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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 31
제1절 배경 31
제2절 연구개발 목적과 범위 34
제2장 국내외 기술개발 현황 36
제1절 원전 1차계통 고방사선구역 점검보수 이동로보트 개발 36
제2절 중기발생기 및 원자로 점검보수 로보트 개발 51
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 77
제1절 원전 1차계통 고방사선구역 점검보수 이동로보트 개발 77
1. 서설 77
2. 설계기준 및 작업절차 78
3. 그래픽 시뮬레이션 88
4. 로보트 기구부 개발 96
5. 제어시스템 124
6. 이동로보트 힘반향 제어 133
7. 결언 146
제2절 중기발생기 및 원자로 점검보수 로보트 개발 147
1. 서설 147
2. 점검보수 작업분석 및 그래픽 시뮬레이션 148
3. 전동 구동 로보트의 설계 및 동역학 해석 159
4. 로보트 제어 알고리즘 173
5. 모의훈련 시뮬레이터 177
6. 힘반향 주조작기 217
5. 결언 255
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 256
제1절 원전1차계통 고방사선구역 점검보수 이동로보트 개발 256
제2절 중기발생기 및 원자로 점검보수 로보트 개발 258
제5장 연구 개발 결과의 활용계획 260
제1절 원전1차계통 고방사선 구역 점검보수 이동로보트 개발 260
제2절 중기발생기 및 원자로 점검보수로보트개발 261
제6장 참고문헌 262
서지정보양식 267
BIOBLIGRAPIDC INFORMATION SHEET 268
표 2.1.1. 원자로 제원 38
표 2.2.1. Mitsubishi사의 제어봉구동장치 검사용 로보트 제원 60
표 2.2.2. 중기발생기 점검보수 작업 65
표 2.2.3. 모델 "F"형 중기발생기 제원 70
표 2.2.4. ZETEC SM-23 로보트 제원 73
표 3.1.1. 칼란드리아 전면부 감시점검 작업 78
표 3.1.2. 기구적인 설계기준 79
표 3.1.3. 모터부품의 방사선 허용치 80
표 3.1.4. 전선 릴레이 커넥터의 방사선 허용치 81
표 3.1.5. 저항 콘덴서의 방사선 허용치 81
표 3.1.6. 절연 및 탄성물질의 방사선 허용치 83
표 3.1.7. 재질에 따른 내방사선 97
표 3.1.8. 로보트 기구부 제원 99
표 3.1.9. 이동부 제원 105
표 3.1.10. CCD 카메라 제원 108
표 3.1.11. 전동 줌 CCTV 렌즈의 제원 108
표 3.2.1. Denavit-Hartenberg 파라미터 값 160
표 3.2.2. 로보트 링크의 길이 160
표 3.2.3. 링크의 질량 제원 165
표 3.2.4. 시뮬레이션 결과 171
표 3.2.5. D-H 변수 226
표 3.2.6. 주조작기의 시작품과 보완 설계품과의 기구학적 설계변수 비교 250
그림 2.1.1. 원자로 건물의 구조 37
그림 2.1.2. 원자로 39
그림 2.1.3. 압력관의 배열위치 40
그림 2.1.4. 핵연료 교체장비의 구조 42
그림 2.1.5. 핵연료 교체장비의 배치 43
그림 2.1.6. 핵연료 교체장비 헤드 및 보조장치 43
그림 2.1.7. 핵연료 교체장비의 캐리지 어셈블리 44
그림 2.1.8. CIGAR 사용예(I) 46
그림 2.1.9. CIGAR 사용예(II) 46
그림 2.2.1. 경수로형 원자로의 구조 53
그림 2.2.2. 원자로 해드의 상면도 54
그림 2.2.3. 슬리브가 부착된 제어봉구동장치 관통부 55
그림 2.2.4. ABB사의 제어봉구동장치 관통부 검사용 로보트 시스템 57
그림 2.2.5. ABB 로보트 제어봉구동장치 관통부(Without sleeve) 검사 58
그림 2.2.6. ABB 로보트 제어봉구동장치 관통부(With sleeve) 검사 58
그림 2.2.7. 슬리브-어뎁터 간격 측정 장치 59
그림 2.2.8. Mitsubishi 로보트의 제어봉구동장치 관통부 검사 61
그림 2.2.9. 원자로 1차 계통 66
그림 2.2.10. 중기발생기 내부구조 67
그림 2.2.11. 튜브 쉬트에 부착된 전열관 다발 69
그림 2.2.12. ZETEC SM 로봇 72
그림 2.2.13. ROSA III 75
그림 2.2.14. ROSA III 제어기 75
그림 2.2.15. ROSA III 관리 제어시스템 76
그림 3.1.1. 작업 순서(I) 85
그림 3.1.2. 작업 순서(II) 86
그림 3.1.3. 작업 순서(III) 87
그림 3.1.4. 로보트 시뮬레이터의 구성 89
그림 3.1.5. 장애물 승월시의 로보트 자세 91
그림 3.1.6. 홈 통과 시뮬레이션 93
그림 3.1.7. 카메라를 이용한 점검작업 시뮬레이션 95
그림 3.1.8. 로보트 기구부 전체 구성도 98
그림 3.1.9. 이동부의 홈 통과 순서도 101
그림 3.1.10. 이동부 몸체 및 구동모터 배치도 103
그림 3.1.11. 굽힘 팔의 상세도 103
그림 3.1.12. 구동 훨의 상세도 104
그림 3.1.13. 카메라 팬/틸트의 구성도 110
그림 3.1.14. 여러 가지 형태의 크랭크 업 타워 113
그림 3.1.15. 크랭크 업 타워의 사용 예 114
그림 3.1.16. 신축암 프로토타입의 구성도 118
그림 3.1.17. 나선축의 상세도 121
그림 3.1.18. 체결장치의 동작 상태 122
그림 3.1.19. 스크류에서의 너트 이동 순서도 123
그림 3.1.20. 이동로보트 제어시스템의 전체 구성도 124
그림 3.1.21. 관리제어부의 구성도 125
그림 3.1.22. 관리제어부의 주요기능 126
그림 3.1.23. 관리제어부의 컨트롤러 설계 127
그림 3.1.24. 제어기의 기본기능 130
그림 3.1.25. 제어기의 고장극복 131
그림 3.1.26. 데이터 입력부의 Redundancy와 Diversity 132
그림 3.1.27. 원격 조종 시스템 구성도 133
그림 3.1.28. 설계된 조이스틱의 단면도 136
그림 3.1.29. 힘반향 방식 139
그림 3.1.30. KAEROT의 사진 141
그림 3.1.31. 전체 모의 실험 장치 구성도 142
그림 3.1.32. 모의 실험 결과 144
그림 3.1.33. PC 윈도우 환경 상에서 구현된 힘 반향 제어기 145
그림 3.2.1. 중기발생기 내부로의 로보트 설치 개념도 150
그림 3.2.2. 로보트의 3차원 그래픽 모델 152
그림 3.2.3. 중기발생기(모델 "F"형) 3차원 그래픽 모델 153
그림 3.2.4. 원자로 해드 3차원 그래픽 모델 154
그림 3.2.5. 개념설계된 로보트의 기구학적 제원 156
그림 3.2.6. 중기발생기 점검보수 작업 시뮬레이션 157
그림 3.2.7. 원자로 해드 점검보수 작업 시뮬레이션 158
그림 3.2.8. 로보트의 기본구조 160
그림 3.2.9. 1번축 구동부 단면도 163
그림 3.2.10. 2, 3, 4, 5번축 구동부 단면도 164
그림 3.2.11. 6번축 구동부 단면도 164
그림 3.2.12. 회전각의 경로 보간 169
그림 3.2.13. 회전속각의 경로 보간 169
그림 3.2.14. 회전각속도의 경로 보간 169
그림 3.2.15. 로보트의 조립도 171
그림 3.2.16. 설계된 로보트의 설계도 172
그림 3.2.17. Computed 토오크 제어 블록 다이어그램 174
그림 3.2.18. Joint 제어의 블록 다이어그램 175
그림 3.2.19. 가상현실 시스템의 개념도 178
그림 3.2.20. 윈도우의 구성 181
그림 3.2.21. Boolean 연산 189
그림 3.2.22. Boolean 연산의 주요 흐름도 190
그림 3.2.23. 두 직선간의 최소거리 198
그림 3.2.24. Convex 평면 203
그림 3.2.25. Concave 평면 203
그림 3.2.26. 두 평면사이의 최소거리 204
그림 3.2.27. 법선벡터와 기준벡터 210
그림 3.2.28. 직렬링크 주조작기 개략도 224
그림 3.2.29. 직렬링크 주조작기 기구학 225
그림 3.2.30. 직렬링크 주조작기 좌표계 지정 227
그림 3.2.31. 주조작기의 그래픽 시뮬레이션 231
그림 3.2.32. 조인트 배열의 비교 234
그림 3.2.33. 6-6형 스튜어트 플랫폼 기구학 정의 235
그림 3.2.34. 기구학 형태 236
그림 3.2.35. 설계변수 241
그림 3.2.36. D.I의 변이 244
그림 3.2.37. 설계변수에 따른 작업영역 변이 245
그림 3.2.38. 조립된 주조작기 247
그림 3.2.39. 3차원 작업 영역 249
그림 3.2.40. Spherical 조인트 설계 251
그림 3.2.41. 철선구조를 이용한 선형 엑튜에이터 설계 252
그림 3.2.42. 주조작기 링크와 엑튜에이터 253
그림 3.2.43. 조립된 힘반향 병렬링크 주조작기 254
사진 2.2.1. Framatome 로보트를 이용한 제어부구동장치 관통부 검사 62
사진 2.2.2. Framatome 제어봉구동장치관통부 검사용 장치 63
사진 3.1.1. 카메라 팬/틸트 어셈블리 외형 109
사진 3.1.2. 카메라 팬/틸트의 장/탈착 메카니즘 109
사진 3.1.3. 앤드로스사의 점검용 이동 로보트 112
사진 3.1.4. Extendable arm 프로토타입의 동력전달부 118
사진 3.1.5. Extendable arm 프로토타입의 외형 119