KR101375216B1 - 유리창 청소 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리창 청소 로봇에 관한 것으로,
보다 상세하게는 건물 외벽에 구비되는 유리창을 자동으로 청소할 수 있는 유리창 청소 로봇에 관한 것으로, 본체에서 전후진하는 이송부재들로 구성된 이송부와, 상기 이송부에 구비된 승강실린더들에 의하여 승하강하는 프레임들로 구성된 승강부와, 상기 프레임들에 교차 배열되도록 결합되고 상기 본체의 양측에 축결합되어 축결합부를 축으로 상기 승강부의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동과 상기 이송부의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동이 이루어지는 이동다리들로 구성된 다리부를 포함하여 이루어짐으로써, 이동다리들의 구동에 의하여 자동으로 이동되면서 청소용 롤러로 청소를 수행할 수 있는 유리창 청소 로봇에 관한 것으로, 본 발명은 복잡한 구동이 필요한 이동다리들의 구조를 간단한 구조 설계로 구현함으로써 유리창 청소 로봇의 제조 단가를 절감할 수 있고 고장 발생을 줄일 수 있다.

Description

유리창 청소 로봇{ROBOT FOR CLEAN}

본 발명은 유리창 청소 로봇에 관한 것으로,

보다 상세하게는 건물 외벽에 구비되는 유리창을 자동으로 청소할 수 있는 유리창 청소 로봇에 관한 것으로, 본체에서 전후진하는 이송부재들로 구성된 이송부와, 상기 이송부에 구비된 승강실린더들에 의하여 승하강하는 프레임들로 구성된 승강부와, 상기 프레임들에 교차 배열되도록 결합되고 상기 본체의 양측에 축결합되어 축결합부를 축으로 상기 승강부의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동과 상기 이송부의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동이 이루어지는 이동다리들로 구성된 다리부를 포함하여 이루어짐으로써, 이동다리들의 구동에 의하여 자동으로 이동되면서 청소용 롤러로 청소를 수행할 수 있는 유리창 청소 로봇에 관한 것으로, 본 발명은 복잡한 구동이 필요한 이동다리들의 구조를 간단한 구조 설계로 구현함으로써 유리창 청소 로봇의 제조 단가를 절감할 수 있고 고장 발생을 줄일 수 있다.

건물의 외벽에 구비되는 유리창은 건물 높이로 인하여 유리창의 외부를 청소하기가 쉽지 않다. 이에 따라 종래 건물 외벽에 구비된 유리창을 청소하기 위해서는 전문 청소 업체에 용역을 주어 건물 외부에서 작업자가 로프에 직접 매달리거나 곤돌라를 이용하여 유리창을 닦는 방법을 이용하고 있다.

그러나 사람을 통한 유리창 외부 청소는 바람 등의 기후 변화에 따른 안전사고의 위험성이 높고, 청소 시간이 오래 걸리며, 높은 위험성에 대한 대가로 인건비가 매우 고가이기 때문에 건물의 청결을 유지하기 위한 경제적 부담이 매우 크다.

특히 고층 건물의 경우 사람이 직접 유리창 외부를 청소하는 경우 그 위험성이 매우 높으며, 청소 시간 또한 매우 오래 걸리기 때문에 청소하는 동안 다른 유리창이 오염되는 상황이 자주 발생하게 되어 높이 비용 부담에 비하여 그 효과가 미비한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술로 자동 청소 로봇을 이용한 기술이 있다.

자동 청소 로봇을 이용하게 되면 위험 부담을 덜 수 있으며, 다수의 자동 청소 로봇을 이용하면 적은 비용만으로도 상시적으로 건물의 유리창 외부를 닦을 수 있어 건물의 청결 유지에 도움이 된다.

상기와 같은 자동 청소 로봇에 관한 것으로 대한민국 등록특허 제10-0878880호(2009.01.08.) "건물 외면의 유리창 청소로봇"(이항 종래기술이라 함.)이 있는데,

상기 종래기술은 상부면 후단부에 제1,2진공모터가 볼트로 설치되고, 좌우 한쌍으로 각각 구비되는 제1이송레일과 제2이송레일이 길이방향으로 설치되며, 상기 제1,2이송레일 각각의 레일에는 전후이송부재가 2개씩 구비되는 메인프레임과; 상기 제1,2이송레일의 전후이송부재 상부면에 제1,2이송플레이트가 볼트로 설치되고, 상기 제1,2이송플레이트 상부면 전후단에는 좌우이송부재가 구비되는 제3이송레일이 폭방향으로 설치되며, 일측 외측면부에는 고정쇠가 구비되는 이송플레이트와; 상기 제1이송플레이트 전후단에 구비되는 좌우이송부재에 보조축 양단이 볼트로 설치되고, 상기 보조축 양단에는 원형레일 하단부가 삽입되며, 상기 원형레일 상단부는 제1,2,3체결홈이 형성되는 주축 양단에 삽입되는 제1기준축과; 상기 제2이송플레이트 전후단에 구비되는 좌우이송부재에 보조축 양단이 볼트로 설치되고, 상기 보조축 양단에는 원형레일 하단부가 삽입되며, 상기 원형레일 상단부는 제1,2,3체결홈이 형성되는 주축 양단에 삽입되고, 후단부 원형레일 상부면에는 방향전환부재 일단이 볼트로 고정되는 제2기준축과; 상기 제1,2이송플레이트 전면에는 청소로봇의 전후이송을 제어하는 제1,4서보모터가 설치되고, 상기 제1기준축의 보조축 좌측면에는 제2,3서보모터와 상기 제2기준축의 보조축 우측면에는 제5,6서보모터가 설치되고, 상기 제2기준축의 원형레일에 일단이 체결되는 방향전환부재의 타단이 고정되는 제7서보모터가 상기 보조축 후면에 설치되는 구동모터부와; 상기 제1기준축의 주축 상부에 일단이 고정되는 제1,2,3지지부와 상기 제2기준축의 주축 상부에 일단이 고정되는 제4,5,6지지부가 구비되고, 상기 제1~6지지부 타단에는 연결관으로 연결되는 흡착패드가 구비되는 지지부와; 상기 메인프레임 하부면에는 세척물을 저장하는 분사펌프와, 상기 분사펌프에서 세척물이 분사되는 분사노즐과, 상기 분사노즐을 고정하는 노즐고정구가 구비되고, 일측면으로 축이 돌출되는 모터와 양측면으로 축이 돌출되는 브러쉬가 전후단에 구비되어 상기 축에 타이밍벨트가 연결되고, 유리창에 남아 있는 세척물을 제거하는 실리콘판과 배터리가 구비되는 청소기구부로 구성된다.

그러나 상기 종래기술은 다수의 레일들과, 이송부재들과, 원형레일들과, 기준축들과, 이송플레이트들 및 모터들로 구성되어 그 설계가 매우 복잡하여 제조가 어렵고, 복잡한 구성으로 인한 제조 단가가 상승하여 매우 고가인 문제점이 있다.

또한 건물 외부에서 청소가 행해지는 유리창 청소로봇의 특성을 감안할 때 상기와 같은 복잡한 구성은 먼지 및 외부 기후 요인들에 의한 고장이 발생하기 쉽기 때문에 자동 청소 로봇으로써 많은 문제점들을 내포하고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

간단한 구조 설계를 통해 자가 이동이 가능하도록 함으로써, 제조 단가를 절감하고, 고장 발생을 최소화할 수 있도록 청소용 롤러가 구비된 본체와, 전후 슬라이딩 이동하는 이송부재로 구성된 이송부와, 이송부재에 구비된 승강실린더를 통해 승하강되도록 결합된 프레임으록 구성된 승강부 및 상기 본체에 축결합되어 상기 승강부의 승하강을 통해 수직방향 스윙운동과 상기 이송부의 전후진을 통해 전후방향 스윙운동을 동시에 수행하고 유리창에 흡착 가능한 흡착부재를 갖는 이동다리들로 구성된 다리부를 포함하는 유리창 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 본체의 좌우측에 구비되는 복수의 이동다리들이 제1프레임과 제2프레임 각각에 교차 배열되면서 결합되도록 함으로써 이동다리들의 교차 운동을 통한 안정적이 자가 이동이 가능하도록 상기 프레임들이 각각 결합되는 제1승강실린더와 제2승강실린더에 인출입되는 승강플런저 각각의 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비되어 있는 유리창 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이어서 본 발명은 상기 이동다리가 하나의 축을 통하여 상호 직교되는 방향의 스윙운동 즉, 수직방향 스윙운동과, 수평방향 스윙운동을 가능하게 함으로써, 유리창 청소 로봇의 제작이 쉽고, 빠르며, 제조 단가를 절감하는 것과 동시에 로봇의 안정적인 이동이 가능하도록 회동축볼트를 통해 본체의 축결합부에 축결합되는 이동다리의 축결합공이 길이방향을 따라 여유공간을 갖도록 형성된 유리창 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 이동다리들의 흡착부재를 통한 유리창의 흡착력을 강화시킴과 동시에 이동다리들의 구동 시 유리창으로부터 흡착부재의 분리가 용이하도록 이동다리에 결합된 캡에 내장되는 흡착실린더와, 상기 흡착실린더에 인출입되면서 승하강하는 흡착플런저와, 상기 흡착플런저의 승하강을 통해 유리창에 흡착 및 분리가 이루어지는 흡착패드로 구성된 흡착부재를 구비한 유리창 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇은

모터에 의하여 작동하는 청소용 롤러가 구비된 본체;

상기 본체에서 실린더의 작동에 따라 전후 슬라이딩 이동하는 제1이송부재와 제2이송부재로 구성된 이송부;

상기 이송부의 이송부재들 각각에 구비된 제1승강실린더와 제2승강실린더에 의하여 승하강 되도록 결합된 제1프레임과 제2프레임으로 구성되는 승강부; 및

일측이 상기 제1프레임 또는 상기 제2프레임에 연결되어 있고, 타측에 유리창에 흡착 가능하도록 구비된 흡착부재가 구비되고, 상기 본체의 양측에 축결합되는 축결합부를 축으로 상기 승강부의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동과 상기 이송부의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동을 동시에 수행하는 복수개의 이동다리들로 구성되며, 상기 본체의 양측벽에 결합된 이동다리들이 본체의 길이방향을 따라 상기 제1프레임과 상기 제2프레임에 상호 교차되도록 결합되어 있는 다리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇에서 상기 제1승강실린더와 상기 제2승강실린더에 인출입되는 승강체 각각은 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇에서 상기 청소용 롤러는 상기 축결합부는 상기 이동다리에 관통하여 형성된 축결합공과, 상기 축결합공을 관통하여 상기 본체의 양측에 결합되는 회동축볼트로 이루어지되, 상기 축결합공은 이동다리의 길이방향을 따라 연장된 여유공간을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇에서 상기 흡착부재는 상기 이동다리에 결합되는 캡과, 상기 캡에 내장되는 흡착실린더와, 상기 흡착실린더에 인출입되면서 승하강하는 흡착플런저와, 상기 흡착플런저의 하측 단부에 결합되어 승하강에 따라 유리창에 흡착 및 분리가 이루어지는 흡착패드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유리창 청소 로봇은 이송부재들로 구성되는 이송부와, 상기 이송부재들에 구비된 승강실린더에 의하여 승하강하는 프레임들로 구성되는 승강부와, 상기 프레임들에 교차 배열되도록 결합되어 본체의 측벽에 구비된 축결합부를 축으로 상기 승강부에 의하여 수직방향 스윙운동과 상기 이송부에 의하여 전후방향 스윙운동을 동시에 수행하는 이동다리들로 구성된 다리부를 포함하여 이루어짐으로써, 흡착부재를 구비한 이동다리들을 통한 자가 이동이 원활하게 이루어지는 유리창 청소 로봇의 제작을 쉽게 하고, 제조 단가를 절감시킬 수 있으며, 구조 설계의 단순화를 통한 고장 발생 억제 효과가 있다.

또 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇은 상기 이송부재들에 각각 구비되어 있는 승강실린더에 인출입되는 승강플런저 각각은 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비되어 있어 각각의 승강실린더에 결합된 프레임에 일렬 배열되는 이동다리들이 서로 간섭받지 않고 반대방향의 프레임에 결합될 수 있기 때문에 좌우 균형 잡힌 이동다리들의 구동이 가능하여 유리창 청소 로보의 이동 시 안정감을 확보할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇은 본체의 측벽에 결합되는 이동다리의 축결합부를 구성하는 축결합공이 이동다리의 길이방향을 따라 연장된 여유공간을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 이동다리가 하나의 축을 통해 상호 직교되는 수직방향 및 수평방향 모두에 대하여 스윙운동이 가능하여 청소용 로봇의 구동이 쉽고 안정적으로 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇은 흡착실린더에 인출입하면서 승하강하는 흡착플런저를 이용해 흡착패드의 수축 및 이완이 이루어지도록 함으로써, 흡착부재의 흡착력을 강화하여 로봇이 유리창으로부터 탈락하여 낙하하는 것을 방지하고, 이동다리들의 구동 시에는 유리창으로부터 흡착부재의 분리가 용이하게 이루어져 유리창 청소 로봇의 안정된 자가 이동을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇을 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇의 동작을 설명하기 위한 사시도들.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇의 동작을 설명하기 위한 평면도와 정면도.
도 6은 본 발명은 따른 유리창 청소 로봇의 흡착부재를 설명하기 위한 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 유리창 청소 로봇을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 4의 [B] 및 도 5의 [B]를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정한다.

또 도 4의 [A] 및 도 5의 [B]에서 모터(130)가 위치한 방향을 후방으로 하고 그 반대방향을 전방으로 정하여 전, 후를 정하고, 도 4의 [B] 및 도 5의 [B]에서 중앙을 기준으로 좌, 우 양측 또는 내, 외측을 혼용하여 설명하며, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유리창 청소 소봇은 크게 청소용 롤러(110)가 구비된 본체(10)와, 이동다리(410)들의 전후방향 스윙운동의 구동력을 전달하는 이송부(20)와, 이동다리(410)들의 수직방향 스윙운동의 구동력을 전달하는 승강부(30) 및 상기 이송부(20)와 상기 승강부(30)에 의하여 구동하여 자가 이동을 하게 하는 이동다리(410)들로 구성된 다리부(40)를 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)는 판상의 형태로써 후술하는 이동다리(410)들이 축결합되기 위한 측벽(140)이 좌, 우측 단부에서 상측으로 돌출되어 길이방향으로 구비되어 있다.

상기 본체(10)는 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 청소용 롤러(100)가 구비되며, 유리창 청소의 효용성을 증대시키기 위해서는 전, 후방 모두에 한 쌍의 청소용 롤러(110)(120)가 구비되는 것이 보다 바람직하다. 또 상기 청소용 롤러(100)의 외주면에는 유리창을 닦기 위한 천 또는 실리콘 등의 재질로 이루어진 세척부재(미도시)가 탈착 가능하도록 결합된다.

상기 본체(10)의 전, 후방 양측단부에는 본체(10)의 전, 후 이동에 따라 청소용 롤러(100)가 동반 회전하여 청소가 이루어지도록 청소용 롤러(100)의 중심축(111)(121)이 축결합되는 연결 브라켓(114)(124)이 구비되어 있다.

또 상기 본체(10)의 전방 또는 후방 상면에는 상기 청소용 롤러(100)를 구동시키기 위한 모터(130)가 장착되며, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 본체(10)의 후방에 상기 모터(130)가 장착되는 것으로 설명한다.

한 쌍의 청소용 롤러(100) 중 후방 청소용 롤러(110)의 중심축(111)의 외주면 둘레에 제1스프로킷(112)과 제2스프로킷(113)이 나란히 배열되고,

상기 모터(130)의 구동축(131)에는 상기 제1스프로킷(112)과 제1체인벨트(113)로 연결되기 위한 구동스프로킷이 구비되며 상기 전방 청소용 롤러(120)의 중심축(121)에는 상기 제2스프로킷(113)과 제2체인벨트(115)로 연결되기 위한 연동스프로킷(122)이 구비된다.

따라서 본 발명의 유리창 청소용 로봇은 하나의 모터(130)를 통해 전, 후방 청소용 롤러(100)가 모두 연동하여 회전하면서 유리창 외부의 청소가 이루어진다.

상기 스프로킷들과, 체인벨트의 구성은 도면에 도시된 형태뿐만 아니라, 모터(130) 구동을 연동시키기 위한 연결수단, 예를 들어 타이밍벨트를 이용한 연결 방식, 컨베이어벨트를 이용한 연결 방식, 축기어를 이용한 연결 방식 등이 더 고려될 수 있다.

이어서 이송부(20)는 상기 본체(10)의 상면에서 전후진 하는 제1이송부재(210)와 제2이송부재(22) 한 쌍이 좌, 우 배열되어 있다.

그리고 상기 제1이송부재(210)와 제2이송부재(22)의 양측에는 이송부(20)재들의 전후 슬라이딩 이동을 위한 제1실린더(230)와 제2실린더(240)가 구비된다.

상기 제1, 제2실린더(230)(240)는 공압 또는 유압을 이용한 방식 등 다양하게 구현될 수 있으나, 유리창 청소 시 기름 유출로 인한 오염을 방지하기 위하여 공압 방식의 실린더를 채용하는 것이 보다 바람직하며, 이는 후술하는 모든 실린더에도 동일하게 적용된다.

상기 이송부재들(210)(220)은 본체(10)의 전후진 방향을 따라 소정 길이를 갖는 막대형상으로 이루어지며, 상기 본체(10)의 상면에는 상기 이송부재들(210)(220)의 전후진을 가이드하는 가이드부재(250)가 구비된다.

그리고 상기 제1, 제2이송부재(210)(220)는 연결편(232)(242)을 통해 상기 제1, 제2실린더(230)(240)에서 수평방향으로 인출입되는 제1, 제2이송플런저(231)(241)와 연결되어 이송플런저(231)(241)의 인출입에 따라 해당 이송부재(210)(220)가 전후 이동된다.

상기 가이드부재(250)는 본체(10)의 양측 상면과 연결된 연결부(251a)와 연결부의 상측 단부에서 본체(10)의 내측 방향으로 절곡된 구속부(251b)를 갖는 유사'ㄱ'자형 구속가이드(251)와, 본체(10)의 중앙 상면과 연결된 연결부(252a)와 서로 대향하는 방향 즉, 본체(10)의 외측방향으로 연결된 구속부(252b)를 갖는 유사 'T'자형 구속가이드(252)로 구성되고, 상기 유사'ㄱ'자형 구속가이드(251)와 유사 'T'자형 구속가이드(252)가 본체(10)의 전, 후방에 각각 구비되어 상기 구속부들로 인하여 형성되는 내측 공간이 상기 이송부재(210)(220)가 결합되어 안내되는 가이드공간으로 활용된다.

상기 이송부재들(210)(220) 각각은 상면에 후술하는 승강실린더(330)(340)와 프레임(310)(320)으로 구성된 승강부(30)를 통해 복수개의 이동다리(410)들과 결합되어 이송부재(210)(220)의 전후진에 따라 이동다리(410)들의 전후방향 스윙운동의 구동을 가능하게 한다.

이어서 상기 승강부(30)는 상기 이송부재들(210)(220) 각각의 상면 중앙에 결합되는 제1승강실린더(330) 및 제2승강실린더(340)와, 상기 승강실린더(330)(340)들에 의하여 승하강되도록 결합된 제1프레임(310)과 제2프레임(320)으로 구성된다.

상기 승강실린더(330)(340)에 수직방향으로 인출입하는 승강플런저(331)(341)의 상측 단부에는 길이 방향으로 형성된 프레임(310)(320)이 결합되어 있다.

상기 승강플런저(331)(341)는 상기 프레임(310)(320)이 본체(10)의 전후 어느 한 방향으로 기울어지는 것을 방지하기 위한 연결브라켓(미도시)이 더 구비되어 프레임(310)(320)과 볼트 결합되는 것이 바람직하다.

상기 프레임(310)(320)은 상기 이송부재(210)(220)에 상응하는 막대 형상으로 이루어지며 복수개의 이동다리(410)들이 회동되면서 결합되도록 복수개의 회동공이 길이방향을 따라 일렬로 형성되어 있다.

다음 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다리부(40)는 복수개의 이동다리(410)들로 구성되는데, 상기 이동다리(410)는 일측 단부가 상기 프레임(310)(320)의 회동공에 회동되면서 볼트 결합되며 타측이 상기 측벽(140)에 결합되는 회동축볼트(141)를 통해 수직방향 및 전후방향 스윙운동이 가능하도록 결합된 연결부(410a)와, 일측이 상기 연결부(410a)의 타측 단부에서 하향 절곡되고 타측에 유리창에 흡착하여 고정되기 위한 흡착부재(420)가 구비된 지지부(410b)로 구성되며, 상기 연결부(410a)와 상기 지지부(410b)는 일체로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 이동다리(410)의 연결부(410a) 타측은 수직방향으로 관통 형성된 축결합공(414)이 구비되어 회동축볼트(141)를 통해 상기 본체(10)의 측벽(140)에 축결합된다.

상기 이동다리(410)의 축결합부(419)를 구성하는 축결합공(414)은 이송부(20)의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동 및 승강부(30)의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동이 동시에 가능하도록 이동다리의 길이방향을 따라 연장된 여유공간을 갖도록 형성된다.

즉, 일반적인 원형의 축결합공을 통해 힌지 결합 상태로 축결합될 경우 이송부재(210)(220)의 전후진에 연동하여 이동다리(410)가 축결합부(419)를 축으로 전후방향 스윙운동은 가능하나, 흡착부재(420)를 유리창에서 분리시키기 위해선 이동다리(410)의 흡착부재(420)를 승하강시켜야 할 필요가 있으므로 상기 승강부(30)의 승하강에 연동하여 이동다리(410)가 축결합부(419)를 축으로 수직방향 스윙운동이 가능하도록 축결합공(414)의 상하측 단부의 일측에는 여유공간을 형성하여 이동다리(410)의 수직방향 스윙운동 시 회동축볼트(141)에 의한 간섭이 발생하지 않도록 한다.

상기 이동다리(410)는 본체(10)의 좌우측에 복수개가 전후진 방향으로 일렬 로 배열되어 있는데, 내측 단부가 상기 프레임(310)(320)들 각각에 결합됨으로써, 상기 축결합부(419)를 축으로 상기 승강부(30)의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동과, 상기 이송부(20)의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동을 동시에 수행하도록 하여 이동다리(410)를 통한 유리창 청소용 로봇의 자가 이동을 가능하게 한다.

이때 본체(10)의 좌측 또는 우측에 배열되는 이동다리(410)들이 각각이 동일한 프레임(310)(320)에 결합될 경우, 상기 승강부(30)와 이송부(20)의 작동 시 동일방향의 이동다리(410)들만이 동시에 구동되어 흡착부재(420)를 통한 흡착 고정이 본체(10)의 좌우 불균형을 초래하여 안정된 자가 이동을 보장할 수 없다.

이에 본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다리부(40)를 구성하는 좌, 우측 이동다리(410)들이 상기 제1프레임(310)과 상기 제2프레임(320)에 교차 배열되도록 결합되어 이동의 안정감을 확보하였다.

즉, 도 4 및 도 5의 [A]에 도시된 바와 같이, 좌측의 이동다리(410)들이 전방에서부터 제1프레임(310)과 제2프레임(320)에 각각 순서대로 교차 배열되어 결합되고, 우측의 이동다리(410)들이 전방에서부터 제2프레임(320)과 제1프레임(310)에 각각 순서대로 교차 배열되어 결합된다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 본체의 좌, 우측에 4개의 이동다리가 각각 배열되며, 제1프레임(310)에 결합되는 이동다리(410)를 제1이동다리(410A)로 제2프레임(320)에 결합되는 이동다리(410)를 제2이동다리(410B)로 구분하여 설명한다.

이때 상기 제1프레임(310)과 제2프레임(320)이 동일 높이에 배치될 경우 상기 제1이동다리(410A)들과 제2이동다리(410B)들이 교차 배열되므로 동일 방향에위치한 프레임(310)(320)에 의하여 다른 방향에 위치하는 프레임(310)(320)에 결합될 때 간섭이 발생하고, 나아가 축결합부(419)를 축으로 승하강 스윙운동이 이루어질 때 역시 동일 방향의 프레임(310)(320)에 의하여 스윙 경로의 간섭이 발생하여 스윙운동이 이루어지지 않는다.

따라서 도 4 및 도 5의 [B]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1프레임(310)과 제2프레임(320)은 각각의 형성 높이가 서로 상이하도록 구비된다. 이를 위하여 본 발명의 제1승강실린더(330)와 제2승강실린더(340)에 인출입되는 승강플런저(331)(341) 각각은 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비된다.

여기서 승강플런저(331)(341) 각각의 최상측 단부의 높이가 성로 상이하도록 구비된다는 개념은 한 쌍의 승강플런저(331)(341)가 해당 승강실린더(330)(340)에 인출된 상태 즉, 한 쌍의 프레임(310)(320)이 상승하여 프레임(310)(320)에 결합된 이동다리(410)들의 흡착부재(420) 모두가 축결합부(419)를 축으로 하강 스윙운동이 완료된 상태,

또는 한 쌍의 승강플런저(331)(341)가 해당 승강실린더(330)(340)에 인입된 상태 즉, 한 쌍의 프레임(310)(320)이 하강하여 프레임(310)(320)에 결합된 이동다리(410)들의 흡착부재(420) 모두가 축결합부(419)를 축으로 상승 스윙운동이 완료된 상태에서,

제1승강실린더(330)에 인출입되는 승강플런저(331)의 최상측 단부의 높이와 제2승강실린더(340)에 인출입되는 승강플런저(341)의 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비되는 것을 말한다.

즉, 예를 들어 제1프레임(310)이 승하강하면 제1이동다리(410A)들이 해당 축결합부(419)를 축으로 스윙운동이 이루어지는데, 양측 승강실린더(330)(340)에 인출입하는 승강플런저(331)(341)의 최상측 단부의 높이가 동일할 경우 제2프레임(320) 방향(도면에서 본체(10)의 우측방향)에 위치하여 제1프레임(310)에 결합된 제1이동다리(410A)들이 스윙운동되면서 제1이동다리(410A)들의 연결부(410a)가 변위되는 여유 높이가 확보되지 않아 수직방향 스윙운동이 이루어지지 않을 수 있으므로, 본 발명은 프레임(310)(320)의 위치가 결정되어지는 승강플런저(331)(341)의 최상측 단부의 높이를 상이하게 하여 스윙운동을 위한 여유 높이를 확보하도록 하였다.

본 발명에서 승강플런저(331)(341)의 최상측 단부의 높이가 상이하다는 개념은 승강플런저(331)(341)의 승하강 높이가 동일한 한 쌍의 승강실린더(330)(340)가 상기 이송부재들(210)(220) 각각에 각기 다른 높이를 갖도록 결합되는 방식,

또는 한 쌍의 승강실린더(330)(340)가 상기 이송부재들(210)(220) 각각에 동일 높이에 결합되도록 하되, 승강실린더(330)(340) 또는 승강플런저(331)(341) 또는 이들 모두의 길이가 서로 상이하여 종국적으로 승강플런저(331)(341)의 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 결합되는 방식 모두를 포괄하는 개념이다.

본 명세서의 도면에서는 제1승강실린더(330)의 높이를 제2승강실린더(340)의 높이보다 높게 하여 서로 교차되는 이동다리(410)들의 수직방향 스윙운동이 간섭받지 않도록 구비되어 있는 것을 대표하여 도시하고 있다.

다음 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동다리(410)들 각각은 지지부(410b) 말단부에 흡착부재(420)가 구비되어 이동다리(410)들이 비구동상태에서 유리창에 흡착하여 고정될 수 있도록 한다. 특히 이동다리(410)의 흡착부재(420)가 해당 축결합부(419)를 축으로 하강 스윙하였을 때 흡착부재(420)가 유리창에 흡착되도록 함으로써, 견고한 흡착력을 보장할 수 있도록 한다.

상기 흡착부재(420) 각각은 상기 이동다리(410)에 결합되는 캡(421)과, 상기 캡(421)에 내장되는 흡착실린더(422)와, 상기 흡착실린더(422)에 인출입되면서 승하강되는 흡착플런저(424)와, 상기 흡착플런저(424)의 하측 단부에 결합되어 흡착플런저(424)의 승하강에 따라 유링창에 흡착 및 분리가 행해지는 흡착패드(425)를 포함하여 구성된다.

상기 흡착실린더(422) 역시 공압 방식을 통해 구동되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기 캡(421)에는 공압 공급 호스(426)가 통과할 수 있는 통과공(423)이 구비되어 있다.

상기 흡착실린더(422)는 해당 플런저의 인출입을 위하여 두 개의 공압 공급 호스(426)와 연결될 수 있으나, 제조 용이성 확보 및 제조 단가의 절감을 위하여 하나의 공압 공급 호스(426)와 연결되어 공압을 통해 흡착플런저(424)의 상승 또는 하강이 이루어지도록 하고, 흡착실린더(422) 내부에 흡착플런저(424)에 탄성력을 제공하는 탄성체를 구비하여 공압이 공급되지 않을 경우 공압이 공급될 때의 반대 방향으로 승강플런저(331)(341)의 승하강이 이루어지도록 할 수 있다.

특히, 상기 탄성체는 코일스프링(427)으로 구성되고 흡착플런저(424)가 하측방향으로 탄성지지되도록 구비되어 이동다리(410)가 해당 축결합부(419)를 축으로 하강 스윙운동을 할 때 공압의 공급이 이루어지지 않은 상태에서 코일스프링(427)의 탄성력에 의하여 흡착플런저(424)가 흡착실린더(422)에서 인출되면서 흡착패드(425)를 하측으로 가압하여 흡착패드(425)의 흡착공간에 공기를 배출시켜 진공상태를 만듦으로써 강한 흡착력을 확보하도록 하고,

이동다리(410)가 해당 축결합부(419)를 축으로 상승 스윙운동을 할 때 공압의 공급이 이루어져 흡착플런저(424)가 흡착실린더(422)에 인입되면서 흡착패드(425)를 상측으로 가압하여 흡착패드(425)가 유리창으로부터 용이하게 분리되도록 한다.

이는 이동다리(410)가 하측방향으로 스윙운동하는 힘과 함께 탄성력이 가해져 흡착패드(425)가 흡착을 위한 충분한 가압이 이루어지는데 반하여, 이동다리(410)가 상측방향으로 스윙운동을 할 때에는 흡착패드(425)의 상측 중앙부를 개별적으로 상승시켜 흡착공간으로 공기 유입이 바로 이루어져 유리창으로부터 분리가 용이하도록 하기 위한 구성이다.

도면에 도시되지 않았으나, 상기 본체에는 상기 실린더들을 작동시키기 위한 공압 공급 수단이 더 장착된다.

그리고 상기 본체(10)에는 유리창 청소 로봇의 구동을 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비되며, 상기 제어부는 청소의 대상이 되는 건물의 외벽 유리창에 대한 정보를 미리 입력하여 입력된 좌표 정보를 기반으로 자가 이동하면서 청소를 수행하도록 하고,

경우에 따라 상기 제어부는 유선 또는 무선 방식으로 컨트롤러(100)와 연결되어 작업자가 로봇을 직접 제어하도록 할 수 있다.

또한 상기 본체(10)의 전후좌우에는 센서(미도시)가 더 구비되어 이동 방향에 방해물이 감지되거나, 흡착부재(420)가 흡착하여 고정될 수 있는 유리창이 없는 빈 공간으로 감지될 경우 이동을 멈추고 회피 구동이 되도록 할 수 있다.

그밖에 상기 본체(10)에는 상기 청소용 롤러(100)의 세정력을 높이기 위한 세척제 및 물 분사장치가 더 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 본체(10)는 별도의 호스와 연결되어 상시적으로 물이 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 유리창 청소 로봇의 동작을 설명한다.

우선 도 3a의 [A] 및 도 4의 [A]에 도시된 바와 같이, 모든 이동다리(410)들이 하강 스윙운동이 완료된 정위치 상태에서 흡착부재(420)들은 유리창에 흡착되어 로봇이 고정된다.

로봇이 정지된 상태에서는 상기 흡착부재(420)가 유리창에 밀착되는 상태이므로 상기 승강실린더(330)(340)의 승강플런저(331)(341)는 모두 상승하여 인출된 상태로 각 승강플런저(331)(341)와 결합된 프레임(310)(320)들 역시 상승하여 모든 이동다리(410)들이 해당 축결합부(419)를 축으로 하강 스윙운동이 완료된 상태이며,

모든 흡착부재(420)의 흡착실린더(422) 내에는 공압이 유입되지 않고 코일스프링(427)에 의하여 흡착플런저(424)가 하강하여 흡착패드(425)를 하측으로 가압하면서 유리창에 고정된다.

그리고 제1이동다리(410A)들에 구비되는 흡착부재(420)의 흡착실린더(422)에서 공압이 유입되면, 해당 흡착플런저(424)가 상승하면서 흡착패드(425)를 유리창으로부터 분리시키고,

흡착패드(425)의 분리 동작과 동시에 도 3a의 [B] 및 도 5의 [B]에 도시된 바와 같이, 제1승강실린더(330)가 작동하여 해당 승강플런저(331)를 하강시키면 제1프레임(310)이 하강되면서, 제1프레임(310)에 결합된 제1이동다리(410A)들이 해당 축결합부(419)를 축으로 상승 스윙운동이 이루어지면서 유리창으로부터 완전히 분리된다.

다음 흡착부재(420)의 분리가 완료되면 도 3b의 [C] 및 도 5의 [A]에 도시된 바와 같이, 상기 제1실린더(330)가 작동하여 상기 제1이송부재(210)를 후진시키고, 이에 따라 제1이송부재(210)와 연동하여 작동하는 제1승강실린더(330)와 제1프레임(310)이 동반하여 후진하게 되며, 제1프레임(310)에 회동 가능하도록 결합된 제1이동다리(410A)들은 해당 축결합부(419)를 축으로 전진방향 스윙운동을 하면서 제1이동다리(410A)들의 지지부(410b)에 구비된 흡착부재(420)들이 동시에 전방으로 이동된다.

이어서 도 3b의 [D] 및 도 4의 [B]에 도시된 바와 같이, 상기 제1승강실린더(330)가 작동하여 제1승강플런저(331)(341)를 다시 상승시키면 제1프레임(310)이 상승되면서 제1프레임(310)과 연결된 이동다리(410)들이 수직방향으로 스윙운동을 하여 흡착부재(420)를 유리창으로 밀착시켜 가압하고, 이때 해당 흡착부재(420)의 승강실린더(330)(340)에서 공압이 해제되면서 코일스프링(427)의 탄성력으로 인하여 승강플런저(331)(341)가 하강되면서 흡착패드(425)를 하측 방향으로 가압하여 유리창에 흡착 고정된다.

다음 제2이송다리들(410B)에 구비된 흡착부재(420)가 유리창으로부터 흡착이 해제되면서 제2승강실린더(340)가 작동하여 제2프레임(320)을 하강시키면 이와 연결된 제2이송다리(410B)들이 해당 축결합부(419)를 축으로 상승 스윙운동이 이루어진 후, 상기 제1실린더(230)가 다시 작동하여 제1이송부재(210)를 전진시키면 이와 연동하여 제1프레임(310)이 전진하면서 이와 연결된 제1이동다리(410A)들이 해당 축결합부(419)를 축으로 수평방향 스윙운동이 이루어지면서 제1이송부재(210)의 이동 거리만큼 본체(10)가 전진하게 된다.

다음 제2이동다리(410B)들이 상술한 제1이동다리(410A)와 같은 구동을 하게 되고, 이와 같은 동작이 반복되면서 이동다리(410)들의 흡착부재(420)가 전진된 거리만큼 본체(10)가 전진된다.

그리고 본체(10)가 전진되는 것과 동시에 상기 모터(130)가 계속 작동하여 전, 후방 청소용 롤러(100)를 회전시킴으로써 건물 외벽의 유리창을 청소하게 된다.

그리고 상술한 이동 동작 중 이송부(20)의 작동 방향이 반대로 이루어질 경우에는 유리창 청소 로봇의 후진이 이루어진다.

또한 도면에 도시되지 않았으나, 상기 본체(10)는 상기 이송부(20)와 승강부(30) 및 다리부(40)의 구성들이 결합된 분체가 상면에 구비되고, 상기 분체는 본체 중앙에 회전축을 중심으로 좌우 회전되도록 결합되어 유리창 청소 로봇의 방향 전환이 필요한 경우 분체가 일방향으로 회전한 후 상술한 구동을 통해 방향을 전환하여 이동할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 유리창 청소 로봇을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 본체 20 : 이송부
30 : 승강부 40 : 다리부
100 : 롤러 130 : 모터
140 : 측벽
210 : 제1이송부재 220 : 제2이송부재
230 : 제1실린더 240 : 제2실린더
250 : 가이드부재
310 : 제1프레임 320 : 제2프레임
330 : 제1승강실린더 340 : 제2승강실린더
410 : 이동다리 420 : 흡착부재

Claims (4)

1. 모터에 의하여 작동하는 청소용 롤러가 구비된 본체;
   상기 본체에서 실린더의 작동에 따라 전후 슬라이딩 이동하는 제1이송부재와 제2이송부재로 구성된 이송부;
   상기 이송부의 이송부재들 각각에 구비된 제1승강실린더와 제2승강실린더에 의하여 승하강 되도록 결합된 제1프레임과 제2프레임으로 구성되는 승강부; 및
   일측이 상기 제1프레임 또는 상기 제2프레임에 연결되어 있고, 타측에 유리창에 흡착 가능하도록 구비된 흡착부재가 구비되고, 상기 본체의 양측에 축결합되는 축결합부를 축으로 상기 승강부의 승하강에 따른 수직방향 스윙운동과 상기 이송부의 전후진에 따른 전후방향 스윙운동을 동시에 수행하는 복수개의 이동다리들로 구성되며, 상기 본체의 양측에 결합된 이동다리들이 본체의 길이방향을 따라 상기 제1프레임과 상기 제2프레임에 상호 교차되도록 결합되어 있는 다리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리창 청소 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1승강실린더와 상기 제2승강실린더에 인출입되는 승강체 각각은 최상측 단부의 높이가 서로 상이하도록 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유리창 청소 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 축결합부는 상기 이동다리에 관통하여 형성된 축결합공과, 상기 축결합공을 관통하여 상기 본체의 양측에 결합되는 회동축볼트로 이루어지되,
   상기 축결합공은 이동다리의 길이방향을 따라 연장된 여유공간을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리창 청소 로봇.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡착부재는 상기 이동다리에 결합되는 캡과,
   상기 캡에 내장되는 흡착실린더와,
   상기 흡착실린더에 인출입되면서 승하강하는 흡착플런저와,
   상기 흡착플런저의 하측 단부에 결합되어 승하강에 따라 유리창에 흡착 및 분리가 이루어지는 흡착패드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리창 청소 로봇.

Images