R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200909TRPI-C053654-01 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 환경대응형 관로 탐사로봇의 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2009-08-21 ~ 2009-12-19 | |||||
| 연구책임자 | 최창혁 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 24,000,000 원 기업 : 16,040,000 원 계 : 40,040,000 원 |
총연구비 | 정부 : 24,000,000 원 기업 : 16,040,000 원 계 : 40,040,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)지능형빌딩시스템기술연구소 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
- 본 연구는 각종 다양한 종류의 배관의 내부 상태를 탐사하기 위한 것으로서, 초음파 검사와 같이 간접적으로 검사하는 방식과는 달리 배관 내부에 직접 투입되어 배관을 따라 이동하는 탐사로봇에 관한 것이다. - 본 탐사로봇 시스템을 이용하게 되면 사람의 손길이 닿기 어려운 상하수도, 가스 배관 등의 지하 매설 배관이나 원자력, 화력, 수력 발전소의 배관 시설, 가스운반선, 유조선, 화학공장내의 복잡하게 얽힌 플랜트 배관 설비 등 각종 배관 내부를 이동하며 효율적으로 검사를 실시할 수 있다. - 현재 플랜트 내의 배관 설비와 같이 3차원으로 설치된 배관에 대한 상용화된 탐사로봇시스템은 전무한 상태이며, 하수관 내부 검사를 위한 관거 탐사용 자주로봇 시스템이 보편화 되고 있는 추세이나 이 또한 로봇 제어에 있어 운용자의 수동조작에 의존하며, 단순 CCTV검사 기능만을 제공하는 정도에 그 치고 있다. - 배관 내부는 일반적으로 좁은 공간으로 이루어져 있고 입체적인 형상을 가진 특수한 환경이기 때문에 로봇의 크기와 형상은 제한적일 수밖에 없으며 이동체가 원활하게 움직이기 어렵다. 그러므로 배관로봇의 개발에 있어서 모든 배관요소를 자유롭게 주행할 수 있는 이동성의 확보가 우선시 되고, 이를 위해 다양한 메커니즘에 대한 연구가 이루어지고 있다. - 기술의 핵심은 배관의 내면과 충분한 접촉면적을 확보하면서 배관의 내면에 밀착될 수 있어 배관 내에서 안정적으로 지지될 뿐만 아니라 수직방향으로의 경로변경이 용이하도록 구조가 개선된 배관 탐사로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. - 카메라와 각종 센서를 이용하여 배관 내부의 상태를 잘 전달하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 도움을 주어야 한다. 여기서 상태라는 것은 배관의 손상 여부 및 위치, 퇴적물 유무 등을 의미한다. [최종목표] - 로봇에는 ARM 계열의 제어기를 사용하여 모터제어와 상위 Station으로의 통신을 수행하게 된다. - 로봇과 상위 Station간에는 RS485 통신을 수행하여 1km 이상의 장거리에서도 로봇과 사용자간의 통신이 가능하도록 한다. - 상위 Station에는 다양한 UI와 로봇에 장착된 영상 정보를 처리하여 원하는 정보를 얻을 수 있도록 각종 알고리즘을 탑재하도록 한다. - 카메라에는 적외선조명을 장착하여 배관의 어두운 부분에 적응하도록 하였으며, 영상 안정화(image stabilization) 툴을 활용함으로써 입력영상의 질을 향상하도록 한다. - 결과물은 배관 탐사로봇으로서 다음과 같은 사양 갖는다. 검사대상: 내경 100mm 검사속도: 3 ~ 5 m/min 탑재검사장비: 카메라 검사거리: 왕복거리 최대 2km 이동능력: 수평관, 수직관, 곡관, 분기관, T-branch 형태의 수직관 주행, 15%관경변화 대응 견인능력: 자중포함 20kg 구동메커니즘: 바퀴형 벽면압착구조, 분절형이동체 조향메커니즘: 차륜구동(differential) 전원: tether cable을 통한 외부공급 제어방식 원격제어(joystick 및 컴퓨터) 제어기: 듀얼코어급 노트북 혹은 전용제어기 통신방식: RS485를 이용한 광통신 기타 - modular design을 통한 다양한 부가 모듈 장착 가능 - 방수, 방진을 통한 상용화 이슈 해결 - 온도, 습도 센서 등을 활용한 내부 환경 정보 모니터링 가능 - 사용자 인터페이스에서는 로봇의 원격조작을 가능하게 하며, 배관의 형상, 카메라 영상, 각종 센서 데이터 및 로봇으로부터 전달된 이벤트 등이 표시된다. [연구내용 및 범위] □ 연구동향 및 제품 조사 - Design Concept 설정 - 각종 시스템 벤치마킹 - 해외 회사 및 연구실 접촉 □ 로봇 제작 - 기구 설계 및 제작 - H/W 설계 및 제작 - F/W 및 각종 통신 구현 - 통신 및 각종 module test - 방수 기술 적용 □ 상위 Station 개발 및 통합 - GUI 개발 - 센서융합 알고리즘 구현 - Mapping 알고리즘 구현 □ 시제품 조립 - 기구 조립 및 테스트 - 상위 Station과의 연동 테스트 및 안정화 □ Field Test 수행 - 관로 실험 testbed 구축 - 평가 및 개선 방안 모색 - 종합보고서 작성 |
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| 색인어 | 한글 | 탐사 로봇 | 관로 | 매핑 | 센서 융합 | 원격조종 |
| 영문 | Inspection Robot | Pipe | Mapping | Sensor Fusion | Remote Operation | |
| 최종보고서 | 0795_환경대응형 관로 탐사로봇의 개발.pdf | |||||