KR100852553B1 - 자력과 진공압력의 부착력을 이용한 벽면 이동 작업용 로봇플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자력과 진공압력의 부착력을 이용한 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 고소 작업용 로봇 플랫폼이 평탄하지 않은 수직 작업대상면에서 안정된 부착과 원활한 주행을 위해 부착력을 증대시킨 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 플랫폼 본체(12)에 탑재되며, 벽면 부착을 위해 소형의 진공펌프를 사용하여 진공을 생성하는 진공발생부(10); 상기 벽면의 부착 대상면 방향으로 자력을 증가시키며, 진공패드(14)의 중앙에 위치하여 탈/부착되는 영구자석 부착부(20); 및 상기 영구자석 부착부(20)와 상기 부착 대상면과의 간격(공극)을 조절하기 위한 영구자석 높이조절부(30);로 구성되는 것을 특징으로 하는 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼을 제시한다.

자력, 진공압력, 부착력, 벽면, 로봇 플랫폼

Description

자력과 진공압력의 부착력을 이용한 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼{Robot platform for surface of a wall movable working}

도 1은 본 발명에 따른 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 진공 발생부와 영구자석 부착부의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 진공 발생부와 영구자석 부착부의 하부 측면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 영구자석 부착부의 상세 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 진공발생부 12: 플랫폼 본체

14: 진공패드 20: 영구자석 부착부

30: 영구자석 높이조절부

본 발명은 자력과 진공압력의 부착력을 이용한 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고소 작업용 로봇 플랫폼이 평탄하지 않은 수 직 작업대상면에서 안정된 부착과 원활한 주행을 위해 부착력을 증대시킨 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼에 관한 것이다.

일반적으로, 고층건물 등의 외부 수직면을 도색하는 경우 건물 꼭대기로부터 늘어뜨린 줄에 해당 작업자가 매달려 일하는 모습을 흔히 볼 수 있다. 건물의 벽면청소 또는 선박의 용접시도 마찬가지다. 즉, 최상단 일정지점에 튼튼한 줄을 묶은 다음 그 줄을 따라 내려가는 가운데 관련작업을 실행하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 벽면작업은 다음과 같은 근본적 문제점이 있었다.

우선, 작업 자체가 지닌 위험성으로 인해 상당한 주의력이 요구되는 관계로 그 생산성이 떨어질 수밖에 없는 점을 들 수 있다. 또한, 동일종류의 작업이 통상 그러하듯이 해당 작업에 관한 품질이 그다지 양호하지 못한 편이다. 즉, 도장의 경우 벽면 전체가 균일하게 도색되지 않은 경우가 많았다

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 벽면 부착식 이동 로봇이 개발되었다. 종래의 벽면 부착식 이동 로봇의 경우 전동식 블로워에서 발생되는 진공압을 이용한 방식이거나 자석의 자력을 이용하여 부착시키는 방식이 있다.

상기 진공압을 이용하여 진공패드 내부에 부압을 형성시키는 방법은 부착 벽면의 요철과 같은 형상을 승월시 큰 유량을 가지는 진공발생기를 사용하더라도 리크(leak)로 인한 진공패드 내부의 진공압력을 유지하는 것이 힘들기 때문에 부착력 감소로 인하여 주행 바퀴 접촉면의 접지력 감소, 주행 자체가 불가능하였다. 또한, 진공파기로 인한 추락 방지를 위하여 추락 방지용 윈치와 같은 추가적인 안전 장치 들이 필요하게 되었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 진공펌프에서 발생된 진공패드 내부의 부압과 로봇 플랫폼의 진공패드 내부에 작업대상면과의 간격(공극)을 가지는 영구(전)자석의 자력을 동시에 이용하여 부착력을 증대시키는 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼을 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 본 발명에 의하면 플랫폼 본체(12)에 탑재되며, 벽면 부착을 위해 소형의 진공펌프를 사용하여 진공을 생성하는 진공발생부(10); 상기 벽면의 부착 대상면 방향으로 자력을 증가시키며, 진공패드(14)의 중앙에 위치하여 탈/부착되는 영구자석 부착부(20); 및 상기 영구자석 부착부(20)와 상기 부착 대상면과의 간격(공극)을 조절하기 위한 영구자석 높이조절부(30);로 구성된 것을 특징으로 하는 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 설명에 앞서 바람직한 실시 예로서 영구자석을 일 예로 들었으나, 영구자석뿐만 아니라 전자석 및 영전자 복합자석도 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 진공 발생부와 영구자석 부착부의 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 진공 발생부와 영구자석 부착부의 하부 측면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 영구자석 부착부의 상세 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명에 의한 벽면 이동용 로봇 플랫폼은 플랫폼 본체(12)에 탑재되며 벽면 부착을 위해 소형의 진공펌프를 사용하여 진공을 생성하는 진공발생부(10); 상기 벽면의 부착 대상면 방향으로 자력을 증가시키며, 진공패드(14)의 중앙에 위치하여 탈/부착되는 영구자석 부착부(20); 및 상기 영구자석 부착부(20)와 부착 대상면과의 간격(공극)을 조절하기 위한 영구자석 높이조절부(30);로 구성되어 있다.

이때, 상기 영구자석 부착부(20)는 자석이 최적의 부착력을 가지도록 N극과 S극을 번갈아 배치하여 자력이 형성되도록 설치되며, 플랫폼 본체(12)에 자력의 영향을 없애기 위해 자석 뒷면에 철판을 덧댄 영구자석 장착판(도시 안됨)을 탈/부착이 가능하도록 설치되어 있다.

또한, 상기 영구자석 높이조절부(30)는 부착 대상면이 갖는 최대 요철 높이와 상기 영구자석 장착판과의 주행시 간섭을 피하고 추락 방지용 윈치 대용으로 사용하기 위해서 영구자석 장착판과 부착 대상면과의 간격(공극)을 조절함으로써 고소 작업용 로봇 플랫폼의 최소한의 벽면 부착력을 확보와 원활한 주행을 도모할 수 있다.

따라서, 본 발명은 진공패드 흡착 방식과 영구자석 부착 방식의 장점만을 이용한 방식으로서 용접심과 같은 돌출부 주행 시 진공패드(14)가 돌출부 형상을 완벽히 감싸줄 수 없는 문제점을 가지는 진공패드 흡착방식을 로봇 플랫폼 하부, 진공패드 내부에 영구자석을 삽입한 홀더를 부착 대상면과 비접촉식으로 장착하여 돌출부 주행 시 안정된 부착력을 확보하도록 하였다.

또한, 상기 영구자석은 철판 주행면과의 일정한 간격(공극)을 가지기 때문에 자성체를 띄는 이물질로부터 작업대상면을 보호할 수 있고, 돌출부의 높이(단차)가 높을수록 자석과의 거리가 줄어들어서 더 큰 부착력을 가지게 되어서 진공패드 내부에 리크(leak)로 인하여 감소되는 부착력의 보완이 가능하다.

또한, 영구자석의 부착력만으로 로봇 플랫폼이 진공압력의 공급이 중단되어도 수직벽면에 부착하는 충분한 부착력을 가지기 때문에 추가적인 추락방지용 윈치와 같은 안전 장치도 필요가 없게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 용접심과 같은 요철 승월 시 리크(leak) 발생으로 진공압력을 유지가 힘들어서 진공파기로 로봇이 추락되거나 주행이 어려웠던 진공패드 흡착방식의 문제점을 보완하여 진공패드 내부에 탈부착과 높이조절이 가능한 영구자석을 장착하여 자성체로 이루어진 작업 대상면의 요철과 같은 다양한 벽면 특성에서도 안정된 부착력을 유지하면서 주행이 가능하게끔 장치를 구성하여 다양한 일련의 고소 작업들의 수행이 가능하도록 하였다.

또한, 만약의 진공압력이 생성되지 않을 때를 대비하여 기존에는 추락방지용 윈치와 같은 추가적인 장치가 필요하였으나 진공패드 내부의 영구자석의 자력 부착력만으로 부착이 가능하게 되어 추락 방지 대비용의 추가장치가 필요하지 않으며 용접심 승월 시에는 부착 대상면과의 간격(공극)이 줄어들게 되어 가까워진 공극거리의 제곱에 비례하여 부착력을 가지는 영구자석의 특성상 리크(leak)로 인하여 소실된 진공 부압 만큼 충분한 부착력을 보완하는 것이 가능하다.

또한, 영구자석의 자력 이용방식은 비접촉식이기 때문에 자성 이물질로 인한 부착 대상 철판 표면의 보호가 가능하다.

Claims (3)

1. 플랫폼 본체(12)에 탑재되며, 벽면 부착을 위해 소형의 진공펌프를 사용하여 진공을 생성하는 진공발생부(10);

   상기 벽면의 부착 대상면 방향으로 자력을 증가시키며, 진공패드(14)의 중앙에 위치하여 탈/부착되는 영구자석 부착부(20); 및

   상기 영구자석 부착부(20)와 상기 부착 대상면과의 간격(공극)을 조절하기 위한 영구자석 높이조절부(30)로 구성되고,

   상기 영구자석 부착부(20)는 자석이 부착력을 가지도록 N극과 S극을 번갈아 배치하여 자력이 형성되도록 설치된 것을 특징으로 하는 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석 부착부(20)는 플랫폼 본체(12)에 자력의 영향을 없애기 위해 자석 뒷면에 철판을 덧댄 영구자석 장착판이 탈/부착이 가능하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 벽면 이동 작업용 로봇 플랫폼.

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