KR101488247B1 - Mobile Robot Using Movement Mechanism of Inchworm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자벌레 이동 메커니즘을 이용한 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수직벽면 또는 수평벽면에 부착되어 보다 더 효율적으로 이동할 수 있도록, 특정 구조의 부착부 및 모션부를 포함하는 이동로봇에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a mobile robot using a looper movement mechanism, and more particularly, to a mobile robot including an attachment part and a motion part of a specific structure so as to be attached to a vertical wall surface or a horizontal wall surface, .
최근까지 수직벽면에 부착되어 이동할 수 있는 로봇에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 종래의 수직벽면 이동로봇은, 수직벽면에 부착되기 위해 공기압축기, 접착제, 자석, 날카로운 부재 또는 무한궤도 정전패드 등을 활용하고 있다.Until recently, much research has been done on a robot that can move on a vertical wall. Conventional vertical wall-moving robots utilize an air compressor, an adhesive, a magnet, a sharp member, or an infinite-orbit electrostatic pad to attach to a vertical wall surface.
도 1에는 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇의 사시도가 도시되어 있다.1 is a perspective view of a vertical wall-moving robot according to the related art.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇(10)은, 수직벽면에 부착되기 위해 다수의 장치들(11, 12, 13, 14)이 필요하다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 수직벽면 이동로봇(10)은, 다수의 구동부(11) 및 고중량의 프레임 구조(12)를 포함하고 있다. 이러한 구조는, 로봇 중량 증가의 원인이 되며, 결과적으로, 로봇의 안정적인 구동을 위해 많은 전력이 필요하게 되는 문제점이 발생한다.Referring to FIG. 1, a vertical wall-moving
도 2 및 도 3에는 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇의 사시도가 도시되어 있다.2 and 3 are perspective views of a vertical wall-moving robot according to the related art.
이들 도면을 참조하면, 접착제(21)를 활용하는 로봇(20)은, 벽면에 이물질(22)을 남길 수 있다. 또한, 날카로운 부재(31)를 활용하는 로봇(30)은, 벽면에 물리적 손상(32)을 입힐 수 있다.Referring to these drawings, the robot 20 utilizing the
따라서, 이러한 로봇(20, 30)은, 외관의 미려함이 중요한 건물 또는 유리 소재 벽면으로 구성된 건물에는 적용될 수 없다. 결과적으로, 이러한 로봇(20, 30)의 활용 분야는 극히 한정될 수 밖에 없다.Therefore,
도 4에는 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇의 사시도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a perspective view of a vertical wall-moving robot according to the prior art.
도 4를 참조하면, 무한궤도 정전패드(42)를 활용하는 수직벽면 이동로봇(40)은, 무한궤도형식의 차량(41)에 정전패드(42)를 부착시켜 일방향 움직임만을 보여줄 뿐, 방향전환에 있어서 극히 제한적인 움직임만을 보여주고 있다.4, the vertical wall-surface-moving
한편, 상기한 수직벽면 이동로봇들 이외에도 지표면을 이동할 수 있는 이동로봇에 관한 연구 또한 꾸준히 진행되고 있다. 지표면을 이동하는 이동로봇 중 하나의 예로서, 자벌레의 움직임을 모방한 자벌레 형태의 이동로봇을 들 수 있다.Meanwhile, research on a mobile robot capable of moving on the surface of the ground in addition to the above-mentioned vertical wall-moving robots has also been progressing steadily. An example of one of the mobile robots moving on the ground surface is a mobile robot in the form of a looper which imitates movement of a looper.
도 5에는 종래 기술에 따른 자벌레 형태 이동로봇의 사시도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a perspective view of a roving-type mobile robot according to the prior art.
도 5를 참조하면, 종래 기술에 따른 자벌레 형태 이동로봇(50)은, 기구적인 동작을 활용하여 자벌레의 수축 이완 동작을 구현한다. 구체적으로, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 자벌레 형태 이동로봇(50)은 유연한 재질의 몸체(51) 내부에 형상기억합금(51)을 내장하여, 자벌레의 수축 이완 동작을 구현할 수 있다.Referring to FIG. 5, the roulette-type
이러한 자벌레 형태 이동로봇(50)은, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조를 생략할 수 있도록 하여, 이에 따라 로봇의 전체 중량을 최소화할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나, 자벌레 형태 이동로봇(50)은, 마찰력을 이용해 지표면에서 단순 직선 이동만 가능할 뿐, 방향 전환 및 수직벽면 이동이 불가능하다.
Such a looper-type
상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇은, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조로 인해 로봇의 안정적인 구동을 위해 많은 전력이 필요하고, 접착제 또는 날카로운 부재를 활용하는 로봇의 경우에는 벽면에 이물질을 남기거나 물리적 손상을 입힐 수 있으며, 무한궤도 정전패드를 활용하는 로봇의 경우에는 방향전환에 있어서 극히 제한적인 움직임만을 보여준다. 또한, 종래 기술에 따른 자벌레 형태 이동로봇은, 지표면에서 단순 직선 이동만 가능할 뿐, 방향 전환 및 수직벽면 이동이 불가능하다.
As described above, the conventional vertical wall-moving robot requires a lot of power for stable driving of the robot due to a large number of driving parts and a heavy-weight frame structure. In the case of a robot utilizing an adhesive or a sharp member, It can leave foreign matter or cause physical damage. In the case of a robot using an endless electrostatic pad, it shows only a very limited movement in the direction change. In addition, the rope-type mobile robot according to the related art can only perform a simple linear movement on the ground surface, and can not change the direction and move the vertical wall.
따라서, 벽면에 이물질 또는 물리적 손상을 남기지 않고, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조를 생략할 수 있으며, 이에 따라 로봇의 전체 중량을 최소화할 수 있는 이동로봇에 대한 필요성이 높은 실정이다.
Therefore, there is a high need for a mobile robot capable of omitting a large number of driving parts and a heavy-weight frame structure without leaving any foreign matter or physical damage on the wall surface, thereby minimizing the total weight of the robot.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 발명의 목적은, 특정 구조의 부착부 및 모션부를 구비하여, 수직벽면 또는 수평벽면에 부착되어 이동함에 있어 벽면에 이물질 또는 물리적 손상을 남기지 않는 이동로봇을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mobile robot having an attachment portion and a motion portion of a specific structure, which do not leave foreign matter or physical damage on the wall surface when attached to and moved to a vertical wall surface or a horizontal wall surface.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조를 생략할 수 있도록 하여, 이에 따라 로봇의 전체 중량을 최소화하고, 결과적으로 매우 적은 전력을 사용해 수직벽면 또는 수평벽면 이동이 가능한 벽면 이동로봇을 제공하는 것이다.
Yet another object of the present invention is to provide a robot which can omit a plurality of driving parts and a heavy-weight frame structure, thereby minimizing the total weight of the robot, and consequently achieving vertical wall or horizontal wall movement Thereby providing a wall-moving robot.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이동로봇은,According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile robot including:
자벌레 이동 메커니즘을 이용한 이동로봇으로서,As a mobile robot using a looper movement mechanism,
판상형 정전패드를 포함하는 제 1 부착부 및 제 2 부착부;A first attaching portion and a second attaching portion including a plate-shaped electrostatic pad;
상기 제 1 부착부와 제 2 부착부를 연결하고, 내부에 형상기억합금을 포함하는 제 1 모션부 및 제 2 모션부; 및A first motion unit and a second motion unit that connect the first attachment unit and the second attachment unit and include a shape memory alloy therein; And
상기 정전패드 및 형상기억합금에 전기를 공급하는 전원부;A power supply for supplying electricity to the electrostatic pad and the shape memory alloy;
를 포함하는 구조일 수 있다.. ≪ / RTI >
또한, 상기 이동로봇은,Further, the mobile robot includes:
조종자의 작동 명령을 수신하는 수신부; 및A receiver for receiving an operation command of the controller; And
상기 수신부로부터 수신한 신호에 의해 상기 전원부에 제어 신호를 전달하는 제어부;A control unit for transmitting a control signal to the power supply unit according to a signal received from the receiving unit;
를 더 포함하는 구조일 수 있다.
As shown in Fig.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 판상형 정전패드는,According to an aspect of the present invention, the plate-
전기 인가에 의해 서로 전기장을 형성하는 제 1 전극 및 제 2 전극;A first electrode and a second electrode that form an electric field with each other by electric application;
상기 제 1 전극과 제 2 전극을 소정 간격으로 이격시킴과 동시에 전기적으로 절연시키며, 유연성 소재로 구성된 절연부; 및An insulating part made of a flexible material and electrically insulated from the first electrode and the second electrode at a predetermined interval; And
상기 절연부의 일측면에 부착되고, 정전패드 전체의 기계적 강성을 제공하도록 소정의 강성을 갖는 소재로 구성된 지지부;A supporting part attached to one side of the insulating part and made of a material having a predetermined rigidity to provide mechanical rigidity of the entire electrostatic pad;
를 포함하는 구조일 수 있다.. ≪ / RTI >
이 경우, 상기 지지부의 외부면에는, 외부 장착 부재를 탑재하거나 또 다른 부재와 조립될 수 있는 구조의 체결돌기 또는 체결홈이 형성될 수 있다.
In this case, a fastening protrusion or a fastening groove may be formed on the outer surface of the support portion so that the external mounting member can be mounted or assembled with another member.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제 1 모션부 및 제 2 모션부는, 유연성 소재로 구성될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, the first motion unit and the second motion unit may be formed of a flexible material.
한편, 상기 형상기억합금은, 전기의 공급 및 차단에 의해 복원 또는 변형되고,On the other hand, the shape memory alloy is restored or deformed by supplying and blocking electricity,
형상기억합금의 복원 또는 변형에 의해, 제 1 모션부 및 제 2 모션부가 복원 또는 변형될 수 있다.
By restoration or deformation of the shape memory alloy, the first motion part and the second motion part can be restored or modified.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제 1 부착부 및 제 2 부착부의 끝단부에는 형상기억합금이 더 장착되어, 상기 전원부의 전기 공급에 의해 제 1 부착부 및 제 2 부착부의 끝단부의 일부가 변형될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, a shape memory alloy is further mounted on the end portions of the first attachment portion and the second attachment portion, and a part of the end portions of the first attachment portion and the second attachment portion is deformed .
본 발명의 또한 벽면 이동장치를 제공하는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 벽면 이동장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a wall moving apparatus comprising:
상기 이동로봇을 하나 이상 포함하고, 이동로봇에 또 다른 작업수행 부재가 장착되는 구조일 수 있다.The mobile robot may include one or more mobile robots and another work performing member may be mounted on the mobile robot.
이 경우, 상기 작업수행 부재는,In this case,
청소 장비, 카메라 장비, 화기 장비, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비 및 용접 장비로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것일 수 있다.
Cleaning equipment, camera equipment, fire equipment, disaster relief equipment, weather measurement equipment, heat sensing equipment and welding equipment.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동로봇은, 특정 구조의 부착부 및 모션부를 구비하여, 벽면에 부착되어 이동함에 있어 벽면에 이물질 또는 물리적 손상을 남기지 않을 수 있다.As described above, the mobile robot according to the present invention is provided with the attachment part and the motion part having a specific structure, so that the mobile robot does not leave foreign matter or physical damage on the wall surface when attached to the wall surface.
또한, 본 발명에 따른 이동로봇은, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조를 생략할 수 있어, 로봇의 전체 중량을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 매우 적은 전력을 사용해 수직벽면 또는 수평벽면 이동이 가능하다.In addition, the mobile robot according to the present invention can omit a plurality of driving parts and a frame structure having a high weight, thereby minimizing the total weight of the robot, and consequently, it is possible to perform vertical wall or horizontal wall movement using very little power .
또한, 본 발명에 따른 이동로봇은, 또 다른 작업수행 부재를 탑재할 수 있어, 다양한 분야에 활용될 수 있다.
In addition, the mobile robot according to the present invention can mount another work performing member and can be utilized in various fields.
도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 수직벽면 이동로봇의 사시도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 자벌레 형태 이동로봇의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이동로봇의 사시도이다.
도 8은 도 7의 이동로봇의 평면도이다.
도 9는 도 8의 A-A선 절단면도이다.
도 10 내지 도 15는 도 8에 도시된 이동로봇의 이동모습을 나타내는 평면 모식도이다.
도 16는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동로봇의 평면도이다.
도 17은 도 16의 B-B선 절단면도이다.
도 18은 도 16의 이동로봇의 이동모습을 나타내는 사시도이다.1 to 4 are perspective views of a vertical wall-moving robot according to the related art.
Fig. 5 is a perspective view of a looper-type mobile robot according to the prior art.
6 and 7 are perspective views of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
8 is a plan view of the mobile robot of Fig.
9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
Figs. 10 to 15 are schematic plan views showing the movement of the mobile robot shown in Fig. 8. Fig.
16 is a plan view of a mobile robot according to another embodiment of the present invention.
17 is a sectional view taken along line BB of Fig.
FIG. 18 is a perspective view showing a moving state of the mobile robot of FIG. 16;
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto. In the description of the present invention, a detailed description of known configurations will be omitted, and a detailed description of configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이동로봇의 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 이동로봇의 평면도가 도시되어 있다.FIGS. 6 and 7 are perspective views of a mobile robot according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a plan view of the mobile robot of FIG.
이들 도면을 참조하면, 이동로봇(600)은, 제 1 부착부(100), 제 2 부착부(200), 제 1 모션부(310), 제 2 모션부(320) 및 전원부(400)를 포함할 수 있다.Referring to these drawings, the
구체적으로, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)는 판상형 정전패드를 포함하고 있어, 이동로봇(600)이 수직벽면에 부착될 수 있다. 또한, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 내부에는 형상기억합금(311, 321)이 내장되어 있어, 전원부(400)의 전기 인가 및 차단에 의해 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)가 수축 및 이완 될 수 있다. 경우에 따라서, 형상기억합금(311, 321) 대신 리니어 액츄에이터(linear actuator) 또는 서보 모터(servo motor)를 장착하여 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축 및 이완 모션을 구현할 수 있다.Specifically, the
또한, 전원부(400) 내부에는, 조종자의 작동 명령을 수신하는 수신부(도시하지 않음), 및 수신부(도시하지 않음)로부터 수신한 신호에 의해 전원부(400)에 제어 신호를 전달하는 제어부(도시하지 않음)가 내장 될 수 있다.A control unit (not shown) for transmitting a control signal to the
도 9에는 도 8의 A-A선 절단면도가 도시되어 있다.Fig. 9 is a sectional view taken along line A-A of Fig.
도 9를 도 8과 함께 참조하면, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)는, 제 1 전극(131), 제 2 전극(132) 및 절연부(120)로 구성된 판상형 정전패드일 수 있다. 구체적으로, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 평면상 형상은, 다각형 형상, 원형 또는 타원형 형상일 수 있다.9, the first attaching
한편, 절연부(120)는 유연성을 가지는 전기절연성 소재로 구성될 수 있는 바, 제 1 전극(131)과 제 2 전극(132)을 소정 간격(d)만큼 이격시킴과 동시에 전기적으로 절연시킬 수 있다.The
또한, 제 1 전극(131) 및 제 2 전극(132)에 전기를 인가하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(131) 및 제 2 전극(132)을 마주 보고 있는 수직벽면의 표면에 반대 극성이 유도되는 정전기력이 발생할 수 있다. 이렇게 유도된 정전기력은, 부착부들(100, 200)과 수직벽면(60) 사이에 인력을 발생하게 하고, 이러한 인력에 의해 부착부들(100, 200)은 벽면(60)에 부착될 수 있다. 벽면(60)은 수직벽면, 수평벽면 또는 기울어진 벽면일 수 있으며, 가장 바람직하게는 수직벽면일 수 있다.6, when the electricity is applied to the
구체적으로, 제 1 전극(131) 및 제 2 전극(132)을 감싸고 있는 절연부(120)는 높은 저항률을 가져 대전된 제 1 전극(131) 및 제 2 전극(132)의 방전을 막아주고, 이로 인해 발생되는 유전체의 유전분극으로 정전기력이 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 정전기력은, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)가 벽면(60)에 부착될 수 있도록, 인력을 제공할 수 있다.Specifically, the insulating
한편, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)는, 절연부(120)의 일측면에 부착되는 지지부(110)를 더 포함할 수 있다. 지지부(110)는 소정의 강성을 갖는 소재로 구성되는 바, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)에 기계적 강성을 제공할 수 있다.The
또한, 지지부(110)의 외부면에는, 외부 장착 부재(도시하지 않음)를 탑재하거나 또 다른 부재와 조립될 수 있는 구조의 체결돌기(500)가 형성될 수 있다.A
예를 들어, 또 다른 부재라 함은, 수직벽면을 청소하기 위한 청소도구일 수 있고, 정찰 및 감시 목적에 의해 영상을 찍을 수 있는 카메라 장비일 수 있으며, 군사 목적에 의해 무장할 수 있는 화기 장비일 수 있다. 또한, 또 다른 부재는, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비, 또는 용접 장비 등일 수 있다. 따라서, 이러한 체결돌기(500)를 포함하는 수직벽면 이동로봇(600)은 다양한 목적에 따라 적합한 장비를 탑재하여 용이하게 활용될 수 있다.
For example, another member may be a cleaning tool for cleaning a vertical wall surface, a camera device capable of capturing an image for reconnaissance and surveillance purposes, and a firearm device capable of being armed for military purposes Lt; / RTI > Further, another member may be disaster relief equipment, weather measurement equipment, heat sensing equipment, or welding equipment. Accordingly, the vertical wall-moving
도 10 및 도 11에는 도 8에 도시된 이동로봇의 이동모습을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.Figs. 10 and 11 are schematic plan views showing the movement of the mobile robot shown in Fig. 8. Fig.
도 10 및 도 11을 도 8과 함께 참조하면, 이동로봇(600)은 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축/이완 동작에 의해 상부 방향으로 이동할 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11 together with FIG. 8, the
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축 동작에 의해 제 2 부착부(200)는 상부 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 제 1 부착부(100)에만 전기가 인가되어 제 1 부착부(100)는 고정상태이며, 제 2 부착부(200)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 2 부착부(200)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축 동작에 의해 상부 방향으로 이동될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 10, the
이후, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 형상기억합금(311, 321)의 복원력에 의해 또 다시 이완된 상태로 복귀될 수 있다. 구체적으로, 형상기억합금(311, 321)의 복원력은 일반적으로 변형될 시 필요했던 힘의 5배 이상에 상당하는 힘을 발휘하는 바, 이러한 복원력에 의해 제 1 부착부(100)는 상부 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 제 2 부착부(200)에만 전기가 인가되어 제 2 부착부(200)는 고정상태이며, 제 1 부착부(100)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 1 부착부(100)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)에 의해 상부 방향으로 이동될 수 있다.10, the
결과적으로, 이동로봇(600)은 소정의 거리(D1)만큼 상부 방향으로 이동될 수 있다. 이동 완료된 이동로봇(600)은, 모든 부착부들(100, 200)에 전기를 인가하여 벽면에 견고히 부착될 수 있다.
As a result, the
도 12 및 도 13에는 도 8에 도시된 이동로봇의 이동모습을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.Figs. 12 and 13 are schematic plan views showing the movement of the mobile robot shown in Fig. 8. Fig.
도 12 및 도 13를 도 8과 함께 참조하면, 이동로봇(600)은 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축/이완 동작에 의해 하부 방향으로 이동할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13 together with FIG. 8, the
구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축 동작에 의해 제 1 부착부(100)는 하부 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 제 2 부착부(200)에만 전기가 인가되어 제 2 부착부(200)는 고정상태이며, 제 1 부착부(100)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 1 부착부(100)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축 동작에 의해 상부 방향으로 이동될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 11, the
이후, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 형상기억합금(311, 321)의 복원력에 의해 또 다시 이완된 상태로 복귀될 수 있다. 구체적으로, 형상기억합금(311, 321)의 복원력은 일반적으로 변형될 시 필요했던 힘의 5배 이상에 상당하는 힘을 발휘하는 바, 이러한 복원력에 의해 제 2 부착부(200)는 하부 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 제 1 부착부(100)에만 전기가 인가되어 제 1 부착부(100)는 고정상태이며, 제 2 부착부(200)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 2 부착부(200)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)에 의해 하부 방향으로 이동될 수 있다.The first and
결과적으로, 이동로봇(600)은 소정의 거리(D2)만큼 하부 방향으로 이동될 수 있다. 이동 완료된 이동로봇(600)은, 모든 부착부들(100, 200)에 전기를 인가하여 벽면에 견고히 부착될 수 있다.
As a result, the
도 14에는 도 8에 도시된 이동로봇의 이동모습을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.Fig. 14 is a plan view schematically showing the movement of the mobile robot shown in Fig.
도 14를 도 8과 함께 참조하면, 이동로봇(600)은 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축/이완 동작에 의해 좌측 방향으로 방향 전환하여 이동할 수 있다.Referring to FIG. 14 together with FIG. 8, the
구체적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 1 모션부(310)의 수축 동작과 제 2 모션부(320)의 이완 동작을 조합할 경우, 이동로봇(600)은 좌측 방향으로 방향 전환하여 이동할 수 있다. 이때, 제 2 부착부(100)에만 전기가 인가되어 제 2 부착부(200)는 고정상태이며, 제 1 부착부(100)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 1 부착부(100)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부의 동작에 의해 좌측 방향으로 방향 전환하여 이동될 수 있다.14, when the contraction movement of the
이동로봇(600)의 방향전환 동작에 있어서, 방향전환 각도는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축/이완 정도를 조절하여 적절히 변경가능 할 수 있다.
In the direction switching operation of the
도 15에는 도 8에 도시된 이동로봇의 이동모습을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.Fig. 15 is a plan view schematically showing the movement of the mobile robot shown in Fig.
도 15를 도 8과 함께 참조하면, 이동로봇(600)은 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축/이완 동작에 의해 우측 방향으로 방향 전환하여 이동할 수 있다.Referring to FIG. 15 with reference to FIG. 8, the
구체적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 2 모션부(320)의 수축 동작과 제 1 모션부(310)의 이완 동작을 조합할 경우, 이동로봇(600)은 우측 방향으로 방향 전환하여 이동할 수 있다. 이때, 제 2 부착부(100)에만 전기가 인가되어 제 2 부착부(200)는 고정상태이며, 제 1 부착부(100)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 제 1 부착부(100)는 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부의 동작에 의해 우측 방향으로 방향 전환하여 이동될 수 있다.14, when the contraction operation of the
상기 방향전환 방법은, 상부 방향으로 이동할 경우 외, 하부 방향으로 이동할 경우에도 응용 가능하다. 구체적으로, 도면에 도시되지 않았지만, 하부 방향으로 이동할 경우, 상기 방향전환 방법에서 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 전기 인가 및 차단 순서를 변경하여, 하부 좌측방향 및 하부 우측방향으로의 방향전환 이동도 구현 가능하다.
The direction switching method may be applied to a case of moving in the upward direction as well as a case of moving in the downward direction. Specifically, although not shown in the drawing, when moving in the downward direction, in the direction switching method, the order of applying and cutting off the
도 16에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동로봇의 평면도가 도시되어 있고, 도 17에는 도 16의 B-B선 절단면도가 도시되어 있다.FIG. 16 is a plan view of a mobile robot according to another embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a sectional view taken along line B-B of FIG.
이들 도면을 참조하면, 이동로봇(600A)은, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 끝단부에 형상기억합금(101, 201)을 더 장착할 수 있다. 따라서, 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 끝단부의 일부는 도 16에 도시된 바와 같이, 변형될 수 있다.Referring to these drawings, the
도 18에는 도 16의 이동로봇의 이동모습을 나타내는 사시도가 도시되어 있다.Fig. 18 is a perspective view showing a moving state of the mobile robot shown in Fig.
도 18을 도 16과 함께 참조하면, 이동로봇(600A)은 수직벽면에 돌출 형성된 장애물(70)을 극복하여 이동할 수 있다.Referring to FIG. 18 together with FIG. 16, the
구체적으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 제 1 부착부(100)의 끝단부 일부는 형상기억합금(101)의 변형 동작에 의해 변형될 수 있다. 제 1 부착부(100)의 끝단부가 변형된 상태로 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 이완동작이 수행될 경우, 이동로봇(600A)은 장애물(70)을 극복하여 이동할 수 있다. 이때, 제 2 부착부(200)에만 전기가 인가되어 제 2 부착부(200)는 고정상태이며, 제 1 부착부(100)에는 전기가 차단되어 고정되지 않은 상태이다. 따라서, 이동로봇(600A)은 벽면에 돌출 형성된 장애물(70)을 극복하여 이동할 수 있다.
Specifically, as shown in Fig. 18, a part of the end portion of the
따라서, 본 실시예에 따른 이동로봇은, 특정 구조의 부착부 및 모션부를 구비하여, 벽면에 부착되어 이동함에 있어 벽면에 이물질 또는 물리적 손상을 남기지 않을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 이동로봇은, 다수의 구동부 및 고중량의 프레임 구조를 생략할 수 있어, 로봇의 전체 중량을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 매우 적은 전력을 사용해 벽면 이동이 가능한 기술적 이점을 가지게 된다.
Accordingly, the mobile robot according to the present embodiment has a specific structure of the attachment portion and the motion portion, so that the mobile robot may not leave foreign matter or physical damage on the wall surface when attached to the wall surface. In addition, the mobile robot according to the present embodiment can omit a plurality of driving parts and a frame structure having a high weight, thereby minimizing the total weight of the robot, and consequently having a technical advantage of using a very small amount of electric power to move the wall do.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
10: 수직벽면 이동로봇 11: 구동부
12: 프레임 구조 13, 14: 장치
20: 수직벽면 이동로봇 21: 접착제
22: 이물질 30: 수직벽면 이동로봇
31: 날카로운 부재 32: 물리적 손상
40: 수직벽면 이동로봇 41: 차량
42: 정전패드 50: 자벌레 형태 이동로봇
51: 몸체 52: 형상기억합금
60: 수직벽면 70: 장애물
100: 제 1 부착부 101: 제 3 형상기억합금
110: 지지부 120: 절연부
131: 제 1 전극 132: 제 2 전극
200: 제 2 부착부 201: 제 4 형상기억합금
310: 제 1 모션부 311: 제 1 형상기억합금
320: 제 2 모션부 321: 제 2 형상기억합금
400: 전원부 500: 체결돌기
600: 이동로봇 600A: 이동로봇10: Vertical wall moving robot 11:
12:
20: Vertical wall moving robot 21: Adhesive
22: Foreign matter 30: Vertical wall moving robot
31: sharp member 32: physical damage
40: Vertical wall surface moving robot 41:
42: Electrostatic pad 50: Robot type mobile robot
51: body 52: shape memory alloy
60: vertical wall surface 70: obstacle
100: first attachment portion 101: third shape memory alloy
110: Support part 120: Insulation part
131: first electrode 132: second electrode
200: second attachment portion 201: fourth shape memory alloy
310: first motion unit 311: first shape memory alloy
320: second motion unit 321: second shape memory alloy
400: power supply unit 500: fastening projection
600:
Claims (9)
판상형 정전패드를 포함하는 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200);
상기 제 1 부착부(100)와 제 2 부착부(200)를 연결하고, 내부에 형상기억합금(311, 321)을 포함하며 서로 병렬로 배치된 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320); 및
상기 정전패드 및 형상기억합금에 전기를 공급하는 전원부(400);를 포함하되, 상기 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)의 수축, 이완 정도를 조절하여 상하좌우 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 이동로봇.
As a mobile robot using a looper movement mechanism,
A first attaching portion 100 and a second attaching portion 200 including a plate-shaped electrostatic pad;
A first motion unit 310 and a second motion unit 320 connected to the first attachment unit 100 and the second attachment unit 200 and including shape memory alloys 311 and 321, (320); And
And a power supply unit 400 for supplying electric power to the electrostatic pad and the shape memory alloy, wherein the first motion unit 310 and the second motion unit 320 can adjust the shrinkage and relaxation of the first motion unit 310 and the second motion unit 320, Wherein the mobile robot is a mobile robot.
상기 이동로봇은,
조종자의 작동 명령을 수신하는 수신부; 및
상시 수신부로부터 수신한 신호에 의해 상기 전원부에 제어 신호를 전달하는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method according to claim 1,
The mobile robot includes:
A receiver for receiving an operation command of the controller; And
A control unit for transmitting a control signal to the power supply unit in response to a signal received from the normal reception unit;
The mobile robot further comprising:
상기 판상형 정전패드는,
전기 인가에 의해 서로 전기장을 형성하는 제 1 전극(131) 및 제 2 전극(132);
상기 제 1 전극(131)과 제 2 전극(132)을 소정 간격으로 이격시킴과 동시에 전기적으로 절연시키며, 유연한 소재로 구성된 절연부(120); 및
상기 절연부(120)의 일측면에 부착되고, 정전패드 전체의 기계적 강성을 제공하도록 소정의 강성을 갖는 소재로 구성된 지지부(110);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method according to claim 1,
The plate-
A first electrode 131 and a second electrode 132 which form an electric field with each other by electric application;
An insulation part 120 composed of a flexible material and electrically insulated from the first electrode 131 and the second electrode 132 at a predetermined interval; And
A supporting part 110 attached to one side of the insulating part 120 and made of a material having predetermined rigidity to provide mechanical rigidity of the entire electrostatic pad;
And a controller for controlling the robot.
상기 지지부(110)의 외부면에는, 외부 장착 부재를 탑재하거나 또 다른 부재와 조립될 수 있는 구조의 체결돌기(500) 또는 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method of claim 3,
Wherein a fastening protrusion (500) or a fastening groove is formed on the outer surface of the support part (110) so that the external mounting member can be mounted or assembled with another member.
상기 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)는, 유연성 소재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the first motion part (310) and the second motion part (320) are made of a flexible material.
상기 형상기억합금은, 전기의 공급 및 차단에 의해 복원 또는 변형되고,
형상기억합금의 복원 또는 변형에 의해, 제 1 모션부(310) 및 제 2 모션부(320)가 복원 또는 변형되는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method according to claim 1,
The shape memory alloy is restored or deformed by supplying and blocking electricity,
Wherein the first motion part (310) and the second motion part (320) are restored or deformed by restoration or deformation of the shape memory alloy.
상기 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 끝단부에는 형상기억합금(101, 201)이 더 장착되어, 상기 전원부(400)의 전기 공급에 의해 제 1 부착부(100) 및 제 2 부착부(200)의 끝단부의 일부가 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동로봇.
The method according to claim 1,
Shape memory alloys 101 and 201 are further attached to the ends of the first and second attachment parts 100 and 200 and the first attachment part 100 is electrically connected to the power supply part 400. [ And a part of an end of the second attachment part (200) can be deformed.
8. The wall movement apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising one or more mobile robots, wherein another work performing member is mounted on the vertical wall moving robot.
상기 작업수행 부재는,
청소 장비, 카메라 장비, 화기 장비, 재난 구호 장비, 기상 측정 장비, 열 감지 장비 및 용접 장비로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 벽면 이동장치.9. The method of claim 8,
Wherein the work performing member comprises:
Wherein at least one member selected from the group consisting of cleaning equipment, camera equipment, fire equipment, disaster relief equipment, weather measurement equipment, heat sensing equipment and welding equipment is selected.
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