KR100867896B1

KR100867896B1 - 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.

Info

Publication number: KR100867896B1
Application number: KR1020070005496A
Authority: KR
Inventors: 전대영; 길완제; 조지만
Original assignee: 주식회사 우리기술
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-11-10
Also published as: KR20080068165A

Abstract

본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇이 개시된다.

본 발명은, 건물의 외벽 또는 창문을 청소하는 청소 유닛; 상기 청소 유닛에 세제 또는 물을 공급하는 공급 유닛; 상기 청소 유닛 및 공급 유닛이 부착되어 지지하는 본체를 이동시키기기 위한 이동 유닛; 및 상기 각 유닛을 제어하고 RFID 리더기가 구비된 중앙 제어부를 포함하는 본체로 구성되며, 청소 대상 구역인 건물의 외벽 및 창문에는 일정 간격마다 일정한 배열순서의 고유위치 정보를 저장하고 있는 RFID(radio frequency identification) 태그와 태그 송신 안테나가 설치되어 있고, 상기 청소 대상 구역인 건물의 외벽 또는 창문 중 특정 청소 대상 구역에 설치된 RFID 태그를 상기 중앙제어부의 RFID 리더기가 인식하여 상기 특정 청소 대상 구역으로 이동하여 청소 작업을 수행하는 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇이다.

본 발명에 의하면 초고층 건물의 외벽 및 창유리의 청소를 안전하고 신속하게 수행할 수 있으며, RFID 태그를 이용하여 원하는 청소구역만의 청소작업을 효과적으로 수행할 수 있게 된다. 또한 외부 환경 요인에 따라 흡입력이 조절되는 흡일빨판을 이용한 이동 및 고정 장치를 통하여 갑작스런 기상의 변화시에도 청소 대상 구역인 건물의 외벽 및 창유리에 청소 로봇을 밀착시켜 안전하게 작업을 수행할 수 있다

청소로봇, 흡입빨판, RFID, RFID 태그, RFID 리더기, 캐터필터.

Description

건물 외벽 및 창문 청소 로봇.{Robot for cleaning external wall and window}

도 1은 종래기술에 따른 건물 외벽 및 창유리 청소로봇에 따른 실시예를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇의 개략적인 구성 블록도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇의 실시예에 대한 사시도를 나타낸다.

도 4는 도 3의 실시예에 대한 정면도를 나타낸다.

도 5는 도 4의 실시예에서 A부분을 절단한 측면도를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 압착 수단의 내부를 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 청소 로봇이 외부 장애 요인을 감지하는 실시예를 나타낸다.

도 8은 본 발명에 따른 청소 로봇이 청소 대상 건물에 설치되어 청소 작업을 수행하는 실시예를 나타낸다.

도 9는 본 발명에 따른 청소 로봇에 태양 전지판이 설치된 실시예를 나타낸다.

도 10은 본 발명에 따른 청소 로봇에 디스플레이가 설치된 실시예를 나타낸다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 본체, 200 : 중앙 제어부,

210 : RFID 리더기, 250 : RFID 태그, 270 : CCTV,

300 : 공급 유닛, 500 : 청소 유닛, 700 : 이동 유닛,

800 : 압착 수단, 810 : 캐터필터, 830 : 압착 빨판,

1000 : 청소 로봇, 1100 : 태양 전지판, 1200 : 디스플레이.

본 발명은 건물 외벽 및 창문 로봇 청소기에 관한 것으로 보다 상세하게는 사람이 접근하기 힘든 고층 건물의 외벽 및 창문을 프로그래밍되거나 원격조정되는 로봇이 움직이면서 청소작업을 수행할 수 있는 지능형 건물 외벽 및 창문 청소 로봇에 관한 것이다.

현대의 건축기술의 발달로 고층 건물은 더욱 높아져 가고 건물의 규모 또한 상당히 증가하고 있다. 종래에는 고층 건물의 외벽이나 유리창을 청소하기 위하여 건물의 옥상에 매달린 로프에 의존하거나 곤돌라를 이용하여 작업자가 청소작업을 수행하였다. 이와 같은 고층 건물의 외벽이나 유리창을 사람이 직접 청소하는 경우에 많은 작업 인력이 필요하며 그 청소 대상 구역이 너무 넓어 곤돌라에서 작업자의 손이 미치지 못하는 부분이 있으며 청소 작업에 장시간이 소요되어 그 비용지출이 과대한 문제점이 있다. 또한 초고층 건물을 사람이 직접 청소 작업을 수행하기에는 안전사고의 위험을 항상 수반하고 있다.

따라서 고층 건물의 외벽이나 창문을 청소하는 여러 가지 장치 및 로봇의 개발이 활발히 진행되고 있는데, 도 1은 종래기술의 건물 외벽 및 창유리 청소로봇(공개번호:특2001-0050110)을 나타낸다. 종래기술의 건물 외벽 및 창유리 청소로봇은 소정 크기의 하우징과 상기 하우징에 내장되며 건물의 벽면에 형성된 가이드레일을 따라 승강이동되며 콘트롤러의 원격조정에 의해 건물의 요철부위를 드나들면서 창유리를 청소하되 3단으로 분할되게 형성된 유닛박스(201)와, 상기 하우징의 상부에 설치되며 작업자의 작업공간을 형성하기 위한 플랫포옴(209) 및 건물의 상부에서 하우징을 매달기 위한 로우프(211)로 구성된다. 그리고 상기 유닛박스(201)는 창유리에 접촉한 상태에서 화학용액, 수성세제 및 세척수를 순차적으로 분사하여 청소하는 클리닝 장치, 청소 작업의 수행중에 발생하는 폐수를 회수하여 저장하는 용액저장장치 및 상기 하우징의 양측면에 설치되며 건물에 가이드레일이 없는 경우에 상기 하우징을 벽면에 부착시키기 위한 벽면흡착장치(210)로 구성된다.

이와 같은 종래기술은 별도의 폐수 저장 탱크를 청소 로봇 자체에 장착하고 청소 작업 수행중에 발생하는 폐수를 상기 폐수 저장 탱크에 저장하고 작업자의 작 업 공간을 위한 플랫포옴이 설치되어 청소 로봇 자체의 중량이 무겁고 청소 로봇 자체의 크기가 커서 청소 대상 구역이 좁은 경우에 상기 청소 로봇을 적용할 수 없게 되며, 초고층의 대형 건물의 경우에 사람의 시야로 정확한 청소 작업 구간으로 청소 로봇을 이동시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 초고층 건물의 외벽 및 창유리의 청소에 있어서 원하는 청소구역만을 안전하고 신속하게 청소 할 수 있는 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 갑작스런 기상 변화 등의 외부 환경 요인에도 안정적으로 청소 작업을 수행할 수 있도록 흡입력이 조절되는 흡일빨판을 이용한 이동 및 고정 장치를 구비한 청소 로봇을 제공한다.

나아가서 태양전지를 이용하여 별도의 전원 공급 없이 청소 로봇이 작동 가능하며, 청소 로봇에 대형 디스플레이 전광판을 장착하여 청소 작업을 수행함과 동시에 광고나 뉴스 등을 시현할 수 있고, 또한 낙하산을 구비하여 추락 등의 사고에 대비하는 청소 로봇을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 건물의 외벽 또는 창문을 청소하는 청소 유닛; 상기 청소 유닛에 세제 또는 물을 공급하는 공급 유닛; 상기 청소 유닛 및 공급 유닛이 부착되어 지지하는 본체를 이동시키기기 위한 이동 유닛; 및 상기 각 유닛을 제어하고 RFID 리더기가 구비된 중앙 제어부를 포함하는 본체로 구성되며, 상기 이동 유닛은 상기 청소 로봇을 청소 대상 구역인 건물의 외벽 또는 창문에 밀착하여 이동시키기 위한 복수의 흡입 빨판으로 구성된 압착 수단을 포함하고, 상기 압착 수단의 흡입 빨판은 외부 환경 요인에 따라 흡착력이 조정되도록 구성되며, 청소 대상 구역인 건물의 외벽 및 창문에는 일정 간격마다 일정한 배열순서의 고유위치 정보를 저장하고 있는 RFID(radio frequency identification) 태그와 태그 송신 안테나가 설치되어 있고, 상기 청소 대상 구역인 건물의 외벽 또는 창문 중 특정 청소 대상 구역에 설치된 RFID 태그를 상기 중앙제어부의 RFID 리더기가 인식하여 상기 특정 청소 대상 구역으로 이동하여 청소 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇이다.

여기서 상기 중앙 제어부는, 상기 청소로봇의 동작상태를 전송하고 외부 제어기로부터 제어명령신호를 전송받기 위한 송/수신부를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 청소 로봇 본체의 각 측면에는 상기 청소 로봇의 이동 구간에 존재하는 장애 요인을 감지하기 위한 적어도 하나이상의 초음파 센서가 설치될 수 있다.

삭제

상기 압착 수단은, 상기 본체의 상하이동에 따라 회동하는 상하회동축과 좌우이동에 따라 회동하는 좌우회동축; 상기 상하 회동축과 좌우회동축의 양측단에 각각 끼워지는 궤도 레일의 캐터필터; 상기 캐터필터의 외측에 형성된 복수개의 흡 입빨판; 상기 흡입빨판에 진공력을 제공하는 진공펌프; 및 상기 캐터필터의 내부에 형성이 되어 상기 흡입빨판의 흡착력을 제공하는 공기의 유동로인 진공관; 상기 진공펌프와 진공관 간을 연결하는 진공호스를 포함할 수 있으며, 상기 흡입빨판에 진공력을 제공하는 진공 펌프가 상기 청소 대상 건물의 상부에 설치될 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 본체는, 외부 바람의 방향 및 세기를 측정하는 풍향·풍속 센서와 상기 청소 로봇의 흔들림 정도를 측정하는 자이로 센서를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부가 상기 각 센서에서 측정된 데이터에 근거하여 상기 압착수단의 진공펌프의 작동을 제어하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절할 수 있다.

나아가서 상기 압착 수단은, 상기 흡입빨판 내의 상부에 위치하여 흡입빨판 내의 압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 흡입빨판과 진공관 사이에 위치하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절하는 진공 밸브를 더 포함하며, 상기 중앙 제어부가 상기 각 센서에서 측정된 데이터를 처리하고 이에 근거하여 상기 압착수단의 진공 밸브의 개·폐 정도를 제어하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절할 수 있다.

또한 상기 청소 유닛은, 건물의 창 또는 벽면에 접촉하여 접촉면을 회전하며 문지르는 회전 브러쉬; 상기 회전 브러쉬의 양측면에 연결되어 상기 회전 브러쉬를 회전시키는 구동력을 제공하는 동력 제공부; 청소 대상 구역의 물기를 제거하는 물기 제거 와이퍼; 청소 세제를 분사하는 세제 분사 수단; 초벌 청소와 세제를 세척하기 위한 물을 분사하는 물 분사 수단; 청소 대상 구역의 물기를 흡입하기 위한 흡입수단을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 본체의 좌· 우측에는 이동 레일이 설치되어 있으며, 상기 회전 브러쉬 및 물기 제거 와이퍼의 양측에는 상기 이동 레일에 따라 상기 회전 브러쉬 및 물기 제거 와이퍼를 이동시키는 이동툴이 설치될 수 있다.

여기서 상기 회전 브러쉬는 각각 다른 크기의 복수개로 구비되고, 청소 대상 구역에 따라 사용자의 선택에 의해 해당 회전 브러쉬가 상기 동력 제공부에 착탈될 수 있다.

또한 상기 청소 대상 건물의 상부에는 물 저장 탱크, 세제 저장 탱크 및 상기 각 탱크에 저장된 물과 세제를 상기 청소 로봇에 공급하기 위한 공급 펌프가 설치되어 있으며, 상기 공급 유닛은, 상기 물 저장 탱크로부터 상기 청소 유닛에 물을 공급하기 위한 물 공급 호스; 및 상기 세제 저장 탱크로부터 상기 청소 유닛에 세제를 공급하기 위한 세제 공급 호스를 포함하며, 상기 중앙 제어부에 의해 상기 공급 펌프가 조절되어 물 및 세제가 공급될 수 있다.

그리고 상기 청소 대상 건물의 상부에는 가이드 레일이 설치되어 있으며, 상기 이동 유닛은, 상기 가이드 레일에 설치되어 상기 가이드 레일을 따라 이동하면서 상기 청소 로봇을 좌·우로 이동시키고, 상기 청소 로봇의 본체에 연결되어 상기 청소 로봇을 상·하로 이동시키기 위한 로프를 감거나 풀기 위한 구동 수단을 포함하는 이동용 툴을 포함할 수 있다.

나아가서 상기 청소 로봇의 상면에는 디스플레이가 장착되어 있으며, 상기 본체의 중앙 제어부는, 영상 신호 처리기를 더 포함하고, 외부로부터 전송되는 영상 신호를 상기 송/수신부가 수신하여 상기 중앙 제어부의 영상 신호 처리기를 통해 상기 디스플레이로 출력할 수 있으며, 또한 상기 청소 로봇의 상면에는 태양전 지가 설치되어 있으며, 상기 본체는 상기 태양전지를 통해 얻어지는 전기에너지를 충전하는 충전기를 포함하며, 상기 청소 로봇는 상기 충전기에 충전된 전기에너지를 이용하여 구동할 수 있다.

한걸음 더 나아가서 상기 청소 로봇의 하면에는 가속도 측정기가 장착되어 있고, 상기 청소 로봇의 상면에는 낙하산이 장착되어 있으며, 상기 가속도 측정기에 의해 측정된 가속도가 기설정된 기준을 초과하는 경우에 상기 낙하산이 펼쳐질 수도 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇(1000)은 개략적으로 본체(100), 공급유닛(300), 청소유닛(500) 및 이동유닛(700)으로 구성이 된다.

본체(100)는 각 유닛들을 제어하는 중앙 제어부(200)를 포함하며, 각 유닛들은 본체(100)에 부착되어 지지가 된다. 중앙 제어부(200)는 RFID 리더기(210)를 포함하고 있으며, 청소 대상이 되는 건물의 외벽 또는 창문에는 일정 간격마다 해당 위치 정보를 저장하고 있는 RFID 태그(250)가 설치되어 있고 RFID 리더기(210)를 이용하여 청소 로봇(1000)이 해당 RFID 태그(250)가 설치된 위치로 이동하여 청소작업을 수행할 수 있다. 청소 로봇(1000)의 해당 청소 구역으로의 이동은 사용자가 해당 청소 구역의 위치 정보를 입력하고 RFID 리더기(210)가 상기 입력된 위치 정보에 대응하는 RFID 태그(250)를 인식하여 중앙 제어부(200)에 의해 청소 로봇(1000)이 이동할 수도 있고, 미리 설정된 프로그램에 따라 RFID 태그(250)를 RFID 리더기(210)가 인식하여 청소 로봇(1000)이 이동할 수도 있다.

공급유닛(300)은 물, 세제 및 공압을 제공하는 공급 호스와 전력을 공급하는 전력선 등을 포함한다.

청소유닛(500)은 건물 벽면 또는 창 등의 청소 대상 구역에 접촉하여 접촉면을 회전하며 문지르는 회전 브러쉬, 청소 대상 구역의 물기를 제거하는 물기 제거 와이퍼, 초벌 청소와 세제를 세척하기 위한 물 분사 수단, 청소 세제를 분사하는 세제 분사 수단 및 청소 대상 구역의 물기를 흡입하는 흡입수단 등을 포함한다.

이동유닛(700)은 청소 로봇(1000)을 이동시키는 이동 수단과 청소 로봇(1000)을 건물의 외벽 또는 창문에 밀착시키고 세밀하게 이동시키는 압착 수단을 포함한다.

이와 같이 본 발명에서는 RFID 태그와 RFID 리더기를 이용하여 사람의 시각으로 위치파악이 어려운 거대한 고층 건물에서도 원하는 작업구간으로 청소 로봇을 정확히 이동시켜 청소 작업을 수행할 수 있다. 그럼 이하에서 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇의 실시예에 대한 도면을 참조하여 각 구성부분에 대하여 살펴보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 건물 외벽 및 창문 청소 로봇(1000)의 각 유닛은 본체(100)에 설치되어 지지되고 중앙 제어부(200)에 의해 작동된다. 본체(100)의 상면에는 풍향·풍속 센서와 자이로 센서(110)가 설치되어 있고, 상기 풍향·풍속 센서를 통해 외부 바람의 방향 및 세기를 측정하며, 상기 자이로 센서를 통해 상기 청소 로봇의 흔들림 정도를 파악한다. 또한 본체(100)의 상면에는 공급 유닛(300)의 물 공급 호스(350), 세제 공급 호스(370) 및 공압 공급 호스(390) 등과 도시되지는 않았지만 전력선이 연결될 수 있다.

그리고 본체(100)의 배면에는 청소 유닛(500)의 회전 브러쉬(510)와 물기 제거 와이퍼(530)가 장착되어 있는데, 본체(100) 배면의 좌·우측에 이동레일(810)이 설치되고 이동레일(810)에 회전 브러쉬(510)와 물기 제거 와이퍼(530)이 장착되어 있다. 본체(100)의 상부에는 청소 유닛(500)의 물 분사 수단(550), 세제 분사 수단(570) 및 물기 흡입 수단(590)이 장착되어 있다.

또한 본체(100)의 각 측면에는 이동 유닛(700)의 압착 수단(800)이 장착되어 있는데, 압착 수단(800)은 청소 로봇(1000)을 외부 환경 요인의 갑작스런 변화에도 효과적인 청소작업 수행을 할 수 있도록 청소 대상 구역에 밀착시키고 세밀하게 이동시키는 역할을 수행한다. 본체(100)의 상면으로 이동 유닛(700)의 이동 로프(710)가 연결되며, 이동 로프(710)를 통해 청소 로봇(1000)은 지지되고 이동을 하게 된다.

나아가서 본체(100)의 중앙 제어부(200)는 이와 같은 각 유닛의 구성부분들의 작동상태를 파악하고 제어하게 된다.

도 4는 도 3의 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇이 청소 작업을 실시하는 실시예에 대한 정면도를 나타낸다.

본체(100)의 각 측면에는 압착수단(800a,800b,800c,800d)이 장착되어 청소 로봇(1000)을 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문에 밀착시키는데, 보다 바람직하게는 본체(100)의 상면에 설치된 풍향·풍속 센서와 자이로 센서(110)로 외부 요인인 바람의 세기와 방향 및 청소 로봇의 흔들림 정도를 측정하고 중앙 제어부(200)에서 상기 측정된 데이터에 근거하여 압착수단(800a,800b,800c,800d)의 압착력을 조절하게 된다. 또한 본체(100)의 좌·우측면에 장착된 압착수단(800a,800b)에 의해 청소 로봇(1000)은 상·하로 이동될 수 있으며, 본체(100)의 상·하측면에 장착된 압착수단(800c,800d)에 의해 청소 로봇(1000)은 좌·우로 이동될 수 있다. 이와 같은 압착수단(800)에 대해서는 이하에서 도 5 및 도 6을 통해 보다 자세히 살펴보기로 한다.

본체(100)의 배면 양측에는 이동 레일(810)이 설치되어 있으며, 회전 브러쉬(510)와 물기 제거 와이퍼(530)은 이동 레일(810)을 따라 상·하로 이동하면서 청소 작업을 수행할 수 있으며, 본체(100)의 상면에 물 공급 호스(350), 세제 공급 호스(370) 및 공압 공급 호스(390)가 연결되어, 본체(100)의 상측에 설치된 물 분사 수단(500)에 청소작업에 필요한 물을 공급하고 세제 분사 수단(570)에 세제를 공급하며 물기 흡입 수단(590)에 청소대상구역의 물기를 빨아들일 수 있는 흡입력을 제공한다.

도 5는 도 4의 실시예의 'A'부분을 절단하여 바라본 측면도를 나타내며, 도 5에 도시된 바와 같이 청소 로봇(1000)은 압착수단(800)을 이용하여 건물의 외벽 또는 창문(10)에 밀착하여 청소 작업을 수행하게 되는데, 이동유닛(700)의 이동수단인 이동로프(710)를 통해 해당 청소구역으로 청소로봇(1000)이 이동한 후 압착수단(800)을 이용하여 건물의 외벽 또는 창문(10)에 밀착하여 세밀하게 이동하면서 청소작업을 수행하게 된다. 각각의 압착수단(800)은 무한궤도 방식의 캐터필터 형태로 구성되어 외측에 일정간격으로 복수개의 흡입빨판(830)이 설치되며 흡입빨판(830)을 통해 청소대상구역에 청소 로봇(1000)이 밀착하거나 세밀하게 이동할 수 있게 된다. 이와 같은 압착수단(800)은 압착수단(800)을 구동시키고 흡입력을 제공하며 본체(100)에 지지시키기 위한 지지수단(850)으로 본체(100)와 연결되며, 지지수단(850)에는 실린더(875)가 설치되어 압착수단(800)의 흡입 빨판(830)을 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문(10)에 밀착시킨다. 압착수단(800)의 흡입빨판(830)이 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문(10)에 밀착되어 청소작업을 수행하는데 있어서, 풍향·풍속 센서와 자이로 센서(110)에 의해 측정된 데이터에 근거하여 중앙 제어부(200)가 압착수단(800)의 흡입력을 조절하는데, 도 6에 도시된 압착수단(800)의 캐터필터 단면을 참조하여 보면, 캐터필터(810)와 흡입빨판(830)은 밀폐되어 결합되고, 캐터필터(810)의 내부에는 흡입빨판(830)에 흡착력을 제공하는 공기가 유동하도록 진공관(850)이 흡입빨판(830)과 연결되어 형성된다. 흡입빨판(830)과 캐터필터(810)의 진공관(850) 사이에는 압력센서(860)와 진공 밸브(850)가 설치되어 있는데, 본체(100)의 중앙 제어부(200)가 압력센서(860)에서 측정된 압력에 근거하여 진공 밸브(850)를 제어하여 흡입빨판(830)의 흡착력을 조절하게 된다. 여기서 진공 밸브(850)는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 솔레노이드 등의 전자식 밸브를 이용하여 중앙 제어부(200)에서 용이하게 제어할 수 있다.

또한 회전 브러쉬(510) 및 물기 제거 와이퍼(530)에는 각각 실린더(515,535)가 설치되어 청소 작업 수행 중에 회전 브러쉬(510) 및 물기 제거 와이퍼(530)를 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문(30)에 밀착시켜 청소 작업을 수행하는데, 회전 브러쉬(510)와 물기 제거 와이퍼(530)의 작업 효율을 높이기 위하여 회전 브러쉬(510)와 물기 제거 와이퍼(530)는 본체(100)의 좌·우측에 설치된 이동 레일(810)에 장착되어 이동 레일(810)을 따라 상·하로 움직이며 청소 작업을 수행하게 된다.

나아가서 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문(10)에 물기를 흡입하는 흡입수단(590)도 설치된 실린더(595)에 의해 보다 효율적으로 물기를 빠른 시간내에 흡입하기 위하여 청소 대상 구역의 외벽 또는 창문(10)에 근접하여 작업을 수행하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 청소 로봇이 초음파 센서(130)을 이용하여 청소 대상 구역 내에 존재하는 장애 요인을 감지하는 실시예를 나타낸다.

청소 로봇이 청소 작업을 수행하면서 이동중에 장애 요인을 인식하지 못하면 장애 요인에 걸려 청소 로봇이 파손되거나 사고가 발생할 수 있다. 이와 같은 장애 요인을 사전에 인식하여 사고를 예방하기 위하여 본 발명에서는 초음파 센서를 이용하여 장애 요인을 인식하고 또한 청소 대상 구역을 산출하게 된다. 일단 본 발명에 따른 청소 로봇(130)은 청소 대상 구역에 설치된 RFID 태그(250)를 중앙 제어 부(200)의 RFID 리더기(210)가 인식하여 해당 청소 구역으로 이동하게 된다. 청소 로봇(130)이 해당 청소 구역에 도착하여 청소 작업을 수행함에 있어서 우선 초음파 센서(130)를 작동시켜 청소 로봇(130)의 주변에 존재하는 장애 요인을 파악하고 청소 대상 구역의 범위를 결정하게 된다. 도 7에서는 장애 요인으로 건물의 창문에 돌출된 창문틀(10)을 도시하였다. 본체(100)의 각 측면에는 초음파 센서(130)가 장착되어 초음파 센서(130)에 의해 감지되는 장애 요인을 중앙 제어부(200)가 인식을 하고 이에 근거하여 청소 대상 구역을 산출하게 된다.

나아가서 본체(100)의 상부에는 CCD 카메라(270)가 설치되어 있으며, CCD 카카메라(270)를 통해 청소 로봇(1000)이 정상적으로 청소 작업을 수행하고 있는지를 사용자가 파악할 수 있다.

도 8은 고층 건물에 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇이 설치되어 청소 작업을 수행하는 실시예를 나타낸다.

건물의 상부 외각에는 가이드 레일(770)이 설치되어 있으며, 가이드 레일(770)에는 이동 유닛(700)의 이동용 툴(750)이 설치되어 있고, 이동용 툴(750)에는 청소 로봇(1000)의 본체(100)에 연결된 로프(710)를 감거나 풀기 위한 구동 수단을 포함하고 있다. 이와 같은 이동용 툴(750)이 가이드 레일(770)을 따라 좌·우로 이동하여 청소 로봇(1000)을 좌·우로 이동시키고 로프(710)를 감거나 풀어 청소 로봇(1000)을 상·하로 이동시키게 된다.

또한 건물의 상부에는 물과 세제를 공급하기 위한 물 및 세제 탱크(410)가 설치되어 있으며, 물 및 세제 탱크(410)는 공급 펌프를 포함할 수 있다. 물 및 세 제 탱크(410)로부터 청소 로봇(1000)으로 물 및 세제를 공급하기 위한 물 공급 호스(350) 및 세제 공급 호스(370)가 공급 펌프에 연결되어 있다. 또한 청소 로봇(1000)에 공압을 공급하기 위하여 건물의 상부에 공압 펌프(450)가 설치되어 공압호스(390)를 통해 청소 로봇(1000)으로 청소대상 구역의 물기를 빨아들인다. 나아가서, 도면상에 도시되지는 않았지만 전력 장치를 건물의 상부에 위치시키고 전력선을 통해 청소로봇(1000)에 전력을 공급할 수 있으며, 한걸음 더 나아가서 전력장치를 외부에 설치할 필요없이 청소 로봇(1000)의 자체에 태양 전지판을 설치하고 태양 에너지를 이용하여 청소 로봇(1000)에 전력을 공급할 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇(1000)의 상면에 태양 전지판(1100)이 부착된 실시예를 나타내며, 청소 로봇(1000)의 본체(100)는 태양 전지판(11000)을 이용하여 전기에너지를 충전하는 충전기를 포함하고 있고, 상기 충전기에 충전된 전기에너지를 이용하여 청소 로봇(1000)이 구동할 수 있다. 이와 같이 태양 에너지를 이용하여 청소 로봇(1000)을 구동시킴으로서 에너지를 절약하고 별도의 전력선이 필요 없게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇(1000)의 상면에 디스플레이 장치(1200)가 부착된 실시예를 나타내며, 본체(100)의 중앙 제어부(200)는 외부로부터 영상 신호를 수신하는 영상 신호 수신기와 수신되는 영상신호를 처리하여 디스플레이 장치(1200)로 출력하기 위한 영상 신호 처리기를 포함할 수 있다. 이와 같은 디스플레이 장치(1200)를 이용하여 청소 로봇(1000)이 도심의 건물에서 청소 작업을 수행하는 중에 디스플레이 장치(1200)를 이용하여 광고나 뉴스 등을 시현할 수 있으며, 건물의 외벽에 밀착하여 이동하면서 광고 등을 시현하므로 더욱 사람들의 시선을 끌 수 있어 광고 효과는 배로 증가한다.

한걸음 더 나아가서 청소 로봇이 청소 작업 수행 중에 예기치 못한 사고로 인해 추락하여 대형 사고가 발생할 수 있는데, 본 발명에 따른 건물 외벽 및 창문 청소 로봇은 이와 같은 사고에 대비하여 본체에 가속도 측정기와 낙하산을 장착하고, 상기 가속도 측정기에 의해 측정된 가속도가 기설정된 기준을 초과하는 경우에 낙하산이 펼쳐지게 되어 안전하게 청소 로봇을 지상에 착지시키게 되므로 대형 사고를 예방할 수 있다.

본 발명에 의한, 건물 외벽 및 창문 청소 로봇은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 초고층 건물의 외벽 및 창유리의 청소를 안 전하고 신속하게 수행할 수 있으며, RFID 태그를 이용하여 원하는 청소구역만의 청소작업을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

또한 외부 환경 요인에 따라 흡입력이 조절되는 흡일빨판을 이용한 이동 및 고정 장치를 통하여 갑작스런 기상의 변화시에도 청소 대상 구역인 건물의 외벽 및 창유리에 청소 로봇을 밀착시켜 안전하게 작업을 수행할 수 있다.

나아가서 태양전지를 이용하여 별도의 전원 공급 없이 청소 로봇의 작동이 가능하며, 청소 로봇에 대형 디스플레이 전광판을 장착하여 청소 작업을 수행함과 동시에 광고나 뉴스 등을 시현할 수 있으므로 도심의 교통 밀집지역 등에서 사람들의 호기심을 자극하여 효과적인 광고나 뉴스 등을 전달할 수 있다.

한걸음 더 나아가서 청소 로봇의 추락 등의 사고에 대비하여 소정의 가속도가 발생시에 낙하산이 펼쳐져 안전사고를 예방할 수 있게 된다.

Claims

건물의 외벽 또는 창문을 청소하는 청소 유닛; 상기 청소 유닛에 세제 또는 물을 공급하는 공급 유닛; 상기 청소 유닛 및 공급 유닛이 부착되어 지지하는 본체를 이동시키기기 위한 이동 유닛; 및 상기 각 유닛을 제어하고 RFID 리더기 및 청소로봇의 동작상태를 전송하고 외부 제어기로부터 제어명령신호를 전송받기 위한 송/수신부가 구비된 중앙 제어부를 포함하는 본체로 구성되며,

상기 이동 유닛은 상기 청소 로봇을 청소 대상 구역인 건물의 외벽 또는 창문에 밀착하여 이동시키기 위한 복수의 흡입 빨판으로 구성된 압착 수단을 포함하고,

상기 압착 수단의 흡입 빨판은 외부 환경 요인에 따라 흡착력이 조정되도록 구성되며,

청소 대상 구역인 건물의 외벽 및 창문에는 일정 간격마다 일정한 배열순서의 고유위치 정보를 저장하고 있는 RFID(radio frequency identification) 태그와 태그 송신 안테나가 설치되어 있고,

상기 청소 대상 구역인 건물의 외벽 또는 창문 중 특정 청소 대상 구역에 설치된 RFID 태그를 상기 중앙제어부의 RFID 리더기가 인식하여 상기 특정 청소 대상 구역으로 이동하여 청소 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 청소 로봇 본체의 각 측면에는 상기 청소 로봇의 이동 구간에 존재하는 장애 요인을 감지하기 위한 적어도 하나이상의 초음파 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 압착 수단은,

상기 본체의 상하이동에 따라 회동하는 상하회동축과 좌우이동에 따라 회동하는 좌우회동축;

상기 상하 회동축과 좌우회동축의 양측단에 각각 끼워지는 궤도 레일의 캐터필터;

상기 캐터필터의 외측에 형성된 복수개의 흡입빨판;

상기 흡입빨판에 진공력을 제공하는 진공펌프; 및

상기 캐터필터의 내부에 형성이 되어 상기 흡입빨판의 흡착력을 제공하는 공기의 유동로인 진공관;

상기 진공펌프와 진공관 간을 연결하는 진공호스를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 흡입빨판에 진공력을 제공하는 진공 펌프가 상기 청소 대상 건물의 상부에 설치가 되는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 5 항에 있어서,

상기 본체는, 외부 바람의 방향 및 세기를 측정하는 풍향·풍속 센서와 상기 청소 로봇의 흔들림 정도를 측정하는 자이로 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 7 항에 있어서,

상기 중앙 제어부가 상기 각 센서에서 측정된 데이터에 근거하여 상기 압착수단의 진공펌프의 작동을 제어하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 7 항에 있어서,

상기 압착 수단은,

상기 흡입빨판 내의 상부에 위치하여 흡입빨판 내의 압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 흡입빨판과 진공관 사이에 위치하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절하는 진공 밸브를 더 포함하며,

상기 중앙 제어부가 상기 각 센서에서 측정된 데이터를 처리하고 이에 근거하여 상기 압착수단의 진공 밸브의 개·폐 정도를 제어하여 상기 흡입빨판의 흡착력을 조절하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 청소 유닛은,

건물의 창 또는 벽면에 접촉하여 접촉면을 회전하며 문지르는 회전 브러쉬;

상기 회전 브러쉬의 양측면에 연결되어 상기 회전 브러쉬를 회전시키는 구동력을 제공하는 동력 제공부;

청소 대상 구역의 물기를 제거하는 물기 제거 와이퍼;

청소 세제를 분사하는 세제 분사 수단;

초벌 청소와 세제를 세척하기 위한 물을 분사하는 물 분사 수단;

청소 대상 구역의 물기를 흡입하기 위한 흡입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 10 항에 있어서,

상기 본체의 좌· 우측에는 이동 레일이 설치되어 있으며,

상기 회전 브러쉬 및 물기 제거 와이퍼의 양측에는 상기 이동 레일에 따라 상기 회전 브러쉬 및 물기 제거 와이퍼를 이동시키는 이동툴이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 10 항에 있어서,

상기 회전 브러쉬는 각각 다른 크기의 복수개로 구비되고, 청소 대상 구역에 따라 사용자의 선택에 의해 해당 회전 브러쉬가 상기 동력 제공부에 착탈되는 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 청소 대상 건물의 상부에는 물 저장 탱크, 세제 저장 탱크 및 상기 각 탱크에 저장된 물과 세제를 상기 청소 로봇에 공급하기 위한 공급 펌프가 설치되어 있으며,

상기 공급 유닛은,

상기 물 저장 탱크로부터 상기 청소 유닛에 물을 공급하기 위한 물 공급 호스; 및

상기 세제 저장 탱크로부터 상기 청소 유닛에 세제를 공급하기 위한 세제 공급 호스를 포함하며,

상기 중앙 제어부에 의해 상기 공급 펌프가 조절되어 물 및 세제가 공급되는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 청소 대상 건물의 상부에는 가이드 레일이 설치되어 있으며,

상기 이동 유닛은,

상기 가이드 레일에 설치되어 상기 가이드 레일을 따라 이동하면서 상기 청소 로봇을 좌·우로 이동시키고, 상기 청소 로봇의 본체에 연결되어 상기 청소 로봇을 상·하로 이동시키기 위한 로프를 감거나 풀기 위한 구동 수단을 포함하는 이동용 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 청소 로봇의 상면에는 디스플레이가 장착되어 있으며,

상기 본체의 중앙 제어부는, 영상 신호 처리기를 더 포함하고,

외부로부터 전송되는 영상 신호를 상기 송/수신부가 수신하여 상기 중앙 제어부의 영상 신호 처리기를 통해 상기 디스플레이로 출력하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 청소 로봇의 상면에는 태양전지가 설치되어 있으며,

상기 본체는 상기 태양전지를 통해 얻어지는 전기에너지를 충전하는 충전기를 포함하며,

상기 청소 로봇는 상기 충전기에 충전된 전기에너지를 이용하여 구동하는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.
제 1 항에 있어서,

상기 청소 로봇의 하면에는 가속도 측정기가 장착되어 있고, 상기 청소 로봇의 상면에는 낙하산이 장착되어 있으며,

상기 가속도 측정기에 의해 측정된 가속도가 기설정된 기준을 초과하는 경우에 상기 낙하산이 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 건물 외벽 및 창문 청소 로봇.