박스형 하수관로 침수부 탐지 로봇의 이동 플랫폼 자율 주행 알고리즘 설계

Abstract

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.