[논문]배관 청소에 최적화된 PWMC 기반 청소로봇 개발

한민석; 이윤건; 김재욱; 최병훈

문제 정의

본 논문은 PWM제어를 기반으로 한 아파트 배관청소에 최적화된 배관청소 로봇을 제안하였다. 제안한 기법을 통해 기존 방법의 단점을 최소화하고 자동화를 통하여 노동력 및 청소비용에 대한 절감 효과를 얻었다.
특히 소모성이 높은 재료에 의하여 청소의 비용증가에 큰 원인이 되고 있다. 본 논문은 위의 문제점을 개선한 배관 청소로봇을 제안한다.

제안 방법

2단계는 스프링을 활용한 크기 조절 기능 모듈의 개발로써 이 부분에서는 각 배관의 직경에 따라 모듈의 크기를 자동으로 조절하기 위하여 링크부분에 스프링을 활용하여 Fig 2와 같이 X자 구조로 구성하였다. 기존의 목표치를 기준으로 크기조절을 최대 29cm, 최소 17cm로 조절이 가능하도록 설정하였고, 실험을 통하여 충분한 마찰력과 더불어 배관이동 및 청소에 관하여 문제가 발생하지 않음을 확인하였다.
이는 Fig 3와 같이 구모양의 봉을 일정한 간격의 틈을 두고 감싸고 있는 모양으로 제작하였다. 45도 이상으로 회전할 수 있는 2개의 유니버셜 조인트(Universal joint) 2개를 중간 연결 축으로 활용하였고 그리하여 90도 이상으로 꺾인 배관을 이동할 수 있게 만들었다.
PWM 속도제어 기반 배관 청소로봇 진행 속도 측정 기법을 통하여 배관 청소로봇의 진행 속도 측정 기법에 대한 연구를 진행하였다. 속도 측정을 위하여 직경 260mm의 아크릴 배관에 청소 모듈을 삽입 한 후 실제 진행 속도를 측정하였다.
모터드라이브 1개당 2개의 모터를 구동할 수 있으며, 같은 방향, 같은 속도로 구동하므로 입력 핀에 같은 입력이 들어간다. 모터를 구동하는 전압에 PWM신호를 적용하여 속도제어를 가능하게 하였다.
배관 청소로봇의 소프트웨어는 Free Scale Board기반으로 구현되었다. 보드의 전압부분과 PWM관련한 부분이 활용되었으며, 다수의 모터를 연결하여 제어하기 위하여 모터 드라이버를 다른 보드에 제작하였다.
모터제어를 위하여 활용한 PWM은 표준화 펄스의 진폭(PAM)이 일정하고 그 펄스폭이 전송하고자 하는 신호에 따라 변화시키는 변조 방식으로써, 모터 제어나 전압제어에 널리 이용되는 방식이다. 본 논문에서는 PWM제어를 통하여 다수의 모터에 동시에 전압을 제공하여 작동하게 하였으며, 속도제어 방식 및 전진, 후진, 정지 기능을 탑재하였다.
PWM 속도제어 기반 배관 청소로봇 진행 속도 측정 기법을 통하여 배관 청소로봇의 진행 속도 측정 기법에 대한 연구를 진행하였다. 속도 측정을 위하여 직경 260mm의 아크릴 배관에 청소 모듈을 삽입 한 후 실제 진행 속도를 측정하였다. 총 길이 2m의 배관을 9V의 전압과 1.
Fig 5은 3D PRINTER 제작과정을 통해서 제작된 하드웨어를 보여준다. 이러한 하드웨어 구현에 있어서 전체적인 부분의 세밀한 연결부분 및 Universal joint는 Google Sketchup을 통한 설계를 거쳐 3D PRINTER를 활용하여 제작을 하였다.
모듈의 앞부분은 청소부의 부분이 추가되기 때문에 청소부를 포함한 크기가 뒤 모듈의 크기와 같도록 제작하였다. 전체구성을 모듈 2개와 중간에 유니버셜 조인트(Universal joint)를 장착하여 배관이 곡선 부분을 통과할 수 있게 하였다.
하드웨어는 직경 260mm 배관을 기준으로 구성을 하였기에 모듈의 크기는 각각 20cm 로 구성하였으며, 중간의 유니버셜 조인트(Universal joint)의 크기는 10cm로 제작하였다. 청소부는 앞의 모듈에 포함을 시켰으며, 앞부분 모듈의 몸체 파이프 부분의 길이를 줄여 제작하였다. 청소로봇의 전체적인 외관은 알루미늄 파이프로 모듈 몸체의 축을 구성하였으며, 하드웨어 구현은 크게 3단계로 나눌 수 있다.
5A의 전류를 넣었을 때, 약 12초 만에 통과하였다. 평균적인 속도를 13.1cm/sec로 지정을 하였으며, PWM속도제어를 통하여 속도를 구간별로 제어 가능케 하였다.

대상 데이터

하드웨어는 직경 260mm 배관을 기준으로 구성을 하였기에 모듈의 크기는 각각 20cm 로 구성하였으며, 중간의 유니버셜 조인트(Universal joint)의 크기는 10cm로 제작하였다. 청소부는 앞의 모듈에 포함을 시켰으며, 앞부분 모듈의 몸체 파이프 부분의 길이를 줄여 제작하였다.

이론/모형

배관 청소로봇의 소프트웨어는 Free Scale Board기반으로 구현되었다. 보드의 전압부분과 PWM관련한 부분이 활용되었으며, 다수의 모터를 연결하여 제어하기 위하여 모터 드라이버를 다른 보드에 제작하였다.
배관 청소로봇의 하드웨어의 최적화된 작동을 위한 모터 선정을 하여야 한다. 이를 위하여 하드웨어의 전체의 무게에 따라서 최적의 경량 모터를 선정하였으며, 다수의 모터를 제어하고 속도제어를 위한 방법론으로 PWM(Pulse Width Modulation)을 활용하였다. 모터 선정은 Fig 1가 반영되었다.

성능/효과

2단계는 스프링을 활용한 크기 조절 기능 모듈의 개발로써 이 부분에서는 각 배관의 직경에 따라 모듈의 크기를 자동으로 조절하기 위하여 링크부분에 스프링을 활용하여 Fig 2와 같이 X자 구조로 구성하였다. 기존의 목표치를 기준으로 크기조절을 최대 29cm, 최소 17cm로 조절이 가능하도록 설정하였고, 실험을 통하여 충분한 마찰력과 더불어 배관이동 및 청소에 관하여 문제가 발생하지 않음을 확인하였다.
본 논문은 PWM제어를 기반으로 한 아파트 배관청소에 최적화된 배관청소 로봇을 제안하였다. 제안한 기법을 통해 기존 방법의 단점을 최소화하고 자동화를 통하여 노동력 및 청소비용에 대한 절감 효과를 얻었다. 각 배관 크기에 대한 크기 조절기능으로 다방면으로 활용이 가능할 것으로 보인다.

후속연구

제안한 기법을 통해 기존 방법의 단점을 최소화하고 자동화를 통하여 노동력 및 청소비용에 대한 절감 효과를 얻었다. 각 배관 크기에 대한 크기 조절기능으로 다방면으로 활용이 가능할 것으로 보인다. 위의 논문에서 제안하는 방식에 카메라를 이용하여 영상인식을 도입하면 더욱 활용적인 부분이 가능할 것으로 예상이 된다.
각 배관 크기에 대한 크기 조절기능으로 다방면으로 활용이 가능할 것으로 보인다. 위의 논문에서 제안하는 방식에 카메라를 이용하여 영상인식을 도입하면 더욱 활용적인 부분이 가능할 것으로 예상이 된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

배관 청소에 최적화된 PWMC 기반 청소로봇 개발
Development of Cleaning Robot Based on PWMC to Optimized for the In-Pipe Cleaning 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

배관 청소에 최적화된 PWMC 기반 청소로봇 개발 Development of Cleaning Robot Based on PWMC to Optimized for the In-Pipe Cleaning 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

배관 청소에 최적화된 PWMC 기반 청소로봇 개발
Development of Cleaning Robot Based on PWMC to Optimized for the In-Pipe Cleaning 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper