PIPER – Worm Type AI Pipe Inspection Robot

본 작품은 사람이 직접 들어가 점검하기 어려운 고층 건물의 소방배관, 상·하수도관, 댐 및 펌프장 내부를 스스로 이동하며 상태를 확인하는 지렁이형 배관 점검 로봇이다. 우리는 특히 수직 배관에서는 일반적인 바퀴형 로봇이 미끄러지기 쉽고, 배관의 직경이나 굽힘 정도가 달라지면 주행이 어려워진다는 점에 주목하였다. 이를 해결하기 위해 지렁이가 몸의 일부를 고정하고 다른 부분을 뻗은 뒤 다시 끌어당기며 이동하는 방식에서 아이디어를 얻었다. 로봇의 양 끝에는 Linear Actuator와 Scissor Mechanism을 결합한 3방향 확장형 고정부를 설치하여 파이프 내벽을 강하게 지지하도록 하였고, EVA 폼과 실리콘 고무패드를 적용해 마찰력을 높였다. ACT1과 ACT2가 번갈아 고정과 해제를 수행하고 중앙 몸통이 늘어나고 줄어드는 6단계 동작을 반복하면서 로봇은 전진하며, 수평 파이프는 물론 수직 방향 파이프도 수월하게 올라갈 수 있다. 중앙부에는 DS3218 서보모터 4개를 사용하여 길이 변화뿐 아니라 몸통을 연속적으로 휘게 할 수 있어 직경 약 15~25 cm의 다양한 배관과 완만한 곡관에도 대응하도록 설계하였다. 또한 ESP32-S3 CAM(OV2640)을 통해 카메라 영상을 Wi-Fi로 태블릿에 실시간 전송하고, AI가 파손·부식·이물질을 탐지하도록 구성하였다. 결함이 발견되면 IMU 센서로 로봇의 실제 이동 상태를 측정해 출발점 기준 위치를 추정하고, 이동 cycle 정보를 함께 활용해 누적 오차를 보정한다. 이후 결함 종류와 AI 신뢰도, 캡처 이미지를 사용자에게 전달한다. 본 작품은 배관 벽을 붙잡고 이동하며, 내부를 보고, 결함을 판단하고, 그 위치까지 알려주는 통합형 배관 점검 로봇이다. 이를 통해 위험한 배관 점검의 인명 부담을 줄이고, 점검 효율과 유지보수의 신속성을 높이며 다양한 산업으로 확장 가능한 실용적 안전점검 장비를 제시하고자 한다.