KR101589098B1 - 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇 - Google Patents
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Abstract
선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇이 제공된다. 상기 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇은 선체에 고정되어 케이블을 감는 윈치, 상기 윈치에 의해 감겨지는 케이블의 방향을 가이드 하는 풀리 및 상기 케이블 상의 소정 위치에 결합되어 상기 케이블이 감기는 상태에 따라 이동되고, 일측에 청소용 브러시가 부착되는 엔드 이펙터를 포함한다.
Description
본 발명은 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선저의 부착생물을 제거할 수 있는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇에 관한 것이다.
최근 로봇산업은 기술과 규모에 있어서 꾸준한 발전을 이루고 있다. 그중에서도 새로운 형태의 로봇인 병렬형 케이블 로봇은 기존의 로봇의 링크를 케이블로 대체하는 로봇으로, 넓은 작업 공간, 큰 하중, 빠른 속도의 움직임 등의 이점을 가지고 있다. 이러한 형태의 로봇은 케이블을 사용하기 때문에 빠른 움직임이 가능하면서 넓은 작업공간을 만들 수 있는 장점이 존재한다.
또한, 병렬형 케이블 로봇은 산업, 놀이, 환경 등 다양한 응용 분야에 사용될 수 있는 잠재력이 매우 큰 로봇 시스템의 한 형태이다. 구체적으로는 선박을 도장하는 페인트 로봇, 건물의 외벽이나 창문을 청소하는 청소로봇, 무거운 물건을 옮겨주는 크레인 로봇 등에 사용될 수 있다. 그리고, 국내에 있는 케이블 파크에서는 케이블 구조물을 이용하여 수상스포츠를 즐길 수 있는 곳이 운영 중이며, 케이블을 이용한 놀이기구 또한 개발 및 운영된다. 환경 분야에서는 강이나 호수 바다 등의 수질을 검사 및 관리할 수 있는 수질 검사 케이블 로봇이 개발되어 있다.
이러한 케이블 로봇은 크게 로봇의 작업공간을 결정하는 프레임과 프레임에 설치되어 케이블 길이를 조절하는 윈치 시스템, 윈치에서 나온 케이블이 연결되는 작업도구로 이루어져 있으며, 추가 구성으로는 윈치와 작업도구 사이에 설치되어 다양한 위치와 높이에서 케이블이 나올 수 있게 해주는 풀리로 구성되어 있다.
해양 환경에서 선박의 표면은 장시간 수많은 해양 생명체와 접촉을 하게된다. 접촉에 의해 미생물이 부착하게 되고 따개비, 홍합, 다모류 벌레, 이끼벌레류, 해초류 등의 다양한 생물종이 군집을 이루게 되면 선박 표면에 생물막을 형성한다.
부착 해양 생물의 군집에 의한 생물막 형성은 수면 아래 선박 선체에 요철 구조물을 만들고 거칠기를 증가시켜, 선박이 항해할 때 브레이크 효과로 작용하여 선박운항 속도를 느리게 하고, 선박의 연료 소비를 40%까지 더 증가시킨다. 대형 컨테이너 선박의 경우, 이것은 수백만 달러의 연간 추가비용을 유발한다. 중량 및 그에 따른 구조적 하중을 증가시킴으로써 조종을 곤란하게 하기도 하며, 선박의 운항 성능 및 효율을 감소시킨다. 또한 기본 도료를 손상시키고, 부식에 노출시켜 구조물, 장비 등을 파손하게 만든다.
따라서, 선박 표면에 붙어있는 부착생물을 깨끗하게 제거해주는 것이 선박 수명 연장 및 유지비를 절감할 수 있는 방법이다. 하지만, 해양생물들의 자생력이 매우 강하기 때문에 한번 자리를 잡은 이후에는 쉽게 제거되지 않는다.
일반적으로 선박 표면의 부착생물 제거는 선박을 수리하거나 청소할 때 배를 넣을 수 있도록 만든 건선거(dry-dock)에서 기계적인 방법으로 제거하고 화학적인 방법으로 방지를 하게 된다. 이를 위해 선박은 건선거로 운행 정지 상태로 인도되어야 하는데, 이는 일반적으로 요구되는 작업에 대한 비용뿐 아니라 휴항 시간에 대한 비용으로 인해 상당한 경제적 손실이 발생한다.
주기적으로 건선기에서 선박 표면 부착생물을 제거하는 방법 외에 기계적인 제거 방법은 별도의 장비를 이용해 잠수부가 제거하는 것이 통상적이지만, 위험성이 존재하며 부가적으로 손상이 발생할 수 있는 비효율적인 방법이다.
또한 화학적으로 생물의 부착을 방지하기 위해 사용하는 방오 도료는 방오 효과가 탁월환 구리 또는 주석 염과 같은 독성 해양 생장물 억제제를 사용하는 방오 도료는 전세계적으로 사용이 제한되고 있으며, 독성이 덜하지만 효과도 덜한 코팅으로 대체를 하고 있지만 장기간의 방오 성능 유지가 불가능하다.
따라서, 기존의 선저 청소 방식을 대체할 새로운 방식의 선저 청소용 장치의 개발이 절실하게 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선저의 부착생물을 제거할 수 있는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 선체에 고정되어 케이블을 감는 윈치, 상기 윈치에 의해 감겨지는 케이블의 방향을 가이드 하는 풀리 및 상기 케이블 상의 소정 위치에 결합되어 상기 케이블이 감기는 상태에 따라 이동되고, 일측에 청소용 브러시가 부착되는 엔드 이펙터를 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 케이블의 감기는 길이를 조절하기 위해 상기 윈치를 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 윈치는 회전력을 제공하는 모터, 상기 모터로부터 회전력을 제공받아 케이블을 감아 저장할 수 있는 드럼 및 상기 드럼에 상기 케이블이 일정하게 감길 수 있도록 가이드해주는 가이드 유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 결합장치는 압착판 또는 자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 결합장치는 선체 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇은 선박 표면 부착생물을 주기적으로 제거하기 위해 선박을 건선거로 이동하던 것을 항만에서도 제거할 수가 있어 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 잠수부가 별도의 장비를 이용해 제거하는 방법을 대체하여 선박 부착생물 제거 시 부가적으로 발생하는 손상과 인력 투입을 줄이고 작업 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 저면을 청소하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 측면을 청소하는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇의 풀리의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 저면을 청소하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 측면을 청소하는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇의 풀리의 구성을 나타낸 사시도.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 저면을 청소하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하여 선체 측면을 청소하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇의 풀리의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇은 크게 윈치(10), 풀리(20), 엔드 이펙터(end-effector, 30), 제어부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 윈치(10)는 청소하고자 하는 선체(900)의 가장 외곽에 위치하도록 하여 청소하는 모든 부위에 엔드 이펙터(end-effector, 30)가 닿을 수 있도록 선체(900)의 외곽에 고정시키도록 한다.
상기 풀리(20)는 상기 윈치(10)에 의해 감겨지는 케이블(100)의 방향을 가이드하는 역할을 수행하며 일반적으로 선체(900)의 바닥 부분 또는 모서리지는 부분에 위치하게 된다.
상기 풀리(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 원주면상에서 케이블이 이동되는 롤러(201), 상기 롤러(201)의 양측이 소정 깊이만큼 매립되어 회전할 수 있도록 감싸는 한쌍의 롤러 브라켓(202), 상기 롤러(201) 및 롤러 브라켓(202)을 관통하는 롤러축(203) 및 상기 롤러(201), 롤러 브라켓(202)의 상부에 위치하고 상기 롤러 브라켓(202)이 고정되는 상부 브라켓(204)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 풀리(20)의 구조에 의하면 롤러(201)의 외주면 상에서 구동중인 케이블(100)을 롤러 브라켓(202)으로 감싸줌으로써, 케이블(100)이 빠르게 동작할 때 발생할 수 있는 케이블 이탈 현상 및 그로 인한 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있고, 상기 풀리(20)로 들어오거나 나가는 케이블의 방향과 수직축 방향 회전축(205)을 일치시켜 로봇 구동 시 케이블이 꼬이지 않고 안전하게 작동할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위하여 상기 풀리(20)에는 회전축(205), 상기 회전축(205)을 지지하는 회전축 베어링(206), 일측은 상기 회전축(205)에 타측은 상기 상부 브라켓(204)에 고정되어 상기 상부 브라켓(204)이 수직축을 기준으로 회전이 가능하도록 하는 고정부(207), 상기 회전축 베어링(206)을 고정시키기 위한 베어링 브라켓(208)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 1, 2를 참조하면, 상기 엔드 이펙터(end-effector, 30)는 상기 케이블(100) 상의 소정 위치에 결합되어 상기 케이블(100)이 감기는 상태에 다라 이동되고, 일측에 청소용 브러시(31)가 부착될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 케이블(100)의 감기는 길이를 조절하기 위해 상기 윈치(10)를 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부(40)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(40)는 상기 윈치(10)에 감겨있는 케이블(100)의 길이를 판단하여 상기 엔드 이펙터(end-effector, 30)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있게 한다. 상기한 윈치(10) 및 풀리(20)에 의해 케이블(100)이 감기면서 상기 케이블(100)에 부착되는 엔드 이펙터(end-effector, 30)를 통해 선저 또는 선체 측면의 부착생물을 제거할 수 있다.
이때 상기 윈치(10)는 회전력을 제공하는 모터, 상기 모터로부터 회전력을 제공받아 케이블(100)을 감아 저장할 수 있는 드럼 및 상기 드럼에 상기 케이블(100)이 일정하게 감길 수 있도록 가이드해주는 가이드 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 풀리(20)의 일측에 상기 풀리(20)를 선체(900)에 쉽게 탈착가능하도록 하는 결합장치(50)를 더 부착시킬 수 있으며, 상기 결합장치(50)는 압착판 또는 자석 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 상기 결합장치(50)를 이용해 풀리(20)의 위치를 조절하게 되면 선체(900)의 어떤 부분이라도 청소가 가능하도록 할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇을 이용하게 되면 선박 표면 부착생물을 주기적으로 제거하기 위해 선박을 건선거로 이동하던 것을 항만에서도 제거할 수가 있어 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 잠수부가 별도의 장비를 이용해 제거하는 방법을 대체하여 선박 부착생물 제거 시 부가적으로 발생하는 손상과 인력 투입을 줄이고 작업 시간을 단축시킬 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10 : 윈치
20 : 풀리
30 : 엔드 이펙터
31 : 브러시
40 : 제어부
50 : 결합장치
100 : 케이블
900 : 선체
20 : 풀리
30 : 엔드 이펙터
31 : 브러시
40 : 제어부
50 : 결합장치
100 : 케이블
900 : 선체
Claims (5)
- 선체에 고정되어 케이블을 감는 윈치;
상기 윈치에 의해 감겨지는 케이블의 방향을 가이드하되 원주면상에서 케이블이 가이드되는 롤러, 상기 롤러의 양측이 소정 깊이만큼 매립되어 회전할 수 있도록 감싸는 한쌍의 롤러 브라켓, 상기 롤러와 롤러 브라켓을 관통하는 롤러축, 상기 한쌍의 롤러 브라켓을 연결하는 상부 브라켓. 상기 상부 브라켓 상부측에 설치되는 회전축, 상기 회전축을 지지하는 회전축 베어링, 일측은 상기 회전축에 타측은 상기 상부 브라켓에 고정되어 상기 상부 브라켓이 상기 회전축을 기준으로 회전이 가능하도록 하는 고정부 및 상기 회전축 베어링을 고정시키기 위한 베어링 브라켓으로 이루어진 풀리;
상기 풀리의 일측에 부착되어 상기 풀리를 선체에 쉽게 탈착가능하도록 하며, 선체 하부의 모서리 상에 설치되는 결합장치; 및
상기 케이블 상의 소정 위치에 결합되어 상기 케이블이 감기는 상태에 따라 이동되고, 일측에 청소용 브러시가 부착되는 엔드 이펙터를 포함하는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 케이블의 감기는 길이를 조절하기 위해 상기 윈치를 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 윈치는 회전력을 제공하는 모터;
상기 모터로부터 회전력을 제공받아 케이블을 감아 저장할 수 있는 드럼; 및
상기 드럼에 상기 케이블이 일정하게 감길 수 있도록 가이드해주는 가이드 유닛을 포함하여 구성되는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇. - 제 1항에 있어서,
상기 결합장치는 압착판 또는 자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇. - 삭제
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020140038183A KR101589098B1 (ko) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140038183A KR101589098B1 (ko) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇 |
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Family
ID=54346903
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020140038183A KR101589098B1 (ko) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | 선저 청소용 케이블 기반 병렬형 로봇 |
Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
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2014
- 2014-03-31 KR KR1020140038183A patent/KR101589098B1/ko active IP Right Grant
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