KR101696466B1

KR101696466B1 - 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇

Info

Publication number: KR101696466B1
Application number: KR1020100045560A
Authority: KR
Inventors: 홍대희; 문성민
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2017-01-23
Also published as: KR20110125919A

Abstract

본 발명은 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇에 관한 것이다. 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇은 로봇 본체와; 건물 외벽의 상하 방향 또는 좌우 방향 중 어느 한 방향인 제1 방향을 따라, 건물 외벽에 상호 마주하게 형성되는 한 쌍의 제1 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛과; 각 제1 슬라이딩 유닛과 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제1 링크 유닛과; 건물 외벽에 상호 마주하게 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛과, 각 제2 슬라이딩 유닛과 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제2 링크 유닛을 포함하고, 건물 외벽은 복수의 단위 커튼 월 유닛이 설치되어 형성되는 커튼 월 구조를 가지며; 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 제1 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일과, 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일을 포함하고, 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되고, 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되며, 제1 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 제1 방향으로 인접한 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하며, 제2 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 제2 방향으로 인접한 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 다양한 건물 외벽에 적응적으로 적용이 가능하면서도 추락 등과 같은 안전 사고의 문제를 현저히 감소시킬 수 있도록 건물 외벽을 형성하는 커튼 월(Curtain wall)의 설계에 연동하여 건물 외벽의 유지보수가 가능한 무인의 외벽 클라이밍 로봇이 제공된다.

Description

건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇{OUTER WALL CLIMBING ROBOT FOR MAINTENANCE OF BUILDING OUTER WALL}

본 발명은 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 외벽을 형성하는 커튼 월(Curtain wall)의 설계에 연동하여 건물 외벽의 유지보수가 가능한 무인의 외벽 클라이밍 로봇에 관한 것이다.

근래 건축 패러다임의 변화에 의하여 100층 이상의 초고층 건물의 건축이 급격하게 증가하고 있다. 초고층 건물은 단독의 경제성도 높지만, 부수적인 효과로 건물의 건설 비용을 만회할 수 있기 때문에 선진국을 중심으로 경쟁적인 초고층 빌딩의 건축이 이루어지고 있는 추세이다.

수평적 도시에서 수직적 확장의 형태로 시공되고 있는 초고층 건물은 도시와 입체적 만남을 통해 도시의 정체성을 높이고 토지를 효율적으로 이용할 수 있는 긍정적인 효과를 수반하게 된다. 이와 같은 상징성으로써 초고층 빌딩은 그 규모와 도시 건축의 기능성으로 볼 때, 도시 기능과 환경, 사회 문화적으로 미치는 영향력은 매우 크다는 것을 알 수 있다.

하지만 많은 초고층 건물의 건축은 시공과, 완공 후의 유지 관리를 하는 데 있어서 소요되는 비용이 증가하고 있고, 이런 문제점은 외벽 시공 시 경제성, 안정성, 시공성 확보에 많은 어려움을 동반하여 유지 관리에 많은 비용이 든다. 실제 초고층 건물 외벽의 유지보수는 작업환경의 특징상 인력투입에 매우 위험성이 높은 작업들이 대부분이다.

일반적으로, 도장이나 청소 등의 유지보수 작업은 인력에 의한 로프 작업과 곤돌라(Gondola)를 이용한 방법으로 이루어지고 있는데, 고소지역으로 인한 강한 바람과 돌풍 등의 악천후로 인해 추락 등과 같은 산업 재해의 위험에 노출되어 있는 것이 사실이다. 뿐만 아리나 재래식 인력작업의 경우 제한된 공간과 기술능력으로 작업의 반복성 증가와 기능공에 따른 습득능력 차이로 유지보수에 많은 시간적 및 비용적 차이를 나타내고 있어 차후 시공 및 유지보수 측면에서 품질의 저하가 우려되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 초고층 건물의 외벽에 대한 유지 보수에 무인 로봇(이하, '외벽 클라이밍 로봇'이라 함)을 이용하는 방법이 제안되고 있다. 즉, 외벽 도장, 청소, 상태 검사 작업에 있어서, 다양한 건물 환경에서의 안정성, 작업의 정확성, 현장의 적용을 고려한 다양한 로봇 시스템의 개발에 대한 연구가 지속되고 있다.

이와 같은 건물 외벽의 유지보수를 위한 로봇 시스템의 기반 기술 중, 외벽 클라이밍 로봇이 건물의 외벽을 타고 이동하는 것을 보장하는 외벽 클라이밍 기술이 중요한 부분으로 인식되고 있으며, 외벽 클라이밍 로봇의 이동 방법과 관련된 무한 궤도형, 보행형, 휠 구동형 등의 이동 기술과, 건물 외벽으로의 외벽 클라이밍 로봇의 부착 방법과 관련된 자석형, 흡착 패드형, 생체 모사형 등의 부착 기술이 함께 외벽 클라이밍 기술의 주요 구성 기술로 인식되고 있다.

상술한 바와 같은 외벽 클라이밍 로봇의 클라이밍 기술은 외벽 클라이밍 로봇이 건물 외벽에 안정적으로 부착된 상태에서 이동을 보장한다는 점에서, 부착 기술의 오류나 이동 상의 오류가 발생하여 외벽 클라이밍 로봇이 추락하게 되는 경우 보행자의 안전 상에 큰 문제를 야기하게 된다.

기존의 흡착 방식이나 자석 방식 등의 부착 방식의 경우, 작동 오류시 외벽 클라이밍 로봇의 추락을 방지할 수 없는 문제가 있으며, 다양한 형태의 건물 외벽, 특히 대부분의 건물이 외벽을 커튼 월(Curtain wall) 구조를 적용하고 있어 그 다양성이 증대되고 있어 다양한 형태의 건물 외벽에 적응적으로 대응하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 건물 외벽에 적응적으로 적용이 가능하면서도 추락 등과 같은 안전 사고의 문제를 현저히 감소시킬 수 있도록 건물 외벽을 형성하는 커튼 월(Curtain wall)의 설계에 연동하여 건물 외벽의 유지보수가 가능한 무인의 외벽 클라이밍 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇에 있어서, 로봇 본체와; 건물 외벽의 상하 방향 또는 좌우 방향 중 어느 한 방향인 제1 방향을 따라, 건물 외벽에 상호 마주하게 형성되는 한 쌍의 제1 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛과; 각 제1 슬라이딩 유닛과 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제1 링크 유닛과; 건물 외벽에 상호 마주하게 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛과, 각 제2 슬라이딩 유닛과 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제2 링크 유닛을 포함하고, 건물 외벽은 복수의 단위 커튼 월 유닛이 설치되어 형성되는 커튼 월 구조를 가지며; 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 제1 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일과, 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일을 포함하고, 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되고, 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되며, 제1 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 제1 방향으로 인접한 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하며, 제2 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 제2 방향으로 인접한 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇에 의해서 달성된다.

여기서, 한 쌍의 제1 가이드 레일은 제1 방향으로 배열되는 단위 커튼 월 유닛의 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일들이 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 한 쌍의 제2 가이드 레일은 제2 방향으로 배열되는 단위 커튼 월 유닛의 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일들이 연결되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

그리고, 상기 제1 슬라이딩 유닛 및 상기 제2 슬라이딩 유닛은 각각, 상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일로부터 이탈되는 것을 저지하는 이탈 저지 레버와; 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일에 의해 가이드되어 회전하는 슬라이딩 휠과; 상기 이탈 저지 레버 및 상기 슬라이딩 휠이 설치된 상태로 상기 제1 링크 유닛 또는 상기 제2 링크 유닛과 연결된 본체 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 가이드 레일 및 상기 제2 가이드 레일은 길이 방향 측의 단면이 T자형 빔 형태를 가지며; 상기 이탈 저지 레버는 상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛의 이탈이 저지되도록 T자형 빔 형태의 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일에 걸리는 걸림 위치와 상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛의 이탈이 가능한 해제 위치 간을 회동 가능하게 상기 본체 프레임에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 본체 프레임은 상기 제1 링크 유닛 또는 상기 제2 링크 유닛과 연결되는 링크 연결 프레임과; 상기 슬라이딩 휠이 각각 복수개씩 설치되는 한 쌍의 이동 프레임과; 상기 한 쌍의 이동 프레임이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일의 굴곡을 따라 이동 가능하도록 상기 한 쌍의 이동 프레임과 상기 본체 프레임을 회동 가능하게 결합하는 힌지 조인트 유닛을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 링크 유닛 및 상기 제2 링크 유닛은 상기 로봇 본체가 상기 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛 사이 또는 상기 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛 사이를 왕복 이동 가능하도록 신축 가능하게 마련될 수 있다.

그리고, 상기 제1 링크 유닛 및 상기 제2 링크 유닛은 신축 가능한 텔레스코픽(Telescopic) 구조를 가질 수 있다.

상기 구성에 따라 본 발명에 따르면, 외벽 클라이밍 로봇이 보다 견고하게 건물 외벽에 부착되는 구조가 제안되어 추락 등과 같은 안전 사고의 문제를 현저히 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 통상적으로 건물의 설계시 커튼 월(Curtain wall)의 설계가 각 건물마다 개별적으로 진행되므로, 커튼 월의 설계시에 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇의 적용을 반영함으로써, 커튼 월의 설계와 연동하여 건물 외벽의 유지보수가 가능한 외벽 클라이밍 로봇을 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 시스템의 구성을 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 외벽 클라이밍 시스템의 하나의 단위 커튼 월 유닛과 외벽 클라이밍 로봇의 구성을 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 외벽 클라이밍 로봇의 사시도이고,
도 4는 도 3의 외벽 클라이밍 로봇의 제1 슬라이딩 유닛의 부분 분해 사시도이고,
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇의 제1 슬라이딩 유닛의 다른 실시 형태를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 커튼 월(3)과 외벽 클라이밍 로봇(100)을 포함한다.

커튼 월(3)은 건물 외벽을 구성하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 커튼 월 유닛(300)의 설치를 통해 전체 커튼 월(3)이 형성된다. 여기서, 각 단위 커튼 월 유닛(300)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기본 뼈대를 형성하는 베이스 프레임(300a)과, 상호 마주하게 형성되는 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310,311), 그리고 상호 마주하게 형성된 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일(320,321)을 포함할 수 있다. 여기서, 베이스 프레임(300a)의 내측 빈 공간에는 유리 등과 같이 건물의 외벽을 형성하는 외벽체(300b, 도 2 참조)가 설치된다.

한 쌍의 제1 가이드 레일(3a)은 제1 방향(1st_D)을 따라 형성되어 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)의 제1 방향(1st_D)으로의 이동을 가이드하고, 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b)은 제1 방향(1st_D)과 교차하는 제2 방향(2nd_D)을 따라 형성되어 외벽 클라이밍 로봇(100)의 제2 방향(2nd_D)으로의 이동을 가이드하게 된다.

이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 커튼 월 유닛(300)이 건물 외벽을 형성하게 되면, 제1 방향(1st_D)으로 배열되는 복수의 단위 커튼 월 유닛(300)에 형성된 한 쌍씩의 제1 단위 가이드 레일(310,311)이 상호 연결됨으로써, 건물 외벽에 상호 마주하며 제1 방향(1st_D)을 따라 형성된 제1 가이드 레일(3a)을 형성하게 된다.

또한, 제2 방향(2nd_D)으로 배열되는 복수의 단위 커튼 월 유닛(300)에 형성된 한 쌍씩의 제2 단위 가이드 레일(320,321)이 상호 연결됨으로써, 건물 외벽에 상호 마주하며 제2 방향(2nd_D)을 따라 형성된 제2 가이드 레일(3b)을 형성하게 된다.

상기와 같은 구성에 따라 한 쌍의 제1 가이드 레일(3a)이 제1 방향(1st_D)으로 연속 형성되고, 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b)이 제2 방향(2nd_D)으로 연속 형성되어 건물 외벽면에 상하 좌우 방향으로 외벽 클라이밍 로봇(100)의 이동을 보장하는 레일이 매트릭스 형태로 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로봇 본체(10)와, 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)과, 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)과, 한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)과, 한 쌍의 제2 링크 유닛(50a,50b)을 포함한다.

로봇 본체(10)는 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)의 제어를 위한 메인 프로세서와 같은 하드웨어 및 소프트웨어적 구성 요소가 설치된다. 또한, 로봇 본체(10)에는 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)의 유지보수 기능, 예를 들어, 도장, 청소 등의 기능 구현을 위한 유지보수 모듈(미도시)이 설치될 수 있다. 여기서, 유지보수 모듈은, 도 3에 도시된 로봇 본체(10)의 배면, 즉 건물 외벽과 마주하는 면에 설치될 수 있다.

한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)은 로봇 본체(10)의 양측, 즉 본 발명에서는 제2 방향(2nd_D)으로의 양측이 각각 배치되어 한 쌍의 제1 가이드 레일(3a), 즉 각 단위 커튼 월 유닛(300)의 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310,311)을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 마련된다. 즉, 하나의 제1 슬라이딩 유닛(20a)은 한 쌍의 제1 가이드 레일(3a) 중 어느 하나를 따라 제1 방향(1st_D)으로 왕복 이동하게 되며, 다른 하나의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)은 한 쌍의 제1 가이드 레일(3a) 중 나머지 하나를 따라 제1 방향(1st_D)으로 왕복 이동하게 된다.

한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)은 각각의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)과 로봇 본체(10)를 각각 연결한다. 여기서, 본 발명에 따른 제1 링크 유닛(40a,40b)은 로봇 본체(10)가 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b) 사이를 왕복 이동 가능하도록 상호 역으로 신축 가능하게 마련된다. 본 발명에서는 한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)이 신축 가능한 텔레스코픽(Telescopic) 구조를 갖는 것을 예로 한다.

상기와 같은 구성에 따라, 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)이 제1 방향(1st_D)으로 형성된 한 쌍의 제1 가이드 레일(3a)을 따라 왕복 이동하고, 한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)의 신축 동작에 따라 로봇 본체(10)가 하나의 단위 커튼 월 유닛(300) 내에서 제2 방향(2nd_D)으로의 위치가 조절 가능하게 된다.

제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 구조에 대응하여, 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 로봇 본체(10)의 양측, 즉 본 발명에서는 제1 방향(1st_D)으로의 양측이 각각 배치되어 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b), 즉, 즉 각 단위 커튼 월 유닛(300)의 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일(320,321)을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 마련된다. 즉, 하나의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b) 중 어느 하나를 따라 제2 방향(2nd_D)으로 왕복 이동하게 되며, 다른 하나의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b) 중 나머지 하나를 따라 제2 방향(2nd_D)으로 왕복 이동하게 된다.

여기서, 한 쌍의 제2 링크 유닛(50a,50b)은 각각의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)과 로봇 본체(10)를 각각 연결한다. 그리고, 본 발명에 따른 제2 링크 유닛(50a,50b)은, 제1 링크 유닛(40a,40b)과 마찬가지로, 로봇 본체(10)가 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b) 사이를 왕복 이동 가능하도록 상호 역으로 신축 가능하게 마련된다. 본 발명에서는 한 쌍의 제2 링크 유닛(50a,50b)이 신축 가능한 텔레스코픽(Telescopic) 구조를 갖는 것을 예로 한다.

이에 따라, 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)이 제2 방향(2nd_D)으로 형성된 한 쌍의 제2 가이드 레일(3b)을 따라 왕복 이동하고, 한 쌍의 제2 링크 유닛(50a,50b)의 신축 동작에 따라 로봇 본체(10)가 하나의 단위 커튼 월 유닛(300) 내에서 제1 방향(1st_D)으로의 위치가 조절 가능하게 된다.

상기와 같은 구성을 통해, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b) 및 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)이 각각 제1 가이드 레일(3a) 및 제2 가이드 레일(3b)을 따라 이동하게 됨으로써, 외벽 클라이밍 로봇(100)이 건물의 외벽을 따라 상하 좌우로의 이동이 보장된다. 또한, 한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)과 한 쌍의 제2 링크 유닛(50a,50b)의 신축 작용을 통해 하나의 단위 커튼 월 유닛(300) 내에서의 로봇 본체(10)의 위치가 상하, 좌우 방향으로 자유롭게 조절 가능하게 된다.

여기서, 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310,311)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 이격되도록 설치되고, 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일(320,321)은 상호 이격되도록 설치된다. 이 때, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)은 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일(320 또는 321)의 이격 공간(B)을 통해 제1 방향(1st_D)으로 인접하게 배열된 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동 가능하게 되며, 마찬가지로, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310 또는 311)의 이격 공간(A)을 통해 제2 방향(2nd_D)으로 인접하게 배열된 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동 가능하게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 여기서, 하나의 제1 슬라이딩 유닛(20a)을 기본으로 하여 설명하며, 다른 하나의 제1 슬라이딩 유닛(20b)은 상호 대칭되게 형성되는 바 그 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 제1 슬라이딩 유닛(20a)은 이탈 저지 레버(23a,23b)와, 슬라이딩 휠(24a,24b)과, 본체 프레임을 포함할 수 있다. 여기서, 본체 프레임은 이탈 저지 레버(23a,23b)와 슬라이딩 휠(24a,24b)이 설치된 상태로 제1 링크 유닛(40a)과 연결된다.

이탈 저지 레버(23a,23b)는 제1 슬라이딩 유닛(20a)이 제1 가이드 레일(3a)로부터 이탈되는 것을 저지한다. 여기서, 본 발명에 따른 제1 가이드 레일(3a)은 제1 슬라이딩 유닛(20a)의 이탈이 저지되도록 단면이 T자형 빔 형태(도 5 참조)를 가질 수 있다.

그리고, 이탈 저지 레버(23a,23b)는 제1 슬라이딩 유닛(20a)의 이탈이 저지되도록 T자형 빔 형태의 제1 가이드 레일(3a)에 걸리는 걸림 위치와, 제1 슬라이딩 유닛(20a)의 이탈이 가능한 해제 위치 간을 회동 가능하게 본체 프레임에 설치될 수 있다.

이와 같이 이탈 저지 레버(23a,23b)가 걸림 위치와 해제 위치 간을 회동 가능하게 마련되어, 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)을 건물 외벽에 설치할 때, 이탈 저지 레버(23a,23b)를 해제 위치로 둔 상태에서 제1 슬라이딩 유닛(20a)을 제1 가이드 레일(3a)에 위치시킨 후 이탈 저지 레버(23a,23b)를 걸림 위치로 회동시켜 외벽 클라이밍 로봇(100)을 건물 외벽에 부착시킬 수 있게 된다.

슬라이딩 휠(24a,24b)은 본체 프레임에 설치되어 제1 가이드 레일(3a)에 의해 가이드되어 회전함으로써, 외벽 클라이밍 로봇(100)이 건물 외벽에서 제1 방향(1st_D)으로 왕복 이동 가능하게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 본체 프레임은, 도 4에 도시된 바와 같이, 링크 연결 프레임(21), 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b) 및 힌지 조인트 유닛(21a,25a,25b)을 포함할 수 있다.

링크 연결 프레임(21)은 제1 링크 유닛(40a)과 연결된다. 그리고, 각 이동 프레임(22a,22b)에는 복수개씩의 슬라이딩 휠(24a,24b)이 설치된다. 여기서, 본 발명에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 이동 프레임(22a,22b)에 4개씩의 슬라이딩 휠(24a,24b)이 설치되는 것을 예로 하고 있다.

힌지 조인트 유닛(21a,25a,25b)은 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b)이 제1 가이드 레일(3a)의 굴곡을 따라 이동 가능하도록 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b)과 본체 프레임을 회동 가능하게 결합한다. 도 4를 참조하여 설명하면, 힌지 조인트 유닛(21a,25a,25b)은 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b)을 회동 가능하게 결합하는 힌지 결합부(24a,24b)와, 힌지 결합부(24a,24b)를 회동 가능한 상태로 링크 연결 프레임(21)에 연결시키기 위한 힌지 축 부재(21a)를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라, 제1 가이드 레일(3a)이 건물 외벽으로부터 돌출되는 방향으로 굴곡이 형성되는 경우, 회동 가능하게 결합된 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b)이 굴곡진 제1 가이드 레일(3a)을 따라 회동하며 슬라이딩 이동하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 시스템(1)을 실제 건물에 적용하기 위한 커튼 월(3)의 설계시 굴곡을 갖는 커튼월의 설계가 가능하게 되어 건물 외관 설계의 다양성을 보장할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 구성에 대응하여 마련된다. 여기서, 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상호 대칭적으로 형성된다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 이탈 저지 레버(23a,23b), 슬라이딩 휠(24a,24b) 및 본체 프레임을 포함할 수 있다. 또한, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 본체 프레임은 링크 연결 프레임(21), 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b) 및 힌지 조인트 유닛(21a,25a,25b)을 포함할 수 있다.

여기서, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 이탈 저지 레버(23a,23b), 슬라이딩 휠(24a,24b), 본체 프레임, 그리고, 본체 프레임의 링크 연결 프레임(21), 한 쌍의 이동 프레임(22a,22b) 및 힌지 조인트 유닛(21a,25a,25b)은 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 대응하는 구성요소의 구조, 기능 및 작용효과에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략하며, 도 4 및 도 5에서 상호 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하였다.

한편, 본 발명에 따른 이탈 저지 레버(23a,23b)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 각 이동 프레임(22a,22b)에 각각 한 쌍씩으로 마련되는 것을 예로 한다.

이와 같이 한 쌍씩의 이탈 저지 레버(23a,23b)가 제1 방향(1st_D)으로 이격된 상태로 위치되어, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)이, 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 인접한 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일(320 또는 321)의 이격 공간(B)을 통해 제1 방향(1st_D)으로 인접하게 배열된 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동할 때, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 이동을 보장하기 위해 형성된 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310 또는 311) 간의 이격 공간(A)에 의해 제1 가이드 레일(3a)의 이탈이 방지될 수 있다.

즉, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 이동 방향 측이 위치하는 한 쌍의 이탈 저지 레버(23a,23b)가 먼저 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310 또는 311) 간의 이격 공간(A)에 진입하여 걸림이 해제되더라도 그 후방에 위치하는 이탈 저지 레버(23a,23b)가 제1 단위 가이드 레일(310,311)에 걸림 상태로 유지되어 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 이탈이 저지된다.

또한, 후방에 위치한 이탈 저지 레버(23a,23b)가 상호 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310 또는 311) 간의 이격 공간(A)에 진입하기 전에, 전방에 위치한 한 쌍의 이탈 저리 레버가 이동 방향에 위치한 제1 단위 가이드 레일(310,311)로 진입하여 걸림 상태로 전환됨으로써, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 제1 가이드 레일(3a) 간의 이동을 가능하게 한다. 마찬가지로, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)도 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 상술한 이동 과정을 통해 제2 방향(2nd_D)으로 인접한 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동 가능하게 된다.

여기서, 제1 방향(1st_D)으로 인접한 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동할 때, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)은 상술한 과정을 통해 이동 가능하며, 이 때, 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 이탈 저지 레버(23a,23b)는 해제 상태로 전환되어 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)이 제2 가이드 레일(3b)로부터 이격된다.

이에 따라 외벽 클라이밍 로봇(100)이 제1 방향(1st_D)으로 인접한 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동할 때, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 외벽으로부터 이격된 상태로 제2 단위 가이드 레일(320,321)을 건너는 형태로 다음 위치의 단위 커튼 월 유닛(300)의 제2 단위 가이드 레일(320,321) 측으로 이동하게 된다.

동일한 방법으로, 제2 방향(2nd_D)으로 인접한 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동할 때, 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)은 상술한 과정을 통해 이동 가능하며, 이 때, 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)의 이탈 저지 레버(23a,23b)는 해제 상태로 전환되어 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)이 제1 가이드 레일(3a)로부터 이격되어, 제1 단위 가이드 레일(310,311)을 건너는 형태로 다음 위치의 단위 커튼 월 유닛(300)의 제1 단위 가이드 레일(310,311) 측으로 이동하게 된다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 제1 슬라이딩 유닛(20a)의 다른 실시 형태를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 제1 슬라이딩 유닛(20a)의 본체 프레임은 링크 연결 프레임(121), 한 쌍의 이동 프레임(122a,122b) 및 힌지 조인트 유닛(125)을 포함한다.

여기서, 힌지 조인트 유닛(125)은 제1 가이드 레일(3a)이 제1 방향(1st_D)으로 건물 외벽의 판면을 따라 굴곡져 있을 때, 한 쌍의 이동 프레임(122a,122b)이 굴곡진 제1 가이드 레일(3a)의 굴곡을 따라 이동 가능하도록 각각의 이동 프레임(122a,122b)을 본체 프레임에 회동 가능하게 결합한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 시스템(1)을 실제 건물에 적용하기 위한 커튼 월(3)의 설계시 외벽의 판면을 따라 굴곡을 갖는 커튼월의 설계가 가능하게 되어 건물 외관 설계의 다양성을 보장할 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 인접한 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310,311)과 인접한 한 쌍의 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일(310 또는 311) 간의 이격 공간(A)을 이용하여 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 로봇(100)이 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동하는 것을 예로 하여 설명하였다.

이외에도, 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b) 및 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)에 각각 마련된 이탈 저지 레버(23a,23b)를 이용하여 보행 형태로 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동하도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b) 중 하나의 이탈 저지 레버(23a,23b)가 해제 상태로 전환된 후 해당 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)과 로봇 본체(10)를 연결하는 제1 링크 유닛(40a,40b)이 신장되고, 해당 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)이 인접한 단위 커튼 월 유닛(300)의 제1 단위 가이드 레일(310,311)로 이동하여 다시 이탈 저지 레버(23a,23b)가 걸림 상태로 전환된다.

그런 다음 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 각 이탈 저지 레버(23a,23b)가 해제 상태로 전환된 후, 로봇 본체(10)가 인접한 단위 커튼 월 유닛(300)으로 이동하도록 한 쌍의 제1 링크 유닛(40a,40b)이 신축한다. 그리고, 다시 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)의 각 이탈 저지 레버(23a,23b)가 현재 위치의 제2 단위 가이드 레일(320,321)에 걸림 상태로 물리게 된 후, 나머지 하나의 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)이 동일한 방법으로 인접한 단위 커튼 월 유닛(300)으로 이동하는 방법으로, 단위 커튼 월 유닛(300) 간을 이동할 수 있다.

전술한 실시예에서는 본 발명에 따른 외벽 클라이밍 시스템(1)의 커튼 월(300)에 제1 가이드 레일(3a)과 제2 가이드 레일(3b)이 마련되고, 외벽 클라이밍 로봇(100)이 제1 슬라이딩 유닛(20a,20b)과 제2 슬라이딩 유닛(30a,30b)을 모두 포함하는 것을 예로 하여 설명하였다.

이외에도, 외벽 클라이밍 시스템의 커튼 월에 제1 가이드 레일과 제2 가이드 레일 중 어느 하나만이 설치되고, 이에 대응하여 외벽 클라이밍 로봇에 제1 슬라이딩 유닛과 제2 슬라이딩 유닛 중 어느 하나만이 마련될 수 있다. 이 경우, 외벽 클라이밍 로봇은 제1 방향 또는 제2 방향 중 어느 일측으로만 이동 가능하게 되고, 이동하지 못하는 하나의 방향으로는 작업자가 외벽 클라이밍 로봇을 이동시키도록 마련될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 외벽 클라이밍 시스템 3 : 커튼 월
3a : 제1 가이드 레일 3b : 제2 가이드 레일
100 : 외벽 클라이밍 로봇 300 : 단위 커튼 월 유닛
310,311 : 제1 단위 가이드 레일 320,321 : 제2 단위 가이드 레일
10 : 로봇 본체
20a,20b : 제1 슬라이딩 유닛 30a,30b : 제2 슬라이딩 유닛
40a,40b : 제1 링크 유닛 50a,50b : 제2 링크 유닛
21 : 링크 연결 프레임 22a,22b : 이동 프레임
23a,23b : 이탈 저지 레버 24a,24b : 슬라이딩 휠

Claims

건물 외벽의 유지보수를 위한 외벽 클라이밍 로봇에 있어서,
로봇 본체와;
상기 건물 외벽의 상하 방향 또는 좌우 방향 중 어느 한 방향인 제1 방향을 따라, 상기 건물 외벽에 상호 마주하게 형성되는 한 쌍의 제1 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛과;
상기 각 제1 슬라이딩 유닛과 상기 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제1 링크 유닛과;
상기 건물 외벽에 상호 마주하게 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛과,
상기 각 제2 슬라이딩 유닛과 상기 로봇 본체를 각각 연결하는 한 쌍의 제2 링크 유닛을 포함하고,
상기 건물 외벽은 복수의 단위 커튼 월 유닛이 설치되어 형성되는 커튼 월 구조를 가지며;
상기 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 상기 제1 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일과, 상기 각 단위 커튼 월 유닛은 상호 마주하며 상기 제2 방향을 따라 형성된 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일을 포함하고,
상호 인접한 한 쌍의 상기 제1 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되고, 상호 인접한 한 쌍의 상기 제2 단위 가이드 레일은 상호 이격되도록 설치되며,
상기 제1 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 상기 제2 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 상기 제1 방향으로 인접한 상기 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하며,
상기 제2 슬라이딩 유닛은 상호 인접한 한 쌍의 상기 제1 단위 가이드 레일 사이의 이격 공간을 통해 상기 제2 방향으로 인접한 상기 단위 커튼 월 유닛 간을 이동하는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 제1 가이드 레일은 상기 제1 방향으로 배열되는 상기 단위 커튼 월 유닛의 상기 한 쌍의 제1 단위 가이드 레일들이 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 제2 가이드 레일은 상기 제2 방향으로 배열되는 상기 단위 커튼 월 유닛의 상기 한 쌍의 제2 단위 가이드 레일들이 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 슬라이딩 유닛 및 상기 제2 슬라이딩 유닛은 각각,
상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일로부터 이탈되는 것을 저지하는 이탈 저지 레버와;
상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일에 의해 가이드되어 회전하는 슬라이딩 휠과;
상기 이탈 저지 레버 및 상기 슬라이딩 휠이 설치된 상태로 상기 제1 링크 유닛 또는 상기 제2 링크 유닛과 연결된 본체 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제1 가이드 레일 및 상기 제2 가이드 레일은 길이 방향 측의 단면이 T자형 빔 형태를 가지며;
상기 이탈 저지 레버는,
상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛의 이탈이 저지되도록 T자형 빔 형태의 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일에 걸리는 걸림 위치와 상기 제1 슬라이딩 유닛 또는 상기 제2 슬라이딩 유닛의 이탈이 가능한 해제 위치 간을 회동 가능하게 상기 본체 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제5항에 있어서,
상기 본체 프레임은,
상기 제1 링크 유닛 또는 상기 제2 링크 유닛과 연결되는 링크 연결 프레임과;
상기 슬라이딩 휠이 각각 복수개씩 설치되는 한 쌍의 이동 프레임과;
상기 한 쌍의 이동 프레임이 상기 제1 가이드 레일 또는 상기 제2 가이드 레일의 굴곡을 따라 이동 가능하도록 상기 한 쌍의 이동 프레임과 상기 본체 프레임을 회동 가능하게 결합하는 힌지 조인트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제5항에 있어서,
상기 제1 링크 유닛 및 상기 제2 링크 유닛은,
상기 로봇 본체가 상기 한 쌍의 제1 슬라이딩 유닛 사이 또는 상기 한 쌍의 제2 슬라이딩 유닛 사이를 왕복 이동 가능하도록 신축 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.
제8항에 있어서,
상기 제1 링크 유닛 및 상기 제2 링크 유닛은 신축 가능한 텔레스코픽(Telescopic) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 외벽 클라이밍 로봇.