(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内壁に支持して配管内壁に沿って走行可能な前方キャリッジおよび後方キャリッジと、
前記前方キャリッジと前記後方キャリッジとの間を連結し、柔軟性が調節されるホルダと
を含み、
前記ホルダは、空気の注入または排出によって内部圧力が変化するエアセルを含み、前記エアセルの内部圧力に応じて柔軟性が調節され、
前記エアセルは、
前記前方キャリッジに隣接して設けられる第１エアセルと、
前記後方キャリッジに隣接して設けられる第２エアセルと
を含み、
前記第１エアセルと前記第２エアセルとは、互いに離隔している、配管内部走行ロボット。
【請求項２】
前記ホルダは、前記第１エアセルと前記第２エアセルとの間に設けられ、前記ホルダの外側に沿って離隔配置される複数の支持ローラを含む、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項３】
曲管を通過する場合、前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジが前記曲管を走行するように前記ホルダが柔軟になる、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項４】
前記配管において下部の開放された区域を直線に通過する場合、前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジが直線に走行するように前記ホルダが硬くなる、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項５】
前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジは、
空圧で作動するエアシリンダと、
前記エアシリンダの後端に設けられる第１プレートと、
前記第１プレートの外側に連結されるガイドポストと、
前記ガイドポストの端部に連結される第２プレートと、
前記第１プレートおよび前記第２プレートにそれぞれ回動可能に連結された第１リンクおよび第２リンクを有するリンク部と、
前記リンク部の先端に連結されるローラ部と
を含む、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項６】
前記ローラ部は、
前記第１リンクの先端に連結され、駆動モータが連結された駆動ローラと、
前記第２リンクの先端に連結される補助ローラと
を含む、請求項５に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項７】
外部電源から電力が供給されて前記前方キャリッジおよび後方キャリッジに駆動力を提供する駆動モータと、
前記前方キャリッジおよび後方キャリッジと共に前記配管を移動し、スイッチの作動によって前記外部電源と前記駆動モータとの間の電流経路に選択的に連結される内部電源と、
前記外部電源によって前記駆動モータに提供される電力と現在要求される目標電力との間の電力偏差が発生した場合、前記スイッチを作動させて前記内部電源を連結することによって、前記電力偏差だけ前記駆動モータに提供される電力を補償する制御部と
を含む、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項８】
前記外部電源は、前記配管の外部の一地点に固定され、前記駆動モータは、前記電流経路の少なくとも一部を構成する電源ケーブルを介して前記外部電源から電力が供給される、
請求項７に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項９】
前記駆動モータに提供される電圧を測定する電圧測定部をさらに含み、
前記制御部は、前記電圧測定部で測定された電圧と前記目標電力による目標電圧との間の電圧偏差が発生する場合、前記内部電源を連結して前記電圧偏差値を補償する、請求項８に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１０】
前記駆動モータに提供される電流を測定する電流測定部をさらに含み、
前記制御部は、前記電流測定部で測定された電流と前記目標電力との関係から前記目標電圧を決定する、請求項９に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１１】
前記制御部は、前記電圧偏差が基準電圧値以上の場合、前記内部電源を連結し、前記測定された電流が大きいほど前記基準電圧値をより小さい値に決定する、請求項１０に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１２】
外部電源から電力が供給されて前記前方キャリッジおよび後方キャリッジに駆動力を提供する駆動モータと、
前記外部電源を含み、前記駆動モータに選択的に連結される駆動回路と、
前記駆動モータに選択的に連結される制動回路と、
前記駆動回路および制動回路のいずれか１つを前記駆動モータとの連結状態に制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの走行モードで前記駆動回路を連結状態に制御し、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの制動モードで前記制動回路を連結状態に制御する、請求項１に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１３】
前記駆動モータの両端には、前記駆動回路および制動回路のいずれか１つと選択的に連結される制御スイッチがそれぞれ設けられ、
前記制御部は、前記制御スイッチを制御して前記駆動回路および制動回路の連結状態を制御する、請求項１２に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１４】
前記制動回路には、抵抗部が含まれている抵抗線路と短絡状態の非抵抗線路とが並列的に設けられ、前記抵抗線路および非抵抗線路のいずれか１つを前記駆動モータの両極の間に連結する抵抗スイッチが設けられた、請求項１２に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１５】
前記制御部は、前記制動モードのうち、一般制動モードの場合、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの速度が基準速度以上の場合、前記制動回路で前記抵抗線路を連結し、前記基準速度未満の場合、前記制動回路で前記非抵抗線路を連結する、請求項１４に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１６】
前記制御部は、前記制動モードのうち、急制動モードの場合、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの速度に関係なく前記制動回路で前記非抵抗線路を連結する、請求項１４に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１７】
前記抵抗部は、温度が増加するほど抵抗値が低くなるＮＴＣ素子を含む、請求項１４に記載の配管内部走行ロボット。
【請求項１８】
前記抵抗部は、前記制御部によって抵抗値が調節される可変抵抗と前記ＮＴＣ素子とが直列配置され、
前記駆動モータは、電源ケーブルを介して前記駆動回路および制動回路と連結され、
前記可変抵抗は、前記電源ケーブルの長さが長いほど抵抗値がより小さいように調節される、請求項１７に記載の配管内部走行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内部を走行する配管内部走行ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用設備の配管内部を移動しながら配管の状態を探査し補修するために配管内部を走行できるロボットが要求される。
【０００３】
従来のロボットは、車輪やローラを駆動するための電気モータおよび電気ケーブルを備えている。しかし、発電所用の高温高圧配管やガス管のような配管では、電気スパークによる爆発の危険性によって電気モータおよび電気ケーブルの使用が限られる。したがって、このような爆発の危険性がある配管内部探査のために、電気的駆動手段ではない他の動力源によって駆動可能な改善された構造の移動ロボットが要求される。
【０００４】
配管は、製作誤差によって、完全な円形ではない楕円の形態を呈する。また、配管は、９０゜エルボ、４５゜エルボ、ティー（Ｔｅｅ）およびレデューサのような複数の付属品が連結されて配管システムをなす。
【０００５】
このような配管と複数の付属品とが連結されて１つの配管システムをなし、ロボットは配管システムの複雑な経路を走行できなければならない。
【０００６】
ロボットは、下向きＴ管で連結された配管システムにおいて下部の開放された部分を通過して直線に走行したり、開放された部分に曲がって走行できるように要求される。
【０００７】
このような配管と複数の付属品とが連結されて１つの配管システムをなし、ロボットは配管システムの複雑な経路を走行できるようにすることは、重要な課題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような技術的背景に基づいてなされたものであって、本発明の実施形態は、複雑に連結された配管内部を移動できる配管内部走行ロボットを提供しようとする。
【０００９】
また、電力損失を効果的に補償して安定した走行が可能な配管内部走行ロボットを提供しようとする。
【００１０】
さらに、制動力を形成するための制動回路を構成することによって、走行ロボットの制動装置を除去したり最小化しながらも十分な制動力を確保できる配管内部走行ロボットを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットは、配管内壁に支持して配管内壁に沿って走行可能な前方キャリッジおよび後方キャリッジと、前記前方キャリッジと前記後方キャリッジとの間を連結し、柔軟性が調節されるホルダとを含む。
【００１２】
前記ホルダは、空気の注入または排出によって内部圧力が変化するエアセルを含むことができ、前記エアセルの内部圧力に応じて柔軟性が調節される。
【００１３】
前記エアセルは、前記前方キャリッジに隣接して設けられる第１エアセルと、前記後方キャリッジに隣接して設けられる第２エアセルとを含み、前記第１エアセルと前記第２エアセルとは、互いに離隔できる。
【００１４】
前記ホルダは、前記第１エアセルと前記第２エアセルとの間に設けられ、前記ホルダの外側に沿って離隔配置される複数の支持ローラを含むことができる。
【００１５】
曲管を通過する場合、前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジが前記曲管を走行するように前記ホルダが柔軟になる。
【００１６】
前記配管において下部の開放された区域を直線に通過する場合、前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジが直線に走行するように前記ホルダが硬くなる。
【００１７】
前記前方キャリッジおよび前記後方キャリッジは、空圧で作動するエアシリンダと、前記エアシリンダの後端に設けられる第１プレートと、前記第１フレートの外側に連結されるガイドポストと、前記ガイドポストの端部に連結される第２プレートと、前記第１プレートおよび前記第２プレートにそれぞれ回動可能に連結された第１リンクおよび第２リンクを有するリンク部と、前記リンク部の先端に連結されるローラ部とを含むことができる。
【００１８】
前記ローラ部は、前記第１リンクの先端に連結され、駆動モータが連結された駆動ローラと、前記第２リンクの先端に連結される補助ローラとを含むことができる。
【００１９】
外部電源から電力が供給されて前記前方キャリッジおよび後方キャリッジに駆動力を提供する駆動モータと、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジと共に前記配管を移動し、スイッチの作動によって前記外部電源と前記駆動モータとの間の電流経路に選択的に連結される内部電源と、前記外部電源によって前記駆動モータに提供される電力と現在要求される目標電力との間の電力偏差が発生した場合、前記スイッチを作動させて前記内部電源を連結することによって、前記電力偏差だけ前記駆動モータに提供される電力を補償する制御部とを含むことができる。
【００２０】
前記外部電源は、前記配管外部の一地点に固定され、前記駆動モータは、前記電流経路の少なくとも一部を構成する電源ケーブルを介して前記外部電源から電力が供給される。
【００２１】
前記駆動モータに提供される電圧を測定する電圧測定部をさらに含み、前記制御部は、前記電圧測定部で測定された電圧と前記目標電力による目標電圧との間の電圧偏差が発生する場合、前記内部電源を連結して前記電圧偏差値を補償することができる。
【００２２】
前記駆動モータに提供される電流を測定する電流測定部をさらに含み、前記制御部は、前記電流測定部で測定された電流と前記目標電力との関係から前記目標電圧を決定することができる。
【００２３】
前記制御部は、前記電圧偏差が基準電圧値以上の場合、前記内部電源を連結し、前記測定された電流が大きいほど前記基準電圧値をより小さい値に決定することができる。
【００２４】
外部電源から電力が供給されて前記前方キャリッジおよび後方キャリッジに駆動力を提供する駆動モータと、前記外部電源を含み、前記駆動モータに選択的に連結される駆動回路と、前記駆動モータに選択的に連結される制動回路と、前記駆動回路および制動回路のいずれか１つを前記駆動モータとの連結状態に制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの走行モードで前記駆動回路を連結状態に制御し、前記キャリッジの制動モードで前記制動回路を連結状態に制御することができる。
【００２５】
前記駆動モータの両端には、前記駆動回路および制動回路のいずれか１つと選択的に連結される制御スイッチがそれぞれ設けられ、前記制御部は、前記制御スイッチを制御して前記駆動回路および制動回路の連結状態を制御することができる。
【００２６】
前記制動回路には、抵抗部が含まれている抵抗線路と短絡状態の非抵抗線路とが並列的に設けられ、前記抵抗線路および非抵抗線路のいずれか１つを前記駆動モータの両極の間に連結する抵抗スイッチが設けられる。
【００２７】
前記制御部は、前記制動モードのうち、一般制動モードの場合、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの速度が基準速度以上の場合、前記制動回路で前記抵抗線路を連結し、前記基準速度未満の場合、前記制動回路で前記非抵抗線路を連結することができる。
【００２８】
前記制御部は、前記制動モードのうち、急制動モードの場合、前記前方キャリッジおよび後方キャリッジの速度に関係なく前記制動回路で前記非抵抗線路を連結することができる。
【００２９】
前記抵抗部は、温度が増加するほど抵抗値が低くなるＮＴＣ素子を含むことができる。
【００３０】
前記抵抗部は、前記制御部によって抵抗値が調節される可変抵抗と前記ＮＴＣ素子とが直列配置され、前記駆動モータは、電源ケーブルを介して前記駆動回路および制動回路と連結され、前記可変抵抗は、前記電源ケーブルの長さが長いほど抵抗値がより小さいように調節される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の実施形態は、複雑に連結された配管内部を容易に移動できる。
【００３２】
また、走行ロボットの駆動ローラに駆動力を提供する駆動モータに提供される電力に損失が発生しても、効果的かつ安定的に損失した電力を補償して走行することができる。
【００３３】
さらに、走行ロボットに制動回路を形成することによって、別途の制動装置を除去したり最小化しても、効果的に十分な制動力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットを示す斜視図である。
【図２】図１に適用されるキャリッジを示す斜視図である。
【図３】図１に適用されるホルダを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットの、下向きＴ管における下方向に走行する状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットの、下向きＴ管を渡って直線に走行する状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットが、外部電源と電源ケーブルを介して連結されて配管内部に位置した様子を模式的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットにおける、内部電源が設けられた電力回路図を概略的に示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットにおける、制動回路が設けられた駆動モータ関連回路を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
【００３６】
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付す。
【００３７】
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図示のところに限定されない。
【００３８】
さらに、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットを示す斜視図である。
【００４０】
図１を参照すれば、配管内部走行ロボット１００は、キャリッジ１０と、ホルダ２０とを含むことができる。
【００４１】
配管内部走行ロボット１００は、配管内部を検査する目的で利用可能であり、一例として、配管内部走行ロボット１００の進行方向にカメラ（図示せず）が設けられる。
【００４２】
キャリッジ１０は、前方キャリッジ１０ａと、後方キャリッジ１０ｂとを含む。配管内部走行ロボット１００は、キャリッジ１０で配管２００の内側壁を支持し走行することができる。
【００４３】
ホルダ２０は、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂとの間に位置し、前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂを互いに連結する。ホルダ２０は、空気の注入によって長さおよび内部圧力が変化可能である。
【００４４】
例えば、配管２００の状態に応じて、制御部９０によってホルダ２０に空気を注入または排出させてホルダ２０を柔軟にしてもよく、ホルダ２０を堅くしてもよい。
【００４５】
ここで、ホルダ２０が柔軟になるというのは、前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂの長さ方向が互いに異なるように相対位置が可変する状態を意味し、ホルダ２０が硬くなるというのは、前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂの間の相対位置または長さ方向が固定される状態を意味する。
【００４６】
このようにホルダ２０の状態を変化させることによって、前方キャリッジ１０ａまたは後方キャリッジ１０ｂは、ホルダ２０を介在して後方キャリッジ１０ｂまたは前方キャリッジ１０ａに支持または固定されて移動できる。
【００４７】
したがって、キャリッジ１０と、状態が変化可能なホルダ２０とを有する配管内部走行ロボット１００は、配管２００の直径の変化に対応することができ、曲管または下向きＴ管２１０を通過して直線走行を行うことができる。この時、ホルダ２０の柔軟性および長さは可変し、これによって、前方キャリッジと後方キャリッジの相対的な長さ方向や相互間の距離を可変させることができる。
【００４８】
図２は、図１に適用されるキャリッジを示す斜視図である。
【００４９】
図１および２を参照すれば、キャリッジ１０は、エアシリンダ１２と、プレート部１１と、リンク部１３とを含むことができる。キャリッジ１０は、配管２００の内側壁に支持されて走行することができ、配管２００の内側壁から離隔できる。
【００５０】
キャリッジ１０は、エアシリンダ１２を含む。エアシリンダ１２の内部に空気が流入または排出され、これにより、エアシリンダ１２は、長さが膨張または収縮可能である。
【００５１】
制御部９０は、前記ホルダ２０の柔軟性を調節して前記前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂ間の相対位置の拘束の有無を決定することができる。
【００５２】
前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂのエアシリンダ１２は、制御部などによってそれぞれ制御される。例えば、前方キャリッジ１０ａのエアシリンダ１２に空気が流入し、後方キャリッジ１０ｂのエアシリンダ１２に空気が排出される。この場合は、前方キャリッジ１０ａは、配管２００の内側壁に支持されて走行できる状態であり、後方キャリッジ１０ｂは、配管２００の内側壁から離隔していて、走行できない状態である。ただし、前方キャリッジ１０ａの走行に牽引されて、後方キャリッジ１０ｂは配管２００内部への移動は可能である。
【００５３】
プレート部１１は、第１プレート１１ａと、第２プレート１１ｂとを含む。
【００５４】
第１プレート１１ａは、エアシリンダ１２の後端に連結される。第２プレート１１ｂは、第１プレート１１ａとガイドポスト１６で連結されており、ガイドポスト１６の端部に連結されて固定される。エアシリンダ１２の後端に設けられる第１プレート１１ａは、エアシリンダ１２の膨張または収縮によって第２プレート１１ｂとの離隔距離が変化可能である。
【００５５】
例えば、第１プレート１１ａは、エアシリンダ１２の後端に連結されており、第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとの間にはガイドポスト１６が位置し、第１プレート１１ａおよび第２プレート１１ｂの外側で相互を連結する。エアシリンダ１２の後端に設けられる第１プレート１１ａは、ガイドポスト１６に沿ってエアシリンダ１２の膨張および収縮によって移動が可能である。
【００５６】
ガイドポスト１６の端部に設けられた第２プレート１１ｂは固定されている。例えば、エアシリンダ１２に空気が注入されてエアシリンダ１２が膨張すれば、エアシリンダ１２の後端に設けられた第１プレート１１ａは、ガイドポスト１６に沿って移動する。
【００５７】
第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂの互いに対向する面には、回動するように設けられたリンク部１３を含むことができる。リンク部１３は、第１リンク１３ａおよび第２リンク１３ｂを含み、それぞれ第１プレート１１ａおよび第２プレート１１ｂに設けられる。
【００５８】
例えば、第１リンク１３ａは、第１プレート１１ａに設けられ、第２リンク１３ｂは、第２プレート１１ｂに設けられ、第１リンク１３ａと第２リンク１３ｂとは、Ｘ字に連結される。これにより、リンク部１３は、第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとの離隔距離に応じて、キャリッジ１０で垂直な方向に長さが変化可能である。
【００５９】
例えば、配管２００の直径が大きい場合、第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとの間の離隔距離を狭めて、リンク部１３を配管２００の内側壁に当たるように調節することができる。逆に、配管２００の直径が小さい場合には、第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとの間の離隔距離を広げて、リンク部１３を配管２００の内側壁に当たるように調節することができる。
【００６０】
Ｘ字に連結された第１リンク１３ａと第２リンク１３ｂとを含むリンク部１３は、プレート部１１の外周面に沿って複数個が設けられる。例えば、リンク部１３は、プレート部１１の外周面に一定に離隔して３個以上設けられる。これにより、キャリッジ１０を配管２００の内側壁により安定的に支持して内部中央に位置させることができる。
【００６１】
リンク部１３の先端には、ローラ部１４が連結される。ローラ部１４は、配管２００の内側壁に接触してキャリッジ１０を走行させることができる。例えば、リンク部１３は、配管２００の内側壁にローラ部１４を介在して接触できる。リンク部１３は、ローラ部１４を加圧して配管２００の内側壁に支持される。
【００６２】
ローラ部１４は、駆動ローラ１４ａと、補助ローラ１４ｂとを含むことができる。例えば、駆動ローラ１４ａには、駆動モータ１５が連結される。駆動ローラ１４ａは、第１リンク１３ａの先端に連結される。駆動モータ１５は、駆動ローラ１４ａと連結され、第１リンク１３ａの側面に連結される。補助ローラ１４ｂは、第２リンク１３ｂに設けられる。例えば、駆動ローラ１４ａによってキャリッジ１０が走行する時、補助ローラ１４ｂは、キャリッジ１０が配管２００の内側壁に離脱せず安定的に走行できるようにガイドすることができる。
【００６３】
図３は、図１に適用されるホルダを示す斜視図である。
【００６４】
図１および３を参照すれば、ホルダ２０は、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂとの間に位置し、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂとを互いに連結することができる。
【００６５】
ホルダ２０は、制御部９０の制御により、空気の注入または排出によって長さおよび圧力が変化するエアセル２２を含むことができる。これにより、ホルダ２０は、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂとの間を柔軟にまたは堅く連結することができる。
【００６６】
例えば、ホルダ２０がエアセル２２に空気を注入させて内部圧力を高める場合、配管２００の内側壁に支持されていない前方キャリッジ１０ａまたは後方キャリッジ１０ｂのいずれか１つは、配管２００の内側壁に支持されている後方キャリッジ１０ｂまたは前方キャリッジ１０ａに固定または支持される。つまり、ホルダ２０は、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂとの間に支持力を伝達することができる。他の例として、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂが曲管を通過して前方キャリッジ１０ａが後方キャリッジ１０ｂに対して曲線走行する場合に、ホルダ２０は、エアセル２２から空気を排出させて内部圧力を減少させる。この時には、ホルダ２０が柔軟になり、前方キャリッジ１０ａと後方キャリッジ１０ｂの相対的な位置の変化に応じてホルダ２０の長さも変化可能である。
【００６７】
ホルダ２０は、複数のエアセル２２を含むことができる。例えば、前方キャリッジ１０ａに隣接して設けられる第１エアセル２２ａと、後方キャリッジ１０ｂに隣接して設けられる第２エアセル２２ｂとを含むことができる。第１エアセル２２ａと第２エアセル２２ｂとは、互いに離隔できる。
【００６８】
例えば、複数のエアセル２２を含むホルダ２０は、いずれか１つのエアセル２２に空気の注入または排出をして柔軟性を段階的に調節することができる。
【００６９】
つまり、前方キャリッジ１０ａが曲管に進入する時には、制御部９０が第１エアセル２２ａの空気を排出させて内部圧力を低くし、前方キャリッジ１０ａが曲管に完全に進入すると、第２エアセル２２ｂの空気を排出させて内部圧力を低くし、第１エアセル２２ａには空気を注入させて内部圧力を高めて牽引力をより向上させるように制御することができる。
【００７０】
第１エアセル２２ａと第２エアセル２２ｂとの間には支持ローラ２３が連結される。支持ローラ２３は、第１エアセル２２ａおよび第２エアセル２２ｂの半径方向に連結され、円周方向に離隔して連結される。
【００７１】
支持ローラ２３は、第１エアセル２２ａと第２エアセル２２ｂに空気の注入または排出によってホルダ２０が柔軟な状態に変化する時、ホルダ２０を配管２００からより容易に移動できるように補助することができる。
【００７２】
図４は、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットの、下向きＴ管における下方向に走行する状態を示す図である。
【００７３】
図１〜４を参照すれば、配管内部走行ロボット１００は、下向きＴ管２１０の開放された下方に移動できる。ただし、これに限定されるものではなく、配管内部走行ロボット１００は、曲管を移動することもできる。
【００７４】
以下、下向きＴ管２１０の開放された下方に移動する場合を例に挙げて説明する。
【００７５】
配管内部走行ロボット１００の走行方向に移動しながら、配管２００の内側壁に支持される前方キャリッジ１０ａは、下向きＴ管２１０の開放された下方向に隣接しながら開放された部位の支持力が消失する下方向に自然に曲がる。
【００７６】
この時、前方キャリッジ１０ａが下方向に曲がるように、制御部９０は、ホルダ２０の第１エアセル２２ａが空気を排出し内部圧力を低くする。前方キャリッジ１０ａは下方向により一層深く移動し、下方向に連結された配管２００の内側壁に再び接触して支持し走行する。
【００７７】
後方キャリッジ１０ｂは、前方キャリッジ１０ａの移動経路に沿って動き、第２エアセル２２ｂは、後方キャリッジ１０ｂが曲がるように空気を排出し内部圧力を低くする。この時、ホルダ２０の支持ローラ２３は、下向きＴ管２１０の内側壁に当接して曲がった配管内部走行ロボット１００をより円滑に移動可能に補助することができる。第１エアセル２２ａは、第２エアセル２２ｂより先に内部圧力を上昇させ、牽引力を向上させることができる。
【００７８】
図５は、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボットの、下向きＴ管を渡って直線に走行する状態を示す図である。
【００７９】
図５を参照すれば、下向きＴ管２１０を通過して直線走行する方法が示される。
【００８０】
配管内部走行ロボット１００は、配管２００の内側壁に前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂが支持されて駆動ローラ１４ａによって走行する。ホルダ２０に空気を注入させてホルダ２０の内部圧力を増加させる。前方キャリッジ１０ａのリンク部１３を配管２００の内側壁から離隔させる。例えば、前方キャリッジ１０ａのエアシリンダ１２に空気を排出させてエアシリンダ１２の第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとを互いに離隔させて、リンク部１３を配管２００の内側壁に離隔させることができる。配管内部走行ロボット１００は、後方キャリッジ１０ｂによって配管２００の内側壁に支持され、後方キャリッジ１０ｂによって走行方向に走行することができる。
【００８１】
後方キャリッジ１０ｂによって支持された前方キャリッジ１０ａは、下向きＴ管２１０の開放された下部を通って直線に移動できる。この後、前方キャリッジ１０ａは、エアシリンダ１２に空気を注入してリンク部１３を配管２００の内側壁に向かって移動させてローラ部１４を接触させる。前方キャリッジ１０ａは、配管２００の内側壁に支持されて走行することができる。
【００８２】
この後、後方キャリッジ１０ｂは、リンク部１３を配管２００の内側壁から離隔させる。例えば、後方キャリッジ１０ｂのエアシリンダ１２に空気を排出させて第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとを互いに離隔させて、リンク部１３を配管２００の内側壁から離隔させることができる。
【００８３】
この場合、後方キャリッジ１０ｂは、前方キャリッジ１０ａによって支持されて下向きＴ管２１０の開放された下部を通り過ぎて走行することができる。
【００８４】
ホルダ２０は、配管内部走行ロボット１００が下向きＴ管２１０の開放された下部を通過する時、空気を注入させて内部圧力を大きく増加させて堅く維持する。このようにホルダ２０の性質を堅く変化させたり柔軟に変化させて、配管内部走行ロボット１００は、下向きＴ管２１０の開放された下部を通過して走行することができ、曲管をより円滑に走行することができる。
【００８５】
一方、図６は、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００が、外部電源２５０を介して電力が供給されて配管２００内部を走行する様子を模式的に示す図である。
【００８６】
図６を参照すれば、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、外部電源２５０から電力が供給されて前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂに駆動力を提供する駆動モータ１５と、キャリッジ１０と共に配管２００内部を移動し、スイッチ７５の作動によって前記外部電源２５０と前記駆動モータ１５との間の電流経路に選択的に連結される内部電源７０と、前記外部電源２５０によって前記駆動モータ１５に提供される電力と現在要求される目標電力との間の電力偏差が発生した場合、前記スイッチ７５を作動させて前記内部電源７０を連結することによって、前記電力偏差だけ前記駆動モータ１５に提供される電力を補償する制御部９０とを含むことができる。
【００８７】
前方キャリッジ１０ａおよび後方キャリッジ１０ｂを含んで構成されるキャリッジ１０には駆動ローラ１４ａが備えられる。前記駆動ローラ１４ａの駆動によって、キャリッジ１０は、配管２００内部を走行し、駆動モータ１５は、外部電源２５０から電力が供給されて前記駆動ローラ１４ａに駆動力を提供する。
【００８８】
駆動モータ１５は、１つ備えられ、複数の駆動ローラ１４ａに駆動力を提供する構造を有したり、複数個設けられ、それぞれの駆動ローラ１４ａに別個に駆動力を提供することができる。
【００８９】
図６には、本発明の一実施形態として、キャリッジ１０に複数の駆動ローラ１４ａが設けられ、前記駆動ローラ１４ａごとにそれぞれの駆動モータ１５が設けられて駆動力を提供する構造が示されている。
【００９０】
また、配管２００内部を走行するために、走行ロボット１００は、その体積や荷重を減少させることが重要であるが、このために、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、配管２００の外部に位置する外部電源２５０を設け、前記外部電源２５０から駆動モータ１５に動力を伝達する。
【００９１】
一方、キャリッジ１０には、前記外部電源２５０と別途に内部電源７０が設けられる。内部電源７０は、前記キャリッジ１０と共に配管２００内部を移動し、スイッチ７５の作動によって前記外部電源２５０と前記駆動モータ１５との間の電流経路に選択的に連結される。
【００９２】
内部電源７０は、キャリッジ１０またはその他の部品に装着された状態で設けられるが、図６には、本発明の一実施形態として、キャリッジ１０に装着された内部電源７０の様子が示されており、図７には、スイッチ７５によって外部電源２５０と駆動モータ１５との間の電流経路上に連結される回路が概略的に示されている。
【００９３】
スイッチ７５は、図７に示されるように、駆動モータ１５の電流経路上に設けられ、前記駆動モータ１５に伝達される電流の経路上に内部電源７０を選択的に連結させたり断絶させる。
【００９４】
スイッチ７５の作動は、制御部９０によって制御され、前記制御部９０は、使用者の操作信号を受けて前記スイッチ７５を作動させたり、予め設定された条件に応じて前記スイッチ７５を作動させることができる。
【００９５】
内部電源７０は、駆動モータ１５に伝達される電流経路上に常時連結される主電源ではないので、外部電源２５０などに比べてその体積が小さくて軽量化された状態で設けられることから、外部電源２５０を別途に備えると同時に、内部電源７０を走行ロボット１００上に装着して走行に有利である。
【００９６】
一方、制御部９０は、前記外部電源２５０によって前記駆動モータ１５に提供される電力と現在要求される目標電力との間の電力偏差が発生した場合、前記スイッチ７５を作動させて前記内部電源７０を連結することによって、前記電力偏差だけ前記駆動モータ１５に提供される電力を補償する。
【００９７】
制御部９０は、走行ロボット１００に設けたり、使用者の操作装置に設けられてもよいが、以下、本発明の一実施形態により、制御部９０が走行ロボット１００に設けられたことを基準として説明する。
【００９８】
制御部９０は、走行ロボット１００の走行のための現在の目標電力を決定するが、目標電力とは、走行ロボット１００の走行のために、現在駆動モータ１５で要求される出力を満足させる電力を意味する。前記目標電力は、駆動モータ１５の種類または使用者によって決定された現在の要求加速度などに基づいて決定される。
【００９９】
また、制御部９０は、前記駆動モータ１５に提供される電力と目標電力との間の電力偏差が発生するかを判断する。駆動モータ１５に提供される電力は、走行ロボット１００と離隔した外部電源２５０から提供させるものであり、多様な理由から外部電源２５０で設定された電力と異なる電力が提供されうる。
【０１００】
例えば、電力の伝達経路となる電源ケーブル２５５などの異常または電力の伝達過程で発生する電圧損失などによって駆動モータ１５に伝達される電力に損失がありうる。
【０１０１】
制御部９０は、駆動モータ１５に伝達された電力に損失が発生して目標電力との関係から電力偏差があると判断されると、前記スイッチ７５を制御して内部電源７０を前記駆動モータ１５への電流経路上に連結する。
【０１０２】
つまり、前記外部電源２５０による電力と内部電源７０による電力が共に駆動モータ１５に伝達されるようにして、前記電力偏差を内部電源７０による電力で補償することによって、多様な状況から発生しうる電力損失に効果的に対処することができる。
【０１０３】
一方、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、外部電源２５０が前記配管２００の外部の一地点に固定され、前記駆動モータ１５は、電源ケーブル２５５を介して前記外部電源２５０から電力が供給される。
【０１０４】
先に説明したように、本発明の一実施形態では、走行ロボット１００の体積および荷重減少のために、主電源を配管２００外部の外部電源２５０として設ける。前記外部電源２５０から駆動モータ１５に電力を供給するための手段が必要になるが、本発明の一実施形態では、電源ケーブル２５５を用いる。
【０１０５】
図７には、外部電源２５０から電源ケーブル２５５を介して駆動モータ１５に電力が供給される回路が示されている。一方、電源ケーブル２５５を用いる場合、電源ケーブル２５５自体で発生する線路抵抗２５７が存在し、前記線路抵抗２５７によって電力の損失が発生しうる。
【０１０６】
図７には、電源ケーブル２５５自体による線路抵抗２５７が表示されている。一方、電源ケーブル２５５に存在する線路抵抗２５７は、前記電源ケーブル２５５の長さが長いほど増加する。線路抵抗２５７が増加すれば、特に外部電源２５０から駆動モータ１５に伝達される電圧が損失し、これによって電力損失が発生する。
【０１０７】
図６に示されるように、配管２００外部の一地点に固定された外部電源２５０から電源ケーブル２５５を介して電力が供給される、本発明の一実施形態による走行ロボット１００は、走行距離が増加するほどより増加した長さの電源ケーブル２５５が必要になり、前記電源ケーブル２５５に存在する線路抵抗２５７による電力損失を補償する必要があるのである。
【０１０８】
一方、傾斜路または垂直路の走行や高い加速度が要求される場合、駆動モータ１５は、高トルクを出力するために消耗電流量を増加させるが、電流量の増加によって電源ケーブル２５５の線路抵抗２５７で発生する電圧降下が共に増加し、外部電源２５０から伝達される電力の損失量も増加する。
【０１０９】
これにより、本発明の一実施形態は、走行ロボット１００の体積および荷重を減少させるために、外部電源２５０を用いて駆動すると同時に、内部電源７０を備え、走行時に発生しうる電力損失を補償するのである。
【０１１０】
結局、本発明の一実施形態は、配管２００外部の一地点に固定された外部電源２５０を設け、前記外部電源２５０から電源ケーブル２５５を介して駆動モータ１５に電力を提供しても、走行距離の増加または駆動モータ１５の消耗電力の増加にもかかわらず、内部電源７０を介して電力偏差を補償して安定的に駆動モータ１５に要求される現在の目標電力を満足させることができる。
【０１１１】
一方、図７に示されるように、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記駆動モータ１５に提供される電圧を測定する電圧測定部６５をさらに含んでもよく、前記制御部９０は、前記電圧測定部６５で測定された電圧と前記目標電力による目標電圧との間の電圧偏差が発生する場合、前記内部電源７０を連結して前記電圧偏差値を補償することができる。
【０１１２】
本発明において、制御部９０は、多様な方式により駆動モータ１５に実際に提供される電力を把握することができるが、本発明の一実施形態は、制御部９０が前記電圧測定部６５を介して駆動モータ１５に提供される電圧を測定して駆動モータ１５に提供される電力を把握する。
【０１１３】
具体的には、制御部９０は、使用者によって現在駆動モータ１５に要求される出力を把握し、前記出力のための目標電力を決定する。また、前記目標電力を実現するために、外部電源２５０から提供される電流量を調節する。
【０１１４】
前記調節された電流量に対して予想された電圧が駆動モータ１５に提供される場合、目標電力が正常に満足されるはずであるが、駆動モータ１５に実際に提供された電圧が前記目標電力に対して電圧偏差を有する場合、電力偏差が発生する。
【０１１５】
したがって、本発明の一実施形態は、制御部９０が電圧測定部６５を介して駆動モータ１５に実際に伝達される電圧を把握し、前記目標電力によって決定される目標電圧と測定された電圧との間に電圧偏差があるかを判断するのである。
【０１１６】
前記電圧偏差がある場合、制御部９０は、図７に示されたスイッチ７５を内部電源７０側に作動させることによって、前記内部電源７０による電圧が外部電源２５０によって伝達された電圧を補償することができる。駆動モータ１５に伝達される電圧の補償が行われることによって、駆動モータ１５に提供される電力の損失が補償される。
【０１１７】
一方、図７に示されるように、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記駆動モータ１５に提供される電流を測定する電流測定部６３をさらに含んでもよく、前記制御部９０は、前記電流測定部６３で測定された電流と前記目標電力との関係から前記目標電圧を決定することができる。
【０１１８】
図７には、本発明の一実施形態により、駆動モータ１５に提供される電流経路上に電流測定部６３が設けられた様子が示されている。制御部９０は、目標電力に応じて駆動モータ１５に伝達される電流値を制御する。
【０１１９】
つまり、外部電源２５０によって提供される理論的電圧に対して目標電力達成のための電流値が駆動モータ１５に提供されるように制御する。しかし、制御部９０によって設定された電流値と実際に駆動モータ１５に提供される電流値は、制御的原因や物理的原因など多様な理由から偏差を有しうる。
【０１２０】
したがって、本発明の一実施形態は、前記駆動モータ１５に提供される実際の電流値を電流測定部６３を介して測定し、現在の目標電力に対して前記測定された電流値を考慮して現在要求される目標電圧を算出する。
【０１２１】
したがって、本発明の一実施形態は、電力偏差を把握するにあたり、駆動モータ１５に提供される電圧はもちろん、電流値の示す電流偏差まで考慮することによって、多様な原因によって発生しうる電力偏差を正確かつ効果的に把握することができ、さらに、走行ロボット１００の走行のための目標電力を高い信頼度で達成することができる。
【０１２２】
一方、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記制御部９０が、前記電圧偏差が基準電圧値以上の場合、前記内部電源７０を連結することができ、前記測定された電流が大きいほど前記基準電圧値をより小さい値に決定することができる。
【０１２３】
前記電圧測定部６５によって測定された電圧と目標電圧との間の電圧偏差は、外部電源２５０の不安定や電源ケーブル２５５の物理的不良または走行状態の急激な変化などによって発生しうる。
【０１２４】
また、走行ロボット１００の走行変化（加速度変化）などが急激に行われる場合に発生する電圧偏差は、一時的に発生する自然な結果であり得、走行ロボット１００の走行に及ぼす影響がわずかであり得る。
【０１２５】
さらに、基準電圧値未満の電圧偏差は、駆動モータ１５に現在要求される出力を実現するうえでは影響を及ぼさない程度に小さい場合が存在するので、本発明の一実施形態は、内部電源７０を介して電力を補償するための基準として基準電圧値を設定する。
【０１２６】
基準電圧値は、多様な方式により多様な値に決定される。例えば、複数の実験により、電力不足による駆動モータ１５の不安定な駆動が伴う電圧偏差を把握して、統計的に前記基準電圧値を決定することができる。
【０１２７】
さらに、前記統計的な結果に基づいて制御戦略的な側面を考慮して基準電圧値を変化させることができる。例えば、安定性を強調するならば、基準電圧値をより大きく設定することができ、実効性を強調するならば、より低く設定することができる。
【０１２８】
一方、本発明の一実施形態は、制御部９０は、駆動モータ１５に提供される電流が大きいほど前記基準電圧値をより小さく決定する。測定された電流が大きいというのは、駆動モータ１５に要求される目標電力が大きいことを意味する。
【０１２９】
目標電力が大きい状況は、走行ロボット１００に大きい負荷が発生する状況や急加速状況などに相当する。このような状況で電力損失によって駆動モータ１５が不安定に駆動されることは、走行ロボット１００の安全に影響を及ぼす。
【０１３０】
これにより、本発明の一実施形態は、走行ロボット１００制御の安定性と実効性のために前記基準電圧値を設定するが、駆動モータ１５に提供される電流が高電流に相当するほど基準電圧値をより低く決定することによって、走行の安定性を向上させる。
【０１３１】
再び図６を参照すれば、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、外部電源２５０から電力が供給されて前記キャリッジ１０または駆動ローラ１４ａに駆動力を提供する駆動モータ１５と、前記外部電源２５０を含み、前記駆動モータ１５に選択的に連結される駆動回路１２０と、前記駆動モータ１５に選択的に連結される制動回路１３０と、前記駆動回路１２０および制動回路１３０のいずれか１つを前記駆動モータ１５との連結状態に制御する制御部９０とを含み、前記制御部９０は、前記キャリッジ１０の走行モードで前記駆動回路１２０を連結状態に制御し、前記キャリッジ１０の制動モードで前記制動回路１３０を連結状態に制御することができる。
【０１３２】
本発明の制御部９０は、各機能に応じて互いに独立した別個の個体で設けられてもよく、先に説明された複数の機能を含む単一の構成で存在してもよい。
【０１３３】
図６には、本発明の一実施形態として、走行ロボット１００の体積および荷重を減少させるために、外部電源２５０を配管２００の外部に位置させ、電源ケーブル２５５を用いて駆動モータ１５に電力を提供する構造が示されている。
【０１３４】
一方、図８には、本発明の一実施形態による駆動回路１２０および制動回路１３０が概略的に示されている。
【０１３５】
駆動回路１２０は、外部電源２５０を含み、駆動モータ１５に選択的に連結可能に設けられる。図８を参照すれば、駆動回路１２０は、外部電源２５０を含み、制御スイッチ１２２を介して前記駆動モータ１５の両端に連結される。
【０１３６】
制御スイッチ１２２は、制御部９０によって駆動回路１２０または制動回路１３０のいずれか１つを駆動モータ１５と連結させる。制御スイッチ１２２は、前記駆動回路１２０または制動回路１３０のいずれか１つを択一的に駆動モータ１５と連結させる。
【０１３７】
したがって、駆動回路１２０が連結状態の場合、制動回路１３０は、解除状態になって駆動モータ１５と分離され、制動回路１３０が連結状態の場合、駆動回路１２０は、解除状態となって駆動モータ１５０と分離される。
【０１３８】
本発明において、駆動回路１２０の具体的な構造は多様に設定可能であるが、図８には、本発明の一実施形態により、外部電源２５０を含む線路から構成され、前記駆動回路１２０の線路の両端は、前記駆動モータ１５が設けられた線路の両端に前記制御スイッチ１２２を介して選択的に連結される構造が示されている。
【０１３９】
一方、制動回路１３０は、外部電源２５０を含まない回路であって、前記制御スイッチ１２２の制御によって前記駆動モータ１５に選択的に連結される。図８には、前記制動回路１３０が概略的に示されている。
【０１４０】
制動回路１３０は、外部電源２５０を含まないことから、制動回路１３０が連結状態に制御された場合、前記駆動モータ１５は、外力によって発電する発電機として作動し、これにより、駆動モータ１５の外力を消費する制動モードが実現される。
【０１４１】
図８を参照すれば、制動回路１３０は、駆動モータ１５が設けられた線路の両端に連結される。制動回路１３０は、前記駆動モータ１５の両極を相互短絡させるように設けられてもよく、以下に説明する内容のように、抵抗部１３６、１３７を含み、駆動モータ１５の両極を電気的に連結してもよい。
【０１４２】
本発明において、駆動モータ１５の両極を選択的に連結する制動回路１３０は、多様な構造で設けられるが、図８には、本発明の一実施形態により、駆動モータ１５の線路の両端にそれぞれ制御スイッチ１２２が設けられ、前記制御スイッチ１２２の制御により、駆動回路１２０との関係から択一的に駆動モータ１５の両極に連結される構造が示されている。
【０１４３】
また、制動回路１３０は、走行ロボット１００上に備えられてもよく、前記外部電源２５０側に設けられてもよい。前記外部電源２５０側に制動回路１３０が設けられた場合、前記駆動回路１２０および制動回路１３０は、電源ケーブル２５５などを介して前記駆動モータ１５と電気的に連結される。
【０１４４】
図８には、制動回路１３０が駆動回路１２０側に並列的に設けられ、電源ケーブル２５５などを介して前記駆動モータ１５と電気的に連結される構造が一実施形態として示されている。
【０１４５】
一方、先に説明したように、本発明の一実施形態は、制御スイッチ１２２を介して前記駆動回路１２０および制動回路１３０が択一的に連結状態および解除状態に制御される。
【０１４６】
一方、制御部９０は、前記駆動回路１２０および制動回路１３０のいずれか１つを連結状態に制御する。つまり、制御部９０によって駆動回路１２０が連結状態に制御されると、制動回路１３０は解除状態に制御され、制動回路１３０が連結状態に制御された場合は、駆動回路１２０が解除状態に制御される。
【０１４７】
駆動回路１２０および制動回路１３０の連結状態の決定は、使用者のコントロールモジュールの操作によって決定可能である。例えば、使用者が走行ロボット１００の走行状態制御のために設けられたコントロールモジュールを用いて、本発明による走行ロボット１００を減速または停止させるように操作する場合、制御部９０は、当該信号によって駆動回路１２０および制動回路１３０の連結状態を決定する。
【０１４８】
一方、制御部９０は、前記キャリッジ１０の走行モードで前記駆動回路１２０を連結状態に制御し、前記キャリッジ１０の制動モードで前記制動回路１３０を連結状態に制御する。
【０１４９】
本発明において、走行モードとは、駆動モータ１５に電力が提供されて動力が発生する状態をいい、制動モードとは、駆動モータ１５で動力が発生せず、制動力が形成されてキャリッジ１０の停止が意図される状態をいう。
【０１５０】
制御部９０は、使用者の操作信号によって前記走行モードおよび制動モードを把握することができる。つまり、使用者が走行のために駆動モータ１５に動力が発生するように操作する場合には、制御部９０が走行モードと認識することができ、使用者が別途の停止ボタン乃至走行ロボット１００の速度を減速させたり、「０」に制御する場合、制御部９０は制動モードと認識することができる。
【０１５１】
走行モードで、制御部９０は、前記駆動回路１２０を連結状態に制御する。これにより、外部電源２５０から駆動モータ１５に電力が供給され、駆動モータ１５は、外部電源２５０の電力を用いて駆動ローラ１４ａに駆動力を提供する。
【０１５２】
一方、制動モードで、制御部９０は、前記駆動回路１２０を解除状態に制御しながら制動回路１３０を連結状態に制御する。駆動回路１２０が解除されると同時に、駆動モータ１５は電力供給が遮断されて駆動力を発生させない状態になり、制動回路１３０が連結されることによって、外力により発電する発電機として機能する。
【０１５３】
制動回路１３０が連結された場合、駆動ローラ１４ａには、走行状態で走行ロボット１００に存在する慣性力または走行ロボット１００の荷重が外力として作用するが、前記外力が、結局駆動モータ１５に伝達され、駆動モータ１５は前記外力により発電機として作動する。
【０１５４】
つまり、前記制動回路１３０が連結状態になると、走行ロボット１００には、前記駆動モータ１５の発電量が前記外力を消耗する制動力として作用するのである。
【０１５５】
配管２００内部を走行する本発明の走行ロボット１００は、その走行空間が狭いので、体積や荷重を減少させることが有利であるが、本発明の一実施形態のように、駆動モータ１５に制動回路１３０を設けた場合、前記駆動ローラ１４ａに別途の制動装置を設けなくても制動力を形成可能なため、配管内部を走行する走行ロボット１００の体積や荷重を減少させるのに有利である。
【０１５６】
さらに、制動力を十分に確保するために、前記制動回路１３０と共に制動装置を設けてもよいが、この場合も、前記制動装置の大きさや荷重を大きく減少させることができて、有利である。
【０１５７】
一方、本発明の一実施形態は、制動回路１３０を用いることによって、垂直配管における走行ロボット１００の停止を実現するうえで有利である。垂直配管とは、好ましくは、地面に垂直に延びた配管２００であって、走行ロボット１００の自重が走行方向に並んでいたり類似の配管２００を意味する。
【０１５８】
垂直配管で走行ロボット１００が停止するのは、走行状態に応じて走行ロボット１００に存在する慣性力はもちろん、走行ロボット１００に作用する荷重による外力に対応する制動力を提供しなければならない。
【０１５９】
本発明の一実施形態の場合、前記のように、制動回路１３０を用いて駆動モータ１５に作用する外力を消費して反力のように提供するが、垂直配管の場合、荷重による外力が持続的に維持されることから、走行ロボット１００の停止のための制動力が持続的に提供されなければならない。
【０１６０】
本発明の一実施形態は、駆動モータ１５の両極を連結する制動回路１３０を介して前記駆動モータ１５に作用する外力を消費する概念の制動システムであるので、制動力を形成するための別途の動力供給が要求されず、外力が大きいほどより多い制動力の提供が可能である。
【０１６１】
これにより、傾斜路または垂直配管のように制動力が持続的に維持されなければならない場合、本発明の一実施形態は、制動回路１３０を介して別途の動力の供給なしに、走行ロボット１００に外力に対する制動力を持続的に提供可能なため、有利である。
【０１６２】
一方、先に説明したように、図８には、本発明の一実施形態による駆動回路１２０および制動回路１３０が示されており、図８を参照すれば、本発明の一実施形態は、前記駆動モータ１５の両端には、前記駆動回路１２０および制動回路１３０のいずれか１つと選択的に連結される制御スイッチ１２２がそれぞれ設けられ、前記制御部９０は、前記制御スイッチ１２２を制御して前記駆動回路１２０および制動回路１３０の連結状態を制御する。
【０１６３】
本発明の一実施形態において、制御スイッチ１２２は、図８に示されるように、駆動モータ１５を含む線路の両端にそれぞれ設けられる。
【０１６４】
本発明の一実施形態は、駆動回路１２０および制動回路１３０の安定的かつ迅速な制御のために、制御スイッチ１２２を一対で設けて駆動モータ１５の両端に位置させる。
【０１６５】
一方、図８に示されるように、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記制動回路１３０に抵抗部１３６、１３７が含まれている抵抗線路１３５と短絡状態の非抵抗線路１３８とが並列的に設けられ、前記抵抗線路１３５および非抵抗線路１３８のいずれか１つを前記駆動モータ１５の両極の間に連結する抵抗スイッチ１３３が設けられる。
【０１６６】
本発明の一実施形態において、抵抗線路１３５は、抵抗部１３６、１３７を含み、非抵抗線路１３８は、抵抗部１３６、１３７が含まれておらず、外部電源２５０の両極を短絡状態で連結する線路を意味する。
【０１６７】
走行ロボット１００の制動モードで走行ロボット１００に要求される制動力は、その大きさが多様に要求される。本発明の一実施形態は、前記制動力の大きさを多様に形成できるように、抵抗線路１３５と非抵抗線路１３８とを別途に備える。
【０１６８】
先に説明したように、制動回路１３０が連結状態になると、駆動モータ１５は、発電機として動作し、制動回路１３０で消費する電力が直ちに駆動モータ１５に作用する制動力になる。
【０１６９】
つまり、制動回路１３０で消費する電力が大きいほど、駆動モータ１５で消費される外力が大きくなるのであり、これにより、本発明の一実施形態は、制動回路１３０で消費する電力の大きさを調節して前記駆動モータ１５に形成される制動力を調節する。
【０１７０】
例えば、抵抗部１３６、１３７を含む抵抗線路１３５は、抵抗が存在せずに短絡状態を形成する非抵抗線路１３８より電力を消費する抵抗の大きさが大きく、抵抗の大きさが大きければ、同一電圧で消費する電力の大きさが減少する。
【０１７１】
これにより、抵抗線路１３５が連結された制動回路１３０は、同一時間の間に非抵抗線路１３８が消費する電力よりも少ない電力を消費し、よって、駆動モータ１５に提供される制動力がより小さくなる。
【０１７２】
一方、非抵抗線路１３８は、抵抗部１３６、１３７が存在せずに駆動モータ１５の発電量を線路全体で消費するが、その抵抗の大きさが前記抵抗線路１３５に比べて非常に小さく、同一時間の間により大きい電力を消費する。
【０１７３】
これにより、非抵抗線路１３８が連結された制動回路１３０は、駆動モータ１５により大きい制動力を提供する。
【０１７４】
結局、本発明の一実施形態は、制動回路１３０にそれぞれ選択的かつ択一的に連結される抵抗線路１３５および非抵抗線路１３８を設けることによって、走行ロボット１００に要求される制動力を多様に満たせるようにする。
【０１７５】
前記抵抗線路１３５および非抵抗線路１３８は、抵抗スイッチ１３３の作動によって制動回路１３０に択一的に連結され、制御部９０は、前記抵抗スイッチ１３３を制御して前記抵抗線路１３５および非抵抗線路１３８のいずれか１つを制動回路１３０上に連結する。
【０１７６】
一方、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記制御部９０は、前記制動モードのうち、一般制動モードの場合、前記キャリッジ１０の速度が基準速度以上の場合、前記制動回路１３０で前記抵抗線路１３５を連結し、前記基準速度未満の場合、前記制動回路１３０で前記非抵抗線路１３８を連結することができる。
【０１７７】
本発明の一実施形態において、前記制動モードは、大きく、一般制動モードと急制動モードとに区分される。使用者がコントロールコンソールの急制動ボタンを操作したり、走行ロボット１００を現在の速度から一定水準以上の差に減速させるように操作する場合、制御部９０は、急制動モードと認識することができる。
【０１７８】
前記急制動モードを認識するための一定水準以上の差は、必要に応じて多様に設定されるものであり、実験と統計により決定される。また、これは例として理解されなければならないものであり、その他の多様な方式で急制動モードを設定することができる。
【０１７９】
一方、制御部９０は、前記急制動モードの基準に相当しない場合を一般制動モードと認識することができる。さらに、使用者によって一般制動モードおよび急制動モードのいずれか１つに予め設定され、この後の制御が一般制動モードまたは急制動モードのいずれか１つに制御されてもよい。
【０１８０】
本発明の一実施形態において、急制動モードは、制動力が直ちに最大の大きさに形成されるモードを意味するものであり、一般制動モードは、制動によって発生する衝撃を減少させるために、制動時、少なくとも初期には、前記急制動モードの制動力よりも低い制動力を形成する制動モードと理解される。
【０１８１】
このような観点から、前記の一般制動モードおよび急制動モードを区分する基準は例として理解されなければならず、前記趣旨を考慮して多様な方式で設定される。
【０１８２】
制御部９０は、一般制動モードと判断されると、前記キャリッジ１０の速度が基準速度以上の場合、前記抵抗線路１３５を前記制動回路１３０上に連結する。先に説明したように、抵抗線路１３５は、非抵抗線路１３８と比較して、駆動モータ１５に形成する制動力の大きさがより小さい。
【０１８３】
キャリッジ１０の速度が基準速度以上の場合、初期の制動力を大きくすれば、それによる衝撃が大きく発生して走行ロボット１００に作用するので、安全および耐久に不利である。したがって、本発明の一実施形態では、基準速度以上の場合、前記抵抗線路１３５を制動回路１３０上に連結して制動に応じた衝撃を緩和させる。
【０１８４】
前記基準速度は、抵抗線路１３５および非抵抗線路１３８の択一的連結に対する基準になり、その値は、制御戦略的な側面を考慮して多様に決定される。例えば、制動の迅速性を追求する場合、前記基準速度を大きい値に設定することができ、制動による衝撃の緩和を追求する場合、前記基準速度をより小さい値に設定することができる。
【０１８５】
一方、前記抵抗線路１３５の連結によって制動が行われて前記キャリッジ１０の速度が基準速度未満になると、制御部９０は、制動回路１３０で非抵抗線路１３８を連結することによって制動力を増加させる。
【０１８６】
非抵抗線路１３８が連結された制動回路１３０は、抵抗線路１３５が連結された場合よりも大きい制動力を駆動モータ１５に提供し、基準速度以上では抵抗線路１３５による制動力を駆動モータ１５に付与して衝撃を緩和し、基準速度未満で非抵抗線路１３８による制動力を駆動モータ１５に付与して、終局的な停止状態のために最大制動力を形成するのである。
【０１８７】
一方、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記制御部９０は、前記制動モードのうち、急制動モードの場合、前記キャリッジ１０の速度に関係なく前記制動回路１３０で前記非抵抗線路１３８を連結することができる。
【０１８８】
先に説明したように、本発明の一実施形態において、前記急制動モードは、制動によりキャリッジ１０に作用できる衝撃を緩和することより迅速にキャリッジ１０を制動することを優先するものであり、このために、本発明の一実施形態は、前記キャリッジ１０の速度に関係なく制動力を最大に付与する。
【０１８９】
つまり、制御部９０は、急制動モードと認識した場合、前記制動回路１３０に前記非抵抗線路１３８を連結することによって、前記外部電源２５０の両極を短絡させ、これにより、制動回路１３０を介して駆動モータ１５に提供できる最大制動力を提供して迅速な制動を行うようにする。
【０１９０】
一方、図８に示されるように、本発明の一実施形態は、前記抵抗部１３６、１３７が、温度が増加するほど抵抗値が低くなるＮＴＣ素子１３６を含むことができる。ＮＴＣ（ＮＥＧＡＴＩＶＥ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＯＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＯＦ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ）素子とは、当該素子の温度が増加するほど抵抗値が低くなる特性を有する抵抗素子を意味する。
【０１９１】
先に説明したように、本発明において、抵抗線路１３５は、抵抗部１３６、１３７を設けて、前記抵抗部１３６、１３７で駆動モータ１５の外力を電力として消費するが、前記抵抗部１３６、１３７で前記電力は主に熱として消費され、これにより、前記抵抗部１３６、１３７は、制動モードが持続するほど温度が増加する。
【０１９２】
つまり、本発明の抵抗部１３６、１３７に設けられたＮＴＣ素子１３６は、制動が持続するほど抵抗値が低くなり、これにより、抵抗部１３６、１３７で消費される電力量が増加するにつれ、前記駆動モータ１５に提供される制動力が次第に増加する。
【０１９３】
結局、本発明の一実施形態は、非抵抗線路１３８よりも低い制動力を駆動モータ１５に形成する抵抗線路１３５を備えるが、抵抗線路１３５の抵抗部１３６、１３７にＮＴＣ素子１３６を含ませることによって、抵抗線路１３５を連結した制動モードで制動が進行するほど、ＮＴＣ素子１３６によって次第に制動力が増加するようにする。
【０１９４】
これにより、走行ロボット１００に提供される制動力が漸進的に増加するようにして衝撃を緩和させ、制動過程の進行に伴って走行ロボット１００の停止のための十分な大きさの制動力が提供できるようにするのである。
【０１９５】
一方、図８に示されるように、本発明の一実施形態による配管内部走行ロボット１００は、前記抵抗部に前記制御部によって抵抗値が調節される可変抵抗と前記ＮＴＣ素子とが直列配置され、前記駆動モータは、電源ケーブルを介して前記駆動回路および制動回路と選択的に連結され、前記可変抵抗は、前記電源ケーブルの長さが長いほど抵抗値がより小さいように調節される。
【０１９６】
外部電源２５０から電源ケーブル２５５を介して電力が供給される駆動モータ１５の場合、前記制動回路１３０で前記電源ケーブル２５５に存在する線路抵抗２５７を用いて前記制動回路１３０で前記駆動モータ１５の制動力を形成することができる。
【０１９７】
ただし、前記電源ケーブル２５５の長さに応じて電源ケーブル２５５に存在する線路抵抗２５７の大きさが変化し、これにより、前記電源ケーブル２５５の線路抵抗２５７を用いて抵抗線路１３５が制動力を形成することは、その制動力の大きさが変化しうるので、本発明の一実施形態は、抵抗線路１３５上に可変抵抗１３７を備える。
【０１９８】
制御部９０は、前記電源ケーブル２５５の線路抵抗２５７と可変抵抗１３７との合算値が一定値をなすように前記可変抵抗１３７を制御することができる。例えば、電源ケーブル２５５の長さが長くて線路抵抗２５７が大きくなると、制御部９０は、可変抵抗１３７の大きさを小さく調節し、電源ケーブル２５５の長さが短くて線路抵抗２５７が小さくなると、制御部９０は、可変抵抗１３７の大きさを大きく調節して制動回路１３０によって提供される抵抗値を一定に維持する。
【０１９９】
これにより、本発明の一実施形態は、電源ケーブル２５５の線路抵抗２５７を用いて制動回路１３０を構成しながら、電源ケーブル２５５の線路抵抗２５７が変化しても駆動モータ１５に提供される制動力を一定に形成できるように、可変抵抗１３７を配置する。
【０２００】
本発明を先に記載したところにより望ましい実施例を通じて説明したが、本発明はこれに限定されず、次に記載する特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り、多様な修正および変形が可能であることを、本発明の属する技術分野に従事する者は容易に理解するであろう。
【符号の説明】
【０２０１】
１００：配管内部走行ロボット
１０：キャリッジ
１０ａ：前方キャリッジ
１０ｂ：後方キャリッジ
１１：プレート部
１１ａ：第１プレート
１１ｂ：第２プレート
１２：エアシリンダ
１３：リンク部
１３ａ：第１リンク
１３ｂ：第２リンク
１４：ローラ部
１４ａ：駆動ローラ
１４ｂ：補助ローラ
１５：駆動モータ
１６：ガイドポスト
２０：ホルダ
２２：エアセル
２２ａ：第１エアセル
２２ｂ：第２エアセル
２３：支持ローラ
６３：電流測定部
６５：電圧測定部
７０：内部電源
７５：スイッチ
９０：制御部
１２０：駆動回路
１２２：制御スイッチ
１３０：制動回路
１３５：抵抗線路
１３８：非抵抗線路
２００：配管
２１０：下向きＴ管
２５０：外部電源
２５５：電源ケーブル
２５７：線路抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006863656.tif 000004
【図４（ａ）】
0006863656.tif 000005
【図４（ｂ）】
0006863656.tif 000006
【図４（ｃ）】
0006863656.tif 000007
【図５（ａ）】
0006863656.tif 000008
【図５（ｂ）】
0006863656.tif 000009
【図５（ｃ）】
0006863656.tif 000010
【図５（ｄ）】
0006863656.tif 000011
【図５（ｅ）】
0006863656.tif 000012
【図６】
0006863656.tif 000013
【図７】
0006863656.tif 000014
【図８】
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