▲ 3개의 관절을 갖고 있는 배관 검사 로봇(사진=리츠메이칸대학)

일본 리츠메이칸대학(立命館大学)의 가코가와아츠시(加古川篤) 강사와 마스건(馬書根) 교수팀이 배관 내부가 미끄러워도 용이하게 이동할 수 있는 소형 배관 검사 로봇을 개발했다고 일간공업신문이 11일(현지 시각) 보도했다.

이 로봇은 'M'자 형태를 하고 있으며 3개의 관절을 갖추고 있다. 3개의 관절을 구부리는 방식으로 바퀴를 배관에 밀어붙인다. 3개의 관절 가운데 중앙에 위치한 관절을 이용해 토크와 자세를 제어한다. 바퀴가 미끄러워도 누르는 힘을 증가시키면 배관 내부가 젖어 미끄럽더라도 이동하는 게 가능하다. 연구팀은 로봇의 상용화를 위해 기업과 정식 계약을 맺었다. 5년 이내 상용화를 목표로 하고 있다.

소형 배관 검사 로봇의 M자 구조는 1개의 능동 관절과 2개의 수동 관절 시스템으로 이뤄져 있다. 중앙에 위치한 1개의 관절만 제어할 수 있고, 나머지 2개의 관절은 비틀어진 스프링으로 구부러진 상태를 유지한다. 능동 관절을 최소화해 로봇을 소형화했다.

양쪽의 원형 바퀴는 배관의 가운데 부분에서 로봇의 몸체를 비트는 방향으로 돌아간다. 이런 방식으로 T자형 배관의 분기점도 이동할 수 있다.

배관 검사는 직선 모양의 배관에 횡혈(横穴)을 설계해 분기를 만들고, 이를 통해 로봇을 투입했다. 배관의 직경은 4~5 인치, 견인력은 20kg의 무게에 달하며, 순간적으로는 82kg의 무게까지 힘을 발휘할 수 있다. 배관내에 케이블이 걸려있거나 진공청소기 노즐을 끌어낼 때 활용할 수 있다.

연구팀은 이 로봇 개발을 위해 토크 센서를 별도로 개발했다. 폴리우레탄에 금속의 원추형판을 붙여 변형 각도를 측정한다. 변형량에 탄성률을 걸어 토크를 계산한다. 30뉴턴 미터까지 파손되지 않는다. 바퀴가 미끄러져 움직일 수 없어도 M자를 굽히고, 바퀴를 강하게 밀어붙여 앞으로 진행할 수 있다.

로봇에 탑재한 카메라를 이용해 배관 상태를 확인하는 게 가능하다. 막혀있는 곳이나 손상된 부위를 특정할 수 있기 때문에 유지 보수 작업시 문제 부분만 교체하면 된다.