KR20160034453A - Underwater cleaning robot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중청소로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an underwater cleaning robot.
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.Since the ship is operated with the lower side being immersed in water, aquatic organisms such as water moss, barnacle, etc. may be attached to the bottom or side of the water. As such, foreign matter adhering to the hulls acts as a resistance when the ship is operating, thereby lowering the speed and increasing the fuel consumption. Therefore, it is necessary to remove it through periodic cleaning.
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.Conventionally, in order to remove foreign matter adhered to the hull, the ship was moved to a dock on the land, and the operator then cleaned the hull by spraying high-pressure washing water on the outer surface of the hull. This method, however, not only took a long time due to the process of transferring the hull to the dock, but also had to mobilize a lot of personnel during the cleaning process.
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.Alternatively, the diver directly went into the water to operate the cleaning equipment and clean the hull. However, this method also requires a lot of work because the diver has to work in the water. Due to the foreign substances in the cleaning process, it is difficult to secure the watch in the work area, and there was a burden on the safety accident due to the poor sea environment.
이러한 점들을 고려해, 최근에는 수중에서 선체를 따라 주행하는 가운데 선체 외면의 청소를 수행할 수 있는 수중청소로봇이 제안된 바 있다. 이러한 수중청소로봇은 한국공개특허 제10-2011-0062248호(2011.06.10. 공개)의 예를 참고할 수 있다.In consideration of these points, recently, an underwater cleaning robot has been proposed which can perform cleaning of the outer surface of the hull while traveling along the hull in water. Such an underwater cleaning robot can refer to an example of Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0062248 (published on Jun. 10, 2011).
한편, 종래의 수중청소로봇은 선체 외면 위를 주행하기 위해 자성을 가진 바퀴를 사용하였다. 그러나, 충분한 자력을 갖지 못해 다양한 외부조건, 외력(바람, 풍랑 등) 또는 자중에 의해 수중청소로봇이 추락할 위험이 상존하였다.On the other hand, a conventional underwater cleaning robot uses a magnetized wheel for traveling on the outer surface of the hull. However, since there is not enough magnetic force, there is a risk that the underwater cleaning robot will fall due to various external conditions, external force (wind, wind, etc.) or self weight.
본 발명의 실시 예는 구동휠의 자력을 증가시켜 수중청소로봇의 안정적인 주행이 이루어지도록 하는 수중청소로봇을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an underwater cleaning robot that increases the magnetic force of a driving wheel to enable a stable running of an underwater cleaning robot.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일정한 자화방향을 갖는 자성체가 방사형으로 배열된 적어도 하나의 자석배열부가 마련된 자석패키지부; 및 상기 자석패키지부를 수용하는 하우징;을 포함하는 구동휠을 갖는 수중청소로봇이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnet package comprising: a magnet package portion having at least one magnet array portion in which magnetic materials having a constant magnetization direction are radially arranged; And a housing for housing the magnet package portion.
상기 자석배열부는 제1자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제1자석배열부와, 제2자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제2자석배열부와, 제3자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제3자석배열부를 포함하고,The magnet array portion includes a first magnet array portion in which a magnetic substance having a first magnetization direction is arranged, a second magnet array portion in which a magnetic substance having a second magnetization direction is arranged, and a third magnet array portion in which a third And a magnet array portion,
상기 제1자석배열부에는 상기 제1자화방향을 갖도록 내측이 S극, 외측이 N극인 자성체가 배열되고, 상기 제2자석배열부에는 상기 제2자화방향을 갖도록 전단이 S극, 후단이 N극인 자성체가 배열되고, 상기 제3자석배열부에는 상기 제3자화방향을 갖도록 내측이 N극, 외측이 S극인 자성체가 배열될 수 있다.Wherein the first magnet array portion is arranged with an S pole on the inner side and an N pole on the outer side so as to have the first magnetization direction, And a magnetic substance having an inner side of N pole and an outer side of S pole may be arranged in the third magnet array portion so as to have the third magnetization direction.
상기 자석패키지부는 상기 자석배열부 각각의 자성체 내측면과 접합되는 금속파이프를 포함할 수 있다.The magnet package unit may include a metal pipe joined to the inner surface of the magnetic body of each of the magnet array portions.
상기 자석패키지부는 상기 자석배열부 외면을 일괄적으로 코팅하는 유리섬유층을 포함할 수 있다.The magnet package unit may include a glass fiber layer for collectively coating the outer surface of the magnet array portion.
프레임과, 상기 프레임의 후방 양측에 각각 설치되고, 상기 프레임에 틸팅 가능하게 지지된 상태로 상기 구동휠을 구동하는 주행구동부를 갖춘 두 구동유닛, 및 상기 프레임의 전방에 설치되고 상기 각 구동휠과 함께 상기 프레임의 3점지지를 구현하며 자력에 의해 작업대상면에 부착되는 조향휠과, 조향휠을 동작시키는 조향구동부를 갖춘 조향유닛을 포함할 수 있다.Two driving units provided respectively on both sides of the rear of the frame and having a driving part for driving the driving wheels while being supported on the frame so as to be able to be tilted, And a steering unit having a steering wheel attached to the upper surface of the work bench by a magnetic force and a steering driver for operating the steering wheel.
본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇은 구동휠의 자력을 증가시켜 안정적인 주행이 이루어지도록 할 수 있다.The underwater cleaning robot according to the embodiment of the present invention can increase the magnetic force of the driving wheel to make stable running.
또, 작업대상면을 주행할 때 두 구동휠과 조향휠이 3점지지를 구현하고, 구동휠이 작업대상면의 기울기에 대응하여 틸팅되기 때문에 곡면을 가진 작업대상면을 안정적으로 주행할 수 있다.In addition, when driving the upper surface of the workbench, the two driving wheels and the steering wheel implement three points of support, and the driving wheel is tilted corresponding to the inclination of the upper surface of the workbench, so that the upper surface of the workbench having a curved surface can be stably driven.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇을 이용하여 선박의 외면에 부착된 이물질을 청소하는 예를 나타낸다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 외형을 나타낸 사시도로, 도 2는 상부, 도 3은 저면부 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 프레임에 장착된 주요 부품들을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 구동유닛 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 조향유닛 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 청소유닛 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇 청소유닛의 승강장치 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 이물질수거장치를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수중청소로봇의 제어유닛과 견인부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 6에 도시된 수중청소로봇의 구동휠의 일 예를 사시도로 도시한 것이다.
도 14는 도 13에 도시된 구동휠에 포함된 자석패키지부 및 이를 수용하는 하우징을 분해 사시도로 도시한 것이다.
도 15는 도 14에 도시된 자석패키지부에 포함된 자석배열부를 사시도로 도시한 것이다.
도 16은 도 15에 도시된 자석배열부 각각을 자화방향과 함께 사시도로 도시한 것이다.FIG. 1 shows an example of cleaning foreign matter adhered to the outer surface of a ship using an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are perspective views showing the outline of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a top view, and Fig. 3 is a bottom surface configuration.
4 is an exploded perspective view showing the overall configuration of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view illustrating main parts mounted on a frame of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 6 is a side view of Fig. 5. Fig.
7 is a perspective view of a driving unit of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a steering unit of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a cleaning unit of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
10 is a perspective view of an elevating device of an underwater cleaning robot cleaning unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view illustrating a foreign matter collecting apparatus of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
12 is a perspective view showing a configuration of a control unit and a pulling member of an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing an example of a driving wheel of the underwater cleaning robot shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 14 is an exploded perspective view of the magnet package unit included in the driving wheel shown in FIG. 13 and the housing for accommodating the magnet package unit.
Fig. 15 is a perspective view of the magnet array portion included in the magnet package portion shown in Fig. 14;
Fig. 16 is a perspective view of each of the magnet array portions shown in Fig. 15 together with the magnetization direction.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제시하는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위한 것이다. 본 발명은 제시하는 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is intended to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention is not limited to the embodiments shown, but may be embodied in other forms. In order to clarify the present invention, it is possible to omit the parts of the drawings that are not related to the description, and the size of the components may be slightly exaggerated to facilitate understanding.
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 수중청소로봇(100)은 물에 잠긴 선체(10)의 외면에 부착된 상태로 주행하면서 선체(10) 외면을 청소할 수 있다. 도 1은 수중 청소로봇이 선체(10) 외면을 청소하는 경우를 예시하고 있으나, 수중청소로봇(100)의 이용범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 해상에 침수상태로 존재하는 각종 해양플랜트나 해상 부유구조물의 외면을 청소하는 경우에도 이용될 수 있다. FIG. 1 shows an example of cleaning foreign matters (moss, barn, etc.) attached to an outer surface of a ship using an underwater cleaning robot according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
수중청소로봇(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 Although not shown in the drawing, the
도 2 내지 도 4를 참조하면, 수중청소로봇(100)은 그 외면을 덮는 상부커버(101)와 하부커버(102)를 포함한다. 상부커버(101)와 하부커버(102)는 각각 상부과 하부에서 수중청소로봇(100)의 외측을 덮도록 결합됨으로써 내장되는 부품들을 보호한다. 상부커버(101)와 하부커버(102)는 도면에 도시한 예처럼 유체의 저항을 최소화하여 수중에서 안정적으로 주행할 수 있도록 그 형태가 유선형으로 마련될 수 있다. 2 to 4, the
수중청소로봇(100)은 도 3 내지 6에 도시한 바와 같이, 상부커버(101)와 하부커버(102)의 내측에 설치되는 프레임(110), 프레임(110)의 양측의 후방 쪽에 각각 설치된 두 구동유닛(120), 프레임(110)의 전방 쪽 중앙에 설치된 조향유닛(140), 작업대상면을 청소하는 청소유닛(150), 청소과정에서 작업대상면으로부터 이탈하는 이물질을 수거하여 포집하는 이물수거장치, 동작제어를 위한 제어유닛(190)을 구비한다. 여기서 전방이라는 표현은 수중청소로봇(100)이 주행하여 나아가는 방향, 후방은 그 반대편을 의미한다.3 to 6, the
또 본 실시 예의 수중청소로봇(100)은 상부커버(101)와 하부커버(102)의 내측공간에 설치되어 부력을 발생시키는 다수의 부력체(103a~103e)를 포함할 수 있다. 다수의 부력체(103a~103e)는 청소로봇이 적정 수심에서 중성부력을 유지하도록 할 수 있다. The
프레임(110)은 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 무게의 경감 및 부품들의 설치를 위해 일부가 절개된 평판형태로 마련될 수 있다. 여기서는 일 예로써 평판형 프레임(110)을 예시하지만, 프레임(110)은 이에 한정되지 않고 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.5 and 6, the
두 구동유닛(120)은 도 3과 도 6에 도시한 바와 같이, 프레임(110) 후방의 하면 양측에 상호 대칭을 이루도록 각각 장착된다. 도 6과 도 7을 참조하면, 각 구동유닛(120)은 지지브래킷(121), 주행구동부(122), 구동휠(123)을 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 3 and 6, the two
지지브래킷(121)은 프레임(110)의 하면에 고정되는 고정부(121a)와, 고정부(121a)의 전단과 후단으로부터 하방으로 연장되도록 마련된 전방지지부(121b) 및 후방지지부(121c)를 구비한다. 주행구동부(122)는 구동휠(123)을 구동하는 모터(122a)와, 모터(122a)를 지지한 상태로 지지브래킷(121)의 전방지지부(121b) 및 후방지지부(121c)에 틸팅(tilting) 가능하게 연결되는 연결브래킷(122b)을 구비한다. 연결브래킷(122b)과 지지브래킷(121)을 연결하는 연결축(125)은 그 축선이 수중청소로봇(100)이 주행하는 방향으로 배치됨으로써 주행구동부(122)가 연결축(125)을 중심으로 회전할 수 있다.The
구동휠(123)은 지지브래킷(121) 내측에 위치한 상태로 주행구동부(122)의 모터(122a)에 연결되고, 모터(122a)의 동작에 의해 회전한다. 또 구동휠(123)은 자석을 내장함으로써 자력에 의해 작업대상면에 부착될 수 있다. 구동휠(123)에 내장되는 자석은 영구자석이거나 전자석일 수 있다.The
이러한 구동유닛(120)은 구동휠(123)을 구동하는 주행구동부(122)가 연결축(125)에 의하여 지지브래킷(121)에 회전 가능하게 연결되기 때문에 주행구동부(122)에 연결된 구동휠(123)이 작업대상면의 기울기나 곡면변화에 대응하여 틸팅될 수 있다. 즉 구동휠(123)과 주행구동부(122)가 연결축(125)을 중심으로 회전함으로써 구동휠(123)이 곡면을 가진 작업대상면을 주행하는 경우에도 작업대상면에 안정적으로 부착된 상태에서 주행할 수 있다. Since the
두 구동유닛(120)은 프레임(110)의 양측에 대칭을 이루도록 배치되므로 양측 구동휠(123)의 회전방향이나 회전속도를 달리하는 방식으로 수중청소로봇(100)의 회전이나 선회주행을 구현할 수 있다.Since the two
지지브래킷(121)의 전방지지부(121b) 및 후방지지부(121c)와 주행구동부(122)의 연결브래킷(122b)에는 주행구동부(122)의 틸팅을 설정범위로 제한하는 틸팅범위제한장치가 마련될 수 있다. 틸팅범위제한장치는 전방지지부(121b) 및 후방지지부(121c)에 형성된 원호형의 틸팅제한공(126a)과, 연결브래킷(122b)에 결합된 상태에서 틸팅제한공(126a)으로 진입하는 걸림핀(126b)을 포함할 수 있다. 이는 걸림핀(126b)이 틸팅제한공(126a)의 범위 내에서 이동하도록 함으로써 주행구동부(122)의 과도한 틸팅을 방지하기 위함이다.The tilting range limiting device for limiting the tilting of the
도 3, 도 6, 도 8을 참조하면, 조향유닛(140)은 두 구동유닛(120)의 각 구동휠(123)과 이격된 상태로 프레임(110)의 전방 중앙부분에 설치된다. 조향유닛(140)은 도 8에 도시한 바와 같이, 동일축선 상에 인접하여 배치되는 두개의 조향휠(141), 두 조향휠(141)을 지지하며 프레임(110)에 회전 가능하게 지지되는 조향축(142), 조향축(142)을 회전시켜 조향을 구현하는 조향구동부(143)를 포함한다. 조향구동부(143)는 조향모터(143a)와 조향모터(143a)의 회전을 조향축(142)으로 전달하는 동력전달부(143b)를 포함할 수 있다.3, 6, and 8, the
조향유닛(140)은 조향모터(143b)의 동작에 의해 조향축(142)이 정방향 또는 역방향으로 회전함으로써 이동방향을 제어할 수 있다. 또 작업대상면과 접하는 두개의 조향휠(141)은 조향축(142)의 양측에 장착됨으로써 조향을 위해 회전하는 순간 상호 회전속도가 달라지거나 역으로 회전하는 방식으로 동작한다. 따라서 작업대상면과 조향휠의 마찰 및 슬립을 최소화한 상태에서 원활한 조향을 구현할 수 있다. The
조향휠(141)도 구동휠(123)과 마찬가지로 내장된 자석의 자력에 의해 작업대상면에 부착된 상태에서 구름운동을 할 수 있다. 따라서 작업 중 수중청소로봇(100)이 작업대상면으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. The
조향유닛(140)은 도 3에 도시한 바와 같이, 프레임(110)의 후방 양측에 각각 배치되는 두 구동유닛(120)과 함께 프레임(110)의 3점지지를 구현한다. 즉 조향휠(141)은 각 구동휠(123)과 등거리를 유지하는 삼각구도로 배치됨으로써 프레임(110)의 3점지지를 구현한다. 이러한 구성은 선체(10)의 외면처럼 작업대상면이 곡면으로 이루어진 경우에도 각 구동휠(123)과 조향휠(141)이 항상 작업대상면에 부착된 상태를 유지하도록 할 수 있다. 따라서 본 실시 예의 수중청소로봇(100)은 작업대상면에 곡면이나 요철면이 존재하는 경우에도 작업대상면에 안정적으로 부착된 상태에서 주행할 수 있다.The
청소유닛(150)은 도 3, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 조향유닛(140)과 두 구동유닛(120) 사이에 설치된다. 즉 청소유닛(150)은 조향유닛(140)과 두 구동유닛(120) 사이의 대략 중간부분에 배치됨으로써 수중청소로봇(100)이 전체적으로 균형을 유지하며 주행하는 가운데 청소작업을 수행할 수 있다.The
도 6과 도 9를 참조하면, 청소유닛(150)은 프레임(110) 하부에 승강 가능하게 설치되는 청소유닛프레임(151), 청소유닛프레임(151)의 승강을 안내하는 승강안내유닛(152), 프레임(110) 위에 설치되며 청소유닛프레임(151)을 승강시키는 승강장치(160), 청소유닛프레임(151)의 양측에 대칭을 이루도록 각각 설치된 두 개의 청소모터(153), 각 청소모터(153)의 축에 결합되며 회전에 의해 작업대상면을 청소하는 두 개의 청소브러시(154)를 포함할 수 있다. 여기서는 양측에 대칭을 이루도록 배치된 두 개의 청소모터(153)와 두 개의 청소브러시(154)를 갖춘 청소유닛(150)을 예시하지만, 청소모터(153)와 이에 결합되는 청소브러시(154)는 하나 이상일 수 있다.6 and 9, the
청소유닛프레임(151)의 승강을 안내하는 승강안내유닛(152)은 프레임(110)에 고정되는 실린더부재(152a)와, 실린더부재(152a)에 승강이 안내되도록 결합되며 그 하단이 청소유닛프레임(151)에 연결된 승강로드(152b)를 포함한다. 이러한 승강안내유닛(152)은 청소유닛프레임(151)의 안정된 승강을 안내하기 위해 승강장치(160)의 양측에 두 개씩 대칭을 이루도록 설치될 수 있다. 물론 승강안내유닛(152)도 청소유닛프레임(151)에 설치되는 청소모터(153)의 수 등을 고려해 하나 이상으로 구성될 수 있다. The lifting
청소브러시(154)는 각 청소모터(153)의 축에 결합되는 회전판(154a)과, 회전판(154a)의 하면으로부터 작업대상면 쪽으로 연장된 브러시부(154b)를 구비한다.The cleaning
승강장치(160)는 도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 프레임(110) 상부에 설치된 기어박스(161)와, 그 하단이 청소유닛프레임(151)에 연결되고 기어박스(161) 하측에 마련된 지지부재(162)에 승강 가능하게 지지되며 기어박스(161) 내에 위치하는 부분에 랙기어부(163a)가 형성된 복수의 승강부재(163)와, 복수 승강부재(163)의 랙기어부(163a)에 각각 치합되며 기어축(164)에 의해 상호 연결된 복수의 피니언기어(165)와, 기어축(164)에 결합된 피동베벨기어(166)와, 피동베벨기어(166)와 치합된 구동베벨기어(167)와, 기어박스(161)에 장착되어 구동베벨기어(167)를 구동시키는 승강구동부(168)를 포함한다. 승강구동부(168)는 승강모터(168a)와, 승강모터(168a)의 회전력을 구동베벨기어(167)로 전달하는 동력전달부(168b)를 포함할 수 있다.9 and 10, the elevating
기어축(164)은 복수의 승강부재(163)와 교차하는 방향으로 배치되고, 양단이 기어박스(161)의 양측에 회전 가능하게 지지된다. 본 실시 예에서 승강장치(160)는 안정된 승강을 구현하도록 복수의 승강부재(163)와 복수의 피니언기어(165)를 채용하고 있으나, 승강부재(163)와 피니언기어(165)는 하나 이상으로 구성될 수 있다.The
승강장치(160)는 승강모터(168a)의 동작에 의해 구동베벨기어(167)가 회전하고, 구동베벨기어(167)의 회전에 의해 피동베벨기어(166)가 회전하며, 피동베벨기어(166)의 회전에 의해 피니언기어(165)가 회전한다. 따라서 승강모터(168a)의 동작에 의해 피니언기어(165)가 정회전 또는 역회전을 하면, 승강부재(163)가 상승하거나 하강하고 이에 연결된 청소유닛프레임(151)이 승강한다. 그리고 청소유닛프레임(151)이 승강하면, 청소모터(153)에 연결된 청소브러시(154)가 승강한다.The elevating
청소유닛(150)은 수중청소로봇(100)이 주행하는 가운데, 청소모터(153)가 동작하여 청소브러시(154)가 회전함으로써 작업대상면의 이물질을 청소할 수 있다. 또 청소과정에서 작업대상면의 곡면이나 기울기 변화에 대응하여 승강장치(160)가 청소유닛프레임(151)을 승강시키므로, 두 청소브러시(153)의 높이가 청소환경에 부합하여 적절히 조절될 수 있다. The
도 3을 참조하면, 두 청소브러시(154)는 조향휠(141)과 두 구동휠(123) 사이에 배치됨으로써 수중청소로봇(100)이 주행할 때 두 구동휠(123)이 부착되는 작업대상면을 미리 청소할 수 있다. 즉 두 청소브러시(154)에 의해 이루어지는 청소면적의 최대 폭(W, 한쪽 청소브러시의 외측 단으로부터 다른 쪽 청소브러시의 외측단까지의 거리)이 두 구동휠(123)의 최대 이격거리(L)보다 넓게 구성됨으로써 구동휠(123)이 지나는 작업대상면이 청소브러시(154)에 의해 미리 청소될 수 있다. 따라서 구동휠(123)은 늘 청소가 완료된 작업대상면에 부착된 상태에서 주행하게 되므로 작업대상면에 안정적으로 부착될 수 있어 주행 중 슬립을 최소화할 수 있다. 즉 안정된 주행이 가능하다.3, the two cleaning brushes 154 are disposed between the
이물수거장치는 도 11과 도 12에 도시한 바와 같이, 두 청소브러시(154)의 상면과 둘레를 덮으며 두 청소브러시(154)와 함께 승강하도록 청소유닛프레임(151)에 설치되는 커버부재(171)와, 프레임(110)에 장착되어 커버부재(141) 내측의 이물을 물과 함께 흡입하여 배출시키는 이물수거펌프(172)와, 이물수거펌프(172)의 출구와 연결되며 이물을 걸러서 수거하는 하나 이상의 이물포집유닛(173)을 포함한다.As shown in FIGS. 11 and 12, the dust collecting device includes a cover member (not shown) installed on the
커버부재(171)는 두 청소브러시(154) 상측을 덮으며 청소유닛프레임(151)에 고정되는 상측커버부(171a)와, 상단이 상측커버부(171a)에 연결되고 하단이 작업대상면에 접하도록 두 청소브러시(154)의 둘레부분을 덮되 수중청소로봇(100)이 주행하여 나아가는 방향인 전방에 개구(171c)를 형성하는 스커트부(171b)를 구비한다. 스커트부(171b)는 작업대상면의 손상방지를 위해 고무나 연질의 수지소재로 마련될 수 있다. The
이물수거펌프(172)는 도 11에 도시한 바와 같이, 유체를 펌핑하는 펌프부(172a)와, 펌프부(172a) 내의 임펠러를 구동하는 모터부(172b)를 구비한다. 펌프부(172a)의 흡입 측은 흡입관(172d)을 통하여 커버부재(171)의 내부와 연통하도록 연결되고, 펌프부(172a)의 토출 측은 토출관(172e)을 통하여 이물포집유닛(173)과 연결된다. 흡입관(172d)은 커버부재(171)의 승강에 대응할 수 있도록 신축이 가능한 관 또는 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 길이 조절이 가능한 관으로 구성될 수 있다.As shown in Fig. 11, the foreign
이물포집유닛(173)은 도 11에 도시한 바와 같이, 프레임(110)의 상부의 상부커버(101) 내측에 탑재될 수 있다. 즉 두 개가 프레임(110) 상부에 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 각 이물포집유닛(173)은 프레임(110) 상부에 장착되는 포집케이스(173a)와, 포집케이스(173a) 내에 수용되며 이물수거펌프(172)로부터 토출되는 유체에 포함된 이물을 걸러서 수거하는 여과부재(미도시)를 구비한다. 포집케이스(173a) 내의 여과부재는 이물과 함께 토출되는 유체가 그 내부를 통과하여 배출되는 과정에서 이물이 걸러져 그 내부에 수거되고 외측으로 물만 배출되도록 한다. 이러한 여과부재는 이물이 축적될 경우 포집케이스(173a)를 열어 교체할 수 있다.The foreign
이물수거장치는 청소유닛(150)이 동작할 때 작업대상면으로부터 이탈하는 이물질을 물과 함께 흡입하는 방식으로 수거한 후 이물포집유닛(173)에서 걸러서 수거하기 때문에 이물질에 의한 작업수역의 오염을 최소화할 수 있다. 또 청소를 하면서 이물질을 수거하기 때문에 작업영역의 시계확보가 가능하여 원활한 청소작업을 수행하도록 할 수 있다.Since the foreign matter collecting device collects the foreign substances separated from the upper surface of the work table when the
제어유닛(190)은 도 12에 도시한 바와 같이, 프레임(110) 후방 상면 양측에 각각 탑재되는 두 제어박스(191)와, 두 제어박스(191) 사이에 설치되는 케이블연결블록(192)을 포함할 수 있다. 두 제어박스(191) 내에는 프레임(110)에 설치되는 기기들의 동작제어를 위한 제어패널을 포함한 각종 제어기기들이 수용된다. 케이블연결블록(192)에는 외부의 조종설비와 전원공급설비로부터 연장되는 케이블(20)이 연결된다.The
또 본 실시 예의 수중청소로봇(100)은 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 작업대상면을 주행하는 과정에서 전방 및 후방 상황을 감시하는 카메라들이 설치된다. 즉 프레임(110)의 전방에 설치된 전방카메라(201)와, 프레임(110)의 후방에 설치된 후방카메라(202)를 포함한다. 전방 및 후방카메라(201,202)는 넓은 각도를 촬영할 수 있는 파노라마카메라일 수 있다. 또 프레임(110)의 전방 및 후방에는 다수의 조명장치(205)가 설치되고, 프레임(110) 전방에는 수중청소로봇(100)이 주행하는 과정에서 전방의 장애물을 탐지할 수 있는 탐지장치(206)가 설치된다. 탐지장치(206)로는 소나시스템(sonar system)이 채용될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 5 and 6, the
도 6과 도 12를 참조하면, 프레임(110)의 후단부에는 수중청소로봇(100)의 진수 및 회수를 위한 견인부재(180)가 설치된다. 견인부재(180)는 프레임(110)의 후단에 고정된 상태에서 후방으로 소정길이 연장되는 연장부(181)와, 연장부(181)에 연결되며 케이블(20)이 통과하는 원형의 걸림고리부(182)를 구비한다. 이러한 견인부재(180)는 청소로봇을 수중으로 진입시키거나 회수할 때 크레인과 같은 인양수단의 연결장치를 연결하기 위한 용도로 이용될 수 있다.6 and 12, at the rear end of the
다음은 이러한 수중 청소로봇의 동작 및 사용법에 관하여 설명한다. Next, the operation and usage of the underwater cleaning robot will be described.
선박의 외면에 부착된 물이끼, 따개비 등과 같은 이물질을 청소할 때는 선박을 부두에 정박시킨다. 이 상태에서 지상이나 선박의 갑판에 비치된 조종설비 및 전원공급설비와 수중청소로봇(100)을 케이블(20)로 연결한다. 케이블(20)은 권취드럼에 권취된 상태를 유지함으로써 수중으로 진입하는 수중청소로봇(100)의 위치에 따라 그 길이를 길거나 짧게 조절할 수 있다. 케이블(20)을 연결한 후에는 수중청소로봇(100)을 수중으로 진입시킨다. 이때는 선박이나 육상에 비치된 크레인 등의 인양수단을 이용해 청소로봇을 들어 올린 상태에서 수중으로 진수시킬 수 있다.When cleaning foreign objects such as water moss, barnacle, etc. attached to the outer surface of the vessel, the vessel is moored at the dock. In this state, the
진수된 수중청소로봇(100)은 두 구동휠(123)과 조향휠(141)이 자력에 의해 작업대상면에 부착될 수 있고, 이 상태에서 정해진 프로그램 또는 조종설비를 이용한 관리자의 지령에 따라 작업대상면을 주행하면서 청소를 수행할 수 있다. 이때는 두 구동유닛(120)의 동작에 의해 주행이 이루질 수 있고, 조향유닛(140)의 동작에 의해 주행방향이 제어될 수 있다. 또 주행하는 가운데 청소유닛(150)이 동작함으로써 작업대상면의 청소가 이루어지고, 청소과정에서 이탈하는 이물질은 이물수거장치에 의해 수거될 수 있다.In the
주행과정에서 각 구동휠(123)과 조향휠(141)은 3점지지를 구현하기 때문에 이들이 항상 작업대상면에 부착된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 작업대상면에 곡면이나 요철면이 존재하는 경우에도 수중청소로봇(100)이 안정적으로 주행할 수 있다. 또 작업대상면에 곡면이 존재하여 작업대상면의 높이나 기울기가 변할 때는 청소브러시(154)의 높이조절이 이루어지기 때문에 늘 최상의 청소조건을 유지할 수 있다. 이 경우 구동휠(123)도 작업대상면에 대응하여 틸팅이 이루어지기 때문에 안정적으로 주행할 수 있다.Since the driving
청소과정에서 수중청소로봇(100)을 원격조종하는 관리자는 전방 및 후방카메라(201,202)를 통하여 획득되는 영상을 보면서 청소전과 청소후 상태를 판단할 수 있고, 필요 시 주행속도, 주행경로, 청소유닛(150) 동작 등을 원격 제어할 수 있다. 특히 본 실시 예는 청소과정에서 이탈하는 이물질을 흡입방식으로 수거하여 포집하기 때문에 청소영역 및 그 주위의 시계확보가 용이하다. 따라서 관리자는 수중청소로봇(100)이 주행하는 방향이나 청소상태 등을 카메라를 통해 쉽게 확인할 수 있다.In the cleaning process, the manager who remotely controls the
한편, 상술한 수중청소로봇의 구동휠(123)이 작업대상면에 부착된 상태에서 효과적으로 주행할 수 있도록 자력이 증가될 필요성이 있다. On the other hand, there is a need to increase the magnetic force so that the
도 13은 도 6에 도시된 수중청소로봇의 구동휠의 일 예를 사시도로 도시한 것이다. 도 14는 도 13에 도시된 구동휠에 포함된 자석패키지부 및 이를 수용하는 하우징을 분해 사시도로 도시한 것이다. 그리고, 도 15는 도 14에 도시된 자석패키지부에 포함된 자석배열부를 사시도로 도시한 것이다. 도 15에서는 유리섬유층(310b)이 코팅되기 전의 자석배열부(311~313)를 도시하였다.FIG. 13 is a perspective view showing an example of a driving wheel of the underwater cleaning robot shown in FIG. 6. FIG. FIG. 14 is an exploded perspective view of the magnet package unit included in the driving wheel shown in FIG. 13 and the housing for accommodating the magnet package unit. FIG. 15 is a perspective view of the magnet array portion included in the magnet package portion shown in FIG. FIG. 15 shows the
도 13 내지 도 15에 도시한 바와 같이 구동휠(123)은 일정한 자화방향을 갖는 자성체(M1~M3)가 방사형으로 배열된 복수의 자석배열부(311~313)가 배치된 자석패키지부(310)와, 자석패키지부(310)를 수용하는 하우징(320)을 포함한다. 구동휠(123)의 자석패키지부(310) 구성은 조향휠(141)에도 적용될 수 있다.13 to 15, the
하우징(320)은 제1하우징(321)과 제2하우징(322)을 포함하며, 제1하우징(321)은 자석패키지부(310)의 관통부위를 통해 제2하우징(322)에 결합된다. 제1하우징(321)과 제2하우징(322)은 우레탄 코팅 처리된 고무커버(330)에 의해 보호될 수 있다. 하우징(320)은 자력이 감소되는 것을 방지하기 위해 알루미늄, 황동 등을 소재로 하여 제작될 수 있다. The
자석패키지부(310)는 자석배열부(311~313)와, 자석배열부(311~313) 각각의 자성체(M1~M3) 내측면과 접합되는 금속파이프(310a)와, 자석배열부(311~313) 외면을 일괄적으로 코팅하는 유리섬유층(310b)을 포함한다. 유리섬유층(310b)은 자성체(M1~M3)가 금속파이프(310a)에 부착된 상태에서 방사형으로 유지되도록 한다. The
자석배열부(311~313)는 제1자화방향을 갖는 자성체(M1)가 방사형으로 배열된 제1자석배열부(311)와, 제2자화방향을 갖는 자성체(M2)가 방사형으로 배열된 제2자석배열부(312)와, 제3자화방향을 갖는 자성체(M3)가 방사형으로 배열된 제3자석배열부(313)를 포함한다. 제1 내지 제3자석배열부(311~313)는 일렬로 서로 연결되게 배치된다. 제1 내지 제3자석배열부(311~313)의 각 자성체(M1~M3)는 상술한 금속파이프(310a)를 기준으로 금속파이프(310a) 외주면에 접착된 상태로 방사형으로 배치된다.The
도 16은 도 15에 도시된 자석배열부 각각을 자화방향과 함께 사시도로 도시한 것이다. 도 16에서는 이해를 돕기 위해 자석배열부 각각을 분리시켜 도시하였다. 또 제1 내지 제3자석배열부(311~313) 각각에 형성되는 제1 내지 제3자화방향을 화살표로 표시하였다. Fig. 16 is a perspective view of each of the magnet array portions shown in Fig. 15 together with the magnetization direction. In order to facilitate understanding, each of the magnet array portions is shown separately in FIG. The first to third magnetization directions formed in the first to third
도 16에 도시한 바와 같이, 제1자석배열부(311)에는 제1자화방향을 갖도록 내측이 S극, 외측이 N극인 자성체(M1)가 배열되고, 제2자석배열부(312)에는 제2자화방향을 갖도록 전단이 S극, 후단이 N극인 자성체(M2)가 배열되고, 제3자석배열부(313)에는 제3자화방향을 갖도록 내측이 N극, 외측이 S극인 자성체(M3)가 배열된다. 이러한 제1 내지 제3자화방향을 갖는 자석배열부(311~313)는 자력을 한쪽으로 집중시켜 자속밀도를 증가시킨다. 따라서, 자력증가로 인해 수중청소로봇(100)이 효과적으로 작업대상면에 부착된 상태에서 주행할 수 있다. As shown in Fig. 16, the
상술한 실시 예에서는 3종류의 자화방향을 갖는 각각의 자석배열부에 대해 설명하였으나, 다른 예에서는 2종류 또는 4종류 이상의 자화방향을 갖는 각각의 자석배열부가 마련될 수도 있다.Although the magnet array portions having three kinds of magnetization directions have been described in the above embodiments, two magnet arrays each having two or more kinds of magnetization directions may be provided in another example.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.The foregoing has shown and described specific embodiments. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention described in the following claims It will be possible.
100: 수중 청소로봇,
110: 프레임,
120: 구동유닛,
123: 구동휠,
140: 조향유닛,
141: 조향휠,
150: 청소유닛,
151: 청소유닛프레임,
152: 승강안내유닛,
153: 청소모터,
154: 청소브러시,
160: 승강장치,
161: 기어박스,
163: 승강부재,
164: 기어축,
165: 피니언기어,
166: 피동베벨기어,
167: 구동베벨기어,
168: 승강구동부,
171: 커버부재,
172: 이물수거펌프,
173: 이물포집유닛,
180: 견인부재,
182: 걸림고리부,
190: 제어유닛,
192: 케이블연결블록,
201: 전방카메라,
202: 후방카메라,
206: 탐지장치,
310: 자석패키지부,
311~313: 자석배열부,
320: 하우징,
330: 고무커버.100: underwater cleaning robot, 110: frame,
120: drive unit, 123: drive wheel,
140: Steering unit, 141: Steering wheel,
150: cleaning unit, 151: cleaning unit frame,
152: lift guide unit, 153: cleaning motor,
154: cleaning brush, 160: lifting device,
161: gear box, 163: lifting member,
164: gear shaft, 165: pinion gear,
166: driven bevel gear, 167: driven bevel gear,
168: lift moving part, 171: cover member,
172: foreign matter collecting pump, 173: foreign matter collecting unit,
180: pulling member, 182: hooking ring portion,
190: control unit, 192: cable connection block,
201: front camera, 202: rear camera,
206: detection device, 310: magnet package part,
311 to 313: magnet array portion, 320: housing,
330: Rubber cover.
Claims (6)
상기 자석패키지부를 수용하는 하우징;을 포함하는 구동휠을 갖는 수중청소로봇.A magnet package portion provided with at least one magnet array portion in which magnetic bodies having a constant magnetization direction are radially arranged; And
And a housing for housing said magnet package portion.
상기 자석배열부는
제1자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제1자석배열부와,
제2자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제2자석배열부와,
제3자화방향을 갖는 자성체가 배열된 제3자석배열부를 포함하고,
상기 제1 내지 제3자석배열부는 일렬로 서로 연결되게 배치되는 수중청소로봇.The method according to claim 1,
The magnet array portion
A first magnet array portion in which magnetic bodies having a first magnetization direction are arranged,
A second magnet array portion in which magnetic bodies having a second magnetization direction are arranged,
And a third magnet array portion in which magnetic bodies having a third magnetization direction are arranged,
Wherein the first to third magnet array units are arranged in a line so as to be connected to each other.
상기 제1자석배열부에는 상기 제1자화방향을 갖도록 내측이 S극, 외측이 N극인 자성체가 배열되고,
상기 제2자석배열부에는 상기 제2자화방향을 갖도록 전단이 S극, 후단이 N극인 자성체가 배열되고,
상기 제3자석배열부에는 상기 제3자화방향을 갖도록 내측이 N극, 외측이 S극인 자성체가 배열되는 수중청소로봇.3. The method of claim 2,
Wherein the first magnet array portion is provided with a magnetic body having an inner S pole and an outer N pole so as to have the first magnetization direction,
A magnetic body having an S pole at the front end and an N pole at the rear end is arranged in the second magnet array portion so as to have the second magnetization direction,
And a magnetic body having an inner side of N pole and an outer side of S pole is arranged in the third magnet array portion so as to have the third magnetization direction.
상기 자석패키지부는
상기 자석배열부 각각의 자성체 내측면과 접합되는 금속파이프를 포함하는 수중청소로봇.The method according to claim 1,
The magnet package portion
And a metal pipe joined to an inner side surface of the magnetic body of each of the magnet array portions.
상기 자석패키지부는
상기 자석배열부 외면을 일괄적으로 코팅하는 유리섬유층을 포함하는 수중청소로봇.The method according to claim 1,
The magnet package portion
And a glass fiber layer for collectively coating the outer surface of the magnet array portion.
프레임과,
상기 프레임의 후방 양측에 각각 설치되고, 상기 프레임에 틸팅 가능하게 지지된 상태로 상기 구동휠을 구동하는 주행구동부를 갖춘 두 구동유닛, 및
상기 프레임의 전방에 설치되고 상기 각 구동휠과 함께 상기 프레임의 3점지지를 구현하며 자력에 의해 작업대상면에 부착되는 조향휠과, 조향휠을 동작시키는 조향구동부를 갖춘 조향유닛을 포함하는 수중청소로봇.The method according to claim 1,
Frame,
Two drive units each provided on both sides of the rear side of the frame and having a drive portion for driving the drive wheels while being supported on the frame in a tiltable manner,
A steering wheel mounted in front of the frame and cooperating with each of the driving wheels to implement three-point support of the frame and attached to the top surface of the work table by a magnetic force; and a steering unit having a steering driver for operating the steering wheel robot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140124790A KR20160034453A (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Underwater cleaning robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020140124790A KR20160034453A (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Underwater cleaning robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20160034453A true KR20160034453A (en) | 2016-03-30 |
Family
ID=55660116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020140124790A KR20160034453A (en) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | Underwater cleaning robot |
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KR (1) | KR20160034453A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190139648A (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-18 | 주식회사 오션파이브 | Magnetic block for underwater work and flexible anti-corrosion magnetic material module using the same |
-
2014
- 2014-09-19 KR KR1020140124790A patent/KR20160034453A/en not_active Application Discontinuation
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