을 관통하는 관통홀이 형성된 힘 측정 블럭; 및
상기 관통홀을 사이에 두고 상기 힘 측정 블럭의 양 측면에 설치되며, 상기 힘 측정 블럭이 변형량을 측정하는 센서들을 포함하되,
상기 센서에서 측정된 상기 힘 측정 블럭의 변형량은 상기 제2 전방 바퀴 또는 상기 제2 후방 바퀴에 가해지는 힘의 크기를 측정하는 데이터로 제공되는 관 탐사 로봇.The method according to claim 6,
The second force measuring unit
A force measuring block connecting at least one of the second front wheel part and the second rear wheel part and the second frame, the through hole penetrating both sides in a direction parallel to the second rotation shaft; And
Is installed on both sides of the force measuring block with the through-hole in between, the force measuring block includes sensors for measuring the amount of deformation,
The deformation amount of the force measuring block measured by the sensor is provided as data for measuring the magnitude of the force applied to the second front wheel or the second rear wheel. 제 6 항에 있어서,
상기 제1전방 바퀴의 하부에 위치하는 제3전방 바퀴를 가지는 제3전방 바퀴부;
상기 제1후방 바퀴의 상부에 위치하는 제3후방 바퀴를 가지는 제3후방 바퀴부; 및
상기 제3 전방 바퀴부와 상기 제3 후방 바퀴부를 지지하며, 상기 제1프레임과 상기 바디 사이에 위치하는, 그리고 상기 제1회전축을 중심으로 회전가능한 제3프레임을 더 포함하는 관 탐사 로봇.The method according to claim 6,
A third front wheel part having a third front wheel located under the first front wheel;
A third rear wheel part having a third rear wheel located above the first rear wheel; And
And a third frame supporting the third front wheel portion and the third rear wheel portion, positioned between the first frame and the body, and rotatable about the first axis of rotation.
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김현민 외 4명. 내경이 다른 원통관을 이동하는 로봇의 개발. 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집(상), 2011.6, pp.339-340 *
김현민 외 4명. 내경이 다른 원통관을 이동하는 로봇의 개발. 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집(상), 2011.6, pp.339-340*

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