KR101128526B1 - Cleaning robot for window of high-rise building - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장애물을 효율적으로 극복하면서 유리창 청소면에 대한 밀착력을 높여 균일한 청소가 이루어지도록 하는 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a glass window cleaning robot for a high-rise building to improve uniform adhesion to the glass window cleaning surface while overcoming obstacles efficiently.
이를 위한 본 발명의 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇은, 건물 유리창을 이동하면서 청소를 수행하는 유리창 청소 로봇에 있어서, 후면에 공간부가 형성된 본체와, 상기 본체의 공간부에 수납된 청소 장비와, 상기 로봇 본체의 양측 상하 단부에 장애물 극복을 위해 각각 서스펜션-링크 장치를 통해 연결된 두 쌍의 주행 바퀴와, 상기 본체의 양측에 구비되어 추력을 발생시켜 본체를 청소면에 밀착시키는 추력 치를 포함한다.The window cleaning robot for a high-rise building of the present invention for cleaning the glass window cleaning robot for moving the building glass window, the body is formed with a space portion on the back, the cleaning equipment stored in the space portion of the main body, the robot Two pairs of traveling wheels connected to the upper and lower ends of the main body to overcome obstacles, respectively, and thrust teeth provided on both sides of the main body to generate a thrust to closely adhere to the cleaning surface.
서스펜션-링크, 주행 바퀴, 유리창, 청소, 추력 Suspension-link, driving wheels, windshield, cleaning, thrust
Description
본 발명은 고층 건물의 유리창 청소 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장애물을 효율적으로 극복하면서 청소면에 대한 밀착력을 높여 균일한 청소가 이루어지도록 하는 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a glass window cleaning robot of a high-rise building, and more particularly, to a glass window cleaning robot for a high-rise building to improve the adhesion to the cleaning surface while uniformly overcoming obstacles.
일반적으로, 건물의 외벽의 유리창을 청소할 경우 유리창을 빼내어 청소하거나, 건물의 옥상의 파라펫에 매달려진 곤돌라에 작업자가 타고 오르내리면서 수작업으로 청소를 하고 있다.In general, when cleaning the glass window of the outer wall of the building to remove the glass window, or the worker is riding on the gondola hanging up and down on the parapet of the roof of the building to clean manually.
그러나, 최근에는 도심부의 건물들이 대부분 고층으로 건설되고 있는 추세이며, 건물들의 외벽은 대부분 유리 재질의 매끄러운 면으로 형성되고 있다. However, in recent years, most buildings in the city center are being constructed on high rises, and the outer walls of the buildings are mostly formed of smooth surfaces of glass materials.
이에, 외벽을 청소하는 작업자는 외벽으로의 접근이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 상당한 위험에 노출될 수밖에 없다. Thus, the worker who cleans the outer wall is not only easy to access the outer wall, but also exposed to considerable risk.
특히, 작업자가 청소 작업시 옥상에서 작업자를 지탱하고 있는 로프의 길이가 길어질수록 바람 등의 장애 요소로 인해 작업자의 위험도가 증가한다.In particular, the longer the length of the rope supporting the worker on the roof during the cleaning operation, the greater the worker's risk due to obstacles such as wind.
따라서, 작업 자체가 지닌 위험성으로 인해 상당한 주의력이 요구되는 관계로 그 생산성이 떨어질 수밖에 없는 문제점이 있었다.Therefore, due to the dangers of the work itself, there is a problem that the productivity is inevitably reduced due to the considerable attention required.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 사람에 의한 작업을 로봇으로 대체하는 벽면 청소 로봇이 개발되고 있다.In order to solve such a conventional problem, a wall cleaning robot has been developed that replaces work by a human with a robot.
종래의 벽면 청소 로봇은 보행형과 견인형으로 분류할 수 있다.Conventional wall cleaning robots can be classified into walking type and traction type.
보행형 청소 로봇은 복수의 다리 혹은 그와 유사한 메커니즘을 사용하여 유리창 위를 직접 보행하면서 청소를 하는 형태로 주로 흡착패드에 진공압력을 가하여 유리창에 흡착할 수 있는 구조를 갖는다.A walking type cleaning robot uses a plurality of legs or similar mechanisms to walk directly on a glass window and cleans it, and has a structure in which a vacuum pad is applied to a glass window by applying a vacuum pressure to the suction pad.
그러나 보행형 청소 로봇의 경우 복잡한 보행 패턴으로 인해 청소속도가 사람에 비해 현저히 느릴 뿐만 아니라, 진공압력이 유출되지 않도록 완전히 밀폐시키는 것이 쉽지 않아 실용화에는 어려움이 많았다.However, in the case of the walking-type cleaning robot, the cleaning speed is significantly slower than that of humans due to the complicated walking pattern, and it is difficult to practically use it because it is not easy to completely seal the vacuum pressure.
또한, 부착 벽면의 요철과 같은 형상을 승월시 큰유량을 가지는 진공발생기를 사용하더라도 리크(leak)로 인한 진공패드 내부의 진공압력을 유지하는 것이 힘들기 때문에 부착력 감소로 인하여 주행 자체가 불가능하였다. 또한, 진공파기로 인한 추락 방지를 위하여 추락 방지용 윈치와 같은 추가적인 안전 장치들이 필요한 단점이 있다.In addition, even when using a vacuum generator having a large flow rate when climbing a shape such as unevenness of the attachment wall surface, it is difficult to maintain the vacuum pressure inside the vacuum pad due to leakage, and thus the driving itself is impossible due to the decrease in the adhesion force. In addition, there is a disadvantage in that additional safety devices such as fall prevention winches are required to prevent the fall due to vacuum destruction.
견인형 청소 로봇의 경우 건물 상단의 크레인과 케이블을 이용해 로봇의 하중을 지지하기 때문에 흡착패드와 같은 벽면에 부착하기위한 별도의 복잡한 메커니즘이 필요하지 않으며, 케이블에 의해 견인되는 형태이므로 작업속도가 보행형에 비해 훨씬 빠르다는 장점이 있다.In the case of the towed cleaning robot, the crane and the cable at the top of the building support the load of the robot, so there is no need for a separate complicated mechanism for attaching to the wall such as the suction pad. It is much faster than its type.
그러나, 견인형 유리창 청소로봇은 보행형과는 달리 벽면에 완전히 고정되는 지지점을 가질 수 없기 때문에 로봇과 유리창사이에 밀착이 이루어 지지 않아 청소에 필요한 적절한 힘을 가하기 어려워 균일한 청소가 이루어지지 않는 단점이 있다.However, unlike the walking type, the traction-type window cleaning robot cannot have a support point fixed to the wall completely, so it is difficult to apply the proper force necessary for cleaning because it is not in close contact between the robot and the window. There is this.
상기 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 서스펜션-링크 구조의 주행용 바퀴를 이용하여 장애물 극복을 신속하고 안정적으로 극복하면서 청소면을 원활하게 주행하고 원활한 주행하도록 하며, 프로펠러에서 발생시킨 추력을 통해 청소면과의 밀착력을 높일 수 있도록 하는 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the problems of the background art, by using a wheel for driving of the suspension-link structure to overcome obstacles quickly and stably while smoothly running the smooth surface and smooth running, the propeller It is to provide a window cleaning robot for high-rise buildings that can improve the adhesion to the cleaning surface through the thrust.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇은, 건물 유리창을 이동하면서 청소를 수행하는 유리창 청소 로봇에 있어서, 후면에 공간부가 형성된 본체와, 상기 본체의 공간부에 수납된 청소 장비와, 상기 로봇 본체의 양측 상하 단부에 장애물 극복을 위해 각각 서스펜션-링크 장치를 통해 연결된 두 쌍의 주행 바퀴와, 상기 본체의 양측에 구비되어 추력을 발생시켜 본체를 청소면에 밀착시키는 추력 장치를 포함한다.The window cleaning robot for a high-rise building of the present invention for solving the above problems, in the window cleaning robot for cleaning while moving the building glass window, the main body is formed with a space portion on the back, and the cleaning equipment housed in the space portion of the main body And two pairs of driving wheels connected to the upper and lower ends of the robot body through suspension-link devices, respectively, to overcome obstacles, and a thrust device provided on both sides of the main body to generate thrust to bring the main body into close contact with the cleaning surface. do.
상기 서스펜션-링크 장치는 서스펜션-링크 장치는, 상기 주행 바퀴의 회전축에 일측 단부가 링크 결합된 스윙 암과, 상기 스윙 암의 타측 단부에 하단부가 수 직하게 링크 결합되며 상단부가 상기 본체의 후면에 링크 결합된 완충기로 구성될 수 있다.The suspension-link device is a suspension-link device, a swing arm of which one end is linked to the rotation axis of the driving wheel, the lower end is vertically linked to the other end of the swing arm and the upper end is connected to the rear of the main body. It may consist of a link coupled buffer.
또한, 상기 추력 장치는 상기 본체의 양측 단부에 결합된 프로펠러 하우징과, 상기 하우징 내부에 방사형으로 형성된 리브와, 상기 리브에 모터와 결합되어 추력을 발생하는 프로펠러로 구성될 수 있다.The thrust device may include a propeller housing coupled to both ends of the main body, a rib formed radially inside the housing, and a propeller coupled to the rib to generate a thrust.
상기 청소 장비는 상기 공간부 상단부에 수평 장착된 급수 관과, 상기 급수 관의 일측에 연결 구비된 세제 혼합장치와, 상기 급수 관의 후방에 장착된 스프링 클러와, 상기 공간부에 수평하게 장착되어 회전을 통해 접촉면을 청소하는 브러쉬를 포함할 수 있다.The cleaning equipment includes a water supply pipe horizontally mounted to the upper end of the space, a detergent mixing device connected to one side of the water supply pipe, a sprinkler mounted to the rear of the water supply pipe, and horizontally mounted to the space. It may include a brush for cleaning the contact surface through the rotation.
그리고, 상기 본체 후면의 공간부 둘레에는 충격완화용 스펀지가 더 장착 구비될 수 있다.In addition, a shock-absorbing sponge may be further installed around the space portion of the rear surface of the main body.
아울러, 본체의 상부에는 전원 인가와 제어용 통신 및 견인을 위한 케이블이 연결 구비될 수 있다.In addition, the upper portion of the main body may be provided with a cable for power supply and control communication and towing.
본 발명은 장애물 극복시 본체의 기울어짐 없이 효과적이고 신속하게 장애물을 극복하면서 청소면에 접촉력을 일정하게 유지함으로써 청소 작업의 안정성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the stability and efficiency of the cleaning operation by maintaining a constant contact force on the cleaning surface while overcoming the obstacles effectively and quickly without inclination of the body when overcoming the obstacles.
도 1은 본 발명에 따른 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 전방 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 후방 사시도로서, 본 발명은 고층 건물 유리창을 이동하면서 청소를 수행하는 유리창 청소 로봇에 관한 것이다. 1 is a front perspective view of a glass window cleaning robot for a tall building according to the present invention, Figure 2 is a rear perspective view of a glass window cleaning robot for a tall building according to the present invention, the present invention is a glass window for cleaning while moving the high-rise building glass window It is about a cleaning robot.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 본체(1)와, 청소 장비(2)와, 주행 바퀴(3)와, 추력 장치(4)를 포함한다. 1 and 2, the present invention includes a main body 1, a
본체(1)의 후면에 소정의 공간부(11)가 형성되며, 이 공간부(11)에는 청소 장비(2)가 수납된다. The
청소 장비(2)는 급수 관(21)과, 세제 혼합장치(22)와 스프링 클러(23)와, 회전 브러쉬(24)를 포함한다. The
여기서, 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나 세제 혼합 장치(22)에는 세제공급을 위한 세제 저장부가 형성되어 있다. Here, although not shown in detail in the drawing, the
여기서, 급수 관(21)은 본체(1) 후방에 형성된 공간부(11)의 상단부에 장착되되, 수평 방향으로 장착된다. Here, the water supply pipe 21 is mounted to the upper end of the
세제 혼합장치(22)는 급수 관(21)의 일측에 연결 구비되어 청소에 필요한 세제를 물과 혼합하여 공급한다.The
또한, 스프링 클러(23)는 급수 관(21)의 후방에 장착되되, 청소면에 물 또는 세제가 혼합된 물을 공급하기 위하여 분사구가 후방을 바라보도록 장착된다. In addition, the sprinkler 23 is mounted to the rear of the water supply pipe 21, the nozzle is mounted so as to face the rear to supply water mixed with water or detergent to the cleaning surface.
그리고, 브러쉬(24)는 청소면 다시 말해 접촉면에 밀착되어 회전을 통해 밀착된 접촉면을 청소할 수 있도록, 공간부(11)의 급수 관(21) 하단에 수평하게 장착된다. In addition, the
본 발명의 특징적인 양상에 따라, 본 발명은 주행 바퀴(3)를 본체(1) 양측 상하 단부에 각각 서스펜션-링크 장치(5)를 통해 연결함으로써, 장애물 극복을 효과적이고 신속하게 할 수 있다. According to a characteristic aspect of the present invention, the present invention can effectively and quickly overcome obstacles by connecting the
즉, 주행 바퀴(3)는 본체(1) 양측의 상하 단부에 구비된 두 쌍의 바퀴 다시 말해 4개의 바퀴로 구성하되, 이 주행 바퀴(3)를 각각 서스펜션-링크 장치(5)로 본체에 연결한다.That is, the
더욱 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 서스펜션-링크 장치(5)는 스윙 암(51)과 완충기(52)로 구성된다.In more detail, as shown in FIG. 3, the suspension-
이때, 스윙 암(51)은 주행 바퀴(3)의 회전축에 일측 단부가 링크 결합된다. At this time, one end of the
그리고, 완충기(52)의 하단부는 스윙 암(51)의 타측 단부에 수직하게 링크 결합되며, 완충기(52)의 상단부는 본체(1)의 후면에 링크 결합된다.The lower end of the
이에 따라, 요철이나 창틀과 같은 장애물에 직면하여 장애물을 승월하는 경우 스윙 암(51)에 링크 결합된 4개의 주행 바퀴(3)의 링크 결합 각도가 변화하기 때문에, 본체(1)가 기울어지지 않고 수평한 상태를 유지하면서 장애물을 승월 할 수 있게 되는 것이다. Accordingly, the link engagement angles of the four
이때, 장애물 극복시 발생하는 충격은 완충기(52)에 흡수되는바, 본체와 청소면인 유리창 사이의 충격이 완화된다.At this time, the impact generated when the obstacle is overcome is absorbed by the shock absorber 52, the impact between the main body and the glass window, the cleaning surface is alleviated.
이와 같이 본 발명은 서스펜션-링크 구조로 주행 바퀴와 로봇 본체를 연결함으로써, 로봇 본체의 기울어짐을 방지하면서 충격을 완화하면서 장애물을 극복할 수 있다. As such, the present invention connects the driving wheel and the robot body in the suspension-link structure, thereby overcoming an obstacle while alleviating the impact while preventing the robot body from tilting.
한편, 추력 장치(4)는 본체(1)의 양측에 구비되어 추력을 발생시켜 본체(1)를 청소면에 밀착시킨다.On the other hand, the
이때, 추력 장치(4)는 도 4에 도시된 바와 같이 프로펠러 하우징(41)과, 리브(42)와, 모터(43) 및 프로펠러(44)로 구성된다. At this time, the
프로펠러 하우징(41)은 본체(1)의 양측 단부에 결합된 환형 형상으로 이루어지고, 이 환형 형상의 프로펠러 하우징(41) 내부에는 방사형의 리브(42)가 형성된다. The
그리고, 이 리브(42)의 중앙에는 모터(43)와 모터 구동에 의해 회전하여 추력을 발생하는 프로펠러(44)가 장착된다. In the center of the
이에 따라, 모터(43) 구동에 의해 프로펠러(44)가 회전하게 되고, 프로펠러가 회전하면서 발생하는 공기압에 의한 추력에 의해 본체(1)가 유리창의 청소면에 완벽하게 밀착된다.Thereby, the
즉, 본 발명은 프로펠러(44) 회전에 의해 발생하는 추력으로 청소면에 균일한 밀착 상태를 유지할 수 있는 것이다.That is, the present invention can maintain a uniform close contact with the cleaning surface by the thrust generated by the
한편, 본체(1) 후면의 공간부 둘레에는 충격완화용 스펀지(12)가 더 장착하여 본체(1)가 청소면에 밀착된 상태에서 본체(1)에 의한 충격이 청소면 즉 유리창에 가해지는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, a shock-absorbing
나아가, 본 발명은 본체(1)의 상부에 전원 인가와 제어용 통신 및 견인을 위한 케이블(6)을 연결 구비할 수 있다. Furthermore, the present invention may be provided with a
여기서, 도면에 구체적으로 도시되지 않았으나 케이블(6)은 전원 인가를 위한 전원선과 통신 케이블과, 청소에 필요한 물을 공급하기 위한 물 공급관으로 구성된다.Here, although not shown in detail in the drawing, the
아울러, 도면상에 표시하지는 않았으나 건물 상단에는 크레인이 설치되고, 이 크레인에는 제어장치가 탑재되며 제어장치는 통신 케이블을 통해 로봇 제어 신호를 출력한다.In addition, although not shown in the drawings, a crane is installed at the top of the building, and a crane is mounted on the crane, and the controller outputs a robot control signal through a communication cable.
상술한 바와 같이 본 발명은 주행 바퀴를 서스펜션-링크 구조로 본체(1)에 연결함으로써, 본체(1)의 기울어짐 없이 안정적이고 신속하게 요철이나 창틀과 같은 장애물을 극복하면서 이동하며, 추력 장치에서 발생하는 추력을 통해 유리창에 균일하게 밀착한 상태에서 청소를 수행함으로써 청소 효율성을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention connects the driving wheel to the main body 1 in a suspension-link structure, thereby stably and quickly moving while overcoming obstacles such as unevenness or window frame without tilting the main body 1, Through the generated thrust, the cleaning efficiency can be improved by performing the cleaning in a state where the glass is evenly adhered to the glass window.
도 1은 본 발명에 따른 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 전방 사시도.1 is a front perspective view of a window cleaning robot for high-rise buildings according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 후방 사시도.Figure 2 is a rear perspective view of the window cleaning robot for skyscrapers according to the present invention.
도 3은 본 발명의 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 요부 확대 사시도.Figure 3 is an enlarged perspective view of the main portion of the glass window cleaning robot of the present invention.
도 4는 본 발명의 고층 빌딩용 유리창 청소 로봇의 추력 장치 사시도.Figure 4 is a perspective view of the thrust device of the glass window cleaning robot for high-rise building of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
1 : 본체1: main body
11 : 공간부11: space part
12 : 충격완화용 스펀지12: shock absorbing sponge
2 : 청소 장비2: cleaning equipment
21 : 급수 관21: water supply pipe
22 : 세제 혼합장치22: detergent mixing device
23 : 스프링 클러23: Sprinkler
3 : 주행 바퀴3: running wheels
4 : 추력 장치4: thrust device
41: 프로펠러 하우징41: propeller housing
42 : 리브42: rib
43 : 모터43: motor
44 : 프로펠러44: propeller
5 : 서스펜션-링크 장치5: suspension-link device
51 : 스윙 암51: swing arm
52 : 완충기52: shock absorber
6 : 케이블6: cable
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