KR101234524B1 - 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 및 그의 자세 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 디스크의 회전을 통하여 곤돌라 로봇의 평형을 제어하는 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 곤돌라 로봇은 로봇 본체, 회전 디스크 및 제어부를 포함한다. 로봇 본체는 건물에 설치되는 로프 카트의 로프에 연결되어 이동한다. 회전 디스크는 로봇 본체의 외측에 설치되어 회전한다. 그리고 제어부는 로봇 본체에 설치되며, 회전 디스크의 회전에 따라 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체의 평형 자세를 유지시킨다. 또한 제어부는 로봇 본체가 평형 자세에서 이탈한 경우, 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 제어하여 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 조정함으로써, 평형 자세에서 이탈한 로봇 본체를 평형 자세로 이동시킬 수 있다.

Description

회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 및 그의 자세 제어 방법{Gondola robot having rotating disk and method of controlling posture thereof}

본 발명은 건물 외벽의 유기 관리용 지능형 로봇 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 디스크의 회전을 통하여 생성되는 관성력을 이용하여 곤돌라 로봇의 평형 자세를 제어하는 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 및 그의 자세 제어 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 로프에 의해 공중에 매달려 있는 곤돌라 로봇의 자세를 제어하여 안정적인 외벽 유지 관리를 수행할 수 있도록 하는 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 곤돌라 로봇은 로봇 본체에 설치된 회전 디스크를 회전시키는 회전 단계, 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크를 회전시키는 회전 단계, 및 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지하는 유지 단계를 포함하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법은, 상기 회전 단계와 상기 유지 단계 사이에 수행되는, 상기 곤돌라 로봇은 위치 감지부를 이용하여 상기 로봇 본체의 자세를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 유지 단계에서 상기 곤돌라 로봇은 파악한 상기 로봇 본체의 자세에 따라 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법은, 상기 유지 단계 이후에 수행되는, 상기 곤돌라 로봇은 상기 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링하는 모니터링 단계, 상기 모니터링 중 흔들림이 발생되면, 상기 곤돌라 로봇은 상기 로봇 본체의 흔들림에 따른 기울기를 산출하는 단계, 상기 곤돌라 로봇은 상기 산출된 기울기로 상기 평형 자세에서 상기 로봇 본체가 이탈하였는 지의 여부를 판단하는 판단 단계, 및 상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈한 경우, 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 상기 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정하는 조정 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법은, 상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈하지 않은 경우, 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전 상태를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법에 있어서, 상기 판단 단계에서 상기 평형 자세의 관성력의 방향을 기준으로 상기 산출된 기울기가 일정 각도를 벗어났는 지의 여부로 상기 평형 자세에서 이탈하였는 지의 여부를 판단할 수 있다.

본 발명은 또한, 로봇 본체, 회전 디스크 및 제어부를 포함하는 곤돌라 로봇을 제공한다. 상기 로봇 본체는 건물에 설치되는 로프 카트의 로프에 연결되어 이동한다. 상기 회전 디스크는 상기 로봇 본체의 외측에 설치되어 회전한다. 그리고 상기 제어부는 상기 로봇 본체에 설치되며, 상기 회전 디스크의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지시킨다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇은, 상기 로봇 본체가 상기 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링하는 위치 감지부를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제어부는 상기 모니터링 중 흔들림이 발생되면, 상기 위치 감지부로부터 수신한 감지 신호로부터 상기 로봇 본체의 흔들림에 따른 기울기를 산출하고, 상기 산출된 기울기로 상기 평형 자세에서 상기 로봇 본체가 이탈하였는 지의 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈한 경우 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 상기 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇에 있어서, 상기 제2 모터는 상기 특정 축에 수직한 방향으로 상기 디스크 케이스를 회전시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 곤돌라 로봇에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 모터를 구동시켜 상기 디스크판을 회전시킨 상태에서, 상기 제2 모터의 구동 제어를 통하여 상기 디스크판의 관성력이 작용하는 방향을 조정하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 조정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 곤돌라 로봇은 회전 디스크의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체의 평형 자세를 간단히 유지하거나 조정할 수 있다.

그리고 곤돌라 로봇의 로봇 본체가 평형 자세에 이탈한 경우, 곤돌라 로봇은 회전 디스크의 회전 방향과 속도를 조정하여 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 로봇 본체가 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정함으로써, 평형 자세에서 이탈한 로봇 본체를 평형 자세로 이동시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 곤돌로 로봇은 로프에 의해 공중에 매달려 있는 로봇 본체의 평형 자세를 회전 디스크를 이용하여 제어함으로써, 관리용 로봇암에 의한 안정적인 외벽 유지 관리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 곤돌라 로봇의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법에 따른 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 회전 디스크를 갖는 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 곤돌라 로봇의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 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. 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 로프(18)에 매달려 있는 로봇 본체(21)의 자세를 위치 감지부(22)를 이용하여 파악한 후, 회전 디스크(23)의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 가질 수 있도록 제어한다.

여기서 로프 카트(10)는 카트 본체(12), 윈치(14), 로프(18) 및 송수신부(19)를 포함할 수 있다. 송수신부(19)는 카트 본체(12)에 설치되는 곤돌라 로봇(20)의 통신부(24)와 통신을 수행한다. 카트 본체(12)는 건물(80)의 옥상(81)의 고정 설치되며, 송수신부(19)를 통한 곤돌라 로봇(20)의 요청에 따라 로프(18)의 길이 가감을 수행한다. 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. 이때 카트 본체(12)는 로프(18)를 감거나 풀 수 있는 롤과, 롤에 회전력을 제공하는 모터를 구비하며, 곤돌라 로봇(20)과의 통신을 통하여 로프(18)의 길이 가감을 수행한다.

그리고 곤돌라 로봇(20)은 로프(18)에 매달려 있는 상태에서 관리용 로봇암(25)을 이용하여 건물(80)의 외벽(83)에 대한 유지 관리를 수행할 때, 바람과 같은 외부의 환경적인 요인이나 관리용 로봇암(25)이 구동하는 과정에서 발생되는 진동에 의해 곤돌라 로봇(20)의 위치에 변동이 발생될 수 있다. 이때 곤돌라 로봇(20)은 로봇 본체(21)에 설치된 위치 감지부(22)를 이용하여 로봇 본체(21)의 자세를 파악한 후, 회전 디스크(23)의 회전 방향과 속도를 조정하여 로봇 본체(21)가 평형 자세를 유지할 수 있도록 제어한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)은 로봇 본체(21), 회전 디스크(23) 및 제어부(28)를 포함한다. 그리고 곤돌라 로봇(20)은 위치 감지부(22), 통신부(24), 관리용 로봇암(25), 저장부(26) 및 관리물질 공급부(29)를 더 포함할 수 있다.

여기서 로봇 본체(21)는 건물(80)에 설치되는 로프 카트(10)의 로프(18)에 연결되어 이동한다. 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. 이때 로봇 본체(21)는 위치 감지부(22), 통신부(24), 저장부(26) 및 제어부(28)를 내장할 수 있다. 위치 감지부(22), 통신부(24), 저장부(26) 및 제어부(28)는 인쇄회로기판에 실장된 형태로 로봇 본체(21)에 내장될 수 있다. 또한 통신부(24)의 경우 로봇 본체(21)의 외부에 노출되는 형태로 로봇 본체(21)에 설치될 수도 있다.

또한 로봇 본체(21)는 관리용 로봇암(25)으로 관리 물질을 공급할 수 있는 관리 물질 공급부(29)를 더 포함할 수 있다. 이때 관리 물질 공급부(29)는 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.

위치 감지부(22)는 로봇 본체(21)에 설치되며, 로봇 본체(21)가 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링하고, 감지 신호를 제어부(28)로 전송한다. 이때 위치 감지부(22)로는 로봇 본체(21)의 자세를 감지할 수 있는 센서로서, 중력 센서, 자이로 센서, 가속도 센서 등이 사용될 수 있다.

통신부(24)는 제어부(28)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 제어부(28)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.

저장부(26)는 곤돌라 로봇(20)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장하고 있다. 저장부(26)는 원격 제어기의 원격 제어 신호에 따른 기능을 수행하기 위한 실행 프로그램을 저장한다. 저장부(26)는 위치 감지부(22)로부터 수신한 감지 신호로부터 로봇 본체(21)의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기를 바탕으로 로봇 본체(21)의 자세를 파악한 후, 회전 디스크(23)의 회전에 따라 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)가 평형 자세를 유지할 수 있도록 제어하는 실행 프로그램을 저장한다.

관리용 로봇암(25)은 로봇 본체(21)에 연결되며, 제어부(28)의 제어에 따라 건물(80)의 외벽(83) 관리를 수행한다. 관리용 로봇암(25)은 암부(41), 관리툴(43) 및 광센서(49)를 포함한다. 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.

회전 디스크(23)는 로봇 본체(21)의 외측에 설치되어 회전하며, 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 유지할 수 있도록 안내한다. 이러한 회전 디스크(23)는 디스크판(31), 디스크판 케이스(33), 제1 모터(35) 및 제2 모터(37)를 포함할 수 있다. 디스크판 케이스(33)는 회전 가능하게 내부에 디스크판(31)이 설치된다. 제1 모터(35)는 디스크판(31)에 연결되어 디스크판(31)을 특정 축으로 회전시킨다. 그리고 제2 모터(37)는 로봇 본체(21)와 디스크판 케이스(33)를 연결하며, 특정 축과 어긋난 방향으로 디스크판 케이스(33)를 회전시킨다. 예컨대 도 1에서는 원판 형태의 디스크판(31)이 축이 Z축 방향에 수평하게 설치되고, 제1 모터(35)가 디스크판(31)을 Y축 방향으로 회전시키고, 제2 모터(37)가 디스크판 케이스(33)를 Z축 방향으로 회전시키는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 이때 제2 모터(37)는 제어부(28)의 제어에 따라 디스크판 케이스(33)를 Z축 방향에 대해서 일정 각도 회전시켜, 디스크판(31)의 회전축을 Y축에서 ㅁX축 방향으로 일정 각도로 회전시킬 수 있다. 이와 같은 디스크판(31)의 회전축의 방향을 변경함으로써, 디스크판(31)이 생성하는 관성력의 방향을 변경할 수 있다.

이때 회전 디스크(23)는 로봇 본체(21)의 하부에 설치될 수 있다. 로봇 본체(21)의 하부에 설치하되, 로봇 본체(21)의 무게 중심의 아래쪽에 설치하는 것이 바람직하다. 한편 본 실시예에서는 회전 디스크(23)가 로봇 본체(21)의 하부에 설치된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것이다. 예컨대 회전 디스크(23)는 로봇 본체(21)의 측면 또는 상부면에 설치될 수도 있다.

그리고 제어부(28)는 로봇 본체(21)에 내장되며, 곤돌라 로봇(20)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)로서의 기능을 수행한다. 제어부(28)는 원격 제어기의 원격 제어 신호에 따른 곤돌라 로봇(20)을 구동시킬 수 있다. 특히 제어부(28)는 로봇 본체(21)에 설치된 회전 디스크(23)를 이용하여 로봇 본체(21)가 평형 자세를 가질 수 있도록 제어한다. 즉 제어부(28)는 로봇 본체(21)에 설치되며, 회전 디스크(23)의 회전에 따라 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 유지한다.

또한 제어부(28)는 평형 자세에서 이탈한 로봇 본체(21)에 대한 자세 제어를 다음과 같이 수행할 수 있다. 즉 제어부(28)는 평형 자세에서 로봇 본체(21)에 흔들림이 발생되는 지를 위치 감지부(22)를 통하여 수신되는 감지 신호를 이용하여 모니터링한다. 모니터링 중 흔들림이 발생되면, 제어부(28)는 위치 감지부(22)로부터 수신한 감지 신호로부터 로봇 본체(21)의 흔들림에 따른 기울기를 산출한다. 제어부(28)는 산출된 기울기로 평형 자세에서 로봇 본체(21)가 이탈하였는 지의 여부를 판단한다. 판단 결과 평형 자세에서 이탈한 경우, 제어부(28)는 회전 디스크(23)의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 회전 디스크(23)의 관성력이 작용하는 방향을 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정한다. 한편 판단 결과 평형 자세에서 이탈하지 않은 경우, 제어부(28)는 회전 디스크(23)의 회전 상태를 그대로 유지할 수 있다.

로봇 본체(21)가 평형 자세에서 이탈하였는 지의 여부를 판단할 때, 제어부(28)는 평형 자세의 관성력의 방향을 기준으로 산출된 기울기가 일정 각도를 벗어났는 지의 여부로 판단할 수 있다. 여기서 일정 각도는 로봇 본체(21)의 크기와 중량에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 1도 내지 10도 사이에서 결정될 수 있다.

그리고 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 때, 제어부(28)는 제1 모터(35)를 구동시켜 디스크판(31)을 회전시킨 상태에서, 제2 모터(37)의 구동 제어를 통하여 디스크판(31)의 관성력이 작용하는 방향을 조정하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 수 있다. 또한 제어부(28)는 제1 모터(35)의 회전 속도를 함께 조정하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)은 로프(18)에 매달려 있는 로봇 본체(21)의 자세를 위치 감지부(22)를 이용하여 파악한 후 회전 디스크(23)의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 평형 자세를 유지할 수 있다.

그리고 곤돌라 로봇(20)이 평형 자세에 이탈한 경우, 곤돌라 로봇(20)은 회전 디스크(23)의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 회전 디스크(23)의 관성력이 작용하는 방향을 로봇 본체(21)가 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정함으로써, 평형 자세에서 이탈한 로봇 본체(21)를 평형 자제로 이동시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 곤돌로 로봇(20)은 로프(18)에 의해 공중에 매달려 있는 로봇 본체(21)의 평형 자세를 제어함으로써, 관리용 로봇암(25)에 의한 안정적인 외벽 유지 관리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)에서의 회전 디스크(23)를 이용한 곤돌라 로봇(20)의 자세 제어 방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전 디스크(23)를 이용한 곤돌라 로봇(20)의 자세 제어 방법에 따른 흐름도이다.

본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)의 자세 제어 방법은, 곤돌라 로봇(20)은 로봇 본체(21)에 설치된 회전 디스크(23)를 회전시키는 회전 단계(S63), 및 곤돌라 로봇(20)이 회전 디스크(23)의 회전에 따라 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 유지하는 유지 단계(S65)를 포함한다. 이때 S63단계를 수행한 이후에, 곤돌라 로봇(20)은 위치 감지부(22)를 이용하여 로봇 본체(21)의 자세를 파악하는 단계를 수행한 후, S65단계를 수행할 수도 있다.

구체적으로 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)의 자세 제어 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저 로프 카트(10)의 로프(18)에 곤돌라 로봇(20)이 매달려 있는 상태에서, S61단계에서 로프 카트(10)는 로프(18)를 풀어서 곤돌라 로봇(20)을 건물(80)의 외벽(83)의 목표 지점으로 이동시킨다.

다음으로 S63단계에서 곤돌라 로봇(20)은 회전 디스크(43)를 회전시킨다. 즉 곤돌라 로봇(20)은 제1 모터(35)를 회전시켜 디스크판(31)을 회전시킨다. 이때 회전 디스크(23)는 S61단계에서 회전하면서 목표 지점으로 이동할 수 있다. 또는 로봇 본체(21)가 정지한 상태에서 회전 디스크(23)를 회전시킬 수도 있다.

그리고 S65단계에서 곤돌라 로봇(20)은 회전 디스크(23)의 회전에 따라 생성되는 관성력을 이용하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 유지한다.

이어서 S69단계에서 곤돌라 로봇(20)은 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링한다. 이때 곤돌라 로봇(20)의 흔들림은 로봇 본체(21)의 자세를 판단할 수 있는 위치 감지부(22)를 이용하여 판단할 수 있다.

S69단계의 모니터링 중 흔들림이 발생하지 않은 경우, 곤돌라 로봇(20)은 S67단계를 수행하여 현재 자세를 유지할 수 있다.

반면에 S69단계의 모니터링 중 흔들림이 발생되면, S71단계에서 곤돌라 로봇(20)은 위치 감지부(22)로부터 수신한 감지 신호로부터 로봇 본체(21)의 흔들림에 따른 기울기를 산출한다.

한편 본 실시예에서는 S69단계를 수행한 이후에 S71단계를 수행하는 예를 개시하였지만, S69단계를 생략하고 S71단계를 바로 수행할 수도 있다.

다음으로 S73단계에서 곤돌라 로봇(20)은 산출된 기울기로 평형 자세에서 로봇 본체(21)가 이탈하였는 지의 여부를 판단한다. 예컨대 곤돌라 로봇(20)은 평형 자세의 관성력의 방향을 기준으로 산출된 기울기가 일정 각도를 벗어났는 지의 여부로 평형 자세에서 이탈하였는 지의 여부를 판단할 수 있다.

S73단계의 판단 결과 평형 자세에서 이탈하지 않은 경우, 곤돌라 로봇(20)은 S67단계를 수행하여 현재 자세를 유지할 수 있다.

반면에 S73단계의 판단 결과 평형 자세에서 이탈한 경우, S75단계에서 곤돌라 로봇(20)은 회전 디스크(23)의 회전 방향과 속도를 조정하여 회전 디스크(23)의 관성력이 작용하는 방향을 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정한다. 예컨대 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 때, 곤돌라 로봇(20)은 제1 모터(35)를 구동시켜 디스크판(31)을 회전시킨 상태에서, 제2 모터(37)의 구동 제어를 통하여 디스크판(31)의 관성력이 작용하는 방향을 조정하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 수 있다. 또한 곤돌라 로봇(20)은 제1 모터(35)의 회전 속도를 함께 조정하여 로봇 본체(21)의 평형 자세를 조정할 수 있다.

이와 같이 회전 디스크(23)의 관성력이 작용하는 방향을 조정함으로써, 평형 자세에서 이탈한 로봇 본체(21)를 평형 자세로 이동시킬 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 12 : 카트 본체
14 : 윈치 16 : 윈치 지지대
18 : 로프 19 : 송수신부
20 : 곤돌라 로봇 21 : 로봇 본체
22 : 위치 감지부 23 : 회전 디스크
24 : 통신부 25 : 관리용 로봇암
26 : 저장부 27 : 고정대
28 : 제어부 31 : 디스크판
33 : 디스크판 케이스 35 : 제1 모터
37 : 제2 모터 41 : 암부
45 : 로드 47 : 관절
43 : 관리툴 100 : 곤돌라 로봇 시스템

Claims (8)

1. 곤돌라 로봇은 로봇 본체에 설치된 회전 디스크를 회전시키는 회전 단계;
   상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지하는 유지 단계;
   를 포함하고,
   상기 유지 단계 이후에 수행되는,
   상기 곤돌라 로봇은 상기 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링하는 모니터링 단계;
   상기 모니터링 중 흔들림이 발생되면, 상기 곤돌라 로봇은 상기 로봇 본체의 흔들림에 따른 기울기를 산출하는 단계;
   상기 곤돌라 로봇은 상기 산출된 기울기로 상기 평형 자세에서 상기 로봇 본체가 이탈하였는 지의 여부를 판단하는 판단 단계;
   상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈한 경우, 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 상기 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정하는 조정 단계;
   상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈하지 않은 경우, 상기 곤돌라 로봇은 상기 회전 디스크의 회전 상태를 유지하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전 단계와 상기 유지 단계 사이에 수행되는,
   상기 곤돌라 로봇은 위치 감지부를 이용하여 상기 로봇 본체의 자세를 파악하는 단계;를 더 포함하며,
   상기 유지 단계에서,
   상기 곤돌라 로봇은 파악한 상기 로봇 본체의 자세에 따라 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 판단 단계에서,
   상기 평형 자세의 관성력의 방향을 기준으로 상기 산출된 기울기가 일정 각도를 벗어났는 지의 여부로 상기 평형 자세에서 이탈하였는 지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇의 자세 제어 방법.
5. 건물에 설치되는 로프 카트의 로프에 연결되어 이동하는 로봇 본체;
   상기 로봇 본체의 외측에 설치되어 회전하는 회전 디스크;
   상기 로봇 본체에 설치되며, 상기 회전 디스크의 회전에 의해 생성되는 관성력을 이용하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 유지시키는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 로봇 본체에 설치되며, 상기 로봇 본체가 상기 평형 자세에서 흔들림이 발생되는 지를 모니터링하는 위치 감지부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 모니터링 중 흔들림이 발생되면, 상기 위치 감지부로부터 수신한 감지 신호로부터 상기 로봇 본체의 흔들림에 따른 기울기를 산출하고, 상기 산출된 기울기로 상기 평형 자세에서 상기 로봇 본체가 이탈하였는 지의 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 평형 자세에서 이탈한 경우 상기 회전 디스크의 회전 방향 또는 속도를 조정하여 상기 회전 디스크의 관성력이 작용하는 방향을 상기 평형 자세를 유지할 수 있는 방향으로 조정하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서, 상기 회전 디스크는,
   디스크판이 회전 가능하게 설치되는 디스크판 케이스;
   상기 디스크판에 연결되어 상기 디스크판을 특정 축으로 회전시키는 제1 모터;
   상기 로봇 본체와 상기 디스크판 케이스를 연결하며, 상기 특정 축과 어긋난 방향으로 상기 디스크판 케이스를 회전시키는 제2 모터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 모터를 구동시켜 상기 디스크판을 회전시킨 상태에서, 상기 제2 모터의 구동 제어를 통하여 상기 디스크판의 관성력이 작용하는 방향을 조정하여 상기 로봇 본체의 평형 자세를 조정하는 것을 특징으로 하는 회전 디스크를 이용한 곤돌라 로봇.

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