KR102587921B1 - Pipe inspection method of robot - Google Patents

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KR102587921B1
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전광우
박성호
배종호
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한국로봇융합연구원
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Abstract

본 발명은 다중 모듈형 로봇의 배관 검사 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 검사하고자 하는 배관을 선정하는 배관 선정 단계, 선정된 상기 배관의 내경에 따라 모듈형 검사 로봇의 개수를 정하는 로봇 준비 단계, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇을 서로 고정 링크로 연결하는 연결 단계 및 서로 연결된 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇을 배관의 관내로 주행하게 하되 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지기 않게 하는 주행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a pipe inspection method for a multi-modular robot.
In addition, the present invention includes a pipe selection step of selecting a pipe to be inspected, a robot preparation step of determining the number of modular inspection robots according to the inner diameter of the selected pipe, and connecting a plurality of the modular inspection robots to each other with fixed links. It is characterized by comprising a connecting step and a traveling step of allowing the plurality of modular inspection robots connected to each other to travel within the pipe, but preventing the traveling paths of the plurality of modular inspection robots from overlapping each other.

Description

로봇의 배관 검사 방법{PIPE INSPECTION METHOD OF ROBOT}Pipe inspection method for robots {PIPE INSPECTION METHOD OF ROBOT}

본 발명은 로봇의 배관 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 다중 모듈형 로봇의 배관 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a piping inspection method for a robot, and more specifically, to a piping inspection method for a multi-modular robot.

배관은 유체나 분체의 이동을 위한 밀폐된 통로를 제공하는 것이다. 이러한 배관은 지하에 매설되기도 하며 플랜트나 액상 및 분말 제품의 생산을 위한 공장 또는 건물 및 시설에 다양하게 설치된다.Piping provides a sealed passage for the movement of fluid or powder. These pipes are sometimes buried underground and are installed in various plants, buildings, and facilities for the production of liquid and powder products.

플랜트, 공장, 건물 및 시설에 설치되는 배관의 문제는 외부에서 검사하여 대부분 해결할 수 있다.Most problems with piping installed in plants, factories, buildings, and facilities can be resolved through external inspection.

지하에 매설되는 배관은, 대부분 전력선, 가스나 석유 또는 식수 및 하수 통로이다. 이러한 배관은 구간 별로 센서가 설치되어 자동으로 관리 통제된다. 배관에 문제가 생기는 경우 지상과 연결된 구간 별 출입구를 통해 검사를 수행하여 문제를 해결한다.Most pipes buried underground are power lines, gas or oil, or drinking water and sewage channels. These pipes are automatically managed and controlled with sensors installed for each section. If a problem occurs in the piping, the problem is resolved by performing an inspection through the entrance for each section connected to the ground.

지하 매설 배관 중에는 구간 별로 검사가 쉽지 않으며, 외부에서 탐상하여 문제 구역을 찾기 어려운 경우가 있다. 이러한 경우에는 배관의 구경에 따라 작업자가 진입 탐사하여 문제점을 찾아 해결하기도 한다. 그러나 작업자의 진입이 어려운 환경을 갖는 배관과 구간 별로 관리 통제가 이루어지지 않는 배관의 경우에는 배관 검사 로봇을 투입하여 검사를 수행하고, 문제를 해결할 적절한 수단을 찾아야 한다.Among underground pipes, it is not easy to inspect each section, and it may be difficult to find problem areas by inspecting from the outside. In these cases, depending on the diameter of the pipe, workers may enter and explore to find and solve the problem. However, in the case of pipes that have an environment where entry is difficult for workers and pipes that are not managed and controlled for each section, pipe inspection robots must be deployed to perform inspections and find appropriate means to solve the problem.

대한민국 등록특허공보 제10-1494784호에는 종래의 소구경 배관 내부 검사로봇에 대해 기재되어 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-1494784 describes a conventional small-diameter pipe internal inspection robot.

수도관은 노후화로 인해 부식되어 두께가 얇아지거나 부식 지반의 변화로 인해 변형이 발생된다. 80mm ~ 120mm 중구경 수도관은, 작업자의 투입이 어려우므로, 배관 검사 로봇에 의한 배관 검사가 작업성에서 편리하다.Water pipes corrode due to aging and become thinner, or deformation occurs due to changes in the corroded ground. Since it is difficult for workers to insert medium-diameter water pipes of 80 mm to 120 mm, pipe inspection using a pipe inspection robot is convenient for workability.

수도관의 검사에 사용되는 배관 검사 로봇은 초음파, 방사선, 자기누설 기술에 의한 탐상을 적용할 수 있다. 배관 검사 로봇에서 자기 누설 탐상 비파괴 검사의 경우, 검사 모듈을 배관 내부 벽면에 다수로 밀착하고, 방사 형태로 내부에 배치하여 배관 길이 방향으로 이동하면서 자기포화 비율에 대해 결함 영역에서 누설자기를 감지하고, 이를 전기 신호로 변환함으로써 결함여부를 판단하는 방식이 적용된다.Pipe inspection robots used to inspect water pipes can apply flaw detection using ultrasonic, radiation, and magnetic leakage technologies. In the case of non-destructive magnetic leakage inspection in a pipe inspection robot, a large number of inspection modules are placed in close contact with the inner wall of the pipe, placed inside in a radial shape, and moved along the length of the pipe to detect magnetic leakage in the defective area relative to the magnetic saturation ratio. , a method of determining whether there is a defect is applied by converting this into an electrical signal.

종래의 배관 검사 로봇은 배관을 이동하면서 원주 방향에 따른 배관 전체 결함이나 결함 위치를 탐상하는 데 한계가 있었으며, 검사 영역의 누락이 있었다.Conventional pipe inspection robots had limitations in detecting defects or defect locations throughout the pipe along the circumferential direction while moving the pipe, and there were omissions in the inspection area.

또한, 종래의 배관 검사 로봇은 일정 타겟의 관경에 대응하도록 개발되어 있어 소형에서부터 대형까지 다양한 치수를 갖는 배관에 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.In addition, conventional pipe inspection robots were developed to correspond to a certain target pipe diameter, so there was a problem in that it was difficult to apply them to pipes with various dimensions from small to large.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 관경 대응의 제한을 극복할 수 있는 로봇의 배관 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and its purpose is to provide a robot pipe inspection method that can overcome limitations in pipe diameter correspondence.

또한, 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배관 내부를 빈틈없이 효율적으로 검사를 할 수 있는 로봇의 배관 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention was devised to solve the above problems, and its purpose is to provide a pipe inspection method using a robot that can efficiently inspect the inside of the pipe without any gaps.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 검사하고자 하는 배관을 선정하는 배관 선정 단계, 선정된 상기 배관의 내경에 따라 모듈형 검사 로봇의 개수를 정하는 로봇 준비 단계, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇을 서로 고정 링크로 연결하는 연결 단계 및 서로 연결된 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇을 배관의 관내로 주행하게 하되 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지기 않게 하는 주행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A pipe inspection method using a robot according to an embodiment of the present invention includes a pipe selection step of selecting a pipe to be inspected, a robot preparation step of determining the number of modular inspection robots according to the inner diameter of the selected pipe, and a plurality of modular inspection robots. A connection step of connecting the inspection robots to each other with a fixed link and a traveling step of allowing the plurality of modular inspection robots connected to each other to travel within the pipe, but preventing the travel paths of the plurality of modular inspection robots from overlapping each other. It is characterized by

상기 로봇 준비 단계는 상기 배관의 내경을 2R이라 하고, 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부까지의 기구적 최소 거리를 기설정한 값을 D0라 하고, 모듈형 검사 로봇의 개수를 N이라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the robot preparation step, the inner diameter of the pipe is set to 2R, and the preset mechanical minimum distance from the center of the body of one modular inspection robot to the center of the body of the other modular inspection robot is set to D 0 . and when the number of modular inspection robots is N, It can be calculated using a formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 연결 단계에서 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇 중 어느 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 상기 어느 하나의 모듈형 검사 로봇과 연결된 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부까지의 거리를 D라 할 때, D = 2πR/N 공식으로 산출할 수 있다.A pipe inspection method for a robot according to an embodiment of the present invention is a method of inspecting a pipe of a robot according to an embodiment of the present invention. In the connection step, the connection is made from the center of the body of any one of the plurality of modular inspection robots connected to each other, from the center of the body of the other modular inspection robot connected to one of the modular inspection robots. If D is the distance to the center of the body of one modular inspection robot, it can be calculated using the formula D = 2πR/N.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 연결 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇은 단부에 형성된 연결부에 상기 고정 링크를 연결하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 상기 연결부의 단부까지의 가변하는 거리를 M이라 하고, 상기 고정 링크의 길이를 L이라 할 때, M = D/2 - L/2 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, in the connection step, the plurality of modular inspection robots connect the fixed link to the connection formed at the end, and connect the fixed link to the connection portion formed at the end of the plurality of modular inspection robots from the central portion of the body of the plurality of modular inspection robots. If the variable distance to the end of the connection is M and the length of the fixed link is L, it can be calculated using the formula M = D/2 - L/2.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 연결 단계에서 상기 모듈형 검사 로봇은 상기 연결부와 연결되어 상기 연결부의 길이를 조절하는 모터부를 내부에 설치하고, 상기 연결부는 볼스크류 방식으로 상기 모터부와 연결되고, 상기 연결부의 볼스크류 나사선간 거리(피치)를 P라하고, 상기 모터부의 펄스(pulse) 수를 C라하고, 상기 모터부의 한 바퀴 회전 시 펄스 수를 CPR이라 하고, 상기 모터부의 감속비를 G라하고, 상기 모터부의 회전값에 따라 측정되는 상기 모듈형 검사 로봇의 중앙부로부터 상기 연결부의 단부까지의 길이를 Mc라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, in the connection step, the modular inspection robot installs a motor part inside the connection part that is connected to the connection part and adjusts the length of the connection part, and the connection part is operated by a ball screw type. It is connected to the motor unit, and the distance (pitch) between the ball screw threads of the connection unit is P, the number of pulses of the motor unit is C, and the number of pulses during one rotation of the motor unit is CPR, When the reduction ratio of the motor unit is G, and the length from the center of the modular inspection robot to the end of the connection unit, measured according to the rotation value of the motor unit, is M c , It can be calculated using a formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 고정 링크의 내부에 설치된 구동부에 설정되는 스프링 상수 고정값을 Kp라 하고, 상기 고정 링크의 탄성력을 조절하는 구동부의 힘을 τ라 할 때, τ = Kp(M - Mc) 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, the spring constant fixed value set in the driving part installed inside the fixed link is K p , and the force of the driving part that adjusts the elastic force of the fixed link is τ. When, τ = K p (M - M c ) can be calculated using the formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇이 서로 연결된 방향을 Y축이라 하고, 상기 Y축과 수직을 이루는 방향을 X축이라 할 때, 상기 모듈형 검사 로봇에 설치된 센서부의 X축 길이를 W라 하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 경로 각도를 θ라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, when the direction in which the plurality of modular inspection robots are connected to each other in the traveling phase is referred to as the Y-axis, and the direction perpendicular to the Y-axis is referred to as the X-axis, When the X-axis length of the sensor unit installed in the modular inspection robot is W, and the traveling path angle of the plurality of modular inspection robots is θ, It can be calculated using a formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 X축 방향 이동 속도를 x'라 하고, x' 값은 사용자로부터 입력 받은 값을 사용하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 방향의 속도를 V라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, the moving speed of the plurality of modular inspection robots in the When the speed in the traveling direction of the plurality of modular inspection robots is V, It can be calculated using a formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 Y축 방향 이동 속도를 y'라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention, when the movement speed of the plurality of modular inspection robots in the Y-axis direction in the traveling phase is y', It can be calculated using a formula.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 회전 속도를 0으로 설정할 수 있다.In the pipe inspection method with a robot according to an embodiment of the present invention, the rotation speed of the plurality of modular inspection robots may be set to 0 during the traveling phase.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 검사할 수 있는 대상 관경의 제한을 극복할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the pipe inspection method using a robot according to an embodiment of the present invention has the effect of overcoming the limitation of the diameter of the target pipe that can be inspected.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 주행 방향을 다양하게 구현하여 빈틈없이 효율적인 검사를 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention has the effect of enabling efficient inspection without gaps by implementing various travel directions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에 사용되는 모듈형 검사 로봇을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 모듈형 검사 로봇을 복수 개로 형성하여 서로 연결한 것을 도시한 사용상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 검사 로봇의 배관 검사 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에서 서로 연결된 모듈형 검사 로봇을 평면에서 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 도 4에서 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 방향을 표시한 설명도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing a modular inspection robot used in a robotic pipe inspection method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a use state diagram showing a plurality of modular inspection robots of Figure 1 formed and connected to each other.
Figure 3 is a flowchart showing a pipe inspection method of a modular inspection robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram schematically showing modular inspection robots connected to each other in a pipe inspection method using a robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an explanatory diagram showing the traveling direction of a plurality of modular inspection robots in Figure 4.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a robot pipe inspection method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various alternatives may be used to replace them. It should be understood that there may be equivalents.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not completely reflect the actual size. If it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such descriptions will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에 사용되는 모듈형 검사 로봇을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 모듈형 검사 로봇을 복수 개로 형성하여 서로 연결한 것을 도시한 사용상태도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing a modular inspection robot used in a robotic pipe inspection method according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 shows a plurality of modular inspection robots of Figure 1 formed and connected to each other. This is also the state of use shown.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에 사용되는 모듈형 검사 로봇은 몸체(10), 주행부(20), 센서부(30) 및 고정 링크(40)를 포함한다.As shown in Figures 1 and 2, the modular inspection robot used in the robot pipe inspection method according to an embodiment of the present invention includes a body 10, a traveling unit 20, a sensor unit 30, and a fixed Includes link 40.

몸체(10)는 모듈형 검사 로봇의 외관을 형성할 수 있다.The body 10 can form the appearance of a modular inspection robot.

몸체(10)는 내부에 주행부(20)에 동력을 제공하기 위한 전기 모터 등과 같은 동력부(미도시)를 설치할 수 있다.The body 10 may have a power unit (not shown) installed therein, such as an electric motor to provide power to the traveling unit 20.

몸체(10)는 일단부와 타단부에 볼록하게 형성된 연결부(11)를 포함할 수 있다.The body 10 may include a connecting portion 11 formed convexly at one end and the other end.

연결부(11)는 몸체(10)의 내부로 인입되고, 몸체(10)의 내부에 설치된 전기 모터 등의 모터부(미도시)와 연결될 수 있다.The connection part 11 may be inserted into the body 10 and connected to a motor unit (not shown) such as an electric motor installed inside the body 10.

연결부(11)는 모터부와 볼스크류 방식으로 연결되고, 모터부의 회전에 의해 몸체(10)의 외측으로 연장된 길이가 신축되는 방식으로 연결부(11)의 길이가 조절될 수 있다.The connection part 11 is connected to the motor part using a ball screw method, and the length of the connection part 11 can be adjusted in such a way that the length extending to the outside of the body 10 is expanded and contracted by rotation of the motor part.

연결부(11)는 고정 링크(40)와 링크 결합할 수 있다.The connection portion 11 may be link-coupled with the fixed link 40.

고정 링크(40)는 복수 개의 모듈형 검사 로봇을 서로 연결할 수 있다.The fixed link 40 can connect a plurality of modular inspection robots to each other.

고정 링크(40)는 일단부를 하나의 몸체(10)에 형성된 연결부(11)와 연결하고, 타단부를 다른 하나의 몸체(10)에 형성된 연결부(11)에 연결하는 방식으로 복수 개의 모듈형 검사 로봇을 서로 연결할 수 있다.The fixed link 40 connects one end to the connection part 11 formed in one body 10 and connects the other end to the connection part 11 formed in the other body 10 to perform a plurality of modular inspections. Robots can be connected to each other.

고정 링크(40)는 내부에 전기 모터 등과 같은 구동부(미도시)를 형성하고, 구동부는 고정 링크(40)의 일단부와 타단부의 사이에 연결되어 일단부에 연결된 하나의 몸체(10)와 타단부에 연결된 다른 하나의 몸체(10) 사이에 탄성력을 제공할 수 있다.The fixed link 40 forms a driving part (not shown) such as an electric motor inside, and the driving part is connected between one end and the other end of the fixed link 40 and includes a body 10 connected to one end and Elastic force can be provided between the other body 10 connected to the other end.

주행부(20)는 복수 개의 바퀴 형상으로 몸체(10)에 회전 가능하게 연결되고, 몸체(10)를 전후 방향으로 이동시킬 수 있다.The traveling unit 20 is rotatably connected to the body 10 in the shape of a plurality of wheels, and can move the body 10 in the forward and backward directions.

주행부(20)는 메카넘 휠(mecanum wheel) 형상의 복수 개의 바퀴(21)로 형성될 수 있다.The traveling unit 20 may be formed of a plurality of wheels 21 in the shape of a mecanum wheel.

메카넘 휠은 복수 개의 롤러(23)와 축이 바퀴(21) 둘레에 사선으로 형성될 수 있다. 따라서 바퀴(21)는 몸체(10)의 전후 방향으로만 회전하지만 사선으로 형성된 복수 개의 롤러(23)에 의해 몸체(10)를 대각선 방향으로도 주행하게 할 수 있다. 메카넘 휠에 의해 몸체(10)의 이동 방향을 조정하기 위해서 복수 개의 바퀴(21)는 각각 서로 다른 하나의 동력부에 연결되어 독립적으로 구동하게 할 수 있다.The Mecanum wheel may have a plurality of rollers 23 and an axis formed diagonally around the wheel 21. Accordingly, the wheel 21 rotates only in the front-back direction of the body 10, but the plurality of rollers 23 formed diagonally can cause the body 10 to travel in the diagonal direction as well. In order to adjust the moving direction of the body 10 by the mecanum wheel, the plurality of wheels 21 may each be connected to a different power unit and driven independently.

센서부(30)는 비접촉의 자기누설 탐상 방식인 MFL(Magnetic Flux Leakage) 센서 등을 사용할 수 있고, 배관의 표면에 손상을 주지 않고 눈에 보이지 않는 부식 및 파손 등을 검출할 수 있다. The sensor unit 30 can use an MFL (Magnetic Flux Leakage) sensor, which is a non-contact magnetic leak detection method, and can detect invisible corrosion and damage without damaging the surface of the pipe.

즉 MFL 센서는 강력한 자석을 이용하여 금속 소재의 배관의 내부 등에 자기장을 공급하고 배관의 불규칙적인 부분에 자기장이 누설되는 양을 측정하여 그 부분의 불규칙적인 상태를 측정하는 방식으로 부식 및 파손 부위 등을 검출할 수 있다. In other words, the MFL sensor uses a powerful magnet to supply a magnetic field to the inside of a metal pipe, etc., and measures the amount of magnetic field leakage from irregular parts of the pipe to measure the irregular condition of that part, such as corrosion and damage areas. can be detected.

센서부(30)는 배관을 자화시키기 위한 영구자석(31)과 내부에 장착된 스프링을 이용한 탄성력으로 배관 내면에 부착되어 검사를 수행하는 MFL 센서를 형성할 수 있다.The sensor unit 30 can be attached to the inner surface of the pipe using a permanent magnet 31 to magnetize the pipe and elastic force using a spring mounted inside to form an MFL sensor that performs inspection.

센서부(30)는 몸체(10)에 형성된 클램프(13)에 의해 몸체(10)에 탈착 결합할 수 있다.The sensor unit 30 can be detachably coupled to the body 10 by a clamp 13 formed on the body 10.

클램프(13)는 몸체(10)의 외부에 힌지 결합된 손잡이의 선회 방향에 따라 몸체(10) 내부의 센서부(30)를 가압하여 결합하거나 가압을 풀어서 분리가 가능하게 할 수 있다.The clamp 13 can be coupled by pressing the sensor unit 30 inside the body 10 or separated by releasing the pressure depending on the direction of rotation of the handle hinged to the outside of the body 10.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 검사 로봇의 배관 검사 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에서 서로 연결된 모듈형 검사 로봇을 평면에서 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 5는 도 4에서 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 방향을 표시한 설명도이다.Figure 3 is a flowchart showing a pipe inspection method of a modular inspection robot according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a plan view showing modular inspection robots connected to each other in a pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram schematically shown in , and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the traveling direction of a plurality of modular inspection robots in FIG. 4.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 배관 선정 단계(S1), 로봇 준비 단계(S2), 연결 단계(S3) 및 주행 단계(S4)를 포함한다.As shown in Figure 3, the pipe inspection method for a robot according to an embodiment of the present invention includes a pipe selection step (S1), a robot preparation step (S2), a connection step (S3), and a traveling step (S4). .

선정 단계(S1)는 검사하고자 하는 배관을 선정하는 단계일 수 있다.The selection step (S1) may be a step of selecting a pipe to be inspected.

로봇 준비 단계(S2)는 선정된 배관의 내경에 맞추어 모듈형 검사 로봇의 개수를 정하는 단계일 수 있다.The robot preparation step (S2) may be a step of determining the number of modular inspection robots according to the inner diameter of the selected pipe.

본 발명에 사용되는 로봇은 소형배관에 적용 가능한 작은 크기의 로봇을 사용하며, 대형배관을 검사할 땐 복수 개의 로봇을 서로 결합하여 사용할 수 있다. 따라서 검사하고자 하는 배관의 내경에 맞추어 모듈형 검사 로봇의 개수를 다르게 정할 수 있다.The robot used in the present invention is a small robot applicable to small pipes, and when inspecting large pipes, multiple robots can be used in combination with each other. Therefore, the number of modular inspection robots can be determined differently depending on the inner diameter of the pipe to be inspected.

도 4를 참고하여, 로봇 준비 단계(S2)는 배관의 내경을 2R이라 하고, 어느 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체(10)의 중앙부(1a)로부터 어느 하나의 모듈형 검사 로봇과 연결된 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체(10')의 중앙부(1a')까지의 기구적 최소 거리를 기설정한 값을 D0라 하고, 모듈형 검사 로봇의 개수를 N이라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다. 여기서 D0는 모듈형 검사 로봇의 설계 시 결정되는 값이다.Referring to FIG. 4, in the robot preparation step (S2), the inner diameter of the pipe is 2R, and the other modular inspection robot is connected from the central portion 1a of the body 10 of one modular inspection robot. When the preset mechanical minimum distance to the central part 1a' of the body 10' of the modular inspection robot is D 0 and the number of modular inspection robots is N, It can be calculated using a formula. Here, D 0 is a value determined when designing the modular inspection robot.

연결 단계(S2)는 복수 개의 모듈형 검사 로봇을 서로 고정 링크(40)로 연결하는 단계일 수 있다.The connecting step (S2) may be a step of connecting a plurality of modular inspection robots to each other using a fixed link 40.

연결 단계(S2)에서 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇 중 어느 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체(10)의 중앙부(1a)로부터 어느 하나의 모듈형 검사 로봇과 연결된 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체(10')의 중앙부(1a')까지의 거리를 D라 할 때, D = 2πR/N공식으로 산출할 수 있다.In the connection step (S2), from the central portion 1a of the body 10 of any one of the plurality of modular inspection robots connected to each other, the connection between the modular inspection robot and the other modular inspection robot is connected. When the distance to the central part 1a' of the body 10' is D, it can be calculated using the formula D = 2πR/N.

연결 단계(S2)에서 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 몸체 전, 후방향 일단부와 타단부에 각각 형성된 연결부(11)에 고정 링크(40)의 일단부와 타단부를 연결하고, 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 몸체(10)의 중앙부(1a)로부터 연결부(11)의 단부까지의 가변하는 거리를 M이라 하고, 고정 링크(40)의 길이를 L이라 할 때, M = D/2 - L/2 공식으로 산출할 수 있다.In the connection step (S2), one end and the other end of the fixed link 40 are connected to the connection parts 11 formed on the front and rear ends of the body of the plurality of modular inspection robots, respectively, and the plurality of modular inspection robots are connected to each other. When the variable distance from the central part 1a of the body 10 of the inspection robot to the end of the connection part 11 is M, and the length of the fixed link 40 is L, M = D/2 - L/ 2 It can be calculated using the formula.

연결 단계(S2)에서 모듈형 검사 로봇은 연결부(11)와 연결되어 연결부(11)의 길이를 조절하는 모터부를 몸체(10)의 내부에 설치하고, 연결부(11)는 볼스크류 방식으로 모터부와 연결될 수 있다. 그리고 볼스크류의 나사선간 거리(피치)를 P라하고, 모터부의 펄스(pulse) 수를 C라 하고, 모터부의 한 바퀴 회전 시 펄스 수를 CPR이라 하고, 모터부의 감속비를 G라 하고, 모터부의 회전값에 따른 모듈형 검사 로봇의 몸체(10)의 중앙부(1a)로부터 연결부(11)의 단부까지의 길이를 MC라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the connection step (S2), the modular inspection robot installs a motor part inside the body 10 that is connected to the connection part 11 and adjusts the length of the connection part 11, and the connection part 11 is a ball screw type motor part. can be connected with Let the distance (pitch) between the threads of the ball screw be P, the number of pulses in the motor part be C, the number of pulses per rotation of the motor part be CPR, the reduction ratio of the motor part be G, and let the number of pulses in the motor part be C. When the length from the central part 1a of the body 10 of the modular inspection robot according to the rotation value to the end of the connection part 11 is M C , It can be calculated using a formula.

그리고 배관이 정원이 아닐 경우 배관의 변형에 따라 고정 링크(40)의 길이를 유연하게 조절하기 위해서 고정 링크(40)의 탄성력을 조절하는 구동부의 힘을 제어할 수 있다. 여기서 고정 링크(40)의 내부에 설치된 구동부에 설정되는 스프링 상수 고정값을 Kp라 하고, 고정 링크(40)의 탄성력을 조절하는 구동부의 힘을 τ라 할 때, τ = Kp(M - Mc) 공식으로 산출할 수 있다.In addition, when the pipe is not full, the force of the driving part that adjusts the elastic force of the fixed link 40 can be controlled to flexibly adjust the length of the fixed link 40 according to the deformation of the pipe. Here, when the spring constant fixed value set in the driving part installed inside the fixed link 40 is K p , and the force of the driving part that adjusts the elastic force of the fixed link 40 is τ, τ = K p (M - M c ) can be calculated using the formula.

주행 단계(S3)는 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇을 배관의 관내로 주행하게 하되 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지지 않게 하는 단계일 수 있다.The traveling step (S3) may be a step in which a plurality of modular inspection robots connected to each other are allowed to travel within the pipe, but the traveling paths of the plurality of modular inspection robots do not overlap each other.

도 5를 참고하여, 주행 단계(S3)는 고정 링크(40)의 일단부를 어느 하나의 검사 로봇 몸체(10)의 일단부에 형성되는 연결부(11)에 연결하고, 고정 링크(40)의 타단부를 다른 하나의 검사 로봇 몸체(10')의 타단부에 형성되는 연결부(11)에 연결하는 방식으로 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇이 배관의 내측 둘레를 따라 서로 나란하게 주행하여, 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지지 않도록 소정 각도 경사진 방향으로 주행할 수 있다.Referring to FIG. 5, the traveling step (S3) connects one end of the fixed link 40 to the connection portion 11 formed on one end of the inspection robot body 10, and connects the other end of the fixed link 40. A plurality of modular inspection robots connected to each other by connecting an end to a connection portion 11 formed at the other end of another inspection robot body 10' run parallel to each other along the inner circumference of the pipe, The modular inspection robot can travel in a direction inclined at a certain angle so that its travel paths do not overlap.

주행 단계(S3)에서 복수 개의 모듈형 검사 로봇이 서로 연결된 방향을 Y축이라고 하고, Y축과 수직을 이루는 방향을 X축이라고 할 때, 모듈형 검사 로봇에 설치된 센서부(30)의 X축 길이를 W라 하고, 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 경로 각도를 θ라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다.In the traveling stage (S3), when the direction in which a plurality of modular inspection robots are connected is referred to as the Y-axis, and the direction perpendicular to the Y-axis is referred to as the X-axis, the X-axis of the sensor unit 30 installed in the modular inspection robot When the length is W and the traveling path angle of a plurality of modular inspection robots is θ, It can be calculated using a formula.

주행 단계에서 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 X축 방향 이동 속도를 x'라 하고, x' 값은 사용자로부터 입력 받은 값을 사용할 수 있다. 그리고 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 방향 속도를 V라 할 때, 공식으로 산출할 수 있다. 그리고 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 Y축 방향 이동 속도를 y'라고 할 때, 공식으로 산출할 수 있다. 그리고 마지막으로 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 회전 속도를 0으로 설정할 수 있다.In the driving phase, the movement speed of the plurality of modular inspection robots in the X-axis direction is referred to as x', and the value input from the user can be used as the x' value. And when the traveling direction speed of a plurality of modular inspection robots is V, It can be calculated using a formula. And when the Y-axis movement speed of a plurality of modular inspection robots is y', It can be calculated using a formula. And finally, the rotation speed of multiple modular inspection robots can be set to 0.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법에 따라 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇을 x', y'의 속도로 주행하면서 회전 속도를 0으로 설정하면 V 속도에 따라 복수 개의 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지지 않도록 주행할 수 있어 배관의 내관을 빈틈없이 효율적으로 검사할 수 있다.In this way, according to the robot pipe inspection method according to an embodiment of the present invention, when a plurality of modular inspection robots connected to each other are driven at speeds of x' and y' and the rotation speed is set to 0, a plurality of modules are connected according to the V speed. Since the travel paths of the type inspection robots do not overlap, the inner tube of the pipe can be inspected efficiently and without any gaps.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 검사할 수 있는 대상 관경의 제한을 극복할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the pipe inspection method with a robot according to an embodiment of the present invention has the effect of overcoming the limitation of the diameter of the pipe that can be inspected.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 배관 검사 방법은 주행 방향을 다양하게 구현하여 빈틈없이 효율적인 검사를 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the pipe inspection method of a robot according to an embodiment of the present invention has the effect of enabling efficient inspection without gaps by implementing various travel directions.

이상과 같이 본 발명에 따른 로봇의 배관 검사 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.As described above, the pipe inspection method of a robot according to the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, and the technical field to which the present invention pertains within the scope of the patent claims. Various implementations are possible by those with ordinary knowledge.

1a, 1a': 중앙부
10, 10': 몸체
11: 연결부
13: 클램프
20: 주행부
21: 바퀴
23: 롤러
30: 센서부
31: 영구자석
40: 고정 링크1a, 1a': central part
10, 10': body
11: connection part
13: Clamp
20: Running part
21: wheels
23: roller
30: sensor unit
31: Permanent magnet
40: fixed link

Claims (10)

검사하고자 하는 배관을 선정하는 배관 선정 단계;
선정된 상기 배관의 내경에 따라 모듈형 검사 로봇의 개수를 정하는 로봇 준비 단계;
복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 몸체 전, 후방향 일단부와 타단부에 각각 형성되는 연결부를 서로 고정 링크로 연결하는 연결 단계; 및
상기 고정 링크의 일단부를 어느 하나의 검사 로봇 몸체의 일단부에 형성되는 연결부에 연결하고, 상기 고정 링크의 타단부를 다른 하나의 검사 로봇 몸체의 타단부에 형성되는 연결부에 연결하는 방식으로 서로 연결된 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇을 배관의 관내로 나란하게 주행하게 하여, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 경로가 서로 겹쳐지지 않게 하는 주행 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.A pipe selection step of selecting the pipe to be inspected;
A robot preparation step of determining the number of modular inspection robots according to the selected inner diameter of the pipe;
A connecting step of connecting connection parts formed at one end and the other end in the front and rear directions of the body of the plurality of modular inspection robots to each other using fixed links; and
One end of the fixed link is connected to a connection formed on one end of one inspection robot body, and the other end of the fixed link is connected to a connection formed on the other end of the other inspection robot body. A traveling step of allowing the plurality of modular inspection robots to run in parallel within a pipe, so that the traveling paths of the plurality of modular inspection robots do not overlap each other;
A pipe inspection method for a robot comprising: 청구항 1에 있어서,
상기 로봇 준비 단계는 상기 배관의 내경을 2R이라 하고, 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부까지의 기구적 최소 거리를 기설정한 값을 D0라 하고, 모듈형 검사 로봇의 개수를 N이라 할 때,

공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 1,
In the robot preparation step, the inner diameter of the pipe is set to 2R, and the preset mechanical minimum distance from the center of the body of one modular inspection robot to the center of the body of the other modular inspection robot is set to D 0 . and when the number of modular inspection robots is N,

A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 2에 있어서,
상기 연결 단계에서 서로 연결된 복수 개의 모듈형 검사 로봇 중 어느 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 상기 어느 하나의 모듈형 검사 로봇과 연결된 다른 하나의 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부까지의 거리를 D라 할 때,
D = 2πR/N
공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 2,
In the connection step, the distance from the center of the body of one of the plurality of modular inspection robots connected to each other to the center of the body of the other modular inspection robot connected to the one modular inspection robot is When it comes to D,
D = 2πR/N
A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 3에 있어서,
상기 연결 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇은 단부에 형성된 연결부에 상기 고정 링크를 연결하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 몸체의 중앙부로부터 상기 연결부의 단부까지의 가변하는 거리를 M이라 하고, 상기 고정 링크의 길이를 L이라 할 때,
M = D/2 - L/2
공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 3,
In the connection step, the plurality of modular inspection robots connect the fixed link to the connection portion formed at the end, and the variable distance from the center of the body of the plurality of modular inspection robots to the end of the connection portion is M, When the length of the fixed link is L,
M = D/2 - L/2
A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 4에 있어서,
상기 연결 단계에서 상기 모듈형 검사 로봇은 상기 연결부와 연결되어 상기 연결부의 길이를 조절하는 모터부를 내부에 설치하고, 상기 연결부는 볼스크류 방식으로 상기 모터부와 연결되고, 상기 연결부의 볼스크류 나사선간 거리(피치)를 P라하고, 상기 모터부의 펄스(pulse) 수를 C라하고, 상기 모터부의 한 바퀴 회전 시 펄스 수를 CPR이라 하고, 상기 모터부의 감속비를 G라하고, 상기 모터부의 회전값에 따른 상기 모듈형 검사 로봇의 중앙부로부터 상기 연결부의 단부까지의 길이를 Mc라 할 때,

공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 4,
In the connection step, the modular inspection robot is installed inside a motor unit that is connected to the connection unit to adjust the length of the connection unit, the connection unit is connected to the motor unit using a ball screw method, and the ball screw thread of the connection unit is connected to the modular inspection robot. Let the distance (pitch) be P, the number of pulses of the motor unit be C, the number of pulses for one rotation of the motor unit be CPR, the reduction ratio of the motor unit be G, and the rotation value of the motor unit. When the length from the central part of the modular inspection robot to the end of the connection part is M c ,

A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 5에 있어서,
상기 고정 링크의 내부에 설치된 구동부에 설정되는 스프링 상수 고정값을 Kp라 하고, 상기 고정 링크의 탄성력을 조절하는 구동부의 힘을 τ라 할 때,
τ = Kp(M - Mc)
공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 5,
When the fixed spring constant value set in the driving unit installed inside the fixed link is K p , and the force of the driving unit that adjusts the elastic force of the fixed link is τ,
τ = K p ( M - M c )
A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 3에 있어서,
상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇이 서로 연결된 방향을 Y축이라 하고, 상기 Y축과 수직을 이루는 방향을 X축이라 할 때, 상기 모듈형 검사 로봇에 설치된 센서부의 X축 길이를 W라 하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 경로 각도를 θ라 할 때,

공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 3,
In the traveling phase, when the direction in which the plurality of modular inspection robots are connected to each other is referred to as the Y-axis, and the direction perpendicular to the Y-axis is referred to as the X-axis, the X-axis length of the sensor unit installed in the modular inspection robot is W and when the traveling path angle of the plurality of modular inspection robots is θ,

A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 7에 있어서,
상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 X축 방향 이동 속도를 x'라 하고, x' 값은 사용자로부터 입력 받은 값을 사용하고, 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 주행 방향의 속도를 V라 할 때,

공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 7,
In the traveling phase, the moving speed of the plurality of modular inspection robots in the When you say,

A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 8에 있어서,
상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 Y축 방향 이동 속도를 y'라 할 때,

공식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.In claim 8,
When the Y-axis direction movement speed of the plurality of modular inspection robots in the traveling phase is y',

A robot pipe inspection method characterized by calculation using a formula. 청구항 1에 있어서,
상기 주행 단계에서 복수 개의 상기 모듈형 검사 로봇의 회전 속도를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇의 배관 검사 방법.
In claim 1,
A pipe inspection method for a robot, characterized in that the rotation speed of the plurality of modular inspection robots is set to 0 in the traveling phase.
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