KR20220112956A - 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇 - Google Patents

자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR20220112956A
KR20220112956A KR1020210016534A KR20210016534A KR20220112956A KR 20220112956 A KR20220112956 A KR 20220112956A KR 1020210016534 A KR1020210016534 A KR 1020210016534A KR 20210016534 A KR20210016534 A KR 20210016534A KR 20220112956 A KR20220112956 A KR 20220112956A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wheel
air
metal surface
driving
weight
Prior art date
Application number
KR1020210016534A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102444332B1 (ko
Inventor
주재영
Original Assignee
주재영
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주재영 filed Critical 주재영
Priority to KR1020210016534A priority Critical patent/KR102444332B1/ko
Publication of KR20220112956A publication Critical patent/KR20220112956A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102444332B1 publication Critical patent/KR102444332B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/006—Magnetic wheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇은, 본체; 상기 본체의 전면에 장착된 카메라와 조명부; 상기 본체 내에 장착된 모터 및, 상기 모터의 구동으로 회전되는 2개의 샤프트와, 자석을 포함한 상태로 상기 샤프트에 연결되어 자성체를 포함한 금속 표면에 안착되는 것으로 본체의 좌우 측에 각각 장착된 좌륜과 우륜으로 이루어진 휠을 포함한 구동 어셈블리; 상기 본체의 배면에서 조인트를 매개로 회동 가능하게 연장된 서포터와, 자석을 포함한 상태로 금속 표면에 안착되는 것으로 상기 서포터의 단부에 장착된 서브 휠을 포함한 서브 휠 어셈블리; 상기 본체 내에 장착된 것으로서, 상기 모터 및 카메라와 조명부를 구동 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇에 의하면, 금속 구조물의 표면이 경사지거나 기립 또는 굴곡진 상태에서도 안정적으로 주행하면서 영상을 확보할 수 있는 장점을 가지고, 2륜 기반의 심플하고 슬림한 구조 기반으로 주행성을 충분히 확보하면서 서브 휠에 의해 안정성을 강화하는 효과를 제공한다.

Description

자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇{MONITORING ROBOT FOR DRIVING ON METAL SURFACES WITH WHEELS EQUIPPED WITH MAGNETS}
본 발명은 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇으로서, 더욱 상세히는 경사가 있거나 작업자가 접근하기 힘든 금속 구조물의 표면을 안정적으로 주행하면서 금속 구조물 또는 그 주변의 상황의 이미지나 동영상을 촬영하여 모니터링할 수 있는 모니터링 로봇에 관한 것이다.
건물의 내외벽 또는 산업 현장의 다양한 구조물 등의 관찰 대상을 관리할 때 주로 관찰 대상의 외관을 작업자가 육안으로 확인하여 검수하는 경우가 많다.
이와 같은 관찰 대상의 검수는 예를 들어, 건물의 내벽이나 산업용 탱크 등의 외면에 크랙이 발생하였는지 여부, 시설물에 먼지가 얼마나 쌓였는지 여부, 지주가 휘어졌는지 여부 등과 같이 실로 다양한 대상이 존재한다.
그런데 작업자의 키에 상응하는 높이에 설치되거나 진입이 수월한 위치에 있는 관찰 대상은 충분히 작업자의 육안으로 확인할 수 있으나, 현실적으로는 그렇지 않는 관찰 대상이 상당수 존재한다.
가령, 관찰 대상이 높은 위치에 있거나 복잡한 시설 사이에 위치하였거나 아니면 경사가 있어 위험한 경우에는 작업자의 육안으로 관찰 대상을 쉽사리 관찰하지 못하는 애로사항이 따른다.
따라서 사람이 아니라 카메라가 장착된 로봇이 관찰 대상을 이동하면서 관찰 대상에 대한 영상을 촬영하여 모니터링하는 기술이 활발하게 개발 중이다.
카메라가 설치된 모니터링 로봇에 대한 선행기술이 적지 않게 공개된 상태인데, 그중에서 국내 공개 특허 제 10-2020-0101760호인 '이동 로봇 및 충전 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템'은 충전 스테이션은, 상기 이동 로봇을 촬영하도록 형성되는 카메라; 상기 이동 로봇과 통신을 수행하는 통신부; 상기 이동 로봇을 충전시키는 충전 접촉부; 및 상기 이동 로봇이 충전 접촉부에 접촉된 상태에서 분리되는 것에 근거하여, 상기 이동 로봇을 촬영한 프리뷰 영상을 수신하도록 상기 카메라를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 이동 로봇이 상기 충전 접촉부에서 분리되기 전에, 상기 통신부를 통해 상기 이동 로봇이 상기 충전 접촉부에서 분리된다는 정보를 수신하였는지 여부에 근거하여, 서로 다른 제어를 수행하는 것을 주요 특징으로 한다.
상기 기술은 관찰 대상을 이동하다가 복귀하여 충전하는 충천 스테이션을 포함하는 것에 대한 것인데, 구체적 구조를 보아 알 수 있듯이 이동 로봇이 카메라를 장착한 상태에서 관찰 대상을 이동하며 촬영하는 것을 기본적 기능으로 포함하고 있다.
이처럼 이동 로봇이 이동 수단을 장착한 상태에서 관찰 대상을 이동할 수 있는데, 상기 기술에 의하면 만일 관찰 대상이 평탄면이 아니라 경사가 급하거나 굴곡 또는 기립면이 존재할 경우 어떻게 해당 관찰 대상을 이동 로봇이 이동할 수 있을지에 대한 별다른 해결 수단을 제시하지 못하는 문제가 따른다.
따라서, 평지는 물론 작업자가 접근하기 어려운 관찰 대상의 경사면 내지 기립면을 안정적으로 주행하면서 영상을 촬영할 수 있는 신규하고 진보한 모니터링 로봇을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 휠에 자석을 구비하여 특히 자성체로 이루어진 금속 구조물의 금속 표면의 평탄면은 물론 경사면 등을 따라 중력으로 낙하하지 않고 안정적으로 주행하면서 관찰 대상 또는 관찰 대상 주변의 영상을 촬영할 수 있는 모니터링 로봇을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 심플한 2륜 구조로소 구동의 편의성을 제공하되 서브 휠을 추가로 구비하여 안정적인 주행 상태를 확보하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 휠의 표면에 돌출 구조의 스파이크 블록을 형성하여 미끄럼 방지 및 구동 수단의 피로도를 개선하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 스파이크 블록에 추가적인 조성 내지 수단을 제공하여 더욱더 안정적이면서 정밀하게 로봇의 구동을 제어할 수 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇은, 본체; 상기 본체의 전면에 장착된 카메라와 조명부; 상기 본체 내에 장착된 모터 및, 상기 모터의 구동으로 회전되는 2개의 샤프트와, 자석을 포함한 상태로 상기 샤프트에 연결되어 자성체를 포함한 금속 표면에 안착되는 것으로 본체의 좌우 측에 각각 장착된 좌륜과 우륜으로 이루어진 휠을 포함한 구동 어셈블리; 상기 본체의 배면에서 조인트를 매개로 회동 가능하게 연장된 서포터와, 자석을 포함한 상태로 금속 표면에 안착되는 것으로 상기 서포터의 단부에 장착된 서브 휠을 포함한 서브 휠 어셈블리; 상기 본체 내에 장착된 것으로서, 상기 모터 및 카메라와 조명부를 구동 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌륜 및 우륜의 표면에는, 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출된 스파이크 블록이 형성된 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 스파이크 블록은, 실리콘 및 고무 중 어느 하나로 이루어진 탄성재 30 내지 50중량부, 트리메틸실록시규산 30 내지 50중량부, 프로피온산 5 내지 15중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 포함한 증진제 5 내지 15중량부의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇에 의하면,
1) 금속 구조물의 표면이 경사지거나 기립 또는 굴곡진 상태에서도 안정적으로 주행하면서 영상을 확보할 수 있는 장점을 가지고,
2) 2륜 기반의 심플하고 슬림한 구조 기반으로 주행성을 충분히 확보하면서 서브 휠에 의해 안정성을 강화하며,
3) 휠의 표면에 형성된 스파이크 블록에 의해 미끄럼 방지는 물론 모터 구동의 편의성을 확보할 수 있을 뿐 아니라,
4) 스파이크 블록을 에어가 인입 또는 인출될 수 있는 튜브 구조로 개선하여 금속 표면의 상황에 따라 가변적으로 스파이크 블록의 접지 상태를 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 로봇의 전체 외관을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 로봇의 전면도.
도 3은 본 발명의 로봇의 측면도.
도 4는 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 1 실시예를 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 2 실시예를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 3 실시예를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 휠에 장착된 스파이크 블록의 변형 실시예를 도시한 개념도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 로봇의 전체 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 로봇의 전면도이며, 도 3은 본 발명의 로봇의 측면도이다.
본 발명의 로봇은 금속 구조물의 표면(이하, '금속 표면'(1)이라 한다)에서 일정한 속도로 주행을 하면서 카메라(110)를 통해 금속 표면(1) 및 그 주변의 사진(이미지)나 동영상과 같은 영상을 촬영하는 방식으로 모니터링 처리하는 기능을 제공하는 것을 주요 특징으로 한다.
이러한 로봇은 본체(100), 카메라(110) 및 조명부(120), 구동 어셈블리, 서브 휠, 컨트롤러(200)를 기본적으로 포함하는바, 이에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 보아 알 수 있듯이, 본체(100)는 후술할 좌륜(130) 및 우륜(140)으로 이루어진 휠과 서브 휠(150), 휠을 구동하기 위한 구동 어셈블리 등의 본 발명의 필수 구성이 장착됨과 아울러 휠의 구동에 필요한 공간과 체적을 제공하는 케이스 또는 하우징과 같은 역할을 수행하는 것으로서, 도면에서는 직육면체 형상으로 이루어진 것을 예시하였으나 이에 한정되지 않고 다양한 입체적인 형상으로 이루어지는 것이 가능하다.
다만, 이 본체(100)는 본 발명의 로봇에 대한 안정적인 몸체 역할을 함과 동시에 평탄하지 않은 금속 표면에 적절히 대응하기 위하여 저면이 금속 표면(1)을 향한 방향으로 돌출되지 않은 구조, 예를 들어 평탄한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 본체(100)의 일 측, 바람직하게 전면에는 카메라(110)와 조명부(120)가 장착된다.
카메라(110)는 렌즈가 장착된 상태에서 금속 표면(1) 주변의 영상(사진이나 동영상)을 촬영하는 기능을 수행하는 것으로서, 구체적인 구조는 공지의 카메라와 같으므로 별도의 설명을 생략한다. 이때, 카메라(110)의 렌즈는 촬영각을 조절할 수 있는 수단을 구비하는 것도 가능하다.
이러한 카메라(110)는 본 발명의 로봇의 주요 기능, 즉 금속 표면(1) 및 이 주변의 영상을 촬영하여 금속 표면(1) 및 이 주변의 상황이나 환경을 관리자가 모니터링할 수 있는 기반을 제공한다.
조명부(120)는 적어도 하나의 조명을 포함한 상태에서 조명을 점등하여 빛을 조사하는 것으로서, 예를 들어 야밤에 카메라(110)의 시야가 확보되지 않을 때 조명을 통해 조명광을 조사하여 카메라(110)의 시야를 확보하여 카메라(110)에서 촬영한 영상의 시인성을 갖추는 역할을 수행한다.
이러한 조명부(120)는 예를 들어 복수 개의 LED로 이루어진 조명을 포함할 수 있고, 본체(100)의 전면 중에서 카메라(110)의 상측이나 하측(도 2에서는 하측을 예시) 부위에 장착되는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 로봇의 자율 구동을 보장하기 위하여 본체(100)의 전면에 광센서(미도시)가 장착되어 광센서에서 측정한 광량의 고저에 따라 후술할 컨트롤러(200)에서 자동으로 조명부(120)의 조명을 점등 처리할 수도 있다.
본 발명의 구동 어셈블리는 좌륜(130) 및 우륜(140)을 구동하는 기능을 수행하는 것으로서, 도 1 내지 도 3을 참조하면 구동 어셈블리는 2륜 구동 구조를 기본으로 제공한 상태에서 본체(100)의 배면 측에 서브 휠(150)이 장착된 것을 알 수 있다. 다시 말해, 구동의 효율성을 확보함과 아울러 본체(100)의 슬림한 구조를 보장하기 위해 본 발명의 로봇은 좌륜(130)과 우륜(140)에 대한 2륜 구동 구조를 기본으로 한다.
구체적으로, 구동 어셈블리는 모터(미도시)와 샤프트(미도시) 및 좌륜(130)과 우륜(140)으로 이루어진 휠을 포함한다.
모터는 본체(100)의 내측에 장착되어 이에 연결된 샤프트에 회전력을 제공하는 것으로서, 이때 모터는 좌륜(130)에 연결된 샤프트 및 우륜(140)에 연결된 샤프트 각각에 구동력을 전달하는 하나의 유닛으로 이루어지거나 아니면 좌륜(130)과 우륜(140)을 각각 담당하도록 2개의 유닛으로 이루어질 수 있다.
모터가 하나의 유닛으로 이루어진 구조에서는 모터의 좌우 측에 좌륜(130) 측 샤프트와 우륜(140) 측 샤프트가 동시에 연결된다.
이 모터는 전원 공급부(미도시)를 통해서 전원을 공급받아 구동될 수 있는데, 전원 공급부는 모터뿐 아니라 카메라(110)와 조명부(120)는 물론 상술한 광센서에 전원을 공급하는 기능을 제공한다. 이 전원 공급부는 본 발명의 로봇의 자유로운 주행성을 확보하기 위해 외부 전원을 유선 방식으로 공급받는 것이 아니라 충전식 배터리를 내장하여 충전식으로 전원을 확보하는 것이 바람직하다.
더불어, 전원 공급부는 본체(100)에 내장된 상태로 하나의 유닛으로 이루어질 수도 있으나 후술하겠지만 휠에 장착된 에어 입출 장치(162)의 구동을 위한 보조 전원 공급부를 휠에 별도로 내장시킬 수 있고 이 경우 본체(100)와 휠에 각각 장착되는 것도 가능하다.
본 발명의 휠은 상술한 바와 같이 2륜 구조, 즉 본체(100)의 좌측에 위치한 좌륜(130)과 본체(100)의 우측에 위치한 우륜(140)으로 이루어져 있다. 이 휠은 상술한 모터에 각각의 샤프트를 매개로 연결되어 모터의 구동으로 샤프트의 회전과 함께 회전되면서 본체(100)를 이동/주행시키는 기능을 제공한다.
특히, 금속 표면(1)이 수평이 아닌 경사진 구조로 이루어지면 중력에 의해 본 발명의 로봇이 낙하될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 좌륜(130)과 우륜(140)은 자성체, 구체적으로 자석(영구자석)을 포함한다.
이에 대응하여, 본 발명에서 언급된 금속 표면(1) 역시 철과 같은 자성체를 포함하거나 자성체 자체로 이루어져 상술한 자석을 포함한 좌륜(130) 및 우륜(140) 각각과 자성 결합을 한다.
이때, 자석은 좌륜(130) 및 우륜(140)의 표면 자체를 이루거나 아니면 공지의 고무 등의 재질 내에 자석을 포함하는 것도 가능하다. 또한, 영구자석으로는 강자성체인 네오디뮴(neodymium) 등으로 이루어져 금속 표면(1)에서 쉽사리 미끄러지거나 이탈되지 않을 강인한 자성 결합 관계를 구현할 수 있다.
이러한 자석을 포함한 좌륜(130)과 우륜(140)의 회전으로 역시 자성체로 이루어진 금속 표면(1)이 경사 또는 굴곡지거나 심지어 수직으로 기립 되어 있어도 중력에 의해 낙하 또는 이탈되지 않고 금속 표면(1)에 견고하게 부착된 상태에서 모터의 구동력을 전달받아 회전하면서 본체(100)를 금속 표면(1)에 부착된 상태로 안정적으로 주행시킬 수 있는 기반을 확보한다.
본 발명의 서브 휠(150)은 상술한 바와 같이 휠이 2륜(좌륜과 우륜) 구조로 이루어지면 본체(100)가 전방이나 후방 측으로 불필요하게 치우치거나 쏠릴 우려를 방지하기 위한 것으로서, 본체(100)가 주행하는 전면 방향의 대향 측인 배면에서 조인트(152)를 매개로 본체(100)의 배면 외측 방향으로 연장된 서포터(151)의 단부에 장착된다.
즉, 본 발명의 서브 휠(150)은 서포터(151)와 서브 휠(152)을 기본적으로 포함하는데, 이때 서포터(151)는 조인트(152)를 매개로 일정 각도 범위로 회동 가능하다. 바람직하게는, 조인트(152)는 유니버셜 조인트(universal joint)로 이루어져 전후는 물론 좌우 방향으로 자유로운 회동성을 확보할 수 있어 이에 연결된 서포터(151) 및 서브 휠(150)이 금속 표면(1)의 다양한 구조, 즉 평탄 구조, 돌출 구조, 라운드 구조 등에 적절하게 대응하면서 안정적으로 본체(100)를 지지할 뿐 아니라 금속 표면(1)에 대한 접지력을 제공할 수 있다.
서포터(151)는 일자로 연장된 바(bar) 구조를 가지거나, 아니면 도면에 도시된 바와 같이 절곡된 구조를 취하는 것도 가능하다.
서브 휠(150)은 상술한 휠과 마찬가지로 금속 표면(1)에 부착력을 확보하기 위해 자석을 포함하는데, 이때 자석의 포함 구조나 방식은 상술한 휠의 자석과 같거나 유사하다.
이러한 서브 휠(150)은 모터에 연결되어 있지 않아 휠의 구동에 종속되어 본체(100)가 주행하면서 자연스럽게 회전된다. 즉, 서브 휠(150)은 별다른 구동 수단과의 연결 없이 수동적으로 회전되면서 본체(100)가 2륜 구조의 문제점, 즉 전후 방향으로 쏠리거나 기울어지는 등의 문제를 방지하면서 안정적으로 금속 표면(1)에 접지된 상태로 주행할 수 있는 보조적 역할을 수행한다.
본 발명의 컨트롤러(200)는 본체(100) 내에 장착되어 상술한 모터 및 카메라(110)와 조명부(120)는 물론 후술할 에어 입출 장치(162)의 구동을 제어하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 컨트롤러(200)는 모터의 정/역 방향 회전 구동을 제어하여 본체(100)가 전방이나 후방으로 이동하거나 정지 여부를 결정하는 기능, 조명부(120)의 on/off 및 밝기 조절 기능, 카메라(110)가 이미지를 촬영할지 아니면 동영상을 촬영할지 여부 및 카메라의 추가적인 세부 기능(촬영각, 심도 등)을 결정하는 기능 등을 제공할 수 있다.
이때, 공지의 드론의 조작 방식과 같이 컨트롤러(200)는 무선 통신 수단을 구비하여, 이를 통해 관리자가 소지한 원격 조정장치의 조작 신호를 전달받아 상술한 기능을 구현할 수 있고, 아니면 유선 방식으로 원격 조정장치와 연결되는 것도 물론 가능하다.
더불어, 컨트롤러(200)는 카메라(110)에서 촬영한 영상을 컨트롤러(200)에 별도로 구비된 하드디스크와 같은 저장수단에 저장하거나 아니면 유무선 통신 수단을 구비하여 실시간으로 관리자가 소지한 서버(본 발명에서는 이를 '관리자 서버'라 하고, 스마트폰이나 별도의 관리 서버를 의미)로 전송하는 것도 가능하다.
더 나아가, 카메라(110)와 별개의 이미지 센서(미도시)를 구비하여 이 이미지 센서가 금속 표면(1) 자체를 관찰하는 기능을 포함할 수 있는데, 이를 통해 금속 표면(1)의 거칠기나 이물질 존재 여부 등의 표면 상태를 파악할 수 있고 이에 대응하여 컨트롤러(200)가 모터의 회전 여부 또는 회전 속도를 차등 조절하여 본 발명의 로봇에 대한 주행 여부 및 주행 속도를 조절할 수도 있다.
상술한 구성에 따른 본 발명의 로봇의 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 5는 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 2 실시예를 도시한 개념도이며, 도 6은 본 발명의 로봇이 금속 표면에서 주행하는 제 3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4를 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 로봇은 경사진 표면을 가진 금속 구조물의 표면, 즉 금속 표면(1)에 자력으로 결합된 상태를 가져 중력에 의해 낙하되지 않고 안정적인 주행 상태를 확보한다. 이같이 금속 표면(1)에 본 발명의 로봇이 부착된 상태에서 사용자의 조작이나 자율 주행 방식으로 모터를 정/역 구동시켜 좌륜(130) 및 우륜(140)을 회전하면서 본 발명의 로봇은 금속 표면(1)을 따라 전진 또는 후진하면서 주행할 수 있다.
이러한 로봇의 주행 과정에서 카메라(110)를 작동하여 카메라(110)의 촬영각에 따라 금속 표면(1) 또는 그 주변의 영상을 촬영한다. 이때, 촬영 상황이 밤이거나 어두운 경우에는 조명부(120)의 조명을 점등하여 촬영에 필요한 촬영광을 확보하는 것이 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이, 조명부(120)의 점등은 광센서와 연동되어 자동 점멸 방식을 제공하거나 아니면 관리자의 조작에 의해 구현될 수 있다.
카메라(110)에서 촬영된 영상은 컨트롤러(200)에 장착된 하드디스크와 같은 별도의 저장 수단에 저장되거나 아니면 역시 컨트롤러(200)에 장착된 유무선 통신수단을 장착한 상태에서 관리자 서버로 실시간으로 전송될 수 있다.
이로써, 관리자는 직접 탐지하기 힘들거나 육안으로 관찰하기에 애로사항이 따르는 금속 표면(1) 및 그 주변의 상황을 관찰하면서 용도와 목적에 따라 금속 구조물에 대한 다양한 모니터링을 수행하는 것이 가능하다.
도 5를 참조하면, 수직으로 절곡된 금속 표면(1)에서도 본 발명의 로봇이 자력을 이용하여 낙하하지 않고 금속 표면(1)의 기립 방향으로 이동할 수 있는 것을 알 수 있는데, 이때 컨트롤러(200)는 중력에 저항하기 위해 평탄면으로 이루어진 금속 표면(1)에서보다 모터의 회전수를 증가하여 본체(100)가 금속 표면(1)의 기립된 상태에서 안정적으로 전진할 수 있도록 제어하는 것이 가능하다.
더불어, 서브 휠(150)이 유니버셜 조인트와 같이 회동 가능한 조인트(152)를 매개로 연장된 서포터(151)에 연결되어 있어 본체(100)의 진행 위치와 방향에 따라 서포터(151)가 일정 각으로 회동된 상태에서 금속 표면(1)에 안정적인 접지 상태를 확보하여 본체(100)가 자칫 후방으로 밀리는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 도 6을 보아 알 수 있듯이 금속 표면(1)이 곡면으로 이루어져 있으면 서포터(151)가 곡면을 따라 일정 각 범위에서 회동되면서 서브 휠(150)의 접지 상태를 확보하여 휠 구동의 편의성은 물론 본 발명의 로봇의 주행 상태를 안정적으로 확보할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 로봇은 휠/서브 휠에 장착된 자석을 매개로 자성체로 이루어진 금속 표면(1)에 자성 결합을 한 상태에서 휠을 회전시키면서 주행될 수 있어 금속 표면(1)이 경사면으로 이루어져도 로봇의 안정적인 주행 환경을 보장할 수 있고 주행 시에 카메라(110)를 통해 영상을 확보할 수 있어, 사람이 직접 금속 표면(1)을 촬영하기 어려운 상황과 시기에 자유로이 금속 표면(1) 및 그 주변의 상태를 체크하거나 모터링할 수 있는 특성을 제공한다.
더 나아가, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 휠, 즉 좌륜(130)과 우륜(140) 각각의 표면에는 일정 간격이나 행렬 구조의 패턴을 취하면서 복수 개로 스파이크 블록(160)이 돌출 형성된 것을 알 수 있다.
이러한 스파이크 블록(160)은 마치 자동차의 휠에 장착된 타이어의 트레드(thread)와 같은 구조를 취하면서 본체(100)의 미끄럼 방지 및 안정적인 접지와 모터 구동의 효율성을 담보하는 역할을 수행한다.
즉, 본 발명의 휠은 기본적으로 자석에 의한 금속 표면(1)과의 자성 결합을 하므로 휠의 회전 시에도 자성 결합이 유지되어 휠이 금속 표면(1)에서 이탈될 우려가 적기는 하나, 모터의 급제동 또는 급발진으로 관성이 작용하면 관성력이 자력을 이겨 자칫 본체(100)가 특정 방향으로 쏠리거나 금속 표면(1)에서 이탈될 우려가 따를 수 있다. 더불어, 휠의 자석이 네오디뮴과 같이 강자성체로 이루어지면 모터의 회전력이 이 자력을 이길 정도로 빨라야 휠을 회전시킬 수 있으므로 모터의 구동에 필요한 에너지가 많이 소모될 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 스파이크 블록(160)은 비자성체, 특히 고무, 실리콘 등과 같은 탄성 재질로 이루어져 휠이 금속 표면(1)에서 쉽사리 미끄러지는 현상을 방지함과 아울러 금속 표면(1)과 휠의 자석을 물리적으로 일정 거리 이격시키면서 자력을 완화하여 모터의 구동에 대한 피로도를 절감시킬 수 있는 특성을 제공할 수 있다.
이 스파이크 블록(160)은 공지의 타이어의 트레드 패턴과 같이 다양한 형상에 의한 패턴이 적용되는 것이 가능하다.
다 나아가, 스파이크 블록(160)은 고무 또는 실리콘과 같은 탄성재를 포함한 상태에서 추가적인 기능성 물질을 포함하여 내구성을 강화시키는 것이 가능하다.
구체적으로, 스파이크 블록(160)은 실리콘 및 고무 중 어느 하나로 이루어진 탄성재 30 내지 50중량부, 트리메틸실록시규산 30 내지 50중량부, 프로피온산 5 내지 15중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 포함한 증진제 5 내지 15중량부의 혼합물로 이루어질 수 있다.
여기서, 탄성재는 상술한 바와 같고, 트리메틸실록시규산(trimethylsiloxy silicate)은 수분에 대한 저항성이 있어 스파이크 블록(160)은 물론 휠에 방수 성능을 더할 수 있다.
또한, 프로피온산(Propionic acid)은 호기성 포자형성균의 증식을 저지할 할 수 있는 항곰팡이제로서, 금속 표면의 온도차 및 기후의 영향에 따라 이에 부착되는 성질을 가진 휠에서 곰팡이가 불필요하게 성장하는 현상을 억제하는 기능을 제공할 수 있다.
증진제는 기본적으로 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)을 포함하는바, 이 에틸렌초산비닐 공중합체는 열가소성 소재로 핫멜트(Hot Melt) 접착제의 주요 원료로 사용되는데, 본 발명에서는 스파이크 블록이 금속 표면에서 쉽사리 미끄러지는 것을 방지하는 미끄럼 방지 기능을 제공하는 역할을 제공한다.
정리하면, 이와 같은 추가적인 조성물에 의하여 스파이크 블록(160)의 상술한 기능을 강화하는 것이 가능하다.
추가적으로, 상술한 증진제는 에틸렌초산비닐 공중합체에 추가 조성물을 더하여 휠의 제조 시 스파이크 블록(160)을 휠의 표면에 부착하는 경우 스파이크 블록(160)이 휠의 표면에 접착되는 접착력은 물론 물리적 강도 등을 강화시킬 수 있다.
구체적으로, 에틸렌초산비닐 공중합체에 추가되는 조성물은 다음의 공정과 함께 증진제를 제조하는 것이 가능하다.
즉, 본 발명의 증진제는 1차 혼합물 제조 단계(S300), 2차 혼합물 제조 단계(S310), 증진제 완성 단계(S320)를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 1차 혼합물 제조 단계(S300)는 전체 1차 혼합물의 중량 대비, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 75 내지 90 중량부 및 폴리비닐아세테이트 에멀젼 10 내지 25 중량부를 투입하고 30 내지 60℃에서 15 내지 35분 간 교반하여 1차 혼합물을 제조하는 과정으로서, 이 단계를 통해 에틸렌초산비닐 공중합체와 폴리비닐아세테이트 에멀젼이 균일 혼합물을 이루어 1차 혼합물이 제조된다.
이때 1차 혼합물의 제조 편의성 및 혼합성을 높이기 위해 1차 혼합물의 제조 전에 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 먼저 반응기에 투입하고 20 내지 40℃에서 10 내지 30분 간 교반하는 전처리 과정을 수행할 수도 있다.
에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)는 상술한 바와 같이 미끄럼 방지 기능을 제공하고, 폴리비닐아세테이트는 연화점이 97 내지 105℃로 연화점이 238 내지 240℃인 상기 열가소성 폴리에스테르 수지보다 낮은 연화점을 가짐으로써 1차 혼합물의 연화점을 낮추고 결과적으로 낮은 온도에서도 경화가 덜 진행되어 휠에 스파이크 블록(160)을 부착 형성할 때 휠에 스파이크 블록(160)이 안정적이고 견고하게 접착될 수 있는 기반을 제공한다.
그 다음, 2차 혼합물 제조 단계(S310)는 전체 2차 혼합물의 중량 대비, 1차 혼합물 60 내지 80 중량부와 아크릴에멀젼 수지 20 내지 40 중량부를 투입하고 20 내지 50℃에서 30 내지 50분 간 교반하여 2차 혼합물을 제조하는 과정이다.
이 단계에서 아크릴에멀젼 수지는 노르말부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 베타-히드록시부틸메타크릴레이트 중 적어도 어느 하나로서, 30 내지 40℃ 온도 범위 내에서 전체 2차 혼합물 대비 25 내지 35 중량부로 30 내지 40분 동안 혼합되는 것이 더욱 바람직할 것이다.
이러한 아크릴에멀젼 수지의 첨가를 통해 에틸렌초산비닐 공중합체와 폴리비닐아세테이트의 낮은 기계적 강도를 보완함으로써 결과적으로 스파이크 블록(160)의 기계적 강도를 향상시키는 기능을 제공한다.
마지막으로, 증진제 완성 단계(S320)는 전체 증진제 중량 대비 2차 혼합물 80 내지 95 중량부 및, 분말 수지 파우더 5 내지 20 중량부를 투입하고 30 내지 50℃에서 30 내지 200분 간 교반하여 증진제를 완성하는 과정이다.
해당 단계에서 첨가되는 분말 수지 파우더는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 발수 및 발유성을 보유한 에틸렌계 수지로서 강도 향상 및 내열성, 발수성, 발유성의 성질을 제공한다.
이러한 과정으로 제조된 증진제는 결과적으로 스파이크 블록(160)의 접착력, 물리적 강도, 내열성을 향상하는 기능을 제공한다.
도 7은 본 발명의 휠에 장착된 스파이크 블록과 컨트롤러의 변형 실시예를 도시한 개념도이다.
상술한 바와 같이, 스파이크 블록(160)은 자력과 모터의 회전수에 대응하여 휠의 미끄럼 방지 및 모터의 구동 효율을 확보하는 역할을 하는데, 금속 표면(1)의 구체적인 상태에 따라 접지력에 대한 가변적인 기능을 제공할 필요가 따른다.
즉, 금속 표면(1)에 온도가 높고 낮으면 금속이 신장되거나 수축되는 것은 물론 습기에 의해 미끄럼 현상이 발생할 수 있어 이러한 상황에 따라 모터의 회전수를 정밀 제어하는 것이 바람직한데, 모터의 회전수를 정밀 제어하는 것이 현실적으로 쉽지 않기 때문에 스파이크 블록(160)에 가변성을 부여하여 상술한 문제를 해결하도록 한다.
구체적으로, 스파이크 블록(160)은 내부에 에어가 주입되는 스페이스(161)를 구비한 상태에서 고무 및 실리콘 중 어느 하나의 재질의 튜브로 이루어질 수 있다. 즉, 스파이크 블록(161)에 에어가 충진되면서 체적이 가변되는 구조로 이루어질 수 있다는 의미이다.
이에 대응하여, 휠, 즉 좌륜(130)과 우륜(140)에서 스파이크 블록(160)이 장착된 부위 내측에는 에어 유통로(163)가 형성된다. 이 에어 유통로(163)는 스파이크 블록(160)에서 스페이스(161)의 도입부라 할 수 있는 에어 주입구(미도시) 각각에 연결된 분기로를 매개로 연장된 에어 통로로서, 이때 분기로는 모든 스파이크 블록(160)마다 형성될 수 있다. 아니면 특정 스파이크 블록(160), 예를 들어 단위 면적 내에 형성된 5개의 스파이크 블록(160) 중 어느 하나에 연결되는 것이 가능하다. 즉, 모든 스파이크 블록(160)이 튜브 구조로 이루어지는 것이 아니라 특정 스파이크 블록(160)만 튜브 구조로 이루어질 수 있다는 의미이다.
또한, 튜브 구조로 이루어진 스파이크 블록(160)의 각 스페이스(161)의 체적을 합산하여 전체 스페이스(161)의 체적에 대한 정보를 컨트롤러(200)에서 미리 설정하거나 저장하여 후술할 에어 압력을 산출할 수 있는 기반을 갖출 수 있다.
스파이크 블록(160)의 스페이스(161)와 연통된 에어 유통로(163)는 에어 입출 장치(162)와 연결되어 있다.
에어 입출 장치(162)는 에어 유통로(163)를 매개로 스파이크 블록(160)의 스페이스(161)에 에어를 주입하거나 흡입하는 기능을 제공하는 것으로서, 좌륜(130) 및 우륜(140) 내부 각각에 구비되는 것이 가능하다. 아니면 모터와 연결된 샤프트의 내부를 따라 에어 유통로(163)를 형성한 구조를 취하는 것도 가능한데, 이때에는 반드시 휠에 에어 입출 장치(162)가 좌륜(130) 및 우륜(140) 총 2개로 장착될 필요가 없고 본체(100)에 하나의 유닛으로 장착될 수도 있다.
더불어, 에어 입출 장치(162)를 제어하기 위한 컨트롤러(200)와 연결되는 케이블 역시 에어 유통로(163)와 마찬가지로 사프트의 내부 공간을 따라 연장되는 것도 가능하다.
이에 대응하여, 컨트롤러(200)는 에어 입출 장치(162)에서 에어의 주입 및 배출에 대한 구동을 제어하는 에어 제어부(210)를 포함할 수 있다.
에어 제어부(210)는 스파이크 블록(160)에 대한 스페이스(161) 전체의 체적(튜브 구조의 스파이크 블록에 형성된 스페이스 각각의 체적을 합산한 전체 체적. 리터를 단위로 하므로 부피라고 이해해도 무방함), 휠의 회전 시간을 기반으로 스페이스(161)에 주입되는 에어압력을 산출하여 에어압력을 기반으로 에어 입출 장치(162)에서 에어의 주입 및 배출에 대한 구동을 제어하는 기능을 제공한다.
즉, 스페이스(161) 전체의 체적을 고려하여 에어 압력을 제어하는 것을 기반으로 한 상태에서 휠의 회전 시간이 길수록 휠이 금속 표면(1)에 안정적인 접지 상태 및 모터의 구동에 대한 피로도를 줄여야 하는 것으로 판단하여 스페이스(161)에 에어가 많이 주입되도록 제어 기준을 설정한 것이라 할 수 있다.
정리하면, 상술한 구성에 의하여 스페이스(161)의 전체 체적 및 휠의 회전 시간의 고저에 따라 스페이스(161)에 주입되는 에어압력(즉, 에어량과 직결됨)을 차등적으로 조절하여 기민하고 신속하면서 안정적으로 스파이크 블록(160)의 에어 주입에 대한 가변성을 확보하는 것이 가능하다.
추가적으로, 본체(100)는 습도 감지센서(170)를 구비할 수 있다.
습도 감지센서(170)는 본체(100)와 근접한 금속 표면(1) 또는 금속 표면(1) 주변의 습도를 측정하여 습도 정보를 생성하는 역할을 수행하는 것으로서, 본체(100)의 일 측, 예를 들어 본체(100)의 저면에 위치할 수 있으며 전기저항식 습도센서, 정전용량식 습도센서 등의 공지의 습도센서가 장착될 수 있다.
일반적으로, 금속 표면(1) 또는 금속 표면(1) 주변의 습도가 증가하면 금속 표면(1)에 습기가 많다는 것을 의미하고 자성체인 철과 같은 금속은 수분을 흡수하는 성질이 없으므로 금속 표면(1)의 습기로 더 미끄러진 성질을 가졌다고 이해할 수 있다.
따라서, 습도 감지센서(170)를 통해 미리 금속 표면(1) 또는 그 주변의 습도를 측정하여 습도 정보를 생성함으로써 미끄럼 방지에 대응할 수 있도록 스파이크 블록(160)의 스페이스(161)에 주입되는 에어량을 가변 제어할 수 있다.
이에 대응하여, 에어 제어부(210)는 보정 압력 지수 산출파트(211)를 포함하는 것이 가능하다.
보정 압력 지수 산출파트(211)는 보정 압력 지수의 고저에 따라 스파이크 블록(160)의 스페이스(161) 내 에어 주입 및 배출에 대한 구동을 차등 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 보정 압력 지수는 스페이스(161) 전체의 체적, 휠의 회전 시간, 습도 정보를 기반으로 산출되는 지수로서, 앞서 설명한 스페이스(161) 전체의 체적과 휠의 회전 시간에 습도 정보를 추가로 반영하여 산출된 지수라 할 수 있다.
즉, 습도 정보의 고저에 따라 스파이크 블록(160)에 주입되는 에어량을 차등 제어함으로써 더욱 정밀하게 스파이크 블록(160)의 에어 주입 상태를 제어할 수 있다는 의미이다.
이러한 보정 압력 지수는 상술한 3가지 변수를 기반으로 다양한 산출 기준에 따라 산출될 수 있으나, 다음의 수학식 1을 통해 산출되는 것이 정밀성을 보장하기 위하여 바람직하다.
수학식 1.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 보정 압력 지수,
Figure pat00003
는 상기 휠의 회전 시간(min),
Figure pat00004
는 상기 스페이스 전체의 체적(mL),
Figure pat00005
는 에어의 비열비,
Figure pat00006
는 상기 습도 정보(g/m3),
Figure pat00007
는 상기 금속 표면의 평균 포화 수증기량(g/m3)을 의미한다.
이때, 금속 표면(1)의 평균 포화 수증기량은 일정 시간을 기준으로 금속 표면(1) 또는 그 주변에서 측정된 포화 수증기량에 대한 평균값으로서, 온도계와 함께 보정 압력 지수 산출파트(211)에서 미리 계산된 값을 저장할 수 있고 금속 구조물이 하나가 아니라 모니터링 환경에 따라 다양한 것들이 존재할 수 있으므로 금속 구조물 각각의 금속 표면(1)의 평균 포화 수증기량을 미리 측정한 다음 이를 보정 압력 지수 산출파트(211)에 별도로 저장하는 것도 가능하다.
상기 수학식 1은 스페이스(161)의 전체 체적, 휠의 회전 시간에 습도 정보를 더하여 보정 압력 지수를 산출하는 식으로, 보정 압력 지수가 높게 산출될수록 차등적으로 스페이스(161) 내부에 에어를 많이 주입할 수 있다.
특히 수학식 1을 참조하면, 보정 압력 지수는 각각의 변수, 즉 스페이스(161)의 전체 체적, 휠의 회전 시간, 습도 정보에 비례하되 그렇다고 각 변수의 값이 상승할수록 에어량을 있는 그대로 상승시킬 경우 스파이크 블록(160)의 스페이스(161)의 내구성에 지장을 줄 뿐 아니라 너무 높은 에어량이 스페이스(161)에 주입될 경우 오히려 휠이 금속 표면에서 미끄러질 수 있으므로 일정한 최대 한계치를 설정하기 위하여 exp 함수를 반영한 특성을 가진다.
이때, 에어의 비열비는 기체분자들의 정압비열과 정적비열의 비를 의미하며, 에어의 비열비는 1.41이다. 또한, 포화 수증기량은 1m3의 에어가 함유할 수 있는 최대한의 수증기의 양으로서 금속 표면(1) 주변을 기준으로 설정된 평균적인 포화 수증기량을 의미하며, 습도 정보는 앞서 상술하였듯이 현재 상태에서의 금속 표면(1) 주변의 습도로서 습도가 높을수록 보정 압력 지수가 높게 산출되어 에어량을 추가로 주입함으로써 스파이크 블록(160)의 접지력 확보와 모터 구동의 안정성을 동시에 정밀하게 확보할 수 있는 조율 기반을 제공한다.
예를 들어, 스페이스(161) 전체의 체적이 100mL이고, 쇼핑 시간이 30분이며, 에어의 비열비가 1.41이며, 금속 표면의 평균 온도가 20도로서 결과적으로 금속 표면의 평균 포화 수증기량 17.3g/m3이고, 금속 표면(1) 주변의 습도 정보가 12.0g/m3일 때, 이를 수학식 1에 대입하여 보정 압력 지수를 산출하면 다음과 같다.
Figure pat00008
상술한 예시를 수학식 1에 대입하여 보정 압력 지수를 산출한 결과 42.0293이라는 값(상대값)이 산출된 것을 알 수 있다.
이렇게 산출된 보정 압력 지수를 다른 여러 조건에서 미리 산출된 다수의 보정 압력 지수에 대한 평균값으로 산출된 평균 보정 압력 지수와 비교하여 평균 보정 압력 지수보다 높은 보정 압력 지수가 도출된 경우 스파이크 블록(160)의 스페이스(161)에 더 많은 에어를 주입하고 반대의 경우 스파이크 블록(160)의 스페이스(161)에서 에어를 배출(흡입)할 수 있다.
다른 예시로, 산출된 보정 압력 지수를 특정 조절변수(예를 들어, 0.001, 0.01이 될 수 있다)를 곱한 값을 스파이크 블록(160)의 스페이스(161) 전체에 대한 기존 압력에 더한 값으로 압력값을 조절할 수도 있다.
더 나아가, 휠, 즉 좌륜(130)과 우륜(140)은 각각에 구비된 스파이크 블록(160)의 스페이스(161) 내부에 대한 온도를 측정하여 온도 정보를 생성하는 온도 감지센서(180)를 구비할 수 있다. 이러한 온도 감지센서(180)는 에어 유통로(163)의 일 측이나 특정한 하나의 스파이크 블록(160)(여러 스페이스의 온도는 서로 같다는 가정)에 설치될 수 있고, 열전쌍, 서미스터, 저항온도 검출기 등이 적용될 수 있다.
이에 대응하여, 에어 제어부(210)는 보완 압력 지수 산출파트(212)를 포함하여 보완 압력 지수의 고저에 따라 에어 주입 및 배출에 대한 구동을 차등 제어할 수 있다.
보완 압력 지수 산출파트(212)는 상술한 스페이스(161)의 전체 체적, 휠의 회전 시간, 습도 정보에 온도 정보를 더하여 보완 압력 지수를 산출하는 역할을 수행한다.
이때, 보완 압력 지수는 다음의 수학식 2를 통해 산출되는 것이 상술한 수학식 1에 관련된 이유로서 바람직하다.
수학식 2.
Figure pat00009
여기서,
Figure pat00010
는 보완 압력 지수,
Figure pat00011
는 휠의 회전 시간(min),
Figure pat00012
는 상기 스페이스의 부피(mL),
Figure pat00013
은 기체상수(L*atm/K),
Figure pat00014
는 온도 정보(K),
Figure pat00015
는 에어의 비열비,
Figure pat00016
는 상기 습도 정보(g/m3),
Figure pat00017
는 금속 표면 주변의 평균 포화 수증기량(g/m3)을 의미한다.
상기 수학식 2는 수학식 1에 온도 정보라는 변수를 추가하여 보완 압력 지수를 산출하는 식으로서, 휠의 회전 시간, 스페이스(161)의 전체 체적, 스페이스(1610 내 습도가 높을수록 보완 압력 지수가 높게 산출되되 exp 함수에 의해 일정한 최대 한계치를 가질 수 있다.
이러한 수학식 2는 스페이스(161) 내의 온도가 높을수록 금속 표면(1)이 신장되는 것은 물론 탄성 재질의 튜브 자체가 팽창성을 가질 수 있으므로 온도 상승에 따라 스페이스(161)에 주입되는 에어를 추가로 확보하기 위한 취지를 포함한 것으로 이해할 수 있다.
이때, 상술한 수학식 1의 예시를 기반으로 수학식 2의 보완 압력 지수를 산출하면 다음과 같다.
Figure pat00018
상술한 예시를 수학식 2에 대입하여 보완 압력 지수를 산출한 결과 42.0601이 산출되는데, 다시 말해 수학식 1에서 측정한 보정 압력 지수보다 소폭 증가한 것을 알 수 있다. 이같이 온도를 추가로 반영하여 에어량을 결정하기 위한 지수값을 더욱 정밀하게 산출하는 것이 가능하다.
이렇게 산출된 보완 압력 지수는 앞서 산출한 보정 압력 지수에서 증감된 수치의 비율에 따라 스페이스(161) 내에 에어를 정밀하게 주입하거나 배출할 수 있다.
더불어, 보완 압력 지수에 특정 조절변수(예를 들어, 0.001, 0.01이 될 수 있다)를 곱한 값을 스페이스(161)의 기존 압력에서 더한 값으로 압력값을 조절할 수도 있음은 물론이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
1: 금속 표면 100: 본체
110: 카메라 120: 조명부
130: 좌륜 140: 우륜
150: 서브 휠 151: 서포터
152: 조인트 160: 스파이크 블록
161: 스페이스 162: 에어 입출 장치
163: 에어 유통로 170: 습도 감지센서
180: 온도 감지센서 200: 컨트롤러
210: 에어 제어부 211: 보정 압력 지수 산출파트
212: 보완 압력 지수 산출파트

Claims (8)

  1. 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇으로서,
    본체;
    상기 본체의 전면에 장착된 카메라와 조명부;
    상기 본체 내에 장착된 모터 및, 상기 모터의 구동으로 회전되는 2개의 샤프트와, 자석을 포함한 상태로 상기 샤프트에 연결되어 자성체를 포함한 금속 표면에 안착되는 것으로 본체의 좌우 측에 각각 장착된 좌륜과 우륜으로 이루어진 휠을 포함한 구동 어셈블리;
    상기 본체의 배면에서 조인트를 매개로 회동 가능하게 연장된 서포터와, 자석을 포함한 상태로 금속 표면에 안착되는 것으로 상기 서포터의 단부에 장착된 서브 휠을 포함한 서브 휠 어셈블리;
    상기 본체 내에 장착된 것으로서, 상기 모터 및 카메라와 조명부를 구동 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 좌륜 및 우륜의 표면에는,
    일정 간격을 두고 복수 개로 돌출된 스파이크 블록이 형성된 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스파이크 블록은,
    실리콘 및 고무 중 어느 하나로 이루어진 탄성재 30 내지 50중량부, 트리메틸실록시규산 30 내지 50중량부, 프로피온산 5 내지 15중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 포함한 증진제 5 내지 15중량부의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 증진제는,
    전체 1차 혼합물의 중량 대비, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 75 내지 90 중량부 및 폴리비닐아세테이트 에멀젼 10 내지 25 중량부를 투입하고 30 내지 60℃에서 15 내지 35분 간 교반하여 1차 혼합물을 제조하는, 1차 혼합물 제조 단계;
    전체 2차 혼합물의 중량 대비, 1차 혼합물 60 내지 80 중량부와 아크릴에멀젼 수지계 도료 20 내지 40 중량부를 투입하고 20 내지 50℃에서 30 내지 50분 간 교반하여 2차 혼합물을 제조하는, 2차 혼합물 제조 단계;
    전체 증진제 중량 대비 2차 혼합물 80 내지 95 중량부 및, 난연성 수지 파우더 5 내지 20 중량부를 투입하고 30 내지 50℃에서 30 내지 200분 간 교반하는 증진제 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스파이크 블록은,
    내부에 에어가 주입되는 스페이스를 구비한 상태에서 고무 및 실리콘 중 어느 하나의 재질의 튜브로 이루어지고,
    상기 좌륜 및 우륜은,
    에어 유통로를 매개로 상기 스페이스에 에어를 주입하는 에어 입출 장치를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 스페이스 전체의 체적, 상기 휠의 회전 시간을 기반으로 상기 스페이스에 주입되는 에어압력을 산출하여 상기 에어압력을 기반으로 상기 에어 입출 장치에서 에어의 주입 및 배출에 대한 구동을 제어하는 에어 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 금속 표면 주변의 습도를 측정하여 습도 정보를 생성하는 습도 감지센서를 구비하고,
    상기 에어 제어부는,
    상기 스페이스 전체의 체적, 상기 휠의 회전 시간, 상기 습도 정보를 기반으로 보정 압력 지수를 산출하는 보정 압력 지수 산출파트를 포함하여,
    상기 보정 압력 지수의 고저에 따라 상기 에어 입출 장치의 에어 주입 및 배출에 대한 구동을 차등 제어하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 좌륜 및 우륜은,
    상기 스페이스의 온도를 측정하여 온도 정보를 생성하는 온도 감지센서를 구비하고,
    상기 에어 제어부는,
    상기 스페이스의 전체의 체적, 상기 휠의 회전 시간, 상기 습도 정보, 상기 온도 정보를 기반으로 보완 압력을 산출하는 보완 압력 지수 산출파트를 포함하여,
    상기 보완 압력 지수의 고저에 따라 상기 에어 입출 장치의 에어 주입 및 배출에 대한 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 보정 압력 지수는, 다음의 수학식 1을 통해 산출되고,
    수학식 1.
    Figure pat00019

    (여기서,
    Figure pat00020
    는 보정 압력 지수,
    Figure pat00021
    는 상기 휠의 회전 시간(min),
    Figure pat00022
    는 상기 스페이스 전체의 체적(mL),
    Figure pat00023
    는 에어의 비열비,
    Figure pat00024
    는 습도 정보(g/m3),
    Figure pat00025
    는 상기 금속 표면 주변의 평균 포화 수증기량(g/m3))
    상기 보완 압력 지수는, 다음의 수학식 2를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는, 모니터링 로봇.
    수학식 2.
    Figure pat00026

    (여기서,
    Figure pat00027
    는 보완 압력 지수,
    Figure pat00028
    는 휠의 회전 시간(min),
    Figure pat00029
    는 상기 스페이스 전체의 체적(mL),
    Figure pat00030
    은 기체상수(L*atm/K),
    Figure pat00031
    는 상기 온도 정보(K),
    Figure pat00032
    는 에어의 비열비,
    Figure pat00033
    는 상기 습도 정보(g/m3),
    Figure pat00034
    는 상기 장터 내부의 평균 포화 수증기량(g/m3))
KR1020210016534A 2021-02-05 2021-02-05 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇 KR102444332B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210016534A KR102444332B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210016534A KR102444332B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220112956A true KR20220112956A (ko) 2022-08-12
KR102444332B1 KR102444332B1 (ko) 2022-09-15

Family

ID=82803822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210016534A KR102444332B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102444332B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115654333A (zh) * 2022-11-18 2023-01-31 山东科华电力技术有限公司 一种基于物联网的挂轨式巡检机器人
WO2024117398A1 (ko) * 2022-11-28 2024-06-06 엘지전자 주식회사 로봇 및 로봇의 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105912A1 (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Mitsui Chemicals, Inc. ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物およびその用途
KR20120096811A (ko) * 2011-02-23 2012-08-31 삼성중공업 주식회사 이동 장치
KR101486019B1 (ko) * 2013-09-12 2015-01-27 (주)케이엔알시스템 인휠 모터를 구비한 언피거블 배관 탐상 로봇
KR20160072309A (ko) * 2014-12-12 2016-06-23 삼성중공업 주식회사 조향 장치 및 이를 포함하는 선체면 청소로봇

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105912A1 (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Mitsui Chemicals, Inc. ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物およびその用途
KR20120096811A (ko) * 2011-02-23 2012-08-31 삼성중공업 주식회사 이동 장치
KR101486019B1 (ko) * 2013-09-12 2015-01-27 (주)케이엔알시스템 인휠 모터를 구비한 언피거블 배관 탐상 로봇
KR20160072309A (ko) * 2014-12-12 2016-06-23 삼성중공업 주식회사 조향 장치 및 이를 포함하는 선체면 청소로봇

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115654333A (zh) * 2022-11-18 2023-01-31 山东科华电力技术有限公司 一种基于物联网的挂轨式巡检机器人
WO2024117398A1 (ko) * 2022-11-28 2024-06-06 엘지전자 주식회사 로봇 및 로봇의 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102444332B1 (ko) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102444332B1 (ko) 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇
KR101772084B1 (ko) 이동 로봇 및 그 제어방법
KR102224157B1 (ko) 이동 로봇 및 충전 스테이션을 포함하는 이동 로봇 시스템
US20180004219A1 (en) Apparatus for guiding an autonomous vehicle towards a docking station
EP3409177A1 (en) Moving robot and controlling method thereof
EP2420171B1 (en) Cleaner
CN108594820A (zh) 一种履带式变电站巡检机器人自主越障系统及其控制方法
CN103561622A (zh) 真空吸尘器和真空清洁系统以及在架空地板环境中的使用方法
EP3380205A1 (en) A powered skateboard
CN103631267B (zh) 智能机器人及其移动至最亮位置的方法
CN105835978A (zh) 一种履带式磁吸附爬壁机器人
US11716931B2 (en) Work equipment with autonomous collection container
CN109414814B (zh) 两轮平衡车
KR102017288B1 (ko) 하수관거 탐사 장치
KR102154818B1 (ko) 이동객체 추종기능을 구비한 전동골프카트 및 이의 추종방법
CN205632715U (zh) 一种履带式磁吸附爬壁机器人
CN208000498U (zh) 室内巡检机器人小车
CN109823872B (zh) 一种智能平粮机器人及平粮控制系统
US20180280786A1 (en) Skateboard for Maintaining Cruising Speed
US20180272891A1 (en) Modifying performance of a powered vehicle
CN110121262A (zh) 工作设备
JP6691743B2 (ja) 自律走行装置
CN110121259A (zh) 工作设备
TWI514335B (zh) 一種防止輪椅向後翻倒之預警方法及裝置
CN105938366B (zh) 一种基于计算机视觉的无人装载机标定装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant