KR102317918B1 - 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업로봇(50)의 주변으로 전개되는 지지대(200)와 지지대(200) 사이에 신장 가능하게 장착되는 안전밴드(400)를 구비함으로써, 작업로봇(50)의 작동시 주변에 작업자나 방해물이 근접하는 것을 방지할 수 있고, 작업자가 수동으로 안전펜스를 설치할 필요 없이 자동으로 전개하여 사용이 편리하며, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇은, 작업로봇이 구비되는 본체; 상기 본체의 둘레를 따라 상호 이격 배치되며, 하단이 상기 본체에 회전 가능하게 장착되는 복수개의 지지대; 상기 작업로봇의 작업시 상기 지지대를 회전시켜 상기 본체의 외측으로 전개되도록 하는 구동수단; 상기 지지대 사이에 장착되며, 상기 지지대의 전개시 신장되는 안전밴드; 를 포함한다.

Description

안전펜스가 구비된 무인 작업로봇{Manless work robot with safety fence}

본 발명은 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇에 관한 것으로서, 특히 작업시 작업로봇 주변으로 확장되도록 전개되어 주위에 작업자나 다른 로봇이 근접하는 것을 방지할 수 있는 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇에 관한 것이다.

최근 산업현장은 빠른속도로 무인 자동화 시스템으로 변화하고 있으며, 특히 용접 등 위험한 작업이나 험지 작업일수록 로봇의 이용수가 증가하고 있다.

예를 들어 선박과 같은 거대한 대형 구조물을 부분적으로 용접함에 있어 모든 작업을 수작업에 의존하기는 사실상 곤란한다.

용접을 위해 작업자가 피용접물 쪽으로 이동하여 피용접물 앞에 일일이 간이 작업대를 설치한 다음, 용접기를 이동시켜 용접 작업을 진행하는 것은 작업 효율이 매우 낮다.

따라서 근자에 들어서는 자동차나 선박 제조 사 등에서 수작업과 병행하여 무인 자동 작업로봇(50)을 사용하는 추세에 있으며, 이에 따라 작업로봇(50)에 대한 기술도 함께 발전하고 있다.

기존에 널리 알려진 무인 자동 작업로봇(50)은 원격 제어에 의해 평면 위에서 정해진 용접 위치로 이동한 후, 해당 용접 위치에서 피용접물을 용접할 수 있도록 제어된다.

그러나 무인 자동 작업로봇(50)은 알고리즘에 따라 작동하기 때문에 다양한 외부 변화에 대응할 수 없으며, 작업시 주변에 방해물이 없어야 한다.

그래서 작업중 주변에 안전펜스를 설치해야 하는데, 무인 작업로봇이 이동하는 곳 마다 작업자가 안전펜스를 수작업으로 설치하고, 작업이 끝나면 수거해야 하는 불편함이 있다.

대한민국 공개실용신안 제20-2008-0005752호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작업로봇(50)의 주변으로 전개되는 지지대(200)와 지지대(200) 사이에 신장 가능하게 장착되는 안전밴드(400)를 구비함으로써, 작업로봇(50)의 작동시 주변에 작업자나 방해물이 근접하는 것을 방지할 수 있고, 작업자가 수동으로 안전펜스를 설치할 필요 없이 자동으로 전개하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇은, 작업로봇이 구비되는 본체; 상기 본체의 둘레를 따라 상호 이격 배치되며, 하단이 상기 본체에 회전 가능하게 장착되는 복수개의 지지대; 상기 작업로봇의 작업시 상기 지지대를 회전시켜 상기 본체의 외측으로 전개되도록 하는 구동수단; 상기 지지대 사이에 장착되며, 상기 지지대의 전개시 신장되는 안전밴드; 를 포함한다.

상기 안전밴드를 상기 지지대에 탄력적으로 신장가능하게 권취하는 권취수단; 를 더 포함하되, 상기 권취수단는, 상기 지지대에 회전 가능하게 장착되며, 상기 안전밴드가 권취되는 회전드럼; 일단이 상기 회전드럼에 고정되고, 타단이 상기 안전밴드와 연결되는 태엽스프링; 을 포함한다.

상기 지지대는, 상기 본체에 회전 가능하게 장착되는 힌지부; 상기 힌지부에서 상방향으로 연장 형성되며, 상기 안전밴드가 장착되는 연결부; 상기 힌지부에서 상기 연결부와 일정 각도 엇갈리게 연장 형성되며 상기 구동수단와 연결되는 구동부;를 포함한다.

상기 구동수단는, 피스톤이 직선 왕복 작동하는 엑츄에이터로 이루어지고, 상기 구동부는 상기 피스톤에 회전 가능하게 결합되되, 상기 연결부는 상기 피스톤의 수축시 회전하여 상기 본체 방향으로 접히고, 상기 피스톤의 신장시 상기 본체의 외측으로 회전하여 전개된다.

상기 작업로봇의 작동시 상기 지지대가 전개되도록 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어수단; 상기 지지대의 전개시 상기 안전밴드의 움직임을 감지하는 감지센서; 를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 감지센서에 의해 상기 안전밴드의 움직임이 감지되면 상기 작업로봇의 작동을 정지한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇은 다음과 같은 효과가 있다.

작업로봇(50)의 작업시 상기 본체(100)의 주변으로 전개되는 지지대(200)와 안전밴드(400)를 구비함으로써, 작업로봇(50)의 작동시 주변에 작업자나 방해물이 근접하는 것을 방지할 수 있고, 작업자가 수동으로 안전펜스를 설치할 필요 없이 자동으로 전개되어 편리하게 사용할 수 있으며, 작업 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

상기 지지대(200)의 작동시 상기 안전밴드(400)를 상기 지지대(200)에 탄력적으로 신장가능하게 하는 상기 권취수단(500)이 구비됨으로써, 상기 지지대(200)의 전개에 따라 자동적으로 상기 안전밴드(400)가 신장되어 작동 구조를 간소화 할 수 있는 효과를 제공한다.

상기 본체(100)의 주변에 방해물이나 작업자가 접근했을 때 상기 작업로봇(50)의 작동을 정지되게 함으로써, 긴급 상황 발생시 안전사고 등을 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 지지대(200)가 전개된 상태의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 권취수단의 구조를 나타낸 단면 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 지지대가 접힌 상태를 나타낸 단면 구조도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 지지대가 전개된 상태를 나타낸 단면 구조도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇의 지지대가 전개된 상태를 나타낸 단면 구조도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안전펜스가 구비된 무인 작업로봇은, 본체(100), 지지대(200), 구동수단(300), 안전밴드(400), 권취수단(500) 및 제어수단(미도시)으로 이루어진다.

상기 본체(100)는 육면체 형상으로 형성되며, 외측 모서리 부분은 경사지게 면처리되며, 설치홈(110)이 각각 개방 형성된다. 상기 설치홈(110)은 4개로 이루어지며, 상기 설치홈(110)에는 후술할 상기 지지대(200)가 삽입 배치된다.

또한, 상기 본체(100)의 상부에는 다양한 작업을 자동으로 수행하는 작업로봇(50)이 설치되며, 상기 본체(100)의 하부에는 상기 본체(100)를 작업 위치로 이동시키기 위한 이동수단(120)이 구비된다.

상기 지지대(200)는 4개로 이루어져 상기 설치홈(110)에 각각 하나씩 삽입 설치되며, 하단이 상기 본체(100)에 회전 가능하게 결합된다.

물론 상기 지지대(200)는 상기 본체(100)의 크기나 형태에 따라 2개 이상 복수개로 이루어질 수 있으며, 설치 위치나 간격을 다양하게 조절할 수 있다.

또한, 이웃하게 배치된 2개의 상기 지지대(200)의 회전중심축 간의 각도는 90도에서 160도 사이의 각도를 이루는 것이 바람직하다.

상기 지지대(200)는 좀더 구체적으로 힌지부(210), 연결부(220) 및 구동부(230)로 이루어진다.

상기 힌지부(210)는 상기 설치홈(110)의 하부에 배치되며, 상기 본체(100)에 축결합되어 축을 중심으로 일정 각도 회전 가능하게 결합된다.

상기 연결부(220)는 상기 힌지부(210)에서 상방향으로 연장 형성되며, 상기 설치홈(110)의 상부까지 길게 형성된다.

또한, 상기 연결부(220)의 상단 내부에는 후술할 상기 권취수단(500)과 상기 안전밴드(400)가 삽입 장착되며, 상단 일측에는 상기 안전밴드(400)가 외부로 인출되는 인출구(221)가 형성되고, 상단 타측에는 상기 안전밴드(400)가 결합되는 결합구(222)가 형성된다.

상기 구동부(230)는 상기 힌지부(210)에서 하방향으로 상기 연결부(220)와 120°를 이루도록 엇갈리게 연장 형성되며, 후술할 상기 구동수단(300)과 연결되어 상기 지지대(200)가 회전하도록 동력을 부가하게 된다.

또한, 상기 구동부(230)에는 장공 형태의 가이드공(231)이 개방 형성된다.

상기 가이드공(231)에는 후술할 상기 구동수단(300)의 피스톤이 회전 및 이동 가능하게 연결된다.

상기 구동수단(300)은 상기 작업로봇(50)의 작업시 상기 지지대(200)를 회전시켜 상기 본체(100)의 외측으로 전개되도록 하는 것으로, 피스톤(310)이 왕복 작동하는 전기 엑츄에이터로 이루어진다.

이러한 상기 구동수단(300)은 상기 구동부(230)의 하부에 배치되어 상기 본체(100)에 고정되고, 상기 피스톤(310)은 상기 구동부(230)의 상기 가이드공(231)에 힌지 결합된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(310)이 작동하여 상승하게 되면 상기 지지대(200)는 상단이 외측 방향으로 회전하여 전개된다.

이때 상기 피스톤(310)의 상단은 상기 가이드공(231)을 따라 왼쪽으로 이동하게 된다.

반대로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(310)이 하강 작동하게 되면 상기 지지대(200)는 상단이 상기 설치홈(110) 방향으로 회전하여 접히게 되고, 상기 피스톤(310)의 상단은 상기 가이드공(231)을 따라 오른쪽으로 이동하게 된다.

상기 구동수단(300)의 구동을 위해 상기 본체(100)의 내부에는 배터리가 구비될 수 있으며, 상기 배터리는 상기 구동수단(300) 뿐만 아니라 상기 본체(100)의 이동수단(120) 및 작업로봇(50)의 작동을 위한 전기를 공급할 수 있다.

한편, 상기 안전밴드(400)는 폭이 넓고 납작한 웨빙끈으로 이루어진다.

웨빙끈은 실과 같은 줄을 여러 가닥 엮어서 제작한 것으로 내구성이 뛰어나다.

또한, 상기 안전밴드(400)는 일단이 어느 하나의 상기 지지대(200)에 장착되고, 타단이 이웃한 다른 상기 지지대(200)에 장착된다.

구체적으로 상기 안전밴드(400)의 일단은 상기 지지대(200)에 삽입 설치된 상기 귄취수단과 연결되고, 타단은 상기 지지대(200)의 상기 결합구(222)에 탈착 가능하게 결합된다.

여기에서 상기 안전밴드(400)의 타단에는 상기 결합구(222)에 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 결합부재(410)가 구비된다.

이러한 상기 안전밴드(400)는 이웃한 2개의 상기 지지대(200) 사이에 설치되며, 일단이 상기 권취수단(500)에 의해 상기 지지대(200)의 내부에 감겨져 있다가 상기 지지대(200)의 전개시 상기 인출구(221)로 부터 인출되어 길이가 연장된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 권취수단(500)은 상기 안전밴드(400)를 상기 지지대(200)에 탄력적으로 신장가능하게 권취하는 것으로, 회전드럼(510), 태엽스프링(520)으로 이루어진다.

상기 회전드럼(510)은 원통형 형상으로 형성되며, 상기 연결부(220)의 내부에 삽입되어 중심축을 기준으로 회전 가능하게 장착된다.

또한, 상기 회전드럼(510)의 외주연에는 상기 태엽스프링(520)이 장착된다.

상기 태엽스프링(520)은 납작한 금속판을 나선형으로 감은 형태로 형성되며, 상기 회전드럼(510)을 중심으로 나선형으로 감기게 배치되고, 일단이 상기 회전드럼(510)에 고정되며, 타단은 상기 안전밴드(400)의 일단과 결합된다.

이러한 상기 태엽스프링(520)은 상기 지지대(200)가 전개되어 상기 안전밴드(400)가 연장될 때 압축되었다가, 상기 지지대(200)가 접히면 탄성 복원력에 의해 상기 안전밴드(400)가 상기 회전드럼(510)에 다시 감기도록 한다.

이와 같이 상기 지지대(200)의 작동시 상기 안전밴드(400)를 상기 지지대(200)에 탄력적으로 신장가능하게 하는 상기 권취수단(500)이 구비됨으로써, 상기 지지대(200)의 전개에 따라 자동적으로 상기 안전밴드(400)가 신장되어 작동 구조를 간소화 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 상기 지지대(200)를 다양한 각도로 전개할 수 있으며, 다양한 작업 장소에 적용하여 사용할 수 있게 된다.

한편, 경우에 따라 상기 지지대(200)의 상단은 각도 조절이 가능하게 구성될 수 있다.

구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(220)는 상기 힌지부(210)에서 연장되는 고정부(221)와, 상기 고정부(221)의 상단에 회전 가능하게 장착되며 상기 권취수단(500)과 상기 안전밴드(400)가 구비되는 회전부(222)로 이루어진다.

상기 연결부(220)에 상기 회전부(222)가 없을 경우 상기 지지대(200)의 회전시 상기 안전밴드(400)도 함께 기울어지지만, 상기 회전부(222)가 있을 경우 상기 권취수단(500)의 탄성 복원력에 의해 상기 회전부(222)는 상기 고정부(221)와 함께 기울어지지 않고 세워진 상태를 유지하게 된다.

즉, 상기 안전밴드(400)는 잡아당기는 힘에 의해 상기 회전부(222)가 상기 고정부(221)와 함께 기울어지는 것을 저지한다.

이와 같이 상기 회전부(222)에 의해 상기 지지대의 전개시 상기 안전밴드(400)를 세워지도록 함으로써, 상기 안전밴드(400)의 시인성을 향상시켜 작업자나 다른 무인로봇이 상기 안전밴드(400)를 더욱 빨리 인식하도록 하고, 이로 인해 안전사고 발생을 더욱 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 상기 고정부(221)와 상기 회전부(222) 사이에는 상기 회전부(222)의 회전 각도를 제어하기 위한 각도조절구(223)가 구비될 수 있다.

구체적으로 상기 회전부(222)의 하단에는 상기 회전부(222)의 회전축을 중심으로 일정 간격으로 정지홈(224)이 형성되고, 상기 고정부(221)의 상단에는 상하 슬라이드 이동하면서 상단이 상기 정지홈(224)에 삽입되어 상기 회전부(222)의 회전을 저지하는 상기 각도조절구(223)가 구비된다.

또한, 상기 각도조절구(223)는 탄성체(225)에 의해 상기 회전부(222) 방향으로 탄성 지지된다.

이러한 상기 각도조절구(223)가 구비된 상기 회전부(222)는 상기 탄성체(225)보다 탄성력보다 강한 힘으로 회전력이 가해질 경우에만 회전하게 된다.

이와 같이 상기 회전부(222)와 상기 고정부(221) 사이에 상기 각도조절구(223)가 구비됨으로써, 외부 충격이나 외력에 의해 상기 회전부(222)가 임의로 회전되는 것을 방지하고, 상기 회전부(222)가 외부 충격이나 외력이 상기 고정부(221)로 전달되는 것을 감소시켜 상기 지지대(200)가 파손되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

한편, 상기 제어수단은 상기 본체(100)에 장착되어 상기 작업로봇(50)의 작동시 상기 지지대(200)가 전개되도록 상기 구동수단(300)의 작동을 제어하게 된다.

좀더 구체적으로 상기 제어수단에는 무선 단말기가 구비되어 외부에서 원격으로 제어할 수 있으며, 외부에서 작업 오더가 들어오면 상기 이동수단(120)을 작동시켜 상기 본체(100)를 작업 위치로 이동시킨다.

그리고 작업로봇(50)이 작동하기 전 상기 구동수단(300)을 작동시켜 상기 지지대(200)가 전개되도록 한다.

또한, 상기 제어수단은 상기 안전밴드(400)의 움직임을 감지하여 주변에 작업자나 방해물이 근접하는 것을 감지하고 상기 작업로봇(50)의 작동을 정지시킬 수 있다.

구체적으로 상기 지지대(200)에는 상기 회전드럼(510)의 회전을 감지하는 상기 감지센서(미도시)가 구비된다.

상기 감지센서는 엔코더로 이루어지며, 상기 회전드럼(510)의 중심축과 연결된다.

이러한 상기 감지센서는 상기 안전밴드(400)에 방해물이 근접하면 상기 안전밴드(400)가 신장되면서 상기 회전드럼(510)을 회전시키게 되고, 상기 감지센서는 이를 감지하게 된다.

상기 제어수단은 상기 감지센서로 부터 신호를 받으면 상기 작업로봇(50)의 작업을 정지시킨다.

이와 같이 상기 본체(100)의 주변에 방해물이나 작업자가 접근했을 때 상기 작업로봇(50)의 작동을 정지되게 함으로써, 긴급 상황 발생시 안전사고 등을 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.

50 : 작업로봇
100 : 본체
110 : 설치홈
120 : 이동수단
200 : 지지대
210 : 힌지부
220 : 연결부
221 : 인출구
222 : 결합구
230 : 구동부
231 : 가이드공
300 : 구동수단
310 : 피스톤
400 : 안전밴드
410 : 결합부재
500 : 권취수단
510 : 회전드럼
520 : 태엽스프링

Claims (5)

1. 작업로봇이 구비되는 본체;
   상기 본체의 둘레를 따라 상호 이격 배치되며, 하단이 상기 본체에 회전 가능하게 장착되는 복수개의 지지대;
   상기 작업로봇의 작업시 상기 지지대를 회전시켜 상기 본체의 외측으로 전개되도록 하는 구동수단;
   상기 지지대 사이에 장착되며, 상기 지지대의 전개시 신장되는 안전밴드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 작업로봇 안전팬스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 안전밴드를 상기 지지대에 탄력적으로 신장가능하게 권취하는 권취수단; 을 더 포함하되,
   상기 권취수단은,
   상기 지지대에 회전 가능하게 장착되며, 상기 안전밴드가 권취되는 회전드럼;
   일단이 상기 회전드럼에 고정되고, 타단이 상기 안전밴드와 연결되는 태엽스프링; 을 포함하는 것을 특징으로 한는 무인 작업로봇 안전팬스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지대는,
   상기 본체에 회전 가능하게 장착되는 힌지부;
   상기 힌지부에서 상방향으로 연장 형성되며, 상기 안전밴드가 장착되는 연결부;
   상기 힌지부에서 상기 연결부와 일정 각도 엇갈리게 연장 형성되며 상기 구동수단와 연결되는 구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 작업로봇 안전팬스.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구동수단은,
   피스톤이 직선 왕복 작동하는 엑츄에이터로 이루어지고,
   상기 구동부는 상기 피스톤에 회전 가능하게 결합되되,
   상기 연결부는 상기 피스톤의 수축시 회전하여 상기 본체 방향으로 접히고, 상기 피스톤의 신장시 상기 본체의 외측으로 회전하여 전개되는 것을 특징으로 하는 무인 작업로봇 안전팬스.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업로봇의 작동시 상기 지지대가 전개되도록 상기 구동수단의 작동을 제어하는 제어수단;
   상기 지지대의 전개시 상기 안전밴드의 움직임을 감지하는 감지센서; 를 더포함하되,
   상기 제어수단은 상기 감지센서에 의해 상기 안전밴드의 움직임이 감지되면 상기 작업로봇의 작동을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 작업로봇 안전팬스.
   

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