KR-20260060611-A - Spherical Robot for Pipe Cleaning

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Abstract

본 발명은 도시의 상하수도 배관이나 공장/플랜트의 각종 설비를 구성하는 파이프라인 등의 내부 청소에 사용될 수 있는 배관청소용 구형 로봇을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 배관청소용 구형 로봇은 바퀴 없이 구름운동하면서 파이프 내부 표면의 이물질/노폐물 등을 점착 제거하게 된다. "본 과제(결과물)는 교육부와 한국연구재단의 재원으로 지원을 받아 수행된 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)의 연구결과입니다."

Inventors

김대건
이동운

Assignees

동서대학교 산학협력단

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241025

Claims (3)

파이프(10)의 내부에 배치되어 이동하면서 청소를 수행하는 배관청소용 로봇에 있어서, 내부공간을 형성하는 본체프레임(100); 상기 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되고, 상기 본체프레임(100)의 이동을 유도하는 구동장치(200); 상기 본체프레임(100)의 좌우 측면을 제외한 외주면 부위에 부착 고정되고, 좌우측이 일정크기 만큼 절단된 구(救) 형상으로 이루어지며, 표면에 이물질제거 브러쉬(700)가 돌출형성되고, 상기 본체프레임(100)의 이동에 따라 상기 파이프(10)의 내주면을 따라 구름운동하게 되는 구형 회전튜브(300); 상기 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되고, 상기 구동장치(200)의 동작을 제어하는 컨트롤러(800);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관청소용 구형 로봇.
제 1항에 있어서, 상기 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되고, 상기 구형 회전튜브(300)와 연결되며, 상기 구형 회전튜브(300)의 내부로 유체를 유출입시키면서 상기 구형 회전튜브(300)의 크기를 조절하게 되는 유압 조절기(400);를 더 포함하고, 상기 구형 회전튜브(300)는 변형가능한 수지 소재로 이루어져 상기 파이프(10)의 크기에 맞추어 팽창되거나 축소되고, 상기 컨트롤러(800)는 상기 유압 조절기(400)의 동작을 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 배관청소용 구형 로봇.
제 1항에 있어서, 상기 본체프레임(100)의 좌우 측면에 돌출형성되어 상기 본체프레임(100)의 좌측 영상정보와 우측 영상정보를 실시간 획득하게 되는 카메라(500); 상기 본체프레임(100)의 좌우 측면에 돌출형성되고, 투명 소재로 이루어지며, 내부에 상기 카메라(500)를 배치시키면서 외부로부터 보호하게 되는 반구형 투명보호캡(600);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배관청소용 구형 로봇.

Description

배관청소용 구형 로봇{Spherical Robot for Pipe Cleaning} 본 발명은 도시의 상하수도 배관이나 공장/플랜트의 각종 설비를 구성하는 파이프라인 등의 내부 청소에 사용될 수 있는 배관청소용 구형 로봇에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 바퀴 없이 구름운동하면서 파이프 내부 표면의 이물질/노폐물 등을 점착 제거하는 배관청소용 구형 로봇에 관한 것이다. 산업의 급격한 성장과 경제의 발달로 인해 무수히 많은 배관들이 매설되어 있고, 노후화된 배관이 많아지고 있다. 상수도관의 경우 대도시 사회에서 라이프라인(life line)으로 실생활에 필수적이며, 최적의 수입, 수량 및 수질을 공급하는 중요한 시설이다. 이러한 배관들은 일반적으로 연장 길이가 매우 길고, 여러 길래의 지관으로 구성되어 있으며, 지하에 매설되어 있는 경우가 많다. 배관을 주기적으로 점검 및 보수를 하지 않는다면 노폐물이 누적되어 막혀 배관의 기능을 상실할 수도 있다. 이에 따라, 배관 내부를 주행하면서 배관 내벽을 청소할 수 있는 배관청소용 로봇이 개발되었는데, 이와 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1569287호 "배관의 내부 청소용 이동 로봇", 등록번호 제10-1819279호 "배관청소로봇" 등이 출원되어 있다. 그러나 종래 배관청소용 로봇의 경우 배관 내부 주행을 위하여 바퀴나 무한궤도를 구비하는 구조임에 따라, 구성이 복잡해지면서 로봇 제조비용이 증대되고, 고장이 발생하거나 작동 중 손상/파손되는 경우가 많아 이를 개선할 수 있는 로봇 구조설계가 필요한 실정이었다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇의 외형도; 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇의 세부 구성을 보여주기 위한 블록도; 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇의 크기 조절 구조를 보여주기 위한 도면이다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다. 본 발명은 상하수도 배관, 공장/플랜트의 각종 설비를 구성하는 파이프라인, 기타 각종 파이프(10)의 내부에 배치되어 이동하면서 청소를 수행하는 배관청소용 로봇에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇은 도 1과 도 2에서와 같이 본체프레임(100), 구동장치(200), 구형 회전튜브(300), 유압 조절기(400), 카메라(500), 반구형 투명보호캡(600), 컨트롤러(800)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 본체프레임(100)은 내부공간을 형성하는 프레임으로, 내부가 비어 있는 구 형상, 원통체 형상, 육면체 형상 등으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 본체프레임(100)의 내부에 구동장치(200), 유압 조절기(400), 컨트롤러(800)가 배치되고, 본체프레임(100)의 외부에 구형 회전튜브(300), 카메라(500), 반구형 투명보호캡(600)이 배치된다. 구동장치(200)는 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되는 것으로, 본체프레임(100)의 이동을 유도하게 된다. 이를 위한 구동장치(200)의 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1541976호 "구형이동체 및 그 구동방법"에서 제안하고 있는 무게중심 이동에 의한 추진력 생성 구조, 이동방향 전환 구조가 적용될 수도 있다. 또한 등록번호 제10-2684699호 "링 부재를 포함하는 구형 로봇"에서 제안하고 있는 구름운동 구조가 적용될 수도 있다. 구형 회전튜브(300)는 본체프레임(100)의 좌우 측면을 제외한 외주면 부위에 부착 고정되는 것으로, 좌우측이 일정크기 만큼 절단된 구(救) 형상으로 이루어진다. 이와 같은 구형 회전튜브(300)는 본체프레임(100)의 이동에 따라 파이프(10)의 내주면을 따라 구름운동하게 되는데, 구형 회전튜브(300)의 표면에는 이물질제거 브러쉬(700)가 돌출형성되어 파이프(10) 내부의 이물질, 노폐물 등이 이물질제거 브러쉬(700)에 부착되면서 제거된다. 한편 본 발명의 실시예에 따른 구형 회전튜브(300)는 변형가능한 수지 소재로 이루어져 파이프(10)의 크기에 맞추어 팽창되거나 축소된다. 유압 조절기(400)는 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되어 구형 회전튜브(300)와 연결되는 것으로, 구형 회전튜브(300)의 내부로 유체를 유출입시키면서 구형 회전튜브(300)의 크기를 조절하게 된다. 유체로는 공기가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 카메라(500)는 본체프레임(100)의 좌우 측면에 돌출형성되어 본체프레임(100)의 좌측 영상정보와 우측 영상정보를 실시간 획득하게 되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 카메라(500)는 본체프레임(100)의 좌우 측면 중앙부위에 배치되는 반구형 카메라(500a)로 이루어져 파이프(10) 내부의 전체적인 영상이 획득될 수 있도록 한다. 이와 같이 카메라(500)에 의해 획득된 영상정보는 무선통신으로 외부전송되어 외부의 관리서버를 통해 파이프 내부상태가 정확하고 정밀하게 모니터링될 수 있도록 한다. 반구형 투명보호캡(600)은 투명 소재로 이루어져 본체프레임(100)의 좌우 측면에 돌출형성되는 것으로, 내부에 카메라(500)를 배치시키면서 외부로부터 보호하게 된다. 이와 같은 반구형 투명보호캡(600)은 경질의 합성수지 소재로 이루어질 수 있다. 이와 같은 반구형 투명보호캡(600)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇은 전체적으로 구 형상을 이루게 되면서 전방향으로 원활하고 안정되게 구름운동할 수 있게 된다. 컨트롤러(800)는 본체프레임(100)의 내부공간에 배치되는 것으로, 구동장치(200)와 유압 조절기(400)의 동작을 제어하게 된다. 컨트롤러(800)는 구동장치(200)를 제어하면서 배관청소용 구형 로봇의 이동속도, 이동방향을 조절하게 되고, 유압 조절기(400)를 제어하면서 도 4에서와 같이 파이프(10)의 크기에 맞추어 구형 회전튜브(300)의 크기를 조절하게 된다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇은 1)내부공간에 구동장치(200)가 구비된 본체프레임(100)의 외주면을 둘러싸는 구형 회전튜브(300)에 이물질제거 브러쉬가 돌출형성되고, 구동장치에 의해 본체프레임-구형 회전튜브가 구름운동하면서 배관을 구성하는 파이프의 내주면을 이동하는 구조를 제공함으로써 구성이 단순화되어 제조원가가 절감되는 한편, 사용과정에서의 고장, 손상, 파손이 최소화되는 새로운 형태의 배관청소용 구형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 파이프의 내주면과 직접 접촉하면서 구름운동하는 구형 회전튜브가 변형 가능한 소재로 이루어지고, 유압 조절기와 연결되어 팽창/축소되는 구조를 제공함으로써 파이프의 크기에 맞추어 로봇의 크기를 조절하여 청소를 수행할 수 있게 되고, 이에 따라 배관청소 효율이 증대될 수 있는 상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 배관청소용 구형 로봇을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.