KR100990180B1

KR100990180B1 - 벽면 이동로봇의 고정장치

Info

Publication number: KR100990180B1
Application number: KR1020080069141A
Authority: KR
Inventors: 강한별; 윤인근
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-10-29
Also published as: KR20100008586A

Abstract

본 발명은 벽면 이동로봇의 고정장치에 관한 것으로서, 수신기가 마련된 본체에 하나 이상 설치되는 고정부재와, 고정부재 상에 설치되어 자성을 부여하도록 온/오프 작동되는 레버와, 각 고정부재의 레버에 일단이 연결 설치되고 타단은 본체 상에 설치되는 구동제어부에 연결되어 레버를 자동으로 온/오프시킬 수 있는 와이어를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 이동로봇의 본체에 마그네틱 베이스 재질의 고정부재를 설치함으로써, 고정부재의 온/오프되는 자성에 따라 이동로봇의 정지시 벽면에 확실히 위치 고정될 수 있도록 하여 이동로봇이 임무를 수행함에 있어 안정성이 증대되고, 고장 등의 비상시에 브레이크로 사용할 수 있는 효과가 있다.

실내 위치측정시스템, 벽면 이동로봇, 수신기, 자석

Description

벽면 이동로봇의 고정장치{FIXING DEVICE OF ROBOT FOR MOVING ON WALL}

본 발명은 벽면 이동로봇의 고정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철재의 벽면에 자석의 힘으로 붙어서 이동하는 로봇에 있어서 임무 수행을 위한 정지시 벽면에 안정적으로 밀착 고정되어 임무 수행이 가능하도록 한 벽면 이동로봇의 고정장치에 관한 것이다.

벽면 이동 로봇은 실내 위치측정시스템에 사용되는 것으로 철재의 벽면을 따라 이동하면서 위치 정보를 측정하게 된다.

일반적으로 GPS(Global Position System)는 3개 이상의 GPS인공위성을 이용하여, GPS수신기의 위치에 해당하는 3차원 좌표값(이하, '좌표값'이라 칭함)을 인식 및 결정하는 장치이다.

이러한 개념을 실내에 적용한 것이 실내 위치측정시스템(IGPS)이라 할 수 있다. 이러한 개념을 이용한 내용은 미국 특허 US6,501,543호에 개시된 바 있다.

미국 특허 US6,501,543호에는 앞서 언급한 GPS인공위성에 해당하는 송신기와, GPS수신기에 해당하는 수신기가 개시되어 있다.

송신기는 2개의 회전 팬 빔(rotating fan beams)을 발산한다. 회전 팬빔은 레이저 팬 핌일 수도 있으며, 다른 광 방출 수단일 수도 있다.

수신기는 송신기에서 발산되는 회전 팬 빔을 수신하여, 여러 송신기로부터의 상대적 위치를 파악할 수 있게 되어 있다. 이때 회전 팬 빔은 소정의 각도로 어긋나 있어, 이를 수신하는 수신기의 좌표값, 즉 위치 또는 고도를 측정할 수도 있다.

한편, 기존 자율 주행형 로봇의 기본 개념은 자체 생성형 정보 또는 통신을 통한 전달형 실시간 위치 정보를 이용하여 평면 위, 즉 수평 평면을 주행하는 것이다.

특히, 이러한 종래 기술의 주행형 로봇의 중요한 기본은 주행 메커니즘이며 체인형, 바퀴형, 그리고 다족형 등이 있다.

한편, 평면 주행형 로봇의 한계를 극복하고 천정면 혹은 수직면을 주행하는 로봇은 스파이더형 로봇이나 부착형 로봇 등이 있다.

종래의 천정면/수직면 주행 로봇은 일반 평면 주행형 로봇에 비해 자율 주행이 불가하고, 고정된 레일을 타거나 사람이 원격으로 조정해야만 하는 반 자율형 주행 로봇이다.

특히, 레일을 이용한 장비는 이동 범위나 작업영역에 한계가 있으며 설치 공간이나 레일 등의 프레임 부착이 용이하지 않은 곳에서는 사용하기가 사실상 불가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따라 벽면을 흡착할 수 있는 이동로봇(1)은, 수신기(12)가 마련된 본체(10)와, 본체(10)의 이동을 돕도록 설치되는 복수의 바퀴(20)와, 본체(10)의 저면에 설치되어 본체(10)가 벽면에 부착된 상태로 이동 가능하게 하는 이동용 자석(30)으로 구성된다.

바퀴(20)는 본체(10)의 내부에 설치되는 모터(22)에 의해 구동되고, 이동용 자석(30)은 본체(10)가 철재 벽면으로부터 부착과 동시에 이동이 가능하도록 어느 정도 공극을 두고 설치되어 본체(10)의 이동이 가능하도록 하였다.

여기서 도시되지는 않았지만, 바퀴(20)를 구동시키는 모터(22)는 제어기에 의해 제어되어 주행이 이루어진다.

그러나, 종래의 이동 로봇이 임무 수행을 위한 정지시 본체에 중력이 작용하기 때문에 이탈의 위험성이 있으며, 더욱이 벽면과 어느 정도 공극을 두고 부착되는 이동용 자석의 부착력에 한계가 있는 문제점이 있었다.

또한, 이탈을 방지하도록 바퀴에 계속 구동력을 전달하는 모터에는 부하가 발생하여 고장의 원인이 되었다.

따라서 본 발명에서는, 이동로봇의 본체에 마그네틱 베이스 재질의 고정부재를 설치함으로써, 고정부재의 온/오프 되는 자성에 따라 이동로봇의 정지시 벽면에 확실히 위치 고정될 수 있도록 한 벽면 이동 로봇의 고정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수신기가 마련된 본체와, 본체의 이동을 돕도록 설치되는 바퀴와, 본체의 저면에 설치되어 본체가 벽면에 부착된 상태로 이동 가능하게 하는 이동용 자석을 포함하는 벽면 이동로봇에 있어서, 본체에 하나 이상 설치되는 고정부재와, 고정부재 상에 설치되어 자성을 부여하도록 온/오프 작동되는 레버와, 각 고정부재의 레버에 일단이 연결 설치되고 타단은 본체 상에 설치되는 구동제어부에 연결되어 레버를 자동으로 온/오프시킬 수 있는 와이어를 포함하는 벽면 이동로봇의 고정장치를 제공한다.

그리고 바람직하게 고정부재는, 마그네틱 베이스(magnet base)로 이루어지 며,또한, 고정부재는, 본체에 완충부재를 매개로 설치된다.

그리고 구동제어부는, 정, 역회전 가능한 모터로 구성되어 일방향 회전시 와이어를 일방향으로 잡아당겨서 각 레버를 동시에 온 또는 오프시키고, 타방향 회전시에는 와이어를 원위치로 밀어 각 레버를 동시에 온 또는 오프시키게 되는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서의 벽면 이동로봇의 고정장치에 따르면, 이동로봇의 본체에 마그네틱 베이스 재질의 고정부재를 설치함으로써, 고정부재의 온/오프되는 자성에 따라 이동로봇의 정지시 벽면에 확실히 위치 고정될 수 있도록 하여 이동로봇이 임무를 수행함에 있어 안정성이 증대되고, 고장 등의 비상시에 브레이크로 사용할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벽면 이동로봇의 고정장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벽면 이동로봇의 고정장치의 평면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 벽면 이동로봇(100)은, 수신기(112)가 마련된 본체(110)와, 본체(110)의 이동을 돕도록 설치되는 바퀴(120)와, 본체(110)의 저면에 설치되어 본체(110)가 벽면에 부착된 상태로 이동 가능하게 하는 이동용 자석(130)을 포함하며, 본 발명에서는 이동로봇(100)의 정지시 또는 고장 등의 비상 시 벽면에 안정적으로 확실히 밀착 고정시킬 수 있는 고정부재(140)를 포함한다.

본체(110)의 이동을 돕는 바퀴(120)는 모터(122)에 의해 구동되고 자동차와 같이 본체(110)에 한 쌍씩 두 개가 설치되며, 이동용 자석(130)은 철재 벽면으로부터 부착과 동시에 이동이 가능하도록 어느 정도 공극을 두고 복수개가 설치된다.

여기서 고정부재(140)는, 본체(110)의 테두리부에 근접하여 하나 이상 설치되며, 바람직하게는 삼발이의 안정적인 형태로 3개 정도가 본체(110)를 중심으로 설치된다.

그리고 고정부재(140)는 완충부재(170)을 매개로 하여 본체(110)에 각각 연결 설치된다.

완충부재(170)는 스프링 또는 댐퍼 등으로 이루어지는 것이 바람직하며, 철재 벽면에 고정부재(140)가 부착 및 분리될 때의 충격을 흡수하게 되고, 또 하기에서 설명하는 와이어(150)를 제어하여 고정부재(140)의 레버(142)를 오프하였을 경우 고정부재(140)를 당겨 철재 벽면으로부터 분리시켜주는 역할도 하게 된다.

이러한 고정부재(140)는 네모진 상자 형태의 마그네틱 베이스(magnet base)로 이루어진다.

마그네틱 베이스는 가공용 또는 측정용 도구의 보조 기구로 널리 이용되는 것으로. 자석형 저부라고도 한다. 일반적으로 마그네틱 베이스는 간단한 레버 조작으로 자력을 온(on)/오프(off)할 수 있는 구조로 되어 있다.

따라서 각 고정부재(140)상에는 자성을 부여하도록 온/오프 작동되는 레버(142)가 회동 가능하게 설치되며, 이들 각각의 레버(142)에는 와이어(150)가 연결 설치되고, 와이어(150)의 타단은 본체(110) 상에 설치되는 구동제어부(160)에 연결 설치된다.

레버(142)는 일정 각도 범위 내에서 회동되며, 예컨대 일자 형태로 놓여져 있는 레버(142)가 대략 90˚정도 회동되면 온 되어 고정부재(140)가 자성을 가지게 되고, 다시 레버(142)를 일자 형태로 원위치되도록 회동시키면 오프되어 고정부재(140)가 자성을 잃게 된다.

그리고 와이어(150)는 강선(鋼線)이 바람직하며, 레버(142)의 일단에 연결되어 레버(142)를 강제로 회동시키게 된다.

또한, 구동제어부(160)는, 정, 역회전 가능한 모터로 구성되고, 모터축에 와이어(150)가 연결 설치된다.

이와 같은 구조로 이루어진 벽면 이동로봇의 고정장치의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

다시 도 2 내지 도 3을 참고하면, 실내 위치측정시스템에 사용되는 이동로봇(100)은 모터(122)의 구동에 의해 회전되는 바퀴(120)를 통해 본체(110)가 측정이 요구되는 벽면을 따라 이동되며, 이때, 본체(110)의 하면에 설치된 이동용 자 석(130)은 벽면에 부착된 상태로 이동 가능하도록 돕게 된다.

다음과 같은 이동로봇(100)의 주행 상태에서 어느 지점에서 임무 수행을 위해 정지가 필요하게 되면, 구동제어부(160)에 전원이 인가되어 일방향으로 설정된 각도만큼 회전하고 이에 구동제어부(160)에 연결된 각각의 와이어(150)를 동시에 잡아당겨서 각 레버(142)를 온 위치로 회동시키게 된다.

레버(142)의 온 위치로 고정부재(140)는 자성을 가지게 되며, 자성을 가지게 된 고정부재(140)는 철재의 벽면에 확실히 밀착 고정 위치된다. 이때, 고정부재(140)의 부착시 충격을 완충부재(170)에서 흡수하게 된다.

고정부재(140)를 통하여 벽면에 밀착 위치 고정된 이동로봇(100)은 안정적으로 임무를 수행하게 되며, 종래와 같이 바퀴(120)를 회전시킬 필요가 없는 모터(122)는 정지되어 부하가 방지된다.

그리고 일 지점에서 임무 수행이 완료된 이동로봇(100)이 다시 이동을 시작하게 되고, 구동제어부(160)가 반대 방향으로 설정된 각도만큼 회전하고, 구동제어부(160)에 연결된 각각의 와이어(150)를 동시에 일직선의 원위치로 밀게 되어 각 레버(142)를 오프 위치로 회동시키게 된다.

레버(142)의 오프 위치로 고정부재(140)는 자성을 잃게 되고, 인장되어 있던 완충부재(170)가 와이어(150)를 제어하여 고정부재(140)는 철재의 벽면으로부터 분리되며, 분리되는 순간의 충격은 완충부재(170)에서 흡수하여 본체(110)에 충격이 가해지지 않게 된다.

이어서 이동로봇(100)의 재 이동이 가능하게 된다.

그러므로, 본 발명에서는 이동로봇(100)을 원하는 위치에서 마그네틱 베이스로 이루어지는 고정부재(140)를 통하여 밀착 고정시킴으로써, 이동로봇(100)이 정지된 상태에서 보다 안정적으로 임무를 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 벽면 이동로봇의 고정장치에 대하여 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1에서는 종래 기술에 따라 벽면을 흡착할 수 있는 이동로봇의 측면도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 벽면 이동로봇의 고정장치의 측면도이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 벽면 이동로봇의 고정장치의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 이동로봇 110 : 본체

112 : 수신기 120 : 바퀴

130 : 이동용 자석 140 : 고정부재

142 : 레버 150 : 와이어

160 : 구동제어부 170 : 완충부재

Claims

수신기가 마련된 본체와, 상기 본체의 이동을 돕도록 설치되는 바퀴와, 상기 본체의 저면에 설치되어 본체가 벽면에 부착된 상태로 이동 가능하게 하는 이동용 자석을 포함하는 벽면 이동로봇에 있어서,

상기 본체에 하나 이상 설치되는 고정부재와,

상기 고정부재 상에 설치되어 자성을 부여하도록 온/오프 작동되는 레버와,

상기 각 고정부재의 레버에 일단이 연결 설치되고 타단은 상기 본체 상에 설치되는 구동제어부에 연결되어 상기 레버를 자동으로 온/오프시킬 수 있는 와이어

를 포함하는 벽면 이동로봇의 고정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고정부재는, 마그네틱 베이스(magnet base)로 이루어지는 벽면 이동로봇의 고정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고정부재는, 상기 본체에 완충부재를 매개로 설치되는 벽면 이동로봇의 고정장치.
제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동제어부는, 정, 역회전 가능한 모터로 구성되어 일방향 회전시 상기 와이어를 일방향으로 잡아당겨서 상기 각 레버를 동시에 온 또는 오프시키고, 타방향 회전시에는 상기 와이어를 원위치로 밀어 상기 각 레버를 동시에 온 또는 오프시키게 되는 벽면 이동로봇의 고정장치.