건축/환경에너지

Nikkei Construction_2020.3.9 기술 (p23)

지상으로 토사를 반송하는 로봇
NEDO 등, 장운동을 이용

신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)와 다케나카공무점, 주오대학은 지하 굴삭 공사에서 발생하는 토사를 지상에 자동으로 반송하는 로봇의 시작기(試作機)를 공동으로 개발했다. 20년 6월말까지 시작기로 실험한다. 토사 반송 능력의 목표치는 대형 중장비와 동등 이상인 시간 당 40~45㎥다. ICT 중장비나 자율주행에 의한 굴삭 공사의 자동화를 통해 생산성을 기존의 약 3배까지 높이는 효과를 전망한다.

2종류의 근육의 움직임으로 수축과 이완을 반복하는 ‘장의 연동 운동’을, 인공근육과 고무 튜브를 조합한 펌프로 기계적으로 모방하고 있다. 유동성이 낮은 토사의 반송에 적용할 수 있는 연동 펌프를 개발한 것은 세계 처음이다.

굴삭 공사는 일반적으로 ‘지하부에서 굴삭’ ‘지하에서 지상으로 토사 운반’ ‘처분장으로 토사 운반’의 3개 작업으로 구성된다. 토사 반송 로봇의 도입은 이 중 두 번째 공정이다. 깊은 곳에서 굴삭한 토사를 끌어올리기 위해서는 대형 중장비와, 그것을 지탱하는 강고한 작업대가 필요하다. 토사 반송 로봇을 사용하면 가설에 필요한 공사 기간이나 비용을 억제할 수 있다.

토사 반송 로봇은 연동 펌프의 유닛을 연결시켜 구축한다. 대형 중장비의 경우, 와이어의 길이 등의 제약으로 인해 토사를 끌어올릴 수 있는 깊이는 최대 70m 정도였다. 그러나 로봇이라면 자유롭게 반송 경로를 설계할 수 있기 때문에 이론 상의 한계는 없다.

연동 펌프 유닛은 외측이 인공근육, 내측이 고무 튜브로 되어 있다. 플랜지로 접합해 2종류의 고무 소재 사이에 공기 챔버를 형성한다. 챔버에 공기압을 가하면, 장의 연동 운동처럼 인공근육이 단면 방향으로 팽창하고 축 방향으로 수축한다. 동시에 고무 튜브가 수축해 관로를 폐색하는 구조다. 인공근육에는 축 방향으로 보강 섬유를 내포한 타입을 채용했다.

공기압을 가하는 기구는 분산해 설치하기 때문에 깊이에 관계 없이 일정한 반송 효과를 얻을 수 있다. 연동 펌프의 제어 프로그램과 인터페이스도 함께 개발했다.

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