KR20010078543A - Magnetic wheel assembly for robot of climbing type - Google Patents

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KR20010078543A KR1020000005882A KR20000005882A KR20010078543A KR 20010078543 A KR20010078543 A KR 20010078543A KR 1020000005882 A KR1020000005882 A KR 1020000005882A KR 20000005882 A KR20000005882 A KR 20000005882A KR 20010078543 A KR20010078543 A KR 20010078543A
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Abstract

PURPOSE: A magnet wheel assembly of a robot capable of walking on a vertical wall is provided to be removable from a wall surface easily by adjusting the attractive force as well as to raise the traveling velocity by adopting the wheel type magnet wheel assembly. CONSTITUTION: A couple of corresponding wheel disks(10,20) are made by soft iron or Al. Each inside of the wheel disks has magnet fitting grooves(12,22) for accepting a part of three disk-shaped rare earth magnets(M1). An intermediate disk(30) has magnet through holes(33) for accepting the rare earth magnets. Plural guide pin holes(H1,H2,H3) are punched among shaft holes(14,24,34) in the center, the magnet fitting grooves and the magnet through holes to keep magnetism guide pins therein. The wheel disks are joined with the intermediate disk, and the rare earth magnets are kept therein and fixed by mechanical connecting method of welding, bonding or connecting with screws. The shaft holes in the center have a shaft connected with a drive motor. Thereby, a single magnet wheel assembly is obtained.

Description

수직벽면 보행로봇의 마그네트휠어셈블리{Magnetic wheel assembly for robot of climbing type}Magnetic wheel assembly for robot walking on vertical wall

본 발명은 보행로봇, 휠구동로봇 등의 다양한 로봇, 특히 수직벽면을 따라서 이동하는 로봇에 사용하기에 적합한 구성의 마그네트형의 휠(wheel)의 구성을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a configuration of a magnet-type wheel suitable for use in various robots, such as walking robots and wheel driving robots, in particular, robots moving along vertical walls.

다양한 종류의 로봇이 특수한 목적을 위하여 개발되어 있다. 예를들면 심해저의 탐험이나 복잡한 지형상에서 보행, 선박표면의 도장, 용접, 험지의 탐사용 등의 로봇이 개발되어 있으며 각각의 로봇은 그 사용처 및 목적에 적합하도록 보행기구나 보행보조장치를 구비하고 있다.Various types of robots have been developed for special purposes. For example, robots have been developed for exploration of deep seas and complex terrains, such as walking, painting the ship's surface, welding, and exploring rough terrain, and each robot is equipped with a walking mechanism or a walking aid to suit its purpose and purpose. .

특히, 선박의 도장이나 용접, 각종 산업용탱크의 검사 등을 위하여 개발된 수직벽면용 로봇은 그 이동방법으로서 무한궤도형과 보행형이 있지만 무한궤도형은 속도는 빠르지만 거친 환경에 적응하기가 용이하지 않고 보행형은 보행구동기구가 복잡함으로서 상대적으로 느리며 상당한 정도의 제어시스템을 요구한다.In particular, the vertical wall robot developed for painting and welding of ships and inspection of various industrial tanks has a crawler type and a walking type, but the crawler type is fast but easy to adapt to harsh environments. Instead, the walking type is relatively slow due to the complexity of the walking driving mechanism and requires a considerable degree of control system.

또한, 철판 등의 마그네트 반응물상에서 보행하기 위해서는 흡판패드형, 전자석형, 추진력형등의 다양한 보행보조기구가 안출되어 있다. 이는 수직벽면상에서는 부착과 구동을 동시에 수행하여야 하므로 안출된 고안이다.In addition, in order to walk on a magnet reactant such as an iron plate, various walking aids such as a sucker pad type, an electromagnet type, and a driving force type have been devised. This is a devised design because the mounting and driving must be performed at the same time on the vertical wall surface.

이중 흡착패드형의 경우는 공압을 이용한 흡입패드를 구비한 것으로서 부착면의 소재에 제한이 없지만 공압 구동에 따른 복잡한 제어기구를 요구함으로서 고가의 것이 되고 동력소요 또한 많다.The double adsorption pad type is provided with a suction pad using pneumatic pressure, and there is no limitation on the material of the attachment surface, but it is expensive and requires a lot of power by requiring a complicated control mechanism according to the pneumatic drive.

전자석을 이용한 것으로서는 상품명 '트라이보트'가 미국의 포텍사에 의하여개발되어 있으며 이것은 많은 부착형의 전자석을 구비하고 각각의 전자석을 제어함으로서 보행을 가능하게 하는 것이다.As an electromagnet, the trade name 'Tribot' has been developed by Potec, Inc. of the United States, which is equipped with a large number of attached electromagnets and allows walking by controlling each electromagnet.

또한 영구자석을 이용한 것으로서는 상품명 '네로(Nero)'라고 불리는 것이 개발되어 있으며 이것은 도 1 에 개략적으로 도시하는 바와 같이,Also, as a permanent magnet, a product called 'Nero' has been developed, which is schematically illustrated in FIG. 1,

저면부 등의 틈새부로의 투입이 용이하게 하기 위하여 평면상의 프레임(1)에 다수의 착탈유니트(2)가 장착된 것으로서 벽면으로의 부착 및 이탈은 도 2 의 하나의 착탈유니트(2)의 단면도를 도시하는 도면에서와 같이,In order to facilitate the insertion into gaps such as the bottom part, a plurality of detachable units 2 are mounted on the flat frame 1, and the attachment and detachment to the wall surface is a cross-sectional view of one detachable unit 2 of FIG. As in the figure showing

개략 원통형의 유니트하우징(3) 내방에 영구자석인 마그네트유니트(4)를 상하로 승강 하게 하고 그 상방에는 스프링(5)에 고정시켜 이 스프링(5)의 배면을 제어용의 승강로드(6)를 장착하여 구성함으로서,The magnet unit 4, which is a permanent magnet, is lifted up and down inside the cylindrical unit housing 3, and fixed to the spring 5 above the rear surface of the spring 5 to control the lifting rod 6 for control. By mounting and configuring,

벽면(S)에 대하여 마그네트유니트(4)를 승강로드(6)의 도시하지 아니하는 실린더, 링크등의 구동기구로서 승강시켜 각각의 착탈유니트(2)를 자속제어하여 벽면에 대하여 착탈하는 것으로서 도시하지 아니하는 보행기구로서 보행을 수행하게 하는 것이다. 이 방법은 공압을 이용한 흡입장치와 협동하여 구성되어 바람직한 보행상태를 제공한다.The magnet unit 4 is lifted with respect to the wall surface S as a driving mechanism such as a cylinder or a link (not shown) of the lifting rod 6, and the respective detachable units 2 are magnetically controlled to be attached to and detached from the wall surface. As a walking mechanism that does not do it is to allow walking to be performed. The method is constructed in cooperation with a pneumatic suction device to provide the desired walking condition.

이상과 같은 다양한 종류의 수직벽면의 보행을 위한 착탈기구가 안출되어 있지만 대부분 벽면에 대하여 착탈하는 구성이 평면상으로 이루어짐으로서 착탈에 시간이 소요되어 고속주행은 거의 불가능하고 제어구성 또한 복잡함으로서 고가화되는 경향이 있다.Detachable mechanisms for walking of various types of vertical walls as described above have been devised, but most of them are detachable to the wall surface, which takes time to attach and detach, so high speed driving is almost impossible and the control structure is also complicated. There is a tendency.

도 1 은 종래로 부터의 마그네트를 이용한 로봇의 일 실시예를 도시하는 개략도.1 is a schematic diagram showing one embodiment of a robot using a magnet from the prior art;

도 2 는 도 1 의 로봇에 사용되는 마그네트 벽면부착장치의 일 실시예를 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a magnet wall mounting apparatus used in the robot of FIG. 1. FIG.

도 3 은 마그네트휠에서의 자력분포를 도시하는 자장흐름도.3 is a magnetic field flow diagram showing the magnetic force distribution in the magnet wheel.

도 4 는 본 발명의 예시적인 구성의 마그네트휠어셈블리의 정면도 및 A-A 선을 따라 취한 단면도.4 is a front view and a cross-sectional view taken along line A-A of a magnet wheel assembly of an exemplary configuration of the present invention.

도 5 A 는 희토류자석을 사용하여 구성한 본 발명의 마그네트 휠어셈블리의 평면도, B 도는 알니코자석을 이용하여 구성한 본 발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도, C 도는 희토류자석을 이용한 다른 실시예 구성의 본발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도, D 도는 희토류자석을 사용한 또 다른 실시예 구성의 본발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도 및 각각의 실시예의 제원을 도시하는 표,5A is a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention constructed using rare earth magnets, B or a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention constructed using alnico magnets, and C or another embodiment of the present invention using a rare earth magnet. Table showing a plan view of the magnet wheel assembly of the invention, a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention in another embodiment configuration using D or a rare earth magnet, and specifications of each embodiment,

도 6 은 도 5 의 마그네트휠어셈블리의 예시적인 구성을 도시하는 분해사시도.FIG. 6 is an exploded perspective view showing an exemplary configuration of the magnet wheel assembly of FIG. 5. FIG.

도 7 은 도 6 의 구성에 따라 구성된 마그네트휠어셈블리의 예시적인 사시도.7 is an exemplary perspective view of a magnet wheel assembly constructed in accordance with the configuration of FIG. 6.

도 8 은 본 발명의 자기휠어셈블리의 작용효과를 도시하는 단면도 및 정면도.8 is a cross-sectional view and a front view showing the operation and effect of the magnetic wheel assembly of the present invention.

도 9 는 본 발명의 자기휠어셈블리를 가지는 벽면부착주행 로봇의 예시적인 구성도.9 is an exemplary configuration of a wall mounted traveling robot having a magnetic wheel assembly of the present invention.

도 10 은 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리의 작용효과를 설명하기 위하여 사용된 부착력측정장비의 구성도.Figure 10 is a block diagram of the adhesion force measuring equipment used to explain the operation effect of the magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention.

도 11는 도 8 의 부착력측정장비에 의하여 측정된 데이터표로서 A 는 자력유도핀이 없는 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도, B 는 자력유도핀이 2 개인 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도, C 는 자력유도핀이 3 개인 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도이다.FIG. 11 is a data table measured by the adhesion force measuring device of FIG. 8, where A is a graph of the release force and time for removal from the wall in the absence of the magnetic induction pin, and B is the wall of the magnetic induction pin. A graph of the release force and time for removal, and C is a graph of the release force and time for removal from the wall surface when three magnetic induction pins.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

W: 자기휠어셈블리W: Magnetic Wheel Assembly

P1,P2,P3. .:자력유도핀P1, P2, P3. Magnetic guide pin

H1,H2:유도핀공H1, H2: Induction pin ball

10,20: 휠디스크10,20: wheel disc

30: 수납디스크30: storage disc

상기하는 종래 구성의 문제점을 감안하여 안출된 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 마그네트휠어셈블리는 종래의 휠의 형상을 그대로 유지하는 수직벽면 상으로의 착탈구성을 제공함으로서 종래 구성의 주요한 문제점이던 저속주행을 극복하고 저렴하게 구성할 수 있는 수직벽면 보행로봇용의 마그네트휠어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.The magnet wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention devised in view of the problems of the conventional configuration described above provides a detachable configuration on a vertical wall surface maintaining the shape of the conventional wheel as it is a low speed driving, which is a major problem of the conventional configuration. The object of the present invention is to provide a magnet wheel assembly for a robot walking on a vertical wall which can be inexpensively constructed.

본 발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리의 구성적인 특징은 최대의 부착력을 제공하는 자석의 배치 및 형상과 로봇을 벽면으로부터 제거할 경우에 최소의 이탈력으로 제거가능한 구성을 제공한다.The constituent features of the magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention provide a configuration and shape of the magnet that provides the maximum attachment force and a configuration that is removable with a minimum detachment force when the robot is removed from the wall.

상기의 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 마그네트휠어셈블리는:In order to achieve the above object, the magnet wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention is:

벽면을 이동하는 로봇에 주행 및 부착을 위한 수단으로서 휠형상의 마그네트를 제공하는 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리에 있어서;A magnetic wheel assembly of a vertical wall walking robot providing a wheel-shaped magnet as a means for traveling and attaching to a robot moving a wall;

상기 자기휠어셈블리는 1 개 이상의 고밀도자석을 수납하고 1 개 이상의 자력저하용의 자성감응 재질의 자력유도핀 및 대응하는 삽입용의 유도핀공을 자기휠상에 더 구비함으로서;The magnetic wheel assembly further comprises one or more high-density magnets, and further comprising magnetic induction pins of magnetic sensitive material for reducing magnetic force and corresponding induction pins for insertion on the magnetic wheels;

상기 자력유도핀의 유도핀공으로의 삽탈에 의한 자력조절로서 벽면부착 및 이탈을 수행하게 하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the magnetic force guide pin by the insertion and detachment of the wall surface by the magnetic force control by the insertion and insertion into the guide pin hole.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 고밀도자석은 희토류자석 또는 알니코자석으로서 디스크 또는 다각형상체로서 한 쌍의 대응하는 휠디스크 사이에서 중앙부의 샤프트를 구비하면서 1 개소이상 고정 구비되고 상기 자기휠어셈블리는 금속재인것이다.Another feature of the present invention is that the high-density magnet is provided as a rare earth magnet or an alnico magnet and fixed to one or more places while having a central shaft between a pair of corresponding wheel disks as a disk or polygonal body, and the magnetic wheel assembly is made of metal. It is.

다른 본 발명의 특징은 상기 자력유도핀의 유도핀공으로의 삽입 및 이탈은 공압실린더 또는 각종의 구동력에 의한 링크기구 등으로 기구학적으로 수행될 수 있는 것이다.Another feature of the present invention is that insertion and release of the magnetic induction pin into the guide pin hole can be performed kinematically with a pneumatic cylinder or a link mechanism by various driving forces.

본 발명의 수직벽면 보행로봇의 마그네트휠어셈블리의 구성 및 작용효과를 부수된 도면과 함께 더욱 상세하게 설명한다.The configuration and operation effects of the magnet wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention will be described in more detail together with the accompanying drawings.

도 3 은 마그네트휠에서의 자력분포를 도시하는 자장흐름도,도 4 는 본 발명의 예시적인 구성의 마그네트휠어셈블리의 정면도 및 A-A 선을 따라 취한 단면도,도 5 A 는 본 발명의 마그네트 휠어셈블리의 평면도, B 도는 알니코자석을 이용하여 구성한 본 발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도, C 도는 희토류자석을 이용한 다른 실시예 구성의 본발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도, D 도는 희토류자석을 사용한 또 다른 실시예 구성의 본발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도 및 각각의 실시예의 제원을 도시하는 표,도 6 은 도 5 의 마그네트휠어셈블리의 예시적인 구성을 도시하는 분해사시도,도 7 은 도 6 의 구성에 따라 구성된 마그네트휠어셈블리의 예시적인 사시도, 도 8 은 본 발명의 자기휠어셈블리의 작용효과를 도시하는 단면도 및 정면도.도 9 는 본 발명의 자기휠어셈블리를 가지는 벽면부착주행 로봇의 예시적인 구성도.도 10 은 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리의 작용효과를 설명하기 위하여 사용된 부착력측정장비의 구성도,도 11는 도 8 의 부착력측정장비에 의하여 측정된 데이터표로서 A 는 자력유도핀이 없는 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도, B 는 자력유도핀이 2 개인 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도, C 는 자력유도핀이 3 개인 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력과 시간의 그래프도이다.Figure 3 is a magnetic field flow diagram showing the magnetic force distribution in the magnet wheel, Figure 4 is a front view and a cross-sectional view taken along line AA of the magnet wheel assembly of an exemplary configuration of the present invention, Figure 5 A is a magnet wheel assembly of the present invention Plan view of the magnet wheel assembly of the present invention constructed using B or Alnico magnets, plan view of the magnet wheel assembly of the present invention using another embodiment C or rare earth magnets, and another embodiment using D or rare earth magnets Table showing a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention and the specifications of each embodiment, FIG. 6 is an exploded perspective view showing an exemplary configuration of the magnet wheel assembly of FIG. 5, and FIG. 7 is configured according to the configuration of FIG. 6. Exemplary perspective view of the magnet wheel assembly, Figure 8 is a cross-sectional view and front view showing the effect of the magnetic wheel assembly of the present invention. Exemplary configuration diagram of a wall-mounted traveling robot having a magnetic wheel assembly of the present invention. FIG. 10 is a configuration diagram of an adhesion force measuring apparatus used to explain the effect of the magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention. 8 is a graph of the release force and time for removing from the wall without magnetic induction pins, and B is for removing from the wall with two magnetic induction pins. C is a graph of breakaway force and time, and C is a graph of breakaway force and time for removal from the wall surface when there are three magnetic induction pins.

본발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리의 구성적인 특징으로서 최대의 부착력 및 최소요구의 이탈력을 부여하는 마그네트휠어셈블리를 제공함으로서 수직벽면로봇의 활용도를 증대하는 것이다.As a constitutive feature of the magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention, it is to increase the utilization of the vertical wall robot by providing a magnet wheel assembly that gives the maximum attachment force and the minimum requirement for the release force.

통상적으로 휠형상으로 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리(W)를 구성하는 경우, 도 3 의 휠단면도에서와 같이, 마그네트(M)의 자속은 부착대상의 철판등의 자성체의 벽면(S)과 협동하여 폐루프의 자속(MF:Magnetic Flux)을 구성하게 되고 이 자속(MF)의 증대 및 차단으로서 벽면에로의 부착 및 이탈이 이루어진다.In general, when the magnetic wheel assembly W of the vertical wall walking robot is formed in a wheel shape, as shown in the wheel cross-sectional view of FIG. 3, the magnetic flux of the magnet M is the same as the wall surface S of the magnetic body such as an iron plate to be attached. Working together, the magnetic flux of the closed loop (MF: Magnetic Flux) is formed. As the magnetic flux (MF) is increased and blocked, attachment and detachment to the wall surface is performed.

간략한 구성으로서 도 3 과 같이 자기휠어셈블리(W)를 구성하게 되면 사용되는 마그네트(M)의 자속밀도와 종류에 따라서 양호한 부착력을 제공하고 실제적으로 벽면(S)과 접속하는 면적이 적음으로 인하여 모우터 등의 도시하지 아니하는 자기휠어셈블리(W)의 구동으로 이동이 가능하지만 여기에서 문제가 되는 것은 자기휠어셈블리(W)를 장착한 로봇을 벽면(S)으로부터 제거하기가 극히 어렵다는 문제점을 가지게 된다.As a simple configuration, when the magnetic wheel assembly W is configured as shown in FIG. 3, the magnetic wheel assembly W provides good adhesion according to the magnetic flux density and type of the magnet M used, and is practically reduced due to the small area connected to the wall surface S. It is possible to move by driving the magnetic wheel assembly W (not shown) such as the rotor, but the problem here is that it is extremely difficult to remove the robot equipped with the magnetic wheel assembly W from the wall surface S. do.

이는 일반적인 부착력 F 가,This means that the normal adhesion force F

F = (AB2)/3 πdynes 로 주어지고Given by F = (AB 2 ) / 3 πdynes

A: 접촉면의 면적A: Area of the contact surface

B: 유도자기(gauss) 주어지기 때문이다.B: Because induction magnets (gauss) is given.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 4 이하의 구성 및 마그네트의 배설을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by providing the configuration and the excretion of the magnet of Figure 4 or less to solve this problem.

예시적인 구성의 도 4에서 한 쌍의 대응하는 휠디스크(10,20)를 연철 또는 알루미늄 등으로 구성하고 이 휠디스크(10,20) 사이에 수납디스크(30)에 의하여 수납되는 마그네트(M)를 가지고 휠디스크(10,20)의 중앙부에는 휠샤프트(11,21)를 고정하는 방법으로 구성된다.In FIG. 4 of the exemplary configuration, the pair of corresponding wheel disks 10 and 20 are made of soft iron or aluminum, and the magnets M accommodated by the storage disk 30 between the wheel disks 10 and 20. In the central portion of the wheel disk (10, 20) is composed of a method of fixing the wheel shaft (11, 21).

상기의 구성에 더하여 본 발명에서는 로봇을 벽면(S)으로부터 제거하기 위한 수단으로서 연철등의 재질의 자력유도핀(P1,P2)과 자력유도핀(P1,P2)이 삽입되는 유도핀공(H1,H2)을 축방향에 대하여 평행하게 관통하여 상기의 각각의 디스크인 휠디스크(10,20) 및 수납디스크(30)에 천공하여 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition to the above configuration, in the present invention, as a means for removing the robot from the wall surface S, magnetic induction pins P1 and P2 and magnetic induction pins P1 and P2 of a material such as soft iron are inserted into the induction pin holes H1, It is characterized in that it penetrates H2) in parallel with the axial direction and drills the wheel disks 10 and 20 and the storage disk 30 which are the above-mentioned disks.

상기의 마그네트(M)의 종류와 수량, 상기 자력유도핀(P1,P2, , )의 개수와 유도핀공(H1,H2) 의 개수는 이하에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 다양한 형상 및 수로서 구성할 수있다.The type and quantity of the magnet M, the number of the magnetic induction pins (P1, P2,,) and the number of the guide pin holes (H1, H2) are configured in various shapes and numbers, as described in more detail below. can do.

이러한 제안으로서 구성한 예시적인 자기휠어셈블리(W)가 마그네트 휠어셈블 리가 도 7 에 사시도로서 도시되어 있으며 본 실시예에서는 4 개의 자력유도핀(P1,P2,P3,P4)을 구성한 것을 도시하고 있다.An exemplary magnetic wheel assembly W constructed as such a proposal is shown in FIG. 7 as a perspective view of a magnet wheel assembly, which shows four magnetic induction pins P1, P2, P3, and P4.

상기의 제안을 구현하기 위하여 안출된 실제의 구성이 도 6 에 분해 사시도로서 도시된다.The actual configuration devised to implement the above proposal is shown in FIG. 6 as an exploded perspective view.

본 도면에서는 한쌍의 대응하는 휠디스크(10,20)를 연철 또는 알루미늄등으로 구성하고 휠디스크(10,20)의 각각의 내면에는 3 개의 디스크형상의희토류자석(M1)의 일부를 수납하는 마그네트 삽입홈(12,22)를 각각 형성하고 중간의 수납디스크(30)는 희토류자석(M1)이 삽입되어 관통되는 마그네트 관통공(33)을 각각 천공하여 그 사이에 희토류자석(M1)을 수납한다.In the drawing, a pair of corresponding wheel disks 10 and 20 is made of soft iron or aluminum, and each of the wheel disks 10 and 20 has a magnet for storing a part of three disk-shaped rare earth magnets M1 on the inner surface thereof. The insertion grooves 12 and 22 are formed, respectively, and the intermediate storage disk 30 drills each of the magnet through holes 33 through which the rare earth magnet M1 is inserted, and accommodates the rare earth magnet M1 therebetween. .

또한 중앙부의 샤프트공(14,24,34) 및 상기의 마그네트 삽입홈(12,22) 및 마그네트 관통공(33) 사이에는 자력유도핀(P1,P2,P3)이 삽입되는 유도핀공(H1,H2,H3)이 각각 대응하여 천공되어 있다.In addition, induction pin holes H1, into which magnetic induction pins P1, P2, and P3 are inserted between the shaft holes 14, 24, 34 of the central portion, the magnet insertion grooves 12, 22, and the magnet through holes 33. H2 and H3) are respectively perforated.

이러한 구성부재로서 상기의 휠디스크(10,20) 및 수납디스크(30)가 합쳐지고 그 내방에 희토류자석(M1)을 수납하여 용접 또는 접합, 나사산결합 등의 기계적인 결합수단으로서 고정하여 구성되는 것이다.The wheel disks 10 and 20 and the storage disk 30 are combined as such a constituent member, and the rare earth magnet M1 is housed therein and fixed as a mechanical coupling means such as welding or bonding, thread coupling, and the like. will be.

중앙부의 샤프트공(14,24,34)에는 도시하지 아니하는 구동모우터 등과 동력연결되는 샤프트가 삽입 고정되어 단일의 자기휠어셈블리(W)가 구성되는 것이다.The shaft hole 14, 24, 34 of the central portion is inserted into the shaft which is connected to the drive motor and the like not shown is a single magnetic wheel assembly (W) is configured.

다양한 종류의 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리(W)를 구성할 수있고 그러한 실시예들이 도 5 에 도시된다.Various types of magnetic wheel assemblies W of the vertical wall walking robot of the present invention can be constructed and such embodiments are shown in FIG. 5.

도 5 A 는 희토류자석을 사용하여 구성한 본 발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도로서 휠디스크(10,20)에 4 개의 디스크형상의 희토류자석(M1)을 배설하고 그 사이에 역시 4 개의 자력유도핀(P)을 위한 유도핀공(H)을 동일한 크기로서 천공한 것이다. B 도는 알니코자석을 이용하여 구성한 본 발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도로서 역시 4 개의 알니코자석(M2)을 수직으로 세워 등간격으로 배설구비하고 그 사이에 유도핀공(H)을 구비한 것이다.5A is a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention constructed using rare earth magnets, and four disc-shaped rare earth magnets M1 are disposed on the wheel discs 10 and 20, and four magnetic induction pins (between them) are also provided. The guide pin hole (H) for P) is perforated with the same size. B is a plan view of the magnet wheel assembly of the present invention constructed by using an alnico magnet, which is also provided with four alnico magnets M2 vertically arranged at equal intervals and provided with an induction pin hole H therebetween.

C 도는 휠디스크(10,20)의 중앙부에 상당한 직경의 희토류자석(M3)을 구비하게 하고 그 외주연에 4 개의 유도핀공(H)을 배설한 것이다.C is provided with a rare earth magnet (M3) of considerable diameter in the center of the wheel disk (10, 20) and four guide pin holes (H) on the outer periphery.

D 도는 희토류자석을 사용한 또 다른 실시예 구성의 본 발명의 마그네트휠어셈블리의 평면도로서 휠디스크(10,20)에 3 개의 디스크형의 희토류자석(M4)을 등간격으로 배설하고 역시 3 개의 유도핀공(H)을 등간격으로 배설한 것이다.D or 3 is a plan view of the magnet wheel assembly according to another embodiment of the present invention using rare earth magnets. Three disc-shaped rare earth magnets (M4) are arranged at equal intervals on the wheel discs 10 and 20, and three induction pin holes are also provided. (H) is excreted at equal intervals.

이러한 다양한 종류의 마그네트의 휠디스크 상에서의 배설방법은 각각의 마그네트의 자장의 분포가 상호 간섭받지 아니하는 최량의 형태로서 비교적 전체 자기휠어셈블리의 원주를 따라서 고르게 분포되는 자장을 구성하게 됨을 용이하게 알 수있다.This method of excretion on the wheel disk of various kinds of magnets is the best form in which the magnetic field distribution of each magnet is not interfered with each other easily, and it is easy to know that the magnetic field is evenly distributed along the circumference of the whole magnetic wheel assembly. Can be.

상기하는 구성으로서 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리를 구성함으로서 최적의 자속밀도에 따른 벽면 부착력을 가지는 자기휠어셈블리와 제거방법이 제공된다. 이러한 구성의 자기휠어셈블리(W)에서 주행을 종료한 로봇의 경우 상기의 자력유도핀(P1,P2, , )을 유도핀공(H1,H2) 에 삽입하게 되면 벽면(S)에 대한 자기휠어셈블리(W)의 부착력은 현저하게 저하하게 되므로 용이하게 로봇을 벽면(S)으로부터 제거할 수 있게 되는 것이다. 이것은 도 8 에 도시되는 바와 같이 마그네트(M)의 정상적인 자속(MF)이 유도핀공(H1,H2) 에 의하여 상당부분 차단되어 자속의 흐름이 변경되어 MF'로 구현되기 때문이다.The magnetic wheel assembly having a wall attachment force according to the optimum magnetic flux density and the removal method are provided by configuring the magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot as the above-described configuration. In the case of the robot which has finished driving in the magnetic wheel assembly W having such a configuration, when the magnetic force induction pins P1, P2 and, are inserted into the guide pin holes H1 and H2, the magnetic wheel assembly to the wall surface S is included. Since the attachment force of (W) is remarkably reduced, the robot can be easily removed from the wall surface (S). This is because the normal magnetic flux MF of the magnet M is substantially blocked by the guide pin holes H1 and H2 as shown in FIG. 8 so that the flow of magnetic flux is changed to be implemented as MF '.

본 발명의 자기휠어셈블리(W)를 장착한 가장 일반적인 구성의 로봇(R)이 도 9 에 도시된다. 본 도면에서는 핀(P)을 일괄적으로 휠(W)로부터 제거하는 착탈바아(B)가 각각의 핀(P)을 연결하고 있음을 도시한다.The robot R of the most general configuration in which the magnetic wheel assembly W of the present invention is mounted is shown in FIG. In this figure, the detachable bar B which removes the pin P from the wheel W collectively shows that each pin P is connected.

상기하는 구성의 자기휠어셈블리(W)의 작용효과를 실험하기 위하여 안출된것이 도 10 과 같은 부착력측정 장비로서 실험용의 벽면(S)에 대하여 자기휠어셈블리(W)를 부착하여 두고 하방의 벽면(S)을 로울러어셈블리(R)를 사용하여 슬라이드이동하게 하고 자기휠어셈블리(W)에는 로드셀(L)을 부착한다. 이러한 구성으로서 로울러(R)상의 벽면(S)은 적당한 풀링 장치에 의하여 이동하면서 동시에 부착력을 로드셀(L)에 의하여 측정하게 된다.In order to test the effect of the magnetic wheel assembly (W) of the above-described configuration is the adhesion force measuring equipment as shown in Figure 10 as the magnetic wheel assembly (W) attached to the wall (S) for the test, the lower wall surface ( Slide S) using roller assembly (R) and attach load cell (L) to magnetic wheel assembly (W). With this configuration, the wall surface S on the roller R is moved by a suitable pulling device and at the same time, the adhesion force is measured by the load cell L.

실험결과, 도 11는 도 8 의 부착력측정장비에 의하여 측정된 데이터표로서 A 는 자력유도핀이 없는 경우의 벽면으로부터 제거하기 위한 이탈력(F)과 이탈에 소요된 소요시간(T)의 그래프도로서 3 회에 걸쳐 실험을 수행하고, B 는 자력유도핀이 2 개인 경우, C 는 자력유도핀이 3 개인 경우로서 각각 자력유도핀(P1,P2, , )이 증대할수록 이탈에 소요되는 시간이 현저히 저하되는 즉, 이탈이 용이함을 보여주고 있다.As a result of the experiment, FIG. 11 is a data table measured by the adhesion force measuring apparatus of FIG. 8, where A is a graph of the release force (F) to remove from the wall surface in the absence of the magnetic induction pin and the time taken to release (T). The experiment is performed three times as shown in FIG. 2, where B is two magnetic induction pins, and C is three magnetic induction pins. As the magnetic induction pins (P1, P2,,) increase, the time taken for the departure is increased. This markedly lowers, i.e., ease of departure.

본 발명의 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리는 기본적인 구성과 원리를 개시하고, 상기의 자력유도핀(P1,P2, , )을 수동으로 삽탈하는 것으로서 하고 있지만, 실제적인 적용구성에서는 자력유도핀(P1,P2, , )을 공압실린더 또는 각종의 구동력에 의한 링크기구 등으로서 구현하여 자동적으로 수행할 수 있음은 물론이다The magnetic wheel assembly of the walking robot of the vertical wall of the present invention discloses a basic configuration and principle, and the magnetic induction pins (P1, P2,,) are manually inserted or removed, but in a practical application configuration, the magnetic induction pin ( Of course, P1, P2,, can be implemented as a pneumatic cylinder or a link mechanism by various driving forces, and the like can be automatically performed.

본 발명에서 최량의 마그네트의 수 및 종류, 전체 로봇에 장착되는 자기휠어셈블리의 개수등은 로봇의 무게 및 작동영역등에 의하여 실험적으로 결정됨은 물론이다.In the present invention, the number and type of the best magnets, the number of magnetic wheel assemblies to be mounted on the entire robot is experimentally determined by the weight and the operating area of the robot.

이상과 같은 본 발명의 수직벽면 보행로봇의 마그네트휠어셈블리는,The magnet wheel assembly of the vertical wall walking robot of the present invention as described above,

종래의 평면상의 부착형 마그네트구성과는 달리 휠형상체로서 구성할 수 있게 되어 주행속도를 증대할 수 있고 또한 부착력의 조절을 가능하게 함으로서 벽면으로의 착탈을 용이하게 하여 실제적인 사용의 적용성을 증대하는 유용한 발명인 것이다.Unlike the conventional flat mounting magnet structure, it can be configured as a wheel-shaped body to increase the running speed and to adjust the attachment force to facilitate the detachment to the wall, thereby increasing the applicability of practical use. It is a useful invention to.

Claims (3)

벽면을 이동하는 로봇에 주행 및 부착을 위한 수단으로서 휠형상의 마그네트를 제공하는 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리에 있어서;A magnetic wheel assembly of a vertical wall walking robot providing a wheel-shaped magnet as a means for traveling and attaching to a robot moving a wall; 상기 자기휠어셈블리(W)는 1 개 이상의 고밀도자석을 수납하고 1 개이상의 자력저하용의 자성감응 재질의 자력유도핀(P1,P2, , ) 및 대응하는 삽입용의 유도핀공(H1,H2)을 자기휠 상에 더 구비함으로서;The magnetic wheel assembly (W) stores one or more high-density magnets and magnetic induction pins (P1, P2,,) of magnetic sensitive material for reducing the magnetic force of one or more, and corresponding induction pin holes (H1, H2) Further comprising on the magnetic wheel; 상기 자력유도핀(P1,P2, , )의 유도핀공(H1,H2)으로의 삽탈에 의한 자력조절로서 벽면부착 및 이탈을 수행하는 것을 특징으로 하는 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리.Magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot, characterized in that the wall attachment and detachment as the magnetic force control by the insertion and removal of the magnetic induction pins (P1, P2,,) into the guide pin hole (H1, H2). 제 1 항에 있어서, 상기 고밀도자석은 희토류자석 또는 알니코자석으로서 디스크 또는 다각형상체로서 한쌍의 대응하는 휠디스크(10,20) 사이에서 중앙부의 샤프트를 구비하면서 1 개소이상 고정 구비되고 상기 자기휠어셈블리(W)는 금속재인 것을 특징으로 하는 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리.2. The magnetic wheel according to claim 1, wherein the high-density magnet is fixed at one or more places and has a central shaft between a pair of corresponding wheel disks 10 and 20 as a disk or polygonal body as a rare earth magnet or an alnico magnet. Assembly (W) is a magnetic wheel assembly of the vertical wall walking robot, characterized in that the metal material. 제 1 항내지 2 항에 있어서, 상기 자력유도핀(P1,P2, , )의 유도핀공(H1,H2) 으로의 삽입 및 이탈은 공압실린더 또는 각종의 구동력에 의한 링크기구 등으로 기구학적으로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 수직벽면 보행로봇의 자기휠어셈블리.The method of claim 1 or 2, wherein the insertion and removal of the magnetic induction pins (P1, P2,,) into the guide pin hole (H1, H2) is carried out kinematically by a pneumatic cylinder or a link mechanism by various driving forces. Magnetic wheel assembly of a vertical wall walking robot, which can be.
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