KR100923366B1 - 개별 회전이 가능한 고소작업 로봇 플랫폼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개별회전이 가능한 고소작업 로봇 플랫폼에 관한 것이다.
본 발명은 고소 로봇 플랫폼 주행을 위해 부착된 4개 휠(71,72,73,74)과 연결되며, 상기 4개 휠(71,72,73,74)간 중심과 회전 중심이 일치되도록 형성되는 로봇 본체(10); 상기 로봇 본체(10) 일측과 연결되며, 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 형성되는 진공 형성부(20); 상기 로봇 본체(10) 및 진공 형성부(20)의 회전 중심과 일치하며, 진공부착 대상면과 맞닿아 진공을 유지하는 진공 패드(65)와 결합되어 형성되는 진공 흡착부(30); 상기 진공 흡착부(30)에 의한 회전 구동부의 변형을 최소화하고 원활한 회전을 위해 체적 및 무게 대비 큰 하중 부하 용량을 갖도록 형성되는 크로스롤러베어링(40); 및 상기 진공 형성부(20)와 진공 흡착부(30)와의 개별 회전을 위해 확보된 틈새 영향으로 인한 진공 누설을 방지하면서 회전 시 저항을 줄일 수 있도록 형성되는 운동용 오-링(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고소 작업 로봇 플랫폼을 제시한다.
고소작업, 로봇 플랫폼, 진공 흡착, 크로스롤러베어링, 오-링

Description

개별 회전이 가능한 고소작업 로봇 플랫폼{High place work robot platform}
본 발명은 개별회전이 가능한 고소작업 로봇 플랫폼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 곡면 수직벽 주행이 가능한 고소 로봇 플랫폼에 부착된 주행용 4개의 휠간 거리를 로봇 본체의 중심에 일치시키고, 로봇 본체의 회전 중심과 진공 패드가 부착된 진공 흡착부의 중심을 일치시켜 크로스롤러 베어링을 이용하여 로봇 본체와 진공 흡착부가 개별 회전이 가능하도록 하는 고소작업 로봇 플랫폼에 관한 것이다.
일반적으로, 고층건물 등의 외부 수직면을 도색 하는 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 그러하 듯이 해당 작업에 관한 품질이 그다지 양호하지 못한 편이다. 즉, 도장의 경우 벽면 전체가 균일하게 도색 되지 않은 경우가 많았다
이러한 문제점을 해결하기 위해 벽면 부착식 고소 작업용 로봇 플랫폼이 개발되었다. 벽면 부착식 고소 작업용 로봇 플랫폼의 경우 전동식 블로워에서 발생 되는 진공압을 이용한 방식이거나 자석의 자력을 이용하여 부착시키는 방식이 있다.
한편, 기존의 고소 로봇 플랫폼의 경우에는 진공 패드를 이용하여 진공 흡착력을 발생시키는 진공 흡착부가 로봇의 메인 바디와 일체형으로 결합되어 있어 고소 로봇 플랫폼의 차동 방식으로 제자리에서 회전 시 흡착 벽면과 맞닿은 진공 패드가 미끄러지게 되고 중력의 영향으로 인해 플랫폼이 제자리를 찾지 못하게 되어 위치 및 경로 제어 시 어려움이 있었다. 또한 진공 패드의 미끄럼 저항으로 조향 시 마찰 저항이 크다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 고소 로봇 플랫폼에 구성된 주행용 4개의 휠간 거리를 로봇 본체의 중심에 일치시키고, 로봇 본체의 회전 중심과 진공 패드가 부착된 진공 흡착부의 중심을 일치시켜 크로스롤러 베어링을 이용하여 로봇 본체와 진공 흡착부가 개별 회전이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다른 목적은 로봇 본체에 탑재되어 있는 진공 펌프를 포함한 진공 형성부를 로봇 본체의 회전 시 함께 회전이 가능하도록 진공 형성부를 진공 흡착부와 크로스롤러 베어링을 이용하여 개별 회전이 가능하도록 하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명에 의하면, 고소 로봇 플랫폼 주행을 위해 부착된 4개 휠(71,72,73,74)과 연결되며, 상기 4개 휠(71,72,73,74)간 중심과 회전 중심이 일치되도록 형성되는 로봇 본체(10); 상기 로봇 본체(10)의 일측과 연결되며, 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 배치되는 진공 형성부(20); 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 회전 중심과 일치하도록 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20) 사이에서 동심축상으로 배치되고, 진공부착 대상면과 맞닿아 진공을 유지하는 진공 패드(65)를 선단부에 구비하는 진공 흡착부(30); 상기 진공 흡착부(30)에 대해 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 각각의 상대회전을 위해, 상기 진공 흡착부(30)의 외주면과 상기 로봇 본체(10)의 내주면 사이에 설치되고 상기 진공 흡착부(30)의 내주면과 상기 진공 형성부(20)의 외주면 사이에 설치되는 크로스롤러베어링(40); 및 상기 진공 형성부(20)의 외주면과 상기 진공 흡착부(30)의 내주면 사이의 개별 회전을 위해 확보된 틈새 영향으로 인한 진공 누설을 방지하면서 회전 시 저항을 줄일 수 있도록 설치되는 운동용 오-링(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고소 작업 로봇 플랫폼을 제시한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 고소 로봇 플랫폼이 차동 방식으로 제자리 회전을 할 경우 진공 패드가 부착된 진공 흡착부는 흡착 벽면에 그대로 고정된 채로 로봇 본체 및 로봇 본체와 연결된 진공 형성부만이 회전을 하게 되어 조향 후에도 로봇의 위치에는 변화가 없게 되므로 고소 로봇 플랫폼의 위치 및 경로 제어에 용이하다.
또한, 진공 패드의 미끄러짐 현상이 없어 패드의 미끄럼 저항으로 인한 부하 발생이 없어 휠의 부하 용량이 감소되며, 진공 패드와 흡착벽면과의 마찰 저항으로 인한 진공 패드의 형상 변형에 대한 가능성을 최소화할 수 있어 진공 패드의 형상 변형에 따른 진공 누설의 가능성이 줄어들게 된다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 흡착부의 개별 회전이 가능한 고소 작업 로봇 플랫폼의 단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 고소 작업 로봇 플랫폼의 로봇 본체 평면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 고소 작업 로봇 플랫폼의 로봇 본체 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 진공 형성부의 상세구성도이다. 도 5는 도 1에 도시된 진공 흡착부의 상세구성도이다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명은 크게 로봇 본체(10), 진공 형성부(20), 진공 흡착부(30), 크로스롤러베어링(40) 및 운동용 오-링(O-Ring)(50)으로 구성되어 있다.
상기 로봇 본체(10)는 고소 로봇 플랫폼 주행을 위해 부착된 4개 휠(71,72,73,74)과 연결되며, 상기 4개 휠(71,72,73,74)간 중심과 회전 중심이 일치되도록 구성되어 있다.
상기 진공 형성부(20)는 상기 로봇 본체(10)의 일측과 연결되며, 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 구성되어 있다.
상기 진공 흡착부(30)는 상기 로봇 본체(10) 및 상기 진공 형성부(20)의 회전 중심과 일치하며, 선단부에 진공 패드(65)가 결합되어 있다. 즉, 상기 진공 흡착부(30)는 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 회전 중심과 각각 일치하도록 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20) 사이에서 동심축상으로 배치된다.
이때, 상기 진공 흡착부(30)는 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20) 사이에 크로스롤러 베어링(40)으로 분리 연결되어 개별 회전이 가능하다.
상기 크로스롤러베어링(40)은 상기 진공 흡착부(30)의 외주면과 상기 로봇 본체(10)의 내주면 사이에 설치됨과 더불어 상기 진공 흡착부(30)의 내주면과 상기 진공 형성부(20)의 외주면 사이에 설치된다. 이에 따라 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)는 상기 진공 흡착부(30)에 대해 상기 크로스롤러베어링(40)을 매개로 하여 각각 상대회전이 가능하게 된다. 이때, 상기 크로스롤러베어링(40)은 상기 진공 흡착부(30)에 대해 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)가 각각 상대 회전할 경우에 있어 이들 사이의 원활한 상대 회전을 도모하는 데, 이는 상기 크로스롤러베어링(40)이 체적 및 무게 대비 큰 하중 부하 용량을 가지기 때문이다. 이 결과, 상기 크로스롤러베어링(40)은 상기 진공 흡착부(30)에 대한 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 상대 회전시, 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)에 의한 상기 진공 흡착부(30)의 변형을 최소화하여 상기 진공 패드(65)를 통한 진공부착 대상면과의 견고한 밀착을 지속할 수 있게 해 준다.
상기 운동용 오-링(50)은 상기 진공 형성부(20)의 외주면과 상기 진공 흡착부(30)의 내주면 사이에 설치되어, 상기 진공 형성부(20)와 상기 진공 흡착부(30) 사이의 개별 회전을 위해 확보된 틈새 영향으로 인한 진공 누설을 방지하면서 회전 시 저항을 줄이게 된다.
이어서, 본 발명의 각 구성요소의 작용에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 하자.
도 1를 살펴보면, 본 발명은 로봇 본체(10)와 진공 형성부(20) 및 진공 흡착부(30)가 개별로 어셈블리로 구성되어 있으며, 각각의 구성 요소들은 크로스롤러베 어링(40)으로 연결되어 개별 회전이 가능하다.
도 2 및 도 3을 살펴보면, 본 발명은 고소 로봇 플랫폼의 주행을 위해 부착된 4개의 휠(71,72,73,74)과 연결되며, 상기 4개 휠(71,72,73,74)간 거리의 중심과 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심이 일치되도록 구성되어 있다.
이때, 상기 로봇 본체(10)는 로봇 본체의 상부에 구성된 지지대로서 진공 펌프(60)를 포함한 진공 형성부(20)와 결합되어 있다.
도 4를 살펴보면, 본 발명의 진공 형성부(20)는 진공 발생을 위한 어셈블리로서 고소 로봇의 흡착을 위한 진공 발생장치인 탑재형 진공 펌프(60)가 구성되며, 상기 진공 펌프(60)에서 진공 흡착부(30)까지의 진공형성 유로(61)(62)가 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 구성되어 있다.
도 5를 살펴보면, 본 발명의 진공 흡착부(30)는 로봇 본체(10)와 진공 형성부(20)의 사이에 위치하며, 크로스롤러베어링(40)으로 로봇 본체(10)와 진공 형성부(20)와는 관계없이 독립적으로 회전 가능한 구조로서 진공부착 대상면과 맞닿아 진공을 유지하는 진공 패드(65)가 구성되어 있다.
따라서, 본 발명은 고소 작업 로봇 플랫폼의 차동 조향시 진공 흡착부(30)는 현재의 위치를 그대로 유지한 채로 로봇 본체(10)만 회전하게 되므로 고소 로봇 플랫폼의 중심 위치에는 변화가 없이 고소 로봇 플랫폼의 위치 및 경로 제어에 유리하며, 진공 패드(65)의 미끄럼에 의한 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예로서 진공 흡착부의 개별 회전이 가능한 고소작업 로봇 플랫폼에 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.
도 1은 본 발명에 따른 진공 흡착부의 개별 회전이 가능한 고소 작업 로봇 플랫폼의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고소 작업 로봇 플랫폼의 로봇 본체 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고소 작업 로봇 플랫폼의 로봇 본체 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 진공 형성부의 상세구성도 이다.
도 5는 도 1에 도시된 진공 흡착부의 상세구성도 이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 로봇 본체 20: 진공 형성부
30: 진공 흡착부 40: 크로스롤러베어링
50: 운동용 오-링(O-Ring) 60: 진공펌프

Claims (4)

  1. 고소 로봇 플랫폼 주행을 위해 부착된 4개 휠(71,72,73,74)과 연결되며, 상기 4개 휠(71,72,73,74)간 중심과 회전 중심이 일치되도록 형성되는 로봇 본체(10);
    상기 로봇 본체(10)의 일측과 연결되며, 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 배치되는 진공 형성부(20);
    상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 회전 중심과 일치하도록 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20) 사이에서 동심축상으로 배치되고, 진공부착 대상면과 맞닿아 진공을 유지하는 진공 패드(65)를 선단부에 구비하는 진공 흡착부(30);
    상기 진공 흡착부(30)에 대해 상기 로봇 본체(10)와 상기 진공 형성부(20)의 각각의 상대회전을 위해, 상기 진공 흡착부(30)의 외주면과 상기 로봇 본체(10)의 내주면 사이에 설치되고 상기 진공 흡착부(30)의 내주면과 상기 진공 형성부(20)의 외주면 사이에 설치되는 크로스롤러베어링(40); 및
    상기 진공 형성부(20)의 외주면과 상기 진공 흡착부(30)의 내주면 사이의 개별 회전을 위해 확보된 틈새 영향으로 인한 진공 누설을 방지하면서 회전 시 저항을 줄일 수 있도록 설치되는 운동용 오-링(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고소 작업 로봇 플랫폼.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 형성부(20)는 고소 로봇의 흡착을 위한 탑재형 진공 펌프(60)를 구비하며, 상기 진공 펌프(60)에서 상기 진공 흡착부(30)까지의 진공형성 유로(61)(62)가 상기 로봇 본체(10)의 회전 중심과 일치되도록 연결된 것을 특징으로 하는 고소 작업 로봇 플랫폼.
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