KR101192148B1 - 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 이동 추정 방법 - Google Patents

곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 이동 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곤돌라 로봇을 이동시키는 로프의 풀림 또는 감김과 같은 이동을 추정하기 위한 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 이동 추정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 로프 카트가 로프의 형태 정보를 획득한다. 로프 카트가 카메라부를 통하여 로프 이동 여부를 감시한다. 감시 중 로프의 이동이 발생되면, 로프 카트가 카메라부로 로프를 촬영한다. 그리고 로프 카트가 로프의 형태 정보와 로프의 촬영 영상을 기반으로 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정한다. 따라서 곤돌라 로봇 시스템의 메커니즘 또는 구조를 변경하지 않으면서, 로프의 이동선 상에 설치된 카메라부로 로프의 이동을 정확히 추정할 수 있다.

Description

곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 이동 추정 방법{rope cart for Gondola robot system and Method for estimating moving of rope}
본 발명은 건물 외벽의 유지 관리용 지능형 로봇 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곤돌라 로봇을 이동시키는 로프의 풀림 또는 감김과 같은 로프의 이동을 정확히 추정하기 위한 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 이동 추정 방법에 관한 것이다.
산업의 발전에 따라 도시화가 급속히 진행되면서, 도심지에는 규모가 큰 다양한 건물들이 들어서고 있다. 또한 도시화에 따라 부수적으로 환경 오염 문제도 증가하고 있는 추세이다.
이러한 이유로 외부 환경에 노출된 건물의 외벽은 먼지, 비, 매연 등에 의해 쉽게 오염되기 때문에, 주기적으로 청소할 필요가 있다. 이러한 건물의 외벽 청소는 청소부가 줄이나 곤돌라를 타고 건물의 꼭대기에서 아래로 내려오면서 수작업으로 수행하게 되는데, 청소 중 청소부의 낙상과 같은 안전 사고의 발생 위험을 항상 안고 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 청소부의 역할을 대신할 다양한 종류의 건물의 외벽 유지 관리용 지능형 로봇 시스템이 소개되고 있다. 종래에 소개되고 있는 대부분의 외벽 유지 관리용 지능형 로봇은 외벽에 부착되어 이동하면서 건물의 외벽에 대한 청소를 수행하기 때문에, 청소 면적이 비교적 적은 문제점을 안고 있다.
또한 외벽 유지 관리용 지능형 로봇은 구동부와 외벽 유지 관리를 위한 관리부를 함께 구비하기 때문에, 무거워 움직임이 둔하고, 이로 인해 외벽의 유지 관리에 상당히 많은 시간이 소요되는 문제점을 안고 있다.
이러한 기존의 외벽 유지 관리용 지능형 로봇이 갖는 문제점을 해소하기 위해서, 본 발명의 목적은 건물의 외벽을 좀 더 신속하게 청소 또는 도색할 수 있는 곤돌라 유형의 곤돌라 로봇 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 곤돌라 로봇을 이동시키는 로프의 풀림 또는 감김과 같은 로프의 이동을 정확히 추정할 수 있는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트 및 그의 로프 풀림 추정 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 곤돌라 로봇과 로프 카트를 연결하는 로프의 이동을 추정하는 방법으로, 상기 로프 카트가 상기 로프의 형태 정보를 획득하는 획득 단계, 상기 로프 카트가 카메라부를 통하여 로프 이동 여부를 감시하는 감시 단계, 감시 중 상기 로프의 이동이 발생되면 상기 로프 카트가 상기 카메라부로 상기 로프를 촬영하는 촬영 단계, 및 상기 로프 카트가 상기 로프의 형태 정보와 상기 로프의 촬영 영상을 기반으로 상기 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 추정 단계를 포함하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 로프 카트의 로프 이동 추정 방법에 있어서, 상기 획득 단계에서 상기 로프 카트는 외부기기로부터 상기 로프의 형태 정보를 입력받거나 상기 카메라부가 촬영한 로프의 영상 분석을 통하여 획득할 수 있다. 이때 상기 로프의 형태 정보는 로프의 마디 간의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로프 카트의 로프 이동 추정 방법에 있어서, 상기 획득 단계는 상기 로프가 정지한 상태에서, 상기 로프 카트는 상기 카메라부를 통하여 상기 정지된 로프를 촬영하는 단계, 상기 로프 카트는 상기 정지된 로프의 촬영 영상에서 상기 로프를 추출하는 단계, 상기 로프 카트는 상기 추출한 로프의 영상에서 마디의 최고점과 최저점을 포함하는 특이점을 추출하는 단계, 상기 로프 카트는 이웃하는 최고점 간의 거리 또는 이웃하는 최저점 간의 거리로 상기 로프의 마디 간의 길이를 산출하는 단계, 및 상기 로프 카트는 상기 산출한 길이를 상기 로프의 형태 정보로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로프 카트의 로프 이동 추정 방법에 있어서, 상기 추정 단계는 상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 방향으로 상기 로프의 이동 방향을 추정하는 단계, 상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상에 포함된 상기 로프의 마디의 개수를 산출하여 로프의 이동 거리를 추정하는 단계, 및 상기 로프 카트는 상기 추정한 로프의 이동 방향, 상기 추정한 로프의 이동 거리 및 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로프 카트의 로프 이동 추정 방법에 있어서, 상기 추정 단계는 상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 속도로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정하는 단계, 및 상기 로프 카트는 상기 추정한 로프의 이동 속도와 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트는 로프, 로프 구동부, 카메라부 및 제어부를 포함한다. 상기 로프는 일측이 곤돌라 로봇에 연결된다. 상기 로프 구동부는 상기 로프의 타측이 연결되며, 상기 로프를 이동시켜 상기 로프의 길이를 가감한다. 상기 카메라부는 상기 로프의 이동선 상에 설치되어 상기 로프를 촬영한다. 그리고 상기 제어부는 상기 로프의 형태 정보를 획득하고, 상기 카메라부를 통하여 로프 이동 여부를 감시하여 상기 로프의 이동이 발생되면, 상기 카메라부로 상기 로프를 촬영하고, 상기 로프의 형태 정보와 상기 로프의 촬영 영상을 기반으로 상기 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정한다.
본 발명에 따른 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트에 있어서, 상기 카메라부는 가시광선 카메라 또는 적외선 카메라를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트는 상기 로프의 마디 간의 길이를 포함하는 상기 로프의 형태 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제어부는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 방향으로 상기 로프의 이동 방향을 추정하고, 상기 로프의 촬영 영상에 포함된 상기 로프의 마디의 개수를 산출하여 로프의 이동 거리를 추정하고, 상기 로프의 이동 방향, 상기 추정한 로프의 이동 거리 및 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정할 수 있다.
본 발명에 따른 로프 카트는 로프의 이동선 상에 설치된 카메라부를 통하여 로프를 촬영하여 획득한 로프 영상의 분석을 통하여 로프의 풀림 또는 감김과 같은 로프의 이동을 정확히 추정할 수 있다. 즉 곤돌라 로봇 시스템의 메커니즘 또는 구조를 변경하지 않으면서, 로프의 이동선 상에 설치된 카메라부로 로프의 이동을 정확히 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 카메라부가 로프를 감시하고 있는 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 로프 카트의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로프 카트의 로프 이동 추정 방법에 따른 흐름도이다.
도 5는 도 4의 로프의 형태 정보 획득 단계를 보여주는 상세 흐름도이다.
도 6은 도 4의 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 단계의 일 예에 따른 상세 흐름도이다.
도 7은 도 4의 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 단계의 다른 예에 따른 상세 흐름도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 카메라부가 로프를 감시하고 있는 상태를 보여주는 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 로프 카트의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)은 로프(18)를 매개로 연결된 로프 카트(10)와 곤돌라 로봇(20)을 포함한다.
로프 카트(10)는 건물(80)의 옥상(81)에 고정 설치되며, 로프(18)의 길이 가감을 통하여 곤돌라 로봇(20)의 위치를 조정한다. 로프 카트(20)는 로프(18)의 이동선 상에 설치된 카메라부(17)를 통하여 촬영한 로프(18)의 영상 분석을 통하여 로프(18)의 풀림 또는 감김과 같은 로프(18)의 이동을 추정한다.
그리고 곤돌라 로봇(20)은 로프(18)의 말단에 연결되어 건물(80)의 외벽(83)에 대한 유지 관리를 수행한다. 이때 곤돌라 로봇(20)은 관리용 로봇암(25)을 이용하여 건물(80)의 외벽(83)에 대한 유지 관리를 수행한다. 또한 곤돌라 로봇(20)은 흡착용 로봇암(23)을 이용하여 건물(80)의 외벽(83)에 고정된 상태에서 관리용 로봇암(25)을 이용한 건물(80)의 외벽(83)에 대한 유지 관리를 수행할 수도 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
곤돌라 로봇(20)은 로봇 본체(21), 관리용 로봇암(25), 흡착용 로봇암(23) 및 통신부(24)를 포함할 수 있다.
로봇 본체(21)는 건물(80)에 설치되는 로프 카트(10)의 로프(18)에 연결되어 이동하며, 곤돌라 로봇(20)의 전반적인 제어 동작을 수행한다. 로봇 본체(21)의 상부에는 로프(18)가 연결되어 고정될 수 있는 고정대(27)가 설치되어 있다. 고정대(27)는 로봇 본체(21)의 상부의 양쪽에 설치된 예를 개시하였지만, 로봇 본체(21)의 상부의 중심에 하나만 설치될 수도 있고, 상부에 2개 이상이 설치될 수도 있다.
또한 로봇 본체(21)는 관리용 로봇암(25)으로 관리 물질을 공급할 수 있는 관리 물질 공급부를 포함할 수 있다. 이때 관리 물질 공급부는 관리 물질을 저장하거나, 외부로부터 관리 물질을 공급받아 관리용 로봇암(25)으로 전달할 수 있다. 관리 물질은 건물(80)의 외벽(83) 청소에 필요한 세척제와, 도색에 필요한 도료 등을 포함할 수 있다.
통신부(24)는 로봇 본체(21)에 설치되며, 로봇 본체(21)의 제어에 따라 로프 카트(10)의 송수신부(19)와 통신을 수행한다. 통신부(24)는 로봇 본체(21)의 상하 이동 및 고정된 상태에서의 위치 제어에 필요한 로프(18)의 길이 가감을 요청하는 정보를 로프 카트(10)의 송수신부(19)로 전송한다. 통신부(24)는 관리자의 원격 제어기와 통신을 수행하며, 원격 제어기로부터 관리자의 원격 제어 신호를 수신하여 로봇 본체(21)로 전달할 수 있다. 관리자의 원격 제어 신호는 곤돌라 로봇(20)의 시동 신호 및 종료 신호를 비롯하여, 곤돌라 로봇(20)의 원격 제어에 필요한 다양한 제어 신호를 포함할 수 있다. 이때 통신부(24)는 통신망을 통하여 로프 카트(10)의 송수신부(19)와 통신할 수 있다. 예컨대 통신망으로는 유선통신망, 이동통신망, WiBro(Wireless Broadband)망, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)망, 위성통신망, 근거리통신망 중에 하나일 수 있다. 통신망으로는 근거리통신망을 사용하는 것이 바람직하며, 근거리통신망으로는 블루투스, 적외선, 지그비, UWB, NFC 또는 와이파이(wifi) 등이 사용될 수 있다.
흡착용 로봇암(23)은 로봇 본체(21)에 연결되며 로봇 본체(21)를 건물(80)의 외벽(83)에 고정하는 기능을 수행한다. 이러한 흡착용 로봇암(23)은 암부(31)와 흡착툴(33)로 구성될 수 있다. 암부(31)는 복수의 로드(35)와, 복수의 로드(35) 사이를 연결하는 복수의 관절(37)을 구비한다. 암부(31)의 일단에 위치하는 관절(37)은 로봇 본체(21)에 설치되고, 암부(31)의 타단에 위치하는 관절(37)에는 흡착툴(33)이 설치될 수 있다. 그리고 흡착툴(33)은 암부(31)의 타단에 설치되어 건물(80)의 외벽(83)에 흡착 고정될 수 있다. 흡착툴(33)은 진공 흡착 방식으로 건물(80)의 외벽(83)에 고정될 수 있다. 예컨대 흡착용 로봇암(23)은 로봇 본체(21)의 하부에 설치될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예에서는 흡착용 로봇암(23)이 로봇 본체(21)의 하부에 하나가 설치된 예를 개시하였지만 복수개가 설치될 수 있다. 또한 로봇 본체(21)를 로프(18)와 건물(80)에 고정된 흡착용 로봇암(23)으로 안정적으로 지탱할 수 있도록, 고정대(27)와 흡착용 로봇암(23) 중에 적어도 한쪽은 복수 개를 로봇 본체(21)에 설치하는 것이 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)은 흡착용 로봇암(23)을 구비하는 예를 개시하였지만, 구비하지 않을 수도 있다.
관리용 로봇암(25)은 로봇 본체(21)에 연결되며, 로봇 본체(21)의 제어에 따라 건물(80)의 외벽(83) 관리를 수행한다. 관리용 로봇암(25)은 암부(41)와 관리툴(43)을 포함한다. 암부(41)는 흡착용 로봇암(23)의 암부(31)의 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다. 즉 암부(41)는 복수의 로드(45)와, 복수의 로드(45) 사이를 연결하는 복수의 관절(47)을 구비한다. 암부(41)의 일단에 위치하는 관절(47)은 로봇 본체(41)에 설치되고, 암부(41)의 타단에 위치하는 관절(47)에는 관리툴(43)이 설치될 수 있다. 그리고 관리툴(43)은 암부(41)의 타단에 설치되어 건물(80)의 외벽(83)에 대한 관리를 수행한다. 이러한 관리툴(43)은 청소 기구이거나 도색 기구일 수 있다. 예컨대 관리용 로봇암(25)은 로봇 본체(21)의 상부에 설치될 수 있으며, 이것에 한정되는 아니다. 또한 흡착용 로봇암(23)과 관리용 로봇암(25)은 구동 시 서로 간섭하지 않은 범위에서 로봇 본체(21)의 서로 다른 위치에 설치될 수도 있다.
본 실시예에 따른 로프 카트(10)는 로프(18), 로프 구동부(15), 카메라부(17) 및 제어부(11)를 포함하며, 그 외 카트 본체(12), 저장부(13), 윈치(14) 및 송수신부(19)를 더 포함할 수 있다.
로프(18)는 로프 카트(10)와 곤돌라 로봇(20)의 연결을 매개한다. 로프(18)는 곤돌라 로봇(20)을 안정적으로 지탱할 수 있는 강성을 갖는 금속선을 꼬아서 제조할 수 있다.
카트 본체(12)는 건물(80)의 옥상(81)의 고정 설치되며, 내부에 제어부(11), 저장부(13), 로프 구동부(15) 및 송수신부(19)가 설치될 수 있다. 이때 제어부(11), 저장부(13) 및 송수신부(19)는 인쇄회로기판에 실장된 형태로 카트 본체(12)에 내장될 수 있다. 한편 송수신부(19)의 경우 카트 본체(12)의 외부에 노출되는 형태로 카트 본체(12)에 설치될 수 있다.
송수신부(19)는 카트 본체(12)에 설치되는 곤돌라 로봇(20)의 통신부(24)와 통신을 수행한다. 송수신부(19)는 곤돌라 로봇(20)으로부터 로프(18)의 가감을 요청하는 신호를 수신하여 제어부(11)로 전달한다.
윈치(14)는 윈치 지지대(16)를 매개로 카트 본체(12)에서 이격되어 건물(80)의 외벽(83) 아래를 향하게 설치된다. 로프(18)는 카트 본체(12)와 곤돌라 로봇(20)을 연결하며, 윈치(14)에 의해 지지된다.
저장부(13)는 로프 카트(10)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장하고 있다. 저장부(13)는 원격 제어기의 원격 제어 신호에 따른 기능을 수행하기 위한 실행 프로그램을 저장한다. 저장부(13)는 곤돌라 로봇(20)으로부터 로프(18)의 길이 가감을 요청하는 신호에 따른 로프(18)의 길이 가감을 수행하기 위한 실행 프로그램을 저장한다. 저장부(13)는 카메라부(17)를 통하여 촬영한 로프(18)의 영상 분석을 통하여 로프(18)의 형태 정보를 획득하거나, 로프(18)의 풀림 또는 감김과 같은 로프(18)의 이동을 추정하는 실행 프로그램을 저장한다. 그리고 저장부(13)는 로프(18)의 형태 정보를 저장할 수 있다. 여기서 로프(18)의 형태 정보는 로프(18)의 마디 간의 길이에 대한 정보를 포함한다.
로프 구동부(15)는 카트 본체(12) 내부에 설치되며, 제어부(11)의 제어에 따라 로프(18)의 길이 가감을 수행한다. 이러한 로프 구동부(15)는 로프(18)를 감거나 풀 수 있는 롤과, 롤에 회전력을 제공하는 모터를 포함한다.
카메라부(17)는 로프(18)의 이동선 상에 설치되어 로프(18)를 촬영하고, 로프(18)의 촬영 영상을 제어부(11)로 전달한다. 카메라부(17)는 카메라 설치대(17c), 카메라 하우징(17b) 및 카메라(17a)를 포함한다. 카메라 설치대(17c)는 일측이 카트 본체(12)에 지지되고, 일측과 연결된 타측이 로프(18)의 이동선 상에 근접하게 배치된다. 카메라 하우징(17b)은 카메라 설치대(17c)의 타측에 설치되며, 카메라 설치대(17c)의 타측에 근접한 로프(18)의 부분을 감쌀 수 있도록 로프(18)에 설치된다. 그리고 카메라(17a)는 카메라 하우징(17b)에 내장되어 카메라 하우징(17b) 내의 로프(18)를 촬영한다. 카메라(17a)는 카메라 설치대(17c)를 통하여 제어부(11)에 연결될 수 있다. 물론 카메라(17a)의 렌즈는 로프(18)를 향하게 설치되며, 로프(18)를 정확히 촬영할 수 있도록 로프(18)의 이동 방향에 수직한 방향으로 설치될 수 있다. 이때 카메라부(17)는 로프(18)의 형태 정보를 획득하거나 로프(18)의 이동을 추정하기 위해서, 제어부(11)의 제어에 따라 로프(18)를 촬영한다. 예컨대 카메라(17a)로는 가시광선 카메라 또는 적외선 카메라가 사용될 수 있다.
그리고 제어부(11)는 카트 본체(12)에 내장되며, 로프 카트(10)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)로서의 기능을 수행한다. 제어부(11)는 원격 제어기의 원격 제어 신호에 따른 로프(18)의 길이를 가감할 수 있다. 그리고 제어부(11)는 로프(18)의 형태 정보를 획득하거나 로프(18)의 이동 추정을 제어한다. 특히 제어부(11)는 카메라부(17)를 통하여 촬영한 로프(18)의 영상 분석을 통하여 로프(18)의 풀림 또는 감김과 같은 로프(18)의 이동을 추정한다. 즉 제어부(11)는 로프(18)의 형태 정보를 획득한다. 제어부(11)는 카메라부(17)를 통하여 로프(18) 이동 여부를 감시하여 로프(17)의 이동이 발생되면, 카메라부(17)로 로프(18)를 촬영한다. 그리고 제어부(11)는 획득한 로프(18)의 형태 정보와 로프(18)의 촬영 영상을 기반으로 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정한다.
이때 제어부(11)는 다음과 같이 로프(18)의 형태 정보를 획득할 수 있다. 즉 로프(18)가 정지한 상태에서, 제어부(11)는 카메라부(17)를 통하여 정지된 로프(18)를 촬영한다. 제어부(11)는 정지된 로프(18)의 촬영 영상에서 로프(18)를 추출한다. 제어부(11)는 추출한 로프(18)의 영상에서 마디의 최고점(51)과 최저점(53)의 특이점(50)을 추출한다. 제어부(11)는 이웃하는 최고점(51) 간의 거리 또는 이웃하는 최저점(53) 간의 거리로 로프(18)의 마디 간의 길이를 산출한다. 그리고 제어부(11)는 산출한 길이를 로프(18)의 형태 정보로 저장부(13)에 저장한다.
또는 제어부(11)는 외부기기로부터 로프(18)의 형태 정보를 입력받아 획득할 수 있다. 이때 제어부(11)는 송수신부(19)를 통하여 로프(18)의 형태 정보를 입력받아 저장부(13)에 저장한다.
제어부(11)는 다음과 같이 로프(18)의 이동을 추정할 수 있다. 즉 제어부(11)는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 방향으로 로프(18)의 이동 방향을 추정한다. 제어부(11)는 로프(18)의 촬영 영상에 포함된 로프(18)의 마디의 개수를 산출하여 로프(18)의 이동 거리를 추정한다. 그리고 제어부(18)는 추정한 로프(18)의 이동 방향, 추정한 로프(18)의 이동 거리 및 로프(18)의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 로프(18)의 이동 속도를 추정한다. 이때 로프(18)의 이동 방향은 로프(18)의 풀림과 감김에 의해 결정되며, 풀림 방향과 감김 방향은 서로 반대 방향이다. 따라서 제어부(11)는 촬영된 로프(18) 영상의 이동 방향으로부터 로프(18)의 이동 방향을 추정할 수 있다. 로프(18)의 진행 방향에 수직 방향으로 설치된 카메라(17a)는 기준점 A를 기준으로 로프(18)를 좌우, 또는 상하로 이동하는 것을 촬영함으로써, 로프(18)의 이동 방향 즉, 로프(18)의 풀림 및 감김 여부를 추정할 수 있다. 여기서 기준점 A는 카메라(17a)에서 로프(18)로 내린 가상의 수직선에 위치할 수 있다. 예컨대 도 2의 경우, 기준점 A를 기준으로 실선 화살표 방향으로 로프(18)가 이동하는 경우, 제어부(11)는 로프(18)가 풀리고 있다고 판단한다. 반대로 기준점 A를 기준으로 점선 화살표 방향으로 로프(18)가 이동하는 경우, 제어부(11)는 로프(18)가 감기고 있다고 판단한다. 그리고 로프(18)의 이동 속도는 로프(18)의 이동 거리를 로프(18)의 촬영 시간으로 나눔으로써 산출할 수 있다.
또는 제어부(11)는 다음과 같이 로프(18)의 이동을 추정할 수 있다. 즉 제어부(11)는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 속도로부터 로프(18)의 이동 속도를 추정한다. 그리고 제어부(11)는 추정한 로프(18)의 이동 속도와 로프(18)의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 로프(18)의 이동 거리를 추정한다. 이때 로프(18)의 이동 속도는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 속도에 비례하기 때문에, 로프(18)의 촬영 영상에 포함된 로프(18)의 이동 속도를 쉽게 추정할 수 있다. 그리고 로프의 이동 거리는 추정한 로프(18)의 이동 속도와 로프(18)의 이동 시간으로 곱으로 산출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 로프 카트(10)는 로프(18)의 이동선 상에 설치된 카메라부(17)를 통하여 로프(18)를 촬영하여 획득한 로프(18) 영상의 분석을 통하여 로프(18)의 풀림 또는 감김과 같은 로프(18)의 이동을 정확히 추정할 수 있다. 즉 곤돌라 로봇 시스템(100)의 메커니즘 또는 구조를 변경하지 않으면서, 로프(18)의 이동선 상에 설치된 카메라부(17)로 로프(18)의 이동을 정확히 추정할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)용 로프 카트(10)의 로프(18) 이동 추정 방법을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로프 카트(10)의 로프(18) 이동 추정 방법에 따른 흐름도이다. 도 5는 도 4의 로프(18)의 형태 정보 획득 단계(S61)를 보여주는 상세 흐름도이다. 도 6은 도 4의 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 단계(S69)의 일 예에 따른 상세 흐름도이다. 그리고 도 7은 도 4의 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 단계(S69)의 다른 예에 따른 상세 흐름도이다.
본 실시예에 따른 로프 카트(10)의 로프(18) 이동 추정 방법은, 로프 카트(10)가 로프(18)의 형태 정보를 획득하는 획득 단계(S61), 로프 카트(10)가 카메라부(17)를 통하여 로프(18)의 이동 여부를 감시하는 감시 단계(S63), 감시 중 로프(18)의 이동이 발생되면(S65), 로프 카트(10)가 카메라부(17)로 로프(18)를 촬영하는 촬영 단계(S67), 및 로프 카트(10)가 로프(18)의 형태 정보와 로프(18)의 촬영 영상을 기반으로 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 추정 단계(S69)를 포함한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 로프 카트(10)의 로프(18) 이동 추정 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 S61단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 형태 정보를 획득한다. 이때 로프 카트(10)는 외부기기로부터 로프(18)의 형태 정보를 입력받거나 카메라부(17)의 로프(18) 촬영 영상 분석을 통하여 획득할 수 있다. 로프(18)의 형태 정보는 로프(18)의 마디 간의 길이에 대한 정보를 포함한다.
예컨대 로프 카트(10)는 카메라부(17)를 통하여 도 5에 도시된 바와 같이 로프(18)의 형태 정보를 획득할 수 있다. 먼저 S611단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)가 정지한 상태에서, 카메라부(17)를 통하여 정지된 로프(18)를 촬영한다. 다음으로 S613단계에서 로프 카트(10)는 정지된 로프(18)의 촬영 영상에서 로프(18)를 추출한다. 다음으로 S615단계에서 로프 카트(10)는 추출한 로프(18)의 영상에서 마디의 최고점(51)과 최저점(53)의 특이점(50)을 추출한다. 이어서 S617단계에서 로프 카트(10)는 이웃하는 최고점(51) 간의 거리 또는 이웃하는 최저점(53) 간의 거리로 로프(18)의 마디 간의 길이를 산출한다. 그리고 S619단계에서 로프 카트(10)는 산출한 길이를 로프(18)의 형태 정보로 저장부(13)에 저장한다.
다음으로 S63단계에서 로프 카트(10)는 카메라부(17)로 로프(18)의 이동 여부를 감시한다. 예컨대 로프 카트(10)는 기준점 A를 기준으로 촬영된 영상에서 로프(18)의 이동이 발생되는 지의 여부를 판단한다. 또는 로프 카트(10)는 원격 제어기 또는 곤돌라 로봇(20)으로부터 로프(18)의 길이 가감을 요청하는 신호가 수신되는 지의 여부를 감시할 수 있다.
다음으로 S65단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 이동이 발생하는 지의 여부를 판단한다.
S65단계의 판단 결과 로프(18)의 이동이 발생하지 않은 경우, 로프 카트(10)는 S63단계를 다시 수행할 수 있다.
반면에 S65단계의 판단 결과 로프(18)의 이동이 발생한 경우, S67단계에서 로프 카트(10)는 카메라부(17)로 로프(18)를 촬영한다.
그리고 S69단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 형태 정보와 로프(18)의 촬영 영상을 기반으로 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정한다.
이때 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정은 도 6에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 즉 S691단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 방향으로 로프(18)의 이동 방향을 추정한다. 예컨대 기준점 A를 기준으로 촬영 영상이 실선 화살표 방향으로 이동하는 경우, 로프 카트(10)는 로프(18)가 풀리고 있다고 판단한다. 반대로 기준점 A를 기준으로 촬영 영상이 점선 화살표 방향으로 이동하는 경우, 로프 카트(10)는 로프(18)가 감기고 있다고 판단한다.
다음으로 S693단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 촬영 영상에 포함된 로프(18)의 마디의 개수를 산출하여 로프(18)의 이동 거리를 추정한다.
그리고 S695단계에서 로프 카트(10)는 추정한 로프(18)의 이동 방향, 추정한 로프(18)의 이동 거리 및 로프(18)의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 로프(18)의 이동 속도를 추정할 수 있다. 예컨대 로프(18)의 이동 속도는 로프(18)의 이동 거리를 로프(18)의 촬영 시간으로 나눔으로써 산출할 수 있다.
또는 로프(18)의 이동 속도 및 이동 거리를 추정은 도 7에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 즉 S692단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 속도로부터 로프(18)의 이동 속도를 추정한다. 그리고 S694단계에서 로프 카트(10)는 추정한 로프(18)의 이동 속도와 로프(18)의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 로프(18)의 이동 거리를 추정한다. 이때 로프(18)의 이동 속도는 로프(18)의 촬영 영상의 이동 속도에 비례하기 때문에, 로프(18)의 촬영 영상에 포함된 로프(18)의 이동 속도를 쉽게 추정할 수 있다. 그리고 로프의 이동 거리는 추정한 로프(18)의 이동 속도와 로프(18)의 이동 시간으로 곱으로 산출할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 로프 카트 11 : 제어부
12 : 카트 본체 13 : 저장부
14 : 윈치 15 : 로프 구동부
16 : 윈치 지지대 17 : 카메라부
17a : 카메라 17b : 카메라
17b : 카메라 하우징 17c : 카메라 설치대
18 : 로프 19 : 송수신부
20 : 곤돌라 로봇 21 : 로봇 본체
23 : 흡착용 로봇암 24 : 통신부
25 : 관리용 로봇암 31, 41 : 암부
33 : 흡착툴 35, 45 : 로드
37, 47 : 관절 43 : 관리툴
50 : 특이점 51 : 최고점
53 : 최저점 100 : 곤돌라 로봇 시스템

Claims (8)

  1. 곤돌라 로봇과 로프 카트를 연결하는 로프의 이동을 추정하는 방법으로,
    상기 로프 카트가 상기 로프의 형태 정보를 획득하는 획득 단계;
    상기 로프 카트가 카메라부를 통하여 로프 이동 여부를 감시하는 감시 단계;
    감시 중 상기 로프의 이동이 발생되면, 상기 로프 카트가 상기 카메라부로 상기 로프를 촬영하는 촬영 단계;
    상기 로프 카트가 상기 로프의 형태 정보와 상기 로프의 촬영 영상을 기반으로 상기 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 추정 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 획득 단계에서,
    상기 로프 카트는 외부기기로부터 상기 로프의 형태 정보를 입력받거나 상기 카메라부가 촬영한 로프의 영상 분석을 통하여 획득하고,
    상기 로프의 형태 정보는 로프의 마디 간의 길이에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 획득 단계는,
    상기 로프가 정지한 상태에서, 상기 로프 카트는 상기 카메라부를 통하여 상기 정지된 로프를 촬영하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 정지된 로프의 촬영 영상에서 상기 로프를 추출하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 추출한 로프의 영상에서 마디의 최고점과 최저점을 포함하는 특이점을 추출하는 단계;
    상기 로프 카트는 이웃하는 최고점 간의 거리 또는 이웃하는 최저점 간의 거리로 상기 로프의 마디 간의 길이를 산출하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 산출한 길이를 상기 로프의 형태 정보로 저장하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정 단계는,
    상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 방향으로 상기 로프의 이동 방향을 추정하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상에 포함된 상기 로프의 마디의 개수를 산출하여 로프의 이동 거리를 추정하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 추정한 로프의 이동 방향, 상기 추정한 로프의 이동 거리 및 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 추정 단계는,
    상기 로프 카트는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 속도로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정하는 단계;
    상기 로프 카트는 상기 추정한 로프의 이동 속도와 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 거리를 추정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트의 로프 이동 추정 방법.
  6. 일측이 곤돌라 로봇에 연결되는 로프;
    상기 로프의 타측이 연결되며, 상기 로프를 이동시켜 상기 로프의 길이를 가감하는 로프 구동부;
    상기 로프의 이동선 상에 설치되어 상기 로프를 촬영하는 카메라부;
    상기 로프의 형태 정보를 획득하고, 상기 카메라부를 통하여 로프 이동 여부를 감시하여 상기 로프의 이동이 발생되면, 상기 카메라부로 상기 로프를 촬영하고, 상기 로프의 형태 정보와 상기 로프의 촬영 영상을 기반으로 상기 로프의 이동 속도 및 이동 거리를 추정하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 카메라부는,
    가시광선 카메라 또는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로프의 마디 간의 길이를 포함하는 상기 로프의 형태 정보를 저장하는 저장부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 로프의 촬영 영상의 이동 방향으로 상기 로프의 이동 방향을 추정하고, 상기 로프의 촬영 영상에 포함된 상기 로프의 마디의 개수를 산출하여 로프의 이동 거리를 추정하고, 상기 로프의 이동 방향, 상기 추정한 로프의 이동 거리 및 상기 로프의 촬영 영상의 촬영 시간으로부터 상기 로프의 이동 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템용 로프 카트.
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