KR101449399B1 - 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기 및 그 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
고층건물 외벽 청소기의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시를 각각 전방 및 후방 주행바퀴와 일체형으로 결합되도록 형성함으로써 구동축의 회전에 의해 브러시의 동작과 고층건물 외벽 청소기의 주행이 동시에 이루어질 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 보다 효율적으로 동작시킬 수 있고, 또한, 고층건물 외벽 청소기를 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동시킬 때 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 감지하여 검출값이 기준값보다 크면 고층건물 외벽 청소기를 압착 방식으로 건물외벽에 고정시킬 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 안전하게 동작시킬 수 있는, 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기 및 그 구동 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 고층건물 외벽 청소기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고층건물의 외벽 또는 유리창을 청소하도록 고층건물의 옥상 및 외벽에 설치되어 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하는 고층건물 외벽 청소기 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 건축기술의 발전에 따라 도시를 기반으로 하는 많은 고층건물들이 생겨나고 있고, 이러한 고층건물들은 도시의 발전을 나타내는 척도로 자리잡게 됨에 따라 보다 높고 화려한 형태로 진화하고 있다. 하지만 이러한 고층건물의 증가에 따라 그에 수반되는 문제점도 많이 발생하고 있는 실정이다.
예를 들면, 기존의 연립주택이나 아파트와는 달리 건물의 크기 및 높이가 증가함에 따라, 이를 유지관리하기 위해서 기존에 사용되던 인력을 통한 방법은 안전성, 실용성 및 경제성에 있어서 한계에 다다르고 있다. 이에 따라 고층건물의 유지관리에 대한 관심이 매우 높아지고 있으며, 특히, 사람의 손이 닿지 않는 외벽에 대한 유지관리의 자동화에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
일반적으로, 건물의 외벽이나 유리창을 청소하는 방법에 있어서, 저층 건물인 경우 고압호스를 이용하여 분무방식으로 물을 뿌려 청소하는 방법을 이용하기도 하는데, 이러한 방법은 고층 건물인 경우 청소가 불가능하였다. 특히, 이러한 고층건물의 외벽은 비, 눈, 먼지, 각종 매연 등으로 쉽게 그을리거나 이들이 묻어 있어 보기에도 매우 불결하고 또는 미관상으로도 자주 청소를 하여야 한다.
예를 들면, 이러한 고층건물의 외벽을 청소할 때에는 건물의 옥상에 로프를 묶고 이러한 로프에 작업자가 매달려 건물의 외벽을 이동하면서 수작업으로 건물의 외벽과 유리창을 손으로 청소하였기 때문에 청소시간 및 청소비용이 많이 소모되는 비효율적인 문제점이 있었으며, 특히 작업환경이 나빠서 고도의 숙련공이 아니면 작업에 임할 수 없고, 안전사고의 위험성 등의 문제로 인하여 청소를 자주할 수 없다는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 고층건물에 작업자가 매달려 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 사진으로서, 고층건물의 외벽(10)에서 로프(20)에 작업자(30)가 매달려 고층건물의 외벽(10)을 이동하면서 수작업으로 고층건물의 외벽(10) 또는 유리창을 손으로 청소하는 것을 나타낸다.
또한, 도 2는 종래의 기술에 따른 인양장치 및 곤돌라 방식으로 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 사진으로서, 고층건물의 옥상(40)에 인양장치(50) 및 곤돌라(60)를 설치한 후에, 작업자가 곤돌라(60)에 탑승하여 고층건물의 외벽을 청소하는 것을 나타낸다.
또한, 도 3은 종래의 기술에 따른 레일방식의 작업대차를 사용하여 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 도면으로서, 고층건물의 옥상에 인양장치(70) 및 작업대차(90)를 설치하고, 고층건물의 외벽에 레일(80)을 설치한 후에 상기 레일(80)을 따라 수직 방향으로 이동시키면서 고층건물의 외벽을 청소하는 것을 나타낸다.
전술한 바와 같은 문제점 등으로 인하여 고층건물의 외벽 청소를 자주 실시할 수 없고, 도시미관을 해치게 되고, 특히 매연에서 발생되는 화학적 작용에 의해 건물의 외벽을 손상시켜 건물의 수명을 단축시키는 문제점을 야기하고 있다.
한편, 최근까지 건물의 외벽에 대한 이동을 위해 다양한 방식의 등반 방법이 제안되었다. 외벽에서 동작하는 로봇의 경우, 다른 로봇들과 달리 중력에 의한 영향이 매우 크기 때문에 기존과 다른 방식의 접근이 요구된다. 외벽 접근방식으로 분류하자면 크게 흡착, 자석, 와이어 이동, 가이드 레일 형태로 나눌 수 있고, 이를 바탕으로 하는 많은 로봇시스템이 연구되어 왔다. 하지만 건물외벽에 대한 유지 관리 관점에서, 단순한 외벽의 이동만으로는 적용할 수 있는 범위가 매우 한정된다.
예를 들면, 최근 100층 이상의 고층건물의 증가로 인해 외벽 청소에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 대부분의 고층건물의 경우, 커튼월(Curtain-Wall)을 추세로 하여 시공이 이루어지고 있기 때문에 유리에 대한 청소가 매우 중요한 사항이 되었다. 하지만 현재까지 건물 청소 작업은 자동화 장비에 의존하지 않고 인력에 의해 대부분 이루어지고 있고, 이러한 경우, 바람에 의한 흔들림이나 외부의 충격으로 인해 작업자의 추락 위험이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 건물 외벽 청소로봇에 대한 개발이 많이 이루어지고 있다.
이러한 건물 외벽 청소로봇으로는, 예를 들면, 수직 이동형 청소로봇, 수평 이동형 청소로봇 및 전방향 이동형 청소로봇 등이 있다.
구체적으로, 수직 이동형 청소로봇은 가장 대표적인 건물 외벽 청소로봇으로서, 옥상에 설치된 트롤리 크레인을 통해 상하좌우 이동이 이루어지는 방식이다. 이러한 수직 이동형 청소로봇의 경우, 로봇의 이동은 전적으로 크레인에 의존하며, 커튼월과 직접 닿지 않도록 하는 장치를 통해 이동하면서 건물외벽이나 유리의 표면을 청소한다.
또한, 수평이동로봇은 크레인의 와이어지지 없이 건물에 설치된 레일을 따라 독자적으로 이동을 수행하게 되고, 청소가 끝난 뒤 수직 도킹로봇과 결합하여 청소작업을 수행할 다음 층으로 이동하는 형태를 취하고 있다. 하지만, 이러한 수평로봇이 한 층의 작업이 완료되었을 때 로봇의 도킹 및 삽입을 사람의 힘으로 해야 한다는 부분과 수직 및 수평 두 대의 로봇이 유기적으로 동시에 작동되어야 한다는 단점을 가지고 있다.
또한, 전방향 이동형 청소로봇은 와이어의 지지 없이 독립적으로 여러 개의 흡착패드를 이용하여 유리면에 붙어서 청소를 수행하는 방식이 존재한다. 하지만 직각의 벽면에서 사용하기에는 낙하에 대한 문제가 완전히 해결되지 않아 다른 로봇들에 비해 실용성이 낮다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고층건물 외벽 청소기의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시를 각각 전방 및 후방 주행바퀴와 일체형으로 결합되도록 형성함으로써, 구동축의 회전에 의해 브러시의 동작과 고층건물 외벽 청소기의 주행이 동시에 이루어질 수 있는, 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 고층건물 외벽 청소기를 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동시킬 때 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 감지하여 검출값이 기준값보다 크면 고층건물 외벽 청소기를 압착 방식으로 건물외벽에 고정시킬 수 있는, 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기는, 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기에 있어서, 인양 와이어에 의해 수직방향으로 승하강하는 청소기 하우징; 상기 청소기 하우징의 중앙 하단에 다수 배치되고, 물을 분사하여 건물외벽을 청소하는 물분사 노즐; 상기 청소기 하우징의 중앙 하부에 설치되고, 동력발생 모터에서 발생된 동력을 전달하는 구동축; 상기 청소기 하우징의 일 측면에 배치되고, 상기 구동축과 체결되어 회전하는 회전벨트; 상기 회전벨트의 전단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거 브러시; 상기 회전벨트의 후단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 분사된 물기를 제거하는 물기 제거 브러시; 및 상기 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시와 각각 결합되고, 상기 구동축의 회전에 따라 주행하는 전방 및 후방 주행바퀴를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시 각각은 상기 구동축의 회전에 따라 상기 회전벨트를 통해 동시에 회전하고, 상기 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시 각각은 회전축에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체될 수 있다.
본 발명에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기는, 상기 청소기 하우징의 상면에 배치되고, 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 검출하는 풍속센서; 상기 풍속센서의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기가 벽체에 압착되어 고정되도록 공기를 흡입하는 압착용 호스; 및 상기 청소기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 압착용 호스가 공기를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 진공발생 모터를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압착용 호스는 상기 청소기 하우징의 전방 하단 및 후방 하단에 각각 설치되어, 상기 전방 및 후방 주행바퀴가 상기 고층건물 외벽 청소기가 건물외벽으로부터 이탈되지 않도록 부착상태를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 청소기 하우징의 전단 및 후단에 각각 물막이가 형성되어 상기 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시로부터 발생된 오수의 비산을 차단하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법은, 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법에 있어서, a) 옥상 및 건물외벽에 고층건물 외벽 청소기를 설치하는 단계; b) 인양장치에 매달린 고층건물 외벽 청소기를 건물외벽을 따라 이동시키는 단계; c) 상기 고층건물 외벽 청소기에 설치된 풍속센서의 검출값이 기준값보다 큰지 여부를 실시간으로 확인하는 단계; d) 상기 풍속센서의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기의 동작을 중지시키고 압착용 호스를 통해 건물외벽에 고정시키는 단계; e) 상기 풍속센서 검출값이 상기 기준값보다 크지 않은 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기의 전방 및 후방에 설치된 전방 및 후방 카메라가 건물외벽 상태를 촬영하는 단계; f) 상기 고층건물 외벽 청소기에 연결된 물공급 호스를 통해 물탱크에 물을 공급하는 단계; g) 상기 물탱크에 저장된 물을 물분사 노즐을 통해 건물외벽에 분사하여 청소를 실시하는 단계; h) 동력발생 모터가 구동축을 회전시킴에 따라 상기 구동축에 결합된 회전벨트를 회전시키는 단계; 및 i) 상기 회전벨트 전방의 이물질 제거 브러시 및 상기 회전벨트 후방의 물기 제거 브러시를 회전 구동시키는 단계를 포함하되, 상기 i) 단계의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시는 각각 전방 및 후방 주행바퀴와 일체형으로 결합되어 구동되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 d) 단계는 상기 청소기 하우징의 내부에 배치되어 흡입력을 제공하는 진공발생 모터에 의해 상기 압착용 호스가 공기를 흡입함으로써 상기 고층건물 외벽 청소기가 건물외벽에 압착 고정될 수 있다.
여기서, 상기 i) 단계의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시각각은 상기 구동축의 회전에 따라 상기 회전벨트를 통해 동시에 회전시키며, 상기 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시 각각은 회전축에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체될 수 있다.
여기서, 상기 고층건물 외벽 청소기는 내장된 청소기 제어부에 의해 상기 물분사 노즐, 상기 동력발생 모터, 상기 압착용 호스의 동작을 제어하거나, 또는 상기 청소기 제어부와 유선이나 무선으로 통신하도록 옥상에 설치된 사용자 단말에 의해 원격 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고층건물 외벽 청소기의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시를 각각 전방 및 후방 주행바퀴와 일체형으로 결합되도록 형성함으로써, 구동축의 회전에 의해 브러시의 동작과 고층건물 외벽 청소기의 주행이 동시에 이루어질 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 효율적으로 동작시킬 수 있고, 고층건물 외벽을 보다 효율적으로 청소할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고층건물 외벽 청소기를 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동시킬 때 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 감지하여 검출값이 기준값보다 크면 고층건물 외벽 청소기를 압착 방식으로 건물외벽에 고정시킬 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 안전하게 동작시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 고층건물에 작업자가 매달려 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 사진이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 인양장치 및 곤돌라 방식으로 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 레일방식의 작업대차를 사용하여 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 블록구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시에 주행바퀴가 일체형으로 결합되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 저면을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 회전벨트에 의해 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시가 회전 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기가 고층건물 외벽에 압착되어 고정되는 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 인양장치 및 곤돌라 방식으로 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 사진이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 레일방식의 작업대차를 사용하여 건물외벽을 청소하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 블록구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시에 주행바퀴가 일체형으로 결합되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 저면을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 회전벨트에 의해 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시가 회전 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기가 고층건물 외벽에 압착되어 고정되는 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 블록구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)는, 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기로서, 청소기 하우징(110), 전방 및 후방 카메라(230a, 230b), 물분사 노즐(160), 구동축(190), 회전벨트(200), 이물질 제거 브러시(210), 물기 제거 브러시(220), 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b), 풍속센서(240), 압착용 호스(260a, 260b) 및 진공발생 모터(250) 등을 포함한다. 이때, 옥상에는 사용자 단말(310), 인양장치(320) 및 물 공급부(330)가 설치되고, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)는 상기 인양장치(320)에 매달려서 상기 물 공급부(330)로부터 물을 공급받을 수 있도록 건물외벽에 설치된다.
청소기 하우징(110)은 인양 와이어(120)에 의해 수직방향으로 상승 또는 하강하게 된다. 여기서, 상기 인양 와이어(120)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 청소기 하우징(110)의 후방 상면에 형성된 와이어 정착부(130)에 정착되어 공중에서 고층건물 외벽 청소기(100)를 붙잡아 매달리게 하는 역할을 한다. 여기서, 후술하는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 청소기 하우징(110)의 전단 및 후단에 각각 물막이(111a, 111b)가 각각 형성되어 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)로부터 발생된 오수의 비산을 차단할 수 있다.
전방 카메라(230a)는, 후술하는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 청소기 하우징(110)의 상면 전방에 설치되고, 건물외벽의 장애물 또는 건물외벽의 오염도를 확인하기 위해 고층건물 외벽 청소기의 전방을 촬영하고, 또한, 후방 카메라(230b)는 상기 청소기 하우징(110)의 상면 후방에 설치되고, 건물외벽의 청소상태를 확인하기 위해 고층건물 외벽 청소기의 후방을 촬영한다.
물분사 노즐(160)은, 후술하는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 청소기 하우징(110)의 중앙 하단에 다수 배치되고, 물을 분사하여 건물외벽을 청소하게 된다. 구체적으로, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이, 옥상에서 연장된 물공급 호스(140)를 통해 상기 청소기 하우징(110) 내에 배치된 물탱크(150)에 물이 공급되고, 상기 물탱크(150)의 물은 상기 물분사 노즐(160)을 통해 건물외벽에 분사된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)에 물분사를 통해 건물외벽을 청소하는 것으로 설명하였지만, 물 대신에 세정액을 분사하여 건물외벽을 청소할 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.
구동축(190)은 상기 청소기 하우징(110)의 중앙 하부에 설치되고, 동력발생 모터(180)에서 발생된 동력을 전달하고, 회전벨트(200)는 상기 청소기 하우징(110)의 일 측면에 배치되고, 상기 구동축(190)과 체결되어 회전한다.
이물질 제거 브러시(210)는 상기 회전벨트(200)의 전단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 부착된 이물질을 제거하고, 물기 제거 브러시(220)는 상기 회전벨트(200)의 후단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 분사된 물기를 제거한다. 이때, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 상기 구동축(190)의 회전에 따라 상기 회전벨트(200)를 통해 동시에 회전하게 된다. 또한, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 회전축(211, 221)에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 간편하게 교체될 수 있다.
전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)는 각각 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)와 결합되고, 상기 구동축(190)의 회전에 따라 함께 구동된다.
또한, 풍속센서(240)는 상기 청소기 하우징(110)의 상면에 배치되고, 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 검출한다. 예를 들면, 건물외벽에 돌풍이 발생할 경우, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 외벽 청소기(100)가 흔들리거나 추락하는 것을 방지하도록 이를 실시간으로 감지하는 역할을 한다.
압착용 호스(260a, 260b)는 상기 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기가 벽체에 압착되어 고정되도록 공기를 흡입한다. 이때, 상기 압착용 호스(260a, 260b)는 상기 청소기 하우징(110)의 전방 하단 및 후방 하단에 각각 설치되어, 상기 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)가 상기 고층건물 외벽 청소기가 건물외벽으로부터 이탈되지 않도록 부착상태를 유지시킬 수도 있다.
진공발생 모터(250)는 상기 청소기 하우징(110)의 내부에 배치되고, 상기 압착용 호스(260a, 260b)가 공기를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100), 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 통신모듈(160) 및 청소기 제어부(170)를 포함하며, 상기 물분사 노즐(160), 동력발생 모터(180), 진공발생 모터(250), 압착용 호스(260a, 260b)의 동작은 상기 내장된 청소기 제어부(170)에 의해 직접 제어되거나, 또는, 상기 청소기 제어부(170)와 유선이나 무선으로 통신하도록 옥상에 설치된 사용자 단말(310)에 의해 원격 제어될 수 있다.
구체적으로, 건물 옥상에 사용자 단말(310), 인양장치(320) 및 물 공급부(330) 등이 배치될 수 있고, 이때, 상기 사용자 단말(310)은 원격 제어부(311), 디스플레이(312) 및 제2 통신모듈(313) 등을 포함할 수 있고, 상기 제2 통신모듈(313)을 통해 상기 제1 통신모듈(160)과 통신하면서 상기 고층건물 외벽 청소기(100)를 원격 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 통신모듈(160) 및 제2 제2 통신모듈(313)은 유선으로 연결될 수 있지만, 근거리 무선통신모듈인 것이 바람직하다.
인양장치(320)는 상기 고층건물 외벽 청소기(100)를 하강 및 상승시키도록 예를 들면, 상기 인양 와이어(120)가 상기 인양장치(320)의 보빈(도시되지 않음)에 감겨 있고, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)가 하강 시에 상기 인양 와이어(120)가 수직 하부 방향으로 연장될 수 있다.
물 공급부(330)는 상기 물공급 호스(140)를 통해 물을 공급하기 위한 것으로, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)가 하강 시에 상기 물공급 호스(140)가 수직 하부 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시에 주행바퀴가 일체형으로 결합되는 것을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)는 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)가 각각 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)와 결합되고, 상기 구동축(190)의 회전에 따라 함께 구동될 수 있다.
또한, 전방 카메라(230a)는 상기 청소기 하우징(110)의 상면 전방에 설치되고, 건물외벽의 장애물 또는 건물외벽의 오염도를 확인하기 위해 고층건물 외벽 청소기의 전방을 촬영하고, 또한, 후방 카메라(230b)는 상기 청소기 하우징(110)의 상면 후방에 설치되고, 건물외벽의 청소상태를 확인하기 위해 고층건물 외벽 청소기의 후방을 촬영한다. 이때, 건물외벽의 장애물 또는 건물외벽의 오염도는 사용자 단말(310)의 디스플레이를 통해 작업자가 확인할 수 있고, 또는, 고층건물 외벽 청소기(100) 내에 별도의 알고리즘을 통해서 자동으로 확인하는 것도 가능하다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 저면을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기에서 회전벨트에 의해 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시가 회전 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 물분사 노즐(160)은 상기 청소기 하우징(110)의 중앙 하단에 다수 배치되고, 물을 분사하여 건물외벽을 청소하게 된다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 옥상에서 연장된 물공급 호스(140)를 통해 상기 청소기 하우징(110) 내에 배치된 물탱크(150)에 물이 공급되고, 상기 물탱크(150)의 물은 상기 물분사 노즐(160)을 통해 건물외벽에 분사될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 상기 구동축(190)의 회전에 따라 상기 회전벨트(200)를 통해 동시에 회전하도록 체결된다. 이때, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 회전축(211, 221)에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기가 고층건물 외벽에 압착되어 고정되는 것을 예시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기(100)에서, 상기 풍속센서(240)는 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 검출하여, 예를 들면, 건물외벽에 돌풍이 발생할 경우, 압착용 호스(260a, 260b)는 상기 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기가 벽체에 압착되어 고정되도록 공기를 흡입한다. 이때, 진공발생 모터(250)가 상기 압착용 호스(260a, 260b)가 공기를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공한다. 이때, 건물 옥상에 사용자 단말(310), 인양장치(320) 및 물 공급부(330) 등이 배치될 수 있고, 상기 사용자 단말(310)에 의해 상기 고층건물 외벽 청소기(100)의 동작이 원격 제어될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 외벽 청소기(100)가 흔들리거나 추락하는 것을 방지할 수 있다.
[브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법]
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법은, 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법으로서, 먼저, 옥상 및 건물외벽에 고층건물 외벽 청소기(100)를 설치한다(S110). 예를 들면, 옥상에 사용자 단말(310), 인양장치(320) 및 물 공급부(330)가 설치되고, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)는 상기 인양장치(320)에 매달려서 상기 물 공급부(330)로부터 물을 공급받을 수 있도록 건물외벽에 설치될 수 있다.
다음으로, 인양장치(320)에 매달린 고층건물 외벽 청소기(100)를 건물외벽을 따라 이동시킨다(S120).
다음으로, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)에 설치된 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰지 여부를 실시간으로 확인한다(S130).
다음으로, 상기 풍속센서(240) 검출값이 상기 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)의 이동을 중지하고, 압착용 호스(260a, 260b)를 통해 건물외벽에 고정시킨다(S140). 즉, 상기 청소기 하우징(110)의 내부에 배치되어 흡입력을 제공하는 진공발생 모터(250)에 의해 상기 압착용 호스(260a, 260b)가 공기를 흡입함으로써 상기 고층건물 외벽 청소기(100)가 건물외벽에 압착 고정시킬 수 있다.
다음으로, 상기 풍속센서(240)의 검출값이 상기 기준값보다 크지 않은 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)의 전방 및 후방에 설치된 전방 및 후방 카메라(203a, 230b)가 장애물이 있는지 또는 건물외벽의 오염도를 확인하도록 건물외벽 상태를 촬영한다(S150).
다음으로, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)에 연결된 물공급 호스(140)를 통해 물탱크(150)에 물을 공급한다(S160).
다음으로, 상기 물탱크(150)에 저장된 물을 물분사 노즐(160)을 통해 건물외벽에 분사하여 청소를 실시한다(S170).
다음으로, 동력발생 모터(180)가 구동축(190)을 회전시킴에 따라 상기 구동축(190)에 결합된 회전벨트(200)를 회전시킨다(S180).
다음으로, 상기 회전벨트(200) 전방의 이물질 제거 브러시(210) 및 상기 회전벨트(200) 후방의 물기 제거 브러시(220)를 회전 구동시킨다(S190). 여기서, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)는 각각 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)와 일체형으로 결합되어 구동된다. 또한, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 상기 구동축(190)의 회전에 따라 상기 회전벨트(200)를 통해 동시에 회전시키며, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 회전축(211, 221)에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체될 수 있다.
또한, 상기 S150 내지 S190 단계는 실시간으로 검출되는 상기 풍속센서(240) 검출값이 기준값보다 크면 동작을 중지하고, 상기 풍속센서(240) 검출값이 기준값보다 작아진 후에 동작을 수행하게 된다.
전술한 바와 같이, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)는 내장된 청소기 제어부(170)에 의해 상기 물분사 노즐(160), 상기 동력발생 모터(180), 상기 압착용 호스(260a, 260b)의 동작을 제어하거나, 또는 상기 청소기 제어부(170)와 유선이나 무선으로 통신하도록 옥상에 설치된 사용자 단말(310)에 의해 원격 제어될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 고층건물 외벽 청소기의 이물질 제거 브러시 및 물기 제거 브러시를 각각 전방 및 후방 주행바퀴와 일체형으로 결합되도록 형성함으로써, 구동축의 회전에 의해 브러시의 동작과 고층건물 외벽 청소기의 주행이 동시에 이루어질 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 보다 효율적으로 동작시킬 수 있다. 또한, 고층건물 외벽 청소기를 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동시킬 때 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 감지하여 검출값이 기준값보다 크면 고층건물 외벽 청소기를 압착 방식으로 건물외벽에 고정시킬 수 있고, 이에 따라 고층건물 외벽 청소기를 안전하게 동작시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 고층건물 외벽 청소기
110: 청소기 하우징
111a, 111b: 물막이
120, 120a, 120b: 인양 와이어(고정줄)
130, 130a, 130b: 와이어 정착부
140: 물공급 호스
150: 물탱크
160: 물분사 노즐
160: 제1 통신모듈
170: 청소기 제어부
180: 동력발생 모터
190: 구동축
200: 회전벨트
210: 이물질 제거 브러시
220: 물기 제거 브러시
270a: 전방 주행바퀴
270b: 후방 주행바퀴
230: 카메라
230a: 전방 카메라
230b: 후방 카메라
240: 풍속센서
250: 진공발생 모터
260, 260a, 260b: 압착용 호스
310: 사용자 단말
320: 인양장치
330: 물 공급부
311: 원격 제어부
312: 디스플레이
313: 제2 통신모듈
110: 청소기 하우징
111a, 111b: 물막이
120, 120a, 120b: 인양 와이어(고정줄)
130, 130a, 130b: 와이어 정착부
140: 물공급 호스
150: 물탱크
160: 물분사 노즐
160: 제1 통신모듈
170: 청소기 제어부
180: 동력발생 모터
190: 구동축
200: 회전벨트
210: 이물질 제거 브러시
220: 물기 제거 브러시
270a: 전방 주행바퀴
270b: 후방 주행바퀴
230: 카메라
230a: 전방 카메라
230b: 후방 카메라
240: 풍속센서
250: 진공발생 모터
260, 260a, 260b: 압착용 호스
310: 사용자 단말
320: 인양장치
330: 물 공급부
311: 원격 제어부
312: 디스플레이
313: 제2 통신모듈
Claims (9)
- 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기에 있어서,
인양 와이어(120)에 의해 수직방향으로 승하강하는 청소기 하우징(110);
상기 청소기 하우징(110)의 중앙 하단에 다수 배치되고, 물을 분사하여 건물외벽을 청소하는 물분사 노즐(160);
상기 청소기 하우징(110)의 중앙 하부에 설치되고, 동력발생 모터(180)에서 발생된 동력을 전달하는 구동축(190);
상기 청소기 하우징(110)의 일 측면에 배치되고, 상기 구동축(190)과 체결되어 회전하는 회전벨트(200);
상기 회전벨트(200)의 전단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거 브러시(210);
상기 회전벨트(200)의 후단에 체결되어 회전하면서 건물외벽에 분사된 물기를 제거하는 물기 제거 브러시(220);
상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)와 각각 결합되고, 상기 구동축(190)의 회전에 따라 주행하는 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b);
상기 청소기 하우징(110)의 상면에 배치되고, 고층건물 외벽 청소기의 현재 위치의 풍속을 검출하는 풍속센서(240);
상기 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기가 벽체에 압착되어 고정되도록 공기를 흡입하는 압착용 호스(260a, 260b); 및
상기 청소기 하우징(110)의 내부에 배치되고, 상기 압착용 호스(260a, 260b)가 공기를 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 진공발생 모터(250);를 포함하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기. - 제1항에 있어서,
상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 상기 구동축(190)의 회전에 따라 상기 회전벨트(200)를 통해 동시에 회전하며, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 회전축(211, 221)에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체되는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 압착용 호스(260a, 260b)는 상기 청소기 하우징(110)의 전방 하단 및 후방 하단에 각각 설치되어, 상기 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)가 상기 고층건물 외벽 청소기가 건물외벽으로부터 이탈되지 않도록 부착상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기. - 제1항에 있어서,
상기 청소기 하우징(110)의 전단 및 후단에 각각 물막이(111a, 111b)가 형성되어 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)로부터 발생된 오수의 비산을 차단하는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기. - 고층건물의 외벽을 따라 수직방향으로 이동하면서 고층건물의 외벽을 청소하기 위한 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법에 있어서,
a) 옥상 및 건물외벽에 고층건물 외벽 청소기(100)를 설치하는 단계;
b) 인양장치(320)에 매달린 고층건물 외벽 청소기(100)를 건물외벽을 따라 이동시키는 단계;
c) 상기 고층건물 외벽 청소기(100)에 설치된 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰지 여부를 실시간으로 확인하는 단계;
d) 상기 풍속센서(240)의 검출값이 기준값보다 큰 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)의 동작을 중지시키고 압착용 호스(260a, 260b)를 통해 건물외벽에 고정시키는 단계;
e) 상기 풍속센서 검출값이 상기 기준값보다 크지 않은 경우, 상기 고층건물 외벽 청소기(100)의 전방 및 후방에 설치된 전방 및 후방 카메라(203a, 230b)가 건물외벽 상태를 촬영하는 단계;
f) 상기 고층건물 외벽 청소기(100)에 연결된 물공급 호스(140)를 통해 물탱크(150)에 물을 공급하는 단계;
g) 상기 물탱크(150)에 저장된 물을 물분사 노즐(160)을 통해 건물외벽에 분사하여 청소를 실시하는 단계;
h) 동력발생 모터(180)가 구동축(190)을 회전시킴에 따라 상기 구동축(190)에 결합된 회전벨트(200)를 회전시키는 단계; 및
i) 상기 회전벨트(200) 전방의 이물질 제거 브러시(210) 및 상기 회전벨트(200) 후방의 물기 제거 브러시(220)를 회전 구동시키는 단계
를 포함하되,
상기 i) 단계의 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220)는 각각 전방 및 후방 주행바퀴(270a, 270b)와 일체형으로 결합되어 구동되는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법. - 제6항에 있어서,
상기 d) 단계는 상기 청소기 하우징(110)의 내부에 배치되어 흡입력을 제공하는 진공발생 모터(250)에 의해 상기 압착용 호스(260a, 260b)가 공기를 흡입함으로써 상기 고층건물 외벽 청소기(100)가 건물외벽에 압착 고정되는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법. - 제6항에 있어서,
상기 i) 단계의 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 상기 구동축(190)의 회전에 따라 상기 회전벨트(200)를 통해 동시에 회전시키며, 상기 이물질 제거 브러시(210) 및 물기 제거 브러시(220) 각각은 회전축(211, 221)에 삽입 체결되는 원통형 브러시로서, 카트리지 방식으로 교체되는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법. - 제6항에 있어서,
상기 고층건물 외벽 청소기(100)는 내장된 청소기 제어부(170)에 의해 상기 물분사 노즐(160), 상기 동력발생 모터(180), 상기 압착용 호스(260a, 260b)의 동작을 제어하거나, 또는 상기 청소기 제어부(170)와 유선이나 무선으로 통신하도록 옥상에 설치된 사용자 단말(310)에 의해 원격 제어되는 것을 특징으로 하는 브러시와 주행바퀴가 일체형으로 결합된 고층건물 외벽 청소기의 구동 방법.
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