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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 파이프 크기 와 굴곡에 적응하는 탐사로봇을 제안 . 설계하고 이 를 하드웨 어 로 구현한다.
- 본 연구에 서 는 수도관, 가스관 등의 파이 프관망의 효율적 유지 관리 에 적용하기 위 한 파이프 크기와 굴곡에 적응하는 탐사로봇을 제안 . 설계하고 이를 하드웨 어로 구현하였다.
제안 방법
- 그림 1에서 보는 바와 같이 프로세스 기반의 주 제어반에서 RF통신부와 로봇구동부의 제어를 통하여 탐사로봇을 구동하며 탐사로봇의 탐사 카메라로 부터 송신되는 파이프 내부 상태화면을 모니터에 디스플레이하여 모니 터 링을 함과 동시 에 데 이 터를 D/B화하는 기능을 가지 도록 설 계 하였다.
- 그림 4의 탐사로봇 개략도와 같이 주 구동 휠을 1개로 하였으며 최적설계를통하여 최대한 로봇 크기와 부피를 줄이도록 설계하였다. 이를 기반으로 Auto CAD기반으로 설계도를 작성하였으며 그림 6에 나타내었다.
- 시제품을 설계, 제작 및 개발하고 성능평가를 한 결과 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 기존의 고정크기의 파이프 탐사로봇 구조에서 제안한 파이프 탐사로봇의 구조는 파이프 벽을 스프링의 장력으로 밖으로 밀어내는 장력 이용 방식으로 고안하고 설계하였으며 이는 상당한 정도의 허용한계내의 파이프 크기 변화에 적응하는 구조임을 성능시험을 통하여 알 수 있었다. 또한 파이프 탐사로봇 설계도와 같이 주 구동휠을 1 개로 설계하는 최적설계를 통하여 최대한 로봇 크기와 부피를 줄이도록 하였다.
- 또한 파이프 내부의 문제점(균열, 부식, 슬러지 등)을 사전 모니 터 링 하고 DB화하여 사고에 대하여 사전에 대처함으로서 사고예방이 가능하리라 기대한다. 또한 새로이 제안하고 설계 . 개발된 파이프 탐사로봇은 별도의 특별한 기술적인 사전교육 없이 바로 현장에서 운용이 가능하며 소형, 경 량이므로 운반과 동작이 매우 유용하리라 생각한다.
- 기존의 고정크기의 파이프 탐사로봇 구조에서 제안한 파이프 탐사로봇의 구조는 파이프 벽을 스프링의 장력으로 밖으로 밀어내는 장력 이용 방식으로 고안하고 설계하였으며 이는 상당한 정도의 허용한계내의 파이프 크기 변화에 적응하는 구조임을 성능시험을 통하여 알 수 있었다. 또한 파이프 탐사로봇 설계도와 같이 주 구동휠을 1 개로 설계하는 최적설계를 통하여 최대한 로봇 크기와 부피를 줄이도록 하였다. 한편으로 기존의 로봇의 통신방식인 유선 통신방식을 개성하여 프로세스 기반의 주 제어반에서 RF통신부와 탐사로봇 구동부의 제어를 통하여 로봇을 구동하며 파이프 탐사로봇의 탐사 카메라로 부터 송신되는 파이프 내부 상태화면을 모니터에 디스플레이하여 모니터링을 함과 동시에 획득 데이터를 D/B화하는 기능을 가지도록 설계하였다.
- 탐사로봇을 제안 . 설계하고 이를 하드웨 어로 구현하였다. 시제품을 설계, 제작 및 개발하고 성능평가를 한 결과 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다.
- 탐사로봇의 구조 본 설계를 하기 전에 먼저 개발 로봇의 개념 및 예비 시뮬레이션을 위하여 로봇 개략도, 로봇 모형도를 설계 제작하였으며 이를 그림 4와 그림 5에 나타내었다. 그림 4의 탐사로봇 개략도와 같이 주 구동 휠을 1개로 하였으며 최적설계를통하여 최대한 로봇 크기와 부피를 줄이도록 설계하였다.
- 탐사로봇의 전체 시스템을 구성하기 위하여 각 모듈별로 성능 실험을 하였다.
- 또한 파이프 탐사로봇 설계도와 같이 주 구동휠을 1 개로 설계하는 최적설계를 통하여 최대한 로봇 크기와 부피를 줄이도록 하였다. 한편으로 기존의 로봇의 통신방식인 유선 통신방식을 개성하여 프로세스 기반의 주 제어반에서 RF통신부와 탐사로봇 구동부의 제어를 통하여 로봇을 구동하며 파이프 탐사로봇의 탐사 카메라로 부터 송신되는 파이프 내부 상태화면을 모니터에 디스플레이하여 모니터링을 함과 동시에 획득 데이터를 D/B화하는 기능을 가지도록 설계하였다.
대상 데이터
- 기계간 인터페이스.자연어 처리 등 지능형 로봇 관련 3개 기술을 미래 10대 기술에 포함시켰다.
- 파이프 탐사로봇 시스템의 구성은 Micro-controller 89c2051 프로세스 기 반의 주 제어 반, RF통신부, 로봇 구동부, 모니 터부, 탐사화면의 D/B부 등으로 그림 1 과 같이 구성하였다.
성능/효과
- 그림 10과 같으며 고안 . 개발된 파이프 탐사 로봇의 주행 및 성능 실험을 그림 11과 같이 여러 조건의 파이프 주행 실험을 통하여 주행 중의 탐사성능이 양호함을 또한 확인할 수 있었다. 한편 개관적 인성 능평 가를 위 하여 한국산업 기 술재 단에 서 주관하는 “2(X)7 창의 적 종합설 계 경진대 회” 에 참가하여 많은 관심을 얻었으며 또한 우수한 성적으로 입상한 바도 있다 [7].
- 또한 그림 8과 같이 수신기의 수신 성능과 수신신호에 의한 모터 구동회로의 성능실험을 하였으며 이 실험에서는 구동휠에 실제로 로드가 부가되 었을 경우 토오크가 다소 저하됨을 확인하였으나 이는 통상적인 것으로 탐사로봇의 정상적인 구동에는 문제가 되지 않음을 확인하였다. 단계적으로 위의 두 가지 모듈실험을 합하여 그림 9와 같이 주 제어반과 탐사로봇간의 송수신 실험을 행하였으며 전체적으로 만족할 만한 성능을 얻을 수 있었다.
- 안정성을 확인할 수 있었다. 또한 그림 8과 같이 수신기의 수신 성능과 수신신호에 의한 모터 구동회로의 성능실험을 하였으며 이 실험에서는 구동휠에 실제로 로드가 부가되 었을 경우 토오크가 다소 저하됨을 확인하였으나 이는 통상적인 것으로 탐사로봇의 정상적인 구동에는 문제가 되지 않음을 확인하였다. 단계적으로 위의 두 가지 모듈실험을 합하여 그림 9와 같이 주 제어반과 탐사로봇간의 송수신 실험을 행하였으며 전체적으로 만족할 만한 성능을 얻을 수 있었다.
- 먼저 그림 7에서와 같이 송신기 및 송신회로의 성능실험을 하였으며 허용거리에서 비교적 양호한 신호 파형과 안정성을 확인할 수 있었다. 또한 그림 8과 같이 수신기의 수신 성능과 수신신호에 의한 모터 구동회로의 성능실험을 하였으며 이 실험에서는 구동휠에 실제로 로드가 부가되 었을 경우 토오크가 다소 저하됨을 확인하였으나 이는 통상적인 것으로 탐사로봇의 정상적인 구동에는 문제가 되지 않음을 확인하였다.
- 설계하고 이를 하드웨 어로 구현하였다. 시제품을 설계, 제작 및 개발하고 성능평가를 한 결과 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 기존의 고정크기의 파이프 탐사로봇 구조에서 제안한 파이프 탐사로봇의 구조는 파이프 벽을 스프링의 장력으로 밖으로 밀어내는 장력 이용 방식으로 고안하고 설계하였으며 이는 상당한 정도의 허용한계내의 파이프 크기 변화에 적응하는 구조임을 성능시험을 통하여 알 수 있었다.
- 위와 같은 파이프 탐사 로봇구조 및 통신기능 개선으로 인해 로봇 한대로 허용오차내의 파이프 크기와 굴곡에 적응이 가능함으로써 운용의 효율성이 제고되었다. 또한 파이프 내부의 문제점(균열, 부식, 슬러지 등)을 사전 모니 터 링 하고 DB화하여 사고에 대하여 사전에 대처함으로서 사고예방이 가능하리라 기대한다.
후속연구
- 또한 새로이 제안하고 설계 . 개발된 파이프 탐사로봇은 별도의 특별한 기술적인 사전교육 없이 바로 현장에서 운용이 가능하며 소형, 경 량이므로 운반과 동작이 매우 유용하리라 생각한다.
- 향후 고안 . 개발한 파이프 탐사로봇에 문제 처치기능과 자기위치 인식기능을 가지도록 함과 동시에 네트웍 에 기 반한 URC 개념 의 구동방식으로 계속 연구해 나갈 예정으로 있다.
- 제고되었다. 또한 파이프 내부의 문제점(균열, 부식, 슬러지 등)을 사전 모니 터 링 하고 DB화하여 사고에 대하여 사전에 대처함으로서 사고예방이 가능하리라 기대한다. 또한 새로이 제안하고 설계 .
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