KR20220122272A - 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 내부에 등간격으로 배열된 가이드편을 통해 복수의 바닥 마감재를 서로 이격적치한 적재함이 상단에 놓여지는 제1 이동 플랫폼을 구비한 자율 주행 운반 로봇; 및 서로 평행한 한 쌍의 결속 링크를 매개로 상기 제1 이동 플랫폼과 연결되어 전방에서 상기 자율 주행 운반 로봇을 견인하는 제2 이동 플랫폼과, 상기 제2 이동 플랫폼의 일측에 설치되고 상기 적재함 내 각 층의 바닥 마감재에 개별 접근 후 바닥 마감재를 하나씩 인출하여 현장에 미리 설비된 바닥 평탄 자재 위로 하강시켜 설치하는 그리퍼 모듈을 구비한 자율 주행 작업 로봇을 포함하며, 상기 자율 주행 작업 로봇은, 상기 그리퍼 모듈의 암부를 상기 적치함 내 해당 층의 바닥 마감재의 하측에 삽입 후 암부에 바닥 마감재를 얹은 상태에서 암부를 다시 후퇴시켜 바닥 마감재를 인출하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 자율 주행 작업 로봇이 자율 주행 운반 로봇에 결합된 형태로 건축물 마감 작업을 자동으로 수행할 때 이동 방위가 일정하게 유지되고 높낮이가 변환될 수 있으며 안정적으로 작업을 수행할 수 있다.

Description

방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템{Direction retaining multipurpose autonomous working robot system for construction}

본 발명은 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자율 주행 운반 로봇에 결합된 형태로 자율 주행 작업 로봇이 건축물 마감 작업을 자동으로 수행할 때 이동 방위를 일정하게 유지하고 높낮이를 변환할 수 있는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 건설용 로봇은 인력을 대체하는 용도로 활용되어 건설 현장에서 사고 위험이 있거나 반복적인 시공을 보조할 수 있고 작업자의 부상 가능성을 줄인다.

그런데, 기존의 건설용 로봇은 특정 건축물이나 특정 작업에 국한되도록 개발되어 다양한 용도로 활용되기 어려운 문제점이 있다.

아울러, 종래에 건식 벽체, 피복 및 합판과 같은 마감재를 설치하는 마감재 설치 시스템이 개시된 바 있다. 하지만, 해당 기술의 경우 타일과 같은 바닥 마감재의 설치가 곤란할 뿐만 아니라, 1기의 로봇이 마감재의 이송, 설치 및 작업을 담당하여 작업 효율성이 저하되는 단점이 있다.

아울러, 이러한 종래의 마감재 설치 장치는 바닥 시공과 관련한 센서 모듈이 없기 때문에 실제 현장에 적용하는데 한계가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-0804669호(2008.02.20 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은, 자율 주행 운반 로봇에 결합된 형태로 자율 주행 작업 로봇이 건축물 마감 작업을 자동으로 수행할 때 이동 방위를 일정하게 유지하고 높낮이를 변환할 수 있는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 내부에 등간격으로 배열된 가이드편을 통해 복수의 바닥 마감재를 서로 이격적치한 적재함이 상단에 놓여지는 제1 이동 플랫폼을 구비한 자율 주행 운반 로봇, 및 서로 평행한 한 쌍의 결속 링크를 매개로 상기 제1 이동 플랫폼과 연결되어 전방에서 상기 자율 주행 운반 로봇을 견인하는 제2 이동 플랫폼과, 상기 제2 이동 플랫폼의 일측에 설치되고 상기 적재함 내 각 층의 바닥 마감재에 개별 접근 후 바닥 마감재를 하나씩 인출하여 현장에 미리 설비된 바닥 평탄 자재 위로 하강시켜 설치하는 그리퍼 모듈을 구비한 자율 주행 작업 로봇을 포함하며, 상기 자율 주행 작업 로봇은, 상기 그리퍼 모듈의 암부를 상기 적치함 내 해당 층의 바닥 마감재의 하측에 삽입 후 암부에 바닥 마감재를 얹은 상태에서 암부를 다시 후퇴시켜 바닥 마감재를 인출하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템을 제공한다.

또한, 상기 그리퍼 모듈은, 제2 이동 플랫폼의 전면에 설치된 수직 지지체와, 상기 수직 지지체를 기준으로 승강 가능하게 결합되어 타겟이 되는 높이 위치로 이동하는 수평 플레이트, 및 상기 바닥 마감재가 놓어지는 로봇의 양 팔에 해당하고, 상기 수평 플레이트 위에 적층 결합된 상태에서 전후 방향으로 슬라이딩 가능하여 상기 바닥 마감재의 하측으로 삽입 되거나 초기 위치로 복귀 가능한 한 쌍의 암부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 암부는, 플렉서블한 재질의 복수의 엠보싱 돌기가 상면에 형성되며, 상기 바닥 마감재는, 상기 암부 위에 놓일 때 상기 복수의 엠보싱 돌기 중 일부 돌기가 삽입되는 복수의 홈부가 하면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 그리퍼 모듈은, 일단부가 제2 이동 플랫폼의 상부에 고정된 상태에서 타단부가 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 수직 지지체를 상기 제1 이동 플랫폼으로 접근시키거나 초기 위치로 복귀시키는 수평 지지체를 더 포함하며, 상기 바닥 마감재의 무게가 기준값 미만이면 상기 수평 지지체를 초기 위치에 두고 상기 한 쌍의 암부만 이동시켜 바닥 마감재를 인출하고, 기준치 이상이면 상기 한 쌍의 암부를 초기 위치에 두고 상기 수평 지지체만 이동시켜 바닥 마감재를 인출할 수 있다.

또한, 상기 자율 주행 운반 로봇 및 상기 자율 주행 작업 로봇 각각은, 영상을 포함한 주변 환경 정보를 센싱하여 자율 주행을 지원하고 현장에 설치된 바닥 마감재의 설치 상태 및 위치를 인식하는 자율 주행용 센서 모듈이 각각 장착되며, 각각의 자율 주행용 센서 모듈이 서로 협업하여 자율 주행을 보조할 수 있다.

또한, 상기 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템은, 상기 제1 이동 플랫폼의 측면에 설치되어 상기 바닥 평탄 자재 위에 설치된 바닥 마감재의 경계 라인과 바닥 마감재의 상면 모서리부에 위치한 마커를 감지하여 자율 주행의 직진성 및 추락 안전성을 보조하고 상기 자율 주행용 센서 모듈과 협업하는 주행 제어용 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템은, 상기 제2 이동 플랫폼의 후면에 설치되어 상기 그리퍼 모듈을 통한 바닥 마감재의 설치 동작을 모니터링하고 설치 상태를 검사하며 상기 자율 주행용 센서 모듈과 협업하는 바닥 마감재 검사용 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 현장에는 복수의 바닥 평탄 자재가 서로 평행하게 이격 설치되어 있고, 상기 바닥 마감재는 이웃한 두 바닥 평탄 자재 사이에 얹혀져 설치되되, 이웃한 두 바닥 평탄 자재 위에 설정 개수의 기본 바닥 마감재가 사전 설치된 상태에서, 상기 자율 주행 운반 로봇과 자율 주행 작업 로봇이 기본 바닥 마감재 상부에 초기 배치된 후 전진 이동하면서 바닥 마감재를 순차로 추가 설치할 수 있다.

또한, 상기 자율 주행 작업 로봇은, 상기 자율 주행 운반 로봇과 결속된 상태로 설정 개수의 기본 바닥 마감재 상면에 사전 배치된 후에, 상기 자율 주행 운반 로봇의 말단이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달할 때까지 전진 이동하여 바닥 마감재 설치 작업을 준비하고, 상기 전진 이동에 따라 상기 N번째 기본 바닥 마감재 밖으로 이탈한 이후부터는 상기 두 바닥 평탄 자재의 상면을 따라 주행하면서 작업할 수 있다.

또한, 상기 자율 주행 작업 로봇은, 말단 부분이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달하면, 상기 적재함 내의 해당 층의 바닥 마감재 하측에 암부를 삽입시킨 후 암부를 들어올려 바닥 마감재를 얹은 상태로 제2 이동 플랫폼을 다시 후퇴시킨 다음, 상기 바닥 마감재가 놓여진 암부를 하강시켜서 상기 바닥 마감재를 상기 이웃한 두 바닥 평탄 자재 위에 안착되게 설치할 수 있다.

또한, 상기 자율 주행 작업 로봇은, 상기 바닥 마감재 설치 후 상기 암부의 하강 상태를 유지한 채로 상기 바닥 마감재의 한칸 길이 만큼 전진 이동하여 상기 자율 주행 운반 로봇의 말단이 상기 설치된 바닥 마감재의 말단에 도달하도록 한 다음, 다시 암부를 다음 순서의 바닥 마감재에 대응한 높이 위치로 이동시킨 상태에서, 다음 순서의 바닥 마감재를 인출하여 바닥 평탄 자재 상에 후속 설치할 수 있다.

또한, 상기 제2 이동 플랫폼은, 몸체의 전면에 구동축이 회동 가능하게 결합되고, 말단 부분이 상기 두 바닥 평탄 자재 사이에 삽입된 상태에서 밀착되어 롤링 이동하는 이동 가이드부, 및 몸체와 상기 구동축 사이에 연결되고 실린더 길이 조절을 통하여 상기 구동축의 회동 각도를 조절하는 실린더 축부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 이동 플랫폼은, 몸체의 양측 하단에 설치된 구동 바퀴가 상기 N번째 기본 마감재 밖으로 이탈하기 전에, 상기 실린더 축부를 통해 상기 구동축을 설정 각도로 회동시켜 상기 이동 가이드부의 말단 부분을 상기 바닥 평탄 자재 상에서 롤링 이동시키되 상기 구동 바퀴를 바닥 평탄 자재 위에 부양된 상태로 이동시키고, 구동 바퀴가 상기 N번째 기본 마감재 밖을 완전히 이탈하면, 상기 구동축의 각도를 변경하여 몸체를 상기 바닥 마감재의 높이 만큼 하강시켜 상기 구동 바퀴를 바닥 평탄 자재 상에 착지시킬 수 있다.

또한, 상기 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템은, 상기 결속 링크의 하단 및 상기 제2 이동 플랫폼의 후면 하단 부분에 각각 설치되며, 상기 바닥 평탄 자재 위에 안착된 바닥 마감재의 해당 측면에 각각 외력을 가하여 기 설치된 인접 바닥 마감재와 일정 간격으로 밀착되게 정렬시키는 바닥 마감재 밀착 수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 이동 플랫폼은, 상기 바닥 마감재의 모서리가 끼워지는 십자 모양의 틀을 갖는 간격 유지용 자재를 상기 바닥 평탄 자재 위에 설치하기 위한 간격 유지 자재 설치 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 자율 주행 운반 로봇은, 설치된 자율 주행용 센서 모듈을 이용하여, 작업 현장에 분산 설치되어 서로 다른 패턴의 빔을 발산하는 복수의 광원 마커를 식별하고, 각각의 광원 마커와의 거리를 측정하며, 각 광원 마커와의 거리 값을 광원 식별 코드와 함께 측위 장치로 무선 전송 후 실시간 수신되는 위치 값을 상기 자율 주행 작업 로봇에 공유하고, 상기 실시간 측위 장치는, 상기 광원 마커 별 위치 및 상기 자율 주행 운반 로봇과 각 광원 마커와의 거리 값을 기초로 상기 자율 주행 운반 로봇의 위치 값을 계산하여 실시간 전송할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자율 주행 작업 로봇이 자율 주행 운반 로봇에 결합된 형태로 건축물 마감 작업을 자동으로 수행할 때 이동 방위가 일정하게 유지되고 높낮이가 변환될 수 있으며 안정적으로 작업을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 두 로봇의 결합 전 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 시스템이 마감재 설치 현장에 적용된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에서 적재함이 놓여지기 전의 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템이 현장에 초기 설치된 모습을 예시한 도면이다.
도 6은 도 5의 상태에서 자율 주행 작업 로봇이 전진 이동 후 바닥 평탄 자재에 착지한 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 상태에서 바닥 마감재를 한 칸 더 이동한 상태의 도면이다.
도 8은 도 7의 상태에서 바닥 마감재의 인출을 위해 암부의 높이를 정렬한 모습의 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에서 적재함 내 바닥 마감재를 그리퍼로 인출하는 과정을 설명한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에서 바닥 마감재 밀착 전후의 그리퍼 모듈의 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 동작 이후 자율 주행 작업 로봇이 암부에 놓여진 바닥 마감재를 하강시켜 바닥 평탄 자재 위에 설치하는 모습을 설명한 평면도이다.
도 14는 도 13 이후 자율 주행 작업 로봇이 다음 순서의 작업을 위해 한칸 더 이동한 모습을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 마감재 밀착 수단의 동작을 설명한 도면이다.
도 16은 광원 마커 기반의 위치 인식 원리를 설명한 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에서 두 로봇의 결합 전 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템(1000)은 자율 주행 운반 로봇(100) 및 이로부터 거리를 가변하면서 바닥 마감재를 설치하는 자율 주행 작업 로봇(200)을 포함하여 구성된다.

자율 주행 운반 로봇(100)은 제1 이동 플랫폼(110)을 구비한다. 제1 이동 플랫폼(110)의 상단에는 복수의 바닥 마감재(10)가 적치된 적재함(20)이 놓여지며, 제2 이동 플랫폼(210)과 결합된 상태에서 견인 이동된다. 이러한 제1 이동 플랫폼(110)은 구동 바퀴를 포함하여 구성됨은 자명하다.

적재함(20)은 내벽을 따라 등간격으로 배열된 가이드편(21)을 통하여 복수의 바닥 마감재(10)를 내부에 서로 이격된 상태로 상하 적치하고 있다. 바닥 마감재(10)는 대리석 등 다양한 소재의 마감재에 해당할 수 있다.

자율 주행 작업 로봇(200)은 후방에 위치한 자율 주행 운반 로봇(100)을 전방에서 견인하면서 이동 가능하며, 자율 주행 운반 로봇(100)에 놓인 적재함(20) 내 바닥 마감재(10)를 하나씩 인출하여 바닥 평탄 자재(30) 위에 설치한다.

자율 주행 작업 로봇(200)은 한 쌍의 결속 링크(250)를 통하여 자율 주행 운반 로봇(100)과 결합된다. 결속 링크(250)의 길이방향 양 단부는 각각 자율 주행 운반 로봇(100) 및 자율 주행 작업 로봇(200)에 회동 가능하게 결합될 수 있다.

이때, 결속 링크(250)는 제1 이동 플랫폼(110)과 상기 제2 이동 플랫폼(210)의 양 측면 간을 연결하도록 한 쌍으로 존재한다.

자율 주행 작업 로봇(200)은 제2 이동 플랫폼(210)과 그리퍼 모듈(220)을 포함한다. 제2 이동 플랫폼(210)은 결속 링크(250)를 매개로 제1 이동 플랫폼(110)과 연결되어 전방에서 자율 주행 운반 로봇(100)을 견인한다. 제2 이동 플랫폼(210) 역시 구동 바퀴를 포함하여 구성된다.

그리퍼 모듈(220)은 제2 이동 플랫폼(210)의 일측에 설치되며, 적재함(20) 내 각 층의 바닥 마감재(10)에 개별 접근 후 바닥 마감재(10)를 하나씩 인출하여 현장에 미리 설비된 바닥 평탄 자재(30) 위로 바닥 마감재(10)를 하강시켜 설치한다.

구체적으로, 자율 주행 작업 로봇(200)은 그리퍼 모듈(220)의 암부(221)를 적재함(20) 내 해당 층의 바닥 마감재(10)의 하측에 삽입 후 암부(221)에 바닥 마감재(10)를 얹은 상태에서 암부(221)를 다시 후퇴시켜 바닥 마감재(10)를 인출한다.

그리퍼 모듈(220)은 수직 지지체(222), 수평 플레이트(225), 한 쌍의 암부(221)를 포함한다. 수직 지지체(222)는 제2 이동 플랫폼(210)의 전면에 설치되고, 수평 플레이트(225) 및 한 쌍의 암부(221)를 직간접으로 지지한다.

수평 플레이트(225)는 수직 지지체(222)를 기준으로 승강 가능하게 결합되어 타겟이 되는 높이 위치로 이동 가능하다. 수평 플레이트(225)의 이동에 따라 암부(221)의 높이 조절이 가능하다.

한 쌍의 암부(221)는 바닥 마감재가 놓여지는 로봇의 양 팔에 해당하는 것으로, 수평 플레이트(225) 위에 적층 결합된 상태에서 전후 방향으로 슬라이딩 가능하여 바닥 마감재(10)의 하측으로 삽입 되거나 초기 위치로 복귀 가능하다.

암부(221)의 상면에는 플렉서블한 재질로 구성된 복수의 엠보싱 돌기(224)가 형성될 수 있다. 이에 따르면, 추후 암부(221)의 상면에 바닥 마감재(10)가 놓여질 때 바닥 마감재(10) 하면에 형성된 복수의 홈부 영역에 엠보싱 돌기(224)의 일부가 삽입될 수 있고 이러한 상태에서 안정적으로 바닥 마감재(10)가 인출될 수 있다.

본 발명의 실시예는 수평 플레이트(225)에 대해 암부(221)를 슬라이딩 이동시켜서 바닥 마감재(10)의 하측에 진입시킬 수도 있지만, 추가로 구성된 수평 지지체(226)를 직접 이동시키는 방법으로 암부(221)를 해당 부위에 진입시킬 수 있다. 바닥 마감재가 벼울 때는 주로 전자의 방식을 사용하고 무거울 때는 후자의 방식을 사용할 수 있다.

수평 지지체(226)는 일단부가 제2 이동 플랫폼(210)의 상부에 고정된 상태에서 타단부가 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되어 수직 지지체(222)를 제1 이동 플랫폼(110)으로 접근시키거나 초기 위치로 복귀시킨다.

이때, 바닥 마감재의 무게가 기준값 미만이면, 수평 지지체(226)를 초기 위치에 둔 상태에서 한 쌍의 암부(221)만 이동시켜 바닥 마감재(10)를 인출하고, 기준치 이상이면 한 쌍의 암부(221)를 초기 위치에 둔 상태에서 수평 지지체(226)만 이동시켜 바닥 마감재를 인출할 수 있다. 바닥 마감재의 무게는 암부(221)에 장착된 무게 센서에 의해 이루어질 수 있는데, 예를 들어 사전에 도 1의 상태에서 암부(221)를 바닥 마감재 하측으로 진입시키 후에 들어올려서 간이 측정될 수 있다.

도 3은 도 1의 시스템이 마감재 설치 현장에 적용된 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에서 적재함이 놓여지기 전의 상태를 도시한 도면이다.

우선, 도 3을 참조하면, 현장에는 침하 방지 및 평탄화를 위한 바닥 평탄 자재(30)가 서로 평행하게 이격 설치된 것을 알 수 있다. 여기서 바닥 평탄 자재(30)는 다짐 흙(40) 위에 설치될 수 있고 금속 소재로 형성될 수 있는데, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다.

이러한 바닥 평탄 자재(30) 위에는 바닥 마감재(10)가 설치되는데, 바닥 마감재(10)는 이웃한 두 개의 바닥 평탄 자재(30) 사이에 얹혀져 설치되는 것을 알 수 있다. 즉, 이웃한 두 바닥 평탄 자재(30) 위에 바닥 마감재(10)의 양 가장자리 부분이 얹히는 방식으로 설치된다.

그리고 각각의 바닥 평탄 자재(30)는 다짐 흙(40)의 상부에 서로 일정 간격을 유지하도록 고정 설치되되, 바닥 평탄 자재(30)의 설치 간격은 바닥 마감재(10)의 폭 크기에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 각각의 로봇(100,200)은 서로 분리된 상태로 해당 작업 현장 까지 자율 주행하여 이동할 수 있으며, 자율 주행하여 도착한 현장에서 작업자 등에 의해 결속 링크(250)를 통해 서로 연결된 상태에서, 후술하는 도 5와 같이, 현장에 초기 설치된 설정 개수의 기본 바닥 마감재 위로 투입될 수 있다.

여기서, 적재함(20)의 경우 내부 적치된 무거운 바닥 마감재들로 인해 매우 중량이 높기 때문에, 도 4와 같이, 서로 결속된 두 로봇(100,200)이 먼저 설치된 이후에, 따로 크레인 작업을 통해 자율 주행 운반 로봇(100) 위에 안전하게 옮겨질 수 있다. 크레인 작업이 용이하도록 적재함(20)의 상부에는 별도의 고리(21)가 형성될 수 있다.

여기서 물론, 이러한 로봇 시스템(1000)은 작업 현장에 여러 대로 투입되어 각 라인 별로 작업을 수행할 수 있고 작업 속도 및 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 자율 주행 운반 로봇(100) 및 자율 주행 작업 로봇(200) 각각에는 자율 주행용 센서 모듈(130,230)이 각각 장착된다. 이러한 자율 주행용 센서 모듈(130,230)은 각각의 이동 플랫폼(110,210)상에 설치될 수 있다.

자율 주행용 센서 모듈(130,230)은 영상을 포함한 주변 환경 정보를 센싱하여 자율 주행을 지원하며, 또한 현장에 설치된 바닥 마감재(10)의 설치 상태 및 위치를 인식한다.

또한 각각의 자율 주행용 센서 모듈(130,230)이 서로 협업하면서 로봇 시스템(1000)의 자율 주행을 보조할 수 있다. 물론, 이를 통해 각 로봇(100,200)은 상호 정보 송수신을 위한 무선 통신 모듈과, 각종 신호 처리, 연산 및 로봇 내 각 구성요소 제어를 위한 제어 모듈을 내장할 수 있다. 물론 이를 통하여 2차원 좌표계 상에서 각 로봇(100,200)에 대한 현재 위치, 바닥 마감재의 설치 좌표, 설치 개수, 설치 상태 등을 파악할 수 있으며, 다음 마감재 설치 위치로 스스로 이동함은 물론 이동 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

또한 각각의 로봇(100,200)은 현장에서 분산 설치되어 있다가 타겟이 되는 현장의 위치로 스스로 자율 주행하여 만나는 과정에서도 센싱 정보를 서로 공유하고 협업하여 상호 간의 위치를 파악 및 공유할 수 있고 충돌을 회피할 수 있다.

자율 주행용 센서 모듈(130,230)은 영상 센서 및 복수의 환경 센서를 내장한 다기능 카메라/센서 모듈에 해당할 수 있으며, 복수의 환경 센서는 객체 검출 및 상대 거리 등을 측정하는 라이다, 레이더 레이더 센서 등을 포함할 수 있다. 물론 환경 센서는 주변의 온도, 습도, 가스, 불꽃 조도를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다. 여기서 이러한 센서 모듈을 통신 모듈이 내장된 IoT 센서로 구현하는 것도 가능하다.

또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템(1000)은 주행 제어용 센서(140), 바닥 마감재 검사용 센서(240)를 포함할 수 있다.

이때, 주행 제어용 센서(140)는 제1 이동 플랫폼(110)의 좌우 양측면에 바닥을 향해 설치되어, 바닥 평탄 자재(30) 위에 설치된 바닥 마감재(10)의 경계 라인과 바닥 마감재(10)의 상면 모서리부에 위치한 마커(11)를 감지하여 바닥 마감재(10)의 경계 라인 감지와 현재 위치 추정을 통한 자율 주행의 직진성 및 추락 안전성을 보장한다. 물론, 이러한 주행 제어용 센서(140) 역시 자율 주행용 센서 모듈(130,230)들과 협업하여 동작할 수 있다.

또한, 바닥 마감재 검사용 센서(240)는 제2 이동 플랫폼(210)의 후면에 설치되어, 그리퍼 모듈(220)을 통한 바닥 마감재(10)의 설치 동작을 모니터링하고 설치 상태를 검사한다. 이를 통해, 현재 설치된 바닥 마감재의 인라인 정렬 상태, 인접 바닥 마감재와의 간격이 설정 간격을 만족하는지 등을 검사할 수 있다. 이러한 바닥 마감재 검사용 센서(240) 역시 자율 주행용 센서 모듈(130)들과 협업하여 동작할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템(1000)의 바닥 마감재 설치 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 시스템이 현장에 초기 설치된 모습을 나타낸 도면이다.

우선, 도 5와 같이 서로 이웃한 두 바닥 평탄 자재(30) 위에 설정 개수(ex, 4개)의 기본 바닥 마감재(10)가 사전 설치되어 있고, 그 위에 자율 주행 운반 로봇(100)과 자율 주행 작업 로봇(200)을 포함한 로봇 시스템(1000)이 초기 배치된다. 이후부터는, 이렇게 설치된 로봇 시스템(1000)이 전진 이동하면서 바닥 마감재를 순차적으로 하나씩 추가 설치한다.

이때, 설정 개수의 바닥 마감재는 로봇 시스템(1000)이 놓여지는 최소한의 영역에 대응한 바닥 마감재의 개수를 의미한다. 도 5의 경우, 4개의 기본 바닥 마감재를 바닥 평탄 자재(30)의 시작 지점을 따라 사전 배열한 상태에서 그 위에 로봇 시스템(1000)을 초기 설치한 모습을 나타낸다. 로봇 시스템(1000)은 센서 기반의 위치 인식을 기반으로 스스로 주행하면서 바닥 마감재 위로 올라갈 수 있다.

다음으로, 자율 주행 작업 로봇(200)은 이와 같이 자율 주행 운반 로봇(100)과 결속된 상태로 기본 바닥 마감재 상면에 사전 배치된 후에, 후술하는 도 7과 같이, 자율 주행 운반 로봇(100)의 말단이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재(4번째 기본 바닥 마감재)의 말단에 도달할 때까지 전진 이동하여, 바닥 마감재 설치 작업을 준비한다.

또한, 이와 같은 전진 이동에 따라 자율 주행 작업 로봇(200)이 N번째 기본 마감재 밖으로 이탈한 이후부터는 그 구동 바퀴 부분이 두 바닥 평탄 자재(30)의 상면에 놓여진 상태로 바닥 평탄 자재(30)를 따라 직접적으로 주행하면서 작업을 진행하게 된다.

그 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 5를 참조하면, 자율 주행 작업 로봇(200)의 제2 이동 플랫폼(210)은 이동 가이드부(260) 및 실린더 축부(265)를 추가로 포함한다. 제2 이동 플랫폼(210)의 몸체 후면에는 바닥 마감재(10)를 전달받는 그리퍼 모듈(220)이 장착되고, 몸체 전면에는 이동 가이드부(260)가 구비된다.

여기서 그리퍼 모듈(220)은 앞서 설명한 것과 같이 제2 이동 플랫폼(210)의 후면에 설치된 수직 지지체(222), 수직 지지체(222)를 기준으로 상하 이동되어 암부(221)의 높이를 조절하는 수평 플레이트(225), 수평 플레이트(225) 위에서 전후 슬라이딩 이동하는 한 쌍의 암부(221), 그리고 수직 지지체(222)를 전후 이동시키는 수평 지지체(226)를 포함한다.

물론, 수직 지지체(222)와 수평 플레이트(225) 사이에 보조 지지체(223)를 연결하고, 보조 지지체(223)는 수직 지지체(222)에 대해 승강 가능하고 수평 플레이트(225)는 보조 지지체(223)에 대해 승강 가능하게 구현하여, 암부(221)의 높이 조절 범위를 보다 넓힐 수 있다.

이동 가이드부(260)는 제2 이동 플랫폼(210)의 몸체 전면에 회동 가능하게 결합되고, 아래로 회동 시에 말단 부분이 두 바닥 평탄 자재(30) 사이에 삽입된 상태에서 밀착되어 롤링 이동하게 된다.

도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 이동 가이드부가 하강 회동하여 이동한 모습을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 5의 (a)는 이동 가이드부(260)의 말단 부분이 상부로 젖혀져 대기 중인 상태를 나타낸다.

구체적으로, 도 5의 (a), (b)와 같이, 이동 가이드부(260)는 제2 이동 플랫폼(210)의 몸체 전면에 회동 가능하게 결합된 한 쌍의 구동축(261)과, 각 구동축(261)의 말단 사이에 연결되고 실린더 타입으로 구현되어 말단 부분이 두 바닥 평탄 자재(30)의 내측에 밀착되게 하는 실린더부(262), 그리고 각 구동축(261)의 말단에 회전 가능하게 결합되고 바닥 평탄 자재(30)의 상면을 따라 이동하는 한 쌍의 이동 롤러(263)를 포함한다.

이와 같이 제2 이동 플랫폼(210)은 실린더부(262)가 두 바닥 평탄 자재(30) 사이에 삽입된 상태에서 밀착되어 롤링되는 구조를 기반으로 안정적으로 전진 이동 및 견인할 수 있고 차폭 및 이동 방위를 유지할 수 있다. 여기서 구동축이 바닥 평탄 자재를 향해 하부로 내려올 때 회동 각도는 실린더 축부(265)에 의해 제어될 수 있다.

실린더 축부(265)는 제2 이동 플랫폼(210)의 몸체 전면과 구동축(261) 사이에 연결되고 실린더의 길이 조절을 통하여 구동축(261)의 회동 각도를 조절한다. 실린더는 유압 등으로 구동할 수 있다.

도 5의 (b)와 같이, 제2 이동 플랫폼(210)은 몸체 양측 하단에 설치된 구동 바퀴가 N번째 기본 마감재 밖으로 이탈하기 전에, 실린더 축부(265)를 통해 구동축(261)을 설정 각도로 회동시켜 이동 가이드부(260)의 말단 부분을 바닥 평탄 자재(30) 상에서 롤링 이동시키되, 이하의 도 6과 같이 구동 바퀴를 바닥 평탄 자재(30) 위에 부양된 상태로 이동시킨다.

도 6은 도 5의 상태에서 자율 주행 작업 로봇이 전진 이동 후 바닥 평탄 자재에 착지한 모습을 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)는 제2 이동 플랫폼(210)의 구동 바퀴가 부양 상태로 이동하는 모습이고, (b)는 구동 바퀴가 바닥 평탄 자재(30) 위에 착지한 모습을 나타낸다.

도 6의 (a)와 같이, 모든 구동 바퀴가 마지막 N번째 기본 마감재 밖을 완전히 이탈하게 되면, 도 6의 (b)처럼 구동축(261)의 각도를 변경하여 몸체를 바닥 마감재(10)의 높이 만큼 하강시켜서 구동 바퀴가 바닥 평탄 자재(30) 상에 닿게 한다. 이러한 방법으로 바닥 마감재(10)와 바닥 평탄 자재(30) 간의 높이 단차를 극복할 수 있다.

즉, 자율 주행 작업 로봇(200)은 이동 가이드부(260)가 두 바닥 평탄 자재(30) 사이에 삽입된 상태에서 전진 이동하면서, 자율 주행 운반 로봇(100)을 견인하게 된다. 그 과정에서, 자율 주행용 센서 모듈(130,230), 주행 제어용 센서(140), 바닥 마감재 검사용 센서(240) 간 데이터 융합을 통하여 기본 바닥 마감재의 끝 부분에 로봇 시스템(1000)이 도달하게 한다.

한편, 이동 중에는 도 3과 같이 제2 이동 플랫폼(210)의 주변에 장착된 청소 수단(270)을 작동시켜, 바닥 평탄 자재(30) 위의 각종 이물질을 제거할 수 있다.

도 7은 도 6의 상태에서 바닥 마감재를 한 칸 더 이동한 모습의 도면이다. 이러한 도 7은 도 6에서 조금 더 전진 이동하여 자율 주행 운반 로봇(100)의 말단 부분이 마지막 4번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달한 상태이다. 이후부터는 바닥 마감재의 공급 및 설치 작업이 진행 가능하다.

여기서, 자율 주행 운반 로봇(100)은 말단 부분이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달하면, 적재함(20) 내의 해당 층의 바닥 마감재(10) 하측에 암부(221)를 삽입시킨 후 암부(221)를 들어올려 바닥 마감재를 얹어 탑재한 상태로 제2 이동 플랫폼(210)을 다시 후퇴시킨다. 그런 다음, 바닥 마감재(10)가 놓여진 암부(221)를 하강시켜서 바닥 마감재(10)를 이웃한 두 바닥 평탄 자재 위에 안착되게 설치한다. 이러한 과정은 각 층마다 반복될 수 있다.

도 8은 도 7의 상태에서 바닥 마감재의 인출을 위해 암부의 높이를 정렬한 모습의 도면이다. 이러한 도 8은 도 7의 경우 보다 암부(221)의 높이를 첫 번째 마감재를 탑재하기 위한 높이로 조금 낮춰서 대기하는 모습을 나타낸다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에서 적재함 내 바닥 마감재를 그리퍼로 인출하는 과정을 설명한 도면이다.

먼저, 도 9의 (a) 및 (b)는 각각 경량 마감재인 경우와 고중량 마감재인 경우의 그리퍼 동작을 나타낸다.

경량 마감재인 경우에는 도 8과 같이 수평 지지체(226)는 그대로 둔 상태에서 도 9의 (a)와 같이 암부(221)를 밀어 슬라이딩 이동시켜 바닥 마감재(10)의 하면으로 진입시키다. 이때 암부(221)와 수평 플레이트(225) 사이에 슬라이딩 가능한 보조 플레이트(227)가 추가될 경우에 암부(221)의 이동 가능 범위를 넓힐 수 있다.

그리고, 고중량 마감재인 경우에는 도 8과 같이 암부(221)는 그대로 둔 상태에서 도 9의 (b)와 같이 수평 지지체(226)를 슬라이딩 이동시켜 수직 지지체(222)를 밀어주는 동작을 통하여 암부(221)를 바닥 마감재(10)의 하면으로 진입시킨다.

도 10의 (a) 및 (b)는 각각 도 9의 동작 이후에 경량 마감재 및 고중량 마감재를 각각 암부에 탑재하는 모습으로, 도 9의 상태에서 암부(221)를 살짝 상승시켜 바닥 마감재(10)를 밀착되게 들어올린 상태를 나타낸다. 이를 통해 암부(221)에 바닥 마감재(10)가 안정적으로 탑재된다.

이후에는 도 11과 같이, 암부(221)나 수평 지지체(226)를 다시 초기 위치로 복귀시켜서 암부(221)가 완전히 빠져나오게 하여 바닥 마감재(10)를 적재함(20) 밖으로 인출한다.

도 12는 본 발명의 실시예에서 바닥 마감재 밀착 전후의 그리퍼 모듈의 모습을 나타낸 도면이다. 도 12와 같이, 바닥 마감재(10)의 하면에는 복수의 홈(12)이 형성되어 있어, 암부(221)의 상면에 형성된 탄성 복원력을 가진 엠보싱 돌기(224) 중 일부가 그에 삽입 및 밀착될 수 있다.

도 13은 도 11의 동작 이후 자율 주행 작업 로봇이 암부에 놓여진 바닥 마감재를 하강시켜 바닥 평탄 자재 위에 설치하는 모습을 설명한 평면도이다.

도 13의 (a)는 도 11 이후에 암부(221)를 하강시킨 모습이고, (b)는 밀착 수단을 동작시킨 모습이다. 도 13과 같이, 자율 주행 작업 로봇(200)은 바닥 마감재(10)가 놓여진 암부(221)를 하강시켜서 바닥 마감재(10)를 바닥 평탄 자재(30) 위에 안착되게 설치한다. 그런 다음, 바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)을 동작시켜서 주변의 이웃한 바닥 마감재와 밀착 정렬되게 한다. 이때, 암부(221)는 바닥 평탄 자재(30) 위에 바닥 마감재(10)가 걸쳐질 때까지 하강할 수 있고, 추후에 암부(221)가 빠져나오기 용이하게 더욱 여유 있게 하강할 수 있다.

도 14은 도 13 이후 자율 주행 작업 로봇이 다음 순서의 작업을 위해 한칸 더 이동한 모습을 나타낸 도면이다.

자율 주행 작업 로봇(200)은 암부(221)의 빠짐이 용이하도록 암부(221)의 하강 상태를 그대로 유지한 채로 바닥 마감재 한칸 길이 만큼 서서히 전진 이동할 수 있다. 이때, 암부(221)를 약간 더 하강시킨 다음 이동하면서 빠져나올 수 있다. 그리고, 이동에 따라 자율 주행 운반 로봇(100)의 말단이 앞서 도 13에서 설치된 바닥 마감재(10)의 말단에 도달하게 한다.

그런 다음, 도 14의 (b)와 같이, 다시 암부(221)를 다음 순서의 바닥 마감재의 높이 위치로 이동시킨 상태에서 다음 순서(다음 층)의 바닥 마감재(10)를 적재함(20)에서 인출하여 바닥 평탄 자재(30) 상에 후속 설치할 수 있다. 이러한 방법으로 맨 위의 층의 바닥 마감재까지 설치를 진행할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 마감재 밀착 수단의 동작을 설명한 도면이다.

본 발명의 실시예의 경우, 결속 링크의 하단 및 상기 제2 이동 플랫폼의 후면 하단 부분에 각각 바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)이 설치될 수 있다.

바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)은 도 3 및 도 15과 같이, 바닥 평탄 자재(30) 위에 안착된 바닥 마감재(10)의 해당 측면에 각각 설정 크기의 외력을 가하여, 바닥 마감재를 기 설치된 인접 바닥 마감재와 일정 간격으로 밀착되게 정렬시킬 수 있다. 제1 바닥 마감재 밀착 수단(280a)은 바닥 마감재를 좌우 방향으로 밀착시키고 제2 바닥 마감재 밀착 수단(280b)은 바닥 마감재를 전후방 방향으로 밀착시킨다.

이때, 바닥 마감재 간의 간격은 십자 모양의 틀을 갖는 간격 유지용 자재(50)를 통해 유지될 수 있으며 일정 간격은 십자 모양 틀의 두께에 따라 결정될 수 있다. 이를 위해, 바닥 마감재(10)의 각 모서리 사이에는 도 15에 도시된 것과 같은 형태의 간격 유지용 자재(50)가 끼워질 수 있고, 이러한 간격 유지용 자재(50)는 바닥 마감재(10)를 하강시킬 때 함께 설치될 수 있다.

여기서, 제2 이동 플랫폼(210)은 도 3과 같이 간격 유지 자재 설치 모듈(290)을 추가로 포함할 수 있다. 간격 유지 자재 설치 모듈(290)은 제2 이동 플랫폼(210)의 하부에 설치되어, 바닥 마감재(10)의 모서리가 끼워지는 십자 모양의 틀을 갖는 간격 유지용 자재(50)를 바닥 평탄 자재(30) 위에 설치하는 작업을 수행할 수 있다.

간격 유지 자재 설치 모듈(290)은 제2 이동 플랫폼(210)의 내부 공간에 수납된 간격 유지용 자재(50)를 하나씩 인출하여 바닥 평탄 자재(30) 상에 설치할 수 있으며, 특히 바닥 마감재(10)의 모서리가 놓여질 부분의 위치에 맞게 설치될 수 있다.

이때, 앞서 도시한 도 3과 같이 간격 유지 자재 설치 모듈(290)의 작업 상태와 설치 상태를 감시하기 위한 자재 설치용 센서(295)가 결속 링크(250) 상에 추가로 장착될 수 있다.

예를 들어, 자재 설치용 센서(295)를 이용하여 설치 위치를 인식한 후에 간격 유지 자재 설치 모듈(290)을 통하여 간격 유지용 자재(50)를 특정 위치에 설치함과 함께, 바닥 마감재 검사용 센서(240)를 이용하여 마감재 설치 위치를 인식한 후에 그리퍼 모듈(220)의 암부(221)를 하강시켜서 바닥 마감재(10)를 간격 유지용 자재(50)에 설치하되, 기존 설치된 바닥 마감재(이웃 바닥 마감재)와의 밀착을 위하여 바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)을 작동시킨다.

여기서, 마감재 검사용 센서(240)와 자재 설치용 센서(295)를 이용하여 바닥 평탄 자재(30)에 놓여진 바닥 마감재(10)와 간격 유지용 자재(50)의 설치 품질을 검사할 수 있고, 특정 설치 정밀도에 도달하지 못한 경우 특정 정밀도에 도달할 때까지 바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)을 동작시켜 밀착 작업을 계속 수행할 수 있다.

이와 같이, 간격 유지용 자재(50)와 바닥 마감재(10)가 설치된 이후에는 바닥 마감재 밀착 수단(280a,280b)의 외력에 의해 전후좌우 방향으로 서로 이웃한 인접 바닥 마감재(10) 간이 간격 유지용 자재(50)를 사이에 두고 서로 일정 간격을 유지할 수 있다. 간격 유지용 자재(50)는 이웃한 바닥 마감재 간 일정 간격을 유지하는 것을 보조하고 상호 간에 충격을 방지할 수 있으며, 추후 해당 틈새 사이에 완충제, 접착제 등이 시공될 수 있다.

도 16는 광원 마커 기반의 위치 인식 원리를 설명한 도면이다.

도 16을 참조하면, 작업 현장에는 서로 다른 패턴의 빔을 발산하는 복수의 광원 마커(300)가 설치되어 있으며, 실시간 측위 장치(400)는 이들 복수의 광원 마커(300) 각각에 대한 식별 ID 및 절대 위치를 사전에 알고 있다.

여기서 실시간 측위 장치(400)는 자신의 위치를 원점(기준 좌표)으로 설정하고, 비전 또는 적외선을 이용하여 작업 현장에 설치된 복수의 광원 마커(300)의 위치 좌표를 설정할 수 있다.

광원 마커(300)는 광원, 광산란 장치, 광에 ID를 부여하는 마이크로 패턴, 그리고 광을 확대하는 광각 렌즈의 순차적 결합으로 구성될 수 있다. 이러한 광원 마커(300)는 액티브 마커에 해당하며, 실시간 측위 장치(400)의 위치가 변경되는 경우 작업 현장에 설치된 복수의 액티브 마커의 위치도 함께 변경될 수 있다.

자율 주행 운반 로봇(100) 은 설치된 자율 주행용 센서 모듈(130)을 이용하여, 현장에서 서로 다른 패턴의 빔을 발산하는 복수의 광원 마커(300)를 각각 식별하며, 각각의 광원 마커(300)와의 거리를 측정하며, 식별한 각각의 광원 마커(300)와의 거리를 측정한다. 이러한 과정은 자율 주행 운반 로봇(100)에 구비된 제어 모듈에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 자율 주행 운반 로봇(100)은 자신으로부터 각 광원 마커(300)와의 거리 값을 광원 식별 코드와 함께 실시간 측위 장치(400)로 무선 전송하게 된다.

이때, 실시간 측위 장치(400)는, 복수의 광원 별 위치 및 자율 주행 운반 로봇과 각 광원과의 거리 값을 기초로 자율 주행 운반 로봇(100)의 위치 값을 계산하여 자율 주행 운반 로봇(100)으로 실시간 전송한다. 자율 주행 운반 로봇(100)은 이렇게 실시간 측위 장치(400)로부터 실시간 수신되는 위치 값을 자율 주행 작업 로봇(200)으로 공유할 수 있고 이 값을 로봇 시스템의 대표 위치 값으로 하여 자율 주행에 활용하도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 기존 인력 의존형 벽면 및 바닥 마감재 시공/검사/유지보수 분야에서 건설 자동화 및 로봇 기술을 도입하되, 단순히 특정 건축물 및 특정 작업에 국한된 비(非)범용성의 건설로봇 패러다임에서 벗어나, 작업 생산성/안전성 향상, 비용 절감 및 인력 수급 불균형 해소와 더불어 개발 투자비의 절감 효과까지 기대 가능하다.

아울러, 노동 집약적이고, 근골격계 질환 유발이 빈번한 고위험 및 단순 반복 공정 제거 또는 축소로 인한 건설 생산성 및 경제성 향상과 함께 유해/위험 작업 환경에서 작업자를 격리시킴으로써 안전한 시공 작업이 가능하게 한다. 본 발명에서 개발된 자동화/로봇 관련 기술은 타 건설 자동화 및 로봇 분야의 발전에도 기여할 것으로 기대된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1000: 견인형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템
100: 자율 주행 운반 로봇 110: 제1 이동 플랫폼
130: 자율 주행용 센서 모듈 140: 주행 제어용 센서
200: 자율 주행 작업 로봇 210: 제2 이동 플랫폼
220: 그리퍼 모듈 221: 암부
222: 수직 지지체 223: 보조 지지체
224: 엠보싱 돌기 225: 수평 플레이트
226: 수평 지지체 240: 바닥 마감재 검사용 센서
250: 결속 링크 260: 이동 가이드부
261: 구동축 262: 실린더부
263: 이동 롤러 265: 실린더 축부
270: 청소 수단 280: 바닥 마감재 밀착 수단
290: 간격 유지 자재 설치 모듈 295: 자재 설치용 센서
300: 광원 마커 400: 실시간 측위 장치

Claims (16)

1. 내부에 등간격으로 배열된 가이드편을 통해 복수의 바닥 마감재를 서로 이격적치한 적재함이 상단에 놓여지는 제1 이동 플랫폼을 구비한 자율 주행 운반 로봇; 및
   서로 평행한 한 쌍의 결속 링크를 매개로 상기 제1 이동 플랫폼과 연결되어 전방에서 상기 자율 주행 운반 로봇을 견인하는 제2 이동 플랫폼과, 상기 제2 이동 플랫폼의 일측에 설치되고 상기 적재함 내 각 층의 바닥 마감재에 개별 접근 후 바닥 마감재를 하나씩 인출하여 현장에 미리 설비된 바닥 평탄 자재 위로 하강시켜 설치하는 그리퍼 모듈을 구비한 자율 주행 작업 로봇을 포함하며,
   상기 자율 주행 작업 로봇은,
   상기 그리퍼 모듈의 암부를 상기 적치함 내 해당 층의 바닥 마감재의 하측에 삽입 후 암부에 바닥 마감재를 얹은 상태에서 암부를 다시 후퇴시켜 바닥 마감재를 인출하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 그리퍼 모듈은,
   제2 이동 플랫폼의 전면에 설치된 수직 지지체;
   상기 수직 지지체를 기준으로 승강 가능하게 결합되어 타겟이 되는 높이 위치로 이동하는 수평 플레이트; 및
   상기 바닥 마감재가 놓어지는 로봇의 양 팔에 해당하고, 상기 수평 플레이트 위에 적층 결합된 상태에서 전후 방향으로 슬라이딩 가능하여 상기 바닥 마감재의 하측으로 삽입 되거나 초기 위치로 복귀 가능한 한 쌍의 암부를 포함하는 협업형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 한 쌍의 암부는,
   플렉서블한 재질의 복수의 엠보싱 돌기가 상면에 형성되며,
   상기 바닥 마감재는,
   상기 암부 위에 놓일 때 상기 복수의 엠보싱 돌기 중 일부 돌기가 삽입되는 복수의 홈부가 하면에 형성된 협업형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 그리퍼 모듈은,
   일단부가 제2 이동 플랫폼의 상부에 고정된 상태에서 타단부가 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되어 상기 수직 지지체를 상기 제1 이동 플랫폼으로 접근시키거나 초기 위치로 복귀시키는 수평 지지체를 더 포함하며,
   상기 바닥 마감재의 무게가 기준값 미만이면 상기 수평 지지체를 초기 위치에 두고 상기 한 쌍의 암부만 이동시켜 바닥 마감재를 인출하고, 기준치 이상이면 상기 한 쌍의 암부를 초기 위치에 두고 상기 수평 지지체만 이동시켜 바닥 마감재를 인출하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 자율 주행 운반 로봇 및 상기 자율 주행 작업 로봇 각각은,
   영상을 포함한 주변 환경 정보를 센싱하여 자율 주행을 지원하고 현장에 설치된 바닥 마감재의 설치 상태 및 위치를 인식하는 자율 주행용 센서 모듈이 각각 장착되며,
   각각의 자율 주행용 센서 모듈이 서로 협업하여 자율 주행을 보조하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 이동 플랫폼의 측면에 설치되어 상기 바닥 평탄 자재 위에 설치된 바닥 마감재의 경계 라인과 바닥 마감재의 상면 모서리부에 위치한 마커를 감지하여 자율 주행의 직진성 및 추락 안전성을 보조하고 상기 자율 주행용 센서 모듈과 협업하는 주행 제어용 센서를 더 포함하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2 이동 플랫폼의 후면에 설치되어 상기 그리퍼 모듈을 통한 바닥 마감재의 설치 동작을 모니터링하고 설치 상태를 검사하며 상기 자율 주행용 센서 모듈과 협업하는 바닥 마감재 검사용 센서를 더 포함하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   현장에는 복수의 바닥 평탄 자재가 서로 평행하게 이격 설치되어 있고, 상기 바닥 마감재는 이웃한 두 바닥 평탄 자재 사이에 얹혀져 설치되되,
   이웃한 두 바닥 평탄 자재 위에 설정 개수의 기본 바닥 마감재가 사전 설치된 상태에서, 상기 자율 주행 운반 로봇과 자율 주행 작업 로봇이 기본 바닥 마감재 상부에 초기 배치된 후 전진 이동하면서 바닥 마감재를 순차로 추가 설치하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 자율 주행 작업 로봇은,
   상기 자율 주행 운반 로봇과 결속된 상태로 설정 개수의 기본 바닥 마감재 상면에 사전 배치된 후에, 상기 자율 주행 운반 로봇의 말단이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달할 때까지 전진 이동하여 바닥 마감재 설치 작업을 준비하고,
   상기 전진 이동에 따라 상기 N번째 기본 바닥 마감재 밖으로 이탈한 이후부터는 상기 두 바닥 평탄 자재의 상면을 따라 주행하면서 작업하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자율 주행 작업 로봇은,
    말단 부분이 마지막 N번째 기본 바닥 마감재의 말단에 도달하면, 상기 적재함 내의 해당 층의 바닥 마감재 하측에 암부를 삽입시킨 후 암부를 들어올려 바닥 마감재를 얹은 상태로 제2 이동 플랫폼을 다시 후퇴시킨 다음,
    상기 바닥 마감재가 놓여진 암부를 하강시켜서 상기 바닥 마감재를 상기 이웃한 두 바닥 평탄 자재 위에 안착되게 설치하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 자율 주행 작업 로봇은,
    상기 바닥 마감재 설치 후 상기 암부의 하강 상태를 유지한 채로 상기 바닥 마감재의 한칸 길이 만큼 전진 이동하여 상기 자율 주행 운반 로봇의 말단이 상기 설치된 바닥 마감재의 말단에 도달하도록 한 다음,
    다시 암부를 다음 순서의 바닥 마감재에 대응한 높이 위치로 이동시킨 상태에서, 다음 순서의 바닥 마감재를 인출하여 바닥 평탄 자재 상에 후속 설치하는 협업형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 이동 플랫폼은,
    몸체의 전면에 구동축이 회동 가능하게 결합되고, 말단 부분이 상기 두 바닥 평탄 자재 사이에 삽입된 상태에서 밀착되어 롤링 이동하는 이동 가이드부; 및
    몸체와 상기 구동축 사이에 연결되고 실린더 길이 조절을 통하여 상기 구동축의 회동 각도를 조절하는 실린더 축부를 포함하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 이동 플랫폼은,
    몸체의 양측 하단에 설치된 구동 바퀴가 상기 N번째 기본 마감재 밖으로 이탈하기 전에, 상기 실린더 축부를 통해 상기 구동축을 설정 각도로 회동시켜 상기 이동 가이드부의 말단 부분을 상기 바닥 평탄 자재 상에서 롤링 이동시키되 상기 구동 바퀴를 바닥 평탄 자재 위에 부양된 상태로 이동시키고,
    구동 바퀴가 상기 N번째 기본 마감재 밖을 완전히 이탈하면, 상기 구동축의 각도를 변경하여 몸체를 상기 바닥 마감재의 높이 만큼 하강시켜 상기 구동 바퀴를 바닥 평탄 자재 상에 착지시키는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 결속 링크의 하단 및 상기 제2 이동 플랫폼의 후면 하단 부분에 각각 설치되며, 상기 바닥 평탄 자재 위에 안착된 바닥 마감재의 해당 측면에 각각 외력을 가하여 기 설치된 인접 바닥 마감재와 일정 간격으로 밀착되게 정렬시키는 바닥 마감재 밀착 수단을 더 포함하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 이동 플랫폼은,
    상기 바닥 마감재의 모서리가 끼워지는 십자 모양의 틀을 갖는 간격 유지용 자재를 상기 바닥 평탄 자재 위에 설치하기 위한 간격 유지 자재 설치 모듈을 더 포함하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 자율 주행 운반 로봇은,
    설치된 자율 주행용 센서 모듈을 이용하여, 작업 현장에 분산 설치되어 서로 다른 패턴의 빔을 발산하는 복수의 광원 마커를 식별하고, 각각의 광원 마커와의 거리를 측정하며, 각 광원 마커와의 거리 값을 광원 식별 코드와 함께 측위 장치로 무선 전송 후 실시간 수신되는 위치 값을 상기 자율 주행 작업 로봇에 공유하고,
    상기 실시간 측위 장치는,
    상기 광원 마커 별 위치 및 상기 자율 주행 운반 로봇과 각 광원 마커와의 거리 값을 기초로 상기 자율 주행 운반 로봇의 위치 값을 계산하여 실시간 전송하는 방위 유지형 건설용 자율 주행 다목적 작업 로봇 시스템.

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