KR102083366B1 - Robot device for inspecting pipe line by using map matching and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배관을 검열하기 위한 로봇 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 로봇의 이동을 맵과 매칭하여 배관을 검열하기 위한 로봇 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 맵 매칭을 이용한 배관 검열 로봇 장치의 제어 방법으로, 미리 구성된 배관의 구성 정보를 이용하여 상기 배관 검열 로봇의 이동을 제어하는 단계; 상기 배관 검열 로봇의 이동 중 곡관에서 실제 이동 거리와 상기 배관 검열 로봇으로부터 획득된 정보를 이용하여 계산한 이동 거리간의 오차를 보정하는 단계; 상기 배관 검열 로봇이 곡관에 도달할 시 상기 배관 검열 로봇의 옴니 휠이 이동 방향이 되도록 자세를 제어하는 단계; 및 상기 자세 제어 후 상기 옴니 휠을 고정시킨 상태에서 매카넘 휠들을 구동시켜 곡관을 통과하는 단계;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a robot apparatus for inspecting piping and a control method thereof, and more particularly, to a robot apparatus for inspecting piping by matching the movement of the robot with a map and a control method thereof.
According to an embodiment of the present invention, a method of controlling a pipe inspecting robot apparatus using map matching may include controlling a movement of the pipe inspecting robot using configuration information of a preconfigured pipe; Correcting an error between a moving distance in a curved pipe during movement of the pipe inspecting robot and a moving distance calculated using information obtained from the pipe inspecting robot; Controlling the posture so that the omni wheel of the pipe inspecting robot becomes a moving direction when the pipe inspecting robot reaches the curved pipe; And driving the McCannum wheels while passing the curvature while the omni wheel is fixed after the posture control.
Description
본 발명은 배관을 검열하기 위한 로봇 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 로봇의 이동을 맵과 매칭하여 배관을 검열하기 위한 로봇 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robot apparatus for inspecting piping and a control method thereof, and more particularly, to a robot apparatus for inspecting piping by matching the movement of the robot with a map and a control method thereof.
산업 현장에서 사용되는 각종 배관들은 그 설비의 특성상 지면 아래에 매설되거나 플랜트 내부에서 복잡하게 얽히는 등의 제한사항으로 인해 검사를 위한 작업 인원의 접근을 위해서는 해당 관로에 대한 해체 및 복개 작업등이 이루어져야 한다.Various pipes used in industrial sites must be dismantled and returned to the pipeline for the access of inspection personnel due to the limitations such as being buried under the ground or complicated in the plant due to the characteristics of the facility.
하지만, 단순 검사작업을 위해 이와 같은 작업을 진행하는 것은 물적 낭비는 물론 시간적 낭비 뿐 아니라 비용의 낭비도 초래한다. 또한, 유독가스 등을 이송하는 배관의 경우 환기가 이루어지지 않아 인력에 의한 관로 검사 시 가스 중독 등의 위험성을 내포하고 있다. 특히 관로의 대부분을 차지하는 중소형 관의 경우 사람이 관 검사를 위해 내부로 들어간다는 것은 불가능하다. 따라서 최근에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 로봇을 이용하여 배관 내부를 탐사하고 검사를 진행하는 배관 탐사 로봇 기술이 주목받고 있다.However, proceeding with such a task for a simple inspection work not only wastes material but also wastes time and costs. In addition, in the case of pipes for transporting toxic gas and the like, ventilation is not performed, and thus, a risk of gas poisoning is included when inspecting pipelines by manpower. In the case of small and medium sized pipes, which occupy most of the pipeline, it is impossible for a person to go inside for inspection. Therefore, recently, a pipe exploration robot technology for exploring the inside of a pipe and inspecting the same by using a robot has been attracting attention in order to solve such a problem.
하지만 현재 개발된 대부분의 배관 검열 로봇은 곡관 및 분기관에서 이동이 효율적이지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이 중 곡관 및 분기관에서의 이동 시 효율성을 고려하여 스네이크와 같은 구조로 개발된 제품들도 있으나, 이 제품들은 직선배관에서의 움직임이 둔하여 작업 시간의 효율성을 떨어뜨린다는 단점을 지녔다. 또한 스네이크 구조는 곡면에서 후진 시에 몸체가 길어 복잡한 패턴을 가져야만 하므로 제조 뿐 아니라 조작의 불편함을 초래한다.However, most of the pipe screening robots developed at present have a disadvantage of inefficient movement in curved pipes and branch pipes. Some of these products have been developed in the form of snakes in consideration of the efficiency of movement in curved and branch pipes, but these products have the disadvantage of slow working time due to sluggish movement in straight pipes. In addition, since the snake structure has a long body when it is reversed from the curved surface, it has to have a complicated pattern, resulting in inconvenience in manufacturing as well as in operation.
따라서 본 발명에서는 직관과 곡관 및 분기관 모두에서 이동 효율적인 배관 검열 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a pipe inspection robot and a control method thereof that are efficient in both straight pipes and curved pipes and branch pipes.
또한 본 발명에서는 방향 선택을 자유롭게 할 수 있는 배관 검열 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a pipe screening robot and its control method that can freely select the direction.
또한 본 발명에서는 맵 매칭을 통해 배관을 검열할 수 있는 배관 검열 로봇 및 그 제어 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a pipe inspection robot and its control method that can inspect the pipe through the map matching.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 배관 검열 로봇으로, Apparatus according to an embodiment of the present invention, the pipe screening robot,
상기 배관 검열 로봇은,The pipe screening robot,
미리 결정된 길이와 넓이를 갖는 실린더 형의 몸체; 상기 몸체의 양측에 120도의 각도를 갖고 위치한 3개씩의 바퀴 휠들; 상기 각 바퀴 휠들마다 각 바퀴 휠들의 외측과 상기 몸체간 연결되어 상기 몸체를 지지하기 위한 2개씩의 지지축들;을 포함하는 형상을 가지며,A cylindrical body having a predetermined length and width; Three wheel wheels each positioned at an angle of 120 degrees on both sides of the body; Each of the wheel wheels is connected between the outer and the body of each of the wheel wheels, each of the two support shafts for supporting the body;
상기 몸체는,The body,
상기 바퀴 휠들마다 틸팅되는 정도를 검출하는 틸트 센서; 상기 몸체의 중앙에 위치하여 몸체의 중앙부터 배관까지의 거리를 측정하는 초음파 센서; 상기 바퀴들을 구동하기 위한 모터; 상기 배관 검열 로봇을 제어하기 위한 장비와 통신을 하기 위한 통신부; 상기 3개씩의 바퀴 휠들로부터 상기 몸체의 방향을 검출하기 위한 센서들; 및 상기 통신부로부터 제공되는 정보에 근거하여 상기 모터와 상기 통신부 및 상기 각 센서들의 정보를 상기 통신부를 통해 출력을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.A tilt sensor detecting a degree of tilting for each wheel of the wheels; An ultrasonic sensor positioned in the center of the body to measure a distance from the center of the body to the pipe; A motor for driving the wheels; Communication unit for communicating with the equipment for controlling the pipe inspecting robot; Sensors for detecting the direction of the body from the three wheels; And a controller configured to control output of the motor, the communicator, and the respective sensors through the communicator based on the information provided from the communicator.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 맵 매칭을 이용한 배관 검열 로봇 장치의 제어 방법으로, 미리 구성된 배관의 구성 정보를 이용하여 상기 배관 검열 로봇의 이동을 제어하는 단계; 상기 배관 검열 로봇의 이동 중 곡관에서 실제 이동 거리와 상기 배관 검열 로봇으로부터 획득된 정보를 이용하여 계산한 이동 거리간의 오차를 보정하는 단계; 상기 배관 검열 로봇이 곡관에 도달할 시 상기 배관 검열 로봇의 옴니 휠이 이동 방향이 되도록 자세를 제어하는 단계; 및 상기 자세 제어 후 상기 옴니 휠을 고정시킨 상태에서 매카넘 휠들을 구동시켜 곡관을 통과하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of controlling a pipe inspecting robot apparatus using map matching may include controlling a movement of the pipe inspecting robot using configuration information of a preconfigured pipe; Correcting an error between the actual moving distance in the curved pipe during the movement of the pipe inspecting robot and the moving distance calculated using the information obtained from the pipe inspecting robot; Controlling the posture so that the omni wheel of the pipe inspecting robot becomes a moving direction when the pipe inspecting robot reaches the curved pipe; And driving the McCannum wheels while passing the curvature while the omni wheel is fixed after the posture control.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇은 프레임 구조의 바디와 휠을 가지며, 3축 휠을 적용함으로써 무게와 에너지 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 바디 프레임을 실린더 형으로 설계하고, 전방과 후방의 바퀴들을 각각 바디의 실린더에 고정시킴으로써 모든 축이 동일한 탄성도를 갖게 되므로 안정도를 높일 수 있다. 또한, 방향 전환 시에 전방의 모든 축이 동시에 수축됨에 따라 보다 유연한 방향전환을 할 수 있게 한다.Pipe inspection robot according to the present invention has a body and a wheel of the frame structure, by applying a three-axis wheel can increase the weight and energy efficiency. In addition, the body frame is designed in a cylindrical shape, and the front and rear wheels are fixed to the cylinder of the body, respectively, so that all axes have the same elasticity, thereby increasing stability. In addition, as all the axes in front of the retraction at the same time during the direction change allows a more flexible direction change.
또한 3축으로 이루어진 로봇 각 축의 휠 속도를 달리 제어함에 따라 원하는 방향으로 회전이 가능하다. 중력을 기준으로 카메라의 시각을 변경할 수 있으며, 또한 방향 전환 시에 일정한 자세로 전환함에 따라 방향 전환 효율을 높일 수 있다.In addition, it is possible to rotate in the desired direction by controlling the wheel speed of each axis consisting of three axes. The camera's vision can be changed based on gravity, and the direction change efficiency can be improved by switching to a certain posture when changing directions.
또한 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 제어 장비에서는 2차원 배관 도면을 최소한의 수치 입력만으로 3차원 도면으로 재 생성하여 배관 검열 시에 이용할 수 있으며, 이미 그려진 3차원 도면 내부에서 로봇의 현재 위치를 엔코더와 초음파 센서 및 AHRS 센서를 이용하여 지속적으로 보상할 수 있다.In addition, the control equipment of the pipe inspecting robot according to the present invention can be used to inspect the pipe by regenerating the 2D pipe drawing into a 3D drawing with a minimum number of inputs, and encoding the current position of the robot inside the already drawn 3D drawing. And ultrasonic sensors and AHRS sensors can be used for continuous compensation.
뿐만 아니라 검열 도중, 파손된 부분이 있다면 3차원 도면 위에 해당 위치에서 스냅샷과 태그를 달 수 있으며, 이 데이터를 이력(History) 정보로 저장하고, 이후에 검열 내용을 확인할 수 있으며, 태그가 달린 도면으로 검열을 할 수 있다. 이로써 이전에 파손되었던 부분의 사후관리 작업까지 할 수 있는 이점이 있다.In addition, during the censorship, if there is a broken part, you can snapshot and tag the location on the 3D drawing, save this data as historical information, and then check the censored content. You can inspect by drawing. This has the advantage of being able to follow up after the previously broken part.
도 1은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 기능적인 블록 구성도,
도 2a는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 외관의 전경을 도시한 도면이며,
도 2b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 정면도이고,
도 2c는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 측면도이며,
도 2d는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 배관에서 구동되는 형상을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 제어하기 위한 제어 장비의 소프트웨어 아키텍쳐,
도 4는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 기구적인 크기 결정을 위한 고려 요소를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 초음파 센서를 이용하여 검열하는 배관의 반지름을 측정하는 경우를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 이동 거리를 측정하기 위한 인코더와 계산이 이루어지는 동작을 설명하기 위한 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 바퀴의 회전량을 검출하기 위한 인코더의 출력 파형도,
도 8은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 전방 또는 후방으로 이동시키기 위한 모터 구동 회로의 일 예시도,
도 9a 내지 도 9b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 전진 또는 후진 중 진행 방향을 전환하는 경우를 설명하기 위한 개념도,
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 몸체 프레임 및 휠의 링크 구조를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 회전 시 바퀴의 형태가 변화하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 실제 위치와 계산된 위치간의 오차가 발생 및 이의 보정을 설명하기 위한 개념도,
도 13은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 제어하는 제어 장비에서 로봇의 제어 및 제어를 위한 동작에 대한 제어 흐름도,
도 14는 사용자가 입력한 2차원 도면을 토대로 컴퓨터에서 제작된 3차원 도면의 일 예시도,
도 15는 본 발명에 따라 사용자가 2차원 배관의 값을 입력하여 위에서 내려다 본 형태로 생성한 도면의 일 예시도,
도 16은 배관의 타입을 설명하기 위한 개념도,
도 17은 본 발명에 따라 도면 제작에 필요한 배관의 방향 설정을 설명하기 위한 예시도.1 is a functional block diagram of a pipe inspecting robot according to the present invention;
Figure 2a is a view showing the foreground of the appearance of the pipe inspecting robot according to the present invention,
2b is a front view of the pipe inspecting robot according to the present invention;
2C is a side view of the pipe inspecting robot according to the present invention;
Figure 2d is a view showing a shape in which the pipe inspecting robot according to the invention is driven in the pipe,
3 is a software architecture of the control equipment for controlling the pipe screening robot according to the present invention,
4 is a view for explaining a factor for determining the mechanical size of the pipe screening robot according to the present invention,
5 is an exemplary view for explaining a case in which a pipe inspecting robot according to the present invention measures the radius of a pipe to be inspected using an ultrasonic sensor;
6 is a conceptual diagram for explaining an operation in which an encoder and a calculation are made to measure a moving distance of a pipe inspecting robot according to the present invention;
7 is an output waveform diagram of an encoder for detecting an amount of rotation of a wheel of a pipe inspecting robot according to the present invention;
8 is an exemplary diagram of a motor driving circuit for moving the pipe inspecting robot according to the present invention to the front or the rear;
9A to 9B are conceptual views illustrating a case in which the pipe inspecting robot according to the present invention switches the traveling direction during forward or backward movement;
10A and 10B are views for explaining a link structure of a body frame and a wheel of a pipe inspecting robot according to the present invention;
11 is a view for explaining that the shape of the wheel changes when the pipe censor robot according to the invention,
12 is a conceptual diagram illustrating the occurrence and correction of an error between the actual position and the calculated position of the pipe screening robot according to the present invention;
13 is a control flowchart of an operation for controlling and controlling a robot in a control equipment for controlling a pipe censor robot according to the present invention;
14 is an exemplary diagram of a three-dimensional drawing made on a computer based on a two-dimensional drawing input by a user;
FIG. 15 is an exemplary view of a drawing generated by a user looking down from the top by inputting a value of a two-dimensional pipe according to the present invention; FIG.
16 is a conceptual diagram for explaining the type of piping;
17 is an exemplary view for explaining the setting of the direction of the pipe required for the production of drawings according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보기로 한다. 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명에 첨부된 도면에 대한 부가적인 실시예에 대한 균등 또는 확장은 도면을 참조한 설명을 통해 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings of the present invention are provided below to provide an understanding of the present invention, it should be noted that the present invention is not limited to the form or arrangement illustrated in the drawings of the present invention. In addition, the equivalent or extension of additional embodiments to the drawings attached to the present invention will be understood through the description with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 기능적인 블록 구성도이다.1 is a functional block diagram of a pipe inspecting robot according to the present invention.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇은 틸트 센서(101)와 초음파 센서(102)를 포함할 수 있다. 틸트 센서(101)는 배관 검열 로봇의 이동한 거리를 측정하기 위한 센서로, 검열 로봇의 바퀴에 장착되어 바퀴의 회전수 및 회전 각도를 검사한다. 이처럼 검사된 값은 신호 변환기(104)로 입력된다. 신호 변환기(104)는 틸트 센서(101)로부터 입력된 아날로그 값을 제어부(111)에서 처리 가능한 디지털 값으로 변환하여 제어부(111)로 제공한다. 틸트 센서(101)에서 검열 로봇의 이동 거리를 측정하는 동작에 및 신호 변환기(104)에서 처리하는 동작에 대해서는 후술되는 도면에서 좀 더 살펴보기로 한다.Pipe inspection robot according to the present invention may include a
초음파 센서(102)는 미리 설정된 대역의 주파수 신호를 생성하여 송출하고, 반사파를 수신하여 거리를 계산한다. 이러한 초음파 센서(102)는 배관 검열 로봇이 통과하고 있는 배관의 직경을 계산하는데 사용된다. 따라서 초음파 센서(102)는 배관 검열 로봇의 중앙 또는 중심에 위치한다. 초음파 센서(102)가 송출한 신호의 반사파를 수신하면, 초음파 신호의 송출 정보 및 반사파 수신 정보를 신호 변환기(104)로 출력한다. 이에 따라 신호 변환기(104)는 입력된 신호를 제어부(111)에서 처리 가능한 형태의 디지털 정보로 변환한 후 제어부(111)로 제공한다. 초음파 센서(102)를 이용하여 배관의 직경을 계산하는 동작에 대해서도 후술되는 도면을 참조하여 더 살펴보기로 한다.The
모터(103)는 회전력을 발생하여 배관 검열 로봇을 이동시킨다. 모터(103)는 신호 변환기(104)로부터 입력된 펄스 신호에 의거하여 바퀴를 회전시키기 위한 동력을 발생시킨다.The
신호 변환기(104)는 제어부(111)로부터 각 센서들(101, 102) 및 모터(103)로 송신되는 제어 신호의 송신 시 변환 또는/및 각 센서들(101, 102)로부터 입력된 정보를 제어부(111)에서 처리 가능한 형태로의 변환을 수행한다. 예를 들어 신호 변환기(104)는 센서들(101, 102)과 제어부(111)간 디지털 신호와 아날로그 신호의 변환을 수행하거나 제어부(111)가 모터(103)를 제어하기 위한 신호를 펄스폭(PWM) 신호로 변환한다.The
제어부(111)는 배관 검열 로봇의 이동, 촬영된 정보의 전송, 배관 검열 로봇의 이동 제어를 위한 신호의 송/수신 등에 대한 제어를 수행한다. 이러한 제어부(111)의 제어 동작은 후술되는 도면을 참조하여 이해되어야 할 것이다. 제어부(111)을 상용 칩을 이용하여 구성하는 경우 DSP2808을 이용할 수도 있다. 제어부(111)를 상용 칩을 이용하여 구성하는 경우 신호 변환기(104)와 일체형으로 구성할 수 있다.The
상용 칩으로 구성된 제어부(111)는 로봇의 방향을 정하는 틸트 센서(101)와 배관의 반지름을 결정하는 초음파 센서(102)로부터 신호 처리부(104)의 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 값을 전달 받을 수 있다. 모터(103)는 제어부(111) 내부의 펄스폭변조(PWM) 방식을 통해 제어할 수 있다.The
카메라 모듈(105)은 피사체로부터 반사된 빛을 수광하여 정지영상 이미지 또는 동영상 이미지를 획득한다. 카메라 모듈(105)은 제어부(111)의 제어에 의해 필요한 경우 이미지를 획득하며, 획득된 이미지는 제어부(111)로 제공될 수 있다. 또한 카메라 모듈(105)은 배관 검열 로봇이 어두운 관 속에 위치하여 이동하기 때문에 램프를 포함할 수 있다. 또한 카메라 모듈(105)은 영상의 왜곡을 최소화하기 위한 모듈을 사용하는 것이 바람직하다.The
메모리(106)는 롬(ROM) 또는 램(RAM) 형식의 반도체 메모리로 구성할 수도 있고, 하드디스크와 같은 자기 디스크 형식으로 구성할 수도 있으며, CD 또는 DVD 등과 같은 광자기 디스크 형식으로 구성할 수도 있다. 이러한 메모리(106)는 제어부(111)가 제어 시 발생되는 데이터를 임시 저장하기 위한 영역과 카메라 모듈(105)로부터 제공된 정보를 임시 저장하기 위한 버퍼 영역 및 제어부(111)의 구동을 위한 제어 데이터 저장 영역을 포함할 수 있다. 메모리(106)는 그 밖에 필요한 정보를 저장하기 위한 영역을 더 포함할 수 있다.The
외부 통신부(107)는 배관 검열 로봇을 제어하기 위한 외부의 장치와 데이터를 송/수신한다. 외부 통신부(107)는 직렬 포트(Serial Port) 형식 또는 USB(Universal Serial Bus) 포트 형식으로 구성할 수도 있고, 무선 통신기기를 이용하여 무선 통신을 수행할 수도 있다. 다만, 배관 검열 로봇은 땅 속에 묻혀있는 배관 또는 복잡한 건물 내부의 배관을 검사하기 때문에 무선 통신을 이용하는 것보다 유선의 방식을 이용하는 것이 바람직하다.The
도 2a는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 외관의 전경을 도시한 도면이며, 도 2b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 정면도이고, 도 2c는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 측면도이며, 도 2d는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 배관에서 구동되는 형상을 도시한 도면이다.Figure 2a is a view showing a front view of the pipe inspection robot according to the present invention, Figure 2b is a front view of the pipe inspection robot according to the invention, Figure 2c is a side view of the pipe inspection robot according to the invention, Figure 2d Is a view showing a shape in which the pipe inspecting robot according to the invention is driven in the pipe.
도 2a 내지 도 2c에 도면에 도시한 바와 같이 배관 검열 로봇(200)은 중앙의 몸체(body)(220)와 몸체를 지지하며, 배관 검열 로봇이 이동하기 위한 바퀴들(201)간을 연결하는 지지축(211)을 가진다. 배관 검열 로봇(200)은 전방과 후방 각각에 3개씩의 바퀴들을 가지며, 각각의 바퀴들은 2개의 지지축들로 지지된다. 이를 도 2b를 참조하여 살펴보자.2A to 2C, the
도 2b에 도시한 바와 같이 하나의 바퀴(201)는 몸체(220)와 일정거리만큼 이격된 상태에서 몸체(220)와 바퀴(201)의 양 측면에 지지축들(211, 212)을 통해 연결된 상태이다. 각각의 지지축들(211, 212)에 대하여는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.As shown in FIG. 2B, one
또한 이처럼 배관 검열 로봇(200)이 전방과 후방에 3개씩의 바퀴를 갖기 때문에 전방에 위치한 3개의 바퀴 또는 후방에 위치한 3개의 바퀴는 몸체(220)를 중심으로 120도씩의 각도를 갖도록 위치하는 것이 바람직하다.In addition, since the
도 2d에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 배관 내부를 배관 검열 로봇(200)의 전방부 및 후방부에 각각 3개씩 구비된 바퀴와 바퀴 지지축들로 지지되어 배관 내부를 이동할 수 있다.As shown in FIG. 2D, the
도 3은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 제어하기 위한 제어 장비의 소프트웨어 아키텍쳐이다.3 is a software architecture of the control equipment for controlling the pipe censor robot according to the present invention.
도 3을 참조하여 살펴보기에 앞서 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 배관 내부를 이동하면서 배관의 상태를 점검할 수 있다. 하지만, 배관 검열 로봇(200)의 이동 여부 및 사진 촬영 등을 위해서는 배관 검열 로봇(200)을 제어하기 위한 장비가 필요하다. 배관 검열 로봇(200)을 제어하기 위한 제어 장비로 사용하기 적합한 형태는 일반적인 컴퓨터(PC) 또는/및 노트북 컴퓨터(NoteBook PC) 또는/및 태블릿 컴퓨터 등이 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터를 이용하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.Before examining with reference to FIG. 3, the
또한 본 명세서에서는 배관 검열 로봇(200)을 제어하기 위한 장비의 장치적인 기능 블록 구성은 살피지 않기로 한다. 왜냐하면 앞서 설명한 바와 같이 배관 검열 로봇(200) 제어 장비를 일반적인 컴퓨터를 사용할 수 있으며, 컴퓨터에 대한 블록 구성은 널리 알려진 사항이기 때문이다.In addition, in the present specification, the apparatus functional block configuration of the equipment for controlling the
플랫폼(300)은 컴퓨터의 일반적인 플랫폼이 된다. 따라서 플랫폼(300)은 윈도우 등의 운영체제가 될 수 있으며, 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 제어는 자바(Java) 언어를 기반으로 하기 때문에 자바 가상 머신(JVM, Java Virtual Machine) 플랫폼 환경만 구성되어 있으면 하드웨어에 비의존적으로 구동이 가능하다. 단, 하드웨어는 배관 검열 로봇(200)과 통신을 수행하기 위해 직렬 포트(Serial Port)와 USB 포트를 갖는 것이 바람직하며, 그 밖의 다른 포트를 통해 통신을 수행할 수도 있다. 이때 다른 포트를 이용하는 경우에는 배관 검열 로봇(200)에도 동일한 포트를 가져야 하며, 배관 검열 로봇(200)으로부터 제공되는 영상을 수신할 수 있어야 하고, 배관 검열 로봇(200)과 제어 정보를 송/수신할 수 있어야 한다.The
자바 네트워킹(Java Networking)(301)은 직렬 포트(Serial Port)와 USB 포트를 통해 배관 검열 로봇(200)과 통신을 수행한다. 즉, 자바 네트워킹(301)은 배관 검열 로봇(200)으로 제어 데이터를 송신하고, 영상 정보를 수신하기 위한 제어 및 배관 검열 로봇(200)으로부터 송신되는 각종 데이터를 수신한다.The
캠 데이터 처리 모듈(304)은 배관 검열 로봇(200)의 카메라 모듈(105)로부터 수신되는 캠 데이터(Cam Data)를 앞서 설명한 바와 같은 USB 포트를 통해 수신하며, 수신된 영상 데이터를 캠 인터페이스(305)로 출력한다. 즉, 배관 검열 로봇(200)의 카메라 모듈(105)로부터 수신된 영상을 사용자에게 전달하기 위한 영상으로 처리하기 전의 모든 처리를 캠 데이터 처리 모듈(304)에서 수행한다.The cam
맵 매칭 모듈(Map Matching)(310)은 배관 검열 로봇(200)이 검열할 배관에 대한 맵을 직접 구현하고, 배관 검열 로봇(200)의 이동에 대응하여 맵을 매칭하며, 배관 검열 로봇(200)의 현 위치를 지속적으로 보정한다. 따라서 배관 검열 로봇(200)이 배관의 어디에 위치하고 있는지 또는/및 배관 검열 로봇(200)이 위치한 곳의 상태 등에 대한 정보를 매칭할 수 있다.The
3차원 이미지 모듈(309)은 'JOGL(Java binding for OpenGL)'을 이용하여 구성할 수 있다. 3차원 이미지 모듈(309)은 입력된 2차원 파이프라인 설계도에 대한 데이터를 수신하고, 이를 기반으로 하여 입력 3차원의 파이프라인(Pipeline)으로 변환한다. 따라서 3차원 이미지 모듈(309)을 이용하면, 사용자는 2차원 데이터를 3차원 데이터로 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 3차원 이미지 모듈(309)은 배관 검열 로봇(200)의 상태 정보와 맵 매칭 모듈(310)을 바탕으로 하여 배관 검열 로봇(200)이 현재 파이프라인의 어디에 위치해 있는지 표시할 수 있다.The
자바 사용자 인터페이스 제공 모듈(303)은 자바 추상 윈도우 툴 키트(JAVA Abstract Windowing Toolkit(AWT))와 스윙(Swing)을 이용하여 전체적인 사용자 인터페이스(User Interface)를 제공한다.The Java user interface providing module 303 provides an overall user interface using a Java Abstract Windowing Toolkit (AWT) and Swing.
자바 시리얼라이제이션(Java Serialization)(302)은 플랫폼(Platform)(300) 및 하드웨어 즉, 컴퓨터의 기능 특정 기능 블록과의 통신을 수행한다. 이를 통해 파이프라인(Pipeline) 데이터 및 영상 정보를 저장하거나 불러오는 역할을 수행한다.Java Serialization 302 communicates with
마지막으로 캠 인터페이스(305), 제어 인터페이스(306), 이미지 인터페이스(307) 및 기타 인터페이스(308)는 사용자에게 그래픽 또는 문자 또는 영상 등을 제공하는 사용자 인터페이스에 해당한다.Finally, the
캠 인터페이스(Cam Interface)(305)는 배관 검열 로봇(200)의 카메라 모듈(105)로부터 입력된 영상 정보를 사용자가 인지할 수 있는 영상 그래픽으로 출력하는 인터페이스이다.The
제어 인터페이스(Control Interface)(306)는 배관 검열 로봇(200)으로부터 상태 정보를 받아오거나 배관 검열 로봇(200)에게 제어 신호를 송신하는 인터페이스이다. 즉, 사용자가 특정한 명령을 입력할 수 있도록 인터페이스를 제공하며, 배관 검열 로봇(200)으로부터 특정 이벤트가 발생하는 경우 이에 대한 정보를 수신하여 사용자에게 제공한다.The control interface 306 is an interface that receives status information from the
이미지 인터페이스(Image Interface)(307)는 3차원 이미지 모듈(309)을 이용하여 3차원 파이프라인을 도식화하여 사용자에게 제공한다. 즉, 2차원의 데이터를 3차원 데이터로 변환하는 동작은 3차원 이미지 모듈(309)에서 수행한다. 이처럼 3차원 데이터로 변환된 데이터는 이미지 인터페이스(307)가 사용자에게 3차원의 이미지로 제공하는 것이다. 또한 이미지 인터페이스(307)는 배관 검열 로봇(200)의 상태 정보와 맵 매칭 모듈(310)을 이용하여 배관 검열 로봇(200)의 현재 위치를 3D 파이프라인 상에 표시한다. 이를 통해 사용자는 3차원의 배관 형태는 물론 배관 검열 로봇(200)이 배관의 어느 위치에 있는지를 시각적 직관적으로 확인할 수 있다.The image interface 307 uses the three-
기타 인터페이스(ETC Interface)(308)는 주요 조망 인터페이스(View Interface)를 제외한 인터페이스로 파일의 저장 또는/및 파일의 불러오기 또는/및 Input/OutputjBox, List Box 등을 표현한다.The other interface (ETC Interface) 308 is an interface except for the main view interface (View Interface) to represent the storage of the file and / or import of the file and / and Input / OutputjBox, List Box and the like.
도 4는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 기구적인 크기 결정을 위한 고려 요소를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the consideration factors for determining the mechanical size of the pipe screening robot according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 크기는 (a), (b), (c)에 도시한 바와 같이 곡관(400)에서 방향 회전을 할 수 있도록 고려해야만 한다. 따라서 곡관(400)에서 회전이 가능한 크기는 참조부호 401, 402, 403과 같이 다양한 크기가 될 수 있다. 배관 검열 로봇(200)이 검사 및 검열하기 위한 곡관의 크기가 미리 결정되면, 그에 따라 배관 검열 로봇(200)을 참조부호 401, 402, 403과 같은 형태 중 하나의 크기가 되도록 설정할 수 있다.Referring to FIG. 4, the size of the
그 밖에 다른 조건들에 맞춰 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)을 구현할 경우 아래 <표 1>과 같은 형태로 하드웨어를 구성할 수도 있다. 이는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)을 한정하는 것은 아니며, 구현의 예를 설명하기 위한 테이블임에 유의하자.In addition, when implementing the
위의 <표 1>은 배관 검열 로봇(200)을 구체적으로 구현하기 위한 하나의 예이며, 이와 같은 형태로 구성할 시 추가적으로 필요한 사항들에 대해 살펴보기로 한다.Table 1 above is an example for implementing the
본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 배관 속에서 이동하므로 이동에 맞춰 각도를 측정할 수 있어야 하며, 배관 검열 로봇(200)이 진행하는 방향을 정확히 인지할 수 있어야 한다. 이를 위해 로봇의 각도 측정(AHRS, Attitude Heading Reference System)을 위해 상용의 제품을 사용하는 경우 이투박스 사의 'EBIMU-9DOF'를 이용하여 360도 전 방향에서 측정 가능하도록 구성할 수 있다.Since the
또한 3축 자이로스코프, 3축 가속도센서, 3축 지자기센서의 융합으로 롤(Roll), 피치(Pitch), 야(Yaw) 각에 대한 신뢰할 수 있는 데이터를 출력한다. 이 모듈은 15mm * 23.5mm 크기의 초소형 모듈이며, 32bit MCU도 함께 구성되어 있다. 또한 내부 MCU에서 보상 및 칼만 필터 등이 설계되어 있어 별도의 필터를 설계하지 않아도 된다. 뿐만 아니라 지자기 센서도 함께 융합되어 있기 때문에 3축의 360도가 모두 표현이 가능하다. 하지만, 상용 제품을 사용하지 않고 배관 검열 로봇(200)을 구현하는 경우 앞서 설명한 바와 같은 센서들 및 필터 뿐 아니라 중앙처리장치 등이 본 명세서에서 설명하는 동작을 수행할 수 있도록 구현해야 한다.In addition, the fusion of three-axis gyroscope, three-axis acceleration sensor, and three-axis geomagnetic sensor outputs reliable data on roll, pitch, and yaw angles. This module is a compact 15mm * 23.5mm module and also includes a 32bit MCU. In addition, compensation and Kalman filters are designed on the internal MCU, eliminating the need to design separate filters. In addition, since the geomagnetic sensor is also fused, all 360 degrees of three axes can be expressed. However, when implementing the
다음으로 도 1에서 배관 검열 로봇(200)에 부가된 초음파 센서(102)를 이용하여 배관 검열 로봇(200)이 검열하는 배관의 반지름을 측정하는 경우를 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.Next, a case of measuring the radius of the pipe inspected by the
도 5는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 초음파 센서를 이용하여 검열하는 배관의 반지름을 측정하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.5 is an exemplary view for explaining a case in which the pipe inspecting robot according to the present invention measures the radius of a pipe to be inspected using an ultrasonic sensor.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 중앙에 초음파 센서(102)를 부착하고, 배관 내벽(400)과의 거리를 측정한 후 이를 반지름으로 삼아 배관의 지름을 측정할 수 있다.The
다음으로 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 이동 거리 측정에 대해 살펴보기로 한다.Next, the moving distance measurement of the
도 6은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 이동 거리를 측정하기 위한 인코더와 계산이 이루어지는 동작을 설명하기 위한 개념도이다.6 is a conceptual diagram for explaining an operation in which an encoder and a calculation are performed to measure a moving distance of a pipe inspecting robot according to the present invention.
미리 결정된 간격 단위의 홈을 가진 휠(601)은 샤프트(shaft)에 의해 회전하며, 휠의 양측에 위치한 센서(611, 612)를 이용하여 휠(601)의 회전량을 계산할 수 있다. 예를 들어 센서(611, 612)를 포토다이오드 형식으로 가정하면, 예를 들어 제1다이오드(611)는 발광 다이오드이고, 제2다이오드(612)는 수광 다이오드가 된다. 본 명세서에서는 이해의 편의를 돕기 위해 발광 다이오드와 수광 다이오드를 예로 설명하고 있으나, 이와 유사한 또는 동일한 동작을 할 수 있는 센서라면 어떠한 종류라도 무방함에 유의해야 한다.The
그러면 이하에서는 발광 다이오드와 수광 다이오드를 사용하는 경우를 가정하여 살펴보기로 한다. 제1다이오드(611)의 빛을 제2다이오드(612)에서 검출할 때마다 참조부호 620과 같은 펄스 파형을 생성한다. 이러한 센서는 하나만으로 구성할 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 세트 A와 세트 B로 둘 이상을 갖도록 구성할 수도 있다.Next, a case in which light emitting diodes and light receiving diodes are used will be described. Whenever the light of the
만일 도 6에 도시한 바와 같이 2개의 세트가 되도록 구성하는 경우 상호 반전된 신호 또는 90도의 위상 차이를 갖는 신호를 출력하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 6의 참조부호 620의 하단에 도시한 바와 같이 상호간 출력 신호가 90도의 위상 차이를 갖는 신호가 출력되도록 구성하는 것이다.If it is configured to be two sets as shown in Fig. 6, it is preferable to configure to output a signal inverted mutually or a signal having a phase difference of 90 degrees. That is, as shown at the bottom of
따라서 휠(601)의 홈의 수를 미리 알고 있기 때문에 출력 파형의 개수를 카운트하면, 휠의 회전량을 계산할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 이동 거리를 계산할 수 있는 것이다. 즉, 휠(601)은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 바퀴에 동력을 전달하는 장치가 된다.Therefore, since the number of grooves of the
이를 첨부된 도 7을 참조하여 좀 더 살펴보기로 하자. 도 7은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 바퀴의 회전량을 검출하기 위한 인코더의 출력 파형도이다.This will be described in more detail with reference to FIG. 7. 7 is an output waveform diagram of an encoder for detecting an amount of rotation of a wheel of a pipe inspecting robot according to the present invention.
도 6의 구성과 같이 휠을 통해 서로 다른 2개의 센서로부터 신호를 수신하면, 세트 A로부터 출력된 신호를 채널 A라 가정하면, 세트 A로부터 출력된 신호는 휠(601)에 포함된 홀 하나마다 360도의 주기를 갖는 펄스 파형을 출력한다. 즉, t0의 시점부터 t3의 시점까지의 파형이 출력되는 것이다.When receiving signals from two different sensors through the wheel as shown in FIG. A pulse waveform having a period of 360 degrees is output. That is, the waveform from the time point t0 to the time point t3 is output.
또한 세트 B로부터 출력된 신호를 채널 B라 가정하면, 세트 B로부터 출력된 신호는 휠(601)에 포함된 하나의 홀마다 360도의 주기를 갖는 펄스 파형을 출력한다. 이처럼 출력된 파형이 채널 B의 출력 파형이 된다.In addition, assuming that the signal output from the set B is a channel B, the signal output from the set B outputs a pulse waveform having a period of 360 degrees for each hole included in the
채널 A와 채널 B의 출력 파형은 앞서 설명한 바와 같이 90도의 위상 차이를 갖는다. 참조부호 720에 90도의 위상 차이를 갖는 것을 도시하였다. 채널 A 및 채널 B에서 180도의 위상 동안은 한 번의 신호 반전이 발생한다. 즉, 채널 B에서 t1의 시점부터 t2의 시점을 예로 설명하면, 1의 신호를 출력하다가 0의 신호를 출력하는 시점 또는 0의 신호를 출력하다가 1의 신호를 유지하는 시점까지가 180도의 위상을 갖는 것이며, 이는 참조부호 710으로 도시하였다.The output waveforms of channel A and channel B have a 90 degree phase difference as described above.
도 6의 구성을 통해 도 7과 같은 형태로 휠의 이동을 검출함으로써 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)의 이동 거리를 계산할 수 있다. Through the configuration of FIG. 6, the movement distance of the
그러면 이하에서는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)을 전방 또는 후방으로 이동시키기 위한 모터 회로 구성에 대해 살펴보기로 한다. 도 8은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 전방 또는 후방으로 이동시키기 위한 모터 구동 회로의 일 예시도이다.Hereinafter, a configuration of a motor circuit for moving the
도 8에 도시한 바와 같이 양방향 브릿지(H-Bridge) 회로는 OPAMP, P형 MOSFET, N형 MOSFET으로 이루어진 모터 구동용 회로이다. p형 MOSFET은 OPAMP를 이용하여 반전 증폭한 펄스폭변조(PWM) 신호를 이용해 제어하고, n형 MOSFET은 펄스폭변조 신호를 이용해서 제어하면, 각각 대각선에 위치한 FET가 동작해서 모터를 제어하는 방법이다. 2개의 펄스폭변조 신호와 두 쌍의 n형 및 p형 MOSFET을 이용해서 정방향으로 또는 역방향으로 즉, 양방향으로 이동의 제어가 가능한 양방향 브릿지(H - bridge) 회로가 된다.As shown in FIG. 8, the bidirectional bridge (H-bridge) circuit is a motor driving circuit including an OPAMP, a P-type MOSFET, and an N-type MOSFET. The p-type MOSFET is controlled using a pulse width modulated (PWM) signal inverted and amplified using OPAMP, and the n-type MOSFET is controlled using a pulse width modulated signal. to be. Two pulse-width modulated signals and two pairs of n-type and p-type MOSFETs provide a bidirectional bridge circuit capable of controlling movement in the forward or reverse direction, ie in both directions.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇이 전진 또는 후진 중 진행 방향을 전환하는 경우를 설명하기 위한 개념도이다.9A to 9B are conceptual views for explaining a case in which the pipe inspecting robot according to the present invention changes the traveling direction during forward or backward movement.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 전진 또는 후진 중에 엘보우 형태의 배관의 말미에 도달하면, 배관을 따라 이동하기 위해 방향의 전환이 필요하다. 따라서 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 이러한 경우 배관 방향으로 회전해야 한다.When the
도 9a에서는 전진 또는 후진 중이던 배관 검열 로봇(200)이 오른쪽 방향으로 회전 시 구동되는 동작을 설명하기 위한 예시도이다. 이때 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 서로 다른 3개의 바퀴 중 하나를 고정하게 된다. 이처럼 고정되는 바퀴를 옴니 휠이라 하며, 고정되지 않고 이동하는 바퀴를 매카넘 휠(900)이라 한다.9A is an exemplary diagram for describing an operation of driving the
도 9a에서 배관 검열 로봇(200)은 오른쪽 방향으로 회전을 위하여 오른쪽 방향과 가장 인접한 하나의 바퀴를 옴니 휠로 설정하고, 나머지 2개의 바퀴를 매카넘 휠로 설정하여 오른쪽 방향으로 회전할 수 있다.In FIG. 9A, the
또한 도 9b에 도시한 경우는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 전진 또는 후진하는 중 상향으로 회전해야 하는 경우이다. 이때에도 회전 방향에 가장 인접한 하나의 바퀴를 옴니 횔로 설정하며, 옴니 휠은 회전을 중지하여 고정시킨다. 이후 나머지 2개의 바퀴(900)는 매카넘 휠로 설정하여 상향으로 회전하도록 바퀴를 회전함으로써 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 전진 또는 후진 중 상방향으로 방향을 회전할 수 있다.In addition, the case shown in Figure 9b is a case where the
일반적으로 세축 바퀴의 취약점은 회전 시 효율적이지 못하다는 것이다. 하지만 방향 전환 시에 일정한 자세로 전환함에 따라 방향 전환의 효율을 높일 수 있다. 즉, 본 발명에서와 같이 회전하고자 하는 방향에 하나의 바퀴가 위치하도록 자세를 전환하고, 해당 바퀴를 옴니 휠로 설정하여 고정한다. 이후 매카넘 휠을 회전시켜 방향 전환할 수 있다.In general, the weakness of triaxial wheels is that they are not efficient at rotation. However, by switching to a certain posture during the change of direction can improve the efficiency of the change of direction. That is, as in the present invention, the position is changed so that one wheel is positioned in the direction to be rotated, and the wheel is set as an omni wheel and fixed. You can then turn the Macanum wheel to turn.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 배관 내부에서의 자세 제어가 이루어지는 동작을 살펴보기로 한다. 2개의 축에 부착되어 있는 매카넘 휠(900)을 이용하여 배관 내부에서 자세 제어가 가능하다. 이로써 중력을 기준으로 카메라의 관찰 시점을 고정하며, 방향 회전 시에 일정한 자세로 회전이 가능하여 회전의 효율을 높일 수 있다.The
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 몸체 프레임 및 휠의 링크 구조를 설명하기 위한 도면이다.10A and 10B are views for explaining a link structure of a body frame and a wheel of a pipe inspecting robot according to the present invention.
본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 바디 프레임을 실린더 형으로 구성하였다. 이처럼 바디 프레임을 실린더 형으로 구성하는 경우, 스프링으로 구성하는 경우와 비교해 탄성도에 의한 문제를 해소할 수 있다. 즉, 배관 검열 로봇(200)의 모든 축을 스프링에만 의존하도록 구성하는 경우 탄성에 대한 의존도를 갖기 때문에 오차의 문제가 크게 대두될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 바디 프레임을 스프링이 아닌 실린더로 구성함으로써 탄성에 의한 의존도를 최소화할 수 있다. 또한 스프링에 최대 힘이 가해졌을 때 남게 되는 불필요한 부분을 바디 프레임을 통해 제거하여 너비 축소에 있어서 최대의 효율을 가질 수 있다.The
이러한 구조를 갖는 실린더 형 바디(1003)는 바퀴 즉, 휠을 지지하기 위한 지지축(1002)과 전방 및 후방의 휠 사이를 연결하는 모터 홀더(1001)를 통해 안정도를 높일 수 있다.The
도 10b에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 휠 구조는 한 측의 바퀴에 압력이 가해진 경우 다른 측의 바퀴는 정상적인 상태를 유지한다. 또한 만일 양측의 바퀴 모두에 압력이 가해지는 경우 양측의 바퀴가 모두 도 10b의 왼편 바퀴와 같은 형태로 실린더형 바디에 근접하게 된다. 또한 본 발명에서는 한 쪽의 바퀴가 눌리는 정도를 25mm로 설정하였다. 이에 대하여 도 10c를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.As shown in FIG. 10B, the wheel structure according to the present invention maintains a normal state when the wheel on one side is pressurized. In addition, if pressure is applied to both of the wheels on both sides, both wheels are close to the cylindrical body in the same shape as the left wheel of FIG. 10B. In addition, in the present invention, the degree to which one wheel is pressed is set to 25 mm. This will be described below with reference to FIG. 10C.
도 10c는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 구성을 도식화하여 도시한 도면이다.10C is a diagram schematically showing the configuration of the pipe inspecting robot according to the present invention.
각각의 바퀴는 도 10c에 도시한 바와 같이 3개의 링크 축으로 이루어져 있으며, 바디의 파란 축들은 압력을 스프링으로 전달하는 역할을 하며, 노란 축은 바퀴가 바디 프레임에 닿지 않도록 보호하는 역할을 한다. 이와 같은 구조를 통해 로봇의 반지름은 20~30mm정도 축소되며, 배관의 지름에 대하여 40~60mm정도의 선택 폭을 갖게 된다.Each wheel consists of three link shafts, as shown in Figure 10c, the blue axes of the body serves to transmit pressure to the spring, the yellow shaft serves to protect the wheels from touching the body frame. Through this structure, the radius of the robot is reduced by about 20 ~ 30mm and has a choice of about 40 ~ 60mm with respect to the diameter of the pipe.
따라서 어느 한 축에라도 압력을 가하게 되면 모든 축이 동시에 축소되며, 곡관에서 방향 회전 시에 내부 구조의 특성 상 바퀴의 형태가 A자 혹은 V자가 된다. 이처럼 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 회전에 대응하여 능동적인 움직임을 보이게 되어 더욱 부드럽게 방향전환을 할 수 있다.Therefore, when a pressure is applied to any one axis, all the axes are simultaneously reduced, and the shape of the wheel becomes A or V shape due to the characteristics of the internal structure when the direction is rotated in the curved pipe. As described above, the
도 11은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 회전 시 바퀴의 형태가 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the change in the shape of the wheel during the rotation of the pipe inspecting robot according to the present invention.
도 11의 (a) 내지 (f)의 과정을 통해 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 방향을 전환하는 경우 바퀴의 변화를 도시하였다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)은 곡관에 진입하는 경우 먼저 자세 제어를 수행하여 회전 방향으로 하나의 바퀴(1103)가 위치하도록 한다.11 illustrates a change in wheels when the
자세 제어를 통해 회전 방향에 위치하는 바퀴(1103)가 앞서 설명한 바와 같이 옴니 휠이 된다. 그리고 나머지 두 개의 바퀴들(1101, 1102)이 매카넘 휠이 된다. 따라서 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 옴니 휠(1103)은 고정되고, 매카넘 휠들(1101, 1102)은 구동되어 회전하도록 한다. 이때, 바깥쪽에 위치한 2개의 바퀴들(1101, 1103)이 진행 방향에서 나머지 중앙의 휠 방향으로 휘면서 A자 형태를 취하게 된다. 이는 도 11의 (c)에서 보다 명확히 알 수 있다.As described above, the
또한 진행하고자 하는 곡관의 중앙에 위치하는 경우는 도 11의 (d)에 도시한 바와 같이 모두 평행한 형태로 위치하게 되며, 다시 도 11의 (e)와 같이 우회전이 이루어지는 경우는 반대로 중앙의 바퀴(1102)를 기준으로 나머지 바퀴들(1101, 1103)이 진행 방향의 반대쪽이 모이는 형태를 취한다. 즉, V자 형태를 취하게 되는 것이다. 이러한 과정을 통해 곡관을 모두 통과하게 되면, 도 11의 (f)와 같이 3개의 바퀴들(1101, 1102, 1103)이 모두 평행하게 위치한다.In addition, in the case of the center of the curved pipe to be progressed as shown in (d) of Figure 11 are all located in a parallel form, again the case of the right turn as shown in (e) of FIG. Based on 1102, the
이처럼 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 배관을 이동하는 경우 배관 내에서 실제 이동 거리와 계산된 이동 거리간에 오차가 발생한다. 만약 위성 항법 장치(GPS, Global Positioning System), 추측 항법(DR, Dead Reckoning) 시스템, 항법용으로 특수 제작된 지도 등이 아무리 정확한 위치를 파악한다고 하더라도 오차가 발생하는 것은 어쩔 수 없다. 이러한 오차에 의해 발생하게 되는 부정확한 위치 값을 맵 데이터베이스를 참조하여 오차를 보정하여 근접한 위치를 표시해 주어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 맵 매칭을 수행한다. 맵 매칭은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 있을만한 위치를 찾아서 이러한 불일치를 수정해 주는 방법으로 사용된다.As such, when the
이와 마찬가지로 배관 검열 로봇(200)의 측정 데이터에도 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차로 인해 3D 배관 도면에서의 로봇 위치가 잘못 표현되는 현상이 발생되게 된다. 따라서 3D 배관 도면과 로봇의 측정 데이터 등을 고려한 맵 매칭이 필요로 하게 된다.Similarly, errors may occur in the measurement data of the
따라서 본 발명에서는 배관 검열 로봇(200)에 적합한 맵 매칭 방법을 사용한다. 배관 검열 로봇(200)은 GPS나 DR과 다른 조건과 환경에 처해 있다. 배관 검열 로봇은 자신의 위치를 절대적 좌표로 가지고 있는 GPS나 DR과 달리 엔코더 값과 여러 센서 값들을 통해 상대적 좌표를 가지게 된다. 따라서 상대적 좌표에 의해 실제(Real) 위치와 가상(Virtual)에서 발생하게 되는 오차를 보정해 줄 적합한 맵 매칭이 필요하게 된다.Therefore, in the present invention, a map matching method suitable for the
배관 검열 로봇에서 실제 위치와 가상 위치가 차이나는 경우로는 바퀴가 헛도는 경우, 배관에 문제가 발생하여 로봇의 각도가 틀어지는 경우, 곡선 주행 중 잘못된 각도 측정에 의한 경우 등 다양한 경우가 존재 할 수 있다. In the pipe inspection robot, there are various cases where the actual position and the virtual position are different, such as when the wheel is turned up, a problem occurs in the pipe, the angle of the robot is distorted, and an incorrect angle measurement during curve driving. Can be.
도 12는 본 발명에 따른 배관 검열 로봇의 실제 위치와 계산된 위치간의 오차가 발생 및 이의 보정을 설명하기 위한 개념도이다.12 is a conceptual diagram for explaining the occurrence and correction of the error between the actual position and the calculated position of the pipe screening robot according to the present invention.
직관에서의 맵 매칭을 예를 들어 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 배관 검열 로봇(200)이 이동하여 현재의 위치(1201)에 위치한 경우를 가정해 보자. 이러한 경우 배관 검열 로봇(200)에서 계산된 또는 배관 검열 로봇(200)으로부터 정보를 수신하여 컴퓨터에서 계산한 위치(1202)가 가상 위치가 될 수 있다. 이처럼 두 위치가 서로 다른 지점에 존재하는 경우 두 지점간의 차이가 오차(1210)가 된다.For example, map matching in intuition will be described. Suppose that the
또한 배관 검열 로봇(200)은 절대좌표를 알지 못하기에 때문에 직관에서 정확한 위치를 지속적으로 보상해주기는 어렵다. 하지만 직관이 끝나면서 곡관에 진입하게 될 때 즉, 도 12와 같이 곡관에 진입하는 경우 가상 위치(1202)의 각도와 실제 위치(1201)에서의 각도를 비교하여 다르다면, 곡관이 시작되는 지점인 점선의 위치에서 가상 위치(1202)는 정지하게 된다.In addition, since the
실제 위치(1201)의 각도와 가상 위치(1202)의 각도가 같아 질 때 다시 출발을 하게 되며, 오차를 초기화 시키는 방법으로 맵 매칭을 해주게 된다.When the angle of the
도 13은 본 발명에 따른 배관 검열 로봇을 제어하는 제어 장비에서 로봇의 제어 및 제어를 위한 동작에 대한 제어 흐름도이다.13 is a control flowchart of an operation for controlling and controlling the robot in the control equipment for controlling the pipe inspecting robot according to the present invention.
앞서 설명한 바와 같이 배관 검열 로봇(200)의 제어는 컴퓨터에서 이루어지는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 따라서 컴퓨터는 1300단계에서 대기상태를 유지한다. 이러한 대기상태는 특정한 이벤트를 대기하는 상태를 의미하며, 배관 검열 로봇(200)을 제어하기 위한 프로그램이 구동된 상태로 가정한다.As described above, the control of the
컴퓨터는 1302단계에서 지도 작성이 요구되는가를 검사한다. 1302단계의 검사결과 지도 작성이 요구되는 경우 1304단계로 진행하여 지도 작성 모드를 수행하고 지도 작성이 요구되지 않는 경우 1306단계로 진행한다.The computer checks whether mapping is required in
먼저 1304단계로 진행하여 지도 작성 모드를 수행하는 경우를 살펴보기로 한다. 컴퓨터는 사용자로부터 지도 작성이 요구되어 지도 작성 모드로 진입하면, 사용자로부터 배관이 매설된 정보를 수신한다. 즉, 먼저 사용자의 입력을 통해 2차원의 배관 도면을 작성하는 것이다. 이처럼 2차원 배관 도면이 작성되면, 이를 토대로 3차원의 배관 도면을 제작할 수 있다.First, a case in which the mapping mode is performed in
또한 2차원 도면을 토대로 3차원 배관 도면이 제작되면, 사용자는 프리뷰(Free view)를 수행할 수 있다. 프리뷰에서는 사용자가 현재 그리고 있는 3차원 도면을 회전하며 살펴 볼 수 있다. 이를 도 14를 참조하여 살펴보기로 한다.In addition, when a 3D pipe drawing is produced based on the 2D drawing, the user may perform a free view. In the preview, you can rotate the 3D drawing you are drawing. This will be described with reference to FIG. 14.
도 14는 사용자가 입력한 2차원 도면을 토대로 컴퓨터에서 제작된 3차원 도면의 일 예시도이다.FIG. 14 is an exemplary diagram of a 3D drawing produced by a computer based on a 2D drawing input by a user.
도 14와 같이 사용자가 입력한 2차원 도면을 토대로 3차원 도면을 제작하면, 사용자는 직관적으로 도면을 확인할 수 있다. 도 14와 같은 형태의 도면을 제작하기 위해서는 도 15와 같은 2차원 도면의 입력 정보를 필요로 한다.As shown in FIG. 14, when the 3D drawing is manufactured based on the 2D drawing input by the user, the user can intuitively check the drawing. In order to produce a drawing of the form as shown in FIG. 14, input information of the two-dimensional drawing as shown in FIG. 15 is required.
도 15는 본 발명에 따라 사용자가 2차원 배관의 값을 입력하여 위에서 내려다 본 형태로 생성한 도면의 일 예시도이다.FIG. 15 is an exemplary view of a user inputting values of two-dimensional pipes and generating them in a form viewed from above according to the present invention.
도 15에 도시한 바와 같이 탑뷰(Top view) 즉, 위에서 내려다 본 2차원 도면이다. 도 15와 같이 위에서 직접 내려다보는 정투영도를 제공함으로써 사용자는 2차원 도면에서 배관이 향하는 방향에 따라 3차원 도면을 제작 할 수 있다는 장점이 있다.As shown in FIG. 15, a top view, that is, a two-dimensional view viewed from above. By providing an orthographic projection directly looking from above as shown in Figure 15, the user has the advantage that can be produced in the three-dimensional drawing according to the direction of the pipe in the two-dimensional drawing.
이러한 2차원 도면의 수치 입력은 2차원 도면에서 배관의 타입(Type), 방향(Direction), 각도(Radius), 길이(Length)를 입력하여 3차원 배관을 순차적으로 제작한다. 그러면 도 16을 참조하여 배관의 타입을 살펴보기로 한다.Numerical input of such a two-dimensional drawing is to sequentially create a three-dimensional pipe by inputting the type (Type), direction, angle (Radius), length (Length) of the pipe in the two-dimensional drawing. Next, the type of piping will be described with reference to FIG. 16.
도 16은 배관의 타입을 설명하기 위한 개념도이다.16 is a conceptual diagram for explaining the type of piping.
도 16에는 (a)와 같이 도시한 직선형 배관과 (b)와 같이 도시한 엘보우 형태의 배관 및 (c)와 같은 T자 분기형 배관을 가질 수 있다. 각각의 배관에 따라 값의 입력 및 배열 형태, 각도 및 방향을 설정해야 한다.FIG. 16 may have a straight pipe as shown in (a), an elbow pipe as shown in (b), and a T-shaped branch pipe as shown in (c). For each pipe, the input and arrangement of the values, the angle, and the direction must be set.
도 17은 본 발명에 따라 도면 제작에 필요한 배관의 방향 설정을 설명하기 위한 예시도이다.17 is an exemplary view for explaining the direction setting of the pipe required for the production of drawings according to the present invention.
도 17의 (a)의 형태는 동쪽(east) 방향으로 설정되는 경우이고, 도 17의 (b)의 형태는 서쪽(west) 방향으로 설정되는 경우이며, 도 17의 (c)의 형태는 북쪽(North) 방향으로 설정되는 경우이고, 도 17의 (d)의 형태는 남쪽(South) 방향으로 설정되는 경우이며, 도 17의 (e)의 형태는 위로 향하는 상향(Top) 방향으로 설정되는 경우이고, 도 17의 (f)는 아래쪽으로 향하는 아래(Bottom) 방향으로 설정되는 경우를 예시하였다.FIG. 17A illustrates a case where the shape is set in the east direction, FIG. 17B illustrates a case where the shape is in the west direction, and FIG. 17C illustrates the north. When the direction is set in the (North) direction, the shape of Figure 17 (d) is set in the south direction, the shape of Figure 17 (e) is set in the upward direction (Top) direction FIG. 17F illustrates a case where the image is set in a bottom direction facing downward.
뿐만 아니라 T자 분기관에서 한 방향의 배관 제작이 끝났을 때 남은 한 방향으로 제작위치를 옮기는 것도 가능할 수 있다. T자 분기관의 직선 관을 설정한 후 나머지 하나의 분기관인 브랜치(Branch) 관을 다른 쪽으로 설정하도록 이동시킬 수도 있다. 또한 사용자가 제작 중인 배관의 각 부분별 상세 특징을 볼 수 있도록 구성하여 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.In addition, it may be possible to move the manufacturing position in the remaining one direction when the production of the pipe in one direction is finished in the T-branch. After setting the straight pipe of the T-shaped branch pipe, the branch pipe, which is the other branch pipe, may be moved to set the other side. In addition, the user can be configured to view the detailed characteristics of each part of the pipe being manufactured can increase the user's convenience.
다시 도 13을 참조하면, 1302단계에서 1306단계로 진행하면, 로봇 제어 검열이 요구되는가를 검사한다. 즉, 컴퓨터는 사용자 입력이 존재하고, 그 입력이 로봇 제어 검열의 요구인가를 검사하는 것이다. 1306단계의 검사결과 로봇 제어 검열이 요구되는 경우 컴퓨터는 1308단계로 진행하여 로봇 제어 모드를 수행한다. 하지만 1306단계의 검사결과 로봇 제어 검열이 요구되지 않는 경우는 1310단계로 진행한다.Referring back to FIG. 13, when the process proceeds from
먼저 1308단계로 진행하는 경우 즉, 검열 모드에 대하여 살펴보기로 한다. 검열 모드(Inspection mode)란, 로봇을 직접 컨트롤하는 모드이다. 검열 모드에서 먼저 원하는 지역의 배관 도면을 로드(load)하여 배관 검열을 시작하게 된다. 배관 검열 도중, 파손 부위에서는 태그와 스냅샷을 함께 남길 수 있다. 배관 도면을 로드할 때에는 초기 제작된 즉, 1304단계에서 제작한 3차원 도면을 불러와 새롭게 검열을 할 수 있으며, 사전에 미리 검열된 3차원 도면을 로드하여 이전에 파손되었던 부위를 다시 점검 할 수 있다. 검열이 끝났다면 그 데이터를 다시 파일 시스템(File System)에 저장할 수 있다.First, the process proceeds to step 1308, that is, the censor mode will be described. An inspection mode is a mode in which a robot is directly controlled. In inspection mode, pipe inspection of the desired area is loaded first to start pipe inspection. During pipe inspection, tags and snapshots can be left together at the break. When loading a pipe drawing, you can retrieve the 3D drawing that was initially produced, that is, produced in
즉, 컴퓨터를 이용하여 로봇을 직접 제어하는 검열 모드를 활성화하면, 특정한 파일의 로드를 요구하고, 이를 모니터 등에 표시한다. 이러한 상태에서 원하는 3차원 도면을 선택하면 검열 모드를 활성화하여 배관 검열 로봇(200)과 접속(Connect)하고, 로봇을 제어하면서 배관을 검열한다. 또한 배관의 검열이 완료되면, 배관 검열 로봇(200)과 접속을 차단(Disconnect)하고, 검열 결과를 파일 시스템에 저장하는 것이다.In other words, when activating the censor mode using a computer to directly control the robot, a specific file is loaded and displayed on a monitor. In this state, when the desired 3D drawing is selected, the inspection mode is activated to connect to the
검열 시에 파이프라인 3차원 뷰(Pipeline 3D View)를 제공한다. 즉, 제작된 3차원 도면을 로드하여 화면에 보여 주며, 맵 매칭을 통하여 로봇의 실제 이동과 3차원 도면 내부에서 로봇의 이동을 매칭 시킨다. 또한 검열 중에 발견된 배관 내부의 파손 위치를 도면에 표시한다.Provide a Pipeline 3D View for censorship. That is, the manufactured 3D drawings are loaded and shown on the screen, and the map movements match the actual movement of the robots with the movements of the robots in the 3D drawings. In addition, the position of the damage inside the pipe found during the inspection is indicated in the drawing.
또한 배관 검열 로봇(200)에서 전송되는 틸트(tilt) 값과 초음파 센서의 값을 통해 로봇의 현재 각도와 측정되어진 반지름을 화면에 표시한다. 또한 3차원 도면의 반지름과 직접 측정된 반지름 사이의 오차를 측정하여 맵 매칭에 활용한다.In addition, the current angle of the robot and the measured radius are displayed on the screen through a tilt value transmitted from the
이처럼 배관 검열 로봇(200) 이동의 자율성을 최대한 고려하여 전진과 후진 및 기본 8방향 이상으로 회전할 수 있다. 뿐만 아니라 카메라 모듈(105)을 통해 입력된 정보 즉, 영상 이미지를 제공하여 사용자로 하여금 영상 이미지를 확인할 수 있도록 한다.As such, in consideration of the autonomy of the
또한 본 발명에 따른 로봇 제어 검열 모드에서는 태그 및 스냅샷(Capture)을 제공할 수 있다. 배관 내부가 파손되거나 파손이 의심되는 위치에서 배관 검열 로봇(200)의 카메라 모듈(105)를 제어하여 사진을 촬영하고, 해당 위치에 태그를 달아놓음으로써 추후에 정확한 위치에서 수리작업이 가능하며, 재 검열 시에 데이터를 로드하여 사후 관리를 할 수 있다.In addition, in the robot control inspection mode according to the present invention, a tag and a snapshot may be provided. By taking pictures by controlling the
다시 도 13을 참조하면, 1306단계에서 1310단계로 진행하는 경우 컴퓨터는 검사 기록을 확인이 요구되는가를 검사한다. 검사 기록은 제작된 도면과 도면을 이용한 로봇 검열의 과거 이력(history)을 확인하는 모드이다.Referring back to FIG. 13, when the process proceeds from
검사 기록 모드에서는 파일 시스템에 저장된 검열 완료 도면을 장소별, 시간별로 다시 확인하는 모드이다. 이때, 태그로 저장된 부분의 사진과 메모를 선택하여 파손부위를 다시 볼 수 있다. 즉, 지난 검열 데이터를 검색할 수 있는 기능이다. 각 검열 데이터를 통해 배관의 파손 위치와 상태를 확인 할 수 있다.In the inspection record mode, the inspection completed drawing stored in the file system is checked again by place and time. At this time, the damaged part can be viewed again by selecting a picture and a memo of the part stored as a tag. In other words, it is a function to search past censored data. Each inspection data confirms the damage location and condition of the pipe.
이력을 검토할 경우에도 파이프라인의 3차원 뷰(Pipeline 3D View)를 제공할 수 있다. 즉, 저장된 배관의 검사 이력(History)을 모니터에 표시하고, 배관에는 파손 위치마다 이전에 검사된 파손 태그가 표시될 수 있다. 또한 구역별, 검사 일시별로 검색할 수 있으며 검색 리스트의 항목에는 구역, 검사 일시와 균열, 천공 등의 파손 정보들도 함께 제공한다.When reviewing the history, you can also provide a Pipeline 3D View. That is, the inspection history (History) of the stored pipe is displayed on the monitor, and the previously inspected broken tag may be displayed on the pipe at each break point. In addition, you can search by zone and inspection date and time, and items in the search list are also provided with damage information such as area, inspection date and time, cracks and perforations.
뿐만 아니라 파이프라인의 3차원 뷰에서 이미지를 보길 원하는 위치의 태그를 클릭하면 해당 위치에서 찍었던 이미지를 메모된 정보와 함께 모니터 등의 화면에 표시한다.In addition, when you click the tag of the position you want to see the image in the pipeline's three-dimensional view, the image taken from the position is displayed along with the memo information on the screen such as the monitor.
101 : 틸트 센서
102 : 초음파 센서
103 : 모터
104 : 신호 변환기
105 : 카메라 모듈
106 : 메모리
107 : 외부 통신부
111 : 제어부
200 : 배관 검열 로봇
201 : 바퀴
211 : 지지축
220 : 배관 검열 로봇 바디
300 : 플랫폼
301 : 자바 네트워킹
302 : 자바 시리얼라이제이션
303 : 자바 사용자 인터페이스 모듈
304 : 캠 데이터 처리 모듈
305 : 캠 인터페이스
306 : 제어 인터페이스
307 : 이미지 인터페이스
308 : 기타 인터페이스
309 : 3차원 이미지 모듈
310 : 맵 매칭 모듈101: tilt sensor
102: Ultrasonic Sensor
103: motor
104: signal converter
105: camera module
106: memory
107: external communication unit
111: control unit
200: pipe inspection robot
201: wheels
211 support shaft
220: piping censorship robot body
300: platform
301: Java Networking
302: Java Serialization
303: Java User Interface Module
304: Cam Data Processing Module
305: Cam Interface
306: control interface
307: image interface
308: Other Interface
309: 3D image module
310: Map Matching Module
Claims (6)
실린더 형의 몸체;
상기 몸체의 길이 방향으로 양측에 각각 휠이 3개씩 제공되되, 일측에 제공된 3개의 휠은 몸체의 정면 방향을 기준으로 인접한 두 휠의 각도가 120도를 이루도록 방사형으로 제공되고, 타측에 제공된 3개의 휠은 상기 일측에 제공된 3개의 휠과 동일 형태로 평행을 이루도록 제공되는 6개의 휠; 및
상기 몸체와 상기 휠을 이격된 상태로 연결하여 상기 몸체를 지지하는, 휠 별로 2개씩 제공되는 지지축;을 포함하되,
상기 몸체는,
상기 배관 검열 로봇 장치의 진행 방향을 검출하기 위한 복수의 센서에 있어서,
휠에 제공되며 휠의 회전 수 및 회전 각도를 검사하는 틸트 센서; 및
상기 몸체의 정면 방향의 중앙에 위치하며, 배관의 직경을 측정하는 초음파 센서;를 포함하는 복수의 센서;
상기 휠을 구동하기 위한 모터;
상기 배관 검열 로봇 장치를 제어하기 위한 외부 제어 장치와 데이터를 송수신하는 통신부; 및
상기 통신부로부터 수신되는 정보에 기반하여 상기 복수의 센서와 상기 모터 및 상기 통신부의 정보를 상기 통신부를 통해 송신하고, 상기 배관 검열 로봇 장치의 이동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 휠은,
상기 배관 검열 로봇 장치의 진행 방향 전면에 제공된 3개의 휠 중 1개에 해당하며 회전하지 않고 고정되는 동작을 수행하는 옴니 휠; 및 상기 옴니 휠을 제외한 2개에 해당하며 회전하는 동작을 수행하는 매카넘 휠;을 포함하되,
상기 배관 검열 로봇 장치가 방향을 전환하는 경우, 회전하고자 하는 방향에 1개의 휠이 위치하도록 자세를 전환하고, 상기 1개의 휠을 상기 옴니 휠로 설정하며, 나머지 2개의 휠을 상기 매카넘 휠로 설정하여 상기 옴니 휠을 축으로 방향을 전환하고,
상기 배관 검열 로봇 장치의 실제 위치와 상기 배관 검열 로봇 장치로부터 획득된 정보를 이용하여 상기 외부 제어 장치에서 계산한 가상 위치의 위치 상의 오차에 대한 보정은,
상기 배관 검열 로봇 장치의 가상 위치가 곡관에 진입하는 경우 상기 실제 위치 및 상기 가상 위치에서의 상기 배관 검열 로봇 장치의 각각의 각도를 비교하여 상기 각각의 각도가 같아지게 되면 상기 위치 상의 오차를 초기화시키는 방식의 보정인 것을 특징으로 하는 배관 검열 로봇 장치.In the pipe screening robot device,
Cylindrical body;
Three wheels are provided on each side in the longitudinal direction of the body, and three wheels provided on one side are radially provided such that angles of two adjacent wheels form 120 degrees with respect to the front direction of the body, and three provided on the other side. Wheels are six wheels provided to be parallel to the same shape as the three wheels provided on one side; And
And supporting the body by connecting the body and the wheel in a spaced apart state, the support shaft provided for each two wheels; including;
The body,
In the several sensor for detecting the advancing direction of the said pipe inspection robot apparatus,
A tilt sensor provided on the wheel to check the number of rotations and the angle of rotation of the wheel; And
A plurality of sensors including; an ultrasonic sensor positioned in the center of the front direction of the body and measuring a diameter of a pipe;
A motor for driving the wheel;
Communication unit for transmitting and receiving data with an external control device for controlling the pipe censor robot device; And
And a controller configured to transmit information about the plurality of sensors, the motor, and the communication unit through the communication unit based on the information received from the communication unit, and to control the movement of the pipe inspecting robot apparatus.
The wheel,
An omni wheel that corresponds to one of three wheels provided on the front of the pipe inspecting robot device and is fixed without rotation; And a cancanum wheel corresponding to two except for the omni wheel and performing a rotating operation.
When the pipe censor robot device changes direction, the attitude is changed so that one wheel is located in a direction to be rotated, the one wheel is set as the omni wheel, and the other two wheels are set as the macanum wheel. Redirect the omni wheel to the axis,
Correction of the error on the position of the virtual position calculated by the external control device using the actual position of the pipe inspecting robot device and the information obtained from the pipe inspecting robot device,
When the virtual position of the pipe inspecting robot apparatus enters a curved pipe, comparing the angles of the pipe inspecting robot apparatus at the actual position and the virtual position, and when the angles become equal, initializing the error on the position. Pipe inspection robot device, characterized in that the correction of the system.
상기 몸체는, 배관 내부를 촬영하기 위한 카메라 모듈을 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 구동 요구 정보에 기반하여 카메라 모듈을 제어하고, 상기 카메라 모듈로부터 획득된 정보를 상기 통신부를 통해 출력하는 배관 검열 로봇 장치.The method of claim 1,
The body further includes a camera module for photographing the inside of the pipe,
The controller may control the camera module based on driving request information of the camera module, and output the information obtained from the camera module through the communication unit.
상기 외부 제어 장치를 통해 사용자가 원하는 지역의 배관 도면을 표시하고, 배관 파손 부위와 대응되는 상기 배관 도면 상의 부분에 태그 및 스냅샷 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 배관 검열 로봇 장치.The method of claim 2,
The pipe censor robot, characterized in that for displaying the pipe drawings of the area desired by the user through the external control device, and provides a tag and a snapshot function to the portion on the pipe drawings corresponding to the pipe break site.
상기 외부 제어 장치를 통해 사용자의 입력에 의해 2차원 배관 도면을 작성하고, 상기 작성된 2차원 배관 도면을 기반으로 3차원 배관 도면을 제작할 수 있는 것을 특징으로 하는 배관 검열 로봇 장치.The method of claim 2,
And a two-dimensional pipe drawing by a user input through the external control device, and a three-dimensional pipe drawing based on the created two-dimensional pipe drawing.
상기 외부 제어 장치를 통해 사용자가 배관 검열 이력 정보 요구 시 상기 외부 제어 장치에 저장된 데이터를 기반으로 상기 배관 검열 이력 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 배관 검열 로봇 장치.The method of claim 2,
And a pipe inspecting robot apparatus, wherein the pipe inspecting history information is checked based on data stored in the external control device when a user requests pipe inspecting history information through the external control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130084201A KR102083366B1 (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Robot device for inspecting pipe line by using map matching and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130084201A KR102083366B1 (en) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Robot device for inspecting pipe line by using map matching and control method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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