KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
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A Study on Control of Sealing Robot for Cracks of Concrete Surface

콘크리트 표면 균열 실링을 위한 로봇의 제어 방법에 관한 연구

  • 조철주 (한국산업기술대학교 지식기반기술에너지대학원) ;
  • 임계영 (한국산업기술대학교 에너지전기공학과)
  • Received : 2014.11.02
  • Accepted : 2015.01.20
  • Published : 2015.04.01
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Abstract

Since the crack in the surface of the concrete acts as the main reason influencing the life span of the structure, regular inspections and maintenance are required. The sealing required for maintenance of the concrete surface is a method of repairing the crack in the surface in the beginning, and is effective in preventing additional cracks and expansion that occurs with time. However, sealing on large sized structures such as tall buildings or bottom parts of bridges are difficult to ensure safety of the workers due to inadequate working environments. Due to this reason, the importance of the need for sealing automation for the maintenance of large sized concrete structures is emerging. This study proposes two control methods to apply robot systems to the sealing of cracks on the bottom parts of concrete bridges. First is the method of automatically tracking the trajectory of cracks. The robot gets the trajectory of the cracks using video information obtained from cameras. Comparing the previous several points and new point, the next point can be estimated. Thus, the trajectory of the crack can be tracked automatically. The other method is sealing by maintaining steady force to the contacting surface. The concrete surface exposed to an external environment for a long time gets an irregular roughness. If robots are able to carry out sealing while maintaining a steady contact force on these rough surfaces, complete equal sealing can be maintained. In order to maintain this equal force, a force control method using impedance is proposed. This paper introduces two developed control methods to apply to sealing robots, and conducts a Lab Test and Field Test after applying to a robot. Based on the test results, opinions on the possibilities of field application of the robot applied with the control methods are presented.

콘크리트 표면에 발생된 균열은 구조물의 수명에 영향을 미치는 주요원인으로 작용하기 때문에 주기적인 검사와 유지관리가 필요하다. 콘크리트 표면 유지관리를 위한 실링작업은 표면에 발생된 균열을 초기에 보수하는 방법으로 시간 경과에 따른 균열의 추가생성 및 확산을 방지하는데 효과적이다. 하지만, 교량 하부의 실링작업은 열악한 작업환경으로 인하여 작업자들의 안전성 확보에 문제가 있다. 이런 이유로, 콘크리트 구조물의 유지관리를 위한 실링자동화의 필요성이 부각되고 있다. 본 논문은 콘크리트 교량 하부에 발생된 균열의 실링작업에 로봇을 적용하기 위한 두 가지 제어방법에 대하여 제안한다. 하나는, 균열의 궤적을 자동으로 추적하는 방법이다. 로봇은 카메라로부터 취득되는 영상정보로 균열의 궤적을 파악하는데, 이전 시점의 궤적 정보를 통하여 다음 이동할 시점의 정보를 유추할 수 있다면, 실시간으로 변동되는 궤적 정보에 대응이 가능하면서 자동으로 균열을 추적할 수 있다. 다른 하나는 접촉면에 일정한 힘을 유지하여 실링하는 방법이다. 장기간 외부 환경에 노출된 거친 표면에서도 로봇이 일정한 접촉력을 유지하며 실링작업을 수행한다면, 균등한 완성도를 유지할 수 있다. 이러한 균일한 힘의 유지를 위하여 임피던스를 이용한 힘 제어 기법을 제안한다. 본 논문에서는 실링 로봇에 적용하기 위하여 개발한 두 가지 제어기법들을 소개하고, 그것을 적용한 Lab Test와 Field Test를 수행한다. 이 시험결과를 토대로 로봇의 현장적용에 대한 의견을 제시한다.

Keywords

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