KR102655832B1 - 와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법이 개시된다. 이에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치는, 외관을 구성하는 본체; 와, 상기 본체에 와이어가 관통될 수 있도록 형성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 무게 중심 위치에 각각 배치되는, 적어도 하나의 관통홀; 과, 상기 본체의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식하는 센서부; 와, 상기 본체에 연결되고, 상기 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착되는 청소부; 및, 상기 청소대상영역을 인식할 수 있도록 상기 센서부를 상기 직교 좌표계에 기초하여 이동시키고, 상기 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 상기 청소대상영역을 청소하도록 상기 청소부를 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법{WIRE WINCH TYPE CLEANING ROBOT APPARATUS AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이어에 의해 제어되어 건물벽을 이동하며 청소를 수행할 수 있는 와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 건물외벽의 유리창을 청소하는 경우 작업자는 로프에 의해 고정된 작업대에 착석한 상태에서 로프를 조절하며 이동하면서 외벽을 청소하고 있다. 이와 같이 수작업에 의해 외벽을 청소하는 경우, 인명사고와 같은 안전 사고가 발생할 가능성이 높다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 와이어에 연결된 상태에서 건물 외벽을 청소하는 청소로봇이 개발되었다. 청소로봇은 용이한 청소작업을 수행하기 위해서, 안정적으로 건물 외벽에 부착되고, 건물 외벽상을 쉽게 이동할 수 있어야 한다. 따라서, 이와 같은 요구를 만족시킬 수 있는 청소로봇의 구조와 제어 방법이 필요하다.
한국등록특허 제10-2267937호 (2021.06.16)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 와이어에 의해 제어되어 건물벽을 이동하며 청소를 수행할 수 있는 와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 안정적으로 건물 외벽에 부착되고, 건물 외벽상을 용이하게 이동할 수 있는 와이어 윈치형 청소로봇 장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치는, 외관을 구성하는 본체; 와, 상기 본체에 와이어가 관통될 수 있도록 형성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 무게 중심 위치에 각각 배치되는, 적어도 하나의 관통홀; 과, 상기 본체의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식하는 센서부; 와, 상기 본체에 연결되고, 상기 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착되는 청소부; 및, 상기 청소대상영역을 인식할 수 있도록 상기 센서부를 상기 직교 좌표계에 기초하여 이동시키고, 상기 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 상기 청소대상영역을 청소하도록 상기 청소부를 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 있어서, 상기 본체는, 관절형으로 구성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상기 청소대상영역에 밀착시키는 서보모터; 와, 소정 자유도에 대응하는 복수개의 관절 및 링크로 구성되고, 상기 복수개의 관절 및 링크 중 적어도 하나를 회전시키거나 직선 이동시키는 매니퓰레이터부; 와, 구 형태로 구성되어, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 상기 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 하는 구름 롤러; 및, 상기 본체의 하단에 부착되어 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 중력 방향으로의 장력을 제공하는 무게 추; 를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 있어서, 상기 본체는, 직교형으로 구성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상기 청소대상영역에 인접하는 창문틀에 밀착시키는 스퀴즈; 와, 직사각형 형태로 구성되고, 상기 직사각형 형태에 의해 정의되는 영역 내에서 상기 복수개의 청소도구 및 상기 스퀴즈가 이동되는 프레임; 및, 구 형태로 구성되어, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 상기 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 하는 구름 롤러; 를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통홀은, 좌측 관통홀과 우측 관통홀을 포함하고, 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 옥상 좌측에 설치된 좌측 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 옥상 우측에 설치된 우측 윈치와 연결되며, 상기 제어부는, 상기 좌측 윈치 및 상기 우측 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향 및/또는 좌우 방향 중 적어도 하나로 이송시킬 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통홀은, 중앙 관통홀과 좌측 관통홀 및 우측 관통홀을 포함하고, 상기 중앙 관통홀을 관통하는 중앙 와이어는 옥상 중앙에 설치된 중앙 윈치와 연결되고 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 건물 좌측에 설치된 좌측 사이드 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 건물 우측에 설치된 우측 사이드 윈치와 연결되며, 상기 제어부는, 상기 중앙 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향으로 이송시키고, 상기 좌측 사이드 윈치 및/또는 상기 우측 사이드 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 좌우 방향으로 이송시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법은, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치가, 외관을 구성하는 본체; 와, 상기 본체에 와이어가 관통될 수 있도록 형성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 무게 중심 위치에 각각 배치되는, 적어도 하나의 관통홀; 과, 상기 본체의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식하는 센서부; 와, 상기 본체에 연결되고, 상기 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착되는 청소부; 및, 상기 센서부 및 상기 청소부를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 청소대상영역을 인식할 수 있도록 상기 센서부를 상기 직교 좌표계에 기초하여 이동시키는 단계; 와, 상기 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 상기 청소대상영역을 청소하도록 상기 청소부를 제어하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통홀은, 좌측 관통홀과 우측 관통홀을 포함하고, 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 옥상 좌측에 설치된 좌측 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 옥상 우측에 설치된 우측 윈치와 연결되며, 상기 좌측 윈치 및 상기 우측 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향 및/또는 좌우 방향 중 적어도 하나로 이송시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통홀은, 중앙 관통홀과 좌측 관통홀 및 우측 관통홀을 포함하고, 상기 중앙 관통홀을 관통하는 중앙 와이어는 옥상 중앙에 설치된 중앙 윈치와 연결되고 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 건물 좌측에 설치된 좌측 사이드 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 건물 우측에 설치된 우측 사이드 윈치와 연결되며, 상기 중앙 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향으로 이송시키는 단계; 와, 상기 좌측 사이드 윈치 및/또는 상기 우측 사이드 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 좌우 방향으로 이송시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법에 있어서, 상기 청소대상영역을 복수개의 열로 분할하는 단계; 와, 상기 복수개의 열 중에서 좌측 첫번째에 위치한 제1열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행하는 단계; 와, 상기 제1열에 대해 청소가 완료되면, 상기 제1열의 최하단에서 상기 제1열의 우측방향으로 인접한 제2열의 최상단으로 이동하는 단계; 와, 상기 제2열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행하는 단계; 및, 상기 복수개의 열 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법에 있어서, 상기 청소대상영역을 복수개의 행으로 분할하는 단계; 와, 상기 복수개의 행 중에서 상단 첫번째에 위치한 제1행에 대해 좌측에서 우측 방향으로 청소를 수행하는 단계; 와, 상기 제1행에 대해 청소가 완료되면, 상기 제1행의 우측 말단에서 상기 제1행에 인접하는 제2행의 우측 말단으로 이동하는 단계; 와, 상기 제2행에 대해 우측에서 좌측 방향으로 청소를 수행하는 단계; 와, 상기 제2행에 대해 청소가 완료되면, 상기 제2행의 좌측 말단에서 상기 제2행에 인접하는 제3행의 좌측 말단으로 이동하는 단계; 및, 상기 복수개의 행 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 와이어에 의해 제어되어 건물벽을 이동하며 청소를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 안정적으로 건물 외벽에 부착되고, 건물 외벽상을 용이하게 이동할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 청소경로를 제어하는 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 형성된 강선 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 1은 건물 외벽 청소방식이 step positioning & cleaning 방식인 경우에 있어서, 와이어 윈치형 청소로봇 장치(130)(이하에서는, 청소로봇 장치라고도 함)를 2윈치 방식으로 로프 제어하는 경우이다.
2윈치 방식에 의한 로프 제어를 위해, 2개의 윈치(110)를 건물 옥상의 최외각 좌우에 단단하게 고정하여 설치할 수 있다. 여기서, 윈치는 로프나 쇠사슬로 무거운 물체를 들어 올리거나 내리는 기계적 구조물이다. 실시예에 따라, 2개의 윈치(110)를 지상에 설치하고, 옥상에는 도르래를 설치하여 지상에서 청소로봇 장치(130)를 제어하는 방식으로 설계할 수도 있다.
2개의 윈치(110)에는 각각에 대응하는 2개의 등강용 로프(120)가 연결될 수 있다. 등강용 로프(120)는 청소로봇 장치(130)를 건물 벽면에 밀착하면서 이동하게 하는 로프이다. 등강용 로프(120)는 2개의 윈치(110) 각각과 청소로봇 장치(130)를 연결한다. 이 경우, 좌우 2개의 등강용 로프(120)를 감거나 풀어서 청소로봇 장치(130)의 위치를 제어할 수 있다.
청소로봇 장치(130)는 소정 영역을 청소할 수 있는 청소 모듈을 장착하고, 자동으로 유리창의 유리면을 청소할 수 있다. 청소 모듈은 자체적으로 동력 3축(직교 좌표계 XYZ, 관절 좌표계 ABC)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 청소 모듈은 유리창에 대한 직교 좌표계에 기초하여 건물 외벽을 이동하고, 관절 좌표계에 기초하여 동작하며 유리창을 청소할 수 있다. 청소 모듈은 말단의 청소도구(ex: 스퀴즈, 스펀지, 청소패드 등)로 유리창의 국부 영역을 청소할 수 있다. 예를 들어, 유리창의 1mX1m ~2mX2m 영역을 청소할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 청소로봇 장치(130)는 본체(미도시), 적어도 하나의 관통홀(미도시), 센서부(미도시), 청소부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
본체(미도시)는 청소로봇 장치(130)의 외관을 구성한다. 이를 위해, 본체(미도시)는 견고한 재질의 소재로 형성되는 하우징일 수 있다. 본체(미도시)에는 청소 동작의 제어를 위한 복수개의 구성 요소가 수납되는 내부 공간이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 관통홀(미도시)은 본체(미도시)에 와이어가 관통될 수 있도록 형성된다. 이 경우, 적어도 하나의 관통홀(미도시)은 청소로봇 장치(130)의 무게 중심 위치에 각각 배치될 수 있다.
센서부(미도시)는 본체(미도시)의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식할 수 있다.
청소부(미도시)는 본체(미도시)에 연결되고, 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착될 수 있다. 여기서, 청소도구는 스퀴즈, 스펀지 및 청소패드 등을 포함할 수 있다.
제어부(미도시)는 청소대상영역을 인식할 수 있도록 센서부(미도시)를 직교 좌표계에 기초하여 이동시킬 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는 청소부(미도시)에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 청소대상영역을 청소하도록, 청소부(미도시)를 제어할 수 있다.
보조용 로프(140)는 청소로봇 장치(130)가 상승하거나 하강할 때, 청소로봇 장치(130)의 자세가 건물 벽면과 평행을 유지하도록 팽팽하게 잡아주는 역할을 수행한다. 이를 위해, 보조용 로프(140)는 청소로봇 장치(130)와 건물 하단의 두 지점을 연결할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 적어도 하나의 관통홀(미도시)은 좌측 관통홀과 우측 관통홀을 포함하고, 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 옥상 좌측에 설치된 좌측 윈치와 연결되고 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 옥상 우측에 설치된 우측 윈치와 연결될 수 있다. 이 경우, 제어부(미도시)는 좌측 윈치 및 우측 윈치를 제어하여, 청소로봇 장치(130)를 상하 방향 및/또는 좌우 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이송시킬 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 적어도 하나의 관통홀(미도시)은 중앙 관통홀과 좌측 관통홀 및 우측 관통홀을 포함하고, 중앙 관통홀을 관통하는 중앙 와이어는 옥상 중앙에 설치된 중앙 윈치와 연결되고, 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 건물 좌측에 설치된 좌측 사이드 윈치와 연결되며, 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 건물 우측에 설치된 우측 사이드 윈치와 연결될 수 있다. 이 경우, 제어부(미도시)는 중앙 윈치를 제어하여 청소로봇 장치(130)를 상하 방향으로 이송시키고, 좌측 사이드 윈치 및/또는 우측 사이드 윈치를 제어하여 청소로봇 장치(130)를 좌우 방향으로 이송시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 2는 건물 외벽 청소방식이 step positioning & cleaning 방식인 경우에 있어서, 청소로봇 장치(130)를 1윈치 방식 또는 사이드 로프 방식으로 로프 제어하는 경우이다.
1윈치 방식 또는 사이드 로프 방식에 의한 로프 제어를 위해, 1개의 윈치(110)를 건물 옥상의 중앙에 단단하게 고정하여 설치할 수 있다. 실시예에 따라, 1개의 윈치(110)를 지상에 설치하고, 옥상에는 도르래를 설치하여 지상에서 청소로봇 장치(130)를 제어하는 방식으로 설계할 수도 있다.
1개의 윈치(110)에는 1개의 등강용 로프(120)가 연결될 수 있다. 등강용 로프(120)는 청소로봇 장치(130)를 건물 벽면에 밀착하면서 이동하게 한다. 등강용 로프(120)는 1개의 윈치(110)와 청소로봇 장치(130)를 연결한다. 이 경우, 중앙의 1개의 등강용 로프(120)를 감거나 풀어서 청소로봇 장치(130)의 상하 위치를 제어할 수 있다.
청소로봇 장치(130)는 소정 영역을 청소할 수 있는 청소 모듈을 장착하고, 자동으로 유리창의 유리면을 청소할 수 있다. 청소 모듈은 자체적으로 동력 3축(직교 좌표계 XYZ, 관절 좌표계 ABC)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 청소 모듈은 유리창에 대한 직교 좌표계에 기초하여 건물 외벽을 이동하고, 관절 좌표계에 기초하여 동작하며 유리창을 청소할 수 있다. 청소 모듈은 말단의 청소도구(ex: 스퀴즈, 스펀지, 청소패드 등)로 유리창의 국부 영역을 청소할 수 있다. 예를 들어, 유리창의 1mX1m ~2mX2m 영역을 청소할 수 있다.
사이드 로프(150)는 청소로봇 장치(130)를 좌우 방향으로 이동시키는 로프 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 청소로봇 장치(130)는 건물 외벽의 좌우로 이송될 수 있다.
보조용 로프(140)는 청소로봇 장치(130)가 상승하거나 하강할 때, 청소로봇 장치(130)의 자세가 건물 벽면과 평행을 유지하도록 팽팽하게 잡아주는 역할을 수행한다. 이를 위해, 보조용 로프(140)는 청소로봇 장치(130)와 건물 하단의 두 지점을 연결할 수 있다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 청소경로를 제어하는 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
청소로봇 장치(130)는 청소환경이나 청소대상에 기초하여 실시예에 따라 청소경로를 상이하게 제어할 수 있다. 여기서, 청소환경은 풍속, 풍향, 강수 및 강우 여부 등을 포함할 수 있다. 청소대상은 유리창의 크기나 형태, 건물 높이, 유리창의 미끄러움 정도 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 청소 대상 건물이 고층 빌딩인 경우 상하 방향으로의 이동시간이 오래 걸리는 점을 고려하여 지그재그 경로로 제어할 수 있다.
도 3a는 청소경로를 상하경로로 제어하는 경우이다. 청소로봇 장치(130)는 상하경로에 기초하여 빌딩 건물의 유리창을 따라 이동하면서 청소를 수행할 수 있다.
이를 위해, 청소로봇 장치(130)는 유리창에서의 청소대상영역을 복수개의 열로 분할하고, 복수개의 열 중에서 좌측 첫번째에 위치한 제1열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행한다. 제1열에 대해 청소가 완료되면, 제1열의 최하단에서 제1열의 우측방향으로 인접한 제2열의 최상단으로 이동한다. 이후, 제2열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행한다. 이와 같은 방식으로, 복수개의 열 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복할 수 있다.
도 3a에서, 직사각형으로 표시된 영역(310)은 청소로봇 장치(130)가 이동한 후의 청소영역을 나타낸다. 화살표(320)는 청소로봇 장치(130)가 다음 청소영역으로 이동해야 함을 나타낸다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 청소로봇 장치(130)는 상하 방향으로의 경로를 따라 이동 및 청소를 반복하면서, 청소를 수행하게 된다.
도 3b는 청소경로를 지그재그 경로로 제어하는 경우이다. 청소로봇 장치(130)는 지그재그 경로에 기초하여 빌딩 건물의 유리창을 좌우 방향으로 번갈아 가며 이동하면서 청소를 수행할 수 있다.
이를 위해, 청소로봇 장치(130)는 유리창에서의 청소대상영역을 복수개의 행으로 분할하고, 복수개의 행 중에서 상단 첫번째에 위치한 제1행에 대해 좌측에서 우측 방향으로 청소를 수행한다. 제1행에 대해 청소가 완료되면, 제1행의 우측 말단에서 제1행에 인접하는 제2행의 우측 말단으로 이동한다. 이후, 제2행에 대해 우측에서 좌측 방향으로 청소를 수행한다. 제2행에 대해 청소가 완료되면, 제2행의 좌측 말단에서 제2행에 인접하는 제3행의 좌측 말단으로 이동한다. 이와 같은 방식으로, 복수개의 행 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복한다.
도 3b에서, 직사각형으로 표시된 영역(310)은 청소로봇 장치(130)가 이동한 후의 청소영역을 나타낸다. 화살표(320)는 청소로봇 장치(130)가 다음 청소영역으로 이동해야 함을 나타낸다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 청소로봇 장치(130)는 지그재그 경로를 따라 유리창을 좌우 방향으로 교번하여 이동 및 청소를 반복하면서, 청소를 수행하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 구성을 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 4는 청소로봇 장치(130)가 직교형인 경우이다. 청소로봇 장치(130)의 본체(미도시)는 직교형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 본체(미도시)는 스퀴즈(미도시)와 프레임(미도시) 및 구름 롤러(440)를 포함하여 구성될 수 있다. 프레임(미도시)에는 청소도구(420)가 장착될 수 있다.
스퀴즈(미도시)는 청소로봇 장치(130)를 청소대상영역에 인접하는 창문틀에 밀착시킬 수 있다. 프레임(미도시)은 직사각형 형태로 구성되고, 직사각형에 의해 정의되는 영역 내에서 복수개의 청소도구(420) 및 스퀴즈(미도시)가 이동될 수 있다. 구름 롤러(440)는 구 형태로 구성되어, 청소로봇 장치(130)가 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 한다.
청소도구(420)는 X축과 Y축 및 Z축 방향으로 직선 이동할 수 있다. 여기서, X축 방향은 유리창의 수평 방향이고, Y축 방향은 유리창의 수직 방향이며, Z축 방향은 유리창에 접근하거나 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다.
청소도구(420)는 중심축을 기준으로 회전할 수 있다. 실시예에 따라, 청소도구(420)는 중심축을 기준으로 소정 각도만큼 기울여진 상태에서 회전할 수 있다.
프레임(미도시)의 하단에는 액체 탱크(430)가 부착될 수 있다. 액체 탱크(430)는 물과 세제를 분리하여 저장하고, 노즐을 통해 물과 세제를 유리창을 향해 분사할 수 있다.
프레임(미도시)의 상단에는 로프 연결부(410)가 부착된다. 로프 연결부(410)는 등강용 로프(120)를 옥상에 고정된 윈치(110)와 연결한다.
직교형 청소로봇 장치(130)는 XYZ-C 축 상에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 유리창에 대하여 X축과 Y축 및 Z축으로 구성되는 직교 좌표계 상에서 상하 좌우 및 전후로 이동할 수 있고, 중심축인 C축을 기준으로 회전할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 청소로봇 장치(130)는 2축 윈치 제어에 의해 건물 상에서의 위치가 제어될 수 있다. 청소로봇 장치(130)가 직교형인 경우, 프레임에 의해 구성되는 구조적 특징으로 인하여, 건물에 보다 쉽게 부착될 수 있고 청소 과정에서 안정적으로 건물에 고정될 수 있다.
직교형 청소로봇 장치(130)의 청소 순서는 다음과 같이 설정될 수 있다.
먼저, 직교형 청소로봇 장치(130)는 등강용 로프(120)를 제어하여 작업 위치로 이송하여 위치한다.
카메라와 센서를 이용하여 유리창의 크기와 접촉 여부 등을 감지하고, 청소대상영역을 선정한다.
유리창을 향하는 Z축 방향으로 스퀴즈(미도시)를 유리면에 이송시킨다. 일 실시예에 의하면, 센서부(미도시)에 포함되는 로드셀의 임계값을 넘을 때까지 스퀴즈(미도시)를 이송시킬 수 있다.
유리면에서 스퀴즈(미도시)를 떼고, X축 및 Y축으로 스퀴즈를 이송시키면서 창틀 영역을 감지한다.
청소대상영역을 확정한 후, 청소를 시작한다. 이 경우, 스퀴즈(미도시)를 다시 유리면으로 이송시킨다. 일 실시예에 의하면, 센서부(미도시)에 포함되는 로드셀의 임계값을 넘을 때까지 스퀴즈(미도시)를 이송시킬 수 있다.
압력 제어에 의해 창틀에 스퀴즈(미도시)의 끝을 붙인 상태에서, 가장자리를 청소한다. 남은 부분은 상하 이송을 반복하여 청소를 마무리한다.
이와 같은 직교형 청소로봇 장치(130)는 다음과 같은 장점을 가진다.
첫째, 청소경로의 생성과 작업 영역의 선정이 용이하고, 둘째, 청소도구의 탈착 및 장착이 용이하며, 셋째, 유리면 접촉 조건(압력)이 작업공간 내에서 균일하여, 균일한 청소 품질을 획득할 수 있다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 형성된 강선 구조를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 5a는 일반적인 와이어 윈치형 청소로봇에 발생하는 휨 강성 및 비틀림 강성을 도시한다. 청소로봇 장치(130)는 건물의 높은 위치에 매달려 청소 작업을 수행하므로, 외부로부터 많은 압력과 하중을 받는다. 이에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 청소로봇 장치(130)를 구성하는 강선들에 의해 휨 강성(510) 또는 비틀림 강성(520)이 발생할 수 있다. 여기서, 휨 강성(510)은 보나 판이 휘는 정도를 나타내는 양이다. 비틀림 강성(520)은 단위의 비틀림 회전각을 발생시키는데 필요한 비틀림 모멘트의 양이다.
도 5b는 본 발명에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 강선 구조이다. 휨 강성(510) 및 비틀림 강성(520)을 방지하기 위하여, 청소로봇 장치(130)는 스퀴즈를 고정하는 스퀴즈 홀더에 4개의 강선 구조를 적용할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 스퀴즈 홀더에는 4개의 강선 구조(530)가 적용되어 있다. 이와 같은 강선 구조를 채택함으로써, 창틀 감지 시 접촉 충격에 의한 창틀 손상을 방지하고, 스퀴즈 헤드가 유연하게 회전함으로써 유리면에의 밀착 성능을 보강할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 구성을 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 6은 청소로봇 장치(130)가 관절형인 경우이다. 청소로봇 장치(130)의 본체(미도시)는 관절형으로 구성될 수 있다. 이 경우, 본체(미도시)는 서보 모터(미도시), 매니퓰레이터부(610, 620, 630), 구름 롤러(640) 및 무게 추(650)를 포함하여 구성될 수 있다.
서보 모터(미도시)는 청소로봇 장치(130)를 청소대상영역에 밀착시킬 수 있다.
매니퓰레이터부(610, 620, 630)는 소정 자유도에 대응하는 복수개의 관절 및 링크로 구성될 수 있다. 이 경우, 매니퓰레이터부(610, 620, 630)는 수행하고자 하는 소정 동작에 대응하여, 복수개의 관절 및 링크 중 적어도 하나를 회전시키거나 직선 이동시킬 수 있다.
구름 롤러(640)는 구 형태로 구성되어, 청소로봇 장치(130)가 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 한다.
무게 추(650)는 본체(미도시)의 하단에 부착되어 청소로봇 장치(130)에 중력 방향으로의 장력을 제공할 수 있다. 청소로봇 장치(130)가 관절형으로 구현되는 경우, 관절로 구성되어 움직임의 자유도는 높은 반면 프레임을 사용하지 않아 유리창에서의 고정이 어렵다. 따라서, 무게 추(650)를 사용하여 청소로봇 장치(130)가 좌우 방향으로 흔들리지 않도록 고정력을 부여할 수 있다.
관절형 청소로봇 장치(130)는 ABC 축 상에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 청소대상영역을 청소할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 관절형 청소로봇 장치(130)는 2축 윈치 제어에 의해 건물 상에서의 위치가 제어될 수 있다.
청소로봇 장치(130)가 관절형인 경우, 프레임에 고정되지 않고 소정의 자유도를 가지는 관절 및 링크로 구성되는 구조적 특징으로 인하여, 다양한 청소동작을 보다 자유롭고 용이하게 수행할 수 있다.
관절형 청소로봇 장치(130)의 청소 순서는 다음과 같이 설정될 수 있다.
먼저, 관절형 청소로봇 장치(130)는 등강용 로프(120)를 제어하여 작업 위치로 이송하여 위치한다.
구름 롤러(640)를 이용하여 건물 벽에 밀착한 후, 일정한 거리를 유지하며 벽면을 따라서 이동한다.
유리면 접촉 상태로 변환되면, 생성된 청소경로를 따라서 이동하며 3개의 관절을 이용하여 청소를 수행한다. 일 실시예에 의하면, 스퀴즈(미도시)가 접촉하였을 때 일정한 접촉력을 보장하기 위하여, 관절 사이는 스프링으로 연결될 수 있다.
이와 같이 구성되는 관절형 청소로봇 장치(130)의 장점은 다음과 같다.
첫째, 3축으로 이루어진 로봇 팔은 상하 모션과 좌우 모션을 통해 창문 청소가 가능하다.
둘째, 창틀의 영역에서 로봇 팔이 좌우로 움직이도록 하며, 창틀 코너 구역까지 청소 품질을 보강한다.
셋째, 청소 가능 영역은 원이지만, 청소 경로 계획 영역은 사각형으로 설정하여 청소 경로를 계획할 수 있다. 이 경우, 관절이 가지는 자유도에 의해 곡선 경로와 "ㄹ"자 경로로의 움직임도 가능하다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 7a는 관절형 청소로봇 장치(130)를 구성하는 관절을 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 관절형 청소로봇 장치(130)는 3개의 관절(710, 720, 730)과 이에 대응하는 링크(L1, L2, L3)로 구성될 수 있다.
여기서, 스퀴즈 위치를 계산하는 식은 다음과 같이 정의된다.
여기서, , , 는 각각 A, B, C 관절의 각도이다.
도 7b는 열린 구역을 청소하는 경우이다. 열린 구역에는 창틀과 같은 장애물이 없으므로, 열린 구역을 향해 관절 간의 각도와 이동 거리를 조정하면서 이동 및 청소를 수행한다.
도 7c는 창틀 구역을 청소하는 경우이다. 창틀 구역부터 시작하여 청소를 수행한다.
도 7d는 청소가능영역과 청소계획영역을 설정한 도면이다. 청소가능영역(700)은 원 형태이지만, 청소계획영역(710)은 사각형 형태로 설정하여 청소 경로를 계획할 수 있다. 청소 경로를 사각형으로 계획하는 경우, 청소경로의 설정이 용이하고 모든 영역을 완벽하게 청소할 수 있게 된다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
센서부(미도시)는 청소영역을 감지하며, 실시예에 따라 다양한 유형으로 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 8a는 조이스틱을 통해 XY 축을 감지하고, 로드셀을 통해 Z축을 감지하는 경우이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 센서부(미도시)는 XY 접촉 감지부(812)와 Z 접촉 감지부(814)로 구성될 수 있다. 이 경우, XY 접촉 감지부(812)는 XY 평면상에서 이동하며, 조이스틱을 통해 제어될 수 있다. 여기서, X축은 유리창의 수평 방향이고, Y축은 유리창의 수직 방향이다. XY 접촉 감지부(812)는 XY 평면상에서 이동하며, 유리면의 크기를 감지할 수 있다. 이 경우, XY 접촉 감지부(812)를 이용하여 상단, 하단, 좌측, 우측 지점을 측정하고 이에 기초하여 창문 크기를 감지할 수 있다. 여기서, 상단, 하단, 좌측, 우측 지점의 좌표는 각각 (X+, Y+, X-, Y-)일 수 있다.
Z 접촉 감지부(814)는 로드셀로 구성되며, Z축 상에서 이동할 수 있다. 여기서, Z축은 유리창 접근방향으로 정의된다. 예를 들어, Z 접촉 감지부(814)는 Z축을 따라 유리창을 향하여 접근하거나 유리창으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. Z 접촉 감지부(814)는 유리창 방향으로 접근하면서, 유리면을 감지할 수 있다.
도 8b는 사이드 접촉감지를 통해 XY 축을 감지하고, 로드셀을 통해 Z축을 감지하는 경우이다. 이 경우, 로드셀과 스트레인게이지를 이용하여 접촉을 감지할 수 있다.
유리면의 접촉을 감지하는 경우, 로드셀(힘센서)(824)로 유리면의 접촉을 감지할 수 있다. 창틀 접촉을 감지하는 경우, U자형 구조에 스트레인게이지(822)를 장착하여 좌우 각각을 접촉 감지할 수 있다. 스트레인게이지(822)는 스퀴즈(820) 상에 위치한다.
접촉 센싱 정보를 처리하는 경우, 임베디드 제어기를 이용하여 신호를 센싱하고, 특정 임계값을 넘게 되면, 접점을 활성화한다. 유리면 접촉 센싱 좌표는 Z+, Z++로 구성되고, 좌우 창틀 접촉 센싱 좌표는 X--, X-, X+, X++로 구성된다.
도 8c는 XYZ 접촉감지를 3축 로드셀에 의해 수행하는 경우이다. 이 경우, 스퀴즈(830)에는 3축 로드셀에 부착되고, 3축 로드셀이 X축과 Y축 및 Z축 각각을 감지한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 9의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 청소로봇 장치(130) 일 수 있다.
도 9의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 윈치 120: 등강용 로프
130: 청소로봇 장치 140: 보조용 로프
150: 사이드 로프 410: 로프 연결부
420: 청소도구 430: 액체 탱크
440, 640: 구름 롤러 650: 무게 추

Claims (10)

  1. 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 있어서,
    외관을 구성하는 본체;
    상기 본체에 와이어가 관통될 수 있도록 형성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 무게 중심 위치에 각각 배치되는, 적어도 하나의 관통홀;
    상기 본체의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식하는 센서부;
    상기 본체에 연결되고, 상기 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착되는 청소부; 및
    상기 청소대상영역을 인식할 수 있도록 상기 센서부를 상기 직교 좌표계에 기초하여 이동시키고, 상기 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 상기 청소대상영역을 청소하도록 상기 청소부를 제어하는 제어부; 를 포함하되,
    상기 청소부는, 상기 유리창에 대한 상기 직교 좌표계에 기초하여 건물 외벽을 이동하고, 상기 관절 좌표계에 기초하여 동작하며 상기 유리창을 청소하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는, 관절형으로 구성되고,
    상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상기 청소대상영역에 밀착시키는 서보모터; 와,
    소정 자유도에 대응하는 복수개의 관절 및 링크로 구성되고, 상기 복수개의 관절 및 링크 중 적어도 하나를 회전시키거나 직선 이동시키는 매니퓰레이터부; 와,
    구 형태로 구성되어, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 상기 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 하는 구름 롤러; 및
    상기 본체의 하단에 부착되어 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치에 중력 방향으로의 장력을 제공하는 무게 추; 를 더 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체는, 직교형으로 구성되고,
    상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상기 청소대상영역에 인접하는 창문틀에 밀착시키는 스퀴즈; 와,
    직사각형 형태로 구성되고, 상기 직사각형 형태에 의해 정의되는 영역 내에서 상기 복수개의 청소도구 및 상기 스퀴즈가 이동되는 프레임; 및
    구 형태로 구성되어, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치가 상기 청소대상영역에 접촉된 상태에서 슬라이딩 될 수 있게 하는 구름 롤러; 를 더 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀은, 좌측 관통홀과 우측 관통홀을 포함하고,
    상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 옥상 좌측에 설치된 좌측 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 옥상 우측에 설치된 우측 윈치와 연결되며,
    상기 제어부는, 상기 좌측 윈치 및 상기 우측 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향 및/또는 좌우 방향 중 적어도 하나로 이송시키는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀은, 중앙 관통홀과 좌측 관통홀 및 우측 관통홀을 포함하고,
    상기 중앙 관통홀을 관통하는 중앙 와이어는 옥상 중앙에 설치된 중앙 윈치와 연결되고 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 건물 좌측에 설치된 좌측 사이드 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 건물 우측에 설치된 우측 사이드 윈치와 연결되며,
    상기 제어부는, 상기 중앙 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향으로 이송시키고, 상기 좌측 사이드 윈치 및/또는 상기 우측 사이드 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 좌우 방향으로 이송시키는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치.
  6. 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법에 있어서,
    상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치는,
    외관을 구성하는 본체;
    상기 본체에 와이어가 관통될 수 있도록 형성되고, 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치의 무게 중심 위치에 각각 배치되는, 적어도 하나의 관통홀;
    상기 본체의 일 영역에 배치되고, 유리창에 대하여 직교 좌표계를 구성하는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향으로 감지하여 청소대상영역을 인식하는 센서부;
    상기 본체에 연결되고, 상기 청소대상영역을 청소하기 위한 복수개의 청소도구가 장착되는 청소부; 및
    상기 센서부 및 상기 청소부를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 청소대상영역을 인식할 수 있도록 상기 센서부를 상기 직교 좌표계에 기초하여 이동시키는 단계; 와,
    상기 청소부에 대하여 관절 좌표계를 구성하는 A축과 B축 및 C축의 방향으로 이동하여 상기 청소대상영역을 청소하도록 상기 청소부를 제어하는 단계; 를 포함하되,
    상기 청소부는, 상기 유리창에 대한 상기 직교 좌표계에 기초하여 건물 외벽을 이동하고, 상기 관절 좌표계에 기초하여 동작하며 상기 유리창을 청소하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀은, 좌측 관통홀과 우측 관통홀을 포함하고,
    상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 옥상 좌측에 설치된 좌측 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 옥상 우측에 설치된 우측 윈치와 연결되며,
    상기 좌측 윈치 및 상기 우측 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향 및/또는 좌우 방향 중 적어도 하나로 이송시키는 단계; 를 더 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀은, 중앙 관통홀과 좌측 관통홀 및 우측 관통홀을 포함하고,
    상기 중앙 관통홀을 관통하는 중앙 와이어는 옥상 중앙에 설치된 중앙 윈치와 연결되고 상기 좌측 관통홀을 관통하는 좌측 와이어는 건물 좌측에 설치된 좌측 사이드 윈치와 연결되고 상기 우측 관통홀을 관통하는 우측 와이어는 건물 우측에 설치된 우측 사이드 윈치와 연결되며,
    상기 중앙 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 상하 방향으로 이송시키는 단계; 와,
    상기 좌측 사이드 윈치 및/또는 상기 우측 사이드 윈치를 제어하여 상기 와이어 윈치형 청소로봇 장치를 좌우 방향으로 이송시키는 단계; 를 더 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 청소대상영역을 복수개의 열로 분할하는 단계;
    상기 복수개의 열 중에서 좌측 첫번째에 위치한 제1열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행하는 단계;
    상기 제1열에 대해 청소가 완료되면, 상기 제1열의 최하단에서 상기 제1열의 우측방향으로 인접한 제2열의 최상단으로 이동하는 단계;
    상기 제2열에 대해 위쪽에서 아래쪽 방향으로 청소를 수행하는 단계; 및
    상기 복수개의 열 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복하는 단계; 를 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 청소대상영역을 복수개의 행으로 분할하는 단계;
    상기 복수개의 행 중에서 상단 첫번째에 위치한 제1행에 대해 좌측에서 우측 방향으로 청소를 수행하는 단계;
    상기 제1행에 대해 청소가 완료되면, 상기 제1행의 우측 말단에서 상기 제1행에 인접하는 제2행의 우측 말단으로 이동하는 단계;
    상기 제2행에 대해 우측에서 좌측 방향으로 청소를 수행하는 단계;
    상기 제2행에 대해 청소가 완료되면, 상기 제2행의 좌측 말단에서 상기 제2행에 인접하는 제3행의 좌측 말단으로 이동하는 단계; 및,
    상기 복수개의 행 전체에 대해 동일한 방식으로 청소를 반복하는 단계; 를 포함하는,
    와이어 윈치형 청소로봇 장치의 제어방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100258417B1 (ko) * 1997-12-26 2001-09-03 김덕중 벽면작업용로봇장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970003564A (ko) * 1995-06-30 1997-01-28 김주용 반도체소자의 미세패턴 제조방법
KR101339852B1 (ko) * 2012-04-10 2013-12-10 전자부품연구원 곤돌라 로봇의 위치 측정 장치 및 그를 갖는 곤돌라 로봇 시스템
KR102267937B1 (ko) 2020-02-11 2021-06-21 동서대학교산학협력단 유리창 청소 로봇
KR102339187B1 (ko) * 2020-03-23 2021-12-14 정석민 전방위로 이동가능한 곤돌라

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100258417B1 (ko) * 1997-12-26 2001-09-03 김덕중 벽면작업용로봇장치

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