KR100823006B1 - 외벽 청소용 로봇과 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 창 외벽에 진공 흡착된 상태에서 창 외벽 상을 자동으로 이동 및 방향 전환하면서 청소할 수 있는 로봇 및 그 방법에 관한 것에 관한 것으로, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은, 상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단; 상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 전환하기 위한 방향 전환부; 및 상기 외벽 청소용 로봇의 적어도 일 측부에 장착된 청소부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 창 및 건물 외벽 청소에 사용된 물이 아래층으로 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 로봇이 부드러운 주행을 함으로써 아무런 얼룩도 남기지 않은 채 건물 외벽 청소를 수행할 수 있고, 턴테이블 방식을 이용함으로써 방향 전환시 회전 반경을 요구하기 않고 제자리에서 360°까지 자유자재로 방향전환 함으로써 어떠한 사각 지대라도 접근이 용이하여 완벽하게 청소할 수 있으며, 로봇의 크기와 무게를 최소화함으로써 외벽 청소시 낙하할 가능성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
건물, 창, 외벽, 청소, 로봇

Description

외벽 청소용 로봇과 그 방법{Robot for cleaning outer wall and Method therefor}
도 1은 본 발명의 외벽 청소용 로봇의 상면을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 외벽 청소용 로봇의 저면을 보여주는 사시도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 이동 수단을 나타내는 사시도 및 분해 사시도.
도 4a는 본 발명의 위치 고정부의 구성을 나타내는 사시도.
도 4b는 본 발명의 방향 설정부의 구성을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 청소부의 구성을 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 다중호스케이블의 구성을 나타내는 구성도.
<도면의 부호에 대한 간략한 설명>
10 : 외벽 청소용 로봇 본체 100 : 이동 수단
110 : 이동 부재 120 : 이동 부재 레일
131 : 이동 부재 구동 모터 132 : 샤프트
133 : 랙 기어 134 : 판캠 기어
135 : 레일 복귀 스프링 136 : 랙 기어 복귀 스프링
140 : 이동 진공 패드 150 : 이동 부재 감지 센서
160 : 이동 부재 복귀 실린더 170 : 진공 호스
180 : 이동 부재 진공 솔레노이드 밸브
190 : 공압 솔레노이드 밸브 200 : 위치 고정부
211a~211d : 위치 고정 진공 패드 212 : 위치 고정 구동 모터
213a~213d : 암나사 스퍼 기어 214a~214d : 상하 스크류 기어
215 : 로타리 댑퍼 기어 216 : 연동 스퍼 기어
217a,b : 상승 및 하강 리미트 218 : 리미트 감지기
219a : 이동 수단 진공 메인 솔레노이드 밸브
219b : 위치 고정부 진공 솔레노이드 밸브
300 : 방향 설정부 310 : 이동 수단 지지부재
320 : 방향 설정 구동 수단 321 : 방향 설정 구동 모터
322 : 웜 323 : 웜 기어
400 : 청소부 410a~410d : 청소 브러쉬
420 : 청소 브러쉬 구동 수단 421 : 청소 브러쉬 구동 모터
422a~422c : 풀리 연동 기어 423a~423c : 벨트 구동 풀리
424a~424d : 브러쉬 풀리 425 : 풀리 벨트
430a~430d : 방향 전환용 롤러 440 : 벨트 텐션 조절 장치
450 : 배수 수단 460a,b : 밀착 부재
500 : 다중호스케이블 510 : 급수용 호스
520 : 배수용 호스 530 : 진공 및 공압용 호스
540 : 전원 케이블 550 : 피복재
본 발명은 외벽 청소용 로봇과 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 창 외벽에 진공 흡착된 상태에서 창 외벽 상을 자동으로 이동하면서 청소할 수 있는 로봇 및 그 방법에 관한 것이다.
사람이 건물에 유리창 및 미끄러운 벽을 만들어 사용한 지 수십 수백 년이 되었지만 이것들을 청소하는 방법에 대한 연구가 심도있게 이루어지지 않았다. 그로 인해, 창 또는 건물의 외벽을 청소하기 위하여 사람의 노동력이 여전히 요구되었고, 이와 같이 사람의 노동력에 의존하여 외벽 청소를 수행하는 경우 상당 시간이 소모될 뿐만 아니라 청소를 하는 사람이 항상 낙상의 위험에 노출되어 있다는 문제점이 있었다.
특히, 공동 주택의 경우 개인적으로 창 외벽을 청소할 경우 청소에 사용되었던 물이 밑으로 쏟아져 아래층의 창 외벽으로 더럽힘으로써 이웃 간의 분쟁을 야기하는 문제점이 있었고, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 해당 공동 주택의 창 및 건물의 외벽에 대해 항상 단체로 청소를 수행하여야 하는 불편함이 따랐다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에 외벽 청소 로봇에 대한 관심이 증대되었고, 대한민국 등록실용신안 제20-0265415호 및 대한민국 등록특허 제10-0632260호에서 이러한 외벽 청소 로봇이 제안되었다.
그러나, 이들 외벽 청소 로봇들의 경우에도 마찬가지로 상기의 문제점, 즉 청소에 사용된 물이 아래로 낙하하여 아래층에 피해를 끼친다는 문제점을 여전히 해결하지 못하였다.
또한, 이들 종래의 외벽 청소 로봇들은 그 크기와 무게가 지나치게 클 수밖에 없어 청소 도중 외벽에서 분리되어 떨어질 위험이 크다는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 외벽 청소 로봇들은 창 또는 건물 외벽 상에서 안정적으로 부착 및 이동할 수 없다는 결정적인 문제점이 있었던 것이다.
설령, 이러한 종래의 외벽 청소 로봇이 안정적으로 외벽에 흡착된 상태로 이동한다고 하더라도, 그 이동이 부드럽게 이루어지지 않고 중간 중간에 끊김이 발생할 수밖에 없는 구조이기 때문에 청소가 완료된 후에도 상기 이동 중 끊김이 발생하였던 부분에 얼룩이 여전히 남게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 외벽 청소 로봇들의 경우, 방향 전환시 그 회전 반경의 크기가 너무 커서 외벽의 사각 지대까지 청소할 수 없었다는 점에서 만족스러운 청소 효과를 나타낼 수 없었다.
이렇나 문제점들로 인해, 현재까지 제안된 외벽 청소 로봇들은 아직까지 실생활에 적용되는 사례가 거의 없는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 창 및 건물 외벽 청소에 사용된 물이 아래층으로 떨어지는 것을 방지할 수 있는 외벽 청소용 로봇 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부드러운 주행을 함으로써 아무런 얼룩도 남기지 않 은 채 건물 외벽 청소를 수행할 수 있는 외벽 청소용 로봇 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 턴테이블 방식을 이용함으로써 방향 전환시 회전 반경을 요구하기 않고 제자리에서 360°까지 자유자재로 방향전환 함으로써 어떠한 사각 지대라도 접근이 용이하여 완벽하게 청소할 수 있는 외벽 청소용 로봇 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기와 무게를 최소화함으로써 외벽 청소시 낙하할 가능성을 최소화시킨 외벽 청소용 로봇 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면으로서, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은, 상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단; 상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 전환하기 위한 방향 전환부; 및 상기 청소용 로봇의 적어도 일 측부에 장착된 청소부를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면으로서, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은, 상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위하여 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 직선 운동할 수 있는 2 이상의 이동 부재; 상기 2 이상의 이동 부재의 직선 운동을 각각 안내하는 이동 부재 레일들; 상기 2 이상의 이동 부재를 구동시키기 위한 이동 부재 구동 수단; 및 상기 2 이상의 이동 부재의 일단에 각각 부착되며, 상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 흡착시키기 위한 흡착 수단들을 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면으로서, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은, 상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단; 상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 고정하기 위한 위치 고정부; 및 상기 외벽 청소용 로봇이 상기 위치 고정부에 의해 외벽에 고정된 상태에서 상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 설정하는 방향 설정부를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면으로서, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은, 상기 외벽 청소용 로봇의 제1 측부에 장착된 제1 청소 브러쉬; 및 청소에 사용된 물이 상기 외벽 청소용 로봇 내측으로 수거되도록 상기 제1 청소 브러쉬를 상기 외벽 청소용 로봇의 내측 방향으로 회전시키는 청소 브러쉬 구동 수단을 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면으로서, 본 발명의 외벽 청소용 로봇을 이용한 외벽 청소 방법은, 2 이상의 이동 진공 패드들을 외벽에 흡착시키는 단계; 상기 외벽에 흡착된 상기 이동 진공 패드들을 제1 방향으로 직선 이동시키는 단계; 및 상기 이동 진공 패드들이 일정 지점에 도달하면 그 도달 순서에 따라 상기 이동 진공 패드들을 원위치로 순간 복귀시키는 단계를 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 빔 전달 시스템 및 레이저 빔 전달 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 2는 본 발명의 외벽 청소용 로봇의 본체의 상면 및 저면을 각각 보 여주는 사시도이다.
본 발명의 외벽 청소용 로봇의 본체(10)는 크게 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단, 이동 수단을 회전시킴으로써 로봇의 이동 방향을 전환하기 위한 방향 전환부, 및 로봇 본체의 측부에 장착된 청소부로 구성된다. 그리고 상기 외벽 청소용 로봇의 본체(10)는 다중호스케이블에 연결된다. 이하에서는 본 발명의 외벽 청소용 로봇의 구성 및 동작을 각 부분별로 살펴보기로 한다.
도 3a 및 3b은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 수단을 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다.
도 3a 및 3b에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 수단(100)은 외벽 청소용 로봇의 주행 방향과 반대되는 방향으로 직선 운동할 수 있는 5 개의 이동 부재(110)를 포함한다. 상기 5 개의 이동 부재(110)는 이동 부재 구동 수단(130)에 의해 구동되며, 그 직선 운동은 5 개의 이동 부재 레일(120)에 의해 각각 안내된다. 상기 이동 부재 레일(120)의 일측에는 이동 부재(110)의 직선 운동을 감지하기 위한 이동 부재 감지 센서(150)가 장착된다. 또한, 소정 거리만큼 직선 운동을 완료한 이동 부재(110)를 원위치로 순간적으로 복귀시키기 위하여 이동 부재 레일(120)마다 이동 부재 복귀 실린더(160)가 장착된다. 이들 이동 부재 복귀 실린더(160)는 제어부(미도시)에 의해 제어되는 공압 솔레노이드 밸브(190)에 의해 작동된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이동 부재 복귀 수단으로서 공압 실린더를 사용하고 있으나, 일반 코일 스프링을 사용하여도 무방하다.
이동 부재 복귀 실린더(160)는 이동 부재 레일(120)의 양 단에 설치됨으로써 이동 부재(110)가 상기 이동 부재 레일(120)의 어느 방향으로 직선 운동을 하더라도 이동 부재 구동 수단(130)의 구동 제어에 따라 원위치 복귀가 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 외벽용 청소 로봇은 방향 전환을 위한 회전 없이 단지 이동 부재 구동 수단(130)의 간단한 제어, 보다 상세하게는 이동 부재 구동 모터(131)의 회전 방향 제어에 의해 직진과 후진을 자유로이 할 수 있게 된다.
상기 이동 부재 구동 수단(130)은 이동 부재 구동 모터(131), 상기 모터(131)에 회전 가능하게 연결된 샤프트(132), 상기 샤프트(133)에 연동하여 회전하는 판캠 기어(134), 이동 부재(110) 각각에 장착되며 상기 판캠 기어에 연동하여 직선 운동을 하는 랙 기어(133)로 구성된다.
샤프트(133)의 단면은 본 발명의 바람직한 실시예의 경우에는 5개의 이동 부재(110)를 구비하고 있어 5각형이지만, 이동 부재(110)의 개수에 따라 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 이동 부재(110)의 개수가 n일 경우 샤프트(133)가 n각형의 단면을 가질 수 있음은 물론이고, 이동 부재(110)의 개수가 2n일 경우 샤프트(133)는 n각형의 단면을 가질 수도 있고, 이동 부재(110)의 개수가 2n+1일 경우 샤프트(133)는 n+1각형의 단면을 가질 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 샤프트(133)의 중간을 분리하여 이동 부재(110)를 샤프트 각각에 동일한 수량으로 끼우고 각 샤프트마다 별개의 이동 부재 구동 모터를 각각 연결할 수도 있다. 이와 같은 구성의 경우, 2개의 이동 부재 구동 모터의 회전 속도를 다르게 제어함으로써 외벽 청소용 로봇이 이동하는 중에 미세한 방향 전환을 할 수 있게 되는 효과가 있다.
상기 판캠 기어(134)는 원형에서 일부가 제거된 부채꼴 형태를 갖는다. 기어 이가 형성되어 있는 부분, 즉 부채꼴의 호의 길이는 이동 부재(110)가 직선 운동하는 길이에 대응한다. 이러한 판캠 기어(134)의 곡률 중심에 샤프트(133)가 삽입된다. 따라서, 판캠 기어(134)에 의해 이동 부재(110)가 직선 이동을 시작할 때 판캠 기어(134)의 판캠에 의해 이동 부재 레일(120)이 외벽 쪽 방향으로 수직 하강을 하게 되고, 직선 운동이 완료되면 판캠이 존재하지 않는 공간이 생기므로 레일 복귀 스프링(135)의 복원력에 의해 수직 상승함으로써 외벽과 떨어진 상태로 복귀된다. 이러한 구성에 의하여, 이동 부재(110)는 외벽 쪽 방향으로 이동된 상태에서 직선 운동을 하게 되고, 직선 운동이 완료되면 외벽과 떨어진 상태에서 상기 이동 부재 복귀 실린더(160)에 의해 원위치로 복귀된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 5개의 이동 부재(110)를 구동시키기 위하여 총 5개의 판캠 기어(134)가 사용되는데, 이들 5개의 판캠 기어(134)를 일정 각도, 예를 들면 72°(360° ÷ 5)의 각도로 서로 엇갈리게 위치시킴으로써 5개의 이동 부재(110)가 그 직선 경로에 수직인 일정 라인을 통과하는 시각을 서로 다르게 설정할 수 있다. 상기 일정 라인을 통과하는 순서는, 예를 들어, 5개의 이동 부재(110)를 왼쪽부터 a, b, c, d, e라고 할 경우 a=>e=>b=>d=>c의 순이 바람직하다. 이로 인해, 외벽 청소용 로봇의 보다 안정적이고 부드러운 이동을 담보할 수 있게 된다.
외벽 청소용 로봇을 외벽에 흡착시키기 위하여 상기 5 개의 이동 부재(110) 각각의 일단에는 진공 호스(170)가 연결된 이동 진공 패드(140)가 부착된다. 이동 진공 패드(140)와 랙 기어(133) 사이에는 랙 기어 복귀 스프링(136)이 설치된다. 이들 이동 진공 패드(140)의 진공은 이동 부재 진공 솔레노이드 밸브(180)에 의해 각각 제어된다. 한편, 이동 진공 패드(140)는 그 직선 운동 방향과 평행한 장축을 갖는 타원형 형태를 가지는 것이 바람직한데, 이는 공간을 효율적으로 사용함으로써 로봇의 사이즈를 최소화할 수 있기 때문이다.
이하에서는, 위와 같은 구성의 본 발명의 바람직한 실시예의 이동 수단(100)의 동작을 살펴본다.
외벽 청소용 로봇의 청소 시작 버튼(미도시)을 누르면, 이동 부재 구동 모터(131)가 제1 방향으로 회전을 시작하고, 이에 연동하여 샤프트(132) 및 샤프트(132)에 끼워져 있는 판캠 기어(134)가 회전을 시작한다. 이러한 판캠 기어(134)의 회전에 의해 랙 기어(133), 이동 부재(110), 이동 진공 패드(140)가 직선 운동을 시작하게 된다.
랙 기어(133)에 연결된 이동 부재(110)가 이동 부재 레일(120)을 따라 직선 운동을 시작하면 이를 감지한 이동 부재 감지 센서(150)는 이동 부재(110)가 일정 지점에 도달할 때까지 제어부(미도시)에 제1 감지 신호를 전송한다. 이동 부재 감지 센서(150)로부터 제1 감지 신호를 전송받은 제어부는 대응하는 이동 부재 진공 솔레노이드 밸브(180)를 제어하여 상기 이동 부재(110)에 연결된 이동 진공 패드(140)에 진공 호스(170)를 통해 진공을 걸어준다. 따라서, 이동 부재(110)가 직선 운동을 하고 있는 동안에는 항상 이동 진공 패드(140)에 진공이 걸려 있게 된다.
이어서, 이동 부재가 일정 지점에 도달하여 직선 운동이 완료되면(이때 판캠기어의 부채꼴 호상의 마지막 기어 이가 랙 기어의 기어 이와 분리된다), 제어부는 이동 부재 진공 솔레노이드 밸브(180)를 제어하여 이동 진공 패드(140)의 진공을 제거하고, 공압 솔레노이드 밸브(190)를 제어하여 이동 부재 레일(120)에 장착된 이동 부재 복귀 실린더(160)를 통해 공압을 걸어줌으로써 이동 부재(110)를 원위치로 순간적으로 복귀시킨다.
판캠 기어(134)에 의해 이동 부재(110)가 원위치에서 직선 이동을 시작할 때 판캠 기어(134)의 판캠에 의해 이동 부재 레일(120)이 외벽 쪽 방향으로 수직 하강을 하게 된다. 또한, 이동 부재(110)가 일정 지점에 도달하여 직선 운동이 완료되면 판캠이 존재하지 않는 공간이 생기므로 이동 부재 레일(120)은 레일 복귀 스프링(135)의 복원력에 의해 수직 상승함으로써 외벽과 떨어진 상태로 복귀된다. 따라서, 이동 부재(110)는 외벽 쪽 방향으로 이동된 상태에서 직선 운동을 하게 되고, 직선 운동이 완료되면 외벽과 떨어진 상태에서 상기 이동 부재 복귀 실린더(160)에 의해 원위치로 복귀된다.
부채꼴 형태의 5개의 판캠 기어(134)들이 72°(360° ÷ 5)의 각도로 서로 엇갈리게 위치하여 있기 때문에 5개의 이동 부재(110)가 그 직선 경로에 수직인 일정 라인을 통과하는 순서가 다르게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 5개의 이동 부재(110)를 왼쪽부터 a, b, c, d, e라고 할 경우 a=>e=>b=>d=>c의 순이다.
한편, 본 발명의 외벽 청소용 로봇은 상기 이동 수단(100)을 회전시킴으로써 로봇의 이동 방향을 전환하기 위한 방향 전환부를 포함하는데, 상기 방향 전환부는 1) 로봇을 외벽에 고정하기 위한 위치 고정부, 및 2) 로봇이 위치 고정부에 의해 외벽에 고정된 상태에서 이동 수단(100)을 회전시키는 방향 설정부를 포함한다. 이하에서는, 본 발명의 방향 전환부의 구성 및 동작을 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 위치 고정부 및 방향 설정부의 구성을 각각 나타내는 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 고정부(200)는 외벽에 흡착할 수 있는 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)를 포함하는데, 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)는 위치 고정 구동 수단에 의해 외벽 방향으로 수직 하강할 수 있게 된다.
본 발명의 위치 고정 구동 수단은 위치 고정 구동 모터(212), 상기 위치 고정 구동 모터(212)에 의해 회전하는 제1 암나사 스퍼 기어(213a), 및 상기 제1 암나사 스퍼 기어(213a)의 회전에 의해 직선 운동을 하는 제1 상하 스크류 기어(214a)를 포함한다. 또한, 위치 고정 구동 모터(212)에 과부하가 걸리는 것을 방지하면서 상기 위치 고정 구동 모터(212)의 회전력을 제1 암나사 스퍼 기어(213a)에 전달하기 위하여, 상기 위치 고정 구동 모터(212)와 제1 암나사 스퍼 기어(213a) 사이에 로타리 댐퍼 기어(215)가 더 구비된다.
상기 제1 암나사 스퍼 기어(213a)는 동일 평면상에 위치한 연동 스퍼 기어(216)를 회전시키고, 연동 스퍼 기어(216)에 연동하여 암나사 스퍼 기어(213b ~ 213d)가 회전한다. 상기 암나사 스퍼 기어(213b ~ 213d)에는 이들의 회전에 의해 직선 운동을 하는 상하 스크류 기어(214b ~214d)가 각각 장착된다. 따라서, 1개의 위치 고정 구동 모터(212)에 의해 4개의 상하 스크류 기어(214a ~ 214d)가 동시에 동일 방향으로 직선 운동을 할 수 있다. 이때, 상기 상하 스크류 기어(214a ~ 214d)의 상하 직선 운동의 범위를 제어하기 위하여 하강 및 상승 리미트(217a, 217b)와 이를 감지하기 위한 리미트 감지기(218)가 더 제공된다.
이들 상하 스크류 기어(214a~ 214d)의 일단에는 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 각각 장착되어 있다.
한편, 로봇이 위치 고정부(200)에 의해 외벽에 고정된 상태에서 이동 수단(100)을 회전시키기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방향 설정부(300)는 이동 수단(100)을 지지하기 위한 이동 수단 지지 부재(310) 및 이를 회전시키기 위한 방향 설정 구동 수단(320)을 포함한다.
상기 방향 설정 구동 수단(320)은 방향 설정 구동 모터(321), 상기 방향 설정 구동 모터(321)에 의해 회전하는 웜(322), 및 상기 웜(322)에 연동하여 회전하는 웜 기어(323)로 구성된다. 상기 웜 기어(323)는 이동 수단 지지 부재(310)의 외주면에 고정되어 있기 때문에 웜 기어(323)의 회전에 의해 이동 수단 지지 부재(310) 및 이동 수단(100)이 동일 방향으로 회전하게 된다.
이하에서는, 위와 같은 구성의 본 발명의 바람직한 실시예의 방향 전환부의 동작을 살펴본다.
외벽 청소용 로봇이 청소를 수행하면서 직선 이동을 하던 중에 방향 전환의 필요성이 발생하면(예를 들어, 본체(10) 외면에 부착된 센서에 의해 장애물이 감지되면), 제어부는 이동 부재 구동 모터(131)의 회전을 정지시켜 로봇의 이동을 멈추 게 한다.
이어서, 제어부는 위치 고정 구동 모터(212)를 제1 회전방향으로 회전시킨다. 상기 위치 고정 구동 모터(212)의 회전력이 로타리 댐퍼 기어(215)를 통해 제1 암나사 스퍼 기어(213a)에 전달되어 제1 암나사 스퍼 기어(213a)가 회전하고, 상기 제1 암나사 스퍼 기어(213a)의 회전에 의해 제1 상하 스크류 기어(214a) 및 이에 장착된 제1 위치 고정 진공 패드(211a)가 외벽 방향으로 수직 하강한다.
또한, 상기 제1 암나사 스퍼 기어(213a)가 회전할 때, 이와 동일 평면 상에 위치한 연동 스퍼 기어(216) 및 나머지 암나사 스퍼 기어(213b ~ 213d)가 연동하여 동시에 회전을 하고, 이들 암나사 스퍼 기어(213b ~ 213d)의 회전에 의해 상하 스크류 기어(214b ~214d) 및 이들에 장착된 위치 고정 진공 패드(211b ~ 211d)가 외벽 방향으로 수직 하강한다. 따라서, 1개의 위치 고정 구동 모터(212)에 의해 4개의 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 동시에 동일 방향으로 직선 운동을 하게 된다.
한편, 제어부는 위치 고정 구동 모터(212)를 회전시킴과 동시에(직전 또는 직후라도 무방함) 위치 고정부 진공 솔레노이드 밸브(219b)를 제어하여 4개의 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)에 진공을 걸어줌으로써 상기 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 외벽에 흡착되도록 한다. 하지만, 이동 진공 패드(140)도 역시 외벽에 흡착된 상태로 유지되어 있기 때문에 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)와 이동 진공 패드(140) 사이에 힘의 균형이 이루어지게 되고 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)는 더 이상 외벽 쪽으로 하강하지 못하게 된다. 이때, 상기 로타리 댐퍼 기어(215)는 위치 고정 구동 모터(212)의 회전은 그대로 허용하면서도 그 회전력을 제1 암나사 스퍼 기어(213a)에 전달하지 않음으로써 상기 위치 고정 구동 모터(212)에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
위와 같이, 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)와 이동 진공 패드(140) 사이에 힘의 균형이 이루어지면 제어부는 이동 수단 진공 메인 솔레노이드 밸브(219a:이하 '메인 솔레노이드 밸브')를 제어하여 모든 이동 진공 패드(140)의 진공을 제거함으로써 상기 힘의 균형을 제거한다. 이와 같이 힘의 균형이 제거되면, 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 다시 외벽 쪽으로 수직 하강을 시작하게 되고 이동 진공 패드(140)는 외벽으로부터 동시에 이격된다. 한편 리미트 감지기(218)에 의해 하강 리미트(217b)가 감지되면 제어부는 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)의 수직 하강을 정지시킨다. 따라서, 외벽 청소용 로봇은 순전히 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)만으로 외벽에 흡착 고정된 상태가 된다.
이어서, 제어부는 방향 설정 구동 모터(321)를 회전시킴으로써 웜(322)을 회전시키고, 웜(322)에 연동하여 웜 기어(323)가 회전하게 된다. 이러한 웜 기어(323)의 회전에 의해 이동 수단 지지 부재(310) 및 이동 수단(100)이 소정의 각도로 회전하게 된다.
설정된 각도로 이동 수단(100)을 회전시킨 후에는, 제어부는 위치 고정 구동 모터(212)를 제2 회전방향으로 회전시킴으로써 4개의 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)를 동시에 외벽 반대 방향으로 수직 상승시킨다.
한편, 제어부는 위치 고정 구동 모터(212)를 회전시킴과 동시에(직전 또는 직후라도 무방함) 메인 솔레노이드 밸브(219a)를 제어하여 모든 이동 진공 패드(140)에 진공을 걸어준다. 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 수직 상승하면서 이동 진공 패드(140)와 동시에 외벽에 흡착되어 둘 사이에 힘의 균형이 이루어지게 되면, 로타리 댐퍼 기어(215)는 위치 고정 구동 모터(212)의 회전은 그대로 허용하면서도 그 회전력을 제1 암나사 스퍼 기어(213a)에 전달하지 않음으로써 상기 위치 고정 구동 모터(212)에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
위와 같이, 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)와 이동 진공 패드(140) 사이에 힘의 균형이 이루어지면 제어부는 위치 고정부 진공 솔레노이드 밸브(219b)를 제어하여 4개의 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)의 진공을 제거함으로써 상기 이동 진공 패드(140)가 외벽에 흡착되도록 한다.
이와 같이 힘의 균형이 제거되면, 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)가 다시 외벽 반대 방향으로 수직 상승을 시작함으로써 외벽으로부터 이격된다. 리미트 감지기(218)에 의해 상승 리미트(217a)가 감지되면 제어부는 위치 고정 진공 패드(211a ~ 211d)의 수직 상승을 정지시킴으로써 외벽 청소용 로봇의 방향 전환을 완료한다.
도 5는 본 발명의 청소부의 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 청소부(400)는 외벽 청소용 로봇의 일 측부에 장착된 청소 브러쉬(410a ~ 410d) 및 상기 청소 브러쉬(410a ~ 410d)를 회전시키는 청소 브러쉬 구동 수단(420)을 포함한다. 본 발명의 청소 브러쉬 구동 수단(420)은 청소에 사용된 물이 외벽 청소용 로봇의 내측으로 수거되도록 청소 브러 쉬(410a ~ 410d)를 외벽 청소용 로봇의 내측 방향으로 회전시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 청소 브러쉬 구동 수단(420)은 청소 브러쉬 구동 모터(421), 상기 청소 브러쉬 구동 모터(421)에 의해 회전하는 제1 풀리 연동 기어(422a), 제1 풀리 연동 기어(422a)의 회전축에 연결되어 제1 풀리 연동 기어(422a)와 함께 회전하는 제1 벨트 구동 풀리(423a), 제1 풀리 연동 기어(422a)와 연동하여 회전하는 제2 풀리 연동 기어(422b), 제2 풀리 연동 기어(422b)의 회전축에 연결되어 제2 풀리 연동 기어(422b)와 함께 회전하는 제2 벨트 구동 풀리(423b), 제2 풀리 연동 기어(422b)와 연동하여 회전하는 제3 풀리 연동 기어(422c), 제3 풀리 연동 기어(422c)의 회전축에 연결되어 제3 풀리 연동 기어(422c)와 함께 회전하는 제3 벨트 구동 풀리(423c), 청소 브러쉬(410a ~ 410d)의 회전축에 연결된 브러쉬 풀리(424a ~ 424d), 상기 벨트 구동 풀리(423a ~ 423c)와 상기 브러쉬 풀리(424a ~ 424d)들 사이에서 회전력을 전달하기 위한 풀리 벨트(425)를 포함한다. 또한, 회전축의 방향이 서로 다른 브러쉬 풀리(424a ~ 424d) 사이의 회전력 전달을 위하여, 풀리 벨트(425)의 방향을 전환하기 위한 방향 전환용 롤러(430a ~ 430d)를 더 포함한다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 청소부(400)는 1개의 청소 브러쉬 구동 모터(421)에 의해 본체(10)를 에워싸는 4개의 청소 브러쉬(410a ~ 410d)가 동시에 본체(10) 내측 방향으로 회전함으로써 청소에 사용된 물을 아래층으로 떨어뜨리지 않고 본체(10) 내측으로 수거할 수 있으며, 사각 지대까지 구석구석 청소할 수 있다.
상기 풀리 벨트(425)는 상기 제1, 제2, 및 제3 벨트 구동 풀리(423a ~ 423c)에 교차 연결되는 것이 바람직한데, 이는 이들 사이의 마찰력을 강화시킴으로써 회전력을 보다 효과적으로 전달하기 위함이다.
본 발명의 청소부(400)는 풀리 벨트(425)의 장력을 조절하기 위한 벨트 텐션 조절 장치(440)를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이는 풀리 벨트(425)가 느슨해짐으로써 각 풀리들 사이의 회전력 전달이 약화되는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명의 외벽 청소용 로봇에는 세척용 액체를 청소 브러쉬(410a ~ 410d)및/또는 외벽에 분사하기 위한 노즐, 청소 브러쉬(410a ~ 410d)가 외벽 청소용 로봇의 내측 방향으로 회전함으로써 외벽 청소용 로봇의 내측으로 수거된 액체 또는 찌꺼기를 배출하기 위한 배수 수단(450), 외벽 청소를 마무리하고 상기 액체 또는 찌꺼기가 상기 배수 수단(450)으로 효과적으로 배출되도록 하기 위하여 로봇 본체(10)의 내외각에 형성되는 밀착 부재(460a, 460b)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 다중호스케이블의 구성을 나타내는 구성도이다.
다음으로, 도 6을 참조하여 외벽 청소용 로봇을 외부 보조장치에 연결하기 위한 다중호스케이블(500) 및 안전장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 다중호스케이블(500)은 외벽 청소용 로봇에 청소용 액체를 공급하기 위한 것으로 노즐에 연결되는 급수용 호스(510), 배수 수단(450)에 의해 수거된 청소에 사용된 액체 및 찌꺼기를 배출하기 위한 배수용 호스(520), 상기 외벽 청소용 로봇에 진공 및 공압을 제공하기 위하여 솔레노이드 밸브들에 연결되는 진공 및 공압용 호스(530), 외벽 청소용 로봇에 전원을 공급하기 위한 전원 케이블(540), 및 상기 급수용 호스(510), 배수용 호스(520), 진공 및 공압용 호스(530), 및 전원 케이블(540)을 감싸는 피복재(550)를 포함한다.
한편, 본 발명의 외벽 청소용 로봇 외부 커버 안쪽에 다중호스케이블 감지 센서(미도시)를 설치하여 다중호스케이블(500)이 젖혀지는 쪽을 청소 시작점으로 인지하면 로봇이 청소가 끝난 다음 청소 시작점을 용이하게 찾아올 수 있다.
본 발명의 외벽 청소용 로봇은 다중호스케이블(500)을 통해 추락 방지용 안전장치에 연결될 수 있는데, 도 6을 참조하여 안전장치에 대하여 간략히 설명하면, 회전부를 이용하여 상하 좌우 관계없이 회전 가능하게 구성함으로써 다중호스케이블(500)이 이송되는 방향과 맞출 수 있고, 창틀에 끼워진 후 조임장치에 의해 조여질 수 있는 창틀고정부재를 구비한다. 창틀고정부재 대신에 대형 흡착패드를 이용하여 편리한 지점에 설치하는 것도 가능하다. 안전장치 동작시 다중호스케이블(500)은 로타리 댐퍼 롤러의 가동에 의해 서서히 정지되므로 갑작스러운 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 보조장치의 모든 장비는 소형이므로 본 발명의 외벽 청소용 로봇에 모두 장착할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 외벽 청소용 로봇 및 그 방법에 따르면, 창 및 건물 외벽 청소에 사용된 물이 아래층으로 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 로봇이 부드러운 주행을 함으로써 아무런 얼룩도 남기지 않은 채 건물 외벽 청 소를 수행할 수 있고, 턴테이블 방식을 이용함으로써 방향 전환시 회전 반경을 요구하기 않고 제자리에서 360°까지 자유자재로 방향전환 함으로써 어떠한 사각 지대라도 접근이 용이하여 완벽하게 청소할 수 있으며, 로봇의 크기와 무게를 최소화함으로써 외벽 청소시 낙하할 가능성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (55)

  1. 외벽 청소용 로봇에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단;
    상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 전환하기 위한 방향 전환부; 및
    상기 외벽 청소용 로봇의 적어도 일 측부에 장착된 청소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 수단은,
    상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 직선 운동할 수 있는 2 이상의 이동 부재;
    상기 2 이상의 이동 부재의 직선 운동을 각각 안내하는 이동 부재 레일들;
    상기 2 이상의 이동 부재를 구동시키기 위한 이동 부재 구동 수단; 및
    상기 2 이상의 이동 부재의 일단에 각각 부착되며, 상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 흡착시키기 위한 흡착 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이동 수단은, 상기 이동 부재 레일의 일측에 장착되어 상기 이동 부재의 직선 운동을 감지할 수 있는 이동부재감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 이동 수단은 상기 제2 방향으로 소정 거리만큼 직선 운동을 완료한 상기 이동 부재를 원위치로 복귀시키기 위한 이동 부재 복귀 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이동 부재 복귀 수단은 공압 실린더 또는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 이동 부재 구동 수단은,
    이동 부재 구동 모터;
    상기 이동 부재 구동 모터에 회전 가능하게 연결된 샤프트;
    상기 2 이상의 이동 부재 각각에 연결된 랙기어들; 및
    곡률 중심에 상기 샤프트가 삽입되어 상기 샤프트의 회전에 의해 회전함으로써 상기 랙기어들 각각을 직선 운동시키는 판캠기어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 샤프트의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 판캠기어들이 일정 각도로 서로 엇갈리게 위치하도록 상기 샤프트가 상기 판캠기어들의 곡률 중심에 삽입되는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 판캠기어들은 부채꼴 형태를 가지고, 기어 이가 형성되어 있는 상기 부채꼴의 호의 길이는 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로 직선 운동하는 길이에 대응함으로써, 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로 직선 운동을 하는 순간 상기 판캠기어에 의해 상기 이동 부재에 대응하는 상기 이동 부재 레일을 상기 외벽 쪽 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 이동 부재 구동 수단은 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로의 직선 운동을 마치면 상기 외벽 쪽 방향으로 이동하였던 상기 이동 부재 레일을 원위치로 복귀시키기 위한 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 흡착 수단은 이동 진공 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 이동 진공 패드는 상기 제1 및 제2 방향과 평행한 장축을 갖는 타원형 형태인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 방향 전환부는,
    상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 고정하기 위한 위치 고정부; 및
    상기 외벽 청소용 로봇이 상기 위치 고정부에 의해 외벽에 고정된 상태에서 상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 설정하는 방향 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 위치 고정부는,
    진공에 의해 상기 외벽에 흡착할 수 있는 제1 위치 고정 진공 패드; 및
    상기 제1 위치 고정 진공 패드를 상기 외벽 방향으로 이동시키기 위한 위치 고정 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 위치 고정 구동 수단은,
    위치 고정 구동 모터;
    상기 위치 고정 구동 모터에 의해 회전하는 제1 암나사 스퍼 기어; 및
    일단에 상기 제1 위치 고정 진공 패드가 연결되어 있으며, 상기 제1 암나사 스퍼 기어의 회전에 의해 직선 운동을 함으로써 상기 제1 위치 고정 진공 패드를 상기 외벽 방향으로 이동시키는 제1 상하 스크류 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 위치 고정 구동 수단은,
    상기 위치 고정 구동 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지하면서 상기 위치 고정 구동 모터의 회전력을 상기 제1 암나사 스퍼 기어에 전달하기 위한 로타리 댐퍼 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 위치 고정부는,
    상기 제1 암나사 스퍼 기어와 연동하여 회전하는 연동 스퍼 기어;
    상기 연동 스퍼 기어와 연동하여 회전하는 제2 암나사 스퍼 기어;
    상기 제2 암나사 스퍼 기어의 회전에 의해 직선 운동을 하는 제2 상하 스크류 기어; 및
    상기 제2 상하 스크류 기어의 일단에 연결되며 진공에 의해 상기 외벽에 흡착할 수 있는 제2 위치 고정 진공 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 방향 설정부는,
    상기 이동 수단을 지지하기 위한 원형의 이동 수단 지지부재; 및
    상기 이동 수단 지지부재를 회전시키기 위한 방향 설정 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 방향 설정 구동 수단은,
    방향 설정 구동 모터;
    상기 방향 설정 구동 모터에 의해 회전하는 웜;
    상기 이동 수단 지지부재의 외주면에 장착되며, 상기 웜에 연동하여 회전함으로써 상기 이동 수단 지지부재를 회전시키는 웜기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 청소부는,
    상기 외벽 청소용 로봇의 제1 측부에 장착된 제1 청소 브러쉬; 및
    청소에 사용된 물이 상기 외벽 청소용 로봇 내측으로 수거되도록 상기 제1 청소 브러쉬를 상기 외벽 청소용 로봇의 내측 방향으로 회전시키는 청소 브러쉬 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 청소 브러쉬 구동 수단은,
    청소 브러쉬 구동 모터;
    상기 청소 브러쉬 구동 모터에 의해 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 풀리 연동 기어;
    상기 제1 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제1 풀리 연동 기어와 함께 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 벨트 구동 풀리;
    상기 제1 청소 브러쉬의 회전축에 연결된 제1 브러쉬 풀리; 및
    상기 제1 벨트 구동 풀리의 회전력을 상기 제1 브러쉬 풀리에 전달하기 위한 풀리 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 청소 브러쉬 구동 수단은,
    상기 제1 풀리 연동 기어와 연동하되, 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제2 풀리 연동 기어;
    상기 제2 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제2 풀리 연동 기어와 함께 상기 제2 회전 방향으로 회전하는 제2 벨트 구동 풀리;
    상기 제2 풀리 연동 기어와 연동하여 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제3 풀리 연동 기어; 및
    상기 제3 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제3 풀리 연동 기어와 함께 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제3 벨트 구동 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 풀리 벨트는 상기 제1, 제2, 및 제3 벨트 구동 풀리에 교차 연결되는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 청소부는,
    상기 외벽 청소용 로봇의 제2 측부에 장착된 제2 청소 브러쉬;
    상기 제2 청소 브러쉬의 회전축에 연결된 제2 브러쉬 풀리;
    상기 제1 및 제2 브러쉬 풀리 사이에 위치하며, 상기 제1 벨트 구동 풀리의 회전력이 상기 풀리 벨트에 의해 상기 제2 브러쉬 풀리에도 전달되도록 하기 위하여 상기 풀리 벨트의 방향을 전환하기 위한 방향 전환용 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 청소부는 상기 풀리 벨트의 장력을 조절하기 위한 벨트 텐션 조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 외벽 청소용 로봇은 외부 보조장치에 연결되는 다중호스케이블을 더 포함하되, 상기 다중호스케이블은,
    상기 외벽 청소용 로봇에 청소용 액체를 공급하기 위한 급수용 호스;
    청소에 사용된 액체 및 찌꺼기를 상기 외벽 청소용 로봇으로부터 배출하기 위한 배수용 호스;
    상기 외벽 청소용 로봇에 진공 및 공압을 제공하기 위한 진공 및 공압용 호스;
    상기 외벽 청소용 로봇에 전원을 공급하기 위한 전원 케이블; 및
    상기 급수용 호스, 배수용 호스, 진공 및 공압용 호스, 및 전원 케이블을 감싸는 피복재를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  27. 외벽 청소용 로봇에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위하여 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 직선 운동할 수 있는 2 이상의 이동 부재;
    상기 2 이상의 이동 부재의 직선 운동을 각각 안내하는 이동 부재 레일들;
    상기 2 이상의 이동 부재를 구동시키기 위한 이동 부재 구동 수단; 및
    상기 2 이상의 이동 부재의 일단에 각각 부착되며, 상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 흡착시키기 위한 흡착 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 이동 부재 레일의 일측에 장착되어 상기 이동 부재의 직선 운동을 감지할 수 있는 이동부재감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 제2 방향으로 소정 거리만큼 직선 운동을 완료한 상기 이동 부재를 원위치로 복귀시키기 위한 이동 부재 복귀 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 이동 부재 복귀 수단은 공압 실린더 또는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  31. 제 27 항에 있어서, 상기 이동 부재 구동 수단은,
    이동 부재 구동 모터;
    상기 이동 부재 구동 모터에 회전 가능하게 연결된 샤프트;
    상기 이동 부재들 각각에 연결된 랙기어들; 및
    곡률 중심에 상기 샤프트가 삽입되어 상기 샤프트의 회전에 의해 회전함으로써 상기 랙기어들을 직선 운동시키는 판캠기어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 샤프트의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 판캠기어들이 서로 다른 각도로 엇갈리게 위치하도록 상기 샤프트가 상기 판캠기어들의 곡률 중심에 삽입되는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 판캠기어들은 부채꼴 형태를 가지고, 기어 이가 형성되어 있는 상기 부채꼴의 호의 길이는 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로 직선 운동하는 길이에 대응함으로써, 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로 직선 운동을 하는 순간 상기 판캠기어에 의해 상기 이동 부재에 대응하는 상기 이동 부재 레일을 상기 외벽 쪽 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 이동 부재 구동 수단은 상기 이동 부재가 상기 제2 방향으로의 직선 운동을 마치면 상기 외벽 쪽 방향으로 이동하였던 상기 이동 부재 레일을 원위치로 복귀시키기 위한 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  36. 제 27 항에 있어서, 상기 흡착 수단은 이동 진공 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 이동 진공 패드는 상기 제1 및 제2 방향과 평행한 장축을 갖는 타원형 형태인 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  38. 외벽 청소용 로봇에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇을 제1 방향으로 이동시키기 위한 이동 수단;
    상기 외벽 청소용 로봇을 외벽에 고정하기 위한 위치 고정부; 및
    상기 외벽 청소용 로봇이 상기 위치 고정부에 의해 외벽에 고정된 상태에서 상기 이동 수단을 회전시킴으로써 상기 외벽 청소용 로봇의 이동 방향을 설정하는 방향 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 위치 고정부는,
    진공에 의해 상기 외벽에 흡착할 수 있는 제1 위치 고정 진공 패드; 및
    상기 제1 위치 고정 진공 패드를 상기 외벽 방향으로 이동시키기 위한 위치 고정 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 위치 고정 구동 수단은,
    위치 고정 구동 모터;
    상기 위치 고정 구동 모터에 의해 회전하는 제1 암나사 스퍼 기어; 및
    일단에 상기 제1 위치 고정 진공 패드가 연결되어 있으며, 상기 제1 암나사 스퍼 기어의 회전에 의해 직선 운동을 함으로써 상기 제1 위치 고정 진공 패드를 상기 외벽 방향으로 이동시키는 제1 상하 스크류 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 위치 고정 구동 수단은,
    상기 위치 고정 구동 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지하면서 상기 위치 고정 구동 모터의 회전력을 상기 제1 암나사 스퍼 기어에 전달하기 위한 로타리 댐퍼 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  42. 제 40 항에 있어서, 상기 위치 고정부는,
    상기 제1 암나사 스퍼 기어와 연동하여 회전하는 연동 스퍼 기어;
    상기 연동 스퍼 기어와 연동하여 회전하는 제2 암나사 스퍼 기어;
    상기 제2 암나사 스퍼 기어의 회전에 의해 직선 운동을 하는 제2 상하 스크류 기어; 및
    상기 제2 상하 스크류 기어의 일단에 연결되며 진공에 의해 상기 외벽에 흡착할 수 있는 제2 위치 고정 진공 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  43. 제 38 항에 있어서, 상기 방향 설정부는,
    상기 이동 수단을 지지하기 위한 원형의 이동 수단 지지부재; 및
    상기 이동 수단 지지부재를 회전시키기 위한 방향 설정 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 방향 설정 구동 수단은,
    방향 설정 구동 모터;
    상기 방향 설정 구동 모터에 의해 회전하는 웜;
    상기 이동 수단 지지부재의 외주면에 장착되며, 상기 원에 연동하여 회전함으로써 상기 이동 수단 지지부재를 회전시키는 웜기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  45. 외벽 청소용 로봇에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇의 제1 측부에 장착된 제1 청소 브러쉬; 및
    청소에 사용된 물이 상기 외벽 청소용 로봇 내측으로 수거되도록 상기 제1 청소 브러쉬를 상기 외벽 청소용 로봇의 내측 방향으로 회전시키는 청소 브러쉬 구 동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 청소 브러쉬 구동 수단은,
    청소 브러쉬 구동 모터;
    상기 청소 브러쉬 구동 모터에 의해 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 풀리 연동 기어;
    상기 제1 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제1 풀리 연동 기어와 함께 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 벨트 구동 풀리;
    상기 제1 청소 브러쉬의 회전축에 연결된 제1 브러쉬 풀리; 및
    상기 제1 벨트 구동 풀리의 회전력을 상기 제1 브러쉬 풀리에 전달하기 위한 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 청소 브러쉬 구동 수단은,
    상기 제1 풀리 연동 기어와 연동하되, 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제2 풀리 연동 기어;
    상기 제2 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제2 풀리 연동 기어와 함께 상기 제2 회전 방향으로 회전하는 제2 벨트 구동 풀리;
    상기 제2 풀리 연동 기어와 연동하여 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제3 풀리 연동 기어; 및
    상기 제3 풀리 연동 기어의 회전축에 연결되어 상기 제3 풀리 연동 기어와 함께 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제3 벨트 구동 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 벨트는 상기 제1, 제2, 및 제3 벨트 구동 풀리에 교차 연결되는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  49. 제 46 항에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇의 제2 측부에 장착된 제2 청소 브러쉬;
    상기 제2 청소 브러쉬의 회전축에 연결된 제2 브러쉬 풀리;
    상기 제1 및 제2 브러쉬 풀리 사이에 위치하며, 상기 제1 벨트 구동 풀리의 회전력이 상기 벨트에 의해 상기 제2 브러쉬 풀리에도 전달되도록 하기 위하여 상기 벨트의 방향을 전환하기 위한 방향 전환용 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  50. 제 46 항에 있어서, 상기 벨트의 장력을 조절하기 위한 벨트 텐션 조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  51. 제 45 항에 있어서, 청소에 사용된 액체 및 오물을 배출하기 위한 배수 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  52. 제 51 항에 있어서, 외벽 청소를 마무리하고, 청소에 사용된 액체 및 오물이 상기 배수 수단을 통해 배출되도록 하기 위한 밀착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소용 로봇.
  53. 외벽 청소용 로봇을 이용한 외벽 청소 방법에 있어서,
    2 이상의 이동 진공 패드들을 외벽에 흡착시키는 단계;
    상기 외벽에 흡착된 상기 이동 진공 패드들을 순차적으로 제1 방향으로 직선 이동시키는 단계; 및
    각각의 상기 이동 진공 패드들이 일정 지점에 도달하는 즉시 원위치로 순간 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소 방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 이동 진공 패드들의 직선 이동을 동시에 정지시키는 단계;
    위치 고정 진공 패드를 상기 외벽에 흡착시키는 단계;
    상기 이동 진공 패드들을 상기 외벽으로부터 동시에 이격시키는 단계;
    상기 외벽으로부터 이격된 상기 이동 진공 패드들을 상기 외벽과 수직인 회전축을 중심으로 소정의 각도만큼 회전시키는 단계;
    상기 이동 진공 패드들을 상기 외벽에 재흡착시키는 단계; 및
    상기 위치 고정 진공 패드를 상기 외벽으로부터 이격시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소 방법.
  55. 제 53 항에 있어서,
    상기 외벽 청소용 로봇의 둘레부에 위치한 2 이상의 청소 브러쉬들을 동시에 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 청소 방법.
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