KR102529673B1 - 3 wheel wall Robot individual steerable - Google Patents

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KR102529673B1
KR102529673B1 KR1020210145754A KR20210145754A KR102529673B1 KR 102529673 B1 KR102529673 B1 KR 102529673B1 KR 1020210145754 A KR1020210145754 A KR 1020210145754A KR 20210145754 A KR20210145754 A KR 20210145754A KR 102529673 B1 KR102529673 B1 KR 102529673B1
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손태철
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주식회사아주산업
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Abstract

본 발명은 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇에 있어서, 세 개의 모서리가 형성된 삼각 판상의 몸체; 세 개의 상기 모서리 중 제1모서리의 하면에 설치되는 제1자석바퀴와, 상기 제1자석바퀴에 결합되어 상기 제1자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제1조향부와, 상기 제1자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제1자석바퀴를 회전구동시키는 제1구동부와, 일단은 상기 제1구동부를 지지하고 타단은 상기 제1조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제1바퀴지지부를 포함하는 제1바퀴모듈; 세 개의 상기 모서리 중 제2모서리의 하면에 설치되는 제2자석바퀴와, 상기 제2자석바퀴에 결합되어 상기 제2자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제2조향부와, 상기 제2자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제2자석바퀴를 회전구동시키는 제2구동부와, 일단은 상기 제2구동부를 지지하고 타단은 상기 제2조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제2바퀴지지부를 포함하는 제2바퀴모듈; 세 개의 상기 모서리 중 제3모서리의 하면에 설치되는 제3자석바퀴와, 상기 제3자석바퀴에 결합되어 상기 제3자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제3조향부와, 상기 제3자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제3자석바퀴를 회전구동시키는 제3구동부와, 일단은 상기 제3구동부를 지지하고 타단은 상기 제3조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제3바퀴지지부를 포함하는 제3바퀴모듈;을 포함하되, 상기 제1바퀴모듈, 상기 제2바퀴모듈 및 상기 제3바퀴모듈은 각각 개별 조향 및 구동 제어를 통해 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 주행경로와 자세를 자유롭게 조절가능한 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 복수 개의 바퀴모듈을 각각 개별적으로 조향 및 구동하여 3 자유도 주행이 가능한 효과가 있다.The present invention is a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering, comprising: a triangular plate-shaped body with three corners; A first magnet wheel installed on the lower surface of the first corner among the three corners, a first steering unit coupled to the first magnet wheel to adjust the traveling direction of the first magnetic wheel, and A first driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the first magnetic wheel, one end supporting the first driving unit and the other end coupled with a steering rotation axis of the first steering unit to be steering driven. A first wheel module including a wheel support; A second magnetic wheel installed on the lower surface of the second corner among the three corners, a second steering unit coupled to the second magnetic wheel and adjusting the traveling direction of the second magnetic wheel, and A second driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the second magnetic wheel, one end supporting the second driving unit and the other end coupled with the steering rotation axis of the second steering unit to drive the steering of the 'a' shaped second A second wheel module including a wheel support; A third magnet wheel installed on the lower surface of the third edge among the three corners, a third steering unit coupled to the third magnet wheel and adjusting the traveling direction of the third magnet wheel, and A third driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the third magnetic wheel, one end supporting the third driving unit and the other end being coupled with the steering rotation axis of the third steering unit to be steering-driven. A third wheel module including a wheel support; wherein the first wheel module, the second wheel module, and the third wheel module travel in a swerve drive method through individual steering and drive control. The technical point is that the path and posture can be freely adjusted. As a result, there is an effect of enabling three-degree-of-freedom driving by individually steering and driving a plurality of wheel modules, respectively.

Description

개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇{3 wheel wall Robot individual steerable}3 wheel wall robot individual steerable}

본 발명은 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벽면을 구르는 자석바퀴를 통해 자석과 벽면 간의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있으며, 복수 개의 자석바퀴를 각각 개별적으로 조향 및 구동이 가능하도록 모듈화된 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering, and more particularly, it is possible to prevent damage due to friction between a magnet and a wall through a magnetic wheel rolling on a wall, and individually steering a plurality of magnetic wheels, respectively. and a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering that is modularized to enable driving.

선박이나 해양플랜트 등을 건조하거나 수리하기 위한 과정에서 선박이나 해양플랜트의 벽면을 타고 이동하는 크고 작은 벽면주행로봇을 최근에 많이 도입하고 있으며, 이를 통해 블록을 비롯한 각종 용접물의 품질과 생산성 향상에 크게 기여하고 있다. 이뿐만 아니라 선박이나 해양플랜트의 표면에 이물질이 많이 부착된 경우 이를 청소하기 위해서도 벽면주행로봇을 도입하고 있는 실정이다. 즉, 선박이나 해양플랜트의 벽면을 타고 다양한 작업을 수행하기 위한 벽면주행로봇이 최근들어 많이 이용되고 있으며, 이를 통해 작업자가 벽면에 직접적으로 작업을 수행하지 않아도 되기 때문에 작업자의 안전이 보장될 뿐 아니라 작업시간 및 효율이 높다는 이점이 있다.In the process of building or repairing ships or offshore plants, large and small wall-running robots that move along the walls of ships or offshore plants have recently been introduced, which greatly improves the quality and productivity of various weldments including blocks. are contributing In addition to this, a wall-running robot is being introduced to clean the surface of a ship or offshore plant when a lot of foreign matter is attached to it. In other words, wall-running robots for carrying out various tasks along the walls of ships or offshore plants have recently been widely used. It has advantages of high working time and high efficiency.

이러한 벽면주행로봇 관련 종래기술은 '대한민국특허청 공개특허 제10-2010-0010578호 선체 벽면 부착형 그라인딩 로봇'과 같이, 로봇의 주행을 위한 구동력을 발생하는 서보모터, 발생된 구동력을 증대시키기 위한 감속기 및 감속기에 연결되어 구동력으로 구동하는 주행용 바퀴를 구비한 이동대차와; 이동대차에 설치되며 선체 벽면에 부착될 수 있는 영구자석과; 이동대차의 일단에 설치되며 선체 벽면에 대한 그라인딩 작업을 수행할 수 있도록 그라인더 및 그라인더용 사포를 구비한 그라인더 장치;를 포함하는 기술이 알려져 있다.The prior art related to such a wall-running robot includes a servomotor for generating driving force for driving the robot and a reducer for increasing the generated driving force, such as 'Korean Intellectual Property Office Publication Patent No. 10-2010-0010578 Hull wall-attached grinding robot'. And a mobile cart having driving wheels connected to a speed reducer and driven by a driving force; A permanent magnet installed on a mobile cart and attached to a hull wall; A technology including a grinder device installed at one end of a mobile bogie and equipped with a grinder and sandpaper for the grinder to perform a grinding operation on the wall of the hull is known.

하지만 이와 같은 종래기술을 포함한 대부분의 종래기술은, 벽면에서 원하는 방향으로 조향하기 위해 영구자석 휠을 구동모터의 좌우 속도차를 이용하는 차동조향 방식이나, 자동차처럼 앵커먼 기구로 조향 휠을 회전하는 방식을 이용하고 있어 임의의 방향과 자세로 이동하기 어렵다. 또한 옴니휠이나 매커넘휠은 형상이 단순하지 않아 자석휠을 만들기 어렵다는 단점이 있다.However, most of the prior art, including such prior art, is a differential steering method using a difference in speed between the left and right of the driving motor of a permanent magnet wheel to steer in a desired direction on a wall surface, or a method of rotating the steering wheel with an anchorman mechanism like a car. is used, so it is difficult to move in an arbitrary direction and posture. In addition, the omni wheel or maconum wheel has a disadvantage that it is difficult to make a magnetic wheel because the shape is not simple.

대한민국특허청 공개특허 제10-2010-0010578호Korean Intellectual Property Office Publication No. 10-2010-0010578

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 벽면에 부착된 자석바퀴와 조향 및 구동 액추에이터가 모듈화되고, 이를 모듈별로 각각 개별적으로 구동과 조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a three-wheeled wall-running robot in which a magnetic wheel attached to a wall surface and a steering and driving actuator are modularized, and each module can individually drive and steer them. .

상기한 목적은, 세 개의 모서리가 형성된 삼각 판상의 몸체; 세 개의 상기 모서리 중 제1모서리의 하면에 설치되는 제1자석바퀴와, 상기 제1자석바퀴에 결합되어 상기 제1자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제1조향부와, 상기 제1자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제1자석바퀴를 회전구동시키는 제1구동부와, 일단은 상기 제1구동부를 지지하고 타단은 상기 제1조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제1바퀴지지부를 포함하는 제1바퀴모듈; 세 개의 상기 모서리 중 제2모서리의 하면에 설치되는 제2자석바퀴와, 상기 제2자석바퀴에 결합되어 상기 제2자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제2조향부와, 상기 제2자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제2자석바퀴를 회전구동시키는 제2구동부와, 일단은 상기 제2구동부를 지지하고 타단은 상기 제2조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제2바퀴지지부를 포함하는 제2바퀴모듈; 세 개의 상기 모서리 중 제3모서리의 하면에 설치되는 제3자석바퀴와, 상기 제3자석바퀴에 결합되어 상기 제3자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제3조향부와, 상기 제3자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제3자석바퀴를 회전구동시키는 제3구동부와, 일단은 상기 제3구동부를 지지하고 타단은 상기 제3조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제3바퀴지지부를 포함하는 제3바퀴모듈;을 포함하되, 상기 제1바퀴모듈, 상기 제2바퀴모듈 및 상기 제3바퀴모듈은 각각 개별 조향 및 구동 제어를 통해 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 주행경로와 자세를 자유롭게 조절가능한 것을 특징으로 하는 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇에 의해서 달성된다.The above object is a triangular plate-shaped body formed with three corners; A first magnet wheel installed on the lower surface of the first corner among the three corners, a first steering unit coupled to the first magnet wheel to adjust the traveling direction of the first magnetic wheel, and A first driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the first magnetic wheel, one end supporting the first driving unit and the other end coupled with a steering rotation axis of the first steering unit to be steering driven. A first wheel module including a wheel support; A second magnetic wheel installed on the lower surface of the second corner among the three corners, a second steering unit coupled to the second magnetic wheel and adjusting the traveling direction of the second magnetic wheel, and A second driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the second magnetic wheel, one end supporting the second driving unit and the other end coupled with the steering rotation axis of the second steering unit to drive the steering of the 'a' shaped second A second wheel module including a wheel support; A third magnet wheel installed on the lower surface of the third edge among the three corners, a third steering unit coupled to the third magnet wheel and adjusting the traveling direction of the third magnet wheel, and A third driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the third magnetic wheel, one end supporting the third driving unit and the other end being coupled with the steering rotation axis of the third steering unit to be steering-driven. A third wheel module including a wheel support; wherein the first wheel module, the second wheel module, and the third wheel module travel in a swerve drive method through individual steering and drive control. It is achieved by a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering, characterized in that the path and attitude can be freely adjusted.

여기서, 상기 몸체의 상면에 설치되어 회전구동하는 작업구동부와, 상기 작업구동부에 일단이 결합되어 상기 작업구동부와 함께 회전구동되는 작업아암과, 상기 작업아암의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 작업툴로 이루어진 작업유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, a work drive unit installed on the upper surface of the body and rotationally driven, a work arm having one end coupled to the work drive unit and rotationally driven together with the work drive unit, and a work tool coupled to the other end of the work arm to perform work It is preferable to further include a; work unit consisting of.

또한, 상기 작업아암의 구동이 모든 방향으로 향할 수 있도록 상기 작업구동부가 상기 몸체의 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the work drive unit is formed at the center of the body so that the drive of the work arm can be directed in all directions.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 벽면에 부착된 자석바퀴와 조향 및 구동 액추에이터가 모듈화되고, 이를 모듈별로 각각 개별적으로 구동과 조향이 가능하도록 하여, 전진과 회전 등 일반적인 주행 뿐 아니라 측면 평행이동 등 자유도가 한 단계 높은 제어가 가능한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the magnetic wheel attached to the wall and the steering and driving actuators are modularized, and each module can be driven and steered individually, so that not only general driving such as forward and rotation, but also lateral parallel movement, etc. It has the effect of enabling control with a higher degree of freedom.

도 1 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇의 사시도이다.1 to 3 are perspective views of a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are only examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

도 1 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇의 사시도이다.1 to 3 are perspective views of a three-wheeled wall-running robot capable of individual steering according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이 몸체(100), 제1바퀴모듈(200), 제2바퀴모듈(300), 제3바퀴모듈(400) 및 작업유닛(500)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the three-wheeled wall-running robot 10 capable of individual steering according to the present invention includes a body 100, a first wheel module 200, a second wheel module 300, and a third wheel module. 400 and a work unit 500.

몸체(100)는, 세 개의 모서리가 형성된 삼각 판상의 구성으로, 이러한 몸체(100)는 세 개의 바퀴모듈(200, 300, 400)이 각각의 모서리에 설치되어 3륜 구동이 가능하도록 지지하는 역할을 한다. 상세하게는 제1모서리에는 제1바퀴모듈(200)이 설치되고, 제2모서리에는 제2바퀴모듈(300)이 설치되며, 제3모서리에는 제3바퀴모듈(400)이 설치되어 각각 개별구동이 이루어지도록 한다. The body 100 has a triangular plate-like configuration with three corners, and the body 100 has three wheel modules 200, 300, and 400 installed at each corner to support three-wheel drive. do In detail, the first wheel module 200 is installed at the first corner, the second wheel module 300 is installed at the second corner, and the third wheel module 400 is installed at the third corner to drive each individually. make this happen

이러한 몸체(100)는 두 개의 모서리 사이의 면이 중앙을 향해 함몰된 함몰부(110)를 포함하는데, 이는 후술할 작업아암(520)이 구동하는 과정 중 몸체(100)와 부딪히는 등 몸체(100)이 작업아암(520)의 구동에 방해되지 않도록 작업아암(520)이 배치되는 영역은 중앙이 유리하며 모든 방향으로 작업이 가능하다.The body 100 includes a depression 110 in which the surface between the two corners is depressed toward the center, which collides with the body 100 while the work arm 520, which will be described later, is driven. ) is advantageously located in the center of the area where the work arm 520 is disposed so as not to interfere with the operation of the work arm 520, and work is possible in all directions.

제1바퀴모듈(200)은, 몸체(100) 중 제1모서리에 설치되어 몸체(100)와 함께 벽면을 주행하는 구성으로, 이러한 제1바퀴모듈(200)은 제1자석바퀴(210), 제1조향부(220), 제1구동부(230) 및 제1바퀴지지부(240)를 포함한다.The first wheel module 200 is installed at the first corner of the body 100 and travels along the wall surface with the body 100. The first wheel module 200 includes the first magnetic wheel 210, It includes a first steering unit 220, a first driving unit 230 and a first wheel support unit 240.

제1자석바퀴(210)는, 세 개의 모서리 중 제1모서리의 하면에 설치되는 구성이다. 즉, 제1자석바퀴(210)는 제1구동부(230)의 구동회전축이 측면에 결합하여 회전구동되는 구성으로, 원 형상의 양 측면과 중앙면에 해당하는 외주연을 가지는 원통형상으로 이루어진다. 이러한 제1자석바퀴(210)는 방향을 용이하게 조절할 수 있도록 벽면주행로봇에 일반적으로 사용되는 메커넘 휠(mechanum wheel) 방식이 아닌, 벽면과의 접촉 면적을 최대화하기 위한 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 제1자석바퀴(210)는 양 측면이 자장 전달이 용이한 스틸판으로 이루어지고, 그 사이에 자석이 삽입된 샌드위치 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.The first magnet wheel 210 is configured to be installed on the lower surface of the first corner among the three corners. That is, the first magnet wheel 210 has a configuration in which the drive rotation shaft of the first driving unit 230 is coupled to the side surface to be rotated, and has a cylindrical shape having both side surfaces of a circular shape and an outer periphery corresponding to the central surface. It is preferable that the first magnet wheel 210 is made of a cylindrical shape to maximize the contact area with the wall surface, rather than a mechanum wheel type commonly used in wall-mounted robots so that the direction can be easily adjusted. do. Here, the first magnet wheel 210 preferably has a sandwich structure in which both sides are made of a steel plate that is easy to transmit a magnetic field and a magnet is inserted therebetween.

제1조향부(220)는, 제1자석바퀴(210)에 결합되어 제1자석바퀴(210)의 진행방향을 조절하는 구성이다. 이러한 제1조향부(220)는 몸체(100) 중 제1모서리의 상면에 설치되어 제1모서리에 형성된 관통공에 조향회전축이 관통하여 제1모서리의 하면에 설치된 제1자석바퀴(210)와 결합하는 구조로 이루어진다. 즉, 제1조향부(220)는 제1모서리의 상면에 고정 설치된 상태에서 조향회전축을 회전시키게 되면 조향회전축에 설치된 제1자석바퀴(210)의 방향이 조절된다. 이러한 제1조향부(220)는 제1자석바퀴(210)의 진행 방향을 결정하며, 제2자석바퀴(310) 및 제3자석바퀴(410)에는 영향을 미치지 않는다.The first steering unit 220 is coupled to the first magnetic wheel 210 to adjust the traveling direction of the first magnetic wheel 210 . The first steering unit 220 is installed on the upper surface of the first corner of the body 100, and the steering rotation shaft passes through the through hole formed in the first corner to the first magnet wheel 210 installed on the lower surface of the first corner. It consists of a structure that connects That is, when the steering rotation shaft is rotated while the first steering unit 220 is fixedly installed on the upper surface of the first corner, the direction of the first magnet wheel 210 installed on the steering rotation shaft is adjusted. The first steering unit 220 determines the traveling direction of the first magnetic wheel 210 and does not affect the second magnetic wheel 310 and the third magnetic wheel 410 .

제1구동부(230)는, 제1자석바퀴(210)의 측면에 결합되어 제1자석바퀴(210)를 회전구동시키는 구성으로, 상기에 기재된 것과 같이 제1구동부(230)의 구동회전축이 제1자석바퀴(210)의 측면에 결합되어 구동회전축의 회전에 의해 제1자석바퀴(210)가 회전하면서 벽면을 이동하게 된다. 이러한 제1구동부(230)는 제1조향부(220)와 마찬가지로 제1자석바퀴(210)의 진행 여부를 결정하며, 제2자석바퀴(310) 및 제3자석바퀴(410)에는 영향을 미치지 않는다.The first drive unit 230 is coupled to the side surface of the first magnet wheel 210 to rotate and drive the first magnet wheel 210, and as described above, the drive rotation shaft of the first drive unit 230 is It is coupled to the side of the first magnet wheel 210 and moves the wall surface while the first magnet wheel 210 rotates by the rotation of the drive shaft. Like the first steering unit 220, the first drive unit 230 determines whether or not the first magnet wheel 210 proceeds, and does not affect the second magnet wheel 310 and the third magnet wheel 410. don't

제1바퀴지지부(240)는, 일단은 제1구동부(230)를 지지하고 타단은 제1조향부(220)의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 구성으로, 제1구동부(230)-제1자석바퀴(210)-제1조향부(220)를 연결하는 역할을 한다. 상세하게는 제1자석바퀴(210)의 일부를 감싸도록 'ㄱ'자 형상으로 이루어지고 양 단부에는 각각 관통공이 형성된 상태에서, 일단에는 관통공에 구동회전축이 삽입되면서 제1구동부(230)가 지지되고, 구동회전축에 제1자석바퀴(210)가 결합된다.The first wheel support unit 240 has an 'a'-shaped configuration in which one end supports the first drive unit 230 and the other end is driven by steering rotation shaft of the first steering unit 220, and the first drive unit 230 - the first magnetic wheel 210 - serves to connect the first steering unit 220. In detail, in a state in which it is formed in an 'L' shape to surround a part of the first magnet wheel 210 and has through holes formed at both ends, the first drive unit 230 is inserted into the through hole at one end while the drive shaft is inserted. It is supported, and the first magnet wheel 210 is coupled to the driving rotation shaft.

'ㄱ'자 형상으로 이루어진 제1바퀴지지부(240)의 타단에는 관통공에 조향회전축이 삽입됨과 동시에 결합되고 제1조향부(220)는 몸체(100)에 설치되며, 제1바퀴지지부(240)가 조향회전축의 회전과 연동되어 회전하면서 몸체(100)에 설치될 수 있다. 또한 이에 의해 제1바퀴지지부(240)가 제1조향부(220)를 통해 조향구동되면 제1바퀴지지부(240)와 연결된 제1자석바퀴(210)도 조향구동되도록 연결된다. 이러한 제1바퀴지지부(240)의 타단은 몸체(100)의 하면과 제1자석바퀴(210)의 외주연 사이에 배치되도록 이루어진다. At the other end of the 'L'-shaped first wheel support part 240, the steering rotation shaft is inserted into the through hole and coupled at the same time, and the first steering part 220 is installed on the body 100, and the first wheel support part 240 ) may be installed on the body 100 while rotating in conjunction with the rotation of the steering rotation shaft. In addition, when the first wheel support 240 is steered through the first steering unit 220, the first magnetic wheel 210 connected to the first wheel support 240 is also connected to be steered. The other end of the first wheel support 240 is disposed between the lower surface of the body 100 and the outer periphery of the first magnet wheel 210.

이와 같이 제1자석바퀴(210), 제1조향부(220), 제1구동부(230) 및 제1바퀴지지부(240)는 하나의 모듈로 모듈화되어 각각의 구동이 서로에게 영향을 미치지만, 이는 제2바퀴모듈(300)과 제3바퀴모듈(400)에는 영향을 주지 않는다.In this way, the first magnet wheel 210, the first steering unit 220, the first driving unit 230, and the first wheel support unit 240 are modularized as one module, so that each drive affects each other, This does not affect the second wheel module 300 and the third wheel module 400 .

제2바퀴모듈(300)은, 몸체(100) 중 제2모서리에 설치되어 벽면을 주행하는 구성으로, 제1바퀴모듈(200)과 120°의 각도로 이격되도록 제2모서리에 설치된다. 이러한 제2바퀴모듈(300)은 제2자석바퀴(310), 제2조향부(320), 제2구동부(330) 및 제2바퀴지지부(240)를 포함한다.The second wheel module 300 is installed at the second corner of the body 100 to travel on the wall, and is installed at the second corner to be spaced apart from the first wheel module 200 at an angle of 120°. The second wheel module 300 includes a second magnetic wheel 310, a second steering unit 320, a second driving unit 330, and a second wheel support unit 240.

제2자석바퀴(310)는, 세 개의 모서리 중 제2모서리의 하면에 설치되는 구성으로, 제2구동부(330)의 구동회전축이 측면에 결합하여 회전구동된다. 즉, 제2자석바퀴(310)는 제1자석바퀴(210)와 동일한 형상 및 역할을 가지는 구성으로, 원 형상의 양 측면과 중앙면에 해당하는 외주연을 가지는 원통형상으로 이루어진다.The second magnet wheel 310 is configured to be installed on the lower surface of the second corner of the three corners, and the drive rotation shaft of the second drive unit 330 is coupled to the side surface to be driven for rotation. That is, the second magnet wheel 310 has the same shape and role as the first magnet wheel 210, and is formed in a cylindrical shape having both side surfaces of a circular shape and an outer periphery corresponding to the center surface.

제2조향부(320)는, 제2자석바퀴(310)에 결합되어 제2자석바퀴(310)의 진행방향을 조절하는 구성으로, 몸체(100) 중 제2모서리의 상면에 설치되어 제2모서리에 형성된 관통공에 조향회전축이 관통하여 제2모서리의 하면에 설치된 제2자석바퀴(310)와 결합하는 구조로 이루어진다. 즉, 제2조향부(320)는 제2모서리의 상면에 고정 설치된 상태에서 조향회전축을 회전시켜 제2자석바퀴(310)의 방향을 조절한다. 이러한 제2조향부(320)는 제1자석바퀴(200) 및 제3자석바퀴(400)에는 영향을 미치지 않는다.The second steering unit 320 is coupled to the second magnetic wheel 310 to adjust the traveling direction of the second magnetic wheel 310, and is installed on the upper surface of the second edge of the body 100 to control the second steering wheel 310. It consists of a structure in which the steering rotation shaft passes through the through hole formed in the corner and is coupled with the second magnet wheel 310 installed on the lower surface of the second corner. That is, the second steering unit 320 adjusts the direction of the second magnetic wheel 310 by rotating the steering shaft in a state where it is fixedly installed on the upper surface of the second corner. The second steering unit 320 does not affect the first magnetic wheel 200 and the third magnetic wheel 400 .

제2구동부(330)는, 제2자석바퀴(310)의 측면에 결합되어 제2자석바퀴(310)를 회전구동시키는 구성으로, 제2구동부(330)의 구동회전축이 제2자석바퀴(310)의 측면에 결합되고 구동회전축의 회전에 의해 제2자석바퀴(310)가 회전하면서 벽면을 이동하게 된다. 이러한 제2구동부(330)는 제2자석바퀴(310)의 진행 여부를 결정하며, 제1자석바퀴(210) 및 제3자석바퀴(410)에는 영향을 미치지 않는다.The second drive unit 330 is coupled to the side surface of the second magnet wheel 310 to rotate and drive the second magnet wheel 310, and the drive shaft of the second drive unit 330 is the second magnet wheel 310. ) and moves the wall surface while the second magnet wheel 310 rotates by the rotation of the drive shaft. The second driving unit 330 determines whether the second magnet wheel 310 proceeds or not, and does not affect the first magnet wheel 210 and the third magnet wheel 410 .

제2바퀴지지부(340)는, 일단은 제2구동부(330)를 지지하고 타단은 제2조향부(320)의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 구성으로, 제2구동부(330)-제2자석바퀴(310)-제2조향부(320)를 연결하는 역할을 한다. 상세하게는 제2자석바퀴(310)의 일부를 감싸도록 'ㄱ'자 형상으로 이루어지고 양 단부에는 각각 관통공이 형성된 상태에서, 일단에는 관통공에 구동회전축이 삽입되면서 제2구동부(330)가 지지되고, 구동회전축에 제2자석바퀴(310)가 결합된다.The second wheel support unit 340 has a 'L' shape configuration in which one end supports the second drive unit 330 and the other end is driven by steering rotation shaft of the second steering unit 320, and the second drive unit 330 - second magnetic wheel 310 - serves to connect the second steering unit 320. In detail, in a state in which it is formed in an 'L' shape to surround a part of the second magnet wheel 310 and has through holes formed at both ends, the second drive unit 330 is inserted into the through hole at one end while the drive shaft is inserted. It is supported, and the second magnet wheel 310 is coupled to the driving rotation shaft.

이와 같이 제2자석바퀴(310), 제2조향부(320), 제2구동부(330) 및 제2바퀴지지부(340)는 하나의 모듈로 모듈화되어 각각의 구동이 서로에게 영향을 미치지만, 이는 제1바퀴모듈(200)과 제3바퀴모듈(400)에는 영향을 주지 않는다.In this way, the second magnetic wheel 310, the second steering unit 320, the second driving unit 330, and the second wheel support unit 340 are modularized as one module, so that each drive affects each other, This does not affect the first wheel module 200 and the third wheel module 400 .

제3바퀴모듈(400)은, 몸체(100) 중 제3모서리에 설치되어 벽면을 주행하는 구성으로, 제1바퀴모듈(200) 및 제2바퀴모듈(300)과 각각 120°의 각도로 이격되도록 제3모서리에 설치된다. 이러한 제3바퀴모듈(400)은 제3자석바퀴(410), 제3조향부(420), 제3구동부(430) 및 제3자석바퀴지지부(340)를 포함한다.The third wheel module 400 is installed at the third corner of the body 100 and travels on the wall, and is spaced apart from the first wheel module 200 and the second wheel module 300 at an angle of 120°, respectively. It is installed at the third corner as much as possible. The third wheel module 400 includes a third magnetic wheel 410, a third steering unit 420, a third driving unit 430, and a third magnetic wheel support unit 340.

제3자석바퀴(410)는, 세 개의 모서리 중 제3모서리의 하면에 설치되는 구성으로, 제3구동부(430)의 구동회전축이 측면에 결합하여 회전구동된다. 즉, 제3자석바퀴(410)는 제1자석바퀴(210) 및 제2자석바퀴(310)와 동일한 형상 및 역할을 가지는 구성으로, 원 형상의 양 측면과 중앙면에 해당하는 외주연을 가지는 원통형상으로 이루어진다.The third magnet wheel 410 is configured to be installed on the lower surface of the third corner among the three corners, and the drive rotation shaft of the third drive unit 430 is coupled to the side surface to be rotated. That is, the third magnet wheel 410 has the same shape and role as the first magnet wheel 210 and the second magnet wheel 310, and has an outer periphery corresponding to both side and central surfaces of a circular shape. consists of a cylindrical shape.

제3조향부(420)는, 제3자석바퀴(410)에 결합되어 제3자석바퀴(410)의 진행방향을 조절하는 구성으로, 몸체(100) 중 제3모서리의 상면에 설치되어 제3모서리에 형성된 관통공에 조향회전축이 관통하여 제3모서리의 하면에 설치된 제3자석바퀴(410)와 결합하는 구조로 이루어진다. 즉, 제3조향부(420)는 제3모서리의 상면에 고정 설치된 상태에서 조향회전축을 회전시켜 제3자석바퀴(410)의 방향을 조절한다. 이러한 제3조향부(420)는 제1자석바퀴(210) 및 제2자석바퀴(310)에는 영향을 미치지 않는다.The third steering unit 420 is coupled to the third magnet wheel 410 to control the traveling direction of the third magnet wheel 410, and is installed on the upper surface of the third corner of the body 100 to provide a third It consists of a structure in which the steering rotation shaft passes through the through hole formed in the corner and is coupled with the third magnet wheel 410 installed on the lower surface of the third corner. That is, the third steering unit 420 adjusts the direction of the third magnet wheel 410 by rotating the steering shaft in a state where it is fixedly installed on the upper surface of the third corner. The third steering unit 420 does not affect the first magnetic wheel 210 and the second magnetic wheel 310 .

제3구동부(430)는, 제3자석바퀴(410)의 측면에 결합되어 제3자석바퀴(410)를 회전구동시키는 구성으로, 제3구동부(430)의 구동회전축이 제3자석바퀴(410)의 측면에 결합되고 구동회전축의 회전에 의해 제3자석바퀴(410)가 회전하면서 벽면을 이동하게 된다. 이러한 제3구동부(430)는 제3자석바퀴(410)의 진행 여부를 결정하며, 제1자석바퀴(210) 및 제2자석바퀴(310)에는 영향을 미치지 않는다.The third drive unit 430 is coupled to the side surface of the third magnet wheel 410 to rotate and drive the third magnet wheel 410, and the drive shaft of the third drive unit 430 is the third magnet wheel 410. ) and moves the wall surface while the third magnet wheel 410 rotates by the rotation of the drive shaft. The third drive unit 430 determines whether or not the third magnet wheel 410 proceeds, and does not affect the first magnet wheel 210 and the second magnet wheel 310 .

제3바퀴지지부(440)는, 일단은 제3구동부(430)를 지지하고 타단은 제3조향부(420)의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 구성으로, 제3구동부(430)-제3자석바퀴(410)-제3조향부(420)를 연결하는 역할을 한다. 상세하게는 제3자석바퀴(410)의 일부를 감싸도록 'ㄱ'자 형상으로 이루어지고 양 단부에는 각각 관통공이 형성된 상태에서, 일단에는 관통공에 구동회전축이 삽입되면서 제3구동부(430)가 지지되고, 구동회전축에 제3자석바퀴(410)가 결합된다.The third wheel support unit 440 has an 'a'-shaped configuration in which one end supports the third drive unit 430 and the other end is driven by the steering rotation shaft of the third steering unit 420, and the third drive unit 430 - the third magnet wheel 410 - serves to connect the third steering unit 420. In detail, in a state in which it is formed in an 'L' shape to surround a part of the third magnet wheel 410 and has through-holes formed at both ends, the third driving unit 430 is inserted into the through-hole at one end while the drive shaft is inserted. It is supported, and the third magnet wheel 410 is coupled to the driving rotation shaft.

이와 같이 제3자석바퀴(410), 제3조향부(420), 제3구동부(430) 및 제3바퀴지지부(440)는 하나의 모듈로 모듈화되어 각각의 구동이 서로에게 영향을 미치지만, 이는 제1바퀴모듈(200)과 제2바퀴모듈(300)에는 영향을 주지 않는다.In this way, the third magnet wheel 410, the third steering unit 420, the third driving unit 430, and the third wheel support unit 440 are modularized as one module, so that each drive affects each other, This does not affect the first wheel module 200 and the second wheel module 300.

이에 의해 본 발명에 따른 제1바퀴모듈(200), 제2바퀴모듈(300) 및 제3바퀴모듈(4100)은 각각 개별 조향 및 구동 제어를 통해 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 주행경로를 자유롭게 조절가능하다. 종래에 따른 벽면주행로봇의 경우 일반적으로 네 개의 바퀴를 가지고 있기 때문에 2 자유도의 방향 조향이 대부분으로, 3 자유도의 자세나 모든 방향 이동의 주행이 자유롭지 못하다는 문제점이 있었다.As a result, the first wheel module 200, the second wheel module 300, and the third wheel module 4100 according to the present invention change the driving path in a swerve drive method through individual steering and drive control. freely adjustable. In the case of conventional wall-running robots, since they generally have four wheels, most of them are directional steering with two degrees of freedom, and there is a problem in that they are not free to move in three degrees of freedom or move in all directions.

이에 비해 본 발명의 경우 제1바퀴모듈(200), 제2바퀴모듈(300) 및 제3바퀴모듈(400)이 서로 대칭되지 않고 동일한 각도에 해당하는 120° 씩 삼각형으로 서로 이격 배치되어 있으며, 각 바퀴모듈(200, 300, 400)이 개별적으로 존재하기 때문에 주행경로를 3 자유도로 자유롭게 모든 방향과 자세로 이동할 수 있다. 예를 들어 벽면주행로봇(10)이 제1바퀴모듈(200)이 향하는 방향으로 주행되어야 할 경우 제1바퀴모듈(200)을 90°로 조향하고, 제2바퀴모듈(300) 및 제3바퀴모듈(400)도 각각 개별적으로 제1바퀴모듈(200)과 같은 방향으로 조향하며, 이 상태에서 원하는 속도를 맞추어 각각 주행하는 방법을 통해 이루어진다.On the other hand, in the case of the present invention, the first wheel module 200, the second wheel module 300, and the third wheel module 400 are not symmetrical to each other and are spaced apart from each other in a triangle by 120 ° corresponding to the same angle, Since each of the wheel modules 200, 300, and 400 exist individually, the driving path can be freely moved in all directions and postures with three degrees of freedom. For example, when the wall-running robot 10 needs to travel in the direction the first wheel module 200 faces, the first wheel module 200 is steered at 90°, and the second wheel module 300 and the third wheel module 200 are driven. The modules 400 are also individually steered in the same direction as the first wheel module 200, and in this state, they are made through a method of driving each at a desired speed.

따라서 본 발명과 같이 벽면주행로봇(10)이 다양한 작업을 할 수 있도록 위치 및 경로와 자세를 제어하게 하려면, 제1바퀴모듈(200), 제2바퀴모듈(300) 및 제3바퀴모듈(400)은 개별적으로 조향 및 구동되는 swerve(syncro) drive 방식으로 필요한 경로와 자세로 이동 가능하도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to control the position, path, and posture of the wall-mounted robot 10 to perform various tasks as in the present invention, the first wheel module 200, the second wheel module 300, and the third wheel module 400 ) is preferably individually steered and driven in a swerve (syncro) drive method to be able to move to the required path and posture.

작업유닛(500)은, 벽면에 작업을 수행하기 위한 툴(tool)이 구비되는 구성으로, 이러한 작업유닛(500)은 작업구동부(510), 작업아암(520) 및 작업툴(530)을 포함한다.The work unit 500 has a configuration in which a tool for performing work is provided on a wall surface, and the work unit 500 includes a work drive unit 510, a work arm 520 and a work tool 530. do.

작업구동부(510)는, 몸체(100)의 상면에 설치되어 회전구동하는 구성으로, 벽면에 작업이 용이하도록 다양한 움직임을 가질 수 있게 구비된다. 이러한 작업구동부(510)는 후술할 작업아암(520)의 구동이 모든 방향으로 향할 수 있도록 몸체(100)의 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.The work drive unit 510 is configured to be installed on the upper surface of the body 100 and driven to rotate, and is provided to have various movements so as to facilitate work on the wall. It is preferable that the work drive unit 510 is formed at the center of the body 100 so that the drive of the work arm 520 to be described later can be directed in all directions.

작업아암(520)은, 작업구동부(510)에 일단이 결합되어 작업구동부(510)와 함께 회전구동되는 구성에 해당한다. 이뿐만 아니라 작업아암(520)은 다관절로 이루어져 작업아암(520)을 굽히거나 펴서 작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 작업아암(520)의 타단에는 작업툴(530)이 설치된다.The work arm 520 corresponds to a configuration in which one end is coupled to the work drive unit 510 and is rotationally driven together with the work drive unit 510 . In addition to this, the work arm 520 is made of multi-joints so that the work can be performed more smoothly by bending or straightening the work arm 520. A work tool 530 is installed at the other end of the work arm 520 .

작업툴(530)은, 작업아암(520)의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 구성으로, 그라인더(grinder), 브러시(brush), 센서(sensor) 등과 같은 툴(tool)에 해당할 경우 어떠한 것이든 제한되지 않고 설치 가능하다. 이러한 작업툴(530)은 작업아암(520)으로부터 탈부착이 가능하며, 벽면의 수리 또는 유지 작업이 필요한 경우 해당 작업과 관련된 작업툴(530)을 부착한 후 벽면주행로봇(10)을 구동시켜 벽면을 이동하면서 작업이 이루어지도록 한다.The work tool 530 is a component that is coupled to the other end of the work arm 520 to perform work, and which one corresponds to a tool such as a grinder, brush, sensor, or the like. Anything can be installed without restrictions. This work tool 530 is detachable from the work arm 520, and if repair or maintenance work on the wall is required, after attaching the work tool 530 related to the work, the wall traveling robot 10 is driven to drive the wall surface. Let the work be done while moving.

본 발명의 벽면주행로봇(10)은 바퀴모듈(200, 300, 400)을 각각 개별적으로 조향 및 구동이 가능하도록 모듈화된 상태이기 때문에 생산시 경제성이 있으며, 제어시에 같은 방법으로 통일할 수 있다는 장점이 있다.Since the wall-running robot 10 of the present invention is modularized so that the wheel modules 200, 300, and 400 can be individually steered and driven, it is economical in production and can be unified in the same way at the time of control. There are advantages.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention claimed in the claims.

10: 벽면주행로봇
100: 몸체
110: 함몰부
200: 제1바퀴모듈
210: 제1자석바퀴
220: 제1조향부
230: 제1구동부
240: 제1바퀴지지부
300: 제2바퀴모듈
310: 제2자석바퀴
320: 제2조향부
330: 제2구동부
340: 제2바퀴지지부
400: 제3바퀴모듈
410: 제3자석바퀴
420: 제3조향부
430: 제3구동부
440: 제3바퀴지지부
500: 작업유닛
510: 작업구동부
520: 작업아암
530: 작업툴10: Wall-running robot
100: body
110: depression
200: first wheel module
210: first magnet wheel
220: first steering unit
230: first driving unit
240: first wheel support
300: second wheel module
310: second magnet wheel
320: second steering unit
330: second driving unit
340: second wheel support
400: third wheel module
410: third magnet wheel
420: third steering unit
430: third driving unit
440: third wheel support
500: work unit
510: work driving unit
520: work arm
530: work tool

Claims (3)

세 개의 모서리가 형성된 삼각 판상으로 이루어지며, 두 개의 모서리 사이의 면이 중앙을 향해 함몰된 함몰부를 포함하는 몸체;
세 개의 상기 모서리 중 제1모서리의 하면에 설치되는 제1자석바퀴와, 상기 제1자석바퀴에 결합되어 상기 제1자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제1조향부와, 상기 제1자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제1자석바퀴를 회전구동시키는 제1구동부와, 일단은 상기 제1구동부를 지지하고 타단은 상기 제1조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제1바퀴지지부를 포함하는 제1바퀴모듈;
세 개의 상기 모서리 중 제2모서리의 하면에 설치되는 제2자석바퀴와, 상기 제2자석바퀴에 결합되어 상기 제2자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제2조향부와, 상기 제2자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제2자석바퀴를 회전구동시키는 제2구동부와, 일단은 상기 제2구동부를 지지하고 타단은 상기 제2조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제2바퀴지지부를 포함하는 제2바퀴모듈;
세 개의 상기 모서리 중 제3모서리의 하면에 설치되는 제3자석바퀴와, 상기 제3자석바퀴에 결합되어 상기 제3자석바퀴의 진행방향을 조절하는 제3조향부와, 상기 제3자석바퀴의 측면에 결합되어 상기 제3자석바퀴를 회전구동시키는 제3구동부와, 일단은 상기 제3구동부를 지지하고 타단은 상기 제3조향부의 조향회전축이 결합되어 조향구동되는 'ㄱ'자 형상의 제3바퀴지지부를 포함하는 제3바퀴모듈;
상기 몸체의 상면에 설치되어 회전구동하는 작업구동부와, 상기 작업구동부에 일단이 결합되어 상기 작업구동부와 함께 회전구동되는 다관절 작업아암과, 상기 작업아암의 타단에 결합되어 작업을 수행하는 작업툴로 이루어지며, 상기 작업아암의 구동이 모든 방향으로 향할 수 있도록 상기 작업구동부가 상기 몸체의 중앙에 형성된 작업유닛;을 포함하되,
상기 제1바퀴모듈, 상기 제2바퀴모듈 및 상기 제3바퀴모듈은 각각 개별 조향 및 구동 제어를 통해 스워브 드라이브(swerve drive) 방식으로 주행경로와 자세를 자유롭게 조절가능하며,
상기 제1자석바퀴, 상기 제2자석바퀴 및 제3자석바퀴는 양 측면이 자장 전달이 용이한 스틸판으로 이루어지고, 상기 스틸판 사이에 자석이 삽입된 샌드위치 구조의 원통형상인 것을 특징으로 하는 개별조향이 가능한 3륜 벽면주행로봇.A body formed in a triangular plate shape with three corners and including a depression in which a surface between the two corners is depressed toward the center;
A first magnet wheel installed on the lower surface of the first corner among the three corners, a first steering unit coupled to the first magnet wheel to adjust the traveling direction of the first magnetic wheel, and A first driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the first magnetic wheel, one end supporting the first driving unit and the other end coupled with a steering rotation axis of the first steering unit to be steering driven. A first wheel module including a wheel support;
A second magnetic wheel installed on the lower surface of the second corner among the three corners, a second steering unit coupled to the second magnetic wheel and adjusting the traveling direction of the second magnetic wheel, and A second driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the second magnetic wheel, one end supporting the second driving unit and the other end coupled with the steering rotation axis of the second steering unit to drive the steering of the 'a' shaped second A second wheel module including a wheel support;
A third magnet wheel installed on the lower surface of the third edge among the three corners, a third steering unit coupled to the third magnet wheel and adjusting the traveling direction of the third magnet wheel, and A third driving unit coupled to a side surface to rotationally drive the third magnetic wheel, one end supporting the third driving unit and the other end being coupled with the steering rotation axis of the third steering unit to be steering-driven. A third wheel module including a wheel support;
A work drive unit installed on the upper surface of the body and rotationally driven, a multi-joint work arm having one end coupled to the work drive unit and rotationally driven together with the work drive unit, and a work tool coupled to the other end of the work arm to perform work And a work unit formed in the center of the body so that the work drive unit can be driven in all directions,
The first wheel module, the second wheel module, and the third wheel module can freely adjust the driving path and posture in a swerve drive method through individual steering and driving control, respectively.
The first magnet wheel, the second magnet wheel, and the third magnet wheel are individual, characterized in that both sides are made of a steel plate that is easy to transmit a magnetic field, and a sandwich structure cylindrical shape in which a magnet is inserted between the steel plates. A three-wheeled wall-running robot capable of steering. 삭제delete 삭제delete
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CN115123480A (en) * 2022-06-27 2022-09-30 深圳纳百信息技术有限公司 Underwater cleaning robot
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