KR20160032640A - 수중청소로봇 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중의 슬러지 등의 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하를 측정하여 이물제거수단 및 주행수단을 제어할 수 있는 수중청소로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 펌프를 구비하는 로봇몸체와, 상기 로봇몸체에 배치되어 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행수단과, 상기 로봇몸체에 배치되어 상기 펌프의 흡입력을 매개로 이물을 제거하도록 제공되는 이물제거수단 및 상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부를 구비한다. 이러한 구성으로, 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 주행수단의 이동속도를 제어하여 보다 효율적인 청소작업을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

수중청소로봇 및 그 제어방법{CLEANING ROBOT FOR UNDERWATER USE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 수중청소로봇 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중의 슬러지 등의 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하를 측정하여 이물제거수단 및 주행수단을 제어할 수 있는 수중청소로봇 및 그 제어방법에 관한 것이다.

고온의 설비가 사용되는 제철소는 제철 설비, 철강 제품 등의 냉각을 위하여 다량의 냉각수를 사용하게 된다. 이 냉각수를 처리하기 위해서는 수조가 필수적으로 존재해야 하며, 사용되는 용도에 따라 이 냉각수 내에서 물리적 이물질, 화학적 이물질 등이 유입하게 된다.

이러한 이물질 함유 용수가 수조에 머무는 시간이 길어지면, 이물질이 침전되어 슬러지를 형성하게 된다. 이러한 슬러지를 제거하지 않고 계속 사용하게 되면 수조 설비 자체가 파손될 뿐만 아니라 냉각수를 사용하는 제철 설비 및 장치 또한 고장 발생 확률이 높아지게 된다. 결론적으로 수조 내에 침전되는 슬러지를 제거해야 한다.

이러한 슬러지를 제거하기 위해 종래에는 수조 내의 용수를 모두 방류하고 작업자가 직접 수조 내부로 들어가 펌프장치 등을 통해 슬러지를 제거하는 작업을 실시하거나 또는 수조 설비에 구비된 크레인 등의 장비를 이용하여 수조 하부에 침전된 슬러지를 외부로 배출하여 제거하였다. 이 경우 해당 수조를 사용하는 공정은 일시 정지하게 되므로, 이는 제철 공정의 생산성을 떨어드리는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 제안된 일 방법으로는, 청소로봇을 제작하여 수조내의 물을 제거하지 않은 상태에서 수조 내부로 들어가 슬러지를 청소하는 방법이다. 이 방식의 장점은 공장이 가동되고 있는 상황에서도 청소가 가능하다는 것이다. 따라서 정기적으로 청소가 가능하게 되어 슬러지 청소 작업이 효율적으로 진행될 수 있다.

도 1은 종래 수중청소로봇을 개략적으로 도시해 보인 도면이다.

도 1을 참고하면, 종래 수중청소로봇(10)은 펌프 및 동력부가 배치되는 메인몸체(20)와, 상기 메인몸체(20)의 전방에 배치되어 상기 메인몸체(20)가 이동하는 방향에 쌓여있는 이물을 제거하는 청소헤드부(30)와, 상기 메인몸체(20)의 하측에 배치되어 상기 메인몸체(20)를 이동시키는 주행부(40)로 구비된다.

이러한 수중청소로봇(10)은 일정한 속도로 이동하면서 청소헤드부(30)의 하측면에 구비되어 있는 브러쉬(33)가 일정한 속도록 회전하면서 전방에 쌓여있는 이물을 제거한다. 이는 상기 수중청소로봇(10)이 이동하는 방향의 지면에 일정한 양의 슬러지가 쌓여있는 경우에 효율적으로 청소가 이루어 진다.

하지만, 수조 내에서 슬러지는 모든 영역에서 동일하게 쌓여있지 않고, 위치에 따라 쌓여있는 양이 다르고, 쌓여있는 슬러지의 강성 또한 다를 것이다. 이러한 슬러지를 제거하기 위하여 일정한 이동속도와, 일정한 흡입력을 제공한다면 위치에 따라 잔류하는 슬러지가 발생하게 되어 청소 효율이 낮아지는 문제점이 있다.

또한, 슬러지가 다량 쌓여있어 기준치 이상의 슬러지가 지속적으로 흡입되는 경우에는 흡입펌프에 과부하가 발생하여 흡입펌프가 멈추게 되어 더 이상 청소작업을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 주행수단의 이동속도를 제어하여 위치에 따라 이물 흡입량을 조절할 수 있는 수중청소로봇 및 그 제어방법을 제공 하는 데에 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 이물제거수단의 흡입속도를 제어하여 위치에 따라 이물 흡입량을 조절할 수 있는 수중청소로봇 및 그 제어방법을 제공 하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 이물을 흡입하는 상황에서 과부하가 걸리는 경우 각 구성에 인가되는 전류를 차단하여 과부하에 의한 고장을 방지할 수 있는 수중청소로봇 및 그 제어방법을 제공 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중청소로봇은, 펌프를 구비하는 로봇몸체; 상기 로봇몸체에 배치되어, 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행수단; 상기 로봇몸체에 배치되어, 상기 펌프의 흡입력을 매개로 이물을 제거하도록 제공되는 이물제거수단; 및 상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 상기 펌프의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 펌프의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 펌프와 상기 주행수단 및 이물제거수단에 인가되는 전류를 차단하도록 제어할 수도 있다.

상기 이물제거수단은 상기 로봇몸체가 이동하는 방향에 배치되고, 상기 펌프와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부; 상기 이물흡입부에 회전되게 설치되고, 상기 이물흡입부로 이물을 안내하는 이송스크류; 상기 이물흡입부에 설치되고, 상기 이송스크류가 회전하도록 동력을 제공하는 스크류 구동모터; 및 상기 스크류 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 스크류 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 스크류 구동모터의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어부;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 스크류 구동모터에 인가되는 전류를 차단하도록 제어할 수도 있다.

상기 주행수단은 상기 로봇몸체의 양측에 배치되고, 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행부; 상기 로봇몸체에 배치되고, 상기 주행부가 동작하도록 동력을 제공하는 주행부 구동모터; 및 상기 주행부 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 기 설정된 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어부;를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어할 수도 있다.

나아가, 상기 제어부는 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류를 차단하도록 제어할 수도 있다.

이에 더하여, 상기 제어부는 상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터 또는 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프에 인가되는 전류를 차단하도록 제어할 수도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중청소로봇의 제어방법은, 주행수단에 의하여 로봇몸체를 이동시키는 주행단계; 흡입력을 제공하는 펌프와 연결된 이물제거수단에 의하여 이물을 흡입하는 이물흡입단계; 상기 펌프에 걸리는 부하를 측정하는 부하측정단계; 및 상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 구동제어단계;를 포함한다.

그리고, 상기 부하측정단계는 상기 펌프의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 것이고, 상기 구동제어단계는, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 구동제어단계는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 펌프와 상기 주행수단 및 이물제거수단에 인가되는 전류를 차단하는 전류차단단계;를 더 포함할 수도 있다.

상기 이물흡입단계는 상기 펌프와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부에 회전되게 설치되는 이송스크류가 스크류 구동모터의 구동에 의하여 상기 이물흡입부로 이물을 안내하는 이물이송단계; 상기 스크류 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 스크류 구동모터 소비전류측정단계; 및 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 스크류 구동모터의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어단계;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 스크류 구동모터 제어단계는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 낮추는 스크류 구동모터 목표전류 변경단계;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 스크류 구동모터 제어단계는 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 스크류 구동모터에 인가되는 전류를 차단하는 스크류 구동모터 전류차단단계;를 더 포함할 수도 있다.

상기 주행단계는 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행부에 동력을 제공하는 주행부 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 주행부 구동모터 소비전류측정단계; 및 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어단계;를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 주행부 구동모터 제어단계는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추는 주행부 구동모터 목표전류 변경단계;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 주행부 구동모터 목표전류 변경단계는 상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어될 수도 있다.

나아가, 상기 주행부 구동모터 제어단계는 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류를 차단하는 주행부 구동모터 전류차단단계;를 더 포함할 수도 있다.

이에 더하여, 상기 구동제어단계는 상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터 또는 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프에 인가되는 전류를 차단하는 펌프 전류차단단계;를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 의한 수중청소로봇 및 그 제어방법에 따르면, 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 주행수단의 이동속도를 제어하여 보다 효율적인 청소작업을 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 이물을 흡입하는 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 이물제거수단의 흡입속도를 제어하여 위치에 따라 이물 흡입량을 조절할 수 있어, 펌프에 과부하가 발생하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 이물을 흡입하는 상황에서 과부하가 걸리는 경우 각 구성에 인가되는 전류를 차단하여 과부하에 의한 고장을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 수중청소로봇을 개략적으로 도시해 보인 측면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇을 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 3의 (a)는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 이물제거수단을 개략적으로 도시해 보인 사시도,
도 3의 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 이물제거수단을 개략적으로 도시해 보인 배면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법을 나타내는 제어 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 이물흡입단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 스크류 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 주행단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 주행부 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 추가적인 주행부 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 펌프 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도,
도 12는 본 발명의 제어방법이 적용된 수중청소로봇과 종래 수중청소로봇의 작업능률을 비교한 그래프,
도 13의 (a)는 종래 수중청소로봇의 각 구성에서 소비되는 전류를 실시간으로 나타낸 그래프,
도 13의 (b)는 본 발명의 제어방법이 적용된 수중청소로봇의 각 구성에서 소비되는 전류를 실시간으로 나타낸 그래프이다.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 수중청소로봇 및 그 제어방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하에서 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇을 도시해 보인 사시도이고, 도 3의 (a) 및 (b)는 상기 수중청소로봇의 이물제거수단을 도시해 보인 사시도 및 배면도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명인 수중청소로봇(100)은 펌프(210)를 구비하는 로봇몸체(200)와, 상기 로봇몸체(200)에 배치되어 상기 로봇몸체(200)를 이동하도록 제공되는 주행수단(300)과, 상기 로봇몸체(200)에 배치되어, 상기 펌프(210)의 흡입력에 의하여 상기 로봇몸체(200)의 이동방향에 쌓여있는 이물을 제거하도록 제공되는 이물제거수단(400), 그리고 상기 펌프(210)에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단(300) 또는 이물제거수단(400) 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.

상기 제어부(500)는 수중청소로봇(100)을 전반적으로 제어한다. 상기 제어부(500)는 제어프로그램과, 제어프로그램을 저장하는 플래시 메모리 등의 비휘발성의 메모리와, 제어프로그램의 적어도 일부를 로딩하는 램과 같은 휘발성의 메모리와, 로딩된 제어프로그램을 실행하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

상기 제어부(500)에는 청소 작업 시 상기 펌프(210)의 목표전류 값이 미리 설정되어 있고, 상기 펌프(210)의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 펌프(210)의 목표전류 값에 수렴하도록 상기 주행수단(300) 또는 이물제거수단(400) 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어한다.

예를 들어, 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 펌프(210)의 목표전류 값보다 작으면 펌프(210)의 흡입에 여유가 있으므로 흡입하는 이물의 양을 늘려줄 수 있다. 따라서, 상기 주행수단(300)의 속도를 높여서 이물이 많은 영역으로 로봇몸체(200)를 이동시키거나, 이물제거수단(400)의 이물흡입 속도를 높여서 보다 많은 양의 이물을 흡입할 수 있도록 할 수 있다.

반면, 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 펌프(210)의 목표전류 값보다 크면 펌프(210)의 흡입에 여유가 없으므로 흡입하는 이물의 양을 줄여줄 필요가 있다. 따라서, 상기 주행수단(300)의 속도를 낮추거나, 이물제거수단(400)의 이물흡입 속도를 낮춰 보다 적은 양의 이물을 흡입하도록 제어 할 수 있다.

그리고, 상기 제어부(500)는 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값 보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 펌프(210)와 상기 주행수단(300) 및 이물제거수단(400)에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다. 즉, 상기 펌프(210)의 목표전류 값보다 소비전류 값이 큰 상태는 과부하 상태인 것이고 이러한 과부하 상태가 일정시간 이상 지속되면 펌프가 과열되어 멈추는 현상이 발생하므로 이를 미연에 방지하기 위하여 각 구성에 인가되는 전류를 차단하는 것이다.

상기 로봇몸체(200)는 복수 개의 빔이 체결되어 전체적으로 직육면체 형태의 프레임으로 마련되며, 흡입되는 이물이 이송되는 배관(220)과, 상기 배관(220)과 연결되어 이물을 흡입하는 흡입력을 제공하는 펌프(210)와, 상기 주행수단(300) 및 이물제거수단(400)이 체결되고, 상기 제어부(500)가 구비된다. 물론, 상기 로봇몸체(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고 로봇몸체(200)에 설치되는 다양한 구성들에 의하여 그 형태가 변형될 수 있다. 그리고, 상기 로봇몸체(200)에는 흡입한 이물을 외부로 배출하기 위한 배출호스와 연결되는 관이 구비될 수 있다.

상기 이물제거수단(400)은, 도 3을 참고하면, 상기 로봇몸체(200)가 이동하는 방향에 배치되고 상기 펌프(210)와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부(410)와, 상기 이물흡입부(410)에 회전되게 설치되고 상기 이물흡입부(410)로 이물을 안내하는 이송스크류(420)와, 상기 이물흡입부(410)에 설치되고 상기 이송스크류(420)가 회전하도록 동력을 제공하는 스크류 구동모터(430), 그리고 상기 스크류 구동모터(430)의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어부(440)를 포함한다.

상기 이물흡입부(410)는 상기 로봇몸체(200)에 체결되는 지지플레이트(411)와, 상기 지지플레이트(411)에 관통되게 형성되고 상기 펌프(210)와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입구(412)로 구비된다.

상기 지지플레이트(411)는 상기 로봇몸체(200)가 이동하는 방향에 대하여 수직한 방향으로 긴 사각평판 형태로 마련되어, 상측면은 상기 로봇몸체(200)에 대하여 회동하도록 체결되고, 하측면에는 이물을 파쇄 및 상기 이물흡입구(412)로 모으도록 상기 이송스크류(420)가 회전되게 설치된다. 물론, 상기 지지플레이트(411)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 로봇몸체(200)가 투입되어 이물을 제거하는 영역의 형상에 대응하여 다양하게 마련될 수도 있다.

상기 이물흡입구(412)는 일측부가 상기 지지플레이트(411)의 중심에 상측면과 하측면이 관통되도록 형성된 영역에 체결되고, 타측부는 상기 펌프(210)와 연결되는 배관(220)과 연결되어 상기 이송스크류(420)에 의하여 분쇄되어 모이는 이물을 흡입한다. 그리고, 상기 이송스크류(420)에 의하여 이동되어 오는 이물을 모아서 흡입할 수 있도록 후드(hood) 형태로 마련된다. 물론, 상기 이물흡입구(412)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니고 이물을 흡입할 수 있는 어떠한 형태로도 마련될 수 있다.

상기 이송스크류(420)는 상기 지지플레이트(411)의 하측면 길이 방향으로 회전되게 설치되고, 상기 이물흡입구(412)를 가로지르도록 배치되며, 상기 이물흡입구(412)를 기준으로 서로 반대방향의 스크류선이 형성되도록 마련된다. 이물은 스크류선을 타고 이동하게 되므로, 상기 이물흡입구(412)를 중심으로 서로 반대방향으로 스크류선이 형성되어 있으므로, 상기 이송스크류(420)가 회전하면서 지면에 쌓여있는 이물을 중심에 위치한 이물흡입구(412)를 향하여 이동시킨다. 그리고, 상기 이송스크류(420)는 끝날을 날카롭게 형성하여 딱딱하게 굳어있는 이물을 파쇄할 수 있도록 형성된다.

상기 스크류 구동모터(430)는 상기 지지플레이트(411)의 상측면에 설치되고, 상기 이송스크류(420)와 연결되어 상기 이송스크류(420)가 회전하도록 회전동력을 전달한다. 이러한 회전동력을 전달하기 위하여, 상기 스크류 구동모터(430)와 함께 회전하는 제1 기어(451)가 마련되고, 상기 이송스크류(420)와 함께 회전하는 제2 기어(452)가 마련되고, 상기 제1 기어(451)와 제2 기어(452)에 체결되어 상기 스크류 구동모터(430)의 회전력을 상기 이송스크류(420)에 전달하는 체인(453)으로 구성될 수 있다. 물론, 상기 회전동력을 전달하기 위한 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 동력 전달 수단이 적용될 수 있다.

상기 스크류 구동모터 제어부(440)는 상기 스크류 구동모터(430)를 제어한다. 상기 스크류 구동모터 제어부(440)는 제어프로그램과, 제어프로그램을 저장하는 플래시 메모리 등의 비휘발성의 메모리와, 제어프로그램의 적어도 일부를 로딩하는 램과 같은 휘발성의 메모리와, 로딩된 제어프로그램을 실행하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

상기 스크류 구동모터 제어부(440)에는 청소 작업시 상기 이송스크류(420)를 적정한 속도로 회전할 수 있도록 동력을 발생하는 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값이 미리 설정되어 있고, 상기 스크류 구동모터(430)의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값에 수렴하도록 상기 스크류 구동모터(430)의 구동을 제어한다.

그리고, 상기 제어부(500)는 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 상기 펌프(210)의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 상기 펌프(210)의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값을 낮추도록 제어한다.

따라서, 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값이 높아지면 더 많은 전류가 인가되어 상기 이송스크류(420)가 미리 설정되어 있던 속도보다 빠르게 회전하게 되고, 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값이 낮아지면 더 작은 전류가 인가되어 상기 이송스크류(420)가 미리 설정되어 있던 속도보다 느리게 회전하게 되어, 상기 이물흡입구(412)로 모이는 이물의 양을 조절하여 보다 효율적으로 펌프(210)를 운용할 수 있다.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 스크류 구동모터(430)의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 스크류 구동모터(430)에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다.

예를 들어, 상기 이송스크류(420)에 철사 등의 물체가 끼어서 회전하지 못하는 경우, 상기 펌프(210)가 동작하지 않아 이물이 흡입되지 않고 상기 이물흡입구(412) 측에 지속적으로 쌓이는 등의 경우에 상기 스크류 구동모터(430)에 지속적으로 전류를 인가하게 되면 스크류 구동모터(430)에 과부하가 걸려서 고장의 염려가 있다. 따라서 이러한 경우 상기 스크류 구동모터(430)의 고장을 예방하기 위하여 스크류 구동모터(430)에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다.

상기 주행수단(300)은 상기 로봇몸체(200)가 구조물 내부를 이동할 수 있도록 제공되며, 이를 위하여 상기 주행수단(300)은 상기 로봇몸체(200)의 양측에 배치되는 주행부(310)와, 상기 주행부(310)가 동작하도록 동력을 제공하는 주행부 구동모터(320), 그리고 상기 주행부 구동모터(320)의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어부(330)로 구비된다.

상기 주행부(310)는 상기 주행부 구동모터(320)에 연결되어 회전력을 전달받는 구동휠(311)과, 상기 로봇몸체(200)의 전방에 회전되게 설치되는 프론트휠(312)과, 상기 프론트휠(312)과 동일한 높이로 상기 로봇몸체(200)의 후방에 회전되게 설치되는 리어휠(313), 그리고 상기 구동휠(311), 프론트휠(312) 및 리어휠(313)에 체결되는 무한궤도연결체(314)로 구비된다.

상기 구동휠(311)은 상기 로봇몸체(200)의 양측에 배치되고, 상기 주행부 구동모터(320)와 연결되어 상기 주행부 구동모터(320)에서 발생하는 회전동력을 전달하도록 구성된다.

상기 프론트휠(312)은 상기 로봇몸체(200)의 전방에 회전되게 설치되고, 상기 리어휠(313)은 상기 프론트휠(312)과 동일한 높이로 상기 로봇몸체(200)의 후방에 회전되게 설치된다.

상기 무한궤도연결체(314)는 상기 구동휠(311), 프론트휠(312) 및 리어휠(313)에 체결되어 상기 주행부 구동모터(320)에서 발생하는 회전동력을 상기 구동휠(311)로부터 전달받아 회전한다. 따라서, 상기 무한궤도연결체(314)가 지면 상에 놓이게 되어 상기 로봇몸체(200)를 구조물 내부에서 이동할 수 있도록 마련된다.

그리고, 상기 주행부(310)는 상기 무한궤도연결체(314)의 지면에 대한 밀착력을 높이기 위하여 복수 개의 보조휠(315)을 더 구비할 수 있다. 상기 보조휠(315)은 상기 프론트휠(312)과 상기 리어휠(313) 사이에 배치되고 상기 로봇몸체(200)에 회전되게 체결된다.

또한, 상기 무한궤도연결체(314)는 외주면을 따라서 소정 간격으로 스파이크블록이 형성되어 있어 지면에 대한 마찰력을 향상시켜 미끄러운 지면에서도 상기 무한궤도연결체(314)가 헛도는 것을 방지하여 주행 효율을 유지시키거나 향상시킬 수 있다.

물론, 상기 로봇몸체(200)를 이동시키기 위한 주행부(310)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 물체를 이동시킬 수 있는 어떠한 기계적 이동방법이 적용될 수 있다.

상기 주행부 구동모터(320)는 상기 로봇몸체(200)의 후단에 배치되며, 안정적인 주행을 위하여 상기 로봇몸체(200)의 양측에 배치되는 구동휠(311)에 각각 연결되도록 한 쌍으로 제공될 수 있다. 물론, 상기 주행부 구동모터(320)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니고 복수의 기어 등과 연결되어 동력을 전달할 수도 있다. 또한, 상기 로봇몸체(200)를 이동시키기 위한 동력을 발생시키는 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 내연기관 엔진 등의 다른 동력발생 수단이 적용될 수도 있다.

상기 주행부 구동모터 제어부(330)는 상기 주행부 구동모터(320)를 제어한다. 상기 주행부 구동모터 제어부(330)는 제어프로그램과, 제어프로그램을 저장하는 플래시 메모리 등의 비휘발성의 메모리와, 제어프로그램의 적어도 일부를 로딩하는 램과 같은 휘발성의 메모리와, 로딩된 제어프로그램을 실행하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

상기 주행부 구동모터 제어부(330)는 청소 작업시 상기 로봇몸체(200)를 이동하기 위한 적정한 이동속도를 발생할 수 있는 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값이 미리 설정되어 있고, 상기 주행부 구동모터(320)의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값에 수렴하도록 상기 주행부 구동모터(320)의 구동을 제어한다.

그리고, 상기 제어부(500)는 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 상기 펌프(210)의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프(210)의 소비전류 값이 상기 펌프(210)의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 낮추도록 제어한다.

따라서, 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값이 높아지면 더 많은 전류가 인가되어 미리 설정되어 있던 속도보다 빠르게 이동하게 되고, 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값이 낮아지면 더 작은 전류가 인가되어 미리 설정되어 있던 속도보다 느리게 이동하게 되어, 흡입되는 이물의 양을 조절하여 보다 효율적으로 펌프(210)를 운용할 수 있다.

또한, 상기 제어부(500)는 상기 주행부 구동모터(320)의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 주행부 구동모터(320)에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다.

예를 들어, 상기 주행부(310)에 철사 등의 물체가 끼어서 이동하지 못하는 경우 상기 주행부 구동모터(320)에 지속적으로 전류를 인가하게 되면 주행부 구동모터(320)에 과부하가 걸려서 고장의 염려가 있다. 따라서 이를 예방하기 위하여 상기 주행부 구동모터(320)에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다.

나아가, 상기 제어부(500)는 상기 스크류 구동모터(430)의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 높이고, 상기 스크류 구동모터(430)의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터(430)의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 낮추도록 제어한다.

즉, 상기 스크류 구동모터(430)의 소비전류 값이 목표전류 값보다 작은 경우는 상기 이송스크류(420)에 이송되는 이물이 적어서 상기 스크류 구동모터(430)에 부하가 적게 걸리는 것이므로, 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 높여서 상기 주행부(310)를 보다 빠르게 이동하여 보다 많은 이물을 이송하도록 제어하는 것이다. 그리고, 상기 스크류 구동모터(430)의 소비전류 값이 목표전류 값보다 큰 경우는 상기 이송스크류(420)에 이송되는 이물이 많아서 상기 스크류 구동모터(430)에 부하가 크게 걸리는 것이므로, 상기 주행부 구동모터(320)의 목표전류 값을 낮춰서 상기 주행부(310)를 보다 느리게 이동하여 보다 적은 이물을 이송하도록 제어하는 것이다.

이에 더하여, 상기 제어부(500)는 상기 스크류 구동모터(430) 또는 주행부 구동모터(320) 중 적어도 어느 하나에 인가되는 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프(210)에 인가되는 전류를 차단한다.

이는, 상기 스크류 구동모터(430) 또는 주행부 구동모터(320)에 오작동 등이 발생하여 공급되던 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프(210)에 인가되는 전류를 차단하여 과부하에 의한 상기 펌프(210)의 고장을 예방하거나, 원활한 청소 작업이 수행되지 않는 상황으로 상기 펌프(210)에 의한 에너지 소모를 절약하기 위함이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 상기에서 설명된 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에 대하여 설명한다. 이하에서 설명되는 각 구성은 그 도면부호를 생략하였지만, 상기 설명한 구성과 동일한 구성이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 전체적인 제어방법을 나타내는 제어 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법은, 주행수단에 의하여 로봇몸체를 이동시키는 주행단계(S10)와, 흡입력을 제공하는 펌프와 연결된 이물제거수단에 의하여 이동하는 방향에 쌓여있는 이물을 흡입하는 이물흡입단계(S20)와, 상기 펌프에 걸리는 부하를 측정하는 부하측정단계(S30), 그리고 상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단또는 이물제거수단의 구동을 제어하는 구동제어단계(S40, S50)를 포함한다.

여기서, 상기 부하측정단계(S30)는 상기 펌프의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 것이고, 상기 구동제어단계(S40, S50)는 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행수단의 구동을 제어(S40)하거나 또는 이물제거수단의 구동을 제어(S50)하는 것이다.

즉, 상기 펌프의 용량을 감안하여 적정량의 이물을 흡입할 시 필요한 전류 값을 목표전류 값으로 미리 설정해 두고, 상기 펌프의 구동시 실시간으로 발생하는 소비전류 값을 측정하여 소비전류 값이 목표전류 값을 추종할 수 있도록 제어하는 것이다. 이때, 상기 주행수단과 이물제거수단을 각각 또는 함께 적절하게 제어하면 흡입되는 이물의 양을 실시간으로 조절할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법을 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 5를 참고하면, 주행수단에 의하여 로봇몸체를 이동(S110)시키면서, 펌프와 연결된 이물제거수단에 의하여 이물을 흡입(S120)하고, 상기 펌프의 구동시 발생하는 소비전류 값을 측정(S130)하여, 상기 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값에 수렴하도록 주행수단의 구동을 제어(S140) 하거나, 또는 상기 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값에 수렴하도록 이물제거수단의 구동을 제어(S150)하고, 이때, 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값 보다 크지 않거나(S160의 아니오) 큰 상태가 소정 시간 이하(S170의 아니오)로 유지되면 S110 단계로 되돌아 가서 청소작업을 지속적으로 수행한다. 그리고, 상기 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값 보다 큰 상태(S160의 예)가 소정 시간 이상 유지(S170의 예)되면 상기 펌프, 주행수단, 이물제거수단에 인가되는 전류를 차단(S180)한다.

이는 펌프의 과부하 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우 펌프의 고장으로 이어지게 되므로, 이러한 일차적으로 모든 구성에 인가되는 전류를 차단하여 청소작업을 중단하기 위함이다. 이 경우, 도면에 도시하지는 않았지만, 주행수단에는 다시 전류를 인가하여 로봇몸체를 외부로 이동시켜 점검을 수행할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 이물흡입단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 6을 참고하면, 상기 이물흡입단계는 상기 펌프와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부에 회전되게 설치되는 이송스크류가 스크류 구동모터의 구동에 의하여 상기 이물흡입부로 이물을 안내하는 이물이송단계(S210)와, 상기 스크류 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 스크류 구동모터 소비전류측정단계(S220), 그리고 상기 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값을 추종하고 있으면(S230의 예) 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록 상기 스크류 구동모터의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어단계(S240)를 포함한다.

그리고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우(S250)에는 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 높이도록(S260) 제어하고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우(S270)에는 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록(S280) 제어한다.

이는, 흡입되는 이물의 양에 따라 펌프에 걸리는 부하를 측정하여 여유가 있으면 스크류 구동모터에 보다 많은 전류를 인가하여 이송스크류의 속도를 높여 이물을 보다 빨리 이송시키고, 여유가 없으면 스크류 구동모터에 보다 작은 전류를 인가하여 이송스크류의 속도를 줄여 이물을 보다 느리게 이송시켜, 펌프에 과부하가 걸리는 것을 예방하기 위함이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 스크류 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 7을 참고하면, 이송스크류가 회전하여 펌프와 연결된 이물흡입부로 이물을 안내(S310)하면, 스크류 구동모터를 구동시 발생하는 소비전류 값을 측정(S320)하고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 스크류 구동모터의 목표전류 값에 수렴하도록 스크류 구동모터의 구동을 제어(S330)한다. 이때, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 스크류 구동모터의 목표전류 값 보다 크지 않거나(S340의 아니오) 큰 상태가 소정 시간 이하(S350의 아니오)로 유지되면 S310 단계로 되돌아 가서 청소작업을 지속적으로 수행한다. 그리고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 스크류 구동모터의 목표전류 값 보다 큰 상태(S340의 예)가 소정 시간 이상 유지(S350의 예)되면 상기 스크류 구동모터에 인가되는 전류를 차단(S360)한다.

이는 스크류 구동모터에서 소비되는 전류 값이 목표 값 보다 소정 시간 이상 지속되는 것은 스크류에 과부하가 걸리는 상황, 예를 들어 철사 등이 스크류에 감겨 스크류의 회전에 부하가 걸리는 등의 상황이 발생한 것으로 예상할 수 있으므로, 스크류 구동모터 및 스크류의 고장을 방지하기 위하여 인가되는 전류를 차단하는 것이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 주행단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 8을 참고하면, 상기 주행단계는 주행부 구동모터에 의해 동력을 제공받는 주행부에 의하여 로봇몸체가 이동(S410)하는 경우 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값을 측정하는 주행부 구동모터 소비전류측정단계(S420)와, 상기 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값을 추종하고 있으면(S430의 예) 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어단계(S440)를 포함한다.

그리고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우(S450)에는 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이도록(S460) 제어하고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우(S470)에는 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록(S480) 제어한다.

이는, 흡입되는 이물의 양에 따라 펌프에 걸리는 부하를 측정하여 여유가 있으면 주행부 구동모터에 보다 많은 전류를 인가하여 주행 속도를 높여 이물이 많이 쌓여있는 영역으로 로봇몸체를 이동시키고, 여유가 없으면 주행부 구동모터에 보다 작은 전류를 인가하여 로봇몸체를 보다 느리게 이동시켜, 펌프에 과부하가 걸리는 것을 예방하기 위함이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 주행부 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 9를 참고하면, 주행부 구동모터에 의해 동력을 제공받는 주행부에 의하여 로봇몸체가 이동(S510)하면, 주행부 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정(S520)하고, 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 주행부 구동모터의 목표전류 값에 수렴하도록 주행부 구동모터의 구동을 제어(S530)한다. 이때, 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 주행부 구동모터의 목표전류 값 보다 크지 않거나(S540의 아니오) 큰 상태가 소정 시간 이하(S550의 아니오)로 유지되면 S510 단계로 되돌아 가서 청소작업을 지속적으로 수행한다. 그리고, 상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 주행부 구동모터의 목표전류 값 보다 큰 상태(S540의 예)가 소정 시간 이상 유지(S550의 예)되면 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류를 차단(S560)한다.

이는 주행부 구동모터에서 소비되는 전류 값이 목표 값 보다 소정 시간 이상 지속되는 것은 주행부에 과부하가 걸리는 상황, 예를 들어 철사 등이 주행부에 감겨 주행부의 구동에 부하가 걸리는 등의 상황 또는 높은 턱에 의하여 더이상의 주행이 불가한 상황 등이 발생한 것으로 예상할 수 있으므로, 주행부 구동모터의 고장을 방지하기 위하여 인가되는 전류를 차단하는 것이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 추가적인 주행부 구동모터 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 10을 참고하면, 이송스크류가 회전하여 펌프와 연결된 이물흡입부로 이물을 안내(S610)하면, 스크류 구동모터를 구동시 발생하는 소비전류 값을 측정(S620)하고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 스크류 구동모터의 목표전류 값을 추종하고 있으면(S630의 예) 주행부 구동모터의 소비전류 값이 주행부 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어(S640)한다.

그리고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 작은 경우(S650)에는 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이도록(S660) 제어하고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 경우(S670)에는 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록(S680) 제어한다.

이는, 이송스크류에 걸리는 부하에 여유가 있으면 이물의 양이 적은 영역으로 예상할 수 있어 주행 속도를 높여 보다 많은 이물이 쌓여있는 영역으로 로봇몸체를 이동시키고, 이송스크류에 걸리는 부하에 여유가 없으면 주행부 구동모터에 보다 작은 전류를 인가하여 로봇몸체를 보다 느리게 이동시켜 스크류 구동모터에 과부하가 걸리는 것을 예방하기 위함이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 의한 수중청소로봇의 제어방법에서 펌프 전류차단단계를 나타내는 제어 흐름도이다.

도 11을 참고하면, 주행수단에 의하여 로봇몸체를 이동(S710)시키면서, 펌프와 연결된 이물제거수단에 의하여 이물을 흡입(S720)하고, 상기 펌프의 구동시 발생하는 소비전류 값을 측정(S730)하여, 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값에 수렴하도록 주행수단의 구동을 제어(S740)하고, 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되면(S750의 예) 펌프에 인가되는 전류를 차단(S780)하고, 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되지 않으면(S750의 아니오) S710 단계로 되돌아가 청소작업을 지속적으로 수행한다.

그리고, 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값에 수렴하도록 이물제거수단의 구동을 제어(S760)하고, 스크류 구동모터에 인가되는 전류가 차단되면(S770의 예) 펌프에 인가되는 전류를 차단(S780)하고, 스크류 구동모터에 인가되는 전류가 차단되지 않으면(S770의 아니오) S710 단계로 되돌아가 청소작업을 지속적으로 수행한다.

따라서, 주행부 구동모터 또는 스크류 구동모터 중 적어도 어느 하나에 인가되는 전류가 차단되면, 펌프에 인가되는 전류를 차단하도록 제어한다. 이는 과부하에 의한 펌프의 고장을 예방하거나, 원활한 청소 작업이 수행되지 않는 상황으로 지속적인 펌프의 구동에 의한 에너지 소모를 절약하기 위함이다.

도 12는 본 발명의 제어방법이 적용된 수중청소로봇과 종래 수중청소로봇의 작업능률을 시간에 대하여 비교한 그래프이다.

도 12를 참고하면, 'A'는 본 발명에 의한 수중청소로봇의 작업능률이고, 'B'는 종래의 수중청소로봇의 작업능률이다. 본 발명에 의한 수중청소로봇은 펌프에 걸리는 부하를 실시간으로 측정하여 주행수단 및 이물제거수단의 동작을 제어하여 펌프에 과부하가 걸리는 상황을 최소화하여, 목표 청소작업을 달성하기 위하여 지속적인 청소작업이 이루어진 상태이다.

이와 비교하여, 종래의 수중청소로봇은 가로축인 시간영역(t)의 40~140 구간에서 청소작업이 이루어지지 않고 있다. 이는 펌프에 과부하가 걸려 펌프가 정지된 것을 의미하다.

따라서, 본 발명에 의한 수중청소로봇에 의하면 펌프에 걸리는 과부하를 미연에 방지하여 효율적이고 지속적인 청소작업을 수행할 수 있다.

도 13의 (a)는 종래 수중청소로봇의 각 구성에서 소비되는 전류를 시간에으로 대하여 나타낸 그래프이고, 도 13의 (b)는 본 발명의 제어방법이 적용된 수중청소로봇의 각 구성에서 소비되는 전류를 시간에 대하여 나타낸 그래프이다.

도 13의 (a)를 참고하면, 'a'는 펌프의 소비전류 값이고, 'b'는 스크류 구동모터의 소비전류 값이고, 'c'는 주행부 구동모터의 소비전류 값이다. 가로축인 시간영역(t)의 1~40 구간에서 스크류 구동모터의 소비전류 값(b)과 주행부 구동모터의 소비전류 값(c)이 급상승하였다. 이는 이물이 많은 영역에 진입한 것으로 펌프에도 다량의 이물이 흡입되어 펌프의 소비전류 값(a)이 증가하게 되어, 지속적인 과부하에 의하여 시간영역(t)의 80~200 구간에서는 펌프가 정지되는 상황이 발생하였다.

이와 비교하여, 본 발명에 의한 수중청소로봇은 펌프의 목표전류 값을 미리 설정하여 두고, 펌프의 소비전류 값이 펌프의 목표전류 값을 추종할 수 있도록 스크류 구동모터와 주행부 구동모터를 실시간으로 제어하여, 펌프에 과부하가 걸려 펌프가 정지되는 현상을 미연에 방지하여 효율적이고 지속적인 청소작업을 수행할 수 있다.

도 13의 (b)를 참고하면, 'ㄱ'은 펌프의 목표전류 값이고, 'ㄴ'은 펌프의 소비전류 값이고, 'ㄷ'은 스크류 구동모터의 소비전류 값이고, 'ㄹ'은 주행부 구동모터의 소비전류 값이다.

펌프의 목표전류 값(ㄱ)을 15[A]로 미리 설정해두고, 실시간으로 스크류 구동모터에서 소비되는 전류 값(ㄷ)과 주행부 구동모터에 소비되는 전류 값(ㄹ)을 제어하여, 펌프의 소비전류 값(ㄴ)이 펌프의 목표전류 값(ㄱ)을 잘 추종하는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 수중청소로봇 200 : 로봇몸체
210 : 펌프 220 : 배관
300 : 주행수단 310 : 주행부
320 : 주행부 구동모터 330 : 주행부 구동모터 제어부
400 : 이물제거수단 410 : 이물흡입부
420 : 이송스크류 430 : 스크류 구동모터
440 : 스크류 구동모터 제어부 500 : 제어부

Claims (22)

1. 펌프를 구비하는 로봇몸체;
   상기 로봇몸체에 배치되어, 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행수단;
   상기 로봇몸체에 배치되어, 상기 펌프의 흡입력을 매개로 이물을 제거하도록 제공되는 이물제거수단; 및
   상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 제어부;
   를 포함하는 수중청소로봇.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펌프의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 펌프의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 펌프와 상기 주행수단 및 이물제거수단에 인가되는 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 이물제거수단은;
   상기 로봇몸체가 이동하는 방향에 배치되고, 상기 펌프와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부;
   상기 이물흡입부에 회전되게 설치되고, 상기 이물흡입부로 이물을 안내하는 이송스크류;
   상기 이물흡입부에 설치되고, 상기 이송스크류가 회전하도록 동력을 제공하는 스크류 구동모터; 및
   상기 스크류 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 상기 스크류 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 스크류 구동모터의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어부;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 스크류 구동모터에 인가되는 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 주행수단은,
   상기 로봇몸체의 양측에 배치되고, 상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행부;
   상기 로봇몸체에 배치되고, 상기 주행부가 동작하도록 동력을 제공하는 주행부 구동모터; 및
   상기 주행부 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하여, 기 설정된 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어부;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터 또는 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프에 인가되는 전류를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇.
    
12. 주행수단에 의하여 로봇몸체를 이동시키는 주행단계;
    흡입력을 제공하는 펌프와 연결된 이물제거수단에 의하여 이물을 흡입하는 이물흡입단계;
    상기 펌프에 걸리는 부하를 측정하는 부하측정단계; 및
    상기 펌프에 걸리는 부하에 대응하여 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 구동제어단계;
    를 포함하는 수중청소로봇 제어방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 부하측정단계는, 상기 펌프의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 것이고,
    상기 구동제어단계는, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행수단 또는 이물제거수단 중 적어도 어느 하나의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 구동제어단계는,
    상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 펌프와 상기 주행수단 및 이물제거수단에 인가되는 전류를 차단하는 전류차단단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
15. 제13항에 있어서,
    상기 이물흡입단계는,
    상기 펌프와 연결되어 이물을 흡입하는 이물흡입부에 회전되게 설치되는 이송스크류가 스크류 구동모터의 구동에 의하여 상기 이물흡입부로 이물을 안내하는 이물이송단계;
    상기 스크류 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 스크류 구동모터 소비전류측정단계; 및
    상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 스크류 구동모터의 구동을 제어하는 스크류 구동모터 제어단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 스크류 구동모터 제어단계는,
    상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값을 낮추는 스크류 구동모터 목표전류 변경단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 스크류 구동모터 제어단계는,
    상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 스크류 구동모터에 인가되는 전류를 차단하는 스크류 구동모터 전류차단단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
18. 제13항에 있어서,
    상기 주행단계는,
    상기 로봇몸체를 이동하도록 제공되는 주행부에 동력을 제공하는 주행부 구동모터의 구동 시 발생하는 소비전류 값을 측정하는 주행부 구동모터 소비전류측정단계; 및
    상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 기 설정된 목표전류 값에 수렴하도록, 상기 주행부 구동모터의 구동을 제어하는 주행부 구동모터 제어단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 주행부 구동모터 제어단계는,
    상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 펌프의 소비전류 값이 상기 펌프의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추는 주행부 구동모터 목표전류 변경단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 주행부 구동모터 목표전류 변경단계는,
    상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 작은 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 높이고, 상기 스크류 구동모터의 소비전류 값이 상기 스크류 구동모터의 목표전류 값보다 큰 경우 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값을 낮추는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
21. 제19항에 있어서,
    상기 주행부 구동모터 제어단계는,
    상기 주행부 구동모터의 소비전류 값이 상기 주행부 구동모터의 목표전류 값보다 큰 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우, 상기 주행부 구동모터에 인가되는 전류를 차단하는 주행부 구동모터 전류차단단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    
22. 제21항에 있어서,
    상기 구동제어단계는,
    상기 이물제거수단에 구비된 스크류 구동모터 또는 주행부 구동모터에 인가되는 전류가 차단되는 경우, 상기 펌프에 인가되는 전류를 차단하는 펌프 전류차단단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중청소로봇 제어방법.
    

Images