KR20130137282A - 레일상태 검출장치 및 이를 포함한 건물외벽 유지관리 로봇 시스템 - Google Patents

레일상태 검출장치 및 이를 포함한 건물외벽 유지관리 로봇 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 레일상태 검출장치는, 기 설치된 레일을 주행하면서 상기 레일의 상태를 검출하기 위한 레일상태 검출장치로, 상기 레일의 내측면에 접촉하여 상기 레일의 내측면 상태에 따라 움직이도록 마련되는 레일 접촉부; 상기 레일 접촉부의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및 상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 상기 레일의 상태를 판단하는 컨트롤러;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 광학식이나 전기식으로 레일의 상태를 검출하는 종래기술에 비해 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지 판단함에 있어서 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.

Description

레일상태 검출장치 및 이를 포함한 건물외벽 유지관리 로봇 시스템{Apparatus for detecting condition of rail and robot system for maintaining outer wall of building}
본 발명은, 레일상태 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기 설치된 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
건물외벽 유지관리 로봇 시스템이란, 주로 고층 건물에서 건물 외벽에 대해 세척, 도장, 검사(모니터링) 등의 유지관리작업을 수행하기 위한 로봇 시스템으로, 건물 외벽의 유지관리작업을 수행함에 있어서 인력에 의한 작업을 최소화하여 안전사고를 줄이고 시스템의 효율성 및 경제성을 향상시키는 것을 주된 목적으로 한다.
이러한 건물외벽 유지관리 로봇 시스템은 일반적으로 유지관리장치(예컨대, 세척장치, 도장장치, 검사장치 등)가 장착된 건물외벽 유지관리 로봇이 건물의 외벽에 설치된 레일을 따라 주행하면서 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행한다.
그런데, 건물의 외벽에 설치된 레일은 장시간 외부 환경에 직접 노출되어 있기 때문에, 비, 바람, 온도 등에 의해 레일이 손상 혹은 파손되거나 레일 내에 먼지나 얼음 등의 이물질이 투입될 가능성이 크다는 문제점이 있다. 이러한 레일의 손상 또는 레일 내에 투입된 이물질은 건물외벽 유지관리 로봇이 레일을 따라 주행하는 과정에서 큰 외란으로 작용할 수 있고, 이러한 외란은 건물외벽 유지관리 로봇의 탈선, 고장 등의 야기할 수 있다.
이러한 측면에서 레일 주행 방식의 건물외벽 유지관리 로봇 시스템에 있어서 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지를 검출할 수 있는 기술에 대한 도입이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 광학식이나 전기식으로 레일의 상태를 검출하는 종래기술에 비해 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지 판단함에 있어서 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있는 레일상태 검출장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행함과 동시에 레일의 상태를 실시간으로 검출하여 시스템의 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 레일의 손상 또는 레일 내에 투입된 이물질에 의해 야기될 수 있는 건물외벽 유지관리 로봇의 탈선, 고장 등을 미연에 방지하여 궁극적으로 시스템의 안정성을 확보할 수 있는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기 설치된 레일을 주행하면서 상기 레일의 상태를 검출하기 위한 레일상태 검출장치로, 상기 레일의 내측면과 접촉하여 상기 레일의 내측면 상태에 따라 움직이도록 마련되는 레일 접촉부; 상기 레일 접촉부의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및 상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 상기 레일의 상태를 판단하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 레일상태 검출장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 레일상태 검출장치는, 상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내측면과 접촉을 유지하도록 상기 레일 접촉부에 탄성력을 인가하는 탄성 가압부;를 더 포함할 수 있다.
상기 레일상태 검출장치는, 상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내부에 삽입된 상태에서 상기 레일 접촉부의 초기 위치를 설정하도록 상기 레일 접촉부를 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 레일의 내측면은 단차지도록 형성되고, 상기 레일 접촉부는 상기 레일의 단차진 내측면에 대응하도록 복수 개가 마련되며, 상기 신호 발생부는 상기 복수의 레일 접촉부 각각의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키도록 복수 개가 마련될 수 있다.
상기 레일 접촉부는, 힌지축에 결합되어 상기 레일의 내측면 상태에 따라 회동하도록 마련될 수 있다.
상기 레일 접촉부는, 일단부가 상기 힌지축에 결합되고 상기 레일의 길이 방향으로 연장되는 회동 바; 및 상기 회동 바의 타단부에 결합되고 상기 레일의 내측면에 접촉하는 접촉 롤러;를 포함할 수 있다.
상기 레일 접촉부는, 상기 회동 바에 마련되고 상기 신호 발생부의 입력단과 접촉하여 상기 회동 바의 움직임을 상기 신호 발생부에 전달하는 전달 돌기;를 더 포함할 수 있다.
상기 전달 돌기는, 상기 회동 바에 형성된 위치조절슬롯에 결합되어 상기 회동 바 상에서 위치가 조절될 수 있다.
상기 신호 발생부는, 슬라이드 포텐셔미터(slide potentiometer)를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호의 크기가 미리 설정된 범위의 값을 벗어나면 그 지점에서 상기 레일의 내측면이 손상되거나 상기 레일 내에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 다른 목적은, 본 발명에 따라, 건물 외벽의 유지 관리를 위한 레일 주행 방식의 로봇 시스템으로, 건물의 외벽에 설치되는 레일부; 상기 레일부를 따라 주행하면서 상기 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행하는 건물외벽 유지관리 로봇; 및 상기 건물외벽 유지관리 로봇에 장착되어 상기 레일부의 레일의 상태를 검출하는 레일상태 검출장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 레일상태 검출장치는, 상기 레일의 내측면에 접촉하여 상기 레일의 내측면 상태에 따라 움직이도록 마련되는 레일 접촉부; 상기 레일 접촉부의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및 상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 상기 레일의 상태를 판단하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
상기 레일상태 검출장치는, 상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내측면과 접촉을 유지하도록 상기 레일 접촉부에 탄성력을 인가하는 탄성 가압부; 및 상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내부에 삽입된 상태에서 상기 레일 접촉부의 초기 위치를 설정하도록 상기 레일 접촉부를 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호의 크기가 미리 설정된 범위의 값을 벗어나면, 그 지점에서 상기 레일의 내측면이 손상되거나 상기 레일 내에 이물질이 존재하는 것으로 판단하고 상기 건물외벽 유지관리 로봇의 주행을 정지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 레일상태 검출장치는, 레일을 주행하면서 레일에 직접 접촉하는 기계적 메커니즘을 이용하여 레일의 상태를 검출함으로써, 광학식이나 전기식으로 레일의 상태를 검출하는 종래기술에 비해 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지 판단함에 있어서 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 건물외벽 유지관리 로봇 시스템은, 건물의 외벽에 설치된 레일부을 따라 주행하는 건물외벽 유지관리 로봇에 레일상태 검출장치를 장착함으로써, 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행함과 동시에 레일의 상태를 실시간으로 검출하여 시스템의 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 레일의 손상 또는 레일 내에 투입된 이물질에 의해 야기될 수 있는 건물외벽 유지관리 로봇의 탈선, 고장 등을 미연에 방지하여 궁극적으로 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레일상태 검출장치가 적용되는 건물 외벽의 유지 관리를 위한 로봇 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 레일상태 검출장치가 건물외벽 유지관리 로봇에 장착되는 위치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레일상태 검출장치의 검출 대상이 되는 레일의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일상태 검출장치가 도 3에 도시된 레일 상에 배치된 모습을 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레일상태 검출장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 레일상태 검출장치의 평면도이다.
도 8은 도 6의 레일상태 검출장치의 제어 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 레일상태 검출장치가 적용되는 건물 외벽의 유지 관리를 위한 로봇 시스템의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 건물 외벽의 유지 관리를 위한 로봇 시스템(이하, '로봇 시스템'이라 함)은, 건물의 수평 방향 혹은 가로 방향으로 건물의 외벽에 설치되는 수평 레일부(11), 건물의 수직 방향 혹은 세로 방향으로 건물의 외벽에 설치되는 수직 레일부(12), 수평 레일부(11)를 따라 건물의 외벽을 주행하도록 마련되는 건물외벽 유지관리 로봇(10), 및 수직 레일부(12)를 따라 건물의 외벽을 주행하도록 마련되는 위크 스테이션(20)을 포함할 수 있다.
수평 레일부(11)는 도 1에 도시된 바와 같이 건물의 층별로 건물의 외벽에 대해 고정 설치될 수 있다. 이때, 수평 레일부(11)는 건물의 한 층마다 수평 방향으로 연장되는 위 아래 한 쌍의 레일로 마련될 수 있다. 한편, 수직 레일부(12)는 도 1에 도시된 바와 같이 건물의 모퉁이 혹은 코너에서 건물의 외벽에 대해 고정 설치될 수 있다. 이때, 수직 레일부(12)는 수직 방향으로 연장되는 좌우 한 쌍의 레일로 마련될 수 있다.
건물외벽 유지관리 로봇(10)은 건물의 외벽을 유지 관리하기 위한 유지관리장치가 장착될 수 있다. 여기서, 유지관리장치는 건물의 외벽을 세척하기 위한 세척장치, 건물의 외벽을 도장하기 위한 도장장치 및 건물의 외벽의 상태를 검사하기 위한 검사장치를 포함한 다양한 유지관리장치들 중 어느 하나로 제공될 수 있다. 이러한 건물외벽 유지관리 로봇(10)은 건물의 수평 방향으로 주행하면서 건물의 외벽에 대해 세척작업, 도장작업 또는 검사작업 등을 수행할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 건물의 '외벽'은 건물의 외측면을 구성하고 있는 유리창, 통상의 콘크리트 벽, 커튼 월(curtain wall), 새시 등의 다양한 건축 요소를 포함하는 의미로 사용된다.
워크 스테이션(20)은 건물외벽 유지관리 로봇(10)과 도킹하여 건물외벽 유지관리 로봇(10)에 소정의 자원을 공급할 수 있다. 여기서 '도킹(docking)'은 건물외벽 유지관리 로봇(10)과 워크 스테이션(20)이 어떠한 목적을 위해 특정 위치로 이동하여 서로 만나서 결합하는 것을 의미한다. 그리고 '자원(resources)'은 건물외벽 유지관리 로봇(10)이 일련의 작업을 수행하기 위해 필요한 모든 형태의 에너지 또는 물질을 의미하며, 예컨대, 건물외벽 유지관리 로봇(10)을 구동시키기 위한 에너지원으로 전력, 건물외벽 유지관리 로봇(10)에 세척장치가 장착된 경우 세척수, 세제 등의 세척물질을 포함할 수 있다. 이때, 워크 스테이션(20)은 건물의 모퉁이에서 수직 레일부(21)을 따라 수직 방향으로 주행 가능하므로, 도킹을 요청하는 ㄱ건물외벽 유지관리 로봇(10)이 위치한 층으로 이동할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 레일상태 검출장치가 건물외벽 유지관리 로봇에 장착되는 위치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레일상태 검출장치(100)는 건물외벽 유지관리 로봇(10)의 주행 방향을 기준으로 건물외벽 유지관리 로봇(10)의 선단부(10a) 및 후단부(10b)에 각각 2개씩 장착될 수 있다. 이에 따라, 레일상태 검출장치(10)는 건물외벽 유지관리 로봇(10)의 정/역 방향 주행 동작시 한 쌍의 레일(R, 도 1 참조)에 대해 그 상태를 실시간으로 파악할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 레일상태 검출장치(100)의 장착 위치 및 개수는 도 2에 개시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 레일상태 검출장치의 검출 대상이 되는 레일의 일 예를 나타내는 사시도이다.
예컨대, 도 3에 도시된 레일(1)은 도 1의 건물외벽 유지관리 로봇 시스템에서 수평 레일부(11)를 구성하는 한 쌍의 레일일 수 있다. 레일(1)은 도 3에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장되고 그 내측면(1a,1b,1c)이 단차지도록 형성될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 레일(1)에서 그 내측면(1a,1b,1c)의 단차 개수는 3개이나 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 더 나아가 레일의 구조 및 형상 등은 적용하고자 하는 시스템의 특성에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일상태 검출장치가 도 3에 도시된 레일 상에 배치된 모습을 나타내는 도면들이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레일상태 검출장치의 사시도이고, 도 7은 도 6의 레일상태 검출장치의 평면도이며, 도 8은 도 6의 레일상태 검출장치의 제어 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 내지 도 8를 참조하면, 본 발명에 따른 레일상태 검출장치(100)는 기 설치된 레일(1)을 주행하면서 레일(1)의 상태를 검출하기 위한 장치로, 레일 접촉부(110), 신호 발생부(120), 탄성 가압부(130), 회전 구동부(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명하는 레일상태 검출장치(100)는 전술한 바와 같이 건물 외벽의 유지 관리를 위한 로봇 시스템에 적용되는 것으로, 건물외벽 유지관리 로봇(10, 도 1 및 도 2 참조)에 장착되는 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 철도 레일을 포함하여 다른 다양한 레일의 상태를 검출하기 위한 장치로 사용될 수 있다.
레일 접촉부(110)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)에 접촉하여 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c) 상태에 따라 움직이도록 마련될 수 있다. 이때, 레일 접촉부(110)는 레일(1)의 단차진 내측면(1a,1b,1c)에 대응하도록, 즉 내측면(1a,1b,1c)의 단차 개수에 따라 복수 개가 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 레일 접촉부(110)는 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)이 3단으로 단차진 것에 대응하여 3개가 마련되고 있다.
구체적으로, 레일 접촉부(110)는 힌지축(127)에 결합되어 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c) 상태에 따라 회동하는 구조로 마련될 수 있다. 이때, 힌지축(127)은 신호 발생부(120)의 일측면에 구비될 수 있다. 즉, 레일 접촉부(110)는 힌지축(127)을 통해 신호 발생부(120)에 회동 가능하게 결합할 수 있다. 이를 위해, 레일 접촉부(110)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 회동 바(111), 접촉 롤러(113) 및 전달 돌기(115)를 포함할 수 있다. 회동 바(111)는 그 일단부(111a)가 힌지축(127)에 결합되고 레일(1)의 길이 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 접촉 롤러(113)는 회동 바(111)의 타단부(111b)에 결합되고 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)에 접촉할 수 있다. 전달 돌기(115)는 회동 바(111)에서 돌출되도록 회동 바(111)에 마련되되, 신호 발생부(120)의 입력단(123, 슬라이드 바)과 접촉하여 회동 바(111)의 회동 움직임을 신호 발생부(120)에 전달할 수 있다. 이때, 전달 돌기(115)는 회동 바(111)의 움직임을 신호 발생부(120)에 신뢰성 있고 정확하게 전달하기 위한 최적의 위치를 조절할 수 있도록 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 회동 바(111)에 형성된 위치조절슬롯(117)에 결합되어 회동 바(111) 상에서 위치 조절이 가능해진다.
한편, 3개의 레일 접촉부(110)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 각 회동 바(111)의 길이가 서로 다르게 구성되는 것이 바람직한데, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 레일(1)의 단차진 내측면(1a,1b,1c)의 서로 다른 높이에 적절히 대응하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 레일 접촉부(110)는 레일상태 검출장치(100)가 레일(1)을 따라 이동하는 과정에서, 접촉 롤러(113)가 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)과 접촉한 상태로 구르다가 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)에서 변형되거나 손상된 부분을 만나거나 이물질을 만나게 되면, 회동 바(111)가 힌지축(127)을 중심으로 회동하는 움직임을 발생시키고, 이러한 움직임은 전달 돌기(115)를 통해 신호 발생부(120)에 전달되어 신호 발생부(120)의 입력단(123, 슬라이드 바)을 소정의 구간 내에서 이동시키게 된다.
신호 발생부(120)는 전술한 바와 같은 레일 접촉부(110)의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 신호 발생부(120)는 레일 접촉부(110)를 구성하는 회동 바(111)의 움직임의 크기 및 방향에 따라 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 한편, 신호 발생부(120)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 레일 접촉부(110) 각각의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키도록 복수 개가 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 신호 발생부(120)는 3개의 레일 접촉부(110)에 대응하여 3개가 마련되고 있다.
구체적으로, 신호 발생부(120)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 슬라이드 포텐셔미터(121, slide potentiometer)로 구현될 수 있다. 슬라이드 포텐셔미터(121)는 '슬라이드 가변저항'이라고도 부르는 널리 알려진 전기 부품으로 위치에 따라 비례하는 전압이나 저항값을 측정하기 위한 센서라 할 수 있다. 즉, 슬라이드 포텐셔미터(121)는 슬라이드 바(123)가 직선으로 움직이는 것에 비례하는 저항값을 가지는데, 이때 슬라이드 바(123)의 움직임은 전술한 바와 같이 레일 접촉부(110)의 회동 바(111)의 움직임과 연동하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 신호 발생부(120)는 레일 접촉부(110)의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 전기적 신호는 전압의 크기를 나타내는 신호일 수 있다 다만, 본 발명에서 신호 발생부(120)는 슬라이드 포텐셔미터(121)로 구현되는 것에 한정되지 아니하고, 레일 접촉부(110)의 기계적 움직임에 비례하는 혹은 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 다른 다양한 전기 부품들 중 어느 하나로 구현될 수 있을 것이다.
한편, 신호 발생부(120)는 회전 구동부(140)에 의해 소정의 각도 범위 내에서 회전하도록 구성되는데, 이를 위해 신호 발생부(120)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 회전 구동부(140)의 제1 회전축(141)과 결합하는 회전 브라켓(125)을 포함할 수 있다.
탄성 가압부(130)는 레일 접촉부(110)의 접촉 롤러(113)가 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)과 접촉을 유지하도록 레일 접촉부(110)에 탄성력을 인가할 수 있다. 이러한 탄성 가압부(130)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 레일 접촉부(110)와 신호 발생부(120)를 연결하는 힌지축(127)을 에워싸고 양단부가 레일 접촉부(110)와 신호 발생부(120)에 각각 고정되는 토션 스프링(torsion spring)으로 쉽게 구현될 수 있다. 다만, 본 발명에서 탄성 가압부(130)는 본 실시예에서 개시하고 있는 토션 스프링에 한정되지 아니하고 탄성력을 인가하는 다른 다양한 기계 부품들 중 어느 하나로 구현될 수 있을 것이다.
회전 구동부(140)는 레일 접촉부(110)가 레일(1)의 내부에 삽입된 상태에서 레일 접촉부(110)의 초기 위치를 설정하도록 레일 접촉부(110)를 회전시킬 수 있다. 즉, 회전 구동부(140)는 레일 접촉부(110)가 레일(1)의 내부에 삽입된 상태에서 레일 접촉부(110)를 소정의 각도만큼 회전시켜 레일 접촉부(110)를 초기 위치로 이동시킬 수 있다. 여기서, '초기 위치'는 레일 접촉부(110)의 접촉 롤러(113)가 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)과 접촉하는 위치를 의미할 수 있다.
구체적으로, 회전 구동부(140)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 레일 접촉부(110)가 결합된 신호 발생부(120)를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전축(141)과, 제1 회전축(141)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 회전 모터(145)를 포함할 수 있다. 또한, 회전 구동부(140)는 회전 모터(145)와 직접 연결되는 제2 회전축(146)과, 제2 회전축(146)의 회전을 제1 회전축(141)으로 전달하는 제1 및 제2 기어(143,147)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 기어(143)는 제1 회전축(141)에 일정 간격으로 3개가 마련되고, 제2 기어(147)는 제2 회전축(146)에 일정 간격으로 3개가 마련될 수 있다. 한편, 회전 구동부(140)는 제1 및 제2 회전축(141,146)과 제1 및 제2 기어(143,147) 등이 설치되는 공간을 제공하기 위해 도 6에 도시된 바와 같은 프레임(149)을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에서 회전 구동부(140)는 본 실시예에서 개시하고 있는 구성 혹은 메커니즘에 한정되지 아니하고 레일 접촉부(110)를 소정의 각도 범위에서 회전시킬 수 있는 다른 구성 혹은 메커니즘으로 변경될 수 있다.
도 8을 참조하면, 컨트롤러(150)는 신호 발생부(120)에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 레일(1)의 상태를 판단할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(150)는 신호 발생부(120)에 의해 발생한 전기적 신호의 크기(예컨대 전압의 크기)가 미리 설정된 범위의 값을 벗어나면 그 지점에서 레일(1)의 내측면(1a,1b,1c)이 심하게 손상되거나 레일(1) 내에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이러한 경우 컨트롤러(150)는 건물외벽 유지관리 로봇(10, 도 1 및 도 2 참조)의 주행을 정지시킴으로써, 레일(1)의 손상 또는 레일(1) 내에 투입된 이물질에 의해 야기될 수 있는 건물외벽 유지관리 로봇(10)의 탈선, 고장 등을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 컨트롤러(150)는 전술한 회전 구동부(140)의 작동을 제어할 수 있다.
이러한 컨트롤러(150)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processor) 등으로 구현될 수 있으며, 레일상태 검출장치(100)를 제어하기 위해 별도로 설치되거나 건물외벽 유지관리 로봇(10)의 제어를 위해 기 설치된 컨트롤러의 기능적인 일 부분으로 제공될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레일상태 검출장치는, 레일을 주행하면서 레일에 직접 접촉하는 기계적 메커니즘을 이용하여 레일의 상태를 검출함으로써, 광학식이나 전기식으로 레일의 상태를 검출하는 종래기술에 비해 레일의 상태, 즉 레일이 손상되거나 레일 내에 이물질이 존재하는지 판단함에 있어서 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건물외벽 유지관리 로봇 시스템은, 건물의 외벽에 설치된 레일부을 따라 주행하는 건물외벽 유지관리 로봇에 레일상태 검출장치를 장착함으로써, 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행함과 동시에 레일의 상태를 실시간으로 검출하여 시스템의 경제성 및 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 레일의 손상 또는 레일 내에 투입된 이물질에 의해 야기될 수 있는 건물외벽 유지관리 로봇의 탈선, 고장 등을 미연에 방지하여 궁극적으로 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 레일
10 : 건물외벽 유지관리 로봇
100 : 레일상태 검출장치
110 : 레일 접촉부
120 : 신호 발생부
130 : 탄성 가압부
140 : 회전 구동부
150 : 컨트롤러

Claims (14)

  1. 기 설치된 레일을 주행하면서 상기 레일의 상태를 검출하기 위한 레일상태 검출장치로,
    상기 레일의 내측면과 접촉하여 상기 레일의 내측면 상태에 따라 움직이도록 마련되는 레일 접촉부;
    상기 레일 접촉부의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및
    상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 상기 레일의 상태를 판단하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 레일상태 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레일상태 검출장치는,
    상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내측면과 접촉을 유지하도록 상기 레일 접촉부에 탄성력을 인가하는 탄성 가압부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레일상태 검출장치는,
    상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내부에 삽입된 상태에서 상기 레일 접촉부의 초기 위치를 설정하도록 상기 레일 접촉부를 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레일의 내측면은 단차지도록 형성되고,
    상기 레일 접촉부는 상기 레일의 단차진 내측면에 대응하도록 복수 개가 마련되며,
    상기 신호 발생부는 상기 복수의 레일 접촉부 각각의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키도록 복수 개가 마련되는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레일 접촉부는,
    힌지축에 결합되어 상기 레일의 내측면 상태에 따라 회동하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레일 접촉부는,
    일단부가 상기 힌지축에 결합되고 상기 레일의 길이 방향으로 연장되는 회동 바; 및
    상기 회동 바의 타단부에 결합되고 상기 레일의 내측면에 접촉하는 접촉 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레일 접촉부는,
    상기 회동 바에 마련되고 상기 신호 발생부의 입력단과 접촉하여 상기 회동 바의 움직임을 상기 신호 발생부에 전달하는 전달 돌기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전달 돌기는,
    상기 회동 바에 형성된 위치조절슬롯에 결합되어 상기 회동 바 상에서 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부는,
    슬라이드 포텐셔미터(slide potentiometer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호의 크기가 미리 설정된 범위의 값을 벗어나면 그 지점에서 상기 레일의 내측면이 손상되거나 상기 레일 내에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 레일상태 검출장치.
  11. 건물 외벽의 유지 관리를 위한 레일 주행 방식의 로봇 시스템으로,
    건물의 외벽에 설치되는 레일부;
    상기 레일부를 따라 주행하면서 상기 건물의 외벽에 대해 유지관리작업을 수행하는 건물외벽 유지관리 로봇; 및
    상기 건물외벽 유지관리 로봇에 장착되어 상기 레일부의 레일의 상태를 검출하는 레일상태 검출장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레일상태 검출장치는,
    상기 레일의 내측면에 접촉하여 상기 레일의 내측면 상태에 따라 움직이도록 마련되는 레일 접촉부;
    상기 레일 접촉부의 움직임에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 신호 발생부; 및
    상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호에 기초하여 상기 레일의 상태를 판단하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레일상태 검출장치는,
    상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내측면과 접촉을 유지하도록 상기 레일 접촉부에 탄성력을 인가하는 탄성 가압부; 및
    상기 레일 접촉부가 상기 레일의 내부에 삽입된 상태에서 상기 레일 접촉부의 초기 위치를 설정하도록 상기 레일 접촉부를 소정의 각도로 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 신호 발생부에 의해 발생한 전기적 신호의 크기가 미리 설정된 범위의 값을 벗어나면, 그 지점에서 상기 레일의 내측면이 손상되거나 상기 레일 내에 이물질이 존재하는 것으로 판단하고 상기 건물외벽 유지관리 로봇의 주행을 정지시키는 것을 특징으로 하는 건물외벽 유지관리 로봇 시스템.
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