KR20190135462A - 윈도우 세척 로봇 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇은, 윈도우 세척 로봇에 배치되는 센서를 이용하여, 파사드(fasade) 상의 프레임, 몰딩, 복합 코팅 재료 등과 같은 돌출물을 감지하고 유리 표면과 고르게 접촉하도록 하는 방식으로 세척 브러쉬의 위치를 조정하는 인공 지능 제어식 가동형 세척 시스템을 갖는다. 이 시스템은, 세척될 표면으로부터 떨어지지 않도록 하는 방식으로 바람의 속도 및 방향에 따라 축방향 스러스트 힘을 조정하는 팬을 이용하여 고층 건물에서의 파사드 세척을 더욱 안전하게 만든다. 이는 파사드 세척에 있어서 시간, 인력, 및 비용을 절감시킬 수 있도록 한다. 이러한 로봇은 유리 표면 및 파사드에서의 세척을 안전한 방식으로 행할 수 있도록 하여, 휴먼 팩터(human factor)에 관한 요건을 없애 준다.
Description
본 발명에 따른 제품은 자동식 파사드 세척 로봇(automated facade cleaning robot)으로서, 고층 빌딩에서의 파사드 및 윈도우 세척 중에 세척 지점에서 휴먼 팩터(human factor)를 배제시키고, 첨단 기술 센서를 이용하여 그 주위를 감지할 수 있으며, 환경 상태에 대해 조정 가능한 인공 지능을 이용하여 파사드 세척을 더욱 안전하고 전문적으로 행할 수 있는 자동식 파사드 세척 로봇에 관한 것이다.
현재, 고층 빌딩에서의 파사드 및 윈도우 세척을 행하기 위해 다양한 방법이 사용되고 있다. 이러한 방법들 중 일부는 다음과 같다.
클라이머(climber): 이는, 클라이머들로 이루어진 팀이 로프를 이용하여 건물의 지붕으로부터 매달림으로써 세척 공정을 수행하는 시스템이다. 이러한 시스템에 있어서, 인부는 가장 효율적인 팩터(factor)이다. 세척 중에 세제, 물 등의 공급과 관련하여 다양한 세척 방법이 존재한다. 그러나, 이러한 방법은 상당히 시간 소모적이며 비용이 많이 소요된다.
크레인: 건물이 그리 높지 않다면, 이동 크레인을 이용하여 세척이 수행되지만, 그럼에도 불구하고 이러한 방법에서도 휴먼 팩터는 역시 필수적이며, 또한 노동 안정성 및 세척 비용 때문에 그리 선호되지 않는다. 다른 한편으로는, 저층 건물에서는, 바아(bar)를 이용하여 세척이 수행될 수 있다.
리프트: 리프트는 고층 건물의 세척을 위해 사용되는 또 다른 시스템이며, 클라이머보다 더 일반적으로 활용되고 있다. 옥상에 있는 이동 크레인에 연결된 바스켓(basket) 그리고 상기 바스켓 상에 배치되는 세척 인력에 의해 세척이 수행되는 이러한 방법에 있어서, 휴먼 팩터는 주요한 파라메타이다. 세척용 보급품은 연속성이 결여되어 있다.
종래 기술에 있어서, 특허 출원 제2007/02991호는 윈도우 세척용 기계를 개시하고 있는데, 여기서 상기 윈도우 세척용 기계는 메인 본체(main body); 이동 가능한 헤드(head); 회전식 헤드[래칫면(ratchet surface)]; 분사 노즐; 슬라이딩식 연장 바아(sliding extension bar); 회전식 헤드 제어 버튼; 저장소; 고정용 래치(latch); 충전 하우징(charger housing); 세제 저장소; 세제 저장소 덮개; 에너지원; 분사 버튼; 물 파이프뿐만 아니라 모두 추가적인 본체 상에 배치되는 추가적인 본체 제어 버튼; 추가적인 본체 분사 버튼; 추가적인 본체 저장소; 추가적인 본체 고정용 래치; 추가적인 본체 충전 하우징; 대걸레(mop)를 포함한다. 이러한 기계는 고층 건물에서 사용하기에 편리하지 않고, 적어도 2인의 인원에 의해 사용되어야만 한다. 그러나, 본 발명은, 더 높은 층의 세척을 가능하게 하는 방식으로 휴먼 팩터를 필요로 하지 않으면서 세척 과정을 행하는 것이다.
본 발명은, 알려진 기법에서의 파사드 세척에 관한 전술한 단점을 극복하고 관련 기술 분야에서 추가적인 장점을 제공하기 위해 개발된 윈도우 세척 로봇에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제품은 고층 건물에서의 윈도우 및 파사드 세척을 위해 사용되는 세척 로봇이다. 본 발명에 따른 제품은 고층 건물의 세척 과정 동안 휴먼 팩터를 배제시킨다. 태블릿 제어 콘솔(tablet control console)을 이용하여 원격으로 제어될 수 있는 이러한 시스템에 있어서, 로봇에 대해 사람이 필요하지 않다. 상기 시스템은 첨단 기술인 컴퓨터 보조 제어 유닛에 의해 관리되는 인공 지능을 갖춘 자동화된 파사드 세척 로봇이다.
고층 빌딩에서 사용되는 파사드 세척 로봇에 있어서, Codesys 기반의 PLC 소프트 콘트롤 시스템에 의해 개발되는 상기 인공 지능은 아래 언급되는 유닛의 제어를 가능하게 한다.
터치 콘트롤 패널(touch control panel)은, 상기 인공 지능에 의해 작동되는 터치 콘트롤 패널의 컴퓨터 기반 인터페이스를 이용하여 로봇 기능에 관한 수동 제어를 가능하게 한다. 산업용 패널 제어 시스템은 센서로부터 받은 정보를 조작자에게 전달한다.
초음파 풍속 및 풍향 센서를 이용하여, 로봇에 부딪히는 바람의 속도 및 부딪힘 방향이 제어되며, 이에 따라 로봇 상에 있는 다른 유닛의 제어가 허용된다. 또한, 작업 안전 규정에 의해 결정된 바와 같은 모노레일 크레인의 작업 한계에 해당하는 30 내지 35 km의 풍속에 도달하면, 로봇은 조작자에게 경고 정보를 보낸다. 자동화된 파사드 세척 로봇은 센서를 이용하여 건물 표면을 감지하고 세척 시스템의 거리를 조정하여, 파사드 세척이 최적화되도록 하고, 이에 따라 세척 브러시와 유리 표면의 고른 접촉을 가능하게 한다. 고층 건물에서 사용되는 윈도우 세척 로봇은, 윈도우 세척 로봇의 풍속 센서를 이용하여 다양한 기후 조건을 제어 가능하게 하며, 로봇의 작업 한계에 도달하면 조작자에게 경보를 보내고 안전 모드로 전환된다. 첨단 기술의 전자식 제어 및 작업을 가능하게 하는 상기 로봇은, 파사드 세척과 관련하여 혁신적인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇의 전방 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇의 후방 사시도이다.
도 3은, 쉘(shell)이 장착되어 있을 때의 본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇의 후방 사시도이다.
도 3은, 쉘(shell)이 장착되어 있을 때의 본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇의 사시도이다.
본 발명에 따른 윈도우 세척 로봇은, 윈도우 세척 로봇에 배치되는 센서를 이용하여, 파사드 상의 프레임, 몰딩, 복합 코팅 재료 등과 같은 돌출물을 감지하기 위한 휴먼 팩터를 필요로 하지 않는 윈도우 및 파사드 세척 작업에서 사용되는 세척 로봇으로서, 유리 표면과 고르게 접촉하도록 하는 방식으로 세척 브러쉬의 위치를 조정할 수 있는 인공 지능에 의해 제어되는 세척 로봇이다.
도 1, 도 2, 및 도 3은 부품 도면부호와 함께 다양한 각도로부터 본 폐쇄 위치에서의 사시도를 도시한 것이다. 고층 빌딩을 위한 파사드 세척 로봇은, 티타늄 프로파일로 제조되는 로봇 샤시(1); 미끄럼 방지용 실리콘 삭(silicone sock)으로 코팅되고 유리 표면 상에서 나아가는 벌룬 휠(2; balloon wheel); 파사드 세척 로봇과 세척될 표면 사이의 거리를 조정하는 이동 가능한 휠 메커니즘(3); 파사드 세척 로봇의 상향 정도, 하향 정보, 속도 정보 및 방향 정보를 인공 지능에 전달하는 엔코더(4); 엔코더 연결 장치(5); 크레인 연결 장치(6); 센서 연결용 플랜지(7); 로봇이 하위 거리 정보 및 상위 거리 정보를 받아들이도록 하는 레이저 거리 센서(8); 파사드 세척 로봇과 윈도우 사이의 거리를 측정하는 초음파 거리 센서(9); 초음파 바람 센서 연결용 파이프(10); 작업 환경에서의 바람 및 풍속을 측정하는 초음파 바람 센서(11); 팬 모터(13; fan motor)의 감지 제어를 위한 서보 모터 구동기 보드(12); 빠른 속도 및 큰 토크를 나타내는 팬 모터(서보 모터)(13); 큰 축방향 스러스트(thrust)를 제공하는, 특수 제작된 베인(14; vane); 세척될 표면 상에서의 진공 효과를 향상시키고 축방향 스러스트를 제공하는, 특수한 구성의 팬 슈라우드(15; fan shroud); 팬 보호용 와이어(16); 팬 연결용 플래지(17); 메인 브러쉬를 둘러싸는 브러쉬 슈라우드(18); 세척 및 건조 과정을 돕는 보조 브러쉬(19); 보조 브러쉬 연결용 플랜지(20); 보조 브러쉬를 구동시키는 보조 브러쉬 모터(21); 보조 브러쉬 체인-휠 이동 시스템(22); 보조 브러쉬 베어링(23); 메인 브러쉬 연결용 플랜지(24); 메인 브러쉬 베어링(25); 메인 브러쉬 이동 메커니즘(26); 액추에이터 연결용 부품(27); 세정 시스템에 전후 이동을 부여하는 액추에이터(28); 액추에이터 연결용 플랜지(29); 브러쉬와 윈도우 사이의 거리를 측정하는 선형 거리 센서(30); 메인 브러쉬의 토크를 증가시키는 리듀서(31; reducer); 리듀서 연결용 플랜지(32); 메인 브러쉬 구동용 서보 모터(33); 그 세정 메커니즘에 의한 세척 작업을 수행하고 2중창을 위해 특수 제작된 메인 브러쉬(34); 용액 탱크(35); 용액 탱크 내의 용액량을 측정하는 초음파 레벨 센서(36; ultrasonic level sensor)를 포함한다.
상기 세정 시스템은 용액 필터(37); 용액 탱크 연결 장치(38); 용액 탱크 스탠드(39); 용액 탱크로부터 용액을 취출하고 노즐에 대해 압력을 전달하는 용액 펌프(40); 미세 입자로 세척될 표면을 세정하는 노즐(41)로 구성된다.
또한, 본 발명에 의해, 연결 장치(42); 전기 접속 소켓(44); 및 파사드 세척 로봇의 샤시(1)에 전기 케이블을 장착시키기 위한 케이블 연결용 플랜지(43); 전력 분배를 위해 사용되는 퓨즈의 잔류 전류 릴레이(residual current relay); 접촉기를 포함하는 IP65 기준의 전기 패널(45); 로봇 조정이 이루어지도록 하며 시스템 상태 정보가 사용자에게 전달되도록 하는, 터치 소프트 명령 및 제어 디스플레이(46); 소프트 제어 및 전력원이 존재하는 IP67 기준의 제어 패널(47); IP67 기준의 릴레이 패널(48); 보조 브러쉬를 구동시키는 서보 모터의 구동기 및 전력원이 배치되는 IP67 기준의 전기 패널(49); 로봇에 대한 원격 액세스 및 개입을 허용하는 토시박스(50; Tosibox); IP67 기준의 토시박스 패널(51); 카메라 레코더 및 메인 브러쉬를 구동하는 모터의 구동기가 배치되는, IP67 기준의 전기 패널(52); 파사드 세척 로봇과 원격 제어부 사이의 무선 정보 전송을 허용하는 와이파이 라우터(53; WIFI router); 파사드 세척 로봇과 원격 제어부 사이의 무선 통신을 허용하는 원격 수신기(54); 태블릿 PC 및 소프트 제어 시스템을 제어하는 것 그리고 동시에 파사드 세척 로봇 상에 배치되는 카메라에 걸쳐 세척될 표면을 모니터링하는 것을 가능하게 하는 원격 제어부(55); 세척될 표면을 원격으로 모니터링하고 세척될 표면 상의 임의의 오물을 탐지하기 위한 고해상도 디지털 카메라(56); 경고등(57); 공기 역학적 구조가 컴퓨터 환경에서 구성되고 모델링되는, 특수 제작된 외측 쉘(58); 외측 쉘과 샤시 사시의 연결을 보장하는 지지 브라켓(59); 쇼크 업소버 밸런스 스프링(60; shock absorber balance spring), 쇼크 업소버 밸런스 스프링에서 사용되는 쇼크 업소버 실리콘 바아(61; shock absorber silicone bar); 쇼크 업소버 연결 장치(62); 용액 탱크들 사이에서 통과할 수 있도록 하는 전기 작동식 밸브 시스템(63); 세정 시스템을 수축시키고 용액 탱크의 방출을 위해 사용되는 탱크 방출 밸브(64)가 포함된다.
본 발명에 따른 제품은, 2개의 고속 팬 모터(13)를 이용하여, 세척될 표면 상에서의 진공 효과를 발생시킴으로써 세척 용액의 건조 과정을 돕는다. 이는, 민감하게 제어될 수 있는, 큰 토크를 나타내는 서보 모터에 의해 축방향 스러스트 힘을 조절함으로써 파사드 세척 로봇이 일정한 힘으로, 세척될 표면과 접촉하는 것을 보장한다. 베인(14) 및 연결 요소는, 기류 특성을 조절하도록 그리고 흡입과 배출 사이의 비율(yield)을 증가시키도록 구성되며, 이에 따라 기류가 전술한 기계의 작동 원리에 부합되는 것이 보장되게 한다. 베인(14)은, 기류를 조절할 뿐만 아니라 축방향 스러스트를 제공하여 로봇이 빠른 풍속에서, 세척될 표면으로부터 떨어지는 것을 방지하도록 구성된다.
고층 빌딩에서 작업하도록 구성되는 로봇의 로봇 샤시(1)의 제조에 있어서, 비행기의 기체 프레임의 제조에 역시 사용되는 고강도 2등급 티타늄(high-strength grade 2 titanium)이 사용되었다.
파사드 세척 로봇에서 사용되는 브러쉬 메커니즘은 2가지 형태, 즉 이동형 및 고정형으로 존재할 수 있다. 세정 시스템에서 사용되는 브러쉬는, 2중창에 손상을 가하지 않는 방식으로 통상의 유리 및 코팅된 유리에 대해 의도되는 특수한 강모 구성을 갖는다.
로봇이 윈도우로부터 멀리로 이동하는 경우에, 초음파 거리 센서(9)를 이용하여 즉석으로 로봇과 유리 사이의 거리를 제어하는 인공 지능은, 팬의 속도를 변경시키며 축방향 스러스트 힘을 증가/감소시키고, 이에 따라 로봇이 일정한 방식으로, 세척될 표면과 접촉하는 것을 보장한다. 또한 이동 가능한 휠 메커니즘(3)을 제어하는 인공 지능은, 센서로부터의 정보에 따라 세척될 표면에 대해 평행하게 로봇 샤시(1)를 위치시킴으로써 휠이 세척될 표면과 고르게 접촉하는 것을 가능하게 한다.
이는, 이동 가능한 휠 메커니즘(3)에 의해, 초음파 거리 센서(9)로부터 수신되는 거리 정보에 따라, 로봇과 세척될 표면 사이의 거리를 자동적으로 조절하는 메커니즘이다. 로봇이 파사드 상의 임의의 장애물과 만나면, 로봇은, 장애물의 높이만큼 로봇과 세척될 표면 사이의 거리를 조정함으로써 세척 작업을 수행하게 된다.
로봇의 쉘 부분의 후방에는 쇼크 업소버 밸런스 장치가 존재한다. 쇼크 업소버 밸런스 장치는, 로봇이 건물 표면으로부터 멀리 이동하는 경우 또는 로봇이 건물 표면을 세척하는 동안 전력 단절이 발생될 때나 축방향 스러스트를 제공하는 팬 모터(13)에서의 임의의 고장이 발생될 때, 바람으로 인해 로봇 자체의 축선을 중심으로 회전하는 경우에, 로봇의 샤시(1) 및 쉘(58)이 세척될 표면에 부딪히는 것을 방지하는 역할을 한다. 쇼크 업소버의 연질 실리콘 구조를 이용하면, 쇼크 업소버는, 로봇이 유리 표면에 부딪히는 경우에 있어서 로봇 및 파사드 양자 모두에서 임의의 손상을 예방하기 위해 쇼크 업소버 상에서 충격을 흡수하도록 하는 방식으로 구성된다.
종래 기술의 디바이스는 최대 50 미터의 높이에서 작동하는 것이 가능한 반면, 본 발명에 따른 제품은, 250 미터 이상의 높이에서 작업하는 것이 가능하게 되도록 구성된다. 건물 표면에서 측정되는 바람 값 및 건물에서 측정되는 바람 값은 상이한데, 왜냐하면 건물 표면에 부딪히는 바람의 속도로 인해 어떻게든 바람의 방향이 변화되기 때문이다. 본 발명의 시스템은, 측방향 바람에 따라 전산 환경에서 모사 및 모델링되는 공기역학적 구조를 갖춘 시스템의 외측 쉘을 이용하여 50 내지 55 킬로미터의 바람 속도에서 작업하도록 구성된다.
로봇 상에 배치되는 고해상도 디지털 카메라(56)는, 조작자가 세척된 표면 또는 세척될 표면을 즉석으로 제어하는 것을 가능하게 한다. 디지털 카메라(56)의 이미지는 NVR 레코더에 의해 기록된다. 디지털 카메라의 적외선 조명 특성 덕분에, 야간에 세척 작업을 행하는 동안 세척될 표면을 용이하게 모니터링할 수 있다.
인공 지능에 의해 제어되는 용액 펌프를 이용하여 노즐(41)을 통해 세척 브러쉬(19, 34)로 고압 세척 용액을 균일하게 분사하는 것을 가능하게 하는 스마트한 투입 시스템(smart dosing system)이 개발되어 있다. 이동 가능한 휠 메커니즘(3)에 배치되는 엔코더(4)로부터 받아들이는 크레인 속도 정보에 따라 세척을 위해 사용되어야 할 용액의 양을 결정하는 것은 바로 전술한 인공 지능이다.
로봇 상에 2개의 특수 구성의 용액 탱크(35)가 마련된다. 자동화된 제어식 저장 시스템은, 2가지 상이한 유형의 세척 용액을 동시에 적용하는 것을 가능하게 하며, 또한 단일 유형의 용액이 사용되는 용례에서는, 저장 용액의 양이 2배가 된다. 건물의 파사드에서의 먼지가 다양한 화학적 물성을 나타내기 때문에, 다양한 유형의 용액을 사용하여 세정 작업 및 헹굼 작업을 행하는 것이 가능하다. 사용될 용액은 탱크의 배출 지점으로부터 호스를 통해 탱크 선택기(63; tank selector)로 이송된다. 2가지 탱크에 대한 용액의 양을 측정하기 위해 특수한 레벨 센서(36)가 사용된다. 레벨 센서(36)로부터 수신된 정보는 인공 지능으로 송신되고, 이에 따라 용액 탱크 내의 용액의 양이 즉석으로 모니터링될 수 있다.
인공 지능에 의해 제어되는 자동화된 저장 선택기(63) 시스템은, 파사드에 적용될 세척 방법에 따라 상이한 물성을 갖는 용액의 순차적인 사용을 가능하게 하며, 상기 시스템은 용액 탱크와 고압 용액 펌프(40) 사이에 존재한다.
로봇 상에 배치되는 토시박스(50) 모뎀은, 소프트 제어 시스템 및 인공 지능 인터페이스에 인터넷을 통해 액세스(access)한다. 로봇과의 통신 중에 매번 상이한 1024 비트 암호화 유형을 이용하여 로봇과의 확실한 연결이 이루어지도록 보장된다. 이에 따라 로봇 기능의 원격 모니터링 및 제어가 가능하게 되며, 주기적인 유지보수 및 부품 교체가 필요한 경우에 있어서 기술적인 지원을 위해 정보를 보낼 수 있다. 이는, 로봇에서의 원격 개입을 필요로 하는 경우에 있어서 신속하게 해법을 확인하기 위해 이용된다.
모든 로봇 기능에 대한 원격 액세스는, 컴퓨터로 제어되는 터치 스크린식 원격 제어부를 이용한 소프트 제어 스크린에 대한 액세스에 의해 가능하게 된다. 로봇 상에 배치되는 디지털 카메라의 이미지는 주 명령 제어 컴퓨터에 의해 조작자에게 전송된다. 로봇과 주 제어 콘솔 명령부 사이의 통신은 2개의 통신 시스템, 즉 와이파이 시스템 및 무선 주파수 시스템에 의해 보장된다.
1 : 로봇 샤시
2 : 벌룬 휠(ballon wheel)
3 : 이동 가능한 휠 메커니즘
4 : 엔코더
5 : 엔코더 연결 장치
6 : 크레인 연결 장치
7 : 센서 연결용 플랜지
8 : 레이저 거리 센서
9 : 초음파 거리 센서
10 : 초음파 바람 센서 연결용 파이프
11 : 초음파 바람 센서
12 : 구동 보드(driver board)
13 : 서보 모터[팬 모터(fan motor)]
14 : 베인(vane)
15 : 팬 슈라우드(fan shroud)
16 : 팬 보호용 와이어
17 : 팬 연결용 플랜지
18 : 브러시 슈라우드(brush shroud)
19 : 보조 브러시
20 : 보조 브러시 연결용 플랜지
21 : 보조 브러시 모터
22 : 체인-휠 이동 시스템
23 : 보조 브러시 베어링
24 : 메인 브러시 연결용 플랜지
25 : 메인 브러시 베어링
26 : 메인 브러시 이동 메커니즘
27 : 액추에이터 연결용 부품
28 : 액추에이터
29 : 액추에이터 연결용 플랜지
30 : 선형 거리 센서
31 : 리듀서(reducer)
32 : 리듀서 연결용 플랜지
33 : 메인 브러시 구동용 서보 모터
34 : 메인 브러시
35 : 용액 탱크
36 : 초음파 레벨 센서(ultrasonic level sensor)
37 : 용액 필터
38 : 용액 탱크 연결용 장치
39 : 용액 탱크 스탠드
40 : 용액 펌프
41 : 노즐
42 : 케이블 연결 장치
43 : 케이블 연결용 플랜지
44 : 전기 접속 소켓
45 : 전기 패널
46 : 명령 및 제어 디스플레이
47 : 제어 패널
48 : 릴레이 패널(relay panel)
49 : 전기 패널
50 : 토시박스(tosibox)
51 : 토시박스 패널
52 : 전기 패널
53 : 와이파이 라우터(WiFi router)
54 : 원격 수신기
55 : 원격 제어부
56 : 디지털 카메라
57 : 경고등
58 : 외측 쉘
59 : 지지 브라켓
60 : 쇼크 업소버 밸런스 스프링(shock absorber balance spring)
61 : 쇼크 업소버 실리콘 바아(shock absorber silicone bar)
62 : 쇼크 업소버 연결 장치
63 : 전기 작동식 밸브(탱크 선택기)
64 : 탱크 배출 밸브
2 : 벌룬 휠(ballon wheel)
3 : 이동 가능한 휠 메커니즘
4 : 엔코더
5 : 엔코더 연결 장치
6 : 크레인 연결 장치
7 : 센서 연결용 플랜지
8 : 레이저 거리 센서
9 : 초음파 거리 센서
10 : 초음파 바람 센서 연결용 파이프
11 : 초음파 바람 센서
12 : 구동 보드(driver board)
13 : 서보 모터[팬 모터(fan motor)]
14 : 베인(vane)
15 : 팬 슈라우드(fan shroud)
16 : 팬 보호용 와이어
17 : 팬 연결용 플랜지
18 : 브러시 슈라우드(brush shroud)
19 : 보조 브러시
20 : 보조 브러시 연결용 플랜지
21 : 보조 브러시 모터
22 : 체인-휠 이동 시스템
23 : 보조 브러시 베어링
24 : 메인 브러시 연결용 플랜지
25 : 메인 브러시 베어링
26 : 메인 브러시 이동 메커니즘
27 : 액추에이터 연결용 부품
28 : 액추에이터
29 : 액추에이터 연결용 플랜지
30 : 선형 거리 센서
31 : 리듀서(reducer)
32 : 리듀서 연결용 플랜지
33 : 메인 브러시 구동용 서보 모터
34 : 메인 브러시
35 : 용액 탱크
36 : 초음파 레벨 센서(ultrasonic level sensor)
37 : 용액 필터
38 : 용액 탱크 연결용 장치
39 : 용액 탱크 스탠드
40 : 용액 펌프
41 : 노즐
42 : 케이블 연결 장치
43 : 케이블 연결용 플랜지
44 : 전기 접속 소켓
45 : 전기 패널
46 : 명령 및 제어 디스플레이
47 : 제어 패널
48 : 릴레이 패널(relay panel)
49 : 전기 패널
50 : 토시박스(tosibox)
51 : 토시박스 패널
52 : 전기 패널
53 : 와이파이 라우터(WiFi router)
54 : 원격 수신기
55 : 원격 제어부
56 : 디지털 카메라
57 : 경고등
58 : 외측 쉘
59 : 지지 브라켓
60 : 쇼크 업소버 밸런스 스프링(shock absorber balance spring)
61 : 쇼크 업소버 실리콘 바아(shock absorber silicone bar)
62 : 쇼크 업소버 연결 장치
63 : 전기 작동식 밸브(탱크 선택기)
64 : 탱크 배출 밸브
Claims (15)
- 윈도우 세척 로봇으로서 기능하는 로봇 디바이스로서, 로봇 디바이스의 작동 메커니즘은 첨단 기술의 센서를 이용하여 로봇의 작업 방향, 크레인 속도, 및 높이 정보 그리고 세척될 표면과 로봇 사이의 거리 정보를 감지할 수 있으며, 로봇 디바이스는 세척 영역에서의 바람 및 풍속을 감지할 수 있고, 축방향 스러스트 팬(thrust fan)을 조정함으로써 세척될 표면으로부터 떨어지지 않으면서, 이동 가능한 세정 메커니즘을 이용하여 전후로 브러쉬 시스템을 이동시킬 수 있으며, 로봇 디바이스는 파사드(fasade) 상의 윈도우와 브러쉬 사이의 거리를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 용액 탱크 내의 용액의 양을 측정할 수 있고, 로봇 디바이스는 상기 표면 상의 먼지의 양을 감지할 수 있으며, 이에 따라 적절한 용액 혼합물을 준비할 수 있고, 로봇 디바이스는, 균일한 방식으로 그리고 분쇄되게 용액을 분무하는 시스템을 포함하는 것인 로봇 디바이스.
- 윈도우 세척 로봇으로서 기능하는 로봇 디바이스로서, 상기 윈도우 세척 로봇은 고층 빌딩의 파사드를 세척하며, 티타늄 프로파일로 제조되는 로봇 샤시(1); 미끄럼 방지용 실리콘 삭(silicone sock)으로 코팅되고 유리 표면 상에서 나아가는 벌룬 휠(2; balloon wheel); 이동 가능한 휠 메커니즘(3)으로서, 이동 가능한 휠 메커니즘의 벌룬 휠이 조정될 수 있는 것인 이동 가능한 휠 메커니즘; 로봇의 상향 정도, 하향 정보, 속도 정보 및 방향 정보를 인공 지능에 전달하는 엔코더(4); 로봇이 하위 거리 정보 및 상위 거리 정보를 받아들이도록 하는 레이저 거리 센서(8); 로봇과 윈도우 사이의 거리를 측정하는 초음파 거리 센서(9); 작업 환경에서의 바람 및 풍속을 측정하는 초음파 바람 센서(11); 팬 모터(13; fan motor)의 감지 제어(sensitive control)를 위한 구동기 보드(12); 빠른 속도 및 큰 토크를 나타내는 팬 모터(서보 모터)(13); 큰 축방향 스러스트(thrust)를 제공하는, 특수 제작된 베인(14; vane); 세척될 표면 상에서의 진공 효과를 향상시키고 축방향 스러스트를 제공하는, 특수한 구성의 팬 슈라우드(15; fan shroud); 팬 보호용 와이어(16); 팬 연결용 플래지(17); 메인 브러쉬를 둘러싸는 브러쉬 슈라우드(18); 세척 및 건조 과정을 돕는 보조 브러쉬(19); 보조 브러쉬 연결용 플랜지(20); 보조 브러쉬를 구동시키는 보조 브러쉬 모터(21); 보조 브러쉬 체인-휠 이동 시스템(22); 메인 브러쉬 연결용 플랜지(24); 메인 브러쉬 베어링(25); 메인 브러쉬 이동 메커니즘(26); 액추에이터 연결용 부품(27); 세정 시스템에 전후 이동을 부여하는 액추에이터(28); 액추에이터 연결용 플랜지(29); 브러쉬와 윈도우 사이의 거리를 측정하는 선형 거리 센서(30); 메인 브러쉬의 토크를 증가시키는 리듀서(31; reducer); 리듀서 연결용 플랜지(32); 메인 브러쉬 구동용 서보 모터(33); 그 세정 메커니즘에 의한 세척 작업을 수행하며 2중창을 위해 특수 제작되는 메인 브러쉬(34); 용액 탱크(35); 용액 탱크 내의 용액량을 측정하는 초음파 레벨 센서(36)를 포함하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제품은 2개의 고속 팬 모터(13)를 이용하여, 세척될 표면 상에서 진공 효과를 발생시킴으로써 세척 용액의 건조 과정에 도움을 주고, 또한 민감하게 제어될 수 있는 큰 토크를 갖는 서모 모터를 이용하여 축방향 스러스트 힘을 조정함으로써 일정한 힘으로, 세척될 표면과 로봇이 접촉되는 것을 보장하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
흡입과 배출 사이의 비율(yield)을 증가시키고 기류 특성을 조절하도록 구성되는 연결 요소 및 베인(14; vane)
을 포함하여, 기류가 기계의 작동 원리를 따르게 하고, 상기 베인(14)은, 기류를 조절할 뿐만 아니라 축방향 스러스트를 제공하여 로봇이 빠른 풍속에서, 세척될 표면으로부터 탈착되지 않도록 하는 것인 로봇 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
비행기의 기체 프레임의 제조에 사용되는 고강도 2등급 티타늄이 사용되는 로봇 샤시(1)
를 포함하는 것인 로봇 디바이스. - 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
로봇이 윈도우로부터 멀리로 이동하는 경우에, 팬의 속도를 변경시키고 축방향 스러스트 힘을 증가/감소시키는 즉각적인 제어를 제공하는 인공 지능에 의해 로봇과 유리 상의 거리를 감지하여, 로봇이 일정한 방식으로, 세척될 표면과 접촉하는 것을 보장하는 초음파 거리 센서(9)
를 포함하며, 이동 가능한 휠 메커니즘(3)을 또한 제어하는 상기 인공 기능은, 센서로부터의 정보에 따라 세척될 표면에 대해 평행하게 로봇 샤시(1)을 위치시킴으로써 휠이 세척될 표면과 고르게 접촉하는 것을 가능하게 하는 것인 로봇 디바이스. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로봇 디바이스는 이동 가능한 휠 메커니즘(3)에 의해 초음파 거리 센서(9)로부터 수신된 거리 정보에 따라, 세척될 표면과 로봇 사이의 거리를 자동적으로 조절하는 메커니즘을 포함하며, 로봇이 상기 파사드 상의 임의의 장애물을 만나면, 상기 장애물의 높이만큼, 세척될 표면과 로봇 사이의 거리를 조정함으로써 세척 과정을 수행하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로봇 디바이스는, 로봇의 쉘(58) 부분의 후방에 쇼크 업소버 밸런스 장치(shock absorber balance apparatus)를 포함하며, 이 쇼크 업소버 밸런스 장치는, 로봇이 건물 표면으로부터 멀리로 이동하는 경우에, 또는 로봇이 건물 표면을 세척하는 동안 전력 중단의 경우에 바람으로 인해 로봇 자체의 축선을 중심으로 회전하는 경우에, 또는 축방향 스러스트를 제공하는 팬 모터(13)에서의 임의의 고장의 경우에, 로봇의 쉘(58) 및 샤시(1)가 세척될 표면에 부딪히지 않도록 하는 역할을 하고, 상기 쇼크 업소버는, 로봇 디바이스의 연성 실리콘 구조를 이용하여, 로봇이 유리 표면에 부딪히는 경우에 파사드 및 로봇 양자 모두에서 임의의 손상에 관한 예방으로서, 쇼크 업소버 상에서 충격을 흡수하는 방식으로 구성되는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제품은, 로봇 디바이스의 외측 쉘이 측방향 바람에 따라 전산 환경에서 모사 및 모델링되는 공기역학적 구조를 갖는 상태에서 50 내지 55 km의 풍속 및 250 미터 이상의 높이에서 작업을 행하도록 구성되는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로봇 상에 배치되는 고해상도 디지털 카메라(56)는, 조작자가 세척된 표면 또는 세척될 표면을 즉석으로 제어하는 것을 가능하게 하고, 디지털 카메라(56)의 이미지는 NVR 레코더에 의해 기록되며, 디지털 카메라의 적외선 조명 특징 덕분에, 야간 중에 세척 작업을 수행하는 동안 세척될 표면을 용이하게 모니터링할 수 있는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 인공 지능 제어식 용액 펌프(40)를 이용하여 노즐(41)을 통해 세척 브러쉬(19, 34)에 고압 세척 용액을 균일하게 분무할 수 있게 하는 스마트한 투입 시스템(smart dosing system)이 마련되고, 상기 인공 지능은 이동 가능한 휠 메커니즘(3)에 배치된 엔코더(4)로부터 받아들이는 크레인 속도 정보에 따라 세척을 위해 사용되어야 할 용액의 양을 결정하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로봇 디바이스는 로봇 상에 2개의 특수하게 구성된 용액 탱크(35)를 포함하며, 자동화된 제어식 저장 시스템은, 2가지 상이한 유형의 세척 용액을 동시에 적용하는 것을 가능하게 하고, 또한 단일 유형의 용액이 사용되는 용례에서는 저장되는 용액의 양이 2배가 되게 하며, 건물의 파사드 상의 먼지가 다양한 화학적 물성을 갖는다는 이유로 다양한 유형의 용액을 이용하여 세정 및 헹굼 작업을 행할 수 있도록 하고, 사용되는 용액은 탱크의 배출 지점으로부터 호스를 통해 탱크 선택기(63) 시스템으로 이송되며, 특수한 레벨 센서(36)가 2개의 탱크에 대한 용액의 양을 측정하기 위해 사용되고, 레벨 센서(36)로부터 수신된 정보는 인공 지능으로 송신되어, 용액 탱크 내의 용액의 양이 즉석으로 모니터링될 수 있게 하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 인공 지능 제어형의 자동화된 저장 선택기(63) 시스템은, 파사드에 적용될 세척 방법에 따라 상이한 물성을 갖는 용액들의 순차적인 사용을 가능하게 하며, 상기 시스템은 용액 탱크와 고압 용액 펌프(40) 사이에 존재하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로봇 상에 배치되는 토시박스(50; Tosibox) 모뎀은 인터넷을 통해 소프트 제어 시스템 및 인공 지능 인터페이스에 대한 액세스(access)를 가능하게 하고, 상기 로봇 디바이스는, 로봇과의 통신 중에 매번 상이한 1024-비트 암호화 유형을 이용하여 로봇과의 안전한 접속이 행해짐을 보장하며, 로봇 기능의 원격 모니터링 및 제어를 가능하게 하고, 주기적인 유지보수 및 부품 교체가 필요한 경우 기술적인 지원을 위한 정보를 송신할 수 있으며, 상기 정보는 로봇에서의 원격 개입을 필요로 하는 경우, 신속하게 해법을 확인하기 위해 사용되게 하는 것인 로봇 디바이스.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 모든 로봇 기능에 대한 원격 액세스는 터치 스크린식 컴퓨터 제어형 원격 제어부에 의해 소프트 제어 스크린에 대해 액세스함으로써 가능하며, 로봇 상에 배치되는 카메라의 이미지는 주 명령 제어 컴퓨터에 의해 조작자에게 전송되고, 로봇과 주 제어 콘솔 명령부 사이의 통신은 2개의 통신 시스템, 즉 와이파이 시스템 및 무선 시스템에 의해 보장되는 것인 로봇 디바이스.
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