KR101339852B1

KR101339852B1 - 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템

Info

Publication number: KR101339852B1
Application number: KR1020120037128A
Authority: KR
Inventors: 박창우; 김동엽; 선화동
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-12-10
Also published as: KR20130114805A

Abstract

본 발명은 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템에 관한 것으로, 와이어 로프에 매달려 있는 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 측정하고, 수직 이동 거리의 측정에 사용되는 엔코더의 와이어 로프의 유동에 따라 손상되는 것을 억제하기 위한 것이다. 본 발명은 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치로서, 이동 가이드부, 엔코더 롤러부, 엔코더 및 제어부를 포함한다. 이동 가이드부는 와이어 로프가 삽입되는 곤돌라 로봇에 설치되며, 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직인다. 엔코더 롤러부는 이동 가이드부에 설치되며, 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는다. 엔코더는 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 와이어 로프를 타고 회전한 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력한다. 그리고 제어부는 엔코더로부터 회전수를 수신하여 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출한다.

Description

곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템{Apparatus for measuring position of gondola robot and gondola robot system having the same}

본 발명은 건물 외벽의 유지 관리용 지능형 로봇 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이어 로프에 매달려 이동하는 곤돌라 로봇의 위치를 측정할 수 있는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템에 관한 것이다.

산업의 발전에 따라 도시화가 급속히 진행되면서, 도심지에는 규모가 큰 다양한 건물들이 들어서고 있다. 또한 도시화에 따라 부수적으로 환경오염 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 안전사고의 발생 위험을 항상 안고 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서, 청소부의 역할을 대신할 다양한 종류의 건물의 외벽 유지 관리용 지능형 로봇 시스템에 대한 개발이 이루어지고 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 문제점을 해소하기 위해서, 건물 외벽의 유지 관리용 지능형 로봇 시스템으로, 건물의 외벽을 좀 더 신속하게 청소 또는 도색할 수 있는 곤돌라 유형의 곤돌라 로봇 시스템에 대한 개발이 진행되고 있다. 이러한 곤돌라 로봇 시스템에 사용되는 곤돌라 로봇은 와이어 로프에 매달려 이동하면서 건물 외벽에 대한 유지 관리를 수행하는 데, 곤돌라 로봇의 무게가 1톤 이상이기 때문에, 와이어 로프로는 여러 가닥의 강선이 꼬인 강선 와이어가 사용되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 와이어 로프에 매달려 있는 곤돌라 로봇의 위치를 측정할 수 있는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 측정데 사용되는 엔코더의 와이어 로프의 유동에 따라 손상되는 것을 억제할 수 있는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치로서, 이동 가이드부, 엔코더 롤러부, 엔코더 및 제어부를 포함한다. 상기 이동 가이드부는 상기 와이어 로프가 삽입되는 상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 상기 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직인다. 상기 엔코더 롤러부는 상기 이동 가이드부에 설치되며, 상기 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 상기 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는다. 상기 엔코더는 상기 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 상기 와이어 로프를 타고 회전한 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력한다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔코더로부터 회전수를 수신하여 상기 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출한다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 이동 가이드부는 슬라이더, 링크 및 설치대를 포함한다. 상기 슬라이더는 상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 좌우 이동에 따라 연동하여 좌우로 이동한다. 상기 링크는 일단이 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되어, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 전후 이동에 따라 연동하여 전후로 회전한다. 그리고 상기 설치대는 상기 링크의 타단에 설치되며 상기 엔코더 및 상기 엔코더 롤러부가 설치된다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 이동 가이드부는 상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 슬라이더가 결합되어 이동하는 슬라이더 가이드를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 링크의 일단은 상기 슬라이더의 이동 방향의 축에 수직한 면 상에서 회전 이동하도록 상기 슬라이더에 축 결합된다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 엔코더 롤러부는 상기 엔코더 롤러, 가이드 롤러 및 복수의 탄성체를 포함한다. 상기 엔코더 롤러는 상기 설치대에 회전 가능하게 설치되며, 상기 와이어 로프에 접촉되어 회전한다. 상기 가이드 롤러는 상기 엔코더 롤러와 마주보는 쪽에 배치되어 상기 와이어 로프에 접촉되어 회전한다. 그리고 상기 복수의 탄성체는 상기 설치대와 상기 가이드 롤러를 탄성적으로 연결하여, 상기 엔코더 롤러와 상기 가이드 롤러가 상기 와이어 로프에 탄성적으로 접촉되게 한다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 설치대는 설치판과 한 쌍의 가이드판을 포함한다. 상기 설치판은 상기 링크의 타단에 축 결합된다. 그리고 상기 한 쌍의 가이드판은 상기 와이어 로프와 마주보는 상기 설치판의 면에 일정 간격 이격되어 고정 설치되며, 마주보는 면에 축 삽입 구멍이 형성되어 있다. 이때 상기 한 쌍의 가이드판 사이에 상기 엔코더 롤러가 삽입되고, 상기 엔코더 롤러는 상기 축 삽입 구멍을 통하여 삽입된 엔코더 축에 결합되어 회전한다. 그리고 상기 엔코더는 상기 한 쌍의 가이드판 중 하나에 설치되며, 상기 엔코더 축의 일단부가 결합되어 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트한다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치는, 상기 와이어 행거와 상기 곤돌라 로봇에 각각 서로 마주보게 설치되는 송신부와 수신부를 포함하고, 상기 곤돌라 로봇이 상기 와이어 행거에 근접하면, 상기 송신부에서 출력된 초음파 신호를 상기 수신부가 수신하고, 상기 수신값을 상기 제어부로 출력하는 초음파 센서;를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제어부는 상기 초음파 센서로부터 수신한 수신값으로부터 상기 곤돌라 로봇의 초기 위치를 산출하고, 상기 엔코더의 출력값을 초기화할 수 있다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치에 있어서, 상기 곤돌라 로봇은 건물 외벽에 대한 유지 보수를 수행하는 외벽 관리부가 설치된 로봇 본체와, 상기 로봇 본체가 설치되며 상기 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 한 쌍의 와이어 로프를 타고 이동하는 한 쌍의 와이어 리프트가 설치된 곤돌라 케이지를 구비한다. 이때 상기 이동 가이드부, 상기 엔코더 롤러부 및 상기 엔코더는 상기 한 쌍의 와이어 로프가 이동하는 상기 한 쌍의 와이어 리프트에 각각 설치되고, 상기 제어부는 양쪽에 설치된 상기 엔코더로부터 수신한 회전수로부터 산출한 수직 이동 거리를 비교하고, 상이한 경우 양쪽에 설치된 상기 와이어 리프트 중에 적어도 하나를 구동시켜 수직 이동 거리를 동일하게 보정할 수 있다.

그리고 본 발명은 또한, 곤돌라 로봇 및 위치 측정 장치를 포함하는 곤돌라 로봇 시스템을 제공한다. 상기 곤돌라 로봇은 로봇 본체와 곤돌라 케이지를 포함한다. 상기 로봇 본체는 건물 외벽에 대한 유지 보수를 수행하는 외벽 관리부가 설치된다. 상기 곤돌라 케이지는 상기 로봇 본체가 설치되며 상기 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동한다. 그리고 상기 위치 측정 장치는 상기 와이어 로프가 이동하는 상기 곤돌라 케이지 부분에 설치되어 상기 곤돌라 로봇의 위치를 측정한다. 이때 상기 위치 측정 장치는 이동 가이드부, 엔코더 롤러부, 엔코더 및 제어부를 포함한다. 상기 이동 가이드부는 상기 와이어 로프가 삽입되는 상기 곤돌라 케이지에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 상기 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직인다. 상기 엔코더 롤러부는 상기 이동 가이드부에 설치되며, 상기 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 상기 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는다. 상기 엔코더는 상기 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 상기 와이어 로프를 타고 회전한 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력한다. 그리고 상기 제어부는 상기 로봇 본체에 설치되며, 상기 엔코더로부터 회전수를 수신하여 상기 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출한다.

본 발명에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치는 와이어 로프에 이동 가능하게 설치된 엔코더를 통하여 와이어 로프를 통하여 곤돌라 로봇이 이동한 길이를 측정하고, 이를 통하여 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출하여 곤돌라 로봇의 위치를 파악할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 와이어 로프의 이동에 따라 엔코더가 이동 가능하도록 안내하는 이동 가이드부를 구비하기 때문에, 와이어 로프의 이동에 따라 엔코더가 손상되는 것을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 엔코더 롤러부가 와이어 로프를 탄성력을 이용하여 안정적으로 접촉되어 있기 때문에, 곤돌라 로봇의 이동에 따라 와이어 로프의 길이 가감을 정확히 측정할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 초음파 센서를 이용하여 곤돌라 로봇의 초기 위치의 측정하고, 엔코더의 엔코더 값을 초기화할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 위치 측정 장치를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 위치 측정 장치에서 Y축 방향으로 와이어 로프의 유동이 발생된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 위치 측정 장치에서 Y축을 회전축으로 와이어 로프의 유동이 발생된 상태를 보여주는 사시도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

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 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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템을 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)은 와이어 로프(12)를 매개로 건물(90)에 매달려 건물(90)의 외벽(93)에 대한 유지 보수를 수행하는 로봇 시스템으로, 곤돌라 로봇(20)과, 곤돌라 로봇(20)의 위치를 측정하는 위치 측정 장치(30)를 포함한다.

곤돌라 로봇(20)은 건물(90)의 옥상(91)에 고정 설치된 와이어 행거(10)에 장착된 와이어 로프(12)를 따라서 이동하면서 건물(90)의 외벽(93)에 대한 유지 보수를 수행한다.

이러한 와이어 행거(10)는 행거 설치대(11), 한 쌍의 행거 지지대(14) 및 행거(16)를 포함하여 구성될 수 있다. 행거 설치대(11)는 건물(90)의 옥상(91)에 고정 설치될 수 있다. 한 쌍의 행거 지지대(14)는 각각 일측은 행거 설치대(11)에 고정되고, 타측은 건물(90)의 외벽(93) 밖으로 돌출되어 있다. 그리고 행거(16)는 한 쌍의 행거 지지대(14)의 타측에 설치된다. 이때 행거(16)에 와이어 로프(12)의 일단부가 장착된다.

곤돌라 로봇(20)은 로봇 본체(21)와, 곤돌라 케이지(23)를 포함한다. 로봇 본체(21)는 건물(90)의 외벽(93)에 대한 유지 보수를 수행하는 외벽 관리부(22)가 설치되어 있다. 그리고 곤돌라 케이지(23)는 로봇 본체(21)가 설치되며, 건물(90)의 옥상(91)에 설치된 와이어 행거(10)에 장착된 와이어 로프(12)를 타고 이동한다.

이때 로봇 본체(21)는 곤돌라 로봇(20)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함하며, 건물(90)의 외벽(93)과 마주보는 쪽에 외벽 관리부(22)가 설치되어 있다. 로봇 본체(21)는 외벽 관리부(22)로 관리 물질을 공급할 수 있는 관리 물질 공급부를 더 포함할 수 있다. 이때 관리 물질 공급부는 관리 물질을 저장하거나, 외부로부터 관리 물질을 공급받아 외벽 관리부(22)로 전달할 수 있다. 관리 물질은 건물(90)의 외벽(93) 청소에 필요한 세척제와, 도색에 필요한 도료 등을 포함할 수 있다.

외벽 관리부(22)는 로봇 본체(21)에 설치되며, 제어부(70)의 제어에 따라 건물(90)의 외벽(93) 관리를 수행한다. 외벽 관리부(22)는 건물(90)의 외벽(93)과 마주보는 로봇 본체(21)의 일면에 설치된다. 여기서 외벽 관리부(22)는 청소 기구이거나 도색 기구일 수 있다. 한편 외벽 관리부(22)는 로봇암 형태로 로봇 본체(21)에 설치될 수 있으며, 이것에 한정되는 아니다.

곤돌라 케이지(23)는 상부에 로봇 본체(21)가 설치되는 공간(25)을 제공하고, 하부에 외벽 흡착부(26)가 설치되어 있다. 그리고 곤돌라 케이지(23)는 양쪽에 각각 와이어 로프(12)를 타고 이동하는 와이어 리프트(24)가 설치되어 있다. 로봇 본체(21)의 제어에 따라 와이어 리프트(24)는 와이어 로프(12)를 타고 곤돌라 로봇(20)을 상하로 이동시킨다.

이때 외벽 흡착부(26)는 곤돌라 케이지(23)에 설치되며 곤돌라 로봇(20)을 건물(90)의 외벽(93)에 고정하는 기능을 수행한다. 외벽 흡착부(26)는 진공 흡착 방식으로 건물(90)의 외벽(93)에 고정될 수 있도록, 건물(90)의 외벽(93)과 마주보는 곤돌라 케이지(23)의 일면에 설치된다. 이때 외벽 흡착부(23)는 팬을 이용한 진공 흡착 방식으로 곤돌라 로봇(20)을 직접 건물(90)의 외벽(93)에 흡착시켜 고정할 수 있다. 또는 외벽 흡착부(23)는 흡착용 로봇암을 이용하여 건물(90)의 외벽(93)에 곤돌라 로봇(20)을 고정시킬 수도 있다.

와이어 리프트(24)는 와이어 로프(12)를 타고 곤돌라 로봇(20)을 이동시킬 수 있는 구동 모터를 포함한다. 와이어 로프(12)는 와이어 리프트(24)를 관통하여 설치되며, 구동 모터의 회전에 따라 와이어 로프(12)를 타고 곤돌라 로봇(20)의 승강시킨다.

그리고 위치 측정 장치(30)는 곤돌라 로봇(20)의 와이어 로프(12)를 타고 이동할 때, 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 측정하고, 이를 통하여 곤돌라 로봇(20)의 위치를 산출하고 파악한다. 위치 측정 장치(30)는 와이어 로프(12)가 설치되는 곤돌라 로봇(20)의 곤돌라 케이지(23)에 설치된다. 특히 곤돌라 케이지(23)의 와이어 리프트(24)에서 와이어 로프(12)가 삽입되는 부분에 설치된다. 즉 곤돌라 케이지(23)에서 와이어 로프(12)가 삽입되는 부분인 와이어 리프트(24)의 상부에 설치된다.

이러한 위치 측정 장치(30)는 이동 가이드부(40), 엔코더 롤러부(50), 엔코더(60) 및 제어부(70)를 포함한다. 이동 가이드부(40)는 와이어 로프(12)가 삽입되는 곤돌라 로봇(20)에 설치되며, 곤돌라 로봇(20) 또는 와이어 로프(12)의 이동에 연동하여 움직인다. 엔코더 롤러부(50)는 이동 가이드부(40)에 설치되며, 와이어 로프(12)에 탄성적으로 맞물려 와이어 로프(12)를 타고 회전하는 엔코더 롤러(51)를 갖는다. 엔코더(60)는 엔코더 롤러(51)의 회전축 구멍(52)에 결합되어 와이어 로프(12)를 타고 회전한 엔코더 롤러(51)의 회전수를 카운트하여 출력한다. 그리고 제어부(70)는 엔코더(60)로부터 회전수를 수신하여 와이어 로프(12)를 타고 이동한 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 산출한다. 제어부(70)는 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리로부터 곤돌라 로봇(20)의 위치를 파악한다.

본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)에 대해서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 곤돌라 로봇(20)의 위치 측정 장치(30)의 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 위치 측정 장치(30)를 보여주는 사시도이다.

이동 가이드부(40)는 슬라이더 가이드(41), 슬라이더(42), 링크(43) 및 설치대(44)를 포함한다. 슬라이더 가이드(41)는 곤돌라 로봇(20)에 설치되며, 결합되어 이동하는 슬라이더(42)의 이동을 안내한다. 슬라이더(42)는 슬라이더 가이드(41)에 결합되며, 곤돌라 로봇(20) 또는 와이어 로프(12)의 좌우 이동에 따라 연동하여 좌우로 이동한다. 링크(43)는 일단이 슬라이더(42)에 회전 가능하게 연결되어, 곤돌라 로봇(20) 또는 와이어 로프(12)의 전후 이동에 따라 연동하여 전후로 회전한다. 그리고 설치대(44)는 링크(43)의 타단에 설치되며 엔코더(60) 및 엔코더 롤러부(50)가 설치된다.

이때 슬라이더 가이드(41)는 곤돌라 케이지(23)의 와이어 리프트(24)에서 와이어 로프(12)가 삽입되는 부분에 설치된다. 슬라이더 가이드(41)는 레일 형태로 형성되며, 본 실시예에서는 모노 레일 형태로 형성된 예를 개시하였다. 슬라이더 가이드(41)는 슬라이더(42)가 좌우, 즉 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 설치된다. 여기서 Y축은 건물(90)의 외벽((3)의 면에 수직한 방향이다.

슬라이더(42)는 슬라이더 가이드(41)에 결합되어 이동하는 슬라이더 판(42a)과, 슬라이더 판(42a) 위에 결합되며 링크(43)가 축 결합되는 연결판(42b)을 포함한다. 연결판(42b)은 슬라이더 판(42a)에 결합되는 부분에 대해서 링크(43)의 일단부가 결합되는 부분이 슬라이더 판(42a)에 대해서 위로 도출되어 있다. 이때 와이어 로프(12)가 Z축 방향으로 위치한 상태일 때, 슬라이더(42)는 슬라이더 가이드(41)의 중심 부분에 위치할 수 있도록 설계된다. 즉 ㅁY축 방향으로의 이동에 대응하여 슬라이더(42)가 슬라이더 가이드(41)를 따라서 이동할 수 있도록 하기 위해서이다.

링크(43)는 일단이 연결판(42b)의 돌출된 부분에 회전 가능하게 축 결합된다. 이때 링크(43)의 일단은 슬라이더(42)의 이동 방향의 축에 수직한 면 상에서 회전 이동하도록 슬라이더(42)에 축 결합된다. 즉 링크(43)는 Y축에 수직한 XZ평면 상에서 연결판(42b)에 연결된 축을 중심으로 회전 이동한다. 여기서 XZ평면은 건물(90)의 외벽(93)에 수평한 평면이다. 와이어 로프(12)가 Z축 방향으로 위치한 상태일 때, 링크(43)는 Z축 방향을 향하도록 설계된다. 즉 와이어 로프(12)는 Z축을 중심으로 XZ평면 상에서 시계 방향 또는 반시계 반향으로 일정 각도의 회전이 발생되고, 이러한 회전에 대응하여 링크(43)가 회전할 수 있도록 하기 위해서이다.

또한 링크(43)의 타단은 설치대(44)에 회전 가능하게 축 결합된다. 즉 링크(43)는 Y축에 수직한 XZ평면 상에서 설치대(44)에 연결된 축을 중심으로 회전 이동한다.

엔코더 롤러부(50)는 엔코더 롤러(51), 가이드 롤러(53) 및 복수의 탄성체(55)를 포함한다. 엔코더 롤러(51)는 설치대(44)에 회전 가능하게 설치되며, 와이어 로프(12)에 접촉되어 회전한다. 가이드 롤러(53)는 엔코더 롤러(51)와 마주보는 쪽에 배치되어 와이어 로프(12)에 접촉되어 회전한다. 그리고 복수의 탄성체(55)는 설치대(44)와 가이드 롤러(53)를 탄성적으로 연결하여, 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)가 와이어 로프(12)에 탄성적으로 접촉되게 한다.

이때 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)는 Z축 방향으로 뻗어 있는 와이어 로프(12)에 대해서 Y축 상에서 와이어 로프(12)에 탄성적으로 접촉되게 설치된다. 와이어 리프트(24)의 구동에 따라 곤돌라 로봇(20)이 와이어 로프(12)를 타고 이동할 때, 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)는 와이어 로프(12)를 타고 회전한다. 엔코더 롤러(51)의 회전을 엔코더(60)가 감지하여 제어부(70)로 출력한다.

복수의 탄성체(55)는 와이어 로프(12)에 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)가 탄성적으로 접촉시킨다. 이러한 복수의 탄성체(55)는 가이드 롤러(53)의 회전축(54)에 연결되어 가이드 롤러(53)의 양쪽에 설치된 한 쌍의 탄성체 설치대(57)와 한 쌍의 가이드판(46)을 연결하게 설치된다. 이때 한 쌍의 탄성체 설치대(57)의 양단과, 그에 대응되는 한 쌍의 가이드판(46)을 서로 연결하게 4개의 탄성체(55)가 설치될 수 있다. 탄성체(55)로는 코일 스프링이 사용될 수 있다. 이때 가이드 롤러(53)의 회전축(54)은 가이드 롤러(53)에 베어링(59)을 매개로 결합되어, 가이드 롤러(53)가 회전하더라도 탄성체 설치대(57)는 회전하지 않는다.

엔코더 롤러부(50)가 설치되는 설치대(44)는 설치판(45)과 한 쌍의 가이드판(46)을 포함한다. 설치판(45)은 링크(43)의 타단에 축 결합된다. 그리고 한 쌍의 가이드판(46)은 와이어 로프(12)와 마주보는 설치판(45)의 면에 일정 간격 이격되어 고정 설치되며, 마주보는 면에 축 삽입 구멍(47)이 형성되어 있다. 이때 한 쌍의 가이드판(46) 사이에 엔코더 롤러(51)가 삽입되고, 엔코더 롤러(51)는 축 삽입 구멍(47)을 통하여 삽입된 엔코더 축(61)에 결합되어 회전한다.

엔코더(70)는 한 쌍의 가이드판(46) 중 하나에 설치되며, 엔코더 축(61)의 일단부가 결합되어 엔코더 롤러(51)의 회전수를 카운트하고, 카운트한 회전수를 제어부(70)로 출력한다. 즉 엔코더 축(61)은 엔코더 롤러(51)의 회전축 구멍(52)에 결합되어 엔코더 롤러(51)의 회전에 따라 회전하며, 엔코더(60)는 엔코더 축(61)의 회전에 따른 회전수를 카운트한다.

본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)는 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 산출하고, 이를 통하여 엔코더 값을 유효하게 사용하기 위해 엔코더 값을 초기화하기 위한 초음파 센서(80)를 더 포함할 수 있다. 초음파 센서(80)는 와이어 행거(10)와 곤돌라 로봇(20)에 각각 서로 마주보게 설치되는 송신부(81)와 수신부(83)를 포함한다. 초음파 센서(80)는 곤돌라 로봇(20)이 와이어 행거(10)에 근접하면, 송신부(81)에서 출력된 초음파 신호를 수신부(83)가 수신하고, 수신값을 제어부(70)로 출력한다. 이때 제어부(70)는 초음파 센서(80)로부터 수신한 수신값으로부터 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 산출하고, 엔코더(60)의 출력값을 초기화한다.

초음파 센서(80)의 송신부(81)는 와이어 행거(10)에 설치되고, 송신부(81)와 마주보게 설치되는 수신부(83)는 와이어 리프트(24)의 상부에 설치된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 초음파 센서(80)는 곤돌라 로봇(20)과, 곤돌라 로봇(20)과 마주보는 쪽의 건물(90)의 옥상(91)에 설치된 구조물에 설치될 수 있다. 제어부(70)는 초음파 센서(80)로부터 수신한 수신값에 따른 송신부(81)와 수신부(83) 간의 거리를 산출하고, 이로부터 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 산출하여 설정한다. 이때 제어부(70)는 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 기준값으로 엔코더(60)로부터 수신되는 회전수에 따라 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 산출한다.

한편 본 실시예에서는 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 산출하고 엔코터 값을 초기화하기 위한 센서로서 초음파 센서(80)를 사용하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 초음파 센서(80) 대신에 근접 센서 또는 리미트 센서가 설치될 수 있다. 예컨대 근접 센서 또는 리미트 센서는 곤돌라 로봇(20)이 와이어 행거(10)에 근접하는 것을 감지하여 제어부(70)로 출력하면, 제어부는 해당 신호를 수신하여 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 산출하고 엔코터 값을 초기화할 수 있다.

그리고 제어부(70)는 위치 측정 장치(30)를 포함한 곤돌라 로봇(20)의 전반적인 제어 동작을 수행하며, 로봇 본체(20)에 설치될 수 있다. 제어부(70)는 초음파 센서(80)로부터 수신한 수신값으로부터 곤돌라 로봇(20)의 초기 위치를 설정하고, 엔코더(60)의 출력값을 초기화한다. 초기화 이후에, 제어부(70)는 엔코더(60)로부터 수신한 회전수에 따라서 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 산출한다.

또한 제어부(70)는 곤돌라 로봇(20)의 양쪽에 설치된 엔코더(60)로부터 수신한 회전수로부터 산출한 수직 이동 거리를 비교하고, 상이한 경우 양쪽에 설치된 와이어 리프트(24) 중에 적어도 하나를 구동시켜 수직 이동 거리를 동일하게 보정할 수 있다. 이를 통하여 제어부(70)는 곤돌라 로봇(20)의 수평을 유지할 수 있다. 즉 양쪽의 엔코더(60)로부터 수신한 회전수로 산출한 수직 이동 거리가 상이하다는 것은, 양쪽의 와이어 로프(12)를 타고 이동한 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리가 상이하다는 것을 의미하기 때문에, 이 경우 곤돌라 로봇(20)은 한쪽으로 기울어진 자세를 유지하게 된다. 이럴 경우 곤돌라 로봇(20)이 기울어진 쪽으로 하중이 집중되기 때문에, 제어부(70)는 양쪽의 엔코더(60)로부터 수신한 회전수로 산출한 수직 이동 거리를 이용하여 곤돌라 로봇(20)의 수평을 잡아주는 보정 작업을 수행하는 것이다.

이와 같은 본 실시예에 따른 곤돌라 로봇 시스템(100)에서, 와이어 로프(12)의 유동에 따른 위치 측정 장치(30)의 움직임을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 도 4의 위치 측정 장치(30)에서 +Y축 방향으로 와이어 로프(12)의 이동이 발생된 상태를 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 4의 위치 측정 장치(30)에서 Y축을 회전축으로 와이어 로프(12)의 회전이 발생된 상태를 보여주는 사시도이다.

먼저 도 5를 참조하여, 와이어 로프(12)가 +Y축 방향으로 이동하는 경우, 와이어 로프(12)는 엔코더 롤러(51)를 +Y축 방향으로 밀게 된다. 엔코더 롤러(51)에 +Y축 방향으로 작용한 힘은 엔코더 롤러(51)에 연결된 설치대(44) 및 링크(43)를 통하여 슬라이더(42)에 작용한다. 이로 인해 슬라이더(42)는 슬라이더 가이드(41)를 따라서 +Y축 방향으로 이동함으로써, 이동 가이드부(40), 엔코더 롤러부(50) 및 엔코더(60)가 와이어 로프(12)의 이동에 연동하여 자연스럽게 이동한다.

이때 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)는 복수의 탄성체(55)에 의해 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합되어 있기 때문에, Y축 방향으로 와이어 로프(12)가 이동하더라도 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 와이어 로프(12)를 타고 곤돌라 로봇(20)이 Z축 방향으로 이동하는 과정에서 일부 Y축 방향으로의 유동이 발생하더라도 엔코더 롤러부(50)가 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합되어 있기 때문에, 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 정확히 측정할 수 있다. 또한 곤돌라 로봇(20)이 정지한 상태에서 Y축 방향으로 유동이 발생하더라도, 엔코더(60)는 이동 가이드부(40)에 의해 이동이 가능하도록 설치되기 때문에, 와이어 로프(12)의 유동에 따른 엔코더(60)의 손상을 억제할 수 있다.

한편 도 5에서 +Y축 방향으로 와이어 로프(12)의 이동이 발생되는 상태를 예시하였지만, -Y축 방향으로의 이동에 대해서도 위치 측정 장치(30)는 동일한 메커니즘으로 구동하게 된다. 즉 -Y축 방향으로 와이어 로프(12)의 이동이 발생하는 경우, 슬라이더(42)는 슬라이더 가이드(41)를 따라서 -Y축 방향으로 이동한다.

다음으로 도 6을 참조하여, 와이어 로프(12)가 XZ평면에서 반시계 방향으로 회전 이동이 발생되는 경우, 와이어 로프(12)는 엔코더 롤러부(50)를 XZ평면에서 반시계 방향으로 밀게 된다. 엔코더 롤러부(50)에 XZ평면에서 반시계 방향으로 작용한 힘은 링크(43)에 작용한다. 이로 인해 슬라이더(42)에 대해서 링크(43)는 XZ평면에서 반시계 방향으로 회전한다.

이때 엔코더 롤러(51)와 가이드 롤러(53)는 복수의 탄성체(55)에 의해 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합되어 있기 때문에, XZ평면에서 반시계 방향으로 와이어 로프(12)가 이동하더라도 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 와이어 로프(12)를 타고 곤돌라 로봇(20)이 Z축 방향으로 이동하는 과정에서 일부 XZ평면에서 반시계 방향으로 유동이 발생하더라도 엔코더 롤러부(50)가 와이어 로프(12)에 탄성적으로 결합되어 있기 때문에, 곤돌라 로봇(20)의 수직 이동 거리를 정확히 측정할 수 있다. 또한 곤돌라 로봇(20)이 정지한 상태에서 XZ평면에서 반시계 방향으로 유동이 발생하더라도, 엔코더(60)는 이동 가이드부(50)에 의해 이동이 가능하도록 설치되기 때문에, 와이어 로프(12)의 유동에 따른 엔코더(60)의 손상을 억제할 수 있다.

한편 도 6에서 XZ평면에서 반시계 방향으로 와이어 로프(12)의 회전이 발생하는 상태를 예시하였지만, XZ평면에서 시계 방향으로의 회전에 대해서도 위치 측정 장치(30)는 동일한 메커니즘으로 구동하게 된다. 즉 XZ평면에서 시계 방향으로 와이어 로프(12)의 회전이 발생하는 경우, 슬라이더(42)에 대해서 링크(43)는 XZ평면에서 시계 방향으로 회전한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)는 엔코더(60)가 곤돌라 로봇(20) 또는 와이어 로프(12)의 움직임에 따라 이동할 수 있도록 설치되기 때문에, 와이어 로프(12)의 이동에 따라 엔코더(60)가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)는 와이어 로프(12)의 이동에 따라 엔코더(60)가 이동 가능하도록 안내하는 이동 가이드부(40)를 구비하기 때문에, 와이어 로프(12)가 Y축 방향으로의 좌우이동 또는 XZ평면 상에서의 회전 이동이 발생하더라도 엔코더(60)가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 예컨대 엔코더 롤러를 포함한 엔코더를 기구물을 이용하여 와이어 로프에 고정 설치할 경우, 와이어 로프의 유동이 발생될 경우 기구물을 통하여 엔코더 및 엔코더 롤러에 기계적인 스트레스가 작용하여 손상되거나 와이어 로프의 수직 이동에 따라 엔코더 롤러의 회전수를 엔코더가 정확히 감지하지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 하지만 본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)응 와이어 로프(12)의 유동에 따라 이동할 수 있도록 설치되기 때문에, 이러한 문제의 발생을 억제할 수 있는 것이다.

또한 본 실시예에 따른 위치 측정 장치(30)는 와이어 로프(12)를 탄성력을 이용하여 안정적으로 지지하면서, 곤돌라 로봇(20)의 이동에 따라 와이어 로프(12)의 길이 가감을 정확히 측정할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 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 자에게는 자명한 것이다.

10 : 와이어 행거 12 : 와이어 로프
20 : 곤돌라 로봇 21 : 로봇 본체
22 : 외벽 관리부 23 : 곤돌라 케이지
24 : 케이지 리프트 26 : 외벽 흡착부
30 : 위치 측정 장치 40: 이동 가이드부
41 : 슬라이더 가이드 42 : 슬라이더
43 : 링크 44 : 설치대
45 : 설치판 46 : 가이드판
47 : 축 삽입 구멍 50 : 엔코더 롤러부
51 : 엔코더 롤러 52 : 회전축 구멍
53 : 가이드 롤러 54 : 회전축
55 : 탄성체 57 : 탄성체 설치대
59 : 베어링 60 : 엔코더
61 : 엔코더 축 70 : 제어부
80 : 초음파 센서 81 : 송신부
83 : 수신부 90 : 건물
91 : 옥상 93 : 외벽
100 : 곤돌라 로봇 시스템

Claims

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건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치로서,
상기 와이어 로프가 삽입되는 상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 상기 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직이는 이동 가이드부;
상기 이동 가이드부에 설치되며, 상기 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 상기 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는 엔코더 롤러부;
상기 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 상기 와이어 로프를 타고 회전한 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력하는 엔코더;
상기 엔코더로부터 회전수를 수신하여 상기 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출하는 제어부;를 포함하고,
상기 이동 가이드부는,
상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 좌우 이동에 따라 연동하여 좌우로 이동하는 슬라이더;
일단이 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되어, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 전후 이동에 따라 연동하여 전후로 회전하는 링크;
상기 링크의 타단에 설치되며 상기 엔코더 및 상기 엔코더 롤러부가 설치되는 설치대;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 이동 가이드부는,
상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 슬라이더가 결합되어 이동하는 슬라이더 가이드;를 더 포함하며,
상기 링크의 일단은 상기 슬라이더의 이동 방향의 축에 수직한 면 상에서 회전 이동하도록 상기 슬라이더에 축 결합된 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 엔코더 롤러부는,
상기 설치대에 회전 가능하게 설치되며, 상기 와이어 로프에 접촉되어 회전하는 상기 엔코더 롤러;
상기 엔코더 롤러와 마주보는 쪽에 배치되어 상기 와이어 로프에 접촉되어 회전하는 가이드 롤러;
상기 설치대와 상기 가이드 롤러를 탄성적으로 연결하여, 상기 엔코더 롤러와 상기 가이드 롤러가 상기 와이어 로프에 탄성적으로 접촉되게 하는 복수의 탄성체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
제4항에 있어서, 상기 설치대는,
상기 링크의 타단에 축 결합되는 설치판;
상기 와이어 로프와 마주보는 상기 설치판의 면에 일정 간격 이격되어 고정 설치되며, 마주보는 면에 축 삽입 구멍이 형성된 한 쌍의 가이드판;을 포함하며,
상기 한 쌍의 가이드판 사이에 상기 엔코더 롤러가 삽입되고, 상기 엔코더 롤러는 상기 축 삽입 구멍을 통하여 삽입된 엔코더 축에 결합되어 회전하며,
상기 엔코더는 상기 한 쌍의 가이드판 중 하나에 설치되며, 상기 엔코더 축의 일단부가 결합되어 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 와이어 행거와 상기 곤돌라 로봇에 각각 서로 마주보게 설치되는 송신부와 수신부를 포함하고, 상기 곤돌라 로봇이 상기 와이어 행거에 근접하면, 상기 송신부에서 출력된 초음파 신호를 상기 수신부가 수신하고, 상기 수신부가 수신한 초음파 신호에 대한 수신값을 상기 제어부로 출력하는 초음파 센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 초음파 센서로부터 수신한 수신값으로부터 상기 곤돌라 로봇의 초기 위치를 산출하고, 상기 엔코더의 출력값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치로서,
상기 와이어 로프가 삽입되는 상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 상기 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직이는 이동 가이드부;
상기 이동 가이드부에 설치되며, 상기 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 상기 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는 엔코더 롤러부;
상기 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 상기 와이어 로프를 타고 회전한 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력하는 엔코더;
상기 엔코더로부터 회전수를 수신하여 상기 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출하는 제어부;를 포함하고,
상기 곤돌라 로봇은 건물 외벽에 대한 유지 보수를 수행하는 외벽 관리부가 설치된 로봇 본체와, 상기 로봇 본체가 설치되며 상기 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 한 쌍의 와이어 로프를 타고 이동하는 한 쌍의 와이어 리프트가 설치된 곤돌라 케이지를 구비하고,
상기 이동 가이드부, 상기 엔코더 롤러부 및 상기 엔코더는 상기 한 쌍의 와이어 로프가 이동하는 상기 한 쌍의 와이어 리프트에 각각 설치되고, 상기 제어부는 양쪽에 설치된 상기 엔코더로부터 수신한 회전수로부터 산출한 수직 이동 거리를 비교하고, 상이한 경우 양쪽에 설치된 상기 와이어 리프트 중에 적어도 하나를 구동시켜 수직 이동 거리를 동일하게 보정하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치.
건물 외벽에 대한 유지 보수를 수행하는 외벽 관리부가 설치된 로봇 본체와,
상기 로봇 본체가 설치되며 상기 건물의 옥상에 설치된 와이어 행거에 장착된 와이어 로프를 타고 이동하는 곤돌라 케이지를 구비하는 곤돌라 로봇;
상기 와이어 로프가 이동하는 상기 곤돌라 케이지 부분에 설치되어 상기 곤돌라 로봇의 위치를 측정하는 위치 측정 장치;를 포함하며,
상기 위치 측정 장치는,
상기 와이어 로프가 삽입되는 상기 곤돌라 케이지에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 상기 와이어 로프의 이동에 연동하여 움직이는 이동 가이드부;
상기 이동 가이드부에 설치되며, 상기 와이어 로프에 탄성적으로 맞물려 상기 와이어 로프를 타고 회전하는 엔코더 롤러를 갖는 엔코더 롤러부;
상기 엔코더 롤러의 회전축 구멍에 결합되어 상기 와이어 로프를 타고 회전한 상기 엔코더 롤러의 회전수를 카운트하여 출력하는 엔코더;
상기 로봇 본체에 설치되며, 상기 엔코더로부터 회전수를 수신하여 상기 와이어 로프를 타고 이동한 곤돌라 로봇의 수직 이동 거리를 산출하는 제어부;를 포함하고,
상기 이동 가이드부는,
상기 곤돌라 로봇에 설치되며, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 좌우 이동에 따라 연동하여 좌우로 이동하는 슬라이더;
일단이 상기 슬라이더에 회전 가능하게 연결되어, 상기 곤돌라 로봇 또는 와이어 로프의 전후 이동에 따라 연동하여 전후로 회전하는 링크;
상기 링크의 타단에 설치되며 상기 엔코더 및 상기 엔코더 롤러부가 설치되는 설치대;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곤돌라 로봇 시스템.