KR20220022975A - 고층빌딩 유리창 청소로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고층빌딩 유리창 청소로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체와, 상기 본체의 전후방향으로 이동하는 슬라이딩유닛과, 상기 슬라이딩유닛에 축결합되는 다리부재와, 상기 다리부재 타측에 구비되는 흡착부재가 구비되는 다리부재를 포함하는 이동유닛, 상기 슬라이딩유닛을 슬라이딩시키고 상기 다리부재를 시소 운동시켜 상기 흡착부재를 승하강 스윙운동 가능하게 하는 구동유닛을 통하여 상기 유리창 표면에 밀착되어 이동하면서 청소가 가능하며, 특히 본체에 와이퍼를 더 구비하여 유리창의 이물질을 보다 완벽하게 제거하고, 에어분사노즐을 통해 본체의 위치를 변위시켜 작업의 효율성을 향상시키는 고층빌딩 유리창 청소로봇에 관한 것이다.

Description

고층빌딩 유리창 청소로봇{SKYSCRAPER CLEANING ROBOT}

본 발명은 고층빌딩 유리창 청소로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체와, 상기 본체의 전후방향으로 이동하는 슬라이딩유닛과, 상기 슬라이딩유닛에 축 결합되는 다리부재와, 상기 다리부재 타측에 구비되는 흡착부재가 구비되는 다리부재를 포함하는 이동유닛, 상기 슬라이딩유닛을 슬라이딩시키고 상기 다리부재를 시소 운동시켜 상기 흡착부재를 승하강 스윙운동 가능하게 하는 구동유닛을 통하여 상기 유리창 표면에 밀착되어 이동하면서 청소가 가능하며, 특히 본체에 와이퍼를 더 구비하여 유리창의 이물질을 보다 완벽하게 제거하고, 에어분사노즐을 통해 본체의 위치를 변위시켜 작업의 효율성을 향상시키는 고층빌딩 유리창 청소로봇에 관한 것이다.

건물의 외벽에 구비되는 유리창은 건물 높이로 인하여 유리창의 외부를 청소하기가 쉽지 않다. 이에 따라 종래 건물 외벽에 구비된 유리창을 청소하기 위해서는 전문 청소 업체에 용역을 주어 건물 외부에서 작업자가 로프에 직접 매달리거나 곤돌라를 이용하여 유리창을 닦는 방법을 이용하고 있다.

그러나 사람을 통한 유리창 외부 청소는 바람 등의 기후 변화에 따른 안전사고의 위험성이 높고, 청소 시간이 오래 걸리며, 높은 위험성에 대한 대가로 인건비가 매우 고가이기 때문에 건물의 청결을 유지하기 위한 경제적 부담이 매우 크다.

특히 고층 건물의 경우 사람이 직접 유리창 외부를 청소하는 경우 그 위험성이 매우 높으며, 청소 시간 또한 매우 오래 걸리기 때문에 청소하는 동안 다른 유리창이 오염되는 상황이 자주 발생하게 되어 높이 비용 부담에 비하여 그 효과가 미비한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술로 자동 청소 로봇을 이용한 기술이 있다.

자동 청소 로봇을 이용하게 되면 위험 부담을 덜 수 있으며, 다수의 자동 청소 로봇을 이용하면 적은 비용만으로도 상시적으로 건물의 유리창 외부를 닦을 수 있어 건물의 청결 유지에 도움이 된다.

상기와 같은 자동 청소 로봇에 관한 것으로 대한민국 등록특허 제10-0878880호(2009.01.08.) "건물 외면의 유리창 청소로봇"(이하 종래기술1이라 함.)이 있는데,

상기 종래기술은 상부면 후단부에 제1,2진공모터가 볼트로 설치되고, 좌우 한 쌍으로 각각 구비되는 제1이송레일과 제2이송레일이 길이방향으로 설치되며, 상기 제1,2이송레일 각각의 레일에는 전후이송부재가 2개씩 구비되는 메인프레임과; 상기 제1,2이송레일의 전후이송부재 상부면에 제1,2이송플레이트가 볼트로 설치되고, 상기 제1,2이송플레이트 상부면 전후단에는 좌우이송부재가 구비되는 제3이송레일이 폭 방향으로 설치되며, 일측 외측면부에는 고정쇠가 구비되는 이송플레이트와; 상기 제1이송플레이트 전 후단에 구비되는 좌우이송부재에 보조축 양단이 볼트로 설치되고, 상기 보조축 양단에는 원형레일 하단부가 삽입되며, 상기 원형레일 상단부는 제1,2,3체결홈이 형성되는 주축 양단에 삽입되는 제1기준축과; 상기 제2이송플레이트 전 후단에 구비되는 좌우이송부재에 보조축 양단이 볼트로 설치되고, 상기 보조축 양단에는 원형레일 하단부가 삽입되며, 상기 원형레일 상단부는 제1,2,3체결홈이 형성되는 주축 양단에 삽입되고, 후단부 원형레일 상부면에는 방향전환부재 일단이 볼트로 고정되는 제2기준축과; 상기 제1,2이송플레이트 전면에는 청소로봇의 전후이송을 제어하는 제1,4서보모터가 설치되고, 상기 제1기준축의 보조축 좌측면에는 제2,3서보모터와 상기 제2기준축의 보조축 우측면에는 제5,6서보모터가 설치되고, 상기 제2기준축의 원형레일에 일단이 체결되는 방향전환부재의 타단이 고정되는 제7서보모터가 상기 보조축 후면에 설치되는 구동모터부와; 상기 제1기준축의 주축 상부에 일단이 고정되는 제1,2,3지지부와 상기 제2기준축의 주축 상부에 일단이 고정되는 제4,5,6지지부가 구비되고, 상기 제1~6지지부 타단에는 연결관으로 연결되는 흡착패드가 구비되는 지지부와; 상기 메인프레임 하부면에는 세척물을 저장하는 분사펌프와, 상기 분사펌프에서 세척물이 분사되는 분사노즐과, 상기 분사노즐을 고정하는 노즐고정구가 구비되고, 일 측면으로 축이 돌출되는 모터와 양측면으로 축이 돌출되는 브러쉬가 전 후단에 구비되어 상기 축에 타이밍벨트가 연결되고, 유리창에 남아 있는 세척물을 제거하는 실리콘판과 배터리가 구비되는 청소기구부로 구성된다.

그러나 상기 종래기술1은 다수의 레일들과, 이송부재들과, 원형레일들과, 기준축들과, 이송플레이트들 및 모터들로 구성되어 그 설계가 매우 복잡하여 제조가 어렵고, 복잡한 구성으로 인한 제조 단가가 상승하여 매우 고가인 문제점이 있다.

또한 건물 외부에서 청소가 행해지는 유리창 청소로봇의 특성을 감안할 때 상기와 같은 복잡한 구성은 먼지 및 외부 기후 요인들에 의한 고장이 발생하기 쉽기 때문에 자동 청소 로봇으로써 많은 문제점들을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,

본체와 청소용 롤러, 이송유닛 및 구동유닛을 통하여 상기 본체가 건물의 유리창을 흡착하면서 이동이 가능하도록 구성하여, 고층건물의 유리창을 보다 손쉽게 청소할 수 있고, 와이퍼를 더 구비하여 유리창 표면의 먼지, 물기 등을 보다 완벽하게 제거할 수 있도록 고안된 고층빌딩 유리창 청소로봇을 제공함을 목적으로 한다.

또한 각각의 다리부재들을 구동함에 있어, 개별적으로 실린더를 구성함에 따라 각각의 다리부재를 독립적으로 구동하고, 더 나아가 에어분사노즐을 통하여 본체의 방향을 손쉽게 전환할 수 있는 고층빌딩 유리창 청소로봇을 제공함을 목적으로 한다.

나아가 유리창 표면을 흡착하는 흡착부재에 가압링을 더 구비하여, 흡착력을 보다 향상시킬 수 있는 고층빌딩 유리창 청소로봇을 제공함을 또 하나의 목적으로 한다.

특히, 상기 다리부재들의 구조 및 흡착부재의 강력한 흡착력을 통하여 유리창들 사이의 경계를 손쉽게 통과할 수 있으며, 유리창뿐만 아니라 대리석 등의 재질로 이루어진 외벽에도 강력하게 흡착될 수 있는 고층빌딩 유리창 청소로봇을 제공함을 또 하나의 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇은

본체;

상기 본체 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 구비되는 청소용 롤러;

상기 본체에 구비는 것으로, 전후방향으로 슬라이딩 이동하는 복수의 슬라이딩부재로 이루어지는 슬라이딩유닛;

타측이 상기 본체 양측으로 돌출되도록 구비되되 상기 슬라이딩부재들 각각에 축결합부를 통하여 결합되는 복수의 다리부재와, 상기 다리부재 타측에 구비되어 유리창 표면을 흡착하는 흡착부재를 포함하여 이루어지는 이동유닛;

상기 슬라이딩부재들에 각각 구비되는 복수의 슬라이딩실린더와, 상기 본체에 구비되되 상기 다리부재들 일측에 각각 결합되는 복수의 승하강실린더를 포함하여 이루어지는 구동유닛;

유리창 표면에 밀착되면서 스윙 운동하여 이물질을 제거하도록 상기 본체 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 구비되는 와이퍼;

에어의 분사압을 통하여 상기 본체의 위치를 변위시키도록 상기 본체 전방에 구비되는 에어분사노즐;

을 포함하여 이루어져,

상기 승하강실린더에 의해 상기 다리부재는 축결합부를 기준으로 시소운동을 하고, 상기 슬라이딩실린더에 의해 상기 다리부재는 슬라이딩부재와 결합되는 축결합부를 따라 전후 슬라이딩운동을 하여,

상기 흡착부재가 승하강 스윙운동을 함으로써, 상기 본체가 유리창 표면을 흡착하면서 이동할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇은

유리창 표면을 청소하도록 롤러가 구비되는 본체에 있어서, 상기 유리창 표면을 흡착하는 복수의 흡착부재를 승하강 스윙 운동 가능하게 구성함에 따라, 상기 본체가 안정적으로 유리창을 흡착하면서 이동할 수 있도록 하여 작업자 없이 무인으로 유리창 표면을 따라 이동하면서 청소할 수 있으며,

구조를 간단히 하여 로봇의 제작 용이성을 높이고, 제조비용을 절감하며 구조 설계의 단순화를 통한 고장 발생 억제 효과를 기대할 수 있다.

나아가 각각의 다리부재를 개별적으로 동작할 수 있도록 하여, 보다 자유롭게 유리창 표면을 흡착시키면서 이동할 수 있으며, 에어분사노즐을 더 구비하여 본체의 방향전환을 가능하게 하여 다양한 형태의 건물 외벽 청소를 가능하게 하는 효과가 있다.

특히 외벽의 재질, 즉 유리창뿐만 아니라 대리석 등의 다른 재질에도 강력하게 흡착하여 이동이 가능하여, 창과 창 사이에 구비되는 경계용 대리석 표면에 흡착되어 이동할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 본체에 와이퍼를 더 구비함으로서 본체 외면에 묻어있는 이물질, 즉 먼지나 물기 등을 완벽하게 제거하여 청소 완성도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇의 분해사시도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇의 작동도
도 5는 도3[A]에 도시된 고층빌딩 유리창 청소로봇의 측면도
도 6은 도3[B]에 도시된 고층빌딩 유리창 청소로봇의 평면도
도 7은 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇의 설치도
도 8은 본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇의 흡착패드의 상세도

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 고층빌딩 유리창 청소로봇(CR)은 본체(10), 청소용 롤러(20), 슬라이딩유닛(30), 이동유닛(40), 구동유닛(50), 와이퍼(W) 및 에어분사노즐(N)을 포함하여 이루어지는 것으로, 도1 내지 도8을 참조하여 각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 상기 본체(10)는 판상의 형태로 이루어지고, 상기 본체(10)의 전방 또는 후방 또는 이들 모두에는 청소용 롤러(20)가 구비되어 있다.(이 때 본 명세서에서의 전방이라 함은 상기 본체(10)가 전진하는 방향을 말한다.) 나아가 유리창 청소의 효율성을 증대시키기 위해서는 상기 본체(10)의 전방과 후방 모두에 청소용 롤러(20)가 각각 구비되는 것이 바람직하며, 상기 청소용 롤러(20)의 외주면에는 유리창을 닦기 위한 천 또는 실리콘 등의 재질로 이루어진 세척부재가 탈착 가능하도록 결합되어, 교체 및 유지보수를 용이하게 하는 것이 바람직하다.

상기 본체(10)의 전, 후방 양측단부에는 상기 본체(10)의 전, 후 이동에 따라 상기 청소용 롤러(20)가 동반 회전하여 청소가 이루어지도록, 상기 청소용 롤러(20)의 중심축이 축결합되는 연결브라켓(11)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 본체(10)의 전방 또는 후방 상면에는 상기 청소용 롤러(20)를 구동하기 위한 구동모터(M)가 장착되며, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 상기 본체(10)의 전방에 상기 모터가 장착되는 것으로 도시하였을 뿐, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.

다시, 상기 한 쌍의 청소용 롤러(20) 중 전방 청소용 롤러(20)의 중심축의 외주면 둘레에는 제1스프로킷(21)과 제2스프로킷(22)이 나란히 배열되고, 상기 모터의 구동축에는 상기 제1스프로킷(21)과 제1체인벨트(24)로 연결되기 위한 구동스프로킷이 구비되며, 상기 후방 청소용 롤러(20)의 중심축에는 상기 제2스프로킷(22)과 제2체인벨트(25)로 연결되기 위한 연동스프로킷(27)이 구비된다.

따라서 본 발명은 하나의 모터를 통하여 한 쌍의 청소용 롤러(20)가 모두 연동하여 회전하면서 유리창 표면을 청소할 수 있도록 구성된다.

상기 스프로킷들과 체인벨트의 구성은 도면에 도시된 형태뿐만 아니라, 모터 구동을 연동시키기 위한 연결수단, 예를 들어 타이밍벨트, 컨베이어벨트, 축기어 등을 통한 연결 방식을 이용하는 것도 가능하다.

나아가 상기 본체(10)에는 도면에는 도시되지 않았으나, 유리창 표면에 세정액을 분사하기 위한 별도의 분사노즐이 더 구비될 수 있으며, 상기 분사노즐은 본체(10)의 전방 또는 후방 또는 이들 모두 또는 상기 청소용 롤러(20)의 주변에 구비될 수 있다.

다시, 상기 본체(10)는 건물 외벽의 유리창 표면을 흡착하면서 상기 청소용 롤러(20)가 유리창에 밀착된 상태를 유지한 채로 무인으로 이동하는 것을 특징으로 하는 바, 도1 및 도2를 참조하여 각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

우선, 상기 본체(10)의 상면에는 복수의 슬라이딩부재(31)로 이루어지는 슬라이딩유닛(30)이 구비된다.

상기 슬라이딩유닛(30)은 본체(10) 상면 좌측에 나란하게 배열되는 좌측 제1슬라이딩부재(31Aa) 및 좌측 제2슬라이딩부재(31Ab)와, 상기 본체(10) 상면 우측에 나란하게 배열되는 우측 제1슬라이딩부재(31Ba) 및 우측 제2슬라이딩부재(31Bb)로 이루어진다.

상기 본체(10) 상면의 좌측과 우측에 각각 구비되는 제1슬라이딩부재(31a)와 제2슬라이딩부재(31b)는 모두 동일한 형상의 부재로서, 설명의 편의를 위하여 본체(10) 상면을 기준으로 바깥쪽에 구비되는 것을 제1슬라이딩부재(31a), 안쪽에 구비되는 것을 제2슬라이딩부재(31b)라 지칭하도록 한다.

앞서, 상기 슬라이딩부재(31)들은 모두 동일한 형상으로 이루어지는 것으로, 단일의 슬라이딩부재(31)를 기준으로 그 구성에 대하여 설명하면,

상기 슬라이딩부재(31)는 상기 본체(10) 상면에 전후방향으로 구비되며, 레일홈(311a)이 형성된 가이드바(311)와, 상기 레일홈(311a)에 안착되어 전후방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 슬라이딩바(313)로 이루어져 있으며, 상기 레일홈(311a)의 형상은 상기 슬라이딩바(313)가 수직방향으로 이탈되지 않는 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.

본 발명은 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩부재(31)들에 축결합되는 다리부재(41)를 포함하는 이동유닛(40)을 통하여 상기 본체(10)를 움직이게 되며, 이하 상기 이동유닛(40)의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 상기 이동유닛(40)은 상기 슬라이딩부재(31)에 결합되며 타측이 본체(10) 양측으로 돌출되는 복수의 다리부재(41)와, 상기 복수의 다리부재(41)들 일단에 각각 구비되는 흡착부재(43)를 포함하여 이루어진다.

상기 다리부재(41)는 복수개, 보다 정확하게는 상기 본체(10) 양측에 각각 4개씩 구비되고, 상기 다리부재(41)의 타단은 상기 본체(10) 외측으로 돌출되게 구비되어 있으며, 이 다리부재(41)의 타단에 흡착부재(43)가 구비되게 된다.

즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 다리부재(41) 및 흡착부재(43)는 상기 본체(10)의 전방으로부터 양측에 각각 한 개씩 4열이 되도록 구비되며, 이 다리부재(41)들은 상기 슬라이딩부재(31)에 결합되게 된다.

상기 다리부재(41)의 형상에 대하여 설명하면, 상기 다리부재(41)는 상기 본체(10) 상면에 위치하는 제1바(411)와, 상기 제1바(411)로부터 하향 경사지게 절곡 형성된 절곡바(413), 상기 절곡바(413) 단부에서 수평방향으로 절곡되어 상기 흡착부재(43)가 결합되는 제2바(415)로 이루어지며, 상기 제1바(411)와 제2바(415) 사이에서 높이 차이가 발생하는 것은 상기 본체(10) 상면에 구비되는 다양한 구성요소들이 상기 다리부재(41)의 동작에 간섭되지 않도록 하기 위함이다.

이 때 상기 다리부재(41)의 제1바(411)와 절곡바(413) 사이의 경계에는 상기 슬라이딩부재(31)에 결합될 수 있는 축결합부(417)가 형성되어 있으며, 이 축결합부(417)는 상기 다리부재(41)에 관통하여 형성된 축결합공(417A)과, 상기 축결합공(417A)을 관통하여 상기 슬라이딩부재(31)에 결합되는 축볼트(417B)로 이루어지며, 상기 축결합공(417A)은 상기 다리부재(41)의 길이방향을 따라 형성된 장공으로 이루어져, 상기 다리부재(41)의 회동 및 승하강 운동을 가능하게 하도록 한다.

아울러, 상기 제1바(411)의 단부, 즉 상기 다리부재(41)의 일단에는 후술하는 승강실린더(53)가 결합되는 실린더결합공(418)이 형성되어 있으며, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 실린더결합공(418) 또한 장공으로 형성되어 상기 다리부재(41)의 승하강 및 스윙 운동에 간섭이 일어나지 않도록 한다. 나아가 상기 제2바(415)의 단부, 즉 상기 다리부재(41)의 타단에는 상기 흡착부재(43)가 고정 결합되게 되는데, 이 때 상기 다리부재(41) 중 최전방의 1열 다리부재(41) 중 어느 하나 이상에는 상기 흡착부재(43)가 공회전 가능하게 구비되는 것도 가능하며, 이는 하기에 보다 상세하게 설명하도록 한다.

다시, 상기 이동유닛(40) 및 슬라이딩유닛(30)은 구동유닛(50)에 의해 동작하게 되며, 상기 구동유닛(50)은 상기 슬라이딩부재(31)들 각각에 개별적으로 구비되는 슬라이딩실린더(51)와, 상기 다리부재(41)의 일단, 즉 상기 실린더결합공(418)에 구비되는 승강실린더(53)를 포함하여 이루어진다.

우선, 상기 슬라이딩실린더(51)는 상기 슬라이딩부재(31) 각각에 구비되는 것으로, 상기 슬라이딩실린더(51)의 동작에 의해 슬라이딩바(313)가 전후 방향으로 수평이동이 가능하도록 이루어진다.

상기 승강실린더(53)는 상기 각각의 다리부재(41) 일단에 연결되며 상기 본체(10) 상면에 구비되는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 승강실린더(53)의 위치는 상기 다리부재(41)의 위치에 대응할 수 있도록 구비된다.

상기와 같이, 승강실린더(53)에 의해 상기 각각의 다리부재(41)는 축결합부(417)를 축으로 시소운동이 가능하여 상기 흡착부재(43)를 승하강 시키게 되며, 상기 슬라이딩실린더(51)가 전후 방향으로 동작하면 상기 축볼트(417B)가 상기 슬라이딩부재(31)에 결합됨에 따라 상기 승강실린더(53)를 축으로 스윙운동이 가능하며, 이 승강운동가 선회운동을 반복함에 따라 상기 흡착부재(43)는 상승, 스윙, 하강운동을 반복하여 본체(10)를 움직일 수 있게 된다.

각각의 결합관계에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 다리부재(41)는 상기 본체(10) 양측에 각각 4개의 열을 이루도록 구비되되, 좌측의 다리부재(41)들 중 제1열 및 제3열 다리부재는 좌측 제1 및 제2 슬라이딩부재(31Aa)(31Ab) 중 어느 하나에 축결합되고, 제2열 및 제4열 다리부재(41)는 좌측 제1 및 제2 슬라이딩부재(31Aa)(31Ab) 중 나머지 하나에 축결합되며, 우측의 다리부재(41)들 중 제1열 및 제3열 다리부재(41)는 우측 제1 및 제2 슬라이딩부재(31Ba)(31Bb) 중 어느 하나에 축결합되고, 제2열 및 제4열 다리부재는 우측 제1 및 제2 슬라이딩부재(31Ba)(31Bb) 중 나머지 하나에 축결합되어 있다.

보다 한정하면, 상기 제1열 및 제3열의 좌측 다리부재는 상기 좌측의 제1슬라이딩부재(31Aa)에 축결합되고, 상기 제2열 및 제4열의 좌측 다리부재는 상기 좌측의 제2슬라이딩부재(31Ab)에 축결합된다.

이와 달리, 상기 제1열 및 제3열의 우측 다리부재는 상기 우측의 제2슬라이딩부재(31Bb)에 축결합되고, 상기 제2열 및 제4열의 우측 다리부재는 상기 우측의 제1슬라이딩부재(31Ba)에 축결합된다.

즉, 상기 다리부재(41)들이 서로 어긋난 상태로 축결합됨에 따라 1열과 3열이 함께 움직일 때, 2열과 4열이 움직이지 않아 유리창표면에 부착된 상태를 유지할 수 있고, 1열과 3열의 다리부재(41)들이 움직인 후 유리창을 흡착시키면 2열과 4열의 다리부재(41)들이 움직여 상기 본체(10)를 점진적으로 전진시킬 수 있도록 구성된다.

이하, 도3 내지 도6을 참조하여 상기 구동유닛(50)을 통한 본체(10)의 전진 동작에 대하여 설명하도록 한다.

먼저 도3[A] 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)를 이동함에 있어, 상기 제1열 및 제3열의 승상실린더가 하강하면, 상기 축결합부(417)를 시소축으로 하여 상기 제1열 및 제3열의 흡착부재(43)가 유리창 표면에서 떨어져 상승하고, 이 상승된 상태에서 상기 좌측의 제1슬라이딩부재(31Aa) 및 우측의 제2슬라이딩부재(31Bb)를 상기 슬라이딩실린더(51)를 이용하여 전진시키면, 상기 제1열 및 제3열 흡착부재(43)가 도3[B] 및 도6과 같이 유리창에 비접촉된 상태에서 전진하고, 이 후 상기 제1열 및 제3열 승강실린더(53)를 동작하여 상기 제1열 및 제3열 흡착부재(43)를 하강시키면, 도4와 같이, 상기 제1열 및 제3열 흡착부재(43)가 유리창표면에 고정되게 되며, 이와 동일하게 제2열 및 제4열 다리부재(41)를 동작하면 상기 본체(10)는 상기 다리부재들(41)의 스윙운동하는 각도에 대응하여 전진할 수 있게 된다.

즉, 상기와 같은 동작에 의해 상기 본체(10)는 유리창 표면에서 밀착된 상태를 유지하여 전진 또는 후진이 가능함에 따라 손쉽게 무인으로 건물 외벽의 청소가 가능하게 된다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 본체(10)에는 본 발명에 따른 청소로봇을 제어하기 위한 별도의 제어부가 더 구비될 수 있으며, 상기 제어부는 인공지능(AI) 기반의 센서를 본체에 장착해서 청소 대상이 되는 건물의 외벽 형상에 대한 기 입력된 정보를 기반으로 최적의 루트를 계산하여 청소를 수행할 수 있도록 이루어지며, 더 나아가 복수의 인공지능 센서를 통하여 청소가 필요한 빌딩의 외벽을 맵핑하여 이를 토대로 최적의 청소루트를 설정하여 동작하도록 제어하는 것도 가능하며, 무선으로 외부 컨트롤러와 연결되어 작업자가 직접 동작을 제어할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 더 나아가 상기 인공지능 센서에 의해 방해물이 감지될 때 회피 기동을 할 수 있도록 이루어지는 것도 가능하며, 이러한 프로그래밍은 원격으로도 설정될 수 있도록 구성하여 작업의 편의성을 다양한 방법으로 높일 수 있다. 여기서 말하는 인공지능이라 함은 알파고(AlphaGo)의 딥러닝(Deep Learning) 알고리즘과 같이 기계학습을 가능하게 하여 수많은 데이터와 경우의 수를 분석하고 축적하여 스스로 학습하는 방식으로 발전하여 보다 스마트한 인공지능 유리창 청소로봇을 추구한다.

아울러, 본 발명은 상기 본체(10)의 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 와이퍼(W)를 더 구비하여, 유리창 표면에 묻은 이물질, 즉 먼지나 물기, 세정액 등을 닦을 수 있도록 이루어진다.

우선 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 본체(10)의 전방에 와이퍼(W)가 구비되는 경우, 상기 본체(10)가 전진하기 전 유리창에 묻은 이물질을 1차적으로 제거하여 세척용 롤러(20)가 보다 완벽하게 유리창을 세정할 수 있도록 하며, 상기 본체(10)의 후방에 와이퍼(W)가 구비되는 경우, 남아있는 세정액을 와이퍼(W)가 닦아 유리창을 보다 깨끗하게 유지하고 별도로 마른걸레를 이용한 건조 과정을 생략할 수 있는 장점이 있으며, 본 발명은 상기 본체(10)의 전방 및 후방 모두에 와이퍼(W)를 더 구비하여 1차적으로 이물질을 제거하고, 건조과정을 생략할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

상기 와이퍼(W)는 상기 본체(10)에 구비되는 회전모터의 회동축을 통해 결합되어 선회운동 가능하게 구비되는 회동바(W1)와, 이 회동바(W1) 단부에 구비되며, 상기 유리창 표면을 닦는 심재(W2)로 이루어져 있으며, 이는 종래의 차량용 와이퍼(W)와 동일한 구성으로 이루어지는 것으로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

나아가 본 발명은 상기 본체(10) 상면, 보다 정확하게는 본체(10) 전방의 상면 양측에 각각 외측으로 에어를 분사하는 에어분사노즐(N)이 더 구비되어 있는데, 상기 에어분사노즐(N)의 에어분사 방향은 본체(10) 상면방향의 외측방향을 향하도록 구비된다.

상기 에어분사노즐(N)은 상기 본체(10)의 방향을 조정하기 위하여 구비되는 것으로, 상기 에어분사노즐(N)의 동작에 앞서, 상기 본체(10)에는 도7에 도시된 바와 같이 본체(10)의 낙하를 방지하기 위한 낙하방지로프(R1)와, 상기 세정액을 분사하는 분사노즐에 세정액을 공급하는 세정액공급호스(R2), 상기 본체(10)에 전기를 공급하는 케이블(R3), 상기 에어분사노즐(N) 및 흡착실린더(431)에 에어를 공급하거나 흡입하는 에어호스(R4)가 연결되게 된다.

이 때 상기 본체(10)의 위치를 조정하는 경우, 상기 흡착패드(433)의 흡입력을 제거하여, 상기 본체(10)를 유리창으로부터 이격시키면, 상기 낙하방지로프(R1)에 의해 상기 본체(10)는 공중에 매달린 상태가 된다.

이 때 상기 에어분사노즐(N)을 동작하여 에어가 분사하면, 분사되는 에어압의 반발력에 의해 반대방향으로 본체(10)가 이동하게 되고, 위치이동이 완료된 후 두 에어분사노즐(N)을 모두 분사하면 상기 본체(10)는 유리창 방향으로 반발력에 의해 움직이며, 이 때 상기 흡착패드(433)를 동작하여 유리창에 본체(10)를 고정함에 따라 본체(10)의 위치를 재설정 할 수 있도록 이루어진다.

따라서 본 발명은 작업자 없이 본체(10)의 위치를 변위시켜 유리창의 구석구석을 모두 청소할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 전기를 공급하는 케이블(R3) 대신에 본체(10)에 충전용 배터리를 더 구비하여 외부 전원 연결 없이 동작이 가능하도록 하는 것도 가능하고, 태양광패널을 더 구비하여 자체적으로 충전 및 사용이 가능하도록 하는 것도 가능하며 이에 권리범위를 제한 해석해서는 안 된다.

나아가, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 제1열의 흡착부재(43) 중 어느 하나 이상은 상기 다리부재(41)에 공회전 가능하게 구비될 수 있도록 베어링이 더 결합될 수 있는데, 이는 보다 빠르게 본체(10)를 선회시키기 위한 것으로, 상기 공회전 가능한 흡착부재(43)만 유리창에 흡착될 수 있도록 한 후, 상기 에어분사노즐(N)을 동작하면, 상기 유리창에 흡착된 흡착부재(43)를 회전축으로 하여 상기 본체(10)가 회전됨에 따라 상기 본체(10)의 전진방향을 손쉽게 조정할 수 있다.

도8은 본 발명에 따른 흡착부재(43)를 보다 상세하게 도시한 것으로서, 상기 흡착부재(43)는 두 가지 실시예로 구성될 수 있으며, 우선 제1실시예인 도8[A]를 살펴보면, 상기 흡착부재(43)는 상기 다리부재(41)에 결합되는 캡(435)과, 상기 캡(435)에 내장되는 흡착실린더(431)와, 상기 흡착실린더(431)에 인출입되면서 승하강 되는 흡착플런져(432), 상기 흡착플런져(432)의 하측 단부에 결합되어 상기 흡착플런저의 승하강에 따라 유리창에 흡착 및 분리가 행해지는 흡착패드(433)를 포함하여 이루어지고,

상기 제2실시예인 도8[B]에는 상기 제1실시예의 캡(435)의 구성이 생략되고, 상기 흡착플런져(432) 외면에 구비되는 복수의 지지대(437A)와, 상기 복수의 지지대(437A) 단부를 연결하며 상기 흡착패드(433)의 상면 테두리를 가압하는 가압부(437B)로 이루어지는 가압링(437)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

먼저 제1실시예에서는 상기 캡(435)에 에어호스(R4)가 통과할 수 있는 통과공이 형성되고, 상기 흡착실린더(431)의 내부에는 흡착플런저에 탄성력을 제공하는 탄성체(434)를 더 구비하여, 공압이 공급되지 않을 경우, 공압이 공급될 때의 반대방향으로 상기 흡착플런저의 승하강이 이루어질 수 있도록 한다.

특히, 상기 탄성체(434)는 코일스프링으로 구성되고 상기 흡착플런저가 하측 방향으로 탄성 지지되도록 구비되어, 상기 다리부재(41)가 하강 스윙운동을 할 때 공압의 공급이 이루어지지 않은 상태에서 탄성체(434)의 탄성력에 의하여 상기 흡착플런저가 흡착실린더(431)에서 인출되면서 흡착패드(433)를 하측으로 가압하여 흡착패드(433) 내의 공기를 배출시켜 진공상태를 만들어 강한 흡착력을 확보할 수 있도록 한다.

아울러, 제1실시예의 캡(435) 및 제2실시예의 가압링(437)에 의해 상기 흡착패드(433) 테두리 상면을 유리창 방향으로 가압함에 따라, 상기 흡착패드(433)와 유리창 사이의 밀착력을 보다 향상시킬 수 있음에 따라 안전성을 보다 향상시키는 효과가 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 건물외벽 청소용 로봇을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

CR : 로봇 R1 : 낙하방지로프
R2 : 세정액공급호스 R3 : 케이블
R4 : 에어호스
10 : 본체 11 : 연결브라켓
20 : 롤러 M : 구동모터
21 : 제1스프로킷 22 : 제2스프로킷
24 : 제1체인벨트 25 : 제2체인벨트
27 : 연동스프로킷
30 : 슬라이딩유닛 31 : 슬라이딩부재
31Aa : 좌측 제1슬라이딩부재 31Ab : 좌측 제2슬라이딩부재
31Ba : 우측 제1슬라이딩부재 31Bb : 우측 제2슬라이딩부재
311 : 가이드바 311a : 레일홈
313 : 슬라이딩바
40 : 이동유닛 41 : 다리부재
411 : 제1바 413 : 절곡바
415 : 제2바 417 : 축결합부
417A : 축결합공 417B : 축볼트
418 : 실린더결합공 43 : 흡착부재
431 : 흡착실린더 432 : 흡착플런져
433 : 흡착패드 434 : 탄성체
435 : 캡 437 : 가압링
437A : 지지대 437B : 가압부
50 : 구동유닛 51 : 슬라이딩실린더
53 : 승강실린더
W : 와이퍼 W1 : 회동바
W2 : 심재 N : 에어분사노즐

Claims (4)

1. 본체;
   상기 본체 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 구비되는 청소용 롤러;
   상기 본체에 구비는 것으로, 전후방향으로 슬라이딩 이동하는 복수의 슬라이딩부재로 이루어지는 슬라이딩유닛;
   타측이 상기 본체 양측으로 돌출되도록 구비되되 상기 슬라이딩부재들 중 어느 하나에 축결합부를 통하여 결합되는 복수의 다리부재와, 상기 다리부재 타측에 구비되어 유리창 표면을 흡착하는 흡착부재를 포함하여 이루어지는 이동유닛;
   상기 슬라이딩부재들에 각각 구비되는 복수의 슬라이딩실린더와, 상기 본체에 구비되되 상기 다리부재들 일측에 각각 결합되는 복수의 승하강실린더를 포함하여 이루어지는 구동유닛;
   유리창 표면에 밀착되면서 스윙 운동하여 이물질을 제거하도록 상기 본체 전방 또는 후방 또는 이들 모두에 구비되는 와이퍼;
   에어의 분사압을 통하여 상기 본체의 위치를 변위시키도록 상기 본체 전방에 구비되는 에어분사노즐;
   을 포함하여 이루어져,
   상기 승하강실린더에 의해 상기 다리부재는 축결합부를 기준으로 시소운동을 하고, 상기 슬라이딩실린더에 의해 상기 다리부재는 슬라이딩부재와 결합되는 축결합부를 따라 전후 슬라이딩운동을 하여,
   상기 흡착부재가 승하강 스윙운동을 함으로써, 상기 본체가 유리창 표면을 흡착하면서 이동할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고층빌딩 유리창 청소로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬라이딩부재들은
   상기 본체 상면에 구비되는 좌측 제1 및 제2슬라이딩부재와, 우측 제1 및 제2슬라이딩부재로 이루어지고,
   
   상기 다리부재는
   상기 본체 양측에 각각 4개의 열을 이루도록 구비되되,
   좌측의 다리부재들 중 제1열 및 제3열 다리부재는 좌측 제1 및 제2 슬라이딩부재 중 어느 하나에 축결합되고, 제2열 및 제4열 다리부재는 좌측 제1 및 제2 슬라이딩부재 중 나머지 하나에 축결합되며,
   우측의 다리부재들 중 제1열 및 제3열 다리부재는 우측 제1 및 제2 슬라이딩부재 중 어느 하나에 축결합되고, 제2열 및 제4열 다리부재는 우측 제1 및 제2 슬라이딩부재 중 나머지 하나에 축결합되는 것을 특징으로 하는 고층빌딩 유리창 청소로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 축결합부는 상기 다리부재에 관통하여 형성된 축결합공과, 상기 축결합공을 관통하여 상기 슬라이딩부재에 결합되는 축볼트로 이루어지되,
   상기 축결합공은 상기 다리부재의 길이방향을 따라 형성된 장공인 것을 특징으로 하는 고층빌딩 유리창 청소로봇.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 흡착부재는
   상기 다리부재에 구비되는 흡착실린더와, 상기 흡착실린더에 단부에 구비되어 유리창 표면을 흡착하는 흡착패드 및 상기 흡착패드의 상부 테두리를 가압하는 가압링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고층빌딩 유리창 청소로봇.

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