Development of All-in-one Attachment Based Steel Pipe Pile Cutting Robot Prototype

The primary objective of this study is to develop an all-in-one based steel pipe pile cutting robot prototype that improves the conventional steel pipe pile head cutting work in safety, quality, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review and expert survey, 2)selection of core technology using AHP analysis, 3)deduction of detail design, 4)verification of structural stability, 5)development of full-scale prototype. As a result leveling laser and laser detector(94.46), plasma cutter(96.72), rotary grapple(98.45) are selected as a core technologies. As an outcome, it is analyzed that gripper, cylinder pivot bracket and gripper base are structurally stable. Their maximum stresses are shown as 43.0%, 19.4%, 5.3% compared to their yield strength respectively. The development of full-scale prototype in this study will be utilized for the development of the all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot commercialization model.

강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 프로토타입 개발

강관말뚝 두부정리 작업은 안전성, 품질의 균일성, 작업 생산성 측면에서 개선이 필요하며, 이를 개선하기 위한 자동화 및 기계화 등 대안마련이 시급한 실정이다. 본 연구의 목적은 상기 문제점을 개선할 수 있는 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 1)선행기술 분석 및 현장 전문가 설문조사, 2)AHP 분석을 활용한 핵심 요소기술 선정, 3)상세설계 도출, 4)구조적 안정성 분석, 5)풀스케일 프로토타입 개발을 수행하였다. 핵심 요소기술 선정 결과, 레이저 레벨기 및 수광기(94.46점), 강관말뚝 절단 기능에서는 플라즈마 절단(96.72점), 강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 회전형 그래플(93.45점)이 선정되었으며, 구조적 안정성 분석 결과, 구조적으로 가장 취약할 것으로 판단되는 3개 부재(그립부, 실린더 피벗 브라켓, 그립부 베이스)에서 최소 2배 이상의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 최종적으로 개발된 풀스케일 프로토타입은 센싱부 정확도 3.39mm, 절단부 절단 속도 1분 59초로 강관말뚝 두부정리 작업의 자동화를 위한 충분한 성능을 확보한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 개발된 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇은 현업에서의 요구가 충분히 반영되고 기술적 타당성이 확보되었으므로 그 실용화 가능성이 높을 것으로 기대된다.