KR20180133962A

KR20180133962A - 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇

Info

Publication number: KR20180133962A
Application number: KR1020170070519A
Authority: KR
Inventors: 박경호
Original assignee: 주식회사 비엠글로벌산업
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-12-18
Also published as: KR102028882B1

Abstract

본 발명에 따른 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇은, 건물 외벽 유리창의 외측면을 청소하기 위한 세척수단을 구비한 세척부; 상기 건물 외벽 유리창의 상측 및 하측 프레임에 부착되어 상기 세척부를 수평으로 직선왕복이동시키는 수평이송장치와; 상기 수평이송장치와 수직으로 결합하여 상기 세척부를 수직으로 직선왕복이동시키는 수직이송장치와; 건물 외벽 유리창의 청소작업을 수행하는 경우에 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 전후방 이송장치; 및 상기 수평이송장치와 상기 수평이송장치에 의해 상기 건물 외벽 유리창의 수직 및 수평방향으로 이송되는 세척부가 상기 건물 외벽 유리창의 특정부위에서 장애물을 만날 경우에 상기 전후방 이송장치를 제어하여 상기 세척부가 건물 외벽 유리창의 특정부위로부터 장애물 회피가 가능하도록 이격되게 하는 컨트롤러 유닛;을 구비한다.
따라서, 본 발명은, 외부유리창에 대한 3축 방향 위치조절이 가능한 이송장치를 구비하여 다양한 규격의 외부유리창에 적용이 가능할 뿐만 아니라 외부유리창 청소작업을 하는 경우에 장애물 회피기능을 가질 수 있는 3축 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 제공하는 효과가 있다.

Description

3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇 { Intelligent Window Cleaning Robot Having Triaxial Moving Device}

본 발명은 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 외부유리창에 대한 3축 방향 위치조절이 가능한 이송장치를 구비하여 다양한 규격의 외부유리창에 적용이 가능할 뿐만 아니라 외부유리창 청소작업을 하는 경우에 장애물 회피기능을 가질 수 있는 3축 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 외부 벽면에 설치되는 유리창은 외부의 먼지, 공해 등의 영향으로 쉽게 오염되어 미관을 해치거나 채광성이 떨어지기 쉽다. 따라서, 건물의 외벽에 설치되는 유리창들의 경우 자주 청소를 하는 것이 바람직하다.

그러나, 유리창 외벽의 경우 내벽에 비하여 청소 작업이 곤란하고 불편함이 많을 뿐 아니라 건물의 바깥에서 유리창을 닦기 때문에 인력을 이용할 경우에 위험을 수반할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 국내 공개특허공보 제10-2011-0136311호에 따르면 건물의 옥상에서 아래로 늘어뜨린 케이블 등에 의하여 건물의 외벽면을 따라 위에서 아래로 이동하면서 외벽면에 물을 분사하고 와이퍼부재를 이용해 긁어내거나 회전 브러쉬를 이용해 건물의 유리창을 닦아내는 청소장치가 소개되고 있다.

여기서, 종래기술에 따른 청소장치는, 건물의 옥상에서 아래로 케이블을 늘어뜨려서 청소장치를 승하강시키게 되는데, 이와 같이 단순히 케이블을 늘어뜨리게 되면, 청소장치가 건물 외벽면에 수직한 방향으로 요동하는 것을 막을 수 없기 때문에 자칫 청소장치의 요동으로 인하여 유리창 등이 손상되는 경우가 발생할 수 있으며, 청소장치에 구비된 와이퍼부재 등이 건물 외벽면에 밀착되지 않게 되어 제대로 청소가 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

한편, 상술한 문제점을 해결하기 위해 건물 외부유리의 크기에 맞게 유리창 청소장치를 장착시켜 청소장치의 요동을 방지할 수 있고 청소상태도 개선하고자 하는 노력이 시도되고 있다.

그러나, 건물의 외부 벽면에 장착되는 유리창의 크기와 종류가 다양하기 때문에 다양한 장소에 사용하기 어려을 뿐만 아니라 청소장치를 장착시키기 위한 프레임이 청소장치의 하중을 견디지 못하고 휘어지면서 안전사고를 유발하는 문제점이 있었다.

따라서, 다양한 형태의 외부 유리창에 사용이 가능할 뿐만 아니라 청소장치의 무게를 줄일 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 현실적이고도 적용이 가능한 외부유리창 청소장치에 관한 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

공개특허공보 KR 10-2011-0136311호(공개일 2011.12.21.)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은, 외부유리창에 대한 3축 방향 위치조절이 가능한 이송장치를 구비하여 다양한 규격의 외부유리창에 적용이 가능할 뿐만 아니라 외부유리창 청소작업을 하는 경우에 장애물 회피기능을 가질 수 있는 3축 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇은, 건물 외벽 유리창의 외측면을 청소하기 위한 세척수단을 구비한 세척부; 상기 건물 외벽 유리창의 상측 및 하측 프레임에 부착되어 상기 세척부를 수평으로 직선왕복이동시키는 수평이송장치와; 상기 수평이송장치와 수직으로 결합하고 상기 세척부를 수직으로 직선왕복이동시키는 수직이송장치와; 건물 외벽 유리창의 청소작업을 수행하는 경우에 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 전후방 이송장치; 및 상기 수평이송장치와 상기 수평이송장치에 의해 상기 건물 외벽 유리창의 수직 및 수평방향으로 이송되는 세척부가 상기 건물 외벽 유리창의 특정부위에서 장애물을 만날 경우에 상기 전후방 이송장치를 제어하여 상기 세척부가 건물 외벽 유리창의 특정부위로부터 장애물 회피가 가능하도록 이격되게 하는 컨트롤러 유닛;을 구비할 수 있다.

상기 수평이송장치는, 상기 건물 외벽 유리창의 상측 프레임 길이방향으로 형성되는 상부 가이드레일; 상기 수직이송장치의 상단과 결합된 채 가이드슬롯을 구비하여 상기 상부 가이드레일을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능한 상부이송블럭; 상기 건물 외벽 유리창의 하측 프레임 길이방향으로 형성되는 하부 가이드레일; 상기 수직이송장치의 하단과 결합된 채 가이드슬롯을 구비하여 상기 하부가이드레일을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능한 하부이송블럭; 및 상기 세척부의 수평방향 이송동작을 유도하기 하기 위하여 상기 상부이송블럭을 동작시켜 상기 수직이송장치를 상기 건물 외벽 유리창의 수평방향으로 직선왕복운동시키는 수평이송장치 구동부;를 포함하고, 상기 수평이송장치 구동부는, 상기 상부이송블럭과 일부가 고정결합된 채 상기 상부 가이드레일에 대응되게 길이방향으로 형성되는 수평 타이밍벨트; 상기 수평 타이밍벨트의 일측 및 타측에 배치되는 구동로울러와 종동로울러; 및 상기 수평 타이밍벨트의 일측에 배치되는 구동로울러와 결합하여 상기 타이밍벨트를 동작시키는 수평이송장치 서보구동모터;를 포함할 수 있다.

상기 수직이송장치는, 상단 및 하단이 상기 수평이송장치의 상부이송블럭 및 하부이송블럭에 각각 결합된 채 상기 건물 외벽 유리창의 상하 수직방향으로 형성되는 가이드용 지지체; 상기 가이드용 지지체의 일측면상에 길이방향으로 장착되는 수직가이드레일; 전후방이송장치가 결합된 세척부를 장착한 채 상기 수직가이드레일과 마주하는 면상의 상측 및 하측으로 복수개의 가이드슬롯을 장착하고 상기 수직가이드레일을 따라 수직방향으로 직선왕복운동이 가능한 이송브라켓; 및 상기 세척부가 장착된 이송브라켓을 동작시켜 상기 건물 외벽 유리창의 수직방향으로 직선왕복시키는 수직이송장치 구동부;를 포함하고, 상기 수직이송장치 구동부는, 상기 이송브라켓의 상측 및 하측에 형성된 복수개의 가이드슬롯사이에 고정되는 클램프가 결합된 채 상기 수직가이드레일에 대응되게 상기 가이드용 지지체의 길이방향으로 형성되는 수직 타이밍벨트; 상기 수직 타이밍벨트의 하측 및 상측에 각각 배치되는 구동로울러와 종동로울러; 및 상기 수직 타이밍벨트의 하측에 배치되는 구동로울러와 결합하여 상기 수직 타이밍벨트를 동작시키는 수직이송장치 서보구동모터;를 포함할 수 있다.

상기 전후방이송장치는, 상기 이송브라켓의 일측면에 배치되어 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창에 대해 접근시키거나 멀어지게 하는 이송경로를 형성하는 이송브라켓 가이드로드; 상기 이송브라켓 가이드로드를 지지하며 상기 이송브라켓의 일측면 중앙에 결합되는 이송브라켓 가이드로드 지지체; 상기 세척부의 일측에 고정되는 전방암을 구비하고 상기 이송브라켓 가이드로드 지지체의 내측에 배치되어 상기 이송브라켓 가이드로드를 따라 전후방으로 직선왕복 운동하며 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 동작을 수행하는 리니어 액츄에이터; 상기 이송브라켓의 일측면 상측 및 하측이 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡부에 구비 되는 복수개의 로드용 가이드관; 및 상기 복수개의 로드용 가이드관에 대응되어 상기 세척부의 상측 및 하측에 형성되고 상기 리니어 액츄에이터의 동작시 상기 복수개의 로드용 가이드관을 따라 전후방으로 이동하는 복수개의 세척부 가이드로드;를 구비할 수 있다.

상기 세척부는, 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 직접 접촉하여 세척작업을 수행하는 세척브러쉬부와; 전방으로 상기 세척브러쉬부를 지지하고 후방으로 상기 복수개의 세척부 가이드로드 및 전방암을 지지고정하는 세척부 본체; 및 상기 세척브러쉬부의 양끝단이 회전가능하게 결합되는 회전축을 구비하며 상기 세척부 본체의 상단 및 하단에 결합되는 복수개의 회전축 브라켓;을 구비할 수 있다.

상기 세척브러쉬부는, 외측면에 나선형 브러쉬, 식모형 브러쉬, 및 천소재 브러쉬 중 어느 한가지 타입의 브러쉬형태를 갖는 일체형의 전동브러쉬로 형성될 수 있다.

상기 세척부는, 상기 세척브러쉬부가 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 근접하는 경우에 상기 전후방이송장치를 구성하는 리니어 액츄에이터의 동작을 멈추게 할 수 있는 충돌방지 근접센서를 구비할 수 있다.

상기 전후방이송장치는, 상기 세척부에 의한 세척작업이 완료된 이후에 상기 세척브러쉬의 위치를 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 떨어지는 거리의 원래자리로 되돌리기 위한 원위치 근접스위치;를 더 구비할 수 있다.

상기 수평이송장치와 수직이송장치에 구비되는 가이드레일은 LM가이드로 형성될 수있다.

상기 컨트롤러 유닛은 MCU 제어보드를 이용하여 구성하고, 상기 수평이송장치, 수직이송장치, 및 전후방이송장치에 인가되는 구동전력에 무접점 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) 방식을 적용함으로써 노이즈 및 서지전압이 상기 MCU 제어보드에 유입되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 외부유리창에 대한 3축 방향 위치조절이 가능한 이송장치를 구비하여 다양한 규격의 외부유리창에 적용이 가능할 뿐만 아니라 외부유리창 청소작업을 하는 경우에 장애물 회피기능을 가질 수 있는 3축 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 수평이송장치를 구성하기 위하여 건물 외벽 유리창의 상측 및 하측 프레임에 복수개의 가이드레일을 설치하여 하중이 분산되게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 타이밍 벨트 방식의 구동방식을 수직 및 수평 이송장치에 적용함으로서 전체적인 사이즈와 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 리니어 액츄에이터 방식의 구동방식을 세척부의 위치를 조절하는 전후방 이송장치에 적용함으로써 건물 외벽 유리창에서 장애물을 용이하게 회피할 수 있으며 장애물 회피시 정밀한 제어가 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 전후방 이송장치가 장착되는 이송브라켓의 상측 및 하측에 각각 세척부에 형성된 가이드로드를 지지하는 로드용 가이드관을 형성하여 전후방 이송장치를 이용한 3축 방향 위치 조절시 세척부를 안정적으로 지지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 무접점 솔리드 스테이트 릴레이 방식으로 구동전력을 공급함으로써 노이즈 및 서지전압으로부터 컨트롤러 유닛을 구성하는 MCU제어보드를 보호하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, PLC 컨트롤러 방식 대신에 MCU 제어방식을 이용함으로써 컨트롤러 유닛의 크기와 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 이송브라켓과 수직이송장치의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3측 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇의 측면에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 외부유리창 청소로봇의 전방이송장치를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 세척부를 구성하는 세척브러쉬 종류를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 세척부의 전방에서 바라본 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇은, 세척부(100), 수평이송장치(200), 수직이송장치(300), 전후방 이송장치(400), 및 컨트롤러 유닛(500)을 구비할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 세척부(100)는, 건물 외벽 유리창의 외측면을 청소하기 위하여 세척수단을 구비한다. 여기서, 상기 세척수단은 브러쉬, 와이퍼, 천부재와 같이 건물 외벽에 배치되는 유리창에 접촉하여 물기와 이물질을 닦아내는 수단을 포함하여 유리창에 세척용수를 공급하는 수단을 포함하며, 본 발명의 실시예에서는 후술하는 바와 같이 세척작업을 수행하기 위한 브러쉬형태를 갖는 전동브러쉬를 가리키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수평이송장치(200)는, 상기 건물 외벽 유리창의 상측 및 하측 프레임에 부착되어 상기 세척부를 수평으로 직선왕복이동시킬 수 있다.

여기서, 상기 수평이송장치는(200)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 가이드레일(210), 상부이송블럭(220), 하부 가이드레일(230), 하부이송블럭(240), 수평이송장치 구동부(250)를 포함할 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 상부 가이드레일(210)은 상기 건물 외벽 유리창의 상측 프레임 길이방향으로 형성될 수 있으며, 상기 상부이송블럭(220)은 상기 수직이송장치(300)의 상단과 결합된 채 상기 상부 가이드레일(210)에 대응되는 수평 가이드슬롯(221)을 구비하여 상기 상부 가이드레일(210)을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능하다.

또한, 상기 하부 가이드레일(230)은 상기 건물 외벽 유리창의 하측 프레임 길이방향으로 형성되며, 상기 하부이송블럭(240)은 상기 수직이송장치(300)의 하단과 결합된 채 상기 하부 가이드레일(230)에 대응되는 수평 가이드슬롯(241)을 구비하여 상기 하부가이드레일(230)을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능하다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부 가이드레일(210)과 상기 상부이송블럭(220)은 후술하는 수평이송장치 구동부(250)과 연동되어 수평이송장치(200)의 메인 이송수단으로 사용되며, 상기 하부 가이드레일(230)과 상기 하부이송블럭(240)은 보조이송수단으로서 수직이송장치(300)와 전후방이송장치(400) 및 컨트롤러 유닛(500)이 결합된 상태의 하중을 상하로 분산시키고 지지하는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 수평이송장치 구동부(250)는, 상기 세척부(100)의 수평방향 이송동작을 유도하기 하기 위하여 상기 상부이송블럭(220)을 동작시켜 상기 수직이송장치(200)를 상기 건물 외벽 유리창의 수평방향으로 직선왕복운동시킬 수 있다.

도면을 참조하여 상기 수평이송장치 구동부(250)를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 수평이송장치 구동부(250)는, 수평 타이밍벨트(251), 구동로울러(252), 종동로울러(253), 및 수평이송장치 서보구동모터(254)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 수평 타이밍벨트(251)는, 상기 상부이송블럭(220)과 일부가 고정결합된 채 상기 상부 가이드레일(210)에 대응되게 길이방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 구동로울러(252)와 종동로울러(253)는, 상기 수평 타이밍벨트(251)의 일측 및 타측에 각각 배치되어 상기 상부이송블럭(220)을 움직이는 수평타이밍벨트(251)를 지지할 수 있다.

또한, 상기 수평이송장치 서보구동모터(254)는, 상기 수평 타이밍벨트(251)의 일측에 배치되는 구동로울러(252)와 결합하여 상기 수평 타이밍벨트(251)를 동작시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 수직이송장치(300)를 도 1과 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서, 상기 수직이송장치(300)는, 상기 수평이송장치(200)와 수직으로 결합하고 상기 세척부(100)를 수직으로 직선왕복이동시킬 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 수직이송장치(300)는, 가이드용 지지체(310), 수직가이드레일(320), 이송브라켓(330), 수직이송장치 구동부(340)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가이드용 지지체(310)는, 상단 및 하단이 상기 수평이송장치(200)의 상부이송블럭(220) 및 하부이송블럭(240)에 각각 결합된 채 상기 건물 외벽 유리창의 상하 수직방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 수직가이드레일(320)은, 상기 가이드용 지지체(310)의 일측면상에 길이방향으로 장착되는 것으로 앞서 상술한 수평이송장치(200)의 상부 및 하부 가이드레일(210,230)과 수직구조를 형성한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 이송브라켓과 수직이송장치의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이송브라켓(330)은, 전후방이송장치(400)가 결합된 세척부(100)를 장착한 채 상기 수직가이드레일(320)과 마주하는 접촉면상의 상측 및 하측으로 복수개의 수직 가이드슬롯(331,332)을 장착하고 상기 수직가이드레일(320)을 따라 수직방향으로 직선왕복운동이 가능하다.

또한, 상기 수직이송장치 구동부(340)는, 상기 세척부(100)가 장착된 이송브라켓(330)을 동작시켜 상기 건물 외벽 유리창의 수직방향으로 직선왕복시킬 수 있다.

이때, 상기 수직이송장치 구동부(340)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 타이밍벨트(341), 구동로울러(342), 종동로울러(343), 및 수직이송장치 서보구동모터(344)를 구비할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 수직 타이밍벨트(341)는, 상기 이송브라켓(330)의 상측 및 하측에 형성된 복수개의 수직 가이드슬롯(331,332)사이에 고정되는 클램프(333)가 결합된 채 상기 수직가이드레일(320)에 대응되게 상기 가이드용 지지체(310)의 길이방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 수직 타이밍벨트(341)는 상기 가이드용 지지체(310)를 사이에 두고 수직가이드레일(320)이 부착된 면과 다른 방향에 배치되는 것을 알 수 있으며, 후술하는 도면에서 컨트롤러 유닛(500)의 하우징 커버가 결합되는 경우에 수직이송장치 구동부(340)를 구성하는 장치들은 외부에 노출되지 않을 수 있다.

또한, 상기 구동로울러(342)와 종동로울러(343)는, 상기 수직 타이밍벨트(341)의 하측 및 상측에 각각 배치될 수 있다.

여기서, 상기 구동로울러(342)와 종동로울러(343)는, 도 1에 도시된 수평이송장치 구동부(250)를 구성하는 구동로울러(252) 및 종동로울러(253)에 대응되는 동일한 구성이며, 상기 구동로울러(342)는 도면상에서 수징이송장치 서보구동모터(344)의 내측에 배치된 것을 알 수 있다.

또한, 상기 수직이송장치 서보구동모터(344)는, 상기 수직 타이밍벨트(341)의 하측에 배치되는 구동로울러(342)와 결합하여 상기 수직 타이밍벨트(341)를 상하로 동작시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수평이송장치(200)와 수직이송장치(300)에 구비되는 가이드레일은 LM가이드로 형성될 수 있어, 이송동작의 정확성을 높일 수 있다.

다음으로, 상기 전후방 이송장치(400)는, 건물 외벽 유리창의 청소작업을 수행하는 경우에 상기 세척부(100)를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 후술하는 도 4 내지 도 5에서 상술하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 컨트롤러 유닛(500)은, 상기 수평이송장치(200)와 상기 수평이송장치(300)에 의해 상기 건물 외벽 유리창의 수직 및 수평방향으로 이송되는 세척부(100)가 상기 건물 외벽 유리창의 특정부위에서 장애물을 만날 경우에 상기 전후방 이송장치(400)를 제어하여 상기 세척부(100)가 건물 외벽 유리창의 특정부위로부터 장애물 회피가 가능하도록 이격되게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 컨트롤러 유닛(500)은 MCU 제어보드를 이용하여 구성하고, 상기 수평이송장치(200), 수직이송장치(300), 및 전후방이송장치(400)에 인가되는 구동전력에 무접점 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) 방식을 적용함으로써 노이즈 및 서지전압이 상기 MCU 제어보드에 유입되지 않게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3측 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇의 측면에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 외부유리창 청소로봇의 전후방이송장치를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 3측 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇의 전후방이송장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서, 상기 전후방이송장치(400)는, 도면에 도시된 바와 같이, 이송브라켓 가이드로드(410), 이송브라켓 가이드로드 지지체(420), 리니어액츄에이터(430), 복수개의 로드용 가이드관(441,442), 및 복수개의 세척부 가이드로드(401,402)를 구비할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 이송브라켓 가이드로드(410)는, 상기 이송브라켓(330)의 일측면에 배치되어 상기 세척부(100)를 상기 건물 외벽 유리창에 대해 접근시키거나 멀어지게 하는 이송경로를 형성할 수 있는 가이드봉으로 형성되는 것을 알 수있다.

또한, 상기 이송브라켓 가이드로드 지지체(420)는, 상기 이송브라켓 가이드로드(410)를 전단 및 후단에서 지지고정하며 상기 이송브라켓(300)의 일측면 중앙에 결합될 수 있다.

또한, 상기 리니어액츄에이터(430)는, 상기 세척부(100)의 일측에 고정되는 전방암(431)을 구비하고 상기 이송브라켓 가이드로드 지지체(420)의 내측에 배치되어 상기 이송브라켓 가이드로드(410)를 따라 전후방으로 직선왕복 운동하며 상기 세척부(100)를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 로드용 가이드관(441,442)는, 상기 이송브라켓(330)의 일측면 상측 및 하측이 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡부(334,335)에 구비 될 수있다.

또한, 상기 복수개의 세척부 가이드로드(401,402)는, 상기 복수개의 로드용 가이드관(441,442)에 대응되어 상기 세척부(100)의 상측 및 하측에 형성되고 상기 리니어 액츄에이터(430)의 동작시 상기 복수개의 로드용 가이드관(441,442)을 따라 전후방으로 이동할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 상기 세척부(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 세척브러쉬부(110), 세척부 본체(120), 및 복수개의 회전축 브라켓(130)를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 세척브러쉬부(110)는, 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 직접 접촉하여 세척작업을 수행할 수 있으며, 후술하는 도 6에 도시된 바와 같이,외측면에 나선형 브러쉬(10), 식모형 브러쉬(20), 및 천소재 브러쉬(30) 중 어느 한가지 타입의 브러쉬형태를 갖는 일체형의 전동브러쉬로 형성될 수 있다.

또한, 상기 세척부 본체(120)는, 전방으로 상기 세척브러쉬부(110)를 지지하고 후방으로 상기 복수개의 세척부 가이드로드(401,402) 및 전방암(431)을 지지고정할 수 있다.

상기 복수개의 회전축 브라켓(130)은, 상기 세척브러쉬부(110)의 양끝단이 회전가능하게 결합되는 회전축(131)을 구비하며 상기 세척부 본체(120)의 상단 및 하단에 결합될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 세척부를 구성하는 세척브러쉬 종류를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부유리창 청소로봇의 세척부의 전방에서 바라본 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 다양한 종류의 세척브러쉬를 선택적으로 사용하여 건물 외벽 유리창 청소를 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 도면에는 도시되지 않았으나, 세척부(110)는, 상기 세척브러쉬부(110)가 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 근접하는 경우에 전후방이송장치(400)를 구성하는 리니어 액츄에이터(430)의 동작을 멈추게 할 수 있는 충돌방지 근접센서(미도시)를 구비할 수 있다.

또한, 이때, 상기 전후방이송장치(400)는, 상기 세척부(100)에 의한 세척작업이 완료된 이후에 상기 세척브러쉬부(110)의 위치를 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 떨어지는 거리의 원래자리로 되돌리기 위한 원위치 근접스위치(미도시)를 더 구비할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은, 외부유리창에 대한 3축 방향 위치조절이 가능한 이송장치를 구비하여 다양한 규격의 외부유리창에 적용이 가능할 뿐만 아니라 외부유리창 청소작업을 하는 경우에 장애물 회피기능을 가질 수 있는 3축 이송장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇을 제공하는 효과가 있다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

1 : 유리창 100 : 세척부
110 : 세척브러쉬부 120 : 세척부 본체
130 : 회전축 브라켓 131 : 회전축
200 : 수평이송장치 210 : 상부 가이드레일
220 : 상부이송블럭 221,241: 수평가이드슬롯
230 : 하부 가이드레일 240 : 하부이송블럭
241 : 가이드슬롯 250 : 수평이송장치 구동부
251 : 수평 타이밍벨트 252 : 구동로울러
253 : 종동로울러
254 : 수평이송장치 서보구동모터
300 : 수직이송장치 310 : 가이드용 지지체
320 ; 수직가이드레일 330 : 이송브라켓
331,332 : 수직 가이드슬롯 333 : 클램프
334, 335 : 절곡부 340 : 수직이송장치 구동부
341 : 수직 타이밍벨트 342 : 구동로울러
343 : 종동로울러
344 : 수직이송장치 서보구동모터
400 : 전후방 이송장치 401, 402 : 세척부 가이드로드
410 : 이송브라켓 가이드로드
420 : 이송브라켓 가이드로드 지지체
430 : 리니어액츄에이터 431 : 전방암
441, 442 : 로드용 가이드관 500 : 컨트롤러 유닛

Claims

건물 외벽 유리창의 외측면을 청소하기 위한 세척수단을 구비한 세척부;
상기 건물 외벽 유리창의 상측 및 하측 프레임에 부착되어 상기 세척부를 수평으로 직선왕복이동시키는 수평이송장치와;
상기 수평이송장치와 수직으로 결합하고 상기 세척부를 수직으로 직선왕복이동시키는 수직이송장치와;
건물 외벽 유리창의 청소작업을 수행하는 경우에 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 전후방 이송장치; 및
상기 수평이송장치와 상기 수평이송장치에 의해 상기 건물 외벽 유리창의 수직 및 수평방향으로 이송되는 세척부가 상기 건물 외벽 유리창의 특정부위에서 장애물을 만날 경우에 상기 전후방 이송장치를 제어하여 상기 세척부가 건물 외벽 유리창의 특정부위로부터 장애물 회피가 가능하도록 이격되게 하는 컨트롤러 유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 1에 있어서, 상기 수평이송장치는,
상기 건물 외벽 유리창의 상측 프레임 길이방향으로 형성되는 상부 가이드레일;
상기 수직이송장치의 상단과 결합된 채 가이드슬롯을 구비하여 상기 상부 가이드레일을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능한 상부이송블럭;
상기 건물 외벽 유리창의 하측 프레임 길이방향으로 형성되는 하부 가이드레일;
상기 수직이송장치의 하단과 결합된 채 가이드슬롯을 구비하여 상기 하부가이드레일을 따라 수평방향으로 직선왕복운동이 가능한 하부이송블럭; 및
상기 세척부의 수평방향 이송동작을 유도하기 하기 위하여 상기 상부이송블럭을 동작시켜 상기 수직이송장치를 상기 건물 외벽 유리창의 수평방향으로 직선왕복운동시키는 수평이송장치 구동부;를 포함하고,
상기 수평이송장치 구동부는,
상기 상부이송블럭과 일부가 고정결합된 채 상기 상부 가이드레일에 대응되게 길이방향으로 형성되는 수평 타이밍벨트;
상기 수평 타이밍벨트의 일측 및 타측에 배치되는 구동로울러와 종동로울러; 및
상기 수평 타이밍벨트의 일측에 배치되는 구동로울러와 결합하여 상기 타이밍벨트를 동작시키는 수평이송장치 서보구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 2에 있어서, 상기 수직이송장치는,
상단 및 하단이 상기 수평이송장치의 상부이송블럭 및 하부이송블럭에 각각 결합된 채 상기 건물 외벽 유리창의 상하 수직방향으로 형성되는 가이드용 지지체;
상기 가이드용 지지체의 일측면상에 길이방향으로 장착되는 수직가이드레일;
전후방이송장치가 결합된 세척부를 장착한 채 상기 수직가이드레일과 마주하는 면상의 상측 및 하측으로 복수개의 가이드슬롯을 장착하고 상기 수직가이드레일을 따라 수직방향으로 직선왕복운동이 가능한 이송브라켓; 및
상기 세척부가 장착된 이송브라켓을 동작시켜 상기 건물 외벽 유리창의 수직방향으로 직선왕복시키는 수직이송장치 구동부;를 포함하고,
상기 수직이송장치 구동부는,
상기 이송브라켓의 상측 및 하측에 형성된 복수개의 가이드슬롯사이에 고정되는 클램프가 결합된 채 상기 수직가이드레일에 대응되게 상기 가이드용 지지체의 길이방향으로 형성되는 수직 타이밍벨트;
상기 수직 타이밍벨트의 하측 및 상측에 각각 배치되는 구동로울러와 종동로울러; 및
상기 수직 타이밍벨트의 하측에 배치되는 구동로울러와 결합하여 상기 수직 타이밍벨트를 동작시키는 수직이송장치 서보구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 3에 있어서, 상기 전후방이송장치는,
상기 이송브라켓의 일측면에 배치되어 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창에 대해 접근시키거나 멀어지게 하는 이송경로를 형성하는 이송브라켓 가이드로드;
상기 이송브라켓 가이드로드를 지지하며 상기 이송브라켓의 일측면 중앙에 결합되는 이송브라켓 가이드로드 지지체;
상기 세척부의 일측에 고정되는 전방암을 구비하고 상기 이송브라켓 가이드로드 지지체의 내측에 배치되어 상기 이송브라켓 가이드로드를 따라 전후방으로 직선왕복 운동하며 상기 세척부를 상기 건물 외벽 유리창과 근접시키거나 이격되게 하는 동작을 수행하는 리니어 액츄에이터;
상기 이송브라켓의 일측면 상측 및 하측이 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡부에 구비 되는 복수개의 로드용 가이드관; 및
상기 복수개의 로드용 가이드관에 대응되어 상기 세척부의 상측 및 하측에 형성되고 상기 리니어 액츄에이터의 동작시 상기 복수개의 로드용 가이드관을 따라 전후방으로 이동하는 복수개의 세척부 가이드로드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 4에 있어서, 상기 세척부는,
상기 건물 외벽 유리창의 창문에 직접 접촉하여 세척작업을 수행하는 세척브러쉬부와;
전방으로 상기 세척브러쉬부를 지지하고 후방으로 상기 복수개의 세척부 가이드로드 및 전방암을 지지고정하는 세척부 본체; 및
상기 세척브러쉬부의 양끝단이 회전가능하게 결합되는 회전축을 구비하며 상기 세척부 본체의 상단 및 하단에 결합되는 복수개의 회전축 브라켓;을 구비하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 5에 있어서, 상기 세척브러쉬부는,
외측면에 나선형 브러쉬, 식모형 브러쉬, 및 천소재 브러쉬 중 어느 한가지 타입의 브러쉬형태를 갖는 일체형의 전동브러쉬로 형성되는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 5에 있어서, 상기 세척부는,
상기 세척브러쉬부가 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 근접하는 경우에 상기 전후방이송장치를 구성하는 리니어 액츄에이터의 동작을 멈추게 할 수 있는 충돌방지 근접센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 7에 있어서, 상기 전후방이송장치는,
상기 세척부에 의한 세척작업이 완료된 이후에 상기 세척브러쉬의 위치를 상기 건물 외벽 유리창의 창문에 일정거리 이상 떨어지는 거리의 원래자리로 되돌리기 위한 원위치 근접스위치;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 3에 있어서,
상기 수평이송장치와 수직이송장치에 구비되는 가이드레일은 LM가이드로 형성되는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러 유닛은 MCU 제어보드를 이용하여 구성하고,
상기 수평이송장치, 수직이송장치, 및 전후방이송장치에 인가되는 구동전력에 무접점 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) 방식을 적용함으로써 노이즈 및 서지전압이 상기 MCU 제어보드에 유입되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 3축 이송 장치를 구비한 지능형 외부유리창 청소로봇