JP2010517663A

JP2010517663A - 外壁清掃用ロボット

Info

Publication number: JP2010517663A
Application number: JP2009548988A
Authority: JP
Inventors: ヨンウークキム
Original assignee: ヨンウークキム
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2010-05-27
Also published as: WO2008096974A1; US20080195253A1; US8127390B2; EP2117780A1; KR100823006B1; EP2117780B1; CN101626873A; ATE524277T1; TW200833286A; EP2117780A4

Abstract

本発明は窓の外壁に真空吸着された状態で窓の外壁上を自動で移動しながら窓の外壁を清掃するロボットに関し、本発明の外壁清掃用ロボットは、前記外壁清掃用ロボットを第１方向に移動させるための移動手段；前記移動手段を回転させることによって前記外壁清掃用ロボットの移動方向を転換するための方向転換部；および前記外壁清掃用ロボットの少なくとも一側部に取り付けられた清掃部を備える。本発明によれば、窓および建物外壁の清掃に使われた水が下層に落ちることを防止することができ、ロボットが円滑な走行を行うことにより、何のむらも生じさせずに満足な建物外壁の清掃を行うことができ、ターンテーブル方式を利用することにより、方向転換時に回転半径を要求することなく、元の位置から３６０°まで自由自在に方向転換することにより、いかなるデッドゾーンに容易に接近して完璧に清掃することができ、ロボットの大きさと重さを最小化することによって、外壁清掃時に外壁清掃用ロボットが落下する可能性を最小化できる。

Description

本発明は外壁清掃用ロボットに関し、より詳しくは、窓の外壁に真空吸着された状態で窓の外壁上を自動で移動しながら清掃するロボットに関する。

ガラス窓や滑りやすい壁を有する建物の建築が数十数百年前から行われてきたものの、これらを清掃する方法に対する研究はあまり深くなされなかった。そのため、ガラス窓や滑りやすい壁を清掃するために依然として人の労働力が求められており、このように人の労働力に依存してガラス窓や滑りやすい壁の清掃を行う場合には相当に時間がかかるだけでなく、清掃する人が落下する危険性に露出されているという問題点があった。

特に、共同住宅の場合、個人的に窓の外壁を清掃する際に清掃に使われた水が下方に落ちて下層の窓の外壁を汚すことで隣人間の紛争を引き起こす問題点があり、このような問題点を解決するためには該共同住宅のすべてのガラス窓および建物の外壁を同時に清掃しなければならない煩わしさがあった。

上記のような問題点を解決するために、最近では外壁清掃用ロボットに対する関心が高まり、大韓民国登録実用新案第２０−０２６５４１５号および大韓民国登録特許第１０−０６３２２６０号にこのような外壁清掃ロボットが提案されている。

しかしながら、これらの外壁清掃ロボットの場合も同じく前記問題点、すなわち清掃に使われた水が下方に落ちて下層を汚すという問題点を依然として解決することができなかった。

また、これらの従来の外壁清掃ロボットはその大きさと重さが過度に大きいため、清掃中に外壁から離れて落ちる危険性が高いという問題点があった。すなわち、従来の外壁清掃ロボットは窓または建物外壁上に安定的に真空吸着された状態で前記外壁上を移動できないという決定的な問題点があった。

たとえ、上述した従来の外壁清掃ロボットが安定的に外壁に真空吸着された状態で移動するとしても、その移動が円滑に行われずにその中間に途切れが発生する構造であるため、清掃が完了した後にも前記移動中に途切れが発生した部分にむらが残るという問題点があった。

また、従来の外壁清掃ロボットの場合、方向転換時にその回転半径の大きさが大きすぎるため、外壁のデッドゾーンまでも清掃できなかったという点で満足できるほどの清掃効果を得ることができなかった。

このような問題点などによって、現在まで提案された従来の外壁清掃ロボットは未だに実生活に適用された事例がほぼない実情である。

本発明は上述した問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の目的は、窓および建物外壁の清掃に使われた水が下層に落ちることを防止できる外壁清掃用ロボットを提供することにある。

本発明の他の目的は、円滑な走行を行うことにより、何のむらも生じさせずに満足な建物外壁の清掃を行うことができる外壁清掃用ロボットを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、方向転換時に回転半径を要求することなく、元の位置から３６０°まで自由自在に方向転換することにより、いかなるデッドゾーンにも容易に接近して完璧に清掃できる外壁清掃用ロボットを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、清掃用ロボットが外壁清掃時に落下する可能性を最小化した外壁清掃用ロボットを提供することにある。

前記のような目的を達成するために、本発明の外壁清掃用ロボットは、前記外壁清掃用ロボットを第１方向に移動させるための移動手段；前記移動手段を回転させることによって前記外壁清掃用ロボットの移動方向を転換するための方向転換部；および前記外壁清掃用ロボットの側部に取り付けられた清掃部を備える。

本発明の外壁清掃用ロボットによれば、窓および建物外壁の清掃に使われた水が下層に落ちることを防止することができ、ロボットが円滑な走行を行うことにより、何のむらも生じさせずに満足な建物外壁の清掃を行うことができ、ターンテーブル方式を利用することにより、方向転換時に回転半径を要求することなく、元の位置から３６０°まで自由自在に方向転換することにより、いかなるデッドゾーンにも容易に接近して完璧に清掃することができ、ロボットの大きさと重さを最小化することによって外壁清掃時にロボットが落下する可能性を最小化できる効果がある。

本発明に係る外壁清掃用ロボットの上面を示す斜視図である。本発明に係る外壁清掃用ロボットの底面を示す斜視図である。本発明に係る移動手段を示す斜視図である。本発明に係る移動手段を示す分解斜視図である。本発明に係る位置固定部の構成を示す斜視図である。本発明に係る方向設定部の構成を示す斜視図である。本発明に係る清掃部の構成を示す斜視図である。本発明に係るマルチホースケーブルの構成を示す構成図である。

本発明の上記目的および他の目的、特徴、および利点について添付の図面を参照して、以下の詳細な説明にてより詳細に説明する。

以下では添付の図面を参照して本発明に係る外壁清掃用ロボットの好ましい実施形態についてより詳細に説明する。

図１および図２は本発明に係る外壁清掃用ロボットの本体の上面および底面を各々示す斜視図である。

本発明に係る外壁清掃用ロボットの本体１０は、主に、前記外壁清掃用ロボットを第１方向に移動させるための移動手段、前記外壁清掃用ロボットの移動方向を転換するための方向転換部、および前記外壁清掃用ロボットの本体１０の側部に取り付けられた清掃部で構成される。また、前記本体１０はマルチホースケーブル５００に連結される。以下では、本発明に係る外壁清掃用ロボットの構成および動作について各部品別に説明する。

図３および図４は本発明の好ましい実施形態による移動手段を示す斜視図および分解斜視図である。

図３および図４に示すように、本発明の実施形態による移動手段１００は、外壁清掃用ロボットの走行方向の反対方向に直線運動できる５個の移動部材１１０を含む。前記５個の移動部材１１０は移動部材駆動手段１３０によって駆動される。前記５個の移動部材１１０の直線運動は５個の移動部材レール１２０によって各々ガイドされる。前記各移動部材レール１２０の一側には対応する移動部材１１０の直線運動を検知するための移動部材検知センサ１５０が取り付けられる。また、所定距離だけ直線運動を完了した前記移動部材１１０を元の位置に瞬時に復帰させるために移動部材レール１２０ごとに移動部材復帰シリンダー１６０が取り付けられる。これらの移動部材復帰シリンダー１６０は制御部（図示せず）によって制御される空気電磁弁１９０によって作動する。本発明の好ましい実施形態では、移動部材復帰機能を実現するために空気圧シリンダーを使用しているが、一般のコイルスプリングを使用してもよい。

前記移動部材復帰シリンダー１６０は各移動部材レール１２０の両端に設けられることにより、前記対応する移動部材１１０が前記移動部材レール１２０のいずれに方向に直線運動しても、前記移動部材駆動手段１３０の駆動制御により元の位置への復帰が可能となる。したがって、本発明に係る外壁用清掃ロボットは、方向転換のために回転することなく、前記移動部材駆動手段１３０の簡単な制御だけによって、より詳しくは、移動部材駆動モータ１３１の回転方向制御によって直進と後進を自由に行うことができる。

前記移動部材駆動手段１３０は、前記移動部材駆動モータ１３１を含む。また、前記移動部材駆動手段１３０は、前記モータ１３１に回転可能に連結されたシャフト１３２、前記シャフト１３２に連動して回転する板カムギア１３４、および移動部材１１０の各々に取り付けられ、前記板カムギア１３４に各々連動して直線運動するラックギア１３３を含む。

本発明の好ましい実施形態において、前記シャフト１３２は、５個の移動部材１１０を備えているために５角形の断面を有する。しかしながら、前記シャフト１３２の断面は前記移動部材１１０の個数に応じて様々な変形が可能である。例えば、前記移動部材１１０の個数がｎ個である場合に前記シャフト１３２はｎ角形の断面を有することができる。また、前記移動部材１１０の個数が２ｎ個である場合に前記シャフト１３２はｎ角形の断面を有することができ、前記移動部材１１０の個数が２ｎ＋１個である場合に前記シャフト１３２はｎ＋１角形の断面を有することができる。

また、本発明の他の実施形態によれば、前記シャフト１３２は前記移動部材１１０に各々嵌められる分離したシャフトを含むことができ、シャフトごとに別個の移動部材駆動モータを各々連結することもできる。このような構成の場合、２個の移動部材駆動モータの回転速度を互いに異なるように制御することにより、外壁清掃用ロボットの移動中に微細な方向転換が可能となる効果がある。

前記各板カムギア１３４は円形から一部が除去された扇形を有する。前記板カムギア１３４のギアの歯が形成されている部分の弧の長さは前記対応する移動部材１１０が直線運動する長さに対応する。前記板カムギア１３４の曲率中心に前記シャフト１３３が挿入される。したがって、前記対応する板カムギア１３４によって前記各移動部材１１０が直線移動を開始する時に、前記板カムギア１３４の板カムによって前記対応する移動部材レール１２０が清掃する外壁側方向に垂直下降する。直線運動が完了すれば前記移動部材レール１２０の下方に板カムが存在しない空間が生じるため、前記移動部材レール１２０がレール復帰スプリング１３５の復原力によって垂直上昇することによって外壁から離れた状態で復帰する。このような構成により、前記移動部材１１０は外壁側方向に移動した状態で直線運動をし、直線運動が完了すれば、外壁から離れた状態で前記移動部材復帰シリンダー１６０によって元の位置に復帰する。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記５個の移動部材１１０を駆動させるために５個の板カムギア１３４が使用されている。前記５個の板カムギア１３４を所定角度、例えば７２°（３６０°÷５）の角度で互いにずれるように位置させることにより、前記５個の移動部材１１０がその直線経路に垂直な所定ラインを通過する時刻を互いに異なるように設定することができる。前記所定ラインを通過する前記５個の移動部材１１０の順序は、例えば、前記５個の移動部材１１０を左側からａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとする場合、ａ→ｅ→ｂ→ｄ→ｃの順が好ましい。これにより、外壁清掃用ロボットのより安定的で且つ円滑な移動を確保することができる。

外壁清掃用ロボットを外壁に支持するために、前記５個の移動部材１１０の各々に真空ホース１７０が連結された移動真空パッド１４０が付着される。前記各移動真空パッド１４０と前記対応するラックギア１３３との間にはラックギア復帰スプリング１３６が介在される。前記各移動真空パッド１４０にかけられた真空は移動部材真空電磁弁１８０によって制御される。一方、前記各移動真空パッド１４０はその直線運動方向に平行した長軸を有する楕円形を有することが好ましいが、これは、ロボットの空間を効率的に利用することによってロボットのサイズを最小化できるためである。

以下では、上記のような構成の本発明の好ましい実施形態による前記移動手段１００の動作について説明する。

外壁清掃用ロボットの清掃開始ボタン（図示せず）を押せば、前記移動部材駆動モータ１３１が第１方向に回転を開始し、これに連動して前記シャフト１３２および前記シャフト１３２に嵌められている前記板カムギア１３４が回転を開始する。前記各板カムギア１３４の回転により、前記対応するラックギア１３３、移動部材１１０、移動真空パッド１４０が直線運動を開始する。

前記ラックギア１３３に連結された前記移動部材１１０が前記移動部材レール１２０に沿って直線運動を開始すれば、これを検知した前記移動部材検知センサ１５０は前記移動部材１１０が所定地点に到達するまでに制御部（図示せず）に第１検知信号を伝送する。前記移動部材検知センサ１５０から第１検知信号を受けた前記制御部は、前記移動部材真空電磁弁１８０を制御して、前記移動部材１１０に取り付けられた前記移動真空パッド１４０に前記真空ホース１７０を介して真空をかける。したがって、前記移動部材１１０が直線運動をしている間には常に前記移動真空パッド１４０に真空がかかっている。

次に、前記移動部材１１０が所定地点に到達してその直線運動が完了すれば（この時、板カムギア１３４の扇形の最後のギアの歯がラックギア１３３のギアの歯から分離する）、前記制御部は前記移動部材真空電磁弁１８０を制御して前記移動真空パッド１４０の真空を解除し、それと同時に空気電磁弁１８０を制御して前記移動部材レール１２０に取り付けられた前記移動部材復帰シリンダー１６０を介して前記移動部材１１０に空気圧をかけることによって前記移動部材１１０を元の位置に瞬時に復帰させる。

前記板カムギア１３４によって前記移動部材１１０が元の位置で直線移動を開始する時、前記板カムギア１３４によって前記移動部材レール１２０が外壁側方向に垂直下降をする。また、前記移動部材１１０が所定地点に到達してその直線運動が完了すれば、前記板カムはその形状により前記移動部材レール１２０の支持を止めるようになり、前記移動部材レール１２０は前記レール復帰スプリング１３５の復原力によって垂直上昇することによって外壁から離れるようになる。したがって、前記移動部材１１０は外壁に接した状態で直線運動をし、前記移動部材レール１２０が外壁から離れる時に元の位置に復帰するようになる。

扇形の前記５個の板カムギア１３４が７２°（３６０°÷５）の角度で互いにずれるように位置しているため、前記５個の移動部材１１０がその直線経路に垂直な所定ラインを通過する順序が互いに異なり、本発明の好ましい実施形態によれば、前記所定ラインを通過する前記５個の移動部材１１０の順序は、前記５個の移動部材１１０を左側からａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとする場合、ａ→ｅ→ｂ→ｄ→ｃの順である。

一方、本発明の外壁清掃用ロボットは、前記移動手段１００を回転させることによって前記ロボットの移動方向を転換するための方向転換部を含む。前記方向転換部は、前記ロボットを外壁に固定するための位置固定部２００、および前記ロボットが前記位置固定部２００によって外壁に固定された状態で前記移動手段１００を回転させる方向設定部３００を含む。以下では、本発明に係る前記方向転換部の構成および動作について具体的に説明する。

図５および図６は本発明に係る位置固定部および方向設定部の構成を各々示す斜視図である。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記位置固定部２００は外壁に付着される位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）を含む。前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）は位置固定駆動手段によって外壁に対して垂直に移動することができる。

前記位置固定駆動手段は、位置固定駆動モータ２１２、前記位置固定駆動モータ２１２によって回転する第１雌スパーギア２１３ａ、および前記第１雌スパーギア２１３ａの回転によって直線運動する第１上下スクリューギア２１４ａを含む。また、前記位置固定駆動モータ２１２に過負荷がかかることを防止しつつ、前記位置固定駆動モータ２１２の回転力を前記第１雌スパーギア２１３ａに伝達するために、前記位置固定駆動モータ２１２と前記第１雌スパーギア２１３ａとの間にロータリーダンパーギア２１５が備えられる。

被動スパーギア２１６が前記第１雌スパーギア２１３ａと同一平面上に配置され、前記第１雌スパーギア２１３ａに連動して前記第１雌スパーギア２１３ａによって回転する。雌スパーギア（２１３ｂ〜２１３ｄ）は前記被動スパーギア２１６に連動して前記被動スパーギア２１６によって回転する。前記雌スパーギア（２１３ｂ〜２１３ｄ）にはこれらの回転によって直線運動する上下スクリューギア（２１４ｂ〜２１４ｄ）が各々取り付けられる。したがって、１個の位置固定駆動モータ２１２によって４個の上下スクリューギア（２１４ａ〜２１４ｄ）が同時に垂直方向に直線運動することができる。この時、前記上下スクリューギア（２１４ａ〜２１４ｄ）の上下直線運動の範囲を制御するために、前記位置固定駆動手段は下降リミット２１７ａ、上昇リミット２１７ｂ、および下降リミット２１７ａと上昇リミット２１７ｂを検知するためのリミットセンサー２１８をさらに含む。

前記上下スクリューギア（２１４ａ〜２１４ｄ）の一端には位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が各々取り付けられている。

一方、本発明の好ましい実施形態によれば、前記ロボットが前記位置固定部２００によって外壁に固定された状態で前記移動手段１００を回転させる前記方向設定部３００は、前記移動手段１００を支持するための移動手段支持部材３１０、および前記移動手段支持部材３１０を回転させるための方向設定駆動手段３２０を含む。

前記方向設定駆動手段３２０は、方向設定駆動モータ３２１、前記方向設定駆動モータ３２１によって回転するウォーム３２２、および前記ウォーム３２２に連動して回転するウォームギア３２３で構成される。前記ウォームギア３２３は前記移動手段支持部材３１０の外周面に固定されているため、前記ウォームギア３２３の回転によって前記移動手段支持部材３１０および前記移動手段１００が前記ウォームギア３２３と同一方向に回転するようになる。

以下では、本発明の好ましい実施形態による、上記のような構成を有する方向転換部の動作について説明する。

外壁清掃用ロボットが清掃を行う間に方向転換を行う必要がある場合（例えば、前記本体１０の外面に付着されたセンサによって障害物が検知される場合）、前記制御部は前記移動部材駆動モータ１３１の回転を制御して停止させてロボットの移動を停止させる。

次に、前記制御部は前記位置設定駆動モータ２１２を制御して第１回転方向に回転させる。前記位置固定駆動モータ２１２の回転力が前記ロータリーダンパーギア２１５を介して前記第１雌スパーギア２１３ａに伝達されることによって前記第１雌スパーギア２１３ａが回転する。前記第１雌スパーギア２１３ａの回転によって、前記第１上下スクリューギア２１４ａおよびそれに取り付けられた前記第１位置固定真空パッド２１１ａが外壁方向に垂直下降する。

また、前記第１雌スパーギア２１３ａが回転する時、これと同一平面上に位置した前記被動スパーギア２１６および残りの前記雌スパーギア（２１３ｂ〜２１３ｄ）が前記第１雌スパーギア２１３ａに連動して同時に回転し、前記雌スパーギア（２１３ｂ〜２１３ｄ）が回転すれば、前記上下スクリューギア（２１４ｂ〜２１４ｄ）およびこれらに取り付けられた前記位置固定真空パッド（２１１ｂ〜２１１ｄ）が外壁方向に垂直下降する。したがって、１個の位置固定駆動モータ２１２によって前記４個の位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が同時に同一方向に直線運動をするようになる。

一方、前記制御部は、前記位置固定駆動モータ２１２を制御して回転させると同時に、前記位置固定部真空電磁弁２１９を制御して前記４個の位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）に真空をかけることにより、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が外壁に吸着されるようにする。このような制御は前記位置固定駆動モータ２１２の回転直前または直後に行われる。このような場合、前記移動真空パッド１４０が外壁に吸着された状態に維持されるため、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）と前記移動真空パッド１４０との間に力の均衡がなされる。その結果、前記位置固定パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）はそれ以上外壁側に下降できなくなる。この時、前記ロータリーダンパーギア２１５は、前記位置固定駆動モータ２１２の回転はそのまま許容しつつ、その回転力を前記第１雌スパーギア２１３ａに伝達しないことにより、前記位置固定駆動モータ２１２に過負荷がかかることを防止する。

上記のように、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）と前記移動真空パッド１４０との間に力の均衡がなされば、前記制御部は移動手段真空メイン電磁弁２１９ａ（以下、「メイン電磁弁」という）を制御して、全ての移動真空パッド１４０の真空を解除することによって前記力の均衡を解除する。このように力の均衡が解除されれば、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が再び外壁側に垂直下降を開始する。このとき、前記移動真空パッド１４０は外壁から同時に離隔する。一方、リミットセンサー２１８によって下降リミット２１７ｂが検知されれば、前記制御部は前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）の垂直下降を停止させる。したがって、外壁清掃用ロボットは、単に前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）だけで外壁に吸着固定された状態となる。

次に、前記制御部は前記方向設定駆動モータ３２１を制御して回転させることによって前記ウォーム３２２を回転させ、前記ウォーム３２２の回転によって前記ウォームギア３２３が回転するようになる。このような前記ウォームギア３２３の回転により、前記移動手段支持部材３１０および前記移動手段１００が所定角度に回転するようになる。

設定された角度に前記移動手段１００を回転させた後には、前記制御部は前記位置固定駆動モータ２１２を制御して第２回転方向に回転させることにより、前記４個の位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）を同時に外壁反対方向に垂直上昇させる。

一方、前記制御部は、前記位置固定駆動モータ２１２を制御して回転させると同時に、前記メイン電磁弁２１９ａを制御して全ての移動真空パッド１４０に真空をかける。このような制御は前記位置固定駆動モータ２１２の回転直前または直後に行われる。このような場合、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）と前記移動真空パッド１４０が外壁に同時に真空吸着された状況下で、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が垂直上昇する。前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が垂直上昇する間に、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）と前記移動真空パッド１４０との間に力の均衡がなされれば、前記ロータリーダンパーギア２１５は、前記位置固定駆動モータ２１２の回転はそのまま許容しつつも、その回転力を前記第１雌スパーギア２１３ａに伝達しないことにより、前記位置固定駆動モータ２１２に過負荷がかかることを防止する。

上記のように、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）と前記移動真空パッド１４０との間に力の均衡がなされれば、前記制御部は前記位置固定部真空電磁弁２１９ｂを制御して前記４個の位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）の真空を解除することによって力の均衡が解除される。力の均衡が解除されることにより、前記移動真空パッド１４０だけが外壁に吸着されるようにする。

上述したように、力の均衡が解除されれば、前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）が再び外壁反対方向に垂直上昇を開始することによって外壁から離れる。前記リミットセンサー２１８によって前記上昇リミット２１７ａが検知されれば、前記制御部は前記位置固定真空パッド（２１１ａ〜２１１ｄ）の垂直上昇を停止させることによって、外壁清掃用ロボットの方向転換が完了される。

図７は本発明に係る清掃部の構成を示す斜視図である。

本発明の好ましい実施形態による前記清掃部４００は、前記外壁清掃用ロボットの前記本体１０に取り付けられた清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）、および前記清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）を回転させる清掃ブラシ駆動手段４２０を含む。前記掃除ブラシ駆動手段４２０は、清掃に使われた水が本体の内側へ回収されるように前記清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）を本体１０の内側方向に回転させることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態による前記清掃ブラシ駆動手段４２０は、清掃ブラシ駆動モータ４２１、前記清掃ブラシ駆動モータ４２１によって回転する第１ギア４２２ａ、前記第１ギア４２２ａの回転軸に連結されて前記第１ギア４２２ａと共に回転する第１ベルト駆動プーリー４２３ａ、前記第１ギア４２２ａと連動して前記第１ギア４２２ａに回転によって回転する第２ギア４２２ｂ、前記第２ギア４２２ｂの回転軸に連結されて前記第２ギア４２２ｂと共に回転する第２ベルト駆動プーリー４２３ｂ、前記第２ギア４２２ｂと連動して回転する第３ギア４２２ｃ、および前記第３ギア４２２ｃの回転軸に連結されて前記第３ギア４２２ｃと共に回転する第３ベルト駆動プーリー４２３ｃを含む。また、前記清掃ブラシ駆動手段４２０は、前記清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）の回転軸に各々連結されたブラシプーリー（４２４ａ〜４２４ｄ）、および前記ブラシプーリー（４２４ａ〜４２４ｄ）の間において回転力を伝達するためのプーリーベルト４２５を含む。また、前記清掃ブラシ駆動手段４２０は、回転軸の延長方向が相異なる隣接した前記ブラシプーリー（４２４ａ〜４２４ｄ）の間の回転力伝達のために、前記プーリーベルト４２５の方向を転換するための方向転換用ローラ（４３０ａ〜４３０ｄ）をさらに含む。

このような構成により、本発明の前記清掃部４００は、前記本体１０を取り囲む前記４個の清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）が前記本体１０の内側方向に回転することにより、清掃に使われた水を下層に落とすことなく、前記本体１０の内側へ回収することができ、デッドゾーンを含む全区域を清掃することができる。

前記プーリーベルト４２５は、前記第１〜第３ベルト駆動プーリー（４２３ａ〜４２３ｃ）との摩擦力を強化することによって回転力をより効果的に伝達するために、前記第１〜第３ベルト駆動プーリー（４２３ａ〜４２３ｃ）に交差連結するのが好ましい。

本発明の前記清掃部４００は、前記プーリーベルト４２５が緩くなることによって各プーリー間の回転力伝達が弱化することを防止するために、前記プーリーベルト４２５の張力を調節するためのベルト張力調節装置４４０をさらに含むことが好ましい。

本発明の外壁清掃用ロボットは、洗浄用液体を前記清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）および／または外壁に噴射するためのノズル、前記清掃ブラシ（４１０ａ〜４１０ｄ）が外壁清掃用ロボットの内側方向に回転することにより、外壁清掃用ロボットの内側へ回収された液体またはごみを排出するための排水手段４５０、および前記液体またはごみが前記排水手段４５０から効果的に排出されるようにするために前記本体１０の外周面の内外壁に各々形成される密着部材（４６０ａ、４６０ｂ）をさらに含むことが好ましい。

次に、図８を参照して外壁清掃用ロボットを外部補助装置に連結するために提供されるマルチホースケーブル５００について説明する。

本発明の前記マルチホースケーブル５００は、外壁清掃用ロボットに清掃用液体を供給するためにノズルに連結される給水用ホース５１０、前記排水手段４５０によって回収された清掃に使われた液体およびごみを排出するための排水用ホース５２０、前記外壁清掃用ロボットに真空および空気圧を供給するために電磁弁に各々連結される真空および空気圧用ホース５３０、前記外壁清掃用ロボットに電源を供給するための電源ケーブル５４０、および前記給水用ホース５１０、排水用ホース５２０、真空および空気圧用ホース５３０、および電源ケーブル５４０を囲む被覆材５５０を含む。

一方、前記外壁清掃用ロボットの外壁の内側にマルチホースケーブル検知センサ（図示せず）が設けられ、前記マルチホースケーブル５００の曲げられる部分を清掃開始点として認知する。そのような場合、前記ロボットが清掃開始点を容易に認知することによって、清掃が完了した後に清掃開始点に容易に復帰することができる。

本発明の外壁清掃用ロボットは前記マルチホースケーブル５００を介して墜落防止用安全装置に連結することがでる。前記墜落防止用安全装置について簡略に説明する。前記墜落防止用安全装置は、回転部を利用して上下左右関係なく回転可能に構成することにより、前記マルチホースケーブル５００の延長方向に整列されることができる窓枠固定部材を含む。整列後、窓枠固定部材は窓枠に挟まれ、締め付け装置によって締め付けられる。前記窓枠固定部材の代わりに大型吸着パッドが利用されることができる。このような場合、前記墜落防止用安全装置を便利な位置に設けることもできる。安全装置の動作時、前記マルチホースケーブル５００はロータリーダンパーローラの稼動によって徐々に停止するため、前記マルチホースケーブル５００に突然に衝撃が加えられることを防止することができる。

一方、補助装置の全ての構成要素は小型であるため、本発明の外壁清掃用ロボットに全て取り付けることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野の当業者であれば、下記の特許請求範囲に開示された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変形、追加、および改良が可能である。

Claims

外壁清掃用ロボットであって、
前記外壁清掃用ロボットを第１方向に移動させるための移動手段；
前記移動手段を回転させることによって前記外壁清掃用ロボットの移動方向を転換するための方向転換部；および
前記外壁清掃用ロボットの側部に取り付けられた清掃部を備えることを特徴とする外壁清掃用ロボット。
前記移動手段は、
前記第１方向の反対方向である第２方向に直線運動できる２以上の移動部材；
前記２以上の移動部材の直線運動を各々ガイドする移動部材レール；
前記２以上の移動部材を駆動させるための移動部材駆動手段；および
前記２以上の移動部材に各々付着され、前記外壁清掃用ロボットを外壁に支持するための吸着手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の外壁清掃用ロボット。
前記移動手段は、前記移動部材レールに各々取り付けられ、前記移動部材の直線運動を検知する移動部材検知センサをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記移動手段は、前記第２方向に所定距離だけ直線運動した前記移動部材を元の位置に復帰させるための移動部材復帰手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記各移動部材復帰手段は、空気圧シリンダーまたはコイルスプリングを含むことを特徴とする、請求項４に記載の外壁清掃用ロボット。
前記移動部材駆動手段は、
移動部材駆動モータ；
前記移動部材駆動モータによって回転するシャフト；
前記２以上の移動部材の各々に連結されたラックギア；および
板カムギアを含み、
前記板カムギアの曲率中心に前記シャフトが挿入され、前記シャフトの回転によって前記板カムギアが回転することにより、前記ラックギアの各々を直線運動させることを特徴とする、請求項２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記シャフトの断面は多角形であることを特徴とする、請求項６に記載の外壁清掃用ロボット。
前記各板カムギアが所定角度に互いにずれて位置するように前記シャフトが前記板カムギアの曲率中心に挿入されることを特徴とする、請求項７に記載の外壁清掃用ロボット。
前記各板カムギアは扇形を有し、ギアの歯が形成されている前記扇形の弧の長さは前記対応する移動部材が前記第２方向に直線運動する長さに対応することにより、前記対応する移動部材が前記第２方向に直線運動する開始するとき、前記対応する移動部材レールを前記外壁側方向に移動させることを特徴とする、請求項６に記載の外壁清掃用ロボット。
前記移動部材駆動手段は、前記移動部材が前記第２方向への直線運動を完了すれば、前記外壁側方向に移動した前記移動部材レールを元の位置に復帰させるための弾性部材をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の外壁清掃用ロボット。
前記吸着手段は、前記第１および第２方向に平行した長軸を有する楕円形状の移動真空パッドを含むことを特徴とする、請求項２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記方向転換部は、
前記外壁清掃用ロボットを外壁に固定するための位置固定部；および
方向設定部を含み、
前記方向設定部は、前記外壁清掃用ロボットが前記位置固定部によって外壁に固定された状態で前記移動手段を回転させることにより、前記外壁清掃用ロボットの移動方向を設定することを特徴とする、請求項１に記載の外壁清掃用ロボット。
前記位置固定部は、
前記外壁に付着される第１位置固定真空パッド；および
前記第１位置固定真空パッドを前記外壁方向に移動させるための位置固定駆動手段を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記位置固定駆動手段は、
位置固定駆動モータ；
前記位置固定駆動モータによって回転する第１雌スパーギア；および
一端に前記第１位置固定真空パッドが連結され、前記第１雌スパーギアの回転によって直線運動することにより、前記第１位置固定真空パッドを前記外壁方向に移動させる第１上下スクリューギアを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の外壁清掃用ロボット。
前記位置固定駆動手段は、
前記位置固定駆動モータに過負荷がかかることを防止しつつ、前記位置固定駆動モータの回転力を前記第１雌スパーギアに伝達するためのロータリーダンパーギアをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の外壁清掃用ロボット。
前記位置固定部は、
前記第１雌スパーギアと連動して前記第１雌スパーギアの回転によって回転する被動スパーギア；
前記被動スパーギアと連動して前記被動スパーギアの回転によって回転する第２雌スパーギア；
前記第２雌スパーギアの回転によって直線運動する第２上下スクリューギア；および
前記第２上下スクリューギアの一端に連結され、前記外壁に付着される第２位置固定真空パッドを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の外壁清掃用ロボット。
前記方向設定部は、
前記移動手段を支持するための円形の移動手段支持部材；および
前記移動手段支持部材を回転させるための方向設定駆動手段を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の外壁清掃用ロボット。
前記方向設定駆動手段は、
方向設定駆動モータ；
前記方向設定駆動モータによって回転するウォーム；および
前記移動手段支持部材の外周面に取り付けられ、前記ウォームに噛み合って前記ウォームに連動して回転することによって前記移動手段支持部材を回転させるウォームギアを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の外壁清掃用ロボット。
前記清掃部は、
前記外壁清掃用ロボットの第１内側部に取り付けられた第１清掃ブラシ；および
清掃に使われた水が前記外壁清掃用ロボットの内側へ回収されるように前記第１清掃ブラシを前記外壁清掃用ロボットの内側方向に回転させる清掃ブラシ駆動手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の外壁清掃用ロボット。
前記清掃ブラシ駆動手段は、
清掃ブラシ駆動モータ；
前記清掃ブラシ駆動モータによって第１回転方向に回転する第１ギア；
前記第１ギアの回転軸に連結され、前記第１ギアと共に前記第１回転方向に回転する第１ベルト駆動プーリー；
前記第１清掃ブラシの回転軸に連結された第１ブラシプーリー；および
前記第１ベルト駆動プーリーの回転力を前記第１ブラシプーリーに伝達するためのプーリーベルトを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の外壁清掃用ロボット。
前記清掃ブラシ駆動手段は、
前記第１ギアと連動し、前記第１回転方向の反対方向である第２回転方向に回転する第２ギア；
前記第２ギアの回転軸に連結され、前記第２ギアと共に前記第２回転方向に回転する第２ベルト駆動プーリー；
前記第２ギアと噛み合って前記第１回転方向に回転する第３ギア；および
前記第３ギアの回転軸に連結され、前記第３ギアと共に前記第１回転方向に回転する第３ベルト駆動プーリーをさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の外壁清掃用ロボット。
前記プーリーベルトは前記第１、第２、および第３ベルト駆動プーリーに交差連結されることを特徴とする、請求項２１に記載の外壁清掃用ロボット。
前記清掃部は、
前記外壁清掃用ロボットの第２内側部に取り付けられた第２清掃ブラシ；
前記第２清掃ブラシの回転軸に連結された第２ブラシプーリー；および
前記第１および第２ブラシプーリーの間に位置し、前記第１ベルト駆動プーリーの回転力が前記プーリーベルトによって前記第２ブラシプーリーに伝達できるようにするために前記プーリーベルトの延長方向を転換する方向転換用ローラをさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の外壁清掃用ロボット。
前記清掃部は、前記プーリーベルトの張力を調節するためのベルト張力調節装置をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の外壁清掃用ロボット。
前記外壁清掃用ロボットは、外部補助装置に連結されるマルチホースケーブルをさらに備え、前記マルチホースケーブルは、
前記外壁清掃用ロボットに清掃用液体を供給するための給水用ホース；
清掃に使われた液体およびごみを前記外壁清掃用ロボットから排出するための排水用ホース；
前記外壁清掃用ロボットに真空および空気圧を供給するための真空および空気圧用ホース；
前記外壁清掃用ロボットに電源を供給するための電源ケーブル；および
前記給水用ホース、排水用ホース、真空および空気圧用ホース、および電源ケーブルを囲む被覆材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の外壁清掃用ロボット。