※ 자료 : 성균관대학교 기계공학부 최혁렬 교수(hrchoi@me.skku.ac.kr), 노세곤 박사(robotian@me.skku.ac.kr)

배관탐색용 로봇의 경우 배관 내 검사를 목적으로 하기 때문에, 배관 내 자유로운 이동이 무엇보다 중요하다.

 

성균관대학교 최혁렬 교수는 종래기술과는 달리, 별도의 조향장치 없이도 직선 또는 곡선관로 등을 용이하게 이동하는 배관 내부 검사용 이동로봇에 관한 기술을 선보였다.

독립적인 배관 내에 자율주행이 가능한 특징을 갖고 있는 이동로봇에 대해 자세히 알아보자.

<편집자 주>

 

 

 

 

Ⅰ. 기술성 분석

 

1. 기술 개요

 

본 발명은 배관 내부 검사용 이동 로봇에 관한 것으로, 독립된 동력원 및 동력장치와 제어장치를 가지며 수평 및 수직으로 설치된 직선 관로 및 곡선 관로와 배관의 단면이 변하는 관로에서 용이하게 이동하며 배관 내부를 검사할 수 있는 로봇이다.

특히 능동 유니버셜 조인트를 통한 가지관, 곡관을 원활하게 이동할 수 있도록 조향이 가능하고, 능동적으로 작용하는 압착 링크 구조를 통해 벽면의 상태에 따라 벽면 압착력을 조절하여 배관 내를 이동시킬 수 있는 배관의 내부 검사용 이동 로봇 조향장치를 제공하고 있다.

 

 

<그림1> 본 기술이 적용된 배관탐사용 로봇 시스템의 예

 

 

 

 

 

2. 종래기술과의 차이점

 

 

별도의 조향장치 없이 수평 및 수직으로 설치되는 직선관로 및 곡선관로와 배관의 단면이 변하는 관로에 용이하게 이동할 수 있는 배관 내부 검사용 이동로봇을 제공하는 것이다.

 

 

 

 

 

3. 기술특징

 

제어 모듈 및 배터리 모듈을 장착함으로써 독립적인 배관 내 자율주행이 가능하며, 제한된 배관 내 공간에서 최대의 적재공간을 확보함과 동시에 원활한 배관 내 이동이 가능한 중간모듈과 각 모듈 간 견인력 및 추진력을 전달하며, 배관의 형상에 따라 적절히 변형되는 링크 모듈을 제공함으로써 상기 제어 모듈 및 배터리 모듈의 적재는 물론 추가적인 검사장비의 탑재 및 확장이 용이한 것이 특징이다.

 

 

 

4. 응용분야

 

배관 기반의 인프라 시설의 유지/보수 분야, 상하수도시설관리업체, 도시가스업체, 석유화학공업 분야에 유용하다.

 

 

 

 

 

5. 기술동향 및 향후대책

 

배관의 내부 검사용 이동 로봇은 그 이동 방법에 따라 보행형, 바퀴형, 무한궤도형, 신축형 등으로 분류된다.

 

이 중, 직관에서는 매우 효율적인 이동을 보여주며, 주행 시 많은 에너지를 필요로 하지 않는 바퀴형 이동 로봇이 널리 사용되고 있다.

 

이러한 종래의 배관 내부 검사용 이동 로봇은 하나의 구동모터를 몸체로 하고, 한 쌍의 몸체가 조향장치인 이중능동 유니버설조인트로 연결되어 있다.

 

그리고 각 구동모터의 둘레에는 배관의 이동경로를 따라 이동하는 복수의 바퀴가 장착되어 있으며, 구동모터와 각 바퀴는 동력전달장치로 연결되어 있다.

 

또한 종래의 이동 로봇은 조향장치에 의해 수평 및 수직으로 설치되는 직선관로 및 곡선관로를 이동할 수 있으며, 또한 배관의 단면이 변화하는 배관 내에서도 원활하게 이동할 수 있다.

 

그러나 종래의 배관의 내부 검사용 이동 로봇은 곡선관로를 원활하게 이동할 수 있도록 별도의 조향장치가 필요하게 되어 기계적 구성요소가 많아지므로, 그 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

 

이러한 문제점을 극복하여 곡관, 수직관, 분지관 등의 관내 어떠한 변화 조건에서도 유연한 이동이 가능하여 작업 수행을 원활하게 할 수 있는 효과를 얻도록 개발을 시도하고 있다.

 

 

<그림2> 5-Force분석