KR20200045992A - 관로 자동 보수용 로봇 - Google Patents

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KR20200045992A KR1020200040915A KR20200040915A KR20200045992A KR 20200045992 A KR20200045992 A KR 20200045992A KR 1020200040915 A KR1020200040915 A KR 1020200040915A KR 20200040915 A KR20200040915 A KR 20200040915A KR 20200045992 A KR20200045992 A KR 20200045992A
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Abstract

본 발명은 관로 자동 보수용 로봇에 관한 것이고, 구체적으로 관로의 내부에서 발생된 하자의 보수를 위하여 하자 위치로 자동으로 이동하여 하자를 보수하는 관로 자동 보수용 로봇에 관한 것이다. 관로 자동 보수용 로봇은 탐지, 이동 및 작동을 제어하는 구동 제어 모듈(11); 관로 내부의 상태 및 보수 위치를 탐지하는 상태 탐지 모듈(12); 상태 탐지 모듈(12)로부터 전송된 정보에 기초하여 이동 경로를 형성하는 경로 형성 모듈(131); 경로 형성 모듈(131)에 의하여 형성된 경로를 따라 이동하는 이동 모듈(132); 및 보수 위치에서 발생된 하자의 형태에 따라 보수를 하는 보수 모듈(17)을 포함하고, 상기 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 하자의 내부 상태의 탐지가 가능하다.

Description

관로 자동 보수용 로봇{A Robot for Repairing a Transfer Pipe Automatically}
본 발명은 관로 자동 보수용 로봇에 관한 것이고, 구체적으로 관로의 내부에서 발생된 하자의 보수를 위하여 하자 위치로 자동으로 이동하여 하자를 보수하는 관로 자동 보수용 로봇에 관한 것이다.
하수관을 포함하는 다양한 지하 매설관은 매설된 상태에서 하자가 발생될 수 있고, 이와 같은 하자의 보수를 위하여 보수 로봇과 같은 장치가 사용될 수 있다. 그러나 예를 들어 800 ㎜ 이상이 되는 큰 직경을 가지는 하수관과 같은 지하 도관 경우 로봇에 의한 보수가 어렵고, 직접 사람이 하수관 내부로 투입되어 보수가 이루어져야 하는 경우가 발생될 수 있다. 또한 로봇에 의하여 보수 공정이 진행되는 경우 로봇을 정해진 위치에 고정하기 어렵다는 문제점을 가진다. 또한 보수관의 직경에 관계없이 하수관의 보수는 로봇에 의하여 자동으로 이루어지는 것이 유리하다. 그러므로 지하 도관의 자동 보수가 가능하도록 하는 하수관 보수 로봇이 개발될 필요가 있다.
특허공개번호 제10-2004-0045557호는 하수의 흐름에 장애가 되는 하수 유입관이나 각종 장애물을 절삭 및 파쇄를 하는 한편 유해 가스의 검출과 하수관의 단층을 검사하여 손상 여부와 수명을 판단하는 하수관 검사와 보수용 로봇에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 제10-0825902호는 이동수단, 가지관 튜브의 높이 조절 수단, 회동 수단 및 각도 조절 수단을 구비하여 다양한 형태의 가지관에 대한 비굴착 보수에 적합하도록 구성된 가지관 비굴착 보수로봇에 대하여 개시한다.
지하도관은 다양한 형태의 유체를 이송시킬 수 있고, 이로 인하여 그에 적합한 다양한 구조를 가질 수 있다. 지하도관의 보수를 위한 로봇은 도관의 구조 또는 하자의 형태에 관계없이 적용될 수 있는 구조를 가지는 것이 유리하다. 그러나 선행기술은 이와 같은 구조를 가진 보수 로봇에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허공개번호 제10-2004-0045557호(주식회사 중부피스코, 하수관 검사와 보수용 로봇, 2004년06월02일 공개) 하수관 검사와 보수용 로봇 선행기술2: 특허등록번호 제10-0825902호(평원개발(주), 2008년08월28일 공개) 가지관 비굴착식 보수로봇
본 발명의 목적은 하자를 탐지하고, 하자 위치로 자동으로 이동하여 균열의 내부 상태를 탐색하여 하자를 자동으로 보수할 수 있는 관로 자동 보수용 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 관로 자동 보수용 로봇은 탐지, 이동 및 작동을 제어하는 구동 제어 모듈; 관로 내부의 상태 및 보수 위치를 탐지하는 상태 탐지 모듈; 상태 탐지 모듈로부터 전송된 정보에 기초하여 이동 경로를 형성하는 경로 형성 모듈; 경로 형성 모듈에 의하여 형성된 경로를 따라 이동하는 이동 모듈; 및 보수 위치에서 발생된 하자의 형태에 따라 보수를 하는 보수 모듈을 포함하고, 상기 상태 탐지 모듈에 의하여 하자의 내부 상태의 탐지가 가능하다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하자의 내부 상태 탐지는 길이 조절이 가능한 균열 유입 구조의 유입 탐지 유닛에 의하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상태 탐지 모듈 또는 경로 형성 모듈은 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능한 위치 설정 블록에 결합된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 이동 모듈은 다수 개의 이동 수단을 포함하고, 다수 개의 이동 수단은 각각 독립적으로 구동되는 구동 모터에 의하여 작동된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 경로 형성 모듈은 회전 부재에 회전 가능하도록 결합된 작동 모듈 및 작동 모듈의 한쪽 끝에 결합된 제거 수단으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 보수 모듈은 회전 가능한 길이 조절 부재 및 길이 조절 부재의 양쪽 끝 부분에 결합된 보수 수단으로 이루어진다.
본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇은 관로의 다양한 위치에 발생된 위치를 탐지하고, 보수 위치로 이동하여 하자를 자동으로 보수할 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 로봇은 예를 들어 균열의 내부와 같은 보수 지점의 내부 상태를 확인하여 그에 적합한 보수 방법을 선택하는 것에 의하여 하자 보수가 효율적으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇은 하자의 형태에 적합한 보수 수단이 선택될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇에 의한 보수 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 관로 자동 보수용 로봇은 탐지, 이동 및 작동을 제어하는 구동 제어 모듈(11); 관로 내부의 상태 및 보수 위치를 탐지하는 상태 탐지 모듈(12); 상태 탐지 모듈(12)로부터 전송된 정보에 기초하여 이동 경로를 형성하는 경로 형성 모듈(131); 경로 형성 모듈(131)에 의하여 형성된 경로를 따라 이동하는 이동 모듈(132); 및 보수 위치에서 발생된 하자의 형태에 따라 보수를 하는 보수 모듈(17)을 포함하고, 상기 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 하자의 내부 상태의 탐지가 가능하다.
다양한 형태의 도관에 발생하는 하자가 관로 자동 보수용 로봇에 의하여 보수가 될 수 있고, 예를 들어 지하수의 유동을 위한 하수관에 발생된 하자가 보수가 될 수 있다. 서로 다른 종류의 도관에 발생된 하자가 그에 적합한 방법에 따라 보수용 로봇에 의하여 보수가 될 수 있고, 본 발명은 도관의 종류 또는 하자의 종류에 의하여 제한되지 않는다.
보수용 로봇은 도관 외부에 위치하는 구동 제어 모듈(11)에 의하여 작동이 될 수 있고, 보수용 로봇은 구동 제어 모듈(11)의 제어에 의하여 보수용 로봇은 관로 내부의 상태를 탐지할 수 있고, 관로 내부를 따라 이동될 수 있다. 그리고 필요에 따라 보수용 로봇에 의하여 관로 내부의 장애물이 제거되거나, 보수 위치에 보수 작업이 이루어질 수 있다. 구동 제어 모듈(11)은 예를 들어 보수 차량의 내부에 배치될 수 있고, 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한 차량에 다양한 보수 수단이 적재될 수 있고, 예를 들어 보수를 위한 보수제, 경화제, 모르타르 또는 이와 유사한 보수 수단이 보수 차량에 적재될 수 있다. 보수 로봇은 예를 들어 바퀴, 휠 또는 다리와 같은 이동 수단에 의하여 관로 내부를 따라 이동될 수 있는 구조로 만들어질 수 있다. 보수 로봇이 관로 내부에 위치하여 관로 내부로 따라 이동될 수 있고, 이동 과정에서 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 관로 내부의 상태가 탐지될 수 있다. 관로 내부의 상태는 예를 들어 탐지 카메라와 같은 영상 획득 수단에 의하여 탐지될 수 있고, 관로 내부의 영상이 예를 들어 디스플레이에 표시될 수 있다. 또는 이동 경로를 따른 경로 상태 맵이 형성될 수 있고, 경로 맵에 다양한 형태의 장애물이 표시될 수 있다. 이와 같이 이동 경로의 상태를 탐지하면서 보수용 로봇이 관로를 따라 이동되어 보수 위치로 이동되거나, 보수 위치로 이동될 수 있다. 그리고 보수 위치에서 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 보수 위치의 상태가 탐지될 수 있고, 필요에 따라 하자(defect)의 종류에 따라 하자의 내부 상태가 탐지될 수 있다. 하자의 내부 상태는 예를 들어 길이 조절이 가능한 균열 유입 구조의 유입 탐지 유닛에 의하여 이루어질 수 있다. 유입 탐지 유닛은 보호 튜브의 내부에 배치된 소형 카메라와 같은 곳이 될 수 있고, 적절한 길이 조절 수단에 의하여 균열 내부로 주입될 수 있다. 그리고 균열 내부의 상태가 탐지되어 디스플레이로 전송될 수 있고, 제어 모듈의 분석에 의하여 또는 육안으로 보수 방법이 결정될 수 있다.
경로 형성 모듈(131)은 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 전송된 정보에 기초하여 보수 로봇의 이동 경로를 결정하거나, 이동 경로에 존재하는 장애물을 제거할 수 있다. 경로 형성 모듈(131)은 예를 들어 커터 또는 드릴과 같은 수단을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않고 이동 경로에 존재할 수 있는 다양한 장애물을 제거할 수 있는 수단을 포함할 수 있다. 이와 같이 경로 형성 모듈(131)에 의하여 장애물이 제거되면서 이동 모듈(132)에 의하여 보수용 로봇이 도관 내부를 따라 이동될 수 있다. 이동 모듈(132)은 예를 들어 바퀴, 회전축, 횔, 도르래, 다리 또는 이와 유사한 이동 수단을 포함할 수 있고, 이동 수단의 작동을 위한 모터와 같은 구동 수단을 포함할 수 있다. 구동 수단의 작동은 구동 제어 모듈(11)에 의하여 제어될 수 있고, 예를 들어 구동 제어 모듈(11)은 구동 수단의 작동에 의하여 로봇의 이동 속력 또는 이동 방향을 결정할 수 있다. 이와 같은 구동 제어 모듈(11)의 작동에 의하여 보수용 로봇이 보수 위치로 이동되면 위치 고정 모듈(14)에 의하여 보수용 로봇의 위치가 고정될 수 있다. 위치 고정 모듈(14)은 예를 들어 잠금 모듈 또는 보수용 로봇의 고정 앵커와 같은 수단을 포함할 수 있고, 이와 같은 수단에 의하여 이송용 로봇이 정해진 위치에 고정이 될 수 있다. 그리고 보수 감시 모듈(15)에 의하여 하자의 상태가 정밀하게 탐지될 수 있고, 필요에 따라 하자의 내부 상태 또는 주변 상태가 탐지될 수 있다. 그리고 정밀하게 탐지된 하자의 상태 정보가 보수 결정 모듈(16)로 전송되어 분석이 될 수 있다. 보수 결정 모듈(16)은 탐지된 하자 정보에 기초하여 하자의 보수 방법을 결정할 수 있고, 보수 방법이 구동 제어 모듈(11)로 전송될 수 있다. 그리고 구동 제어 모듈(11)은 보수 결정 모듈(16)에 의하여 결정된 방법에 따라 보수 모듈(17)을 작동시킬 수 있다. 보수 모듈(17)은 보수 결정 모듈(16)에 의하여 결정된 방법에 따라 하자를 보수할 수 있고, 보수 과정이 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 탐지되어 구동 제어 모듈(11)로 전송될 수 있다. 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 탐지된 보수 과정이 실시간으로 구동 제어 모듈(11)로 전송될 수 있고, 보수 과정에 대한 실시간 정보에 기초하여 구동 제어 모듈(11)은 보수 모듈(17)의 작동을 제어하여 하자 보수가 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.
보수용 로봇은 다양한 하자 보수를 위한 수단을 포함할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 상태 탐지 모듈(12) 또는 경로 형성 모듈(131)은 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능한 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)에 결합된다.
보수용 로봇은 관로 내부를 따라 이동되는 이동 몸체(211)를 포함하고, 이동 몸체(211)는 전체적으로 박스 형상이 되면서 휠 또는 바퀴와 같은 이동 수단(W1, W2)을 포함하고, 이동 수단(W1, W2)은 위에서 설명된 구동 제어 모듈에 의하여 작동될 수 있다. 이동 몸체(211)의 위쪽 면에 적어도 하나의 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)이 배치될 수 있고, 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)은 가이드 수단(212)을 따라 이동 몸체(211)의 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 이동 몸체(211)에 결합될 수 있다. 또한 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)은 이동 몸체(211)에 대하여 승강 수단에 의하여 상하 높이 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다. 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)은 서로 나란하게 또는 서로 다른 높이를 가지도록 배치되면서 이동 몸체(211)의 위쪽 면에 형성된 가이드 수단(212)을 따라 이동 가능한 구조를 가질 수 있다. 다수 개의 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)이 이동 몸체(211)의 위쪽 면에 결합될 수 있고, 각각의 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)에 영상 획득 모듈(24_1, 24_2, 24_3)이 결합될 수 있다. 각각의 영상 획득 모듈(24_1, 24_2, 24_3)은 동일 또는 유사한 기능을 가지거나, 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 영상 획득 모듈(24_1, 24_2, 24_3)이 이동 브래킷(241), 이동 브래킷(241)에 결합되는 위치 설정 부재(242), 회전 커넥터(244) 및 카메라 유닛(243)을 포함할 수 있다. 위치 설정 부재(242)는 이동 브래킷(241)을 이용하여 유도 레일(222)에 결합될 수 있다. 이동 브래킷(241)은 박스 형상을 가지는 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)의 위쪽 면에 형성된 유도 레일(222)에 이동 가능한 구조로 결합될 수 있다. 이동 브래킷(242)에 선형으로 연장되는 위치 설정 부재(242)가 결합될 수 있고, 위치 설정 부재(242)의 끝 부분에 회전 커넥터(244)에 의하여 영상 획득 수단(24_1, 24_2, 24_3)이 결합될 수 있다. 회전 커넥터(244)에 의하여 카메라 유닛(243)이 다양한 방향으로 회전될 수 있고, 다수 개의 영상 획득 모듈(24_1, 24_2, 24_3)에 의하여 서로 다른 위치의 영상이 동시에 획득이 될 수 있다. 각각의 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)은 가이드 수단(212)을 따라 동시에 이동되거나, 독립적으로 이동될 수 있고, 각각의 위치 설정 부재(242)가 독립적으로 유도 레일(222)을 따라 이동될 수 있다. 그리고 각각의 카메라 유닛(243)이 독립적으로 작동되어 다양한 방향에 대한 영상이 획득되도록 한다. 이와 같은 구조에 의하여 보수용 로봇의 이동 과정 또는 보수 과정에서 입체적인 영상이 획득되고, 이에 기초하여 이동 또는 보수가 진행될 수 있다.
위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)의 앞쪽에 적어도 하나의 고정 블록(231, 232)이 결합되고, 각각의 고정 블록(231, 232)에 보수 모듈(17) 또는 경로 형성 모듈(131)이 결합될 수 있다. 예를 들어 두 개의 고정 블록(231, 232)이 위치 설정 블록(22_1, 22_2, 22_3)의 앞쪽에 결합되고, 각각의 고정 블록(231, 232)에 보수 모듈(17) 및 경로 형성 모듈(131)이 유도 부재(25_1, 25_2)에 의하여 결합될 수 있다. 보수 모듈(17)은 제1 고정 블록(231)에 결합되는 경사 조절 브래킷(251), 경사 조절 브래킷(251)에 한쪽 끝이 결합되는 한 쌍의 조절 부재(252a, 252b); 한 쌍의 조절 부재(252a, 252b)의 다른 끝에 결합되는 작동 블록(253a); 및 작동 블록(253a)에 결합되는 작동 부재(26a)로 이루어질 수 있다. 경사 조절 브래킷(251)에 의하여 선형으로 연장되는 조절 부재(252a, 252b)의 경사가 조절될 수 있고, 작동 블록(26a)은 조절 커넥터에 의하여 회전 가능한 구조를 가질 수 있다. 그리고 작동 부재(26a)는 커플러에 의하여 작동 블록(253a)의 양쪽 방향으로 연장되도록 결합될 수 있다. 작동 부재(26a)의 양쪽 끝에 보수 수단(27a, 27b)이 결합될 수 있고, 보수 수단(27a, 27b)은 예를 들어 보수 용액 또는 모르타르를 분무하거나, 가열을 하거나 또는 접착 수단을 부여하는 방식으로 하자를 보수할 수 있다. 작동 부재(26a)의 양쪽 끝에 결합되는 보수 수단(27a, 27b)은 서로 다른 기능을 가지거나, 보완 기능을 가질 수 있고, 하자의 형태에 따라 적절한 보수 수단(27a, 27b)이 결합될 수 있다. 제2 고정 블록(232)에 또한 한 쌍의 조절 부재(252a, 252b)가 결합될 수 있고, 제2 작동 블록(253b)에 또한 제2 작동 부재(26b)가 결합될 수 있다. 제2 작동 부재(26b)의 양쪽 끝에 장애물 제거 수단(282)이 결합될 수 있고, 동일하거나 서로 다른 제거 수단(282)이 결합될 수 있다. 제거 수단(282)은 작동 부재(26b)에 결합되는 제거 몸체(281)에 의하여 회전 가능하도록 제2 작동 부재(26b)에 결합될 수 있다. 제거 수단(282)은 예를 들어 회전 커터, 드릴, 해머 또는 이와 유사한 장애물 제거 도구가 될 수 있고, 관로 내부에 존재할 수 있는 장애물의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 동일 또는 유사한 구조를 가지는 유도 부재(25_1, 25_2)를 제1, 2 고정 블록(231, 232)에 결합되면서 동일 또는 유사한 구조를 가지는 작동 블록(253a, 253b) 및 작동 부재(26a, 26b)에 보수 수단(27a, 27b) 또는 제거 수단(282)을 분리 가능하도록 결합시키는 것에 의하여 다양한 구조를 가지는 보수 수단(27a, 27b) 또는 제거 수단(282)이 다양한 위치에 결합될 수 있는 구조적 이점을 가진다. 그리고 이와 같은 구조에 기초하여 관로 내부의 구조에 따라 동일 또는 유사한 보수 수단(27a, 27b) 또는 제거 수단(282)이 다양한 구조를 가지는 이동 몸체(211)에 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 이동 모듈(132)은 다수 개의 이동 수단(W1, W2)을 포함하고, 다수 개의 이동 수단(W1, W2)은 각각 독립적으로 구동되는 구동 모터에 의하여 작동된다. 이동 몸체(211)에 바퀴 또는 휠과 같은 다수 개의 이동 수단(W1, W2)이 결합될 수 있고, 예를 들어 회전축의 양쪽에 결합된 두 쌍의 휠을 포함할 수 있다. 각각의 이동 수단(W1, W2)은 각각의 구동 모터(M)에 의하여 독립적으로 작동되거나, 함께 작동될 수 있다. 각각의 이동 수단(W1, W2)이 독립적으로 작동 가능한 구동 모터(M)에 의하여 작동되는 것에 의하여 다양한 이동 환경에서 이동 모듈(132)이 이동될 수 있도록 한다. 이동 몸체(211)의 앞쪽에 경사 조절이 가능한 조절 프레임(341)이 결합되고, 한 쌍의 선형 부재로 이루어진 조절 프레임(341)의 다른 끝에 상태 탐지 모듈(12)이 결합될 수 있다. 상태 탐지 모듈(12)은 조절 프레임(341)의 끝 부분에 회전 가능하도록 결합되는 조절 블록(244); 조절 블록(244)의 내부에 수용되는 선형 유도 부재(342); 및 선형 유도 부재(342)의 결합되는 카메라 유닛(343)으로 이루어질 수 있다. 조절 블록(244)은 카메라 유닛(343)을 보호하는 기능을 가질 수 있고, 선형 유도 부재(342)에 의하여 카메라 유닛(343)이 조절 블록(244)의 내부로 수용되거나, 조절 블록(244)의 외부로 돌출될 수 있다. 이동 몸체(211)의 다른 쪽에 연결 블록(351)이 배치되고, 연결 블록(351)에 구동 블록(352)이 결합될 수 있다. 구동 블록(352)의 내부에 모터와 같은 구동 수단 및 기어 또는 이와 유사한 작동 기기가 수용될 수 있고, 구동 블록(352)에 구동 수단에 의하여 작동되는 한 쌍의 조절 부재(353a, 353b)가 결합될 수 있다. 한 쌍의 조절 부재(353a, 353b)의 끝 부분에 작동 블록(356)이 결합되고, 작동 블록(356)에 조절 커넥터(355)에 의하여 회전 가능한 작동 부재(356a, 356b)가 결합될 수 있다, 작동 부재(356a, 356b)는 보수 작동 부재(356a)와 제거 작동 부재(356b)로 이루어질 수 있고, 각각의 작동 부재(356a, 356b)에 보수 수단(27) 및 제거 수단(282)이 결합될 수 있다. 각각의 작동 부재(356a, 356b)는 길이 조절이 가능한 구조를 가질 수 있고, 제거 수단(282)은 제거 몸체(281)에 의하여 제거 작동 부재(356b)에 결합될 수 있다. 이와 같은 구조에서 작동 블록(356)을 통하여 보수 용액이 보수 수단(27)으로 공급될 수 있고, 작동 블록(356)에 보수 용액의 공급을 위한 공급 튜브의 결합을 위한 튜브 커넥터가 형성될 수 있다. 또한 보수 작동 부재(356a)는 속이 빈 튜브 구조로 형성되어 작동 블록(356)을 통하여 공급된 보수 용액이 보수 수단(27)으로 공급될 수 있다. 보수 용액의 공급은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇 형태의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 이동 모듈(12)을 형성하는 이동 몸체(211)의 위쪽 면에 위치 선택 블록(411)이 결합될 수 있고, 위치 선택 블록(411)은 이동 몸체(211)의 위쪽 면에 슬라이딩이 가능한 구조로 결합될 수 있다. 그리고 위치 선택 블록(411)의 한쪽에 상태 탐지 모듈(12)이 결합되고, 다른 쪽에 보수 모듈(17)이 결합될 수 있다. 상태 탐지 모듈(12)은 한 쌍의 위치 결정 부재(441)에 의하여 위치 선택 블록(411)에 경사 조절이 가능하도록 결합될 수 있고, 위치 결정 부재(441)의 끝 부분에 조절 블록(244)이 결합될 수 있다. 그리고 조절 블록(244)에 영상 획득 수단(443)이 결합될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면 영상 획득 수단(443)은 하자의 내부 상태 탐지가 가능하도록 길이 조절이 가능한 균열 유입 구조의 유입 탐지 유닛을 포함할 수 있다. 유입 탐지 유닛은 조절 블록(244)에 독립적으로 결합되거나, 조절 블록(244)의 내부에 수용되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 조절 블록(244)의 한쪽 면을 통하여 하나의 카메라가 배치되고, 다른 면에 내시경을 위한 카메라와 유사한 구조를 가지는 유입 탐지 유닛이 조절 블록(244)의 외부로 돌출 가능하도록 설치될 수 있다. 유입 탐지 유닛은 조절 블록(244)의 내부 또는 외부에 결합되는 체결 수단(475); 체결 수단(475)으로 연장되는 유도 실린더(471); 유도 실린더(471)에 대하여 길이 조절이 가능한 길이 조절 부재(472); 및 길이 조절 부재(472)의 회전 커플러(473)에 의하여 회전 가능하도록 결합되는 내시경 탐지기(474)로 이루어질 수 있다. 필요에 따라 내시경 탐지기(474)는 예를 들어 소형 카메라 또는 초음파 발생기와 같은 것이 될 수 있고, 소형 카메라에 의하여 하자 내부의 영상이 획득되고, 초음파 발생기에 의하여 하자의 외부 상태가 확인될 수 있다. 예를 들어 초음파 발생기에 의하여 하자 외부의 토사의 밀도, 구성, 공극 또는 물의 존재 여부가 확인될 수 있다. 내시경 탐지기(474)는 다양한 탐지 수단을 포함할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위치 선택 블록(411)의 다른 쪽에 체결 블록(451)이 결합되고, 체결 블록(451)에 한 쌍의 조절 부재(452)가 결합될 수 있다. 체결 블록(451)의 내부에 구동 모터와 같은 구동 수단이 수용될 수 있고, 조절 부재(452)의 끝 부분에 보수 조절 블록(453)이 결합될 수 있다. 보수 조절 블록(453)에 보수 용액을 이송하는 튜브 커넥터(454)가 형성되고, 보수 조절 블록(453)에 유도 커플러(461)가 결합될 수 있다. 그리고 체결 커넥터(463)가 유도 커플러(461)에 회전 가능하도록 결합될 수 있고, 체결 커넥터(463)에 선형의 보수 부재(462)가 결합될 수 있다. 선형의 보수 부재(462)의 양쪽에 동일하거나, 서로 다른 보수 용액을 공급하는 보수 수단(27a, 27b)이 결합될 수 있다. 예를 들어 제1 보수 수단(27a)에 의하여 하자 부분에 지수제가 공급되고, 다른 제2 보수 수단(27b)에 의하여 하자 부분에 모르타르가 공급될 수 있다. 또는 제1, 2 보수 수단(27a, 27b)은 서로 다른 기능을 가질 수 있고, 예를 들어 제1 보수 수단(27a)을 통하여 지수제가 공급되고, 제2 보조 수단(27b)은 히터 또는 차폐 패드를 포함할 수 있다. 또는 제2 보조 수단(27b)은 관로 내부 면에 고정되는 받침 기능을 할 수 있다. 보수 부재(462)는 길이 조절이 가능한 구조를 가질 수 있고, 하자의 형태에 따라 다양한 보수 수단(27a, 27b)이 보수 부재(462)의 양쪽에 결합될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇에 의한 보수 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
제어 모듈(51)에 의하여 보수용 로봇의 전체 작동이 제어될 수 있고, 예를 들어 보수 로봇의 경로 선택, 이동, 보수 위치의 결정 및 보수 방법이 결정될 수 있다. 제어 모듈(51)은 이동 경로 탐색 유닛(52), 이동 유도 유닛(53) 및 위치/방법 설정 유닛(54)의 작동을 제어할 수 있다. 이동 경로 탐색 유닛(52)은 상태 탐지 모듈(12)로부터 전송된 정보에 기초하여 로봇의 이동 경로를 탐색하여 결정할 수 있다. 이동 유도 유닛(53)은 관로 내부 면의 상태에 따라 네 개의 휠을 독립적으로 작동시켜 로봇의 이동 방향을 결정하여 이동시킬 수 있고, 필요에 따라 장애물 제거 작업을 진행할 수 있다. 위치/방법 설정 유닛(54)은 보수 위치를 결정하고, 보수 방법을 설정할 수 있다. 내부 탐색 유닛(57)은 위에서 설명된 내시경 탐지기로부터 전송된 정보에 기초하여 하자의 위치 또는 하자의 보수 방법을 설정할 수 있다. 로봇이 보수 위치에 고정되고, 보수 수단이 하자에 접촉되는 방법으로 보수 모듈(55)이 작동될 수 있고, 보수 모듈(55)은 보수 설정 유닛(58)에 의하여 설정된 방법에 따라 작동될 수 있다. 구체적으로 위치/방법 설정 유닛(54)에 의하여 설정된 보수 방법이 보수 설정 유닛(58)으로 전송되면 보수 설정 유닛(58)은 설정된 보수 방법에 기초하여 보수 모듈(55)을 작동시켜 하자 보수가 진행되도록 할 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여 보수가 완료되면 경화 유닛(56)에 의하여 경화가 될 수 있고, 경화 유닛(56)은 히터 또는 보호 밴드를 포함할 수 있다. 보수용 로봇에 의한 보수는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 에에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇은 관로의 다양한 위치에 발생된 위치를 탐지하고, 보수 위치로 이동하여 하자를 자동으로 보수할 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 로봇은 예를 들어 균열의 내부와 같은 보수 지점의 내부 상태를 확인하여 그에 적합한 보수 방법을 선택하는 것에 의하여 하자 보수가 효율적으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 관로 자동 보수용 로봇은 하자의 형태에 적합한 보수 수단이 선택될 수 있도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 구동 제어 모듈 12: 상태 탐지 모듈
14: 위치 고정 모듈 15: 보수 감시 모듈
16: 보수 결정 모듈 17: 보수 모듈
22_1, 22_2, 22_3: 위치 설정 블록 24_1, 24_2, 24_3: 영상 획득 모듈
25_1, 25_2: 유도 부재 26a, 26b: 작동 부재
27, 27a, 27b: 보수 수단 51: 제어 모듈
52: 이동 경로 탐색 유닛 53: 이동 유도 유닛
54: 위치/방법 설정 유닛 55: 보수 모듈
56: 경화 유닛 57: 내부 탐색 유닛
58: 보수 설정 유닛 131: 경로 형성 모듈
132: 이동 모듈 211: 이동 몸체
212: 가이드 수단 222: 유도 레일
231, 232: 고정 블록 241: 이동 브래킷
242: 위치 설정 부재 243: 카메라 유닛
244: 조절 블록 251: 경사 조절 브래킷
252a, 252b: 조절 부재 253a, 253b: 작동 블록
281: 제거 몸체 282: 제거 수단
341: 조절 프레임 342: 선형 유도 부재
343: 카메라 유닛 351: 연결 블록
352: 구동 블록 353a, 353b: 조절 부재
355: 조절 커넥터 356: 작동 블록
356a: 보수 작동 부재 356b: 제거 작동 부재
411: 위치 선택 블록 441: 위치 결정 부재
443: 영상 획득 수단 451: 체결 블록
452: 조절 부재 453: 보수 조절 블록
454: 튜브 커넥터 461: 유도 커플러
462: 보수 부재 463: 체결 커넥터
471: 유도 실린더 472: 길이 조절 부재
473: 회전 커플러 474: 내시경 탐지기
475: 체결 수단 M: 구동 모터
W1, W2: 이동 수단

Claims (2)

  1. 탐지, 이동 및 작동을 제어하는 구동 제어 모듈(11);
    관로 내부의 상태 및 보수 위치를 탐지하는 상태 탐지 모듈(12);
    상태 탐지 모듈(12)로부터 전송된 정보에 기초하여 이동 경로를 형성하는 경로 형성 모듈(131);
    경로 형성 모듈(131)에 의하여 형성된 경로를 따라 이동하는 이동 모듈(132); 및
    보수 위치에서 발생된 하자의 형태에 따라 보수를 하는 보수 모듈(17)을 포함하고,
    상기 상태 탐지 모듈(12)에 의하여 하자의 내부 상태의 탐지가 가능하고,
    상기 경로 형성 모듈(131)은 길이 조절이 가능한 제거 작동 부재(356b)에 회전 가능하도록 결합된 작동 모듈(281) 및 작동 모듈(281)의 한쪽 끝에 결합된 제거 수단(282)으로 이루어지고,
    상기 보수 모듈(17)은 상기 제거 작동 부재(356b)가 결합되는 작동 블록(356)에 결합되고 길이 조절이 가능한 보수 작동 부재(356a)에 결합되는 보수 수단(27)을 포함하고,
    상기 상태 탐지 모듈(12)은, 영상 획득 수단(443)이 설치된 조절 블록(244)의 내부 또는 외부에 결합되는 체결 수단(475); 체결 수단(475)으로 연장되는 유도 실린더(471); 유도 실린더(471)에 대하여 길이 조절이 가능한 길이 조절 부재(472); 및 길이 조절 부재(472)의 회전 커플러(473)에 의하여 회전 가능하도록 결합되는 내시경 탐지기(474)로 이루어지는 유입 탐지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 자동 보수용 로봇.
  2. 청구항 1에 있어서, 이동 모듈(132)은 다수 개의 이동 수단(W1, W2)을 포함하고, 다수 개의 이동 수단(W1, W2)은 각각 독립적으로 구동되는 구동 모터에 의하여 작동되는 것을 특징으로 하는 관로 자동 보수용 로봇.
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