KR100774147B1 - 기계식 밸브 시스템 및 이를 구비한 벽면 등반 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 기구부의 구성이 간단하면서 제어가 용이하고 무게가 가볍게 제작이 가능하게 하는 기계식 밸브 시스템과 이를 구비하여 구성이 간단하고 중량이 감소되어 효율적인 벽면 이송 로봇을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 다수의 흡착 패드를 구비하는 무한궤도 휠; 상기 흡착 패드에 제공되는 공기압을 개폐하는 기계식 밸브; 및 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 움직이는 상기 흡착 패드의 운동을 안내하고, 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 상기 기계식 밸브의 개폐를 제어하는 가이드를 포함하는 기계식 밸브 시스템 및 이를 구비하는 벽면 이송 로봇을 제공한다.

Description

기계식 밸브 시스템 및 이를 구비한 벽면 등반 로봇{Mechanical valve system and robot apparatus that can climb on the vertical wall}

도 1은 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇의 일 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 기계식 밸브의 개폐 동작을 보여주는 도면.

도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 취한 단면도로서 기계식 밸브 시스템의 작동 원리를 보여주는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 기계식 밸브 시스템의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.

도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇에 사용되는 로터리 조인트 조립체의 구성을 보여주는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 벽면 10: 흡착 패드

20: 밸브 100: 무한궤도 휠

140, 240: 가이드 400: 로터리 조인트

500, 600: 벽면 이송 로봇

본 발명은 경사면이나 벽면을 따라 이동할 수 있는 등반 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기구부의 구성이 간단하여 제어가 용이하고 무게가 감소된 벽면 등반 로봇과 이 벽면 등반 로봇에 사용되는 기계식 밸브 시스템에 관한 것이다.

다양한 종류의 로봇이 특수한 목적을 위하여 개발되고 있다. 예를 들면, 심해저의 탐험이나 복잡한 지형 상에서 보행, 대형 선박표면의 도장이나 용접, 각종 산업용 탱크의 검사, 험한 지형의 탐사, 대형 항공기 표면의 검사, 건물의 외벽 청소 등의 기능을 수행할 수 있는 로봇이 개발되고 있으며 각각의 로봇은 그 사용처 및 목적에 적합하도록 이송 메커니즘을 구비하고 있다.

특히, 선박의 도장이나 용접, 각종 산업용 탱크의 검사, 대형 항공기 표면의 검사, 건물의 외벽 청소 등을 위하여 개발된 벽면 이송 로봇은 그 이동방법으로서 무한궤도형과 보행형이 있다. 보행형은 보행구동기구가 복잡하고, 상대적으로 느리며, 복잡한 제어 시스템을 요구한다. 무한궤도형은 일반적으로 속도가 빠른 장점이 있으나, 이 또한 제어가 용이하지 않은 단점이 있어왔다.

또한, 벽면을 타고 오르는 방식에 따라 흡착 패드형, 전자석형, 추진력형 등의 방식이 존재한다. 전자석형은 전자기력을 이용하여 등반할 수 있는 경사면이나 벽면은 자성을 가지는 것으로 한정되고, 전자석의 자력을 제어하기 위해서는 복잡한 제어부의 구성이 필요하다는 단점이 있고, 추진력형의 경우 연료의 소비가 많아 현실적으로 지속적인 작동을 위해서는 대형의 연료 저장 용기가 탑재되어야 하는 단점이 있다.

이에 보다 기구부의 구성이 간단하면서 제어가 용이하고 무게가 가볍게 제작이 가능한 효율적인 벽면 이송 로봇을 개발할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기구부의 구성이 간단하면서 제어가 용이하고 무게가 가볍게 제작이 가능하게 하는 기계식 밸브 시스템과 이를 구비하여 구성이 간단하고 중량이 감소되어 효율적인 벽면 이송 로봇을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 다수의 흡착 패드를 구비하는 무한궤도 휠; 상기 흡착 패드에 제공되는 공기압을 개폐하는 기계식 밸브; 및 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 움직이는 상기 흡착 패드의 운동을 안내하고, 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 상기 기계식 밸브의 개폐를 제어하는 가이드를 포함하는 기계식 밸브 시스템을 제공함으로써 달성된다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 본체; 다수의 흡착 패드를 구비하고, 상기 본체에 적어도 하나 이상 설치되는 무한궤도 휠; 상기 흡착 패드에 제공되는 공기압을 개폐하는 기계식 밸브; 및 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 상기 기계식 밸브의 개폐를 제어하고, 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 움직이는 상기 흡착 패드의 운동을 안내하는 가이드를 포함하는 벽면 이송 로봇을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 무한궤도 휠은, 모터의 회전축에 연결된 구동 휠과, 흡착 패드들이 장착되고, 상기 구동 휠의 회전에 따라 움직이면서 상기 흡착 패드들이 순차적으로 벽면에 접하도록 하는 캐터필러를 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 가이드에는 상기 기계식 밸브의 스탬 단부가 수용되어 안내되는 레일 그루브가 형성된 레일의 형태로 제작된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 돌출단은 상기 레일 그루브의 내측에 형성되고, 상기 흡착 패드가 벽면과 간섭을 방지하도록 하는 단차가 상기 레일 그루브의 외측에 형성된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 기계식 밸브는, 내부에 소정의 단이 형성된 중공부를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 이동 가능하도록 수용되어 상기 중공부에 형성된 단을 이용하여 공기 유로를 개폐하는 스탬; 및 상기 스탬이 상기 공기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 스탬에 힘을 가하는 스프링을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 무한궤도형 휠에서 상기 흡착 패드가 벽면에 흡착되는 위치에 있을 때 흡착 패드의 전면이 진공을 유지하도록 밸브의 스탬을 누르도록 상기 가이드의 일측에는 돌출단이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 각각 기계식 밸브에 연결된 공기압 튜브들이 연결되는 로터리 조인트와, 상기 로터리 조인트가 회전하도록 하는 로터리 조인트 회전축을 구비하여, 상기 무한궤도 휠이 회전함에 따라 함께 회전하여 공기압 튜브들이 꼬이는 것을 방지하는 로터리 조인트 조립체를 더 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 흡착 패드를 진공으로 유지하기 위해 공기를 빨아들이는 공기 펌프; 상기 무한궤도 휠을 회전시키는 모터; 상기 모터와 상기 공기 펌프의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 모터와 상기 공기 펌프의 동력을 제공하는 전원을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 무한 궤도 휠의 회전에 따라 상기 흡착 패드가 벽면과 맞닿기 시작하는 부분에는 롤러가 부착되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 앞서 언급한 벽면 이송 로봇 중 어느 하나를 구성 단위로 하여 복수 개의 단위 벽면 이송 로봇이 서로 연결되어 이루어지는 벽면 이송 로봇을 제공함으로써 달성된다.

그리고, 여기서 이 벽면 이송 로봇을 구성하는 단위 벽면 이송 로봇들 간의 연결은, 각각의 본체간에 벽면에 실질적으로 평행하고 진행 방향에 실질적으로 수직인 축에 대해 소정 각도 회전이 가능하도록 설치되는 핀 조인트에 의해 이루어진 것이 바람직하다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇의 일 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면 등반 로봇(500)은, 본체(200), 본체 양측에 배치된 무한궤도 휠(100), 상기 무한궤도 휠을 회전 구동하는 모터(300) 및 상기 무한궤도 휠에 배치되어 벽면에 흡착하는 다수의 흡착 패드(10)를 포함한다.

상기 본체(200)에는 상기 모터와 상기 모터에 전력을 공급하는 전원부(미도시), 상기 무한궤도 휠에 장착되는 흡착 패드의 전면을 진공으로 유지하는 공기 펌프(미도시), 상기 모터, 전원부, 공기 펌프 등의 동작을 제어하는 제어부(미도시), 무한궤도 휠과 모터 사이를 연결하는 동력 전달 수단, 무한궤도 휠의 구동 축(103)을 지지하는 베어링(104) 등이 장착될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 벽면 이송 로봇의 중량을 감소시키기 위해 상기 전원부나 공기 펌프는 별도로 배치되고 전선과 튜브로 상기 벽면 이송 로봇에 연결될 수도 있다.

상기 무한궤도 휠(100)은 다수의 흡착 패드와 연결되어 흡착 패드들이 순차적으로 벽면에 접하도록 하는 캐터필러(caterpillar)(102), 상기 캐터필러를 구동하는 하나 이상의 구동 휠(101)을 포함한다. 상기 무한궤도 휠은 상기 본체의 양측에 하나씩 두 개가 설치된 경우가 도시되어 있으나, 필요에 따라 하나만 부착되거나 두 개 이상 설치될 수도 있다. 상기 캐터필러로(102)는 벨트, 타이밍 벨트, 와이어 강화 벨트(wire-reinforced belt), 체인 등 여러 가지 동력 전달 수단이 사용될 수 있다.

상기 흡착 패드(10)는 상기 무한궤도 휠을 따라 복수 개가 배치되고, 상기 무한궤도 휠이 회전함에 따라 벽면에 순차적으로 접하게 된다. 상기 각각의 흡착 패드에는 공기압 밸브(20)가 연결되고, 상기 공기압 밸브(20)는 공기압 튜브(도 5)로 공기 펌프에 연결된다. 상기 흡착 패드가 벽면에 닿으면 상기 공기 펌프에서 흡착 패드 전면을 진공, 보다 정확히는 대기압 이하의 저압으로 떨어뜨려 흡착 패드가 벽면에 부착되도록 한다. 흡착 패드에 연결된 밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어져서 흡착 패드의 동작이 전기적으로 제어되도록 할 수도 있지만, 본 발명에서는 기계식으로 상기 흡착 패드에 연결된 밸브를 제어한다. 밸브의 제어 방법에 대해서는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 밸브의 구성을 살펴본 후에 설명한다.

도 2a 및 도 2b에는 도 1에 도시된 밸브를 기계식으로 개폐하는 동작을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

흡착 패드(10)의 전면을 저압으로 유지하기 위해서는 밸브(20)가 개방되어 공기 펌프에 의해 흡착 패드 전면의 공기가 빠져나가야 한다.

상기 밸브(20)는, 내부에 소정의 단이 형성된 중공부를 구비하는 하우징(21), 상기 하우징의 내부에 이동 가능하도록 수용되어 상기 중공부에 형성된 단을 이용하여 공기 유로를 개폐하는 스탬(22) 및 상기 스탬이 상기 공기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 스탬에 힘을 가하는 스프링(23)을 포함한다.

상기 하우징(21)은 내경이 작은 중공부를 구비하는 부분(21b)과 내경이 큰 중공부를 구비하는 부분(21a)으로 나뉘어 내부에 소정의 단이 형성되어 있다. 상기 스탬(22)에는 상기 하우징의 내경이 작은 부분의 내경보다 외경이 큰 오링(26) 이 설치될 수 있다. 또는 오링 대신 스탬 자체에 돌출부가 형성될 수도 있고, 스탬 자체의 돌출부에 오링이 안착되어 있을 수도 있다. 상기 하우징의 중공부는 상기 공기 펌프와 연결되는 공기 튜브 연결부(25)와 연통되어 있다. 상기 밸브는 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 스프링에 의해 내부에 배치된 스탬이 흡착 패드 전면의 반대 방향으로 힘을 받고 있다. 도 2a에 도시된 모습은 스탬이 스프링의 힘에 의해 밸브 하우징 내부의 유로를 막고 있는 닫힌 상태이고, 도 2b에 도시된 모습은 열린 상태이다. 도 2b에 도시된 것과 같이 스탬의 상단에 힘이 작용하여 스탬이 스프링을 압축하면서 하강하면 밸브가 개방된다. 밸브가 개방되면 흡착 패드 전면과 공기 펌프가 연결되어 공기 펌프에 의해 흡착 패드 전면의 공기가 배출되고 흡착 패드가 전면의 벽면에 흡착하게 된다.

도 3에는 도 1의 III-III 선을 따라 취한 단면도로서 흡착 패드에 연결된 밸브를 기계식으로 제어하는 원리를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 3에서는 구동 휠의 회전축이 회전 가능하게 결합되는 가이드 상의 결합부(142)는 표시되어 있고, 구동 휠은 생략되어 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 상기 기계식 밸브 시스템은 가이드(140)를 포함한다. 상기 밸브(20)의 스탬 단부는 상기 가이드(140)의 외주면에 접한 상태로 움직인다. 부드러운 움직임을 위해 스탬 단부에 롤러(24)가 배치되는 것이 바람직하다. 상기 가이드의 외주면 중 상기 흡착 패드(10)가 벽면(1)에 접하는 위치에서 상기 스탬 단부가 맞닿는 부분에는 소정 높이(d2)로 돌출단(140a)이 형성되어 있다. 즉, 돌출단이 형성되지 않은 곳에서의 무한궤도 휠의 회전 궤도 중심으로부터 스템 단부까지의 거리는 d1이고, 돌출단이 형성된 곳에서는 무한궤도 휠의 회전 궤도에서 스탬 단부까지의 거리가 d1+d2가 된다. 상기 돌출단(140a)에 의해 흡착 패드(10)가 벽면에 맞닿은 위치에서는 상기 스탬(22) 단부가 상기 돌출단(140a)의 높이만큼 눌러진 상태가 된다. 상기 흡착 패드에 연결된 밸브(20)는 도 2a에 도시된 것과 같이 평소에는 공기 펌프로부터의 저압을 차단한 상태로 있다가 스탬(22) 단부가 상기 돌출단에 의해 눌러지면 도 2b에 도시된 것과 같이 흡착 패드 전면에 저압이 형성되도록 공기 펌프와 연결되도록 한다. 상기 밸브(20)의 내부에는 스프링(26)이 배치되어 있어 스탬 단부가 돌출단(140a)과 접하지 않은 상태가 되면 밸브(20)는 다시 닫히고 흡착 패드(10)는 벽면에 흡착되는 힘을 잃게 되어 자연적으로 벽면과 떨어지게 된다.

만약 이러한 밸브의 개폐동작을 솔레노이드 밸브로 구현한다고 하면, 중량이 많이 나가는 솔레노이드 밸브가 각각의 흡착 패드마다 배치되어야 하고, 솔레노이드 밸브를 열고 닫을 시점을 솔레노이드 밸브의 제어부에 알려주기 위해 별도의 센서들이 더 설치되어야 하는 등 전체 로봇의 구성이 복잡해지고, 중량이 증가하는 문제점이 있을 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 것과 같이 기계식으로 제어하게 되면 구성이 간단해지고 로봇의 중량을 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 흡착 패드가 무한 궤도의 회전에 따라 벽면과 접하기 시작할 때에는 흡착 패드가 벽면에 접하면서 접히거나 부드럽게 접하지 못하여 로봇의 이송에 방해가 되는 경우가 생길 수 있다. 이에 대한 대비책으로 흡착 패드가 벽면과 닿기 시작하는 부분에 소형의 롤러(11)를 더 부착할 수도 있다.

도 4에는 도 3에 도시된 기계식 밸브 시스템의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 다른 실시예의 가이드(240)에는 레일 그루브(241)가 형성되어 있고, 상기 밸브의 스탬 단부는 상기 레일에 수용된 상태로 이동된다. 스탬 단부에는 상기 레일 그루브를 따라 이동하기 용이하도록 롤러 휠(224)와 롤러 결합부(222)가 더 설치될 수 있다. 상기 레일 그루브(241)의 내측에는 앞서 도 3에서 설면한 것과 유사하게 돌출단(240a)이 형성되어 있어 흡착 패드가 흡착되어야 할 위치에 오면 자동으로 밸브의 스탬 단부를 눌러 흡착 패드가 흡착될 수 있게 한다. 이와 같이 레일 그루브(241)가 형성된 형태로 구성하는 경우에는 밸브의 스탬 단부가 안정적으로 안내되고, 캐터필러의 재질 선택 시에 강도를 덜 고려할 수 있게 되는 장점이 있다. 또한, 레일 그루브(241)의 외측에도 상기 돌출단(240a)과 유사하게 단차(211)를 형성될 수 있다. 이 단차(211)는 상기 돌출단(240a)보다 더 길게 형성되어 있어서, 무한궤도 휠을 따라 움직이는 밸브의 스탬 단부가 상기 돌출단(240a)에 접하기 전에 상기 흡착 패드가 벽면과 나란하게 배치되도록 하는 기능을 한다. 이에 따라 벽면과 흡착 패드 사이의 간섭을 피할 수 있어, 도 3에 도시된 롤러(11)와 같은 구성요소가 없어도 흡착 패드의 움직임이 방해받지 않게 된다.

도 5에는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇에서 각각의 밸브와 공기 펌프를 연결하는 공기 튜브가 벽면 등반 로봇의 작동 중에 엉키지 않도록 하는 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇에서는 각각의 밸브(20)와 공기 펌프(미도시)를 연결하는 공기 튜브(420)들이 로터리 조인트 조립체에 연결된다. 상기 로터리 조인트 조립체는 복수의 공기 튜브(420)가 연결되는 로터리 조인트(400)와, 상기 로터리 조인트(400)에 연결되어 상기 로터리 조인트(400)를 무한궤도 휠(100)의 회전에 맞춰 회전시키는 로터리 조인트 회전축(430)을 포함한다.

상기 로터리 조인트(400)는 다각형 단면을 가지고 다각형의 각 변에 해당하는 위치에 공기 튜브(420)가 연결되는 결합부(410)가 형성되어 있다. 상기 로터리 조인트 회전축(430)은 무한궤도 휠의 구동 휠(101)의 회전축과 기어 등의 동력 전달 수단(미도시)으로 연결되고, 동시에 상기 로터리 조인트(400)와 고정되도록 만들어질 수 있다. 만약 상기 무한궤도 휠의 구동 휠이 3회전할 때 상기 무한궤도 휠이 1회전한다고 하면, 상기 무한궤도 휠이 1회전할 때 상기 로터리 조인트 회전축이 1회전하도록 상기 구동 휠의 회전축과 상기 로터리 조인트 회전축을 연결하는 동력전달용 기어의 기어비를 3:1로 조절한다. 이와 같은 방식으로 무한궤도 휠의 회전에 따라 로터리 조인트 회전축이 회전하도록 하면 무한궤도 휠이 지속적으로 회전하여도 공기 튜브들이 엉키는 일은 일어나지 않는다.

또한, 상기 로터리 조인트 회전축(430)을 상기 가이드(140)(도 3)에 회전 가능하게 고정해 두면, 상기 무한궤도 휠(100)의 캐터필러(102)가 회전함에 따라 상기 로터리 조인트(400)와 함께 상기 튜브(420)들이 함께 따라 움직이게 되어 별도의 기어나 벨트 등의 구성요소 없이도 튜브가 엉키는 것을 방지할 수 있게 된다.

무한궤도 휠이 회전하면 무한궤도 휠을 따라 배치된 복수 개의 밸브에 연결된 공기 튜브들은 서로 엉키는 일이 발생할 수 있고, 이는 벽면 이송기구가 지속적으로 이동하는 것을 방해하거나 아예 움직이지 못하게 하는 원인이 될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 무한궤도 휠이 회전할 때 무한궤도 휠의 구동 휠과 함께 회전하는 로터리 조인트 회전축과 상기 로터리 조인트 회전축의 일측에 설치된 로터리 조인트 본체에 공기 튜브들이 연결되도록 하여 공기 튜브들이 엉키지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 로터리 조인트 회전축(430)은 중공축으로 구성되어 상기 공기압 튜브로 제공되는 저압이 로터리 조인트 회전축의 중공부로 연결될 수 있도록 할 수도 있다.

도 6에는 본 발명에 따른 벽면 등반 로봇의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 6에 도시된 것과 같이, 앞서 설명한 본 발명에 따른 벽면 이송 로봇을 하나의 구성 단위로 하여 복수 개의 단위 벽면 이송 로봇(610, 620)이 연결된 벽면 이송 로봇(600)을 제작할 수도 있다. 도 6에 도시된 예에서는 앞서 설명한 예에 비해 흡착 패드의 개수가 더 많이 설치된 단위 벽면 이송 로봇(610, 620)과, 본체의 폭이 넓게 형성되어 다른 단위 벽면 이송 로봇과의 결합이 용이하게 만들어진 단위 벽면 이송 로봇(620)이 도시되어 있다. 한편, 도 6에서는 벽면 이송 로봇의 구성을 보여주기 위해 전선이나 공기압 튜브의 배치는 생략하여 도시하였다.

이때 단위 벽면 이송 로봇들의 연결은 본체 부분을 서로 연결하는 방식이 사 용될 수 있다. 이때 연결에 사용되는 조인트(621)는 벽면에 평행한 축에 대해 회전이 가능한 핀조인트 형태의 조인트가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 핀조인트를 사용하는 경우에는 수직으로 솟은 건물의 외벽면과 같은 면을 따라 이동하는 것은 물론, 대형 항공기의 외면과 같이 곡면으로 형성된 면을 따라 이송하는 것도 가능하게 한다.

한편, 지금까지 본 발명에 따른 벽면 이송 로봇의 구성과 작동에 대해 설명하면서, 주로 가파른 벽면만을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명에 따른 벽면 이송 로봇은 벽면을 타고 이동하는 동작에 사용하는 것만으로 용도가 제한되는 것은 아니며, 대형 항공기의 표면이나, 대형 산업용 탱크의 내외면과 같이 곡면으로 형성된 면을 따라 이동하는 동작도 수행할 수 있다. 또한, 용도에 따라 탐사장비, 청소장비 등을 장착할 수 있고 사람이 직접하기 위험한 여러 가지 작업을 수행하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 벽면 이송 로봇은 건물의 외벽 청소나 도장, 대형 항공기나 선박의 내외부 벽면 청소, 도장, 용접 등의 작업에 활용될 수 있다.

본 발명의 벽면 이송 로봇은, 보행식 기부구를 채용하는 경우에 비하여 기구부의 구성이 간단하면서도 이동 속도가 크게 향상된다. 또한, 기계식으로 간단하면서도 견실하게 제어되는 다수의 밸브들을 활용함으로써, 솔레노이드 방식을 사용하여 밸브들을 제어하는 경우와 비교할 때 중량을 크게 감소시킬 수 있고 에너지 효율면에서 우수하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 다수의 흡착 패드를 구비하는 무한궤도 휠;

   상기 흡착 패드에 제공되는 공기압을 개폐하는 기계식 밸브; 및

   상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 상기 기계식 밸브의 개폐를 제어하고, 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 움직이는 상기 흡착 패드의 운동을 안내하는 가이드를 포함하고,

   상기 기계식 밸브는,

   내부에 소정의 단이 형성된 중공부를 구비하는 하우징;

   상기 하우징의 내부에 이동 가능하도록 수용되어 상기 중공부에 형성된 단을 이용하여 공기 유로를 개폐하는 스탬; 및

   상기 스탬이 상기 공기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 스탬에 힘을 가하는 스프링을 포함하며,

   상기 가이드에는 상기 기계식 밸브의 스탬 단부가 수용되어 안내되는 레일 그루브가 형성되고,

   상기 돌출단은 상기 레일 그루브의 내측에 형성되며,

   상기 흡착 패드가 벽면과 간섭을 방지하도록 하는 단차가 상기 레일 그루브의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 기계식 밸브 시스템.
2. 본체;

   다수의 흡착 패드를 구비하고, 상기 본체에 적어도 하나 이상 설치되는 무한궤도 휠;

   상기 흡착 패드에 제공되는 공기압을 개폐하는 기계식 밸브; 및

   상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 상기 기계식 밸브의 개폐를 제어하고, 상기 무한궤도 휠의 회전에 따라 움직이는 상기 흡착 패드의 운동을 안내하는 가이드를 포함하고,

   상기 기계식 밸브는,

   내부에 소정의 단이 형성된 중공부를 구비하는 하우징;

   상기 하우징의 내부에 이동 가능하도록 수용되어 상기 중공부에 형성된 단을 이용하여 공기 유로를 개폐하는 스탬; 및

   상기 스탬이 상기 공기 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 스탬에 힘을 가하는 스프링을 포함하며,

   상기 가이드에는 상기 기계식 밸브의 스탬 단부가 수용되어 안내되는 레일 그루브가 형성되고,

   상기 돌출단은 상기 레일 그루브의 내측에 형성되며,

   상기 흡착 패드가 벽면과 간섭을 방지하도록 하는 단차가 상기 레일 그루브의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
3. 제2항에 있어서,

   상기 무한궤도 휠은,

   모터의 회전축에 연결된 구동 휠과,

   흡착 패드들이 장착되고, 상기 구동 휠의 회전에 따라 움직이면서 상기 흡착 패드들이 순차적으로 벽면에 접하도록 하는 캐터필러를 구비하는 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
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7. 제2항에 있어서,

   상기 무한궤도형 휠에서 상기 흡착 패드가 벽면에 흡착되는 위치에 있을 때 흡착 패드의 전면이 진공을 유지하도록 밸브의 스탬을 누르도록 상기 가이드의 일측에는 돌출단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
8. 제2항에 있어서,

   각각 기계식 밸브에 연결된 공기압 튜브들이 연결되는 로터리 조인트와,

   상기 로터리 조인트가 회전하도록 하는 로터리 조인트 회전축을 구비하여,

   상기 무한궤도 휠이 회전함에 따라 함께 회전하여 공기압 튜브들이 꼬이는 것을 방지하는 로터리 조인트 조립체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
9. 제2항에 있어서,

   상기 흡착 패드를 진공으로 유지하기 위해 공기를 빨아들이는 공기 펌프;

   상기 무한궤도 휠을 회전시키는 모터;

   상기 모터와 상기 공기 펌프의 동작을 제어하는 제어부; 및

   상기 모터와 상기 공기 펌프의 동력을 제공하는 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
10. 제2항에 있어서,

    상기 무한 궤도 휠의 회전에 따라 상기 흡착 패드가 벽면과 맞닿기 시작하는 부분에는 롤러가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.
11. 제2항, 제3항, 제7항, 제8항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항의 벽면 이송 로봇을 구성 단위로 하여 복수 개의 단위 벽면 이송 로봇이 서로 연결되어 이루어지는 벽면 이송 로봇.
12. 제11항의 벽면 이송 로봇을 구성하는 단위 벽면 이송 로봇들 간의 연결은,

    각각의 본체간에 벽면에 실질적으로 평행하고 진행 방향에 실질적으로 수직인 축에 대해 소정 각도 회전이 가능하도록 설치되는 핀 조인트에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 이송 로봇.

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