KR102547368B1

KR102547368B1 - 앵커 설치 로봇

Info

Publication number: KR102547368B1
Application number: KR1020230021322A
Authority: KR
Inventors: 서종만; 이성후; 고태빈; 이성재; 허윤재; 조영국
Original assignee: 대명지이씨(주); 삼성물산 주식회사
Priority date: 2023-02-17
Filing date: 2023-02-17
Publication date: 2023-06-26

Abstract

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 천정에 앵커를 설치하기 위한 정확한 위치를 가이드 하고, 신속하게 정해진 위치에 앵커를 자동으로 설치할 수 있으며, 다양한 종류의 앵커를 수용할 수 있는 넓은 범용성을 가진 앵커 설치 로봇을 제안한다. 상기 로봇은 천정에 앵커(anchor)를 설치하기 위한 장소에 설치되어 광파를 발사하고, 반사되어 돌아오는 반사파를 통해 거리 정보를 생성하는 복수의 광파 거리 측정기(light wave rangefinder) 및 상기 복수의 광파 거리 측정기로부터 생성된 거리 정보를 수신하고, 상기 수신한 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 식별하고, 작업자의 제어에 따라 이동하면서 상기 식별된 현재 위치 및 자세를 기준으로 사전 설정된 앵커 설치 위치를 안내하며, 상기 안내된 앵커 설치 위치에 도착하면 승강하여 천정에 앵커를 설치할 수 있다.

Description

앵커 설치 로봇{Robot for anchor installation}

본 발명은 앵커 시공(anchor construction)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 천정에 앵커를 설치하기 위한 위치를 가이드 하며, 정해진 위치를 이동하면서 앵커를 자동으로 설치할 수 있는 앵커 설치 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 산업현장의 작업장 천장에는 배선이나 덕트 등을 지지하기 위해 앵커 시공을 하게 된다.

앵커는 용도에 따라 세트 앵커(set anchor), 드롭-인 앵커(drop-in anchor), 웨지 앵커(wedge anchor), 스트롱 앵커(strong anchor), 스크류 앵커(screw anchor) 등으로 구분된다.

이러한, 앵커의 시공 과정은 정해진 위치의 청정면에 드릴을 이용하여, 앵커의 종류에 대응하여 홀을 천공하고, 천공한 홀에 앵커 볼트를 삽입하고, 필요에 따라 앵커 볼트에 앵커 너트를 체결한다.

위와 같이, 앵커를 시공하기 위해서는 천공을 수행하기 위한 드릴(drill) 장치 및 천공된 홀에 앵커를 삽입하기 위한 펀칭(punching) 장치를 수동으로 작업자가 정해진 위치로 이동시키면서 앵커를 설치하게 된다.

그러나, 대형 건설 현장에서 수많은 앵커를 설치하기 위해서는 위와 같은 작업을 반복적으로 수행해야 하기 때문에 많은 시간이 소요되며, 수많은 작업자가 필요한 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 최근에는 정해진 앵커 설치 위치를 이동하면서 천정면에 천공을 수행하고, 자동으로 앵커를 설치할 수 있는 앵커 설치 로봇이 개발되고 있다.

그러나, 개발된 앵커 설치 로봇은 부피가 크기 때문에 작업 현장의 환경에 제약이 있고, 앵커 설치에 따른 소요 시간이 길며, 다양한 종류의 앵커에 대한 범용성이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 개발된 앵커 설치 로봇은 앵커 설치 위치로의 이동에 대한 정확성이 낮고, 이동 과정에서 장애물이나 다양한 위험 요소에 대한 대처가 부족한 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2451303호, ‘앙카 설치 로봇’, (2022.09.30. 등록)

본 발명의 일 목적은 천정에 앵커를 설치하기 위한 정확한 위치를 가이드 하고, 신속하게 정해진 위치에 앵커를 자동으로 설치할 수 있으며, 다양한 종류의 앵커를 수용할 수 있는 넓은 범용성을 가진 앵커 설치 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 앵커 설치 위치로의 이동 과정에서 장애물이나 다양한 위험 요소를 고려하여 최적의 이동 경로를 안내할 수 있는 앵커 설치 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 천정에 앵커를 설치하기 위한 정확한 위치를 가이드 하고, 신속하게 정해진 위치에 앵커를 자동으로 설치할 수 있으며, 다양한 종류의 앵커를 수용할 수 있는 넓은 범용성을 가진 앵커 설치 로봇을 제안한다. 상기 로봇은 천정에 앵커(anchor)를 설치하기 위한 장소에 설치되어 광파를 발사하고, 반사되어 돌아오는 반사파를 통해 거리 정보를 생성하는 복수의 광파 거리 측정기(light wave rangefinder) 및 상기 복수의 광파 거리 측정기로부터 생성된 거리 정보를 수신하고, 상기 수신한 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 식별하고, 작업자의 제어에 따라 이동하면서 상기 식별된 현재 위치 및 자세를 기준으로 사전 설정된 앵커 설치 위치를 안내하며, 상기 안내된 앵커 설치 위치에 도착하면 승강하여 천정에 앵커를 설치하는 앵커 설치 로봇을 포함한다.

구체적으로, 상기 앵커 설치 로봇은 상기 앵커 설치 위치를 따라 이동하는 이동 몸체부, 상기 이동 몸체부가 앵커 설치 위치에 도착하면, 앵커를 설치하는 앵커 설치부를 상승시키고, 앵커 설치가 완료되면 상기 앵커 설치부를 하강시키는 승강부, 상기 승강부에 의해 상기 앵커 설치부가 사전 설정된 위치로 상승하면, 천정에 밀착되어 고정되는 스테빌라이저(stabilizer), 상기 승강부 상에 설치되고, 상기 스테빌라이저에 의해 천정에 고정된 상태에서 지면과 수평한 평면을 기준으로 상기 앵커 설치부를 x축 방향 또는 y축 방향으로 이동시켜 앵커 설치 위치로 미세 조정하는 미세 조정부, 상기 미세 조정부 상에 설치되고, 상기 미세 조정부에 의해 앵커 설치 위치에 정위치 하면 천정에 앵커를 설치하는 상기 앵커 설치부 및 상기 이동 몸체부, 상기 승강부, 상기 스테빌라이저, 상기 미세 조정부 및 상기 앵커 설치부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 앵커 설치부는 상기 미세 조정부의 상부에 설치되는 설치 본체, 상기 설치 본체의 상부면에 설치되어, 상기 설치 본체의 상부면의 특정 지점을 중심으로 회전하는 턴 테이블, 상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 특정 지점에 설치되며, 앵커 설치 위치를 센싱하는 센싱 모듈, 상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 센싱 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 센싱 모듈에 의해 센싱 된 앵커 설치 위치에 앵커 삽입홀을 천공하는 드릴 모듈, 상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 드릴 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 드릴 모듈에 의해 천공된 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하는 펀칭 모듈 및 상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 펀칭 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 앵커에 너트를 체결하는 너팅 모듈을 포함하고, 상기 드릴 모듈, 상기 펀칭 모듈 및 상기 너팅 모듈은 상기 턴 테이블에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다.

상기 앵커 설치 시스템은 상기 앵커 설치 로봇에 앵커 설치 위치를 포함하는 도면 정보를 제공하는 관리 서버를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 관리 서버로부터 상기 도면 정보를 수신하고, 상기 광파 거리 측정기를 통해 식별된 현재 위치를 기준으로 상기 도면 정보를 동기화 시키고, 상기 이동 몸체부의 이동에 따라 앵커 설치 위치를 안내하고, 앵커 설치 위치에 정위치하면, 상기 승강부를 제어하여 상기 앵커 설치부를 상승시키고, 상기 앵커 설치부가 사전 설정된 위치로 상승하면, 상기 스테빌라이저를 천정에 고정시키고, 상기 스테빌라이저에 의해 천정에 고정된 상태에서 상기 앵커 설치부를 통해 앵커를 설치하고, 상기 설치된 앵커를 검측하고, 상기 승강부를 제어하여 상기 앵커 설치부를 하강시킬 수 있다.

상기 제어부는 상기 앵커 설치부를 통해 앵커를 설치하되, 최초 상기 드릴 모듈을 앵커 설치 위치시키고, 상기 턴 테이블의 회전을 통해 순차적으로 앵커 설치 위치에 상기 펀칭 모듈 및 상기 너팅 모듈을 위치시켜, 상기 드릴 모듈을 통해 상기 앵커 삽입홀을 천공하고, 상기 펀칭 모듈을 통해 상기 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하고, 상기 너팅 모듈을 통해 상기 삽입된 앵커에 너트를 체결할 수 있다.

상기 제어부는 상기 드릴 모듈을 앵커 설치 위치에 위치시켜 상기 앵커 삽입홀을 천공하되, 상기 도면 정보를 기초로 상기 앵커 설치 위치에 거치될 목적물을 식별하고, 상기 식별된 목적물의 하중을 기초로 상기 앵커 삽입홀의 천공 깊이를 결정할 수 있다.

상기 이동 몸체부는 상기 승강부, 상기 스테빌라이저, 상기 미세 조정부 및 상기 앵커 설치부를 수용하기 위한 공간이 형성된 이동 본체, 상기 이동 본체의 후방에 설치되어 작업자의 입력에 따라 제어부를 제어하기 위한 제어 신호를 입력 받는 입력부, 상기 이동 본체의 후방에 설치되어 상기 제어부의 동작 상태와, 상기 도면 정보를 기초로 지도를 출력하고, 상기 지도 상에 현재 위치, 앵커 설치 위치 및 상기 앵커 설치 위치까지 이동을 위한 안내 정보를 출력하는 출력부 및 상기 이동 본체의 전방, 후방, 좌측 및 우측에 각각 설치되어, 상기 이동 본체를 기준으로 전방, 후방, 좌측 및 우측의 영상을 촬영하는 이동 센싱부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 관리 서버로부터 상기 도면 정보를 수신하면 상기 입력부를 통해 상기 앵커에 거치할 적어도 하나의 목적물을 입력 받고, 상기 입력 받은 적어도 하나의 목적물 각각의 실제 크기와 동일한 비율을 갖는 샘플 이미지를 상기 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치하고, 상기 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 상기 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다.

상기 제어부는 상기 도면 정보에 포함된 앵커 설치 위치를 연결하는 적어도 하나의 다각형을 형성하고, 상기 형성된 적어도 하나의 다각형을 샘플 이미지와 매칭하여, 샘플 이미지가 배치될 다각형을 식별하고, 식별된 다각형에 샘플 이미지를 배치할 수 있다.

상기 제어부는 상기 이동 센싱부로부터 센싱 된 영상을 합성하여, 상부에서 상기 앵커 설치 로봇을 내려다보는 어라운드 뷰(around view) 영상을 생성하고, 상기 생성된 어라운드 뷰 영상을 통해 앵커 설치 위치로 이동하는 과정에서 장애물을 감지할 수 있다.

상기 제어부는 상기 생성된 이동 경로를 주행하면서 전방에 장애물이 감지되면 상기 이동 몸체부를 강제로 정지시킴과 동시에 상기 출력부를 통해 경고음을 출력하고, 상기 경고음이 출력된 이후 사전 설정된 시간 동안 지속적으로 장애물이 감지되면, 상기 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 상기 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성하되, 상기 장애물이 존재하는 영역에 위치하는 샘플 이미지를 회피할 수 있도록 이동 경로를 재 생성할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 앵커 설치 로봇은 복수의 광파 거리 측정기를 통해 앵커 설치 로봇의 정확한 위치 및 자세를 측정하고, 측정된 위치 및 자세에 따라 앵커 설치 로봇을 제어함으로써, 천정에 앵커를 설치하기 위한 정확한 위치를 가이드 할 수 있고, 신속하게 정해진 위치에 앵커를 자동으로 설치할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇은 천정면에 앵커 삽입홀을 천공하는 드릴 모듈 및 천공된 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하는 펀칭 모듈이 턴 테이블에 탈부착 가능하게 결합됨으로써, 다양한 종류의 앵커를 수용할 수 있는 범용성을 가질 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇은 장애물을 고려하여 앵커 설치 위치를 모두 경유할 수 있는 최적의 경로를 설정할 수 있으며, 설정된 경로에 따라 앵커 설치 위치를 안내할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 몸체부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 승강부 및 미세 조정부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 시공 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 시공 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력부의 유저 인터페이스(user interface)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 앵커의 시공 과정은 정해진 위치의 청정면에 드릴을 이용하여, 앵커의 종류에 대응하여 홀을 천공하고, 천공한 홀에 앵커 볼트를 삽입하고, 필요에 따라 앵커 볼트에 앵커 노트를 체결한다.

위와 같이, 앵커를 시공하기 위해서는 천공을 수행하기 위한 드릴 장치 및 천공된 홀에 앵커를 삽입하기 위한 펀칭 장치를 수동으로 작업자가 정해진 위치로 이동시켜 앵커를 설치하게 된다.

그러나, 개발된 앵커 설치 로봇은 부피가 크기 때문에 작업 현장에 제약이 있고, 천공 및 앵커 설치에 따른 소요 시간이 길며, 다양한 종류의 앵커에 대한 범용성이 낮은 문제점이 있었다.

이러한 한계를 극복하고자, 본 발명은 천정에 앵커를 설치하기 위한 정확한 위치를 가이드 하고, 신속하게 정해진 위치에 앵커를 자동으로 설치할 수 있으며, 다양한 종류의 앵커를 수용할 수 있는 범용성을 넓힐 수 있는 다양한 수단들을 제안하고자 한다.

또한, 본 발명은 앵커 설치 위치로의 이동 과정에서 장애물이나 다양한 위험 요소를 고려하여 최적의 이동 경로를 안내할 수 있는 다양한 수단들을 제안하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 시스템은 광파 거리 측정기(100, light wave rangefinder), 앵커 설치 로봇(200) 및 관리 서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 시스템의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 요소들을 나타낸 것에 불과하므로, 둘 이상의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되어 구현되거나, 하나의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 분리되어 구현될 수 있을 것이다.

각각의 구성 요소에 대하여 설명하면, 광파 거리 측정기(100)는 천정에 앵커(anchor)를 설치하기 위한 장소에 설치되어 광파(light wave)를 발사하고, 반사되어 돌아오는 반사파(reflective wave)를 통해 거리 정보를 생성할 수 있다.

구체적으로, 광파 거리 측정기(100)는 앵커 설치 로봇(200)에 구비된 프리즘(prism)을 향해 광파를 발사하고, 프리즘에 의해 반사되는 반사파의 위상, 위상차 및 시간차 중 적어도 하나를 통해 광파 거리 측정기(100)로부터 앵커 설치 로봇(200) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 여기서 광파는 가시광선(visible ray), 적외선(infrared ray), 레이저 광선(laser) 등이 적용될 수 있다.

이러한, 광파 거리 측정기(100)는 앵커를 설치하기 위한 공간의 특정 위치에 설치될 수 있다. 여기서, 광파 거리 측정기(100)는 앵커 설치 로봇(200) 사이에 장애물이 없는 위치에 설치될 수 있다.

광파 거리 측정기(100)는 복수로 구비되어, 적어도 두 개 이상의 지점에서 앵커 설치 로봇(200)와의 거리를 측정함으로써, 앵커 설치 로봇(200)의 정확한 위치 및 자세의 추정을 지원할 수 있다.

또한, 광파 거리 측정기(100)는 복수로 구비되어, 출력되는 광파의 경로 상에 작업자나 기타 장비가 존재하여 광파가 가려지는 상황에서도 나머지 광파 거리 측정기를 통해 거리를 측정함으로써, 위치 인식 오류를 최소화할 수 있다.

다음 구성으로, 앵커 설치 로봇(200)는 복수의 광파 거리 측정기(100)로부터 거리 정보를 수신하고, 수신한 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 식별할 수 있다.

예를 들어, 앵커 설치 로봇(200)는 복수의 광파 거리 측정기(100)로부터 수신된 거리 정보를 이용하여 삼각 측량(triangulation)을 수행하고, 수행된 삼각 측량을 기준으로 복수의 광파 거리 측정기(100)와 앵커 설치 로봇(200) 사이의 상대적인 위치 관계를 추정할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇(200)는 광파 거리 측정기(100)로부터 발사되는 광파를 반사시키는 복수의 프리즘을 구비할 수 있다. 여기서, 앵커 설치 로봇(200)는 각 프리즘으로부터 반사되는 반사파에 의한 거리 정보를 기초로 앵커 설치 로봇(200)의 상대적인 자세 관계를 추정할 수 있다.

즉, 앵커 설치 로봇(200)는 복수의 프리즘 사이의 상대적인 위치 관계를 사전 저장하고, 광파 거리 측정기(100)로부터 각 프리즘 까지의 거리 정보를 통해 앵커 설치 로봇(200)의 자세를 추정할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇(200)는 작업자의 제어에 따라 앵커 설치 위치를 이동하면서 식별된 위치 및 자세를 기준으로 사전 설정된 앵커 설치 위치를 안내할 수 있다.

구체적으로, 앵커 설치 로봇(200)는 관리 서버(300)로부터 앵커 설치 위치를 포함하는 도면 정보를 수신하고, 수신된 도면 정보를 기초로 작업자에게 앵커 설치 위치를 가이드 하기 위한 가이드 정보를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다.

즉, 앵커 설치 로봇(200)는 관리 서버(300)로부터 수신한 도면 정보를 기초로 현재 위치를 기준으로 앵커 설치 위치를 모두 경유할 수 있는 경로를 설정하고, 설정된 경로를 따라 작업자가 이동할 수 있도록 하는 가이드 정보를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다.

예를 들어, 가이드 정보는 앵커 설치를 위한 공간을 나타낸 지도, 지도 상의 앵커 설치 위치, 현재 위치, 현재 위치에서 앵커 설치 위치까지의 이동 경로, 모든 앵커 설치 위치를 경유할 수 있는 이동 경로 등이 포함될 수 있다.

앵커 설치 로봇(200)는 작업자가 디스플레이 되는 가이드 정보를 참고하여 이동하는 과정에서 설정된 경로를 이탈하는 경우, 작업자가 경로 이탈을 인지할 수 있도록 하는 안내 정보를 출력할 수 있다.

예를 들어, 안내 정보는 작업자에게 설정된 경로를 이탈하였음을 알리는 경고음 또는 경고음성이 될 수 있으며, 다시 설정된 경로로 복귀하도록 하기 위한 경로 안내 정보가 포함될 수 있다.

앵커 설치 로봇(200)는 안내된 앵커 설치 위치에 도착하면, 천정 방향으로 상승하여 천정면에 앵커 삽입홀을 천공하고, 천공된 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하여 앵커를 설치할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇(200)는 앵커 설치가 완료되면 지면 방향으로 하강하여 다음 앵커 설치 위치로 이동할 수 있다.

한편, 앵커 설치 로봇(200)와 관련한 구체적인 내용은 이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.

다음 구성으로, 관리 서버(300)는 앵커 설치 로봇(200)에 앵커 설치 위치를 포함하는 도면 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 도면 정보는 앵커 설치를 위한 공간에 대한 지도 정보, 지도 상의 앵커 설치 위치 정보, 설치된 앵커에 고정되는 목적물 정보 등이 포함될 수 있다.

이러한, 관리 서버(300)는 앵커 설치 로봇(200)의 기능의 일부 또는 전부를 제어하도록 구성될 수 있다.

이러한, 관리 서버(300)는 서버라는 용어에 한정되지 아니하고, 데스크탑(desktop), 워크스테이션(workstation) 또는 서버(server) 등과 같은 고정식 컴퓨팅 장치 중 어느 하나가 될 수 있다.

한편, 광파 거리 측정기(100), 앵커 설치 로봇(200) 및 관리 서버(300)는 근거리 무선 통신망, 또는 이동 통신망을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.

이 경우, 근거리 무선 통신망은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication), 와이파이, 와이맥스(Wimax), 및 와이브로(Wibro) 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 이동 통신망은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 와이드 밴드 코드 분할 다중 접속(Wideband CDMA, WCDMA), 고속 패킷 접속(High Speed Packet Access, HSPA) 및 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE), 5세대 이동통신(5th generation mobile telecommunication)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것도 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 로봇(200)의 구체적인 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 몸체부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 승강부 및 미세 조정부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치부를 나타낸 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 로봇(200)는 이동 몸체부(210), 승강부(220), 스테빌라이저(230, stabilizer), 미세 조정부(240), 앵커 설치부(250) 및 제어부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 로봇(200)의 구성요소들은 기능적으로 구분되는 요소들을 나타낸 것에 불과하므로, 둘 이상의 구성요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되어 구현되거나, 하나의 구성요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 분리되어 구현될 수 있을 것이다.

각각의 구성요소에 대하여 설명하면, 이동 몸체부(210)는 승강부(220), 스테빌라이저(230), 미세 조정부(240), 앵커 설치부(250) 및 제어부(260)를 수용하기 위한 공간을 형성하며, 작업자에게 앵커 설치 위치로의 이동을 가이드하고, 작업자의 조작에 따라 앵커 설치 위치로 이동할 수 있다.

구체적으로, 이동 몸체부(210)는 이동 본체(211), 입력부(212), 출력부(213) 및 이동 센싱부(214)를 포함하여 구성될 수 있다.

이동 본체(211)는 상부면에 승강부(220), 스테빌라이저(230), 미세 조정부(240), 앵커 설치부(250) 및 제어부(260)를 수용하기 위한 공간을 형성하고, 하부면에 지면을 따라 이동하기 위한 복수의 바퀴(211a)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 이동 본체(211)는 'U'형태로 형성되어, 일측 끝단부에 일방향으로 회전하는 두개의 바퀴 및 상기 일측과 대향하는 타측 끝단부에 입력부(212)의 조작에 따라 조향 제어가 가능한 적어도 하나의 바퀴로 구성될 수 있다.

입력부(212)는 이동 본체(211)의 일측 상단에 설치될 수 있으며, 작업자로부터 바퀴의 이동 및 조향을 제어하기 위한 제어 신호를 입력 받을 수 있다.

또한, 입력부(212)는 앵커 설치 로봇(200)의 각 기능을 제어하기 위한 입력 신호를 입력 받을 수 있다.

이러한, 입력부(212)는 출력부(213)로부터 디스플레이 되는 지도의 축적을 제어하기 위한 입력 신호, 작업 상태를 확인하기 위한 입력 신호, 승강부(220), 스테빌라이저(230), 미세 조정부(240) 및 앵커 설치부(250)를 제어하기 위한 입력 신호 등을 입력 받을 수 있다.

예를 들어, 입력부(212)는 작업자가 파지하여 바퀴의 이동 및 조향을 제어할 수 있는 핸들(handle)을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 버튼(button), 스위치(switch), 키보드(keyboard), 마우스(mouse), 조이스틱(joystick) 및 터치스크린(touch screen) 등과 같은 입력 장치를 통해 바퀴의 이동 및 조향을 제어하도록 구성될 수 있다.

출력부(213)는 제어부(260)의 제어에 따른 이동 몸체부(210), 승강부(220), 스테빌라이저(230), 미세 조정부(240) 및 앵커 설치부(250)의 동작 상태를 출력하거나, 관리 서버(300)로부터 수신한 도면 정보를 기초로 가이드 정보를 출력할 수 있다.

또한, 출력부(213)는 지도 상에 현재 위치, 앵커 설치 위치 및 앵커 설치 위치까지 이동을 위한 안내 정보를 출력할 수 있다.

예를 들어, 출력부(213)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), 유기 발광 다이오드(Organic LED, OLED), 능동형 유기 발광 다이오드(Active Matrix OLED, AMOLED), 프린터(printer), 플로터(plotter) 등과 같은 출력 장치 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

또한, 출력부(213)는 사전 설정된 경로에 대한 이탈을 작업자가 인지할 수 있도록 경고음 또는 경고음성을 출력하는 스피커(speaker)를 포함하여 구성될 수 있다.

이동 센싱부(214)는 이동 본체(211)를 기준으로 전우 좌우 360°주변을 모두 촬영하여 상부에서 앵커 설치 로봇(200)를 내려다볼 수 있는 어라운드 뷰(around view)를 생성하기 위한 영상을 촬영할 수 있다.

예를 들어, 이동 센싱부(214)는 이동 본체(211)의 중심부를 기준으로 전우 좌우 각각에 설치된 4개의 카메라(camera)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한, 이동 센싱부(214)는 앵커 설치 로봇(200) 주변의 장애물 및 다양한 위험 요소를 센싱하도록 지원할 수 있다.

다음 구성으로, 승강부(220)는 이동 몸체부(210)가 앵커 설치 위치에 도착하면 앵커 설치부(250)를 천정 방향으로 상승시키고, 앵커 설치가 완료되면 앵커 설치부(250)를 지면 방향으로 하강시킬 수 있다.

구체적으로, 승강부(220)는 승강 본체(221), 승강 가이드바(222) 및 승강 구동부(223)를 포함하여 구성될 수 있다.

승강 본체(221)는 이동 몸체부(210)의 상부면에 고정 설치되며, 지면과 수직하게 천정 방향으로 길이를 갖도록 형성된 한 쌍의 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한, 승강 본체(221)는 승강 가이드바(222)가 설치될 공간 및 승강 구동부(223)를 수용하기 위한 공간을 형성할 수 있다.

승강 가이드바(222)는 승강 본체(221)의 한 쌍의 프레임 각각의 내측면에 서로 대향하도록 고정 설치될 수 있으며, 지면과 수직하게 천정 방향으로 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

이러한, 승강 가이드바(222)는 내측면에 가이드 홈(222a)이 형성되어, 미세 조정부(240)의 일부를 수용한 상태로 미세 조정부(240)의 승강 이동을 가이드 할 수 있다.

승강 구동부(223)는 제어부(260)의 제어에 따라 미세 조정부(240)를 승강 가이드바(222)를 따라 천정 방향으로 상승시키거나, 지면 방향으로 하강시킬 수 있다.

예를 들어, 승강 구동부(223)는 승강 본체(221)에 설치된 롤러 및 롤러의 회전에 따라 미세 조정부(240)를 상승 또는 하강시키는 체인을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 승강 구동부(223)는 미세 조정부(240)를 상승 또는 하강시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다.

다음 구성으로, 스테빌라이저(230)는 미세 조정부(240)의 일측에 구비되어, 승강부(220)에 의해 미세 조정부(240)와 함께 천정 방향으로 상승하거나, 지면 방향으로 하강할 수 있다.

이러한, 스테빌라이저(230)는 승강부(220)에 의해 앵커 설치부(250)가 사전 설정된 위치까지 상승하면, 천정면에 밀착 고정되어 앵커 설치부(250)가 앵커를 설치하는 과정에서, 유동 또는 전도되지 않도록 지지할 수 있다.

다음 구성으로, 미세 조정부(240)는 승강부(220) 상에 설치되고, 스테빌라이저(230)에 의해 천정에 고정된 상태에서 지면과 수평한 평면을 기준으로 앵커 설치부(250)를 x축 방향 또는 y축 방향으로 이동시켜 앵커 설치 위치로 미세 조정할 수 있다.

이러한, 미세 조정부(240)는 x축 이동부(241) 및 y축 이동부(242)를 포함하여 구성될 수 있다.

x축 이동부(241)는 승강부(220)의 상부면에 고정 설치되는 제1 조정 몸체(241a) 및 제1 조정 몸체(241a)의 상부면에 형성되되, x축 방향으로 길이를 갖도록 형성되어, y축 이동부(242)의 이동을 가이드 하는 제1 가이드바(241b)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, x축 이동부(241)는 도시되지는 않지만, 제1 가이드바(241b)를 따라 y축 이동부(242)를 x축 방향으로 슬라이드 이동시키는 제1 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

Y축 이동부(242)는 x축 이동부(241)의 제1 가이드바(241b)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 제2 조정 몸체(242a) 및 제2 조정 몸체(242a)의 상부면에 형성되되, y축 방향으로 길이를 갖도록 형성되어 앵커 설치부(250)의 이동을 가이드 하는 제2 가이드바(242b)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, y축 이동부(242)는 제2 가이드바(242b)를 따라 앵커 설치부(250)를 y축 방향으로 슬라이드 이동시키는 제2 구동부(242c)를 포함하여 구성될 수 있다.

다음 구성으로, 앵커 설치부(250)는 미세 조정부(240)의 상부에 설치되고, 이동 몸체부(210)에 의해 앵커 설치 위치에 도착하면, 승강부(220)에 의해 천정의 사전 설정된 높이까지 상승되며, 미세 조정부(240)에 의해 앵커 설치 위치에 정위치 하여 천정에 앵커를 설치할 수 있다.

이러한, 앵커 설치부(250)는 설치 몸체(251), 턴 테이블(252), 센싱 모듈(253), 드릴 모듈(254), 펀칭 모듈(255) 및 너팅 모듈(256)을 포함하여 구성될 수 있다.

설치 몸체(251)는 y축 이동부(242)의 상부에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있으며, x축 이동부(241) 및 y축 이동부(242)에 의해 x축 또는 y축 방향으로 이동하여 앵커 설치 위치에 위치할 수 있다.

턴 테이블(252)은 설치 몸체(251)의 상부면 상에 설치되어, 설치 몸체(251)의 특정 지점을 중심으로 회전할 수 있다.

구체적으로, 턴 테이블(252)은 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 원기둥의 중심축을 기준으로 회전할 수 있다. 또한, 턴 테이블(252)은 상부면의 원주를 따라 드릴 모듈(243), 펀칭 모듈(255) 및 너팅 모듈(256)이 방사형으로 배치되어, 회전을 통해 드릴 모듈(243), 펀칭 모듈(255) 및 너팅 모듈(256)이 동일한 앵커 설치 위치에 작업을 수행하도록 지원할 수 있다.

센싱 모듈(253)은 제1 센싱부(253a), 제2 센싱부(253b) 및 제3 센싱부(253c)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 센싱부(253a)는 앵커 설치 위치를 촬영할 수 있는 카메라(camera)로 구성될 수 있다. 제1 센싱부(253a)는 드릴 모듈(243)이 드릴 작업을 수행하기 이전, 펀칭 모듈(255)이 앵커를 삽입하기 이전 및 너팅 모듈(256)이 너트를 결합하기 이전에 앵커 설치 위치의 간섭물을 체크할 수 있다. 이러한, 제1 센싱부(253a)는 턴 테이블(252) 상부면의 원주를 따라 특정 지점에 설치될 수 있다.

제2 센싱부(253b)는 앵커 설치 위치에 빔을 발사하여 앵커 설치 위치에 대한 거리 정보를 포함하는 점군 데이터를 생성하는 라이다(lidar)로 구성될 수 있다. 제2 센싱부(253b)는 제1 센싱부(253a)로부터 촬영된 영상과 캘리브레이션(calibration)되어 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이러한, 제2 센싱부(253b)는 제1 센싱부(253a)와 함께 드릴 모듈(243)이 드릴 작업을 수행하기 이전, 펀칭 모듈(255)이 앵커를 삽입하기 이전 및 너팅 모듈(256)이 너트를 결합하기 이전에 앵커 설치 위치의 간섭물을 체크할 수 있다. 이러한, 제2 센싱부(253b)는 턴 테이블(252) 상부면의 중심부에 배치될 수 있다.

제3 센싱부(253c)는 레이저를 천정면으로 발사하고, 반사되는 레이저를 수신하여 천정면과의 거리를 측정하는 레이저 센서(laser sensor)로 구성될 수 있다. 이러한, 제3 센싱부(253c)는 천정면 까지의 높이를 센싱 할 수 있다. 이러한, 제3 센싱부(253c)는 턴 테이블(252) 상부면의 원주를 따라 특정 지점에 설치될 수 있다.

드릴 모듈(254)은 턴 테이블(252) 상부면의 원주를 따라 센싱 모듈(253)과 일정 간격 이격되어 배치되며, 센싱 모듈(253)에 의해 센싱된 앵커 설치 위치에 앵커 삽입홀을 천공할 수 있다.

이러한, 드릴 모듈(254)은 턴 테이블(252)에 탈부착 가능하게 결합되어 앵커의 종류에 따라 앵커 삽입홀의 깊이 또는 크기를 달리 하여 천공할 수 있다.

펀칭 모듈(255)는 턴 테이블(252) 상부면의 원주를 따라 드릴 모듈(254)과 일정 간격 이격되어 배치되며, 드릴 모듈(254)에 의해 천공된 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입할 수 있다.

이러한, 펀칭 모듈(255)은 턴 테이블(252)에 탈부착 가능하게 결합되어, 앵커의 종류를 달리하여 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입할 수 있다.

너팅 모듈(256)은 턴 테이블(252) 상부면의 원주를 따라 펀칭 모듈(255)과 일정 간격 이격되어 배치되며, 펀칭 모듈(255)에 의해 삽입된 앵커에 너트를 체결할 수 있다.

이러한, 너팅 모듈(256)은 턴 테이블(252)에 탈부착 가능하게 결합되어 앵커의 종류에 따라 너트를 달리하여 체결할 수 있다.

다음 구성으로, 제어부(260)는 이동 몸체부(210), 승강부(220), 스테빌라이저(230), 미세 조정부(240) 및 앵커 설치부(250)의 전반적인 기능을 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(260)는 관리 서버(300)로부터 도면 정보를 수신하고, 광파 거리 측정기(100)를 통해 식별된 현재 위치를 기준으로 도면 정보를 동기화 시킬 수 있다.

즉, 제어부(260)는 복수의 광파 거리 측정기(100)로부터 거리 정보를 수신하고, 수신된 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 추정할 수 있다. 여기서, 제어부(260)는 현재 위치를 통해 앵커 설치 로봇(200)가 실시간 위치하는 좌표를 추정할 수 있으며, 자세를 통해 앵커 설치 로봇(200)의 이동 방향을 추정할 수 있다.

제어부(260)는 추정된 현재 위치 및 자세를 관리 서버(300)로부터 수신한 도면 정보와 동기화 시킬 수 있다. 즉, 제어부(260)는 도면 정보에 포함된 지도를 기준으로 현재 위치 및 자세를 동기화 시킬 수 있다.

또한, 제어부(260)는 관리 서버(300)로부터 도면 정보를 수신하면, 작업자로부터 입력부(212)를 통해 앵커에 거치할 적어도 하나의 목적물을 입력 받고, 입력 받은 적어도 하나의 목적물 각각의 실제 크기와 동일한 비율을 갖는 샘플 이미지를 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치하고, 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다.

이를 통해, 제어부(260)는 작업자가 설치할 목적물의 배치 현황을 이해한 상태로 작업을 수행하도록 지원할 수 있다.

예를 들어, 제어부(260)는 입력부(212)를 통해 작업자로부터 케이블 포설을 위한 트레이(tray)를 목적물로 입력 받는 경우, 트레이와 대응하여 사전 저장된 샘플 이미지를 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치할 수 있다.

이때, 제어부(260)는 도면 정보에 포함된 앵커 설치 위치를 연결하는 적어도 하나의 다각형을 형성하고, 형성된 적어도 하나의 다각형을 샘플 이미지와 매칭하여, 샘플 이지미가 배치될 다각형을 식별하고, 식별된 다각형에 샘플 이미지를 배치할 수 있다.

또한, 제어부(260)는 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다. 이때, 제어부(260)는 사전 기계 학습(machine learning)된 인공지능(AI, Artificial Intelligence)을 통해 샘플 이미지를 모두 경유하는 최단거리를 생성할 수 있다.

제어부(260)는 이동 몸체부(210)의 이동에 따라 앵커 설치 위치를 안내할 수 있다.

예를 들어, 제어부(260)는 관리 서버(300)로부터 수신한 도면 정보를 기초로 현재 위치를 기준으로 앵커 설치 위치를 모두 경유할 수 있는 경로를 설정하고, 설정된 경로를 따라 작업자가 이동할 수 있도록 하는 가이드 정보를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다.

여기서, 가이드 정보는 앵커 설치를 위한 공간을 나타낸 지도, 지도 상의 앵커 설치 위치, 현재 위치, 현재 위치에서 앵커 설치 위치까지의 이동 경로, 모든 앵커 설치 위치를 경유할 수 있는 이동 경로 등이 포함될 수 있다.

또한, 제어부(260)는 작업자가 디스플레이 되는 가이드 정보를 참고하여 이동하는 과정에서 설정된 경로를 이탈하는 경우, 작업자가 경로 이탈을 인지할 수 있도록 하는 안내 정보를 출력할 수 있다.

여기서, 안내 정보는 작업자에게 설정된 경로를 이탈하였음을 알리는 경고음 또는 경고음성이 될 수 있으며, 다시 설정된 경로로 복귀하도록 하기 위한 경로 안내 정보가 포함될 수 있다.

한편, 제어부(260)는 이동 센싱부(214)로부터 센싱된 영상을 합성하여, 상부에서 앵커 설치 로봇(200)를 내려다보는 어라운드 뷰(around view) 영상을 생성하고, 생성된 어라운드 뷰 영상을 통해 앵커 설치 위치로 이동하는 과정에서 장애물을 감지할 수 있다.

예를 들어, 제어부(260)는 어라운드 뷰 영상의 각 프레임(frame) 내에 존재하는 엣지(edge)를 추출하고, 추출된 엣지에 의해 폐쇄된 영역(enclosure)을 하나 이상 추출하고, 추출된 하나 이상의 폐쇄된 영역의 형상과 사전에 설정된 장애물의 형상을 대비하여, 장애물을 식별할 수 있다.

여기서, 제어부(260)는 식별된 장애물의 종류에 따라 사전 저장된 프로세스를 진행할 수 있다.

예를 들어, 제어부(260)는 식별된 장애물이 사람으로 판단되는 경우, 출력부(213)를 통해 경고음 또는 경고음성을 출력할 수 있다.

또한, 제어부(260)는 식별된 장애물이 구조물로 판단되는 경우, 장애물을 회피할 수 있는 이동 경로를 재생성 할 수 있다.

즉, 제어부(260)는 생성된 이동 경로를 주행하면서 전방에 장애물이 감지되면 이동 몸체부(210)를 강제로 정지시킴과 동시에 출력부(213)를 통해 경고음을 출력하고, 경고음이 출력된 이후 사전 설정된 시간 동안 지속적으로 장애물이 감지되면, 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성하되, 장애물이 존재하는 영역에 위치하는 샘플 이미지를 회피할 수 있도록 이동 경로를 재생성 할 수 있다.

또한, 제어부(260)는 앵커 설치 로봇(200)가 앵커 설치 위치에 도착하면, 승강부(220)를 제어하여 앵커 설치부(250)를 상승시키고, 앵커 설치부(250)가 사전 설정된 위치까지 상승하면, 스테빌라이저(230)를 천정면에 밀착시켜 앵커 설치 로봇(200)를 천정에 고정시키고, 앵커 설치 로봇(200)가 고정되면 앵커 설치부(250)를 통해 앵커를 설치할 수 있다. 이후, 제어부(260)는 설치된 앵커를 검측하고, 승강부(220)를 제어하여 앵커 설치부(250)를 하강시킬 수 있다.

여기서, 제어부(260)는 앵커 설치부(250)를 통해 앵커를 설치하되, 최초 드릴 모듈(254)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 앵커 삽입홀을 천공하고, 턴 테이블(252)의 회전을 통해 펀칭 모듈(255)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 앵커를 삽입하고, 턴 테이블(252)의 회전을 통해 너팅 모듈(256)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 삽입된 앵커에 너트를 체결할 수 있다.

이때, 제어부(260)는 드릴 모듈(254)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 앵커 삽입홀을 천공하되, 도면 정보를 기초로 앵커 설치 위치에 거치될 목적물을 식별하고, 식별된 목적물의 하중을 기초로 앵커 삽입홀의 천공 깊이를 결정할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 설치 시스템을 통한 앵커 시공 과정을 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 시공 과정을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커 시공 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 6 내지 도 14를 참조하면, 먼저 S110 단계에서 광파 거리 측정기(100)를 사전 설정된 위치에 셋팅 할 수 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 두개의 광파 거리 측정기(100-1, 100-2)를 사전 설정된 위치에 설치하고, 설치된 광파 거리 측정기(100-1, 100-2)로부터 앵커 설치 로봇(200)가 거리 정보를 수신할 수 있도록, 광파 거리 측정기(100-1, 100-2) 및 앵커 설치 로봇(200)를 통신망에 연결할 수 있다.

다음으로, S120 단계에서, 앵커 설치 로봇(200)는 관리 서버로부터 도면 정보를 수신하고, 이동 경로를 설정할 수 있다.

구체적으로, 앵커 설치 로봇(200)는 관리 서버로부터 도면 정보를 수신하고, 광파 거리 측정기(100-1, 100-2)를 통해 식별된 현재 위치를 기준으로 도면 정보를 동기화 시킬 수 있다.

즉, 앵커 설치 로봇(200)는 복수의 광파 거리 측정기(100-1, 100-2)로부터 거리 정보를 수신하고, 수신된 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 추정할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇(200)는 관리 서버로부터 도면 정보를 수신하면 앵커에 거치할 적어도 하나의 목적물을 입력 받고, 입력 받은 적어도 하나의 목적물 각각의 실제 크기와 동일한 비율을 갖는 샘플 이미지를 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치하고, 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다.

다음으로, S130 단계에서, 앵커 설치 로봇(200)는 이동 몸체부(210)의 이동에 따라 앵커 설치 위치를 안내하여, 앵커 설치 위치로 이동할 수 있다.

즉, 앵커 설치 로봇(200)는 S120 단계에서 설정된 경로를 따라 작업자가 이동할 수 있도록 하는 가이드 정보를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다.

또한, 앵커 설치 로봇(200)는 작업자가 디스플레이 되는 가이드 정보를 참고하여 이동하는 과정에서 설정된 경로를 이탈하는 경우, 작업자가 경로 이탈을 인지할 수 있도록 하는 안내 정보를 출력할 수 있다.

앵커 설치 로봇(200)는 앵커 설치 위치에 정위치하면, 작업자로부터 설치할 앵커를 제공받을 수 있다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, S140 단계에서 앵커 설치 로봇(200)는 앵커 설치 위치에 도착하면, 승강부(220)를 제어하여 앵커 설치부(250)를 상승시킬 수 있다.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, S150 단계에서 앵커 설치 로봇(200)는 스테빌라이저(230)를 상승시켜 천정에 고정시킴으로써, 앵커 설치 로봇(200)가 유동 또는 전도되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, S160 단계에서 앵커 설치 로봇(200)는 미세 조정부(240)를 제어하여, 드릴 모듈을 앵커 설치 위치에 정확히 위치시킬 수 있다.

다음으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, S160 단계에서 앵커 설치 로봇(200)는 턴 테이블을 회전시키면서, 순차적으로 드릴 모듈을 통해 앵커 삽입홀을 천공하고, 펀칭 모듈(255)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 앵커를 삽입하고, 너팅 모듈(256)을 앵커 설치 위치에 위치시켜 삽입된 앵커에 너트를 체결할 수 있다.

이때, 앵커 설치 로봇(200)는 드릴 모듈을 앵커 설치 위치에 위치시켜 앵커 삽입홀을 천공하되, 도면 정보를 기초로 앵커 설치 위치에 거치될 목적물을 식별하고, 식별된 목적물의 하중을 기초로 앵커 삽입홀의 천공 깊이를 결정할 수 있다.

다음으로, S170 단계에서 앵커 설치 로봇(200)는 설치된 앵커의 품질을 검측할 수 있다.

예를 들어, 앵커 설치 로봇(200)는 설치된 앵커를 촬영한 영상을 출력부를 통해 출력하여 작업자가 확인할 수 있도록 지원할 수 있다.

그리고, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 앵커 설치 로봇(200)는 스테빌라이저(230)를 하강시키고, 승강부(220)를 통해 앵커 설치부(250)를 하강시킬 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력부의 유저 인터페이스(user interface)를 설명하기 위한 예시도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 앵커 설치 로봇(200)는 출력부를 통해 이동 가이드 정보(a) 및 제어 상태 정보(b)를 출력할 수 있다.

여기서, 이동 가이드 정보(a)는 출력부의 중심부에 디스플레이 될 수 있으며, 앵커 설치를 위한 공간을 나타낸 지도, 지도 상의 앵커 설치 위치, 현재 위치, 현재 위치에서 앵커 설치 위치까지의 이동 경로, 모든 앵커 설치 위치를 경유할 수 있는 이동 경로 등이 포함될 수 있다.

또한, 이동 가이드 정보(a)는 다시 설정된 경로로 복귀하도록 하기 위한 경로 안내 정보가 포함될 수 있다.

제어 상태 정보(b)는 출력부의 하단부에 디스플레이 될 수 있으며, 지도의 축적을 제어하기 위한 버튼, 작업 상태를 확인할 수 있는 버튼, 드릴의 비트를 제어하기 위한 버튼 및 시공된 앵커를 촬영한 영상을 나타내기 위한 버튼 등이 포함될 수 있다.

도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 16 내지 도 18을 참조하면, 앵커 설치 로봇은 관리 서버로부터 도면 정보를 수신하면, 작업자로부터 앵커에 거치할 적어도 하나의 목적물을 입력 받고, 입력 받은 적어도 하나의 목적물 각각의 실제 크기와 동일한 비율을 갖는 샘플 이미지를 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치하고, 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다.

즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 앵커 설치 로봇은 도면 정보에 포함된 앵커 설치 위치(Anchor installation point)를 연결하는 적어도 하나의 다각형(polygon)을 형성할 수 있다.

앵커 설치 로봇은 작업자로부터 케이블 포설을 위한 트레이(tray)를 목적물로 입력 받는 경우, 도 18에 도시된 바와 같이, 트레이와 대응하여 사전 저장된 샘플 이미지(sample image)를 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치할 수 있다.

이때, 앵커 설치 로봇은 형성된 다각형의 형상 또는 크기와 샘플 이미지의 형상 또는 크기를 매칭하여 앵커 설치 위치에 샘플 이미지를 배치할 수 있다.

그리고, 도 19에 도시된 바와 같이, 앵커 설치 로봇은 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성할 수 있다. 이때, 앵커 설치 로봇은 사전 기계 학습(machine learning)된 인공지능(AI, Artificial Intelligence)을 통해 샘플 이미지를 모두 경유하는 최단거리를 생성할 수 있다.

이를 통해, 앵커 설치 로봇은 작업자가 설치할 목적물의 배치 현황을 이해한 상태로 작업을 수행하도록 지원하면서, 앵커 설치에 따른 최적의 경로를 안내할 수 있다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적해석에 의해 선정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100 : 광파 거리 측정기 200 : 앵커 설치 로봇
210 : 이동 몸체부 220 : 승강부
230 : 스테빌라이저 240 : 미세 조정부
250 : 앵커 설치부 260 : 제어부
300 : 관리 서버

Claims

천정에 앵커(anchor)를 설치하기 위한 장소에 설치되어 광파를 발사하고, 반사되어 돌아오는 반사파를 통해 거리 정보를 생성하는 복수의 광파 거리 측정기(light wave rangefinder)로부터 생성된 거리 정보를 수신하고, 상기 수신한 거리 정보를 기초로 현재 위치 및 자세를 식별하고, 작업자의 제어에 따라 이동하면서 상기 식별된 현재 위치 및 자세를 기준으로 사전 설정된 앵커 설치 위치를 안내하며, 상기 안내된 앵커 설치 위치에 도착하면 승강하여 천정에 앵커를 설치하되,
상기 앵커 설치 위치를 따라 이동하는 이동 몸체부;
상기 이동 몸체부가 앵커 설치 위치에 도착하면, 앵커를 설치하는 앵커 설치부를 상승시키고, 앵커 설치가 완료되면 상기 앵커 설치부를 하강시키는 승강부;
상기 승강부에 의해 상기 앵커 설치부가 사전 설정된 위치로 상승하면, 천정에 밀착되어 고정되는 스테빌라이저(stabilizer);
상기 승강부 상에 설치되고, 상기 스테빌라이저에 의해 천정에 고정된 상태에서 지면과 수평한 평면을 기준으로 상기 앵커 설치부를 x축 방향 또는 y축 방향으로 이동시켜 앵커 설치 위치로 미세 조정하는 미세 조정부;
상기 미세 조정부 상에 설치되고, 상기 미세 조정부에 의해 앵커 설치 위치에 정위치 하면 천정에 앵커를 설치하는 상기 앵커 설치부; 및
상기 이동 몸체부, 상기 승강부, 상기 스테빌라이저, 상기 미세 조정부 및 상기 앵커 설치부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 이동 몸체부는
상기 승강부, 상기 스테빌라이저, 상기 미세 조정부 및 상기 앵커 설치부를 수용하기 위한 공간이 형성된 이동 본체;
상기 이동 본체의 후방에 설치되어 작업자의 입력에 따라 제어부를 제어하기 위한 제어 신호를 입력받는 입력부;
상기 이동 본체의 후방에 설치되어 상기 제어부의 동작 상태와, 도면 정보를 기초로 지도를 출력하고, 상기 지도 상에 현재 위치, 앵커 설치 위치 및 상기 앵커 설치 위치까지 이동을 위한 안내 정보를 출력하는 출력부; 및
상기 이동 본체의 전방, 후방, 좌측 및 우측에 각각 설치되어, 상기 이동 본체를 기준으로 전방, 후방, 좌측 및 우측의 영상을 촬영하는 이동 센싱부; 를 포함하는, 앵커 설치 로봇.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 앵커 설치부는
상기 미세 조정부의 상부에 설치되는 설치 본체;
상기 설치 본체의 상부면에 설치되어, 상기 설치 본체의 상부면의 특정 지점을 중심으로 회전하는 턴 테이블;
상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 특정 지점에 설치되며, 앵커 설치 위치를 센싱하는 센싱 모듈;
상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 센싱 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 센싱 모듈에 의해 센싱된 앵커 설치 위치에 앵커 삽입홀을 천공하는 드릴 모듈;
상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 드릴 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 드릴 모듈에 의해 천공된 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하는 펀칭 모듈; 및
상기 턴 테이블 상부면의 원주를 따라 상기 펀칭 모듈과 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 앵커에 너트를 체결하는 너팅 모듈; 을 포함하고,
상기 드릴 모듈, 상기 펀칭 모듈 및 상기 너팅 모듈은 상기 턴 테이블에 탈부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
제3 항에 있어서,
상기 앵커 설치 로봇에 앵커 설치 위치를 포함하는 도면 정보를 제공하는 관리 서버; 를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 관리 서버로부터 상기 도면 정보를 수신하고, 상기 광파 거리 측정기를 통해 식별된 현재 위치를 기준으로 상기 도면 정보를 동기화 시키고, 상기 이동 몸체부의 이동에 따라 앵커 설치 위치를 안내하고, 앵커 설치 위치에 정위치하면, 상기 승강부를 제어하여 상기 앵커 설치부를 상승시키고, 상기 앵커 설치부가 사전 설정된 위치로 상승하면, 상기 스테빌라이저를 천정에 고정시키고, 상기 스테빌라이저에 의해 천정에 고정된 상태에서 상기 앵커 설치부를 통해 앵커를 설치하고, 상기 설치된 앵커를 검측하고, 상기 승강부를 제어하여 상기 앵커 설치부를 하강시키는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
제4 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 앵커 설치부를 통해 앵커를 설치하되, 최초 상기 드릴 모듈을 앵커 설치 위치시키고, 상기 턴 테이블의 회전을 통해 순차적으로 앵커 설치 위치에 상기 펀칭 모듈 및 상기 너팅 모듈을 위치시켜, 상기 드릴 모듈을 통해 상기 앵커 삽입홀을 천공하고, 상기 펀칭 모듈을 통해 상기 앵커 삽입홀에 앵커를 삽입하고, 상기 너팅 모듈을 통해 상기 삽입된 앵커에 너트를 체결하는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
제5 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 드릴 모듈을 앵커 설치 위치에 위치시켜 상기 앵커 삽입홀을 천공하되, 상기 도면 정보를 기초로 상기 앵커 설치 위치에 거치될 목적물을 식별하고, 상기 식별된 목적물의 하중을 기초로 상기 앵커 삽입홀의 천공 깊이를 결정하는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 제어부는
관리 서버로부터 상기 도면 정보를 수신하면 상기 입력부를 통해 상기 앵커에 거치할 적어도 하나의 목적물을 입력 받고, 상기 입력 받은 적어도 하나의 목적물 각각의 실제 크기와 동일한 비율을 갖는 샘플 이미지를 상기 도면 정보에 포함된 복수의 앵커 설치 위치에 매칭하여 배치하고, 상기 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 상기 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
제8 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 도면 정보에 포함된 앵커 설치 위치를 연결하는 적어도 하나의 다각형을 형성하고, 상기 형성된 적어도 하나의 다각형을 샘플 이미지와 매칭하여, 샘플 이미지가 배치될 다각형을 식별하고, 식별된 다각형에 샘플 이미지를 배치하는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.
제9 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 이동 센싱부로부터 센싱된 영상을 합성하여, 상부에서 상기 앵커 설치 로봇을 내려다보는 어라운드 뷰(around view) 영상을 생성하고, 상기 생성된 어라운드 뷰 영상을 통해 앵커 설치 위치로 이동하는 과정에서 장애물을 감지하고,
상기 생성된 이동 경로를 주행하면서 전방에 장애물이 감지되면 상기 이동 몸체부를 강제로 정지시킴과 동시에 상기 출력부를 통해 경고음을 출력하고, 상기 경고음이 출력된 이후 사전 설정된 시간 동안 지속적으로 장애물이 감지되면, 상기 배치된 샘플 이미지 사이의 인접성에 기초하여 현재 위치를 기준으로 상기 샘플 이미지를 모두 경유하는 이동 경로를 생성하되, 상기 장애물이 존재하는 영역에 위치하는 샘플 이미지를 회피할 수 있도록 이동 경로를 재생성하는 것을 특징으로 하는, 앵커 설치 로봇.