선체 수직 벽면에서의 청소 툴 적용을 위한 테스트 및 모듈 개발에 관한 연구

Abstract

이 논문은 대형 선박의 선체 수직 벽면에서 이동하면서 청소 작업이 가능한 청소 모듈에 대한 것이다. 대형 선박은 오랜 시간 대기 중에 노출된 상태로 건조 된다. 녹방지를 위하여 프라이머(Primer) 도장을 한 상태에서 건조하게 되며, 최종 도장 전에 프라이머 도장면에 있는 다양한 이물질들을 제거하지 않는다면 최종 도장 공정에서 불량이 발생할 수 밖에 없다. 이러한 고소에서의 청소 작업은 중요한 작업의 하나이다. 대형 선박 수직 선체 외벽의 용접선 검사 및 청소 작업은 고소(高所)에서 수행되어지기 때문에 작업 중 많은 진동과 소음이 발생할 뿐 아니라 분진은 대기 중으로 흩어져 도크 및 해양 환경오염을 발생시킨다. 고소 작업의 경우 3D 작업으로서 작업자의 수급문제, 환경문제가 커지고 있으며 작업자가 항상 위험 요소를 내포하면서 작업을 해야 되기 때문에 산업재해의 가능성이 높다. 고소에서 이루어지는 청소작업의 경우 오랜 시간 연속 작업이 불가능하고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 달라지는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 선체 외판 Papering 작업용 로봇을 개발하는데 있어 페이퍼링(Papering) 작업을 효과적으로 구현하기 위한 방법을 기술하고 있다. 조선소 현장에 적용 가능한 로봇을 연구하기 위하여 각각의 형태 및 크기에 맞는 로봇의 기구학적 해석 및 경량화 해석을 진행하였다. 트리즈(TRIZ)와 브레인스토밍(Brainstorming)을 사용한 6 시그마 (6- Sigma) DMADOV 기법에 기반을 두어 툴의 경량화 및 툴의 경량화 설계 알고리즘(Algorithm)을 제시 하였다. 특히 최종 형상에 대하여 CATIA V5 및 VisualNastran4D를 통한 모델링 및 해석을 진행하고 쿼터니언을 이용하여 다양한 형상의 로봇 형상 시뮬레이션과 청소 조건 및 외부 영향에 대한 시뮬레이션을 통하여 실제 테스트 환경을 구현하고 도장면 청소 적용이 가능한 청소로봇을 연구하였다. 본 논문에서는 로봇의 수직벽면 부착을 위한 청소 툴의 경량화 및 수직 벽면에서 로봇이동시뮬레이션 그리고 손으로 진행하던 페이퍼링(Papering) 작업에 대한 정량적 데이터 확보가 이루어 졌다.

In this paper, platform manufacturing method of mobile robot attached to vertical hull outer wall for building large ship to do various works is studied. Work which is performed at high position such as welding line examination and cleaning work about hull outer wall of large ship is very dangerous. Therefore, it is really hard to keep up the quality of uniform work and environmental pollution is also caused by noise and dust at sea and dock. Because of such reasons, we need to develop the platform of vertical moving type that can achieve a series of works travelling and can be attached stably on hull outside by remote controller. The vertical moving platform of permanent magnet type is limited in working environment, however, this takes many advantages of attaching various tool by decreasing weight and it can be also applied to various building structures which can be attached permanent magnet. The sticking force and tractive force is deduced by free body diagram and magnet arrangement is achieved by magnetic force test for developing vertical moving platform of permanent magnet type. This platform fully meets the design requirements and specifications in performance test.