KR20150053372A

KR20150053372A - 수중 청소로봇

Info

Publication number: KR20150053372A
Application number: KR1020130135203A
Authority: KR
Inventors: 김효영김효영; 김효영; 신영일신영일; 신영일; 이석우이석우; 이석우; 조기용조기용; 조기용; 조현우조현우; 조현우; 최승준최승준; 최승준
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-18
Also published as: KR101540309B1

Abstract

수중 청소로봇을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇은 프레임과, 프레임의 양측에 각각 설치되며 자력에 의해 작업대상면에 접하는 제1구동휠 및 제2구동휠과, 제1구동휠을 구동하는 주행구동부를 구비하는 구동유닛 및 회전에 의해 작업대상면을 청소하는 회전브러시를 구비한 청소유닛을 포함하고, 회전브러시는 제1구동휠의 회전력을 전달받아 회전하도록 마련된다.

Description

수중 청소로봇{UNDERWATER CLEANING ROBOT}

본 발명은 수중에서 선박의 저면이나 측면을 따라 주행하면서 외면의 이물질을 청소할 수 있는 수중 청소로봇에 관한 것이다.

선박은 하측이 물에 잠긴 상태에서 운용되므로 수중에 위치하는 저면이나 측면에 물이끼, 따개비 등과 같은 수중생물이 부착될 수 있다. 이처럼 선체에 부착되는 이물질은 선박이 운항할 때 저항으로 작용하여 속도를 저하시키고 연료소모량의 증가시킨다. 따라서 주기적인 청소를 통하여 제거할 필요가 있다.

선체에 부착된 이물질을 제거하기 위해 종래에는 선박을 육상의 도크(Dock)로 옮긴 후 작업자가 선체 외면에 고압의 세척수를 분사하는 방식으로 청소를 하기도 하였다. 하지만 이러한 방식은 선체를 도크로 옮기는 절차 등으로 인해 작업시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 세척 과정에서 많은 작업인원을 동원해야 했다.

다른 방법으로는 다이버가 직접 물 속으로 들어가 청소장비를 운용하며 선체 청소를 하기도 하였다. 하지만 이 방식도 다이버가 수중에서 이동하며 작업을 해야 하기 때문에 작업시간이 많이 걸릴 뿐 아니라 작업환경도 열악하였다. 청소과정에서 일어나는 이물질들로 인해 작업영역의 시계확보가 어렵고, 열악한 해저환경으로 인해 안전사고에 대한 부담도 있었다.

이러한 점들을 고려해, 최근에는 수중에서 선체를 따라 주행하는 가운데 선체 외면의 청소를 수행할 수 있는 수중 청소로봇이 제안된 바 있다. 이러한 수중 청소로봇은 대한민국 공개특허공보 10-2011-0062248호(2011.06.10. 공개)의 예를 참고할 수 있다.

하지만 이러한 수중 청소로봇은 주행 및 청소작업을 위한 구동원이 별도로 각각 구비됨에 따라 수중 청소로봇의 무게를 증가시키게 되며 별도의 구동원의 동력 소모로 인하여 작동을 위하여는 과도한 전력을 필요로 하는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0062248호(2011.06.10. 공개)

본 발명의 실시 예는 전력 소모를 줄임과 동시에 간단한 구조에 의하여 제작비용을 줄일 수 있는 수중 청소로봇을 제공하고자 한다.

또 본 발명의 실시 예는 곡면을 가진 작업대상면을 따라 안정적으로 주행할 수 있는 수중 청소로봇을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임과, 상기 프레임의 양측에 각각 설치되며 자력에 의해 작업대상면에 접하는 제1구동휠 및 제2구동휠과, 상기 제1구동휠을 구동하는 주행구동부를 구비하는 구동유닛 및 회전에 의해 상기 작업대상면을 청소하는 회전브러시를 구비한 청소유닛을 포함하고, 상기 회전브러시는 상기 제1구동휠의 회전력을 전달받아 회전하도록 마련되는 수중 청소로봇이 제공될 수 있다.

또한 상기 회전브러시는 원통형 브러시를 포함하고, 상기 원통형 브러시의 양단의 축은 각각 상기 제1구동휠과 상기 제2구동휠에 연결될 수 있다.

또한 상기 제1구동휠의 회전을 가속하여 상기 회전브러시에 전달하도록 상기 제1구동휠과 상기 회전브러시 사이의 축에 설치된 가속기어부와, 상기 회전브러시의 회전을 감속하여 상기 제2구동휠에 전달하도록 상기 회전브러시와 상기 제2구동휠 사이의 축에 설치된 감속기어부를 포함한다.

또한 상기 감속기어부는 상기 회전브러시의 회전수를 상기 제1구동휠의 회전수와 동일하도록 감속할 수 있다.

또한 상기 주행구동부는 동력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제1구동휠로 전달하는 동력전달장치를 포함한다.

또한 상기 동력전달장치는 상기 구동모터의 축에 결합된 구동베벨기어와, 상기 구동베벨기어와 이물림하는 피동베벨기어와, 상기 피동베벨기어의 축에 결합된 구동풀리와, 상기 제1구동휠의 축에 결합된 피동풀리와, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 구동벨트 및 상기 구동벨트의 장력을 조절하는 텐서너를 포함한다.

또한 상기 프레임에 설치되며 상기 제1구동휠 및 상기 제2구동휠과 함께 3점지지를 구현하는 조향휠 및 상기 조향휠을 동작시키는 조향구동부를 갖춘 조향유닛을 더 포함한다.

또한 상기 프레임의 전방 양측과 후방 양측에 각각 설치되며 상기 프레임의 상하방향으로 추진력을 발생시키는 수직스러스터와, 상기 프레임의 양 측방에 각각 설치되며 상기 프레임의 전후방향으로 추진력을 발생시키는 측방스러스터를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇은 하나의 동력장치를 사용하여 주행 및 청소작업을 수행할 수 있어 전력 소모 및 제작비용을 줄일 수 있게 된다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇은 작업대상면을 주행할 때 두 구동휠과 조향휠이 3점지지를 구현하기 때문에 곡면을 가진 작업대상면을 안정적으로 주행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇을 이용하여 선박의 외면에 부착된 이물질을 청소하는 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 저면부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 주요구성을 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 구동유닛 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 구동유닛 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 조향유닛 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 제어유닛을 나타낸 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇을 이용하여 선박 외면에 부착된 이물질(물이끼, 따개비 등)을 청소하는 예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 본 실시 예의 수중 청소로봇(100)은 물에 잠긴 선체(10)의 외면에 부착 상태로 주행하면서 선체(10) 외면을 청소할 수 있다. 즉 청소로봇(100)은 수중 유영을 통해 해상에 정박된 선박의 작업영역으로 접근할 수 있고, 작업영역에 이르러 선체(10) 외면에 부착된 후 선체(10) 외면을 따라 주행하며 청소를 수행할 수 있다.

수중 청소로봇(100)에는 도면에 나타내지는 않았지만, 별도의 조종설비와 전원공급설비로부터 연장되는 케이블(20)이 연결될 수 있다. 조종설비와 전원공급설비는 육상에 비치된 상태에서 운용되거나 청소가 이루어지는 선박의 갑판 또는 다른 선박의 갑판에 비치된 상태로 운용될 수 있다. 도 1은 수중 청소로봇이 선체(10) 외면을 청소하는 경우를 예시하고 있으나, 이 청소로봇(100)의 이용범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 해상에 침수상태로 존재하는 각종 해양플랜트나 해상 부유구조물의 외면을 청소하는 경우에도 이용될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 수중 청소로봇(100)은 전체적인 외형과 골격을 이루는 프레임(110), 프레임(110)의 양측 후방 쪽에 각각 설치된 제1구동휠(121) 및 제2구동휠(121a), 프레임(110)의 전방 쪽 중앙에 설치된 조향유닛(130), 작업대상면을 청소하는 청소유닛(150), 제1구동휠(121a)을 구동하는 구동유닛(140), 수중 유영 및 자세제어를 위한 복수의 스러스터(181~186), 동작제어를 위한 제어유닛(190)을 포함할 수 있다. 여기서 전방이라는 표현은 청소로봇(100)이 주행하여 나아가는 방향, 후방은 그 반대편을 의미한다.

프레임(110)은 도 4에 도시한 바와 같이, 직육면체형 구조물일 수 있다. 즉 상부프레임부(111), 하부프레임부(112), 상부프레임부(111)와 하부프레임부(112)를 연결하는 다수의 수직프레임부(113), 다수의 보강프레임부(114)가 연결되어서 전체적으로 직육면체형을 이룰 수 있다. 프레임(110)의 사방 모서리부는 수중 유영 시 저항 감소 및 충격완화를 위해 곡선형태로 마련될 수 있다.

여기서는 하나의 예로써 직육면체형 프레임(110)을 제시하지만, 프레임(110)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 프레임은 기기들을 지지하기 용이하고, 유체의 저항을 줄이기 위한 형태로 다양하게 변경될 수 있다. 프레임(110)은 강철이나 알루미늄과 같은 금속소재로 마련되거나, 엔지니어링 플라스틱처럼 강성이 높은 복합수지소재에 의해 마련될 수 있다.

제1구동휠(121)과 제2구동휠(121a)은 작업대상면에 접하여 구름 운동하도록 프레임(110)의 후방 쪽 양측에 서로 마주하게 설치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2구동휠(121,121a)은 각각 프레임(110)의 양측에 설치되는 제1휠하우징(122)과 제2휠하우징(122a)에 일부가 수용될 수 있다. 제1 및 제2휠하우징(122,122a)은 하면과 한쪽 측면이 개방된 휠수용부(122b)를 구비한다. 그리고 제1 및 제2구동휠(121,121a)은 작업대상면에 접할 수 있도록 각각 하측 일부가 휠수용부(122b) 하방으로 돌출한 상태에서 휠수용부(122b)에 수용되며, 대응하는 제1 및 제2휠하우징(122,122a)의 측면에 각각 회전 가능하게 지지될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 구동유닛(140)은 제1휠하우징(122)에 회전 가능하게 지지된 제1구동휠(121)의 구동을 위한 주행구동부를 포함한다.

주행구동부는 제1휠하우징(122)의 상부에 장착된 구동모터(123)와, 구동모터(123)의 회전력을 제1구동휠(121)로 전달하는 동력전달장치를 포함한다. 동력전달장치는 제1휠하우징(122)의 상측공간(122c)에 수용된 상태에서 구동모터(123)의 축에 결합된 구동베벨기어(124a), 구동베벨기어(124a)와 이물림 하도록 휠하우징(122) 상측공간(122c)에 수용되며 그 축(124c)이 휠하우징(122) 측면에 회전 가능하게 지지된 피동베벨기어(124b), 휠하우징(122) 외측에서 휠하우징(122)의 측면을 관통하는 피동베벨기어(124b)의 축(124c)에 결합된 구동풀리(124d), 휠하우징(122) 외측에서 휠하우징(122)의 측면을 관통하는 구동휠(121)의 축(121a)에 결합된 피동풀리(124e), 구동풀리(124d)와 피동풀리(124e)를 연결하는 구동벨트(124f), 구동벨트(124f)의 텐션을 조절하는 텐서너(124g)를 포함할 수 있다. 휠하우징(122)의 측면에는 구동벨트(124f)를 덮어서 보호하는 벨트커버(125)가 설치된다.

이러한 구동유닛(140)은 구동모터(123)의 회전력이 구동베벨기어(124a), 피동베벨기어(124b), 구동풀리(124d), 구동벨트(124f), 피동풀리(124e)를 거쳐 제1구동휠(121)에 전달된다. 따라서 구동모터(123)의 정회전과 역회전에 의해 작업대상면에 접하는 제1구동휠(121)이 정회전과 역회전을 함으로써 청소로봇(100)의 이동을 구현할 수 있다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제2휠하우징(122a)에 회전 가능하게 지지된 제2구동휠(121a)은 제1구동휠(121)의 회전력을 전달받아 회전하도록 제1구동휠(121)과 제2구동휠(121a)은 축에 의해 서로 연결될 수 있다. 이러한 제1 및 제2구동휠(121,121a)은 도면에 나타내지는 않았지만, 내장된 자석의 자력에 의해 작업대상면에 부착된 상태에서 구름운동을 할 수 있다. 따라서 작업 중 청소로봇(100)이 작업대상면으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 제1 및 제2구동휠(121,121a)에 내장되는 자석은 영구자석이거나 전자석일 수 있다.

프레임(110)의 양측에 설치되는 제1휠하우징(122)과 제2휠하우징(122a)은 프레임(110)에 결합될 수 있다. 제1 및 제2휠하우징(122,122a)이 결합되는 구조는 동일하므로 제1휠하우징(122)을 기준으로 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 프레임(110)에는 제1휠하우징(122)의 전방과 후방의 측면을 각각 지지하는 지지브래킷(126)이 설치될 수 있고, 핀이나 볼트 형태의 체결부재(127)가 지지브래킷(126)과 제1휠하우징(122)을 관통하여 체결됨에 따라 프레임(110)에 제1휠하우징(122)은 고정된다.

조향유닛(130)은 제1 및 제2구동휠(121,121a)과 이격된 상태로 프레임(110)의 전방 중앙부분에 설치된다. 조향유닛(130)은 도 7에 도시한 바와 같이, 동일축선 상에 인접하여 배치되는 두 개의 조향휠(131), 두 조향휠(131)을 회전 가능하게 지지하는 휠하우징(132), 휠하우징(132)을 회전시켜 조향을 구현하는 조향구동부를 포함한다.

조향구동부는 그 축선이 상하방향으로 향하도록 배치되며 그 축이 휠하우징(132) 상부에 결합된 조향모터(133)와, 프레임(110)에 고정된 상태로 조향모터(133)를 지지하는 모터브래킷(134)을 포함한다.

조향유닛(130)은 조향모터(133)의 동작에 의해 휠하우징(132)이 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 프레임(110)의 이동방향을 제어할 수 있다. 또 작업대상면과 접하는 두 개의 조향휠(131)은 휠하우징(132)의 양측에 장착됨으로써 조향을 위해 휠하우징(132)이 회전하는 순간 상호 회전속도가 달라지거나 역으로 회전하는 방식으로 동작한다. 따라서 작업대상면과 조향휠(131)의 마찰 및 슬립을 최소화한 상태에서 원활한 조향을 구현할 수 있다.

조향휠(131)도 제1 및 제2구동휠(121,121a)과 마찬가지로 내장된 자석의 자력에 의해 작업대상면에 부착된 상태에서 구름운동을 할 수 있다. 따라서 작업 중 청소로봇(100)이 작업대상면으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 도 7에서 부호 135는 조향휠(131)의 회전을 감지하는 회전감지장치다. 회전감지장치(135)는 로터리 엔코더처럼 회전각을 감지하는 수단일 수 있고, 제1,2구동휠(121,121a)의 동작과 비교 판단하여 조향휠(131)의 슬립여부를 판단하는데 이용될 수 있다.

조향유닛(130)은 도 3에 도시한 바와 같이, 프레임(110)의 후방 양측에 각각 배치되는 두 구동휠(121,121a)과 함께 프레임(110)의 3점지지를 구현한다. 즉 조향휠(131)은 각 구동휠(121,121a)과 등거리를 유지하는 삼각구도로 배치됨으로써 프레임(110)의 3점지지를 구현한다. 이러한 구성은 선체(10)의 외면처럼 작업대상면이 곡면으로 이루어진 경우에도 각 구동휠(121,121a)과 조향휠(131)이 항상 작업대상면에 부착된 상태를 유지하도록 할 수 있다. 따라서 본 실시 예의 청소로봇(100)은 작업대상면에 곡면이나 요철면이 존재하는 경우에도 작업대상면에 안정적으로 부착된 상태에서 주행할 수 있다.

청소유닛(150)은 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 두 구동휠(121,121a) 사이에서 두 구동휠(121,121a)과 함께 회전되는 축에 연결되는 회전브러시(151)를 포함한다. 이러한 회전브러시(151)는 원통형 브러시 형태로 마련될 수 있고, 회전브러시(151)의 양단의 축은 각각 두 구동휠(121,121a)에 연결될 수 있다. 따라서 회전브러시(151)를 회전시키는 동력은 제1구동휠(121)을 구동하는 구동유닛(140)에 의해 전달되므로 회전브러시(151)를 회전 구동하기 위한 별도의 동력장치는 필요치 않게 되어 설치 비용 및 설치 공간을 줄일 수 있고, 별도의 동력장치 사용에 따른 동력 손실을 줄일 수 있게 된다. 한편 제1구동휠(121)의 회전력을 전달받아 회전하는 회전브러시(151)의 회전 속도를 높이기 위하여 회전브러시(151)와 제1구동휠(121) 사이의 축에는 제1구동휠(121)의 회전을 가속하여 회전브러시(151)에 전달하기 위한 가속기어부(142)가 설치되고, 회전브러시(151)와 제2구동휠(121a) 사이의 축에는 회전브러시(151)의 회전을 감속하여 제2구동휠(121a)에 전달하기 위한 감속기어부(143)가 설치될 수 있다. 가속기어부(142) 및 감속기어부(143)는 회전수를 변경할 수 있도록 일련의 기어장치와 기계요소인 축, 베어링을 조합하여 케이싱 내에 조립된 통상의 기어세트로 이루어질 수 있다. 이를 통해 제1구동휠(121)의 회전력을 전달받는 회전브러시(151)는 가속기어부(142)를 통해 제1구동휠(121) 보다 빠르게 회전되어 작업대상면을 청소하고, 회전브러시(151)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2구동휠(121a)은 감속기어부(151)를 통해 제1구동휠(121)과 동일한 회전수로 회전되게 된다. 따라서 하나의 구동모터(123)를 통하여 구동휠(121,121a)과 회전브러시(151)를 동시에 회전시키게 된다.

한편 복수의 스러스터(181~186)는 프레임(110)의 전방 양측과 후방 양측에 각각 설치되며 프레임(110)의 상하방향으로 추진력을 발생시키는 4개의 수직스러스터(181~184)와, 프레임(110)의 양 측방에 각각 설치되며 프레임(110)의 전후방향으로 추진력을 발생시키는 2개의 측방스러스터(185,186)를 포함할 수 있다. 여기서는 4개의 수직스러스터와 2개의 측방스러스터가 적용된 경우를 예시하지만, 이들 스러스터의 수는 설계에 따라 변경될 수 있다.

수직스러스터들(181~184)은 상방향 또는 하방향으로 추진력을 발생시킴으로써 청소로봇(100)이 수중에서 유영할 때 상승하거나 하강하도록 할 수 있고, 상호 회전속도나 회전방향을 달리하는 방식으로 청소로봇(100)이 X축을 중심으로 회전하며 유영하도록 할 수 있다. 또 청소로봇(100)이 작업대상면에 부착상태에서 청소작업을 할때는 작업대상면 쪽으로 추진하도록 하여 청소로봇(100)의 자세를 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

측방스러스터들(185,186)은 청소로봇(100)이 수중에서 유영할 때 프레임(110)의 전후방향으로 추진력을 부여할 수 있다. 또 양측의 회전을 상호 달리하거나 어느 하나를 선택적으로 구동하는 방식으로 청소로봇(100)의 선회유영이 가능하도록 할 수 있다. 본 실시 예는 양측의 두 측방스러스터(185,186)가 프레임(110)의 외측에 설치된 경우를 제시하지만, 두 측방스러스터(185,186)는 프레임(110)의 내측에 배치될 수도 있다.

제어유닛(190)은 도 4에 도시한 바와 같이, 프레임(110) 후방 쪽의 중앙에 설치된다. 이러한 제어유닛(190)은 도 8에 도시한 바와 같이, 프레임(110)에 설치되는 기기들의 동작제어를 위한 제어패널을 포함한 각종 제어기기들(191)를 수용하며 그 둘레와 전면이 폐쇄되고 후면이 개방되는 원통형 제어케이스(192)와, 제어케이스(192)의 후면에 밀봉 가능하게 결합되며 다수의 케이블이 연결되는 케이블연결블록(193)을 포함한다.

제어케이스(192)의 후면과 케이블연결블록(193)이 연결되는 부분에는 수밀유지가 가능한 패킹(194)이 개재될 수 있다. 케이블연결블록(193)은 제어케이스(192) 내부의 각종 제어기기(191)와 연계되는 다수의 케이블단자(193a)를 구비한다. 외부의 조종설비와 전원공급설비로부터 연장되는 케이블(20)은 케이블연결블록(193)의 후면부에 연결된다.

이러한 제어유닛(190)은 프레임(110)의 후면 중앙부에 설치됨으로써 본연의 기능뿐 아니라 청소로봇(100) 전체의 균형을 유지하는데 기여한다. 특히 원통형 제어케이스(192)는 그 중심선(195)이 프레임(110)의 전후방향 중심선과 평행하게 배치됨으로써 청소로봇(100) 양측의 무게가 균일하도록 할 수 있다. 또 제어케이스(192)는 원통형태이기 때문에 청소로봇(100)이 수중에서 동작할 때 유체에 대한 저항을 줄일 수 있다. 따라서 청소로봇(100)의 안정된 수중 유영 및 주행이 가능하도록 한다.

또 본 실시 예의 청소로봇(100)은 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 수중 유영을 하거나 작업대상면을 주행하는 과정에서 전방 및 후방상황과 양측방의 상황을 감시하는 카메라들이 설치된다. 즉 프레임(110)의 전방에 설치된 전방카메라(201)와, 프레임(110)의 후방에 설치된 후방카메라(202)와, 양측면 에 각각 설치된 두 측방카메라(203)를 포함한다. 전방 및 후방카메라(201,202)는 넓은 각도를 촬영할 수 있는 파노라마카메라일 수 있다. 또 프레임(110)의 전방 및 후방과 양측방에는 다수의 조명장치(205)가 설치된다.

또 프레임(110) 전방에는 청소로봇(100)이 주행하는 과정에서 전방의 장애물을 탐지할 수 있는 레이저비젼시스템이 설치된다. 레이저비젼시스템은 전방을 향하여 레이저빔 조사하는 하나 이상의 조사장치(211)와, 레이저빔에 대한 영상을 획득하여 장애물 존재여부를 판독할 수 있도록 하는 레이저비젼카메라(212)를 포함할 수 있다. 레이저비젼시스템을 통하여 주행할 경로에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 청소로봇(100)은 장애물을 우회하여 주행하도록 제어될 수 있다.

다음은 이러한 수중 청소로봇의 동작 및 사용법에 관하여 설명한다.

선박의 외면에 부착된 물이끼, 따개비 등과 같은 이물질을 청소할 때는 선박을 부두에 정박시킨다. 이 상태에서 지상이나 선박의 갑판에 비치된 조종설비 및 전원공급설비와 청소로봇(100)을 케이블(20)로 연결한다. 케이블(20)은 권취드럼에 권취된 상태를 유지함으로써 수중으로 진입하는 청소로봇(100)의 위치에 따라 그 길이를 길거나 짧게 조절할 수 있다. 케이블(20)을 연결한 후에는 청소로봇(100)을 수중으로 진입시킨다. 이때는 선박이나 육상에 비치된 크레인 등의 인양수단을 이용할 수 있다.

진수된 청소로봇(100)은 관리자가 조종설비를 이용하여 원격 제어함으로써 수중에서 유영하며 선체(10)의 작업영역으로 접근할 수 있다. 이때 청소로봇(100)은 수직스러스터들(181~184)의 동작에 의해 부양 및 자세를 제어할 수 있고, 측방스러스터들(185,186)의 동작에 의해 물속에서 원하는 위치로 이동할 수 있다.

작업영역에 도착한 청소로봇(100)은 수직 및 측방스러스터들(181~186)의 동작에 의해 자세를 잡으면서 작업대상면에 부착된다. 즉 두 구동휠(121,121a)과 조향휠(131)이 자력에 의해 작업대상면에 부착된다. 조류나 파도의 영향이 커서 보다 안정적인 부착이 필요할 때는 복수의 수직스러스터(181~184)가 동작하여 청소로봇(100)을 작업대상면에 밀착시킬 수 있다.

작업대상면에 부착된 청소로봇(100)은 정해진 프로그램 또는 조종설비를 이용한 관리자의 지령에 따라 작업대상면을 주행하면서 청소를 수행할 수 있다. 이때는 구동유닛(140)의 동작에 의해 주행이 이루질 수 있고, 조향유닛(130)의 동작에 의해 주행방향이 제어될 수 있다. 그리고 이처럼 주행하는 가운데 청소유닛(150)이 동작함으로써 작업대상면의 청소가 이루어지고, 청소과정에서 이탈하는 이물질은 이물수거장치에 의해 수거될 수 있다.

주행과정에서 두 구동휠(121,121a)과 조향휠(131)은 3점지지를 구현하기 때문에 이들이 항상 작업대상면에 부착된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 작업대상면에 곡면이나 요철면이 존재하는 경우에도 청소로봇(100)이 안정적으로 주행할 수 있다.

청소과정에서 청소로봇(100)을 원격 조종하는 관리자는 전방 및 후방카메라(201,202)와 양 측방카메라(203)을 통하여 획득되는 영상을 보면서 청소전과 청소후 상태를 판단할 수 있고, 필요 시 주행속도, 주행경로 등을 원격 제어할 수 있다.

100: 수중 청소로봇, 110: 프레임,
121: 제1구동휠, 121a: 제2구동휠,
130: 조향유닛, 131: 조향휠,
140: 구동유닛, 151: 회전브러시,
181~184: 수직스러스터, 185,186: 측방스러스터,
190: 제어유닛, 192: 제어케이스,
201: 전방카메라, 202: 후방카메라,
203: 측방카메라.

Claims

프레임;
상기 프레임의 양측에 각각 설치되며 자력에 의해 작업대상면에 접하는 제1구동휠 및 제2구동휠;
상기 제1구동휠을 구동하는 주행구동부를 구비하는 구동유닛; 및
회전에 의해 상기 작업대상면을 청소하는 회전브러시를 구비한 청소유닛;을 포함하고,
상기 회전브러시는 상기 제1구동휠의 회전력을 전달받아 회전하도록 마련되는 수중 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 회전브러시는 원통형 브러시를 포함하고, 상기 원통형 브러시의 양단의 축은 각각 상기 제1구동휠과 상기 제2구동휠에 연결되는 수중 청소로봇.
제 2항에 있어서,
상기 제1구동휠의 회전을 가속하여 상기 회전브러시에 전달하도록 상기 제1구동휠과 상기 회전브러시 사이의 축에 설치된 가속기어부와, 상기 회전브러시의 회전을 감속하여 상기 제2구동휠에 전달하도록 상기 회전브러시와 상기 제2구동휠 사이의 축에 설치된 감속기어부를 포함하는 수중 청소로봇.
제 3항에 있어서,
상기 감속기어부는 상기 회전브러시의 회전수를 상기 제1구동휠의 회전수와 동일하도록 감속하는 수중 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 주행구동부는 동력을 발생하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 상기 제1구동휠로 전달하는 동력전달장치를 포함하는 수중 청소로봇.
제 5항에 있어서,
상기 동력전달장치는 상기 구동모터의 축에 결합된 구동베벨기어와, 상기 구동베벨기어와 이물림하는 피동베벨기어와, 상기 피동베벨기어의 축에 결합된 구동풀리와, 상기 제1구동휠의 축에 결합된 피동풀리와, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 구동벨트 및 상기 구동벨트의 장력을 조절하는 텐서너를 포함하는 수중 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 프레임에 설치되며 상기 제1구동휠 및 상기 제2구동휠과 함께 3점지지를 구현하는 조향휠 및 상기 조향휠을 동작시키는 조향구동부를 갖춘 조향유닛을 더 포함하는 수중 청소로봇.
제 1항에 있어서,
상기 프레임의 전방 양측과 후방 양측에 각각 설치되며 상기 프레임의 상하방향으로 추진력을 발생시키는 수직스러스터와,
상기 프레임의 양 측방에 각각 설치되며 상기 프레임의 전후방향으로 추진력을 발생시키는 측방스러스터를 더 포함하는 수중 청소로봇.