[논문]지하 매설 가스배관용 차동 구동형 배관검사 로봇의 개발

노세곤; 류성무; 최혁렬

doi:10.22634/ksme-a.2001.25.12.2019

[국내논문] 지하 매설 가스배관용 차동 구동형 배관검사 로봇의 개발
Development of Differentially Driven Inpipe Inspection Robot for Underground Gas Pipeline 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.25 no.12 = no.195, 2001년, pp.2019 - 2029

노세곤 (성균관대학교 대학원 메카트로닉스) , 류성무 (성균관대학교 대학원 기계설계학과) , 최혁렬

Abstract ▼ AI-Helper

Up to now a wide variety of researches on inpipe inspection robots have been introduced, but it still seems to be difficult to construct a robot providing mobility sufficient to navigate inside the complicated configuration of underground pipelines. This paper introduces a robot called MRINSPECT IV(Multifunctional Robotic Crawler for inpipe inSPECTion IV) for the inspection of urban gas pipelines with a nominal 4-inch inside diameter. The proposed robot can freely move along the basic configuration of pipelines such as along horizontal or vertical pipelines. Moreover it can travel along reducers, elbows, and steer in the branches by modulating the speeds of driving modules. Especially, its capability for steering in tile three-dimensional pipeline configuration has a competative edge over the other ones and provides excellent mobility in navigation. Its critical points in the design and construction are introduced and results of experiments are given.

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AI 본문요약
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문제 정의

특히 T관 주행 메커니즘은 매우 독특하며 탁월한 성능을 보여준다. 본 논문에서는 MRINSPECT IV로써 새롭게 연구된 기계적 구성 및 메커니즘, 주행 알고리듬에 대해서 주로 기술하였으며 실험결과 부분에서 전체 시스템 구성, 구동 소프트웨어, 주행 테스트 모습을 소개하였다. MRINSPECT IV의 배관 검사 로봇으로서의 많은 부분이 MRINSPECT I, Ⅱ, Ⅲ에서 도입되었으므로 배관 검사 로봇 시스템으로서의 관련된 이론, 검사, 통신, 제어 등의 여러 사항은 참고문헌에서 확인할 수 있다“P
곡관에서의 Curue Re 로봇의 wheel이 배관에 반드시 접한다는 사실로 인해 생성된 경로임에 반해, T관에서의 Curve Rt 는 로봇이 회 전을 하고자 할 때, T관에서 wheel 또는 wheel들이 배관에 접하지 않는 위치에 놓일 수 있다는 것과 가장 관계가 깊다. 이러한 이유로 본 연구자들은 T관 회전을 위한 주행을 곡관과 같은 방법으로는 구현하기 어렵다는 것을 인지하고 T관 주행을 위한 조향 알고리듬을 개발하기 위해 본 연구자들은 많은 실험과 관찰을 하였다. Fig.
이 논문에서는 속도차를 이용한 곡관 및 T 관에서의 주행에 관해서 소개하였다. 이러한 주행 메커니즘은 MRINSPECT IV의 개발을 통하여 매우 만족할 만하다는 것을 입증하였다.

가설 설정

10에서 C“ee W 를 포함하滂 평면이 로봇 중심축에 수직한 평면과 , 의 각도를 이루어 원환체 식(2)의 人 로 이 평면을 나타내는 것이 어렵기 때문-이다. 이를 간략화 하기 위하여 Fig. 12와 같이 링크와 wheel들은 선과 점의 이상적인 형태로 가정하였다. 로봇의 길이는 2L, 곡관의 곡률반경은 1.

제안 방법

본 논문의 MRINSPECT IV 는 본 연구자들의 네 번째 모델이며 4인치 도시가스 배관 검사용 로봇으로 개발되었다. 그러나 8인치 배관 검사용 로봇인 MRINSPECT Ⅱ, HI를 4인치 배곤!에 맞도록 축소시키는 것은 설계 및 제작상의 여러가지 문제로 인해 사실상 어려운 문제였다.
이것이 배관주행에 있어 가장 기본적인 조건이다. 특히, 중럭을 극복하면서 수직관을 오르기 위해서는 충분한 견인력 을 가지고 있어야 하는데, 이를 위해서 4.5W의 세 개의 모터를 사용하고 벽면 압착식 링크 메커니즘을 채택하였다. 그 결과 수직관에서 lOkgf 무게를 견인 할 수 있다.
또한 직진하는 경우에 있어서도 구동력을 상신한wheel 쪽의 driving module 전체가 turn drive space에 위치하게 되어 로봇전체가 turn drive space 쪽으로 치우쳐 직진시 약간의 장애를 가져 오게 뇐다. 이를 보완하기 위하여 sub wheel을 장착하여 부가적인 구동력을 낼 수 있도록 하였다. Fig.
로봇을 테스트하기 위해서 우리는 테스트 bed 를 제작하였다. 직관 및 곡관은 투명 아크릴의 재질을 이용하여 제작하여 로봇의 주행상태를 관찰할 수 있도록 하였다(Fig.
제작하였다. 직관 및 곡관은 투명 아크릴의 재질을 이용하여 제작하여 로봇의 주행상태를 관찰할 수 있도록 하였다(Fig. 25). 곡관 주행에 관한 실험 사진은 Fig.
이 논문에서 본 연구자들은 배관검사용 로봇의 driving vehicle 의 메커니즘과 특히, 곡관, T관에 대해서는 세부적으로 기술하였다. 수직관, 수축, 팽창관 주행을 원활하게 하기 위해서 벽면 압착식 메커니즘을 적용하였으며 곡관, T관 주행을 위해서는 차동 구동방식을 고안하고 이를 위한 특별한 메커니즘으로 설계하여 제안 받은 가스 배관의 각 요소를 거의 완벽하게 주행하였다.
세부적으로 기술하였다. 수직관, 수축, 팽창관 주행을 원활하게 하기 위해서 벽면 압착식 메커니즘을 적용하였으며 곡관, T관 주행을 위해서는 차동 구동방식을 고안하고 이를 위한 특별한 메커니즘으로 설계하여 제안 받은 가스 배관의 각 요소를 거의 완벽하게 주행하였다. MRINSPECT IV의 기본적인 메커니즘은 단순하고, 속도차를 이용하여 분기관을 주행할 수 있다는 신험결과를 토대로, 가스 배관 외에 수도관.

성능/효과

주행에 관해서 소개하였다. 이러한 주행 메커니즘은 MRINSPECT IV의 개발을 통하여 매우 만족할 만하다는 것을 입증하였다. 그러나 이러한 차동 구동 주행 방식이 도시가스 배관 외 다양한 산업시설용 배관에 그대로 적용시키는 것은 단순히 속도차를 이용한다는 개념으로는 가능하지 않다.

후속연구

현재 이 로봇은 단순한 구조와 뛰어난 주행 성능을 인정받아 국내 도시 가스 업체에서 인게하여 자동주행과 비파괴 검사 장비 등의 가종 장비탑재를 위해 연구 개발중이다.

참고문헌 (14)

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