MOBILE ROBOT FOR MAINTENANCE OF UNDERGROUND STRUCTURES AND METHOD FOR CREATE AN AUTONOMOUS ACTION USING THE SAME

본 발명은 지하구조물 유지보수를 위한 이동 로봇 및 그것을 이용한 자율 동작 생성 방법에 관한 것으로, 지하구조물 유지보수를 위한 이동 로봇에 있어서, 지하구조물 유지보수를 위한 작업 환경의 정보를 입력받는 입력부, 암(arm)형태의 매니퓰레이터에 장착된 레이더 모듈 및 상기 레이터 모듈의 주변에 설치된 복수의 롤러의 회전 각도를 이용하여 상기 레이더 모듈과 상기 지하구조물의 측정 대상과의 거리 값을 측정하는 거리 측정부, 상기 측정된 거리 값을 이용하여 상기 레이더 모듈의 방위 오차 값을 추정하고, 상기 추정된 방위 오차값이 임계값보다 보다 큰 경우, 상기 레이더 모듈과 상기 지하 구조물의 측정 대상이 평행을 이루도록 매니퓰레이터의 방위를 보정하는 방위 보정부, 상기 레이더 모듈과 측정 대상이 평행을 이루면, 상기 레이더 모듈을 상기 측정 대상에 밀착시켜 상기 레이더 모듈을 통해 상기 측정 대상을 스캔하고, 스캔 결과로 상기 측정 대상의 침수부의 여부를 판단하여 관리자 서버로 전송하는 제어부, 그리고 상기 제어부의 제어에 의해 속도 및 이동 방위를 조절하여 이동하는 모바일 플랫폼부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 지하구조물의 내부 노후 또는 열화된 콘크리트 표면 보수 작업에서 작업자를 격리시키고, 로봇이 자율 동작으로 유지보수 작업을 진행함으로써, 작업의 효율 및 안전성이 향상될 수 있다

Design of remote communication module for flood detection robot on reinforced concrete box culverts

최근 세계적으로 도심지에서 지반침하 및 도로함몰 등의 사고가 빈번하게 발생되고 있으며, 이로 인한 국민 불안감 확산과 경제적 손실이 증가하고 있다. 지반침하는 다양한 요인에 의하여 발생하는데, 하수관로 외벽에 고인 지하수 가 외벽의 손상된 부분을 통해 토사와 함께 유입되면서 발생하는 공동이 주요 원인으로 알려져 있다. 공동을 예방 하기 위해서는 외벽 침수부를 탐지하여 사전에 보수하는 작업이 필요하지만, 기능 인력 고령화로 인해 인력 수급이 점점 어려워지고 있다. 이런 문제점의 해결책으로서 건설현장에 로봇을 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있 다. 본 연구에서는 박스형 하수관로 외벽 침수부 탐지 로봇 시스템의 소개와 그 한계점을 해결하기 위해 탐지 로봇 의 원격 제어를 위한 통신 모듈의 설계를 제안하였다

Design of automatic locomotion algorithm for mobile platform of a Moistened area detection robot in box culvert

최근 사회적으로 문제가 되고 있는 지반 침하(Sinkhole)는 하수관로 외벽의 침수부로 인한 하수관로 붕괴가 그 원인중 하나이다. 침수부로 인한 하수관로 붕괴를 예방하기 위해서는 하수관로 외벽에 존재하는 침수부를 찾아내어 사전에 보수하는 작업이 필요하다. 그러나 침수부 탐지 작업이 이루어지는 하수관로는 작업 중 추락, 낙하, 감전의 위험이 매우 큰 열악한 환경이기 때문에 해당 작업에 대한 기능 인력의 기피 현상과 그로 인한 인력 수급 불균형 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제의 해결책으로써 최근 로봇을 이용한 건설 자동화에 대한 연구가 이루어지고 있다.이 논문에서는 박스형 하수관로의 침수부 탐지 작업의 자동화를 위한 침수부 탐지 로봇을 소개한다. 특히 침수부탐지 로봇의 구성요소 중 하나인 로봇 이동 플랫폼의 작업 영역간 이동을 위한 자율주행 알고리즘에 대해 설명하였다. 박스형 하수관로 침수부 탐지 로봇은 작업자를 대신하여 하수관로 외벽의 침수부를 찾기 위해 개발되었다. 상기로봇은 작업 수행을 위한 로봇 작업 플랫폼, 작업 위치로 이동하기 위한 로봇 이동 플랫폼, 하수관로 외벽의 침수부탐지를 위한 침수부 탐지 모듈, 그리고 작업 수행을 위한 로봇의 동작의 생성 및 제어를 담당하는 통합 모션 제어기로 구성된다. 침수부 탐지 로봇의 자율적인 작업을 위해서는 로봇의 작업 영역 자율 주행이 가능해야 한다. 로봇이동 플랫폼의 자율주행 알고리즘은 침수부 탐지 로봇이 하수관로 내벽과 일정한 거리 및 방위를 유지하며 작업 영역을 자율적으로 반복주행하기 위한 궤적을 생성한다. 제안된 알고리즘의 성능은 시뮬레이션을 통해 검증 된다