KR102444332B1 - Monitoring robot for driving on metal surfaces with wheels equipped with magnets - Google Patents
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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.A monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet according to the present invention comprises: a main body; a camera and a lighting unit mounted on the front of the body; A motor mounted in the main body, two shafts rotated by the driving of the motor, and a left wheel and a right wheel respectively mounted on the left and right sides of the main body are connected to the shaft in a state including a magnet and seated on a metal surface including a magnetic material. a drive assembly including a wheel made of; a sub-wheel assembly including a supporter extending rotatably from the rear surface of the main body through a joint, and a sub-wheel mounted on an end of the supporter to be seated on a metal surface in a state including a magnet; and a controller mounted in the main body to control driving of the motor, the camera, and the lighting unit.
According to the monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet according to the present invention, it has the advantage of securing an image while driving stably even when the surface of the metal structure is inclined, standing, or curved, and has two wheels. With a simple and slim structure of the base, it provides the effect of strengthening the stability by the sub wheel while ensuring sufficient driving performance.
Description
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. The present invention is a monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet, and more specifically, an image or video of a metal structure or its surroundings while stably driving the surface of a metal structure that is inclined or difficult for an operator to access. It relates to a monitoring robot that can monitor by photographing.
건물의 내외벽 또는 산업 현장의 다양한 구조물 등의 관찰 대상을 관리할 때 주로 관찰 대상의 외관을 작업자가 육안으로 확인하여 검수하는 경우가 많다. When managing observation objects such as inner and outer walls of buildings or various structures at industrial sites, there are many cases in which the operator checks the appearance of the object to be observed with the naked eye and inspects it.
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.Inspection of such an observation object is, for example, whether a crack has occurred on the inner wall of a building or the outer surface of an industrial tank, etc., how much dust has accumulated in the facility, whether the holding is bent, etc. There are indeed various objects.
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.However, although the observation object installed at a height corresponding to the height of the operator or located in a position where entry is easy, the operator can confirm it with the naked eye, but in reality, there are many observation objects that are not.
가령, 관찰 대상이 높은 위치에 있거나 복잡한 시설 사이에 위치하였거나 아니면 경사가 있어 위험한 경우에는 작업자의 육안으로 관찰 대상을 쉽사리 관찰하지 못하는 애로사항이 따른다.For example, if the object to be observed is located at a high position, between complex facilities, or if it is dangerous due to an incline, there is a problem that the operator cannot easily observe the object to be observed with the naked eye.
따라서 사람이 아니라 카메라가 장착된 로봇이 관찰 대상을 이동하면서 관찰 대상에 대한 영상을 촬영하여 모니터링하는 기술이 활발하게 개발 중이다.Therefore, a technology for monitoring an observation object by capturing an image of the object to be observed while a robot equipped with a camera, rather than a person, moves the object to be observed is being actively developed.
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.A number of prior art for a monitoring robot equipped with a camera has been disclosed, among which, in the domestic Patent Publication No. 10-2020-0101760, 'mobile robot system including a mobile robot and a charging station', the charging station is the mobile robot. a camera formed to take a picture; a communication unit for communicating with the mobile robot; a charging contact for charging the mobile robot; and a controller configured to control the camera to receive a preview image of the mobile robot on the basis of separation of the mobile robot in contact with the charging contact, wherein the controller includes: It is characterized in that the mobile robot performs different controls based on whether information that the mobile robot is separated from the charging contact unit is received through the communication unit before being separated from the .
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. The above technology is about including a charging station that recharges and returns while moving the observation object. have.
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.As such, the mobile robot can move the object to be observed while the mobile robot is equipped with a moving means. According to the above technology, if the object to be observed is not a flat surface but has a steep slope, or if there is a curved or standing surface, how can the mobile robot move the object to be observed? There is a problem that does not offer any other means of solving whether or not it can be done.
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.Therefore, there is a need to develop a new and advanced monitoring robot capable of taking images while stably traveling on a flat surface as well as an inclined or standing surface of an observation object that is difficult for an operator to access.
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.The present invention has been devised to overcome the problems of the above technology, and is equipped with a magnet on a wheel to observe while stably driving without falling by gravity along a flat surface as well as an inclined surface of a metal surface of a metal structure made of a magnetic material in particular. Alternatively, a main purpose of the present invention is to provide a monitoring robot capable of capturing an image around an object to be observed.
본 발명의 다른 목적은 심플한 2륜 구조로소 구동의 편의성을 제공하되 서브 휠을 추가로 구비하여 안정적인 주행 상태를 확보하는 것이다.Another object of the present invention is to provide convenience of driving with a simple two-wheel structure, but to secure a stable driving state by additionally providing a sub wheel.
본 발명의 또 다른 목적은 휠의 표면에 돌출 구조의 스파이크 블록을 형성하여 미끄럼 방지 및 구동 수단의 피로도를 개선하는 것이다.Another object of the present invention is to form a spike block having a protruding structure on the surface of a wheel to improve anti-skid and fatigue of driving means.
본 발명의 추가 목적은 스파이크 블록에 추가적인 조성 내지 수단을 제공하여 더욱더 안정적이면서 정밀하게 로봇의 구동을 제어할 수 있는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an additional composition or means to the spike block to control the operation of the robot more stably and precisely.
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.In order to achieve the above object, a monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet according to the present invention includes a main body; a camera and a lighting unit mounted on the front of the body; A motor mounted in the main body, two shafts rotated by the driving of the motor, and a left wheel and a right wheel respectively mounted on the left and right sides of the main body are connected to the shaft in a state including a magnet and seated on a metal surface including a magnetic material. a drive assembly including a wheel made of; a sub-wheel assembly including a supporter extending rotatably from the rear surface of the main body through a joint, and a sub-wheel mounted on an end of the supporter to be seated on a metal surface in a state including a magnet; and a controller mounted in the main body to control driving of the motor, the camera, and the lighting unit.
또한, 상기 좌륜 및 우륜의 표면에는, 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출된 스파이크 블록이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that a plurality of spike blocks protruding at regular intervals are formed on the surfaces of the left and right wheels.
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.In addition, the spike block, 30 to 50 parts by weight of an elastic material made of any one of silicone and rubber, 30 to 50 parts by weight of trimethylsiloxysilicic acid, 5 to 15 parts by weight of propionic acid, an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) containing enhancer It is characterized in that it consists of a mixture of 5 to 15 parts by weight.
본 발명에 따른 자석이 장착된 휠을 구비한 금속 표면 주행용 모니터링 로봇에 의하면, According to the monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet according to the present invention,
1) 금속 구조물의 표면이 경사지거나 기립 또는 굴곡진 상태에서도 안정적으로 주행하면서 영상을 확보할 수 있는 장점을 가지고,1) It has the advantage of securing images while driving stably even when the surface of the metal structure is inclined, standing, or curved,
2) 2륜 기반의 심플하고 슬림한 구조 기반으로 주행성을 충분히 확보하면서 서브 휠에 의해 안정성을 강화하며,2) With a simple and slim structure based on two wheels, the stability is strengthened by the sub wheel while sufficiently securing the driving performance.
3) 휠의 표면에 형성된 스파이크 블록에 의해 미끄럼 방지는 물론 모터 구동의 편의성을 확보할 수 있을 뿐 아니라,3) By the spike block formed on the surface of the wheel, it is possible not only to prevent slipping, but also to secure the convenience of driving the motor,
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.4) By improving the spike block into a tube structure through which air can be drawn in or out, it provides the effect of variably controlling the ground state of the spike block according to the condition of the metal surface.
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. 1 is a perspective view showing the overall appearance of the robot of the present invention.
Figure 2 is a front view of the robot of the present invention.
Figure 3 is a side view of the robot of the present invention.
4 is a conceptual diagram showing a first embodiment in which the robot of the present invention travels on a metal surface.
5 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment in which the robot of the present invention travels on a metal surface.
6 is a conceptual diagram showing a third embodiment in which the robot of the present invention travels on a metal surface.
7 is a conceptual diagram showing a modified embodiment of the spike block mounted on the wheel of the present invention.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and like reference numbers in each figure refer to like components.
도 1은 본 발명의 로봇의 전체 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 로봇의 전면도이며, 도 3은 본 발명의 로봇의 측면도이다.Figure 1 is a perspective view showing the overall appearance of the robot of the present invention, Figure 2 is a front view of the robot of the present invention, Figure 3 is a side view of the robot of the present invention.
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.The robot of the present invention travels at a constant speed on the surface of a metal structure (hereinafter referred to as a 'metal surface' (1)) and uses the
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.The robot basically includes a
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.As can be seen from FIGS. 1 to 3 , the
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.However, this
이러한 본체(100)의 일 측, 바람직하게 전면에는 카메라(110)와 조명부(120)가 장착된다. A
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.The
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. This
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. The
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.Such a
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.In addition, in order to ensure the autonomous driving of the robot of the present invention, an optical sensor (not shown) is mounted on the front side of the
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.The driving assembly of the present invention performs a function of driving the
구체적으로, 구동 어셈블리는 모터(미도시)와 샤프트(미도시) 및 좌륜(130)과 우륜(140)으로 이루어진 휠을 포함한다.Specifically, the driving assembly includes a motor (not shown), a shaft (not shown), and a wheel including a
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.The motor is mounted on the inside of the
모터가 하나의 유닛으로 이루어진 구조에서는 모터의 좌우 측에 좌륜(130) 측 샤프트와 우륜(140) 측 샤프트가 동시에 연결된다. In a structure in which the motor is configured as one unit, the shaft on the
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. This motor may be driven by receiving power through a power supply unit (not shown), and the power supply unit provides a function of supplying power not only to the motor but also to the
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. In addition, the power supply unit may be configured as a single unit in a state embedded in the
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.As described above, the wheel of the present invention has a two-wheel structure, that is, a
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.In particular, if the
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. Correspondingly, the
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.At this time, the magnet may form the surface of the
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.Due to the rotation of the
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.As described above, the
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. That is, the
서포터(151)는 일자로 연장된 바(bar) 구조를 가지거나, 아니면 도면에 도시된 바와 같이 절곡된 구조를 취하는 것도 가능하다. The
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. The
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.These
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. The controller 200 of the present invention is mounted in the
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.For example, the controller 200 controls the forward/reverse rotation driving of the motor to determine whether the
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.At this time, as in the known manipulation method of the drone, the controller 200 is provided with a wireless communication means, through which an operation signal of the remote control device possessed by the administrator can be received to implement the above-described functions, or can be remotely operated in a wired manner. It is of course also possible to be connected to a control device.
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.In addition, the controller 200 stores the image captured by the
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.Furthermore, by providing an image sensor (not shown) separate from the
상술한 구성에 따른 본 발명의 로봇의 작용에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation of the robot of the present invention according to the above-described configuration will be described with reference to the accompanying drawings.
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. 4 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment in which the robot of the present invention travels on a metal surface, FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment in which the robot of the present invention travels on a metal surface, and FIG. It is a conceptual diagram showing a third embodiment in which the robot of the invention travels on a metal surface.
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.As can be seen from FIG. 4 , the robot of the present invention has a state magnetically coupled to the surface of the metal structure having an inclined surface, that is, the
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.In the driving process of the robot, the
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.The image captured by the
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.In this way, it is possible for the administrator to perform various monitoring of the metal structure according to the purpose and use while observing the situation of the
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. Referring to FIG. 5 , it can be seen that the robot of the present invention can move in the standing direction of the
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. In addition, since the
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.In addition, as can be seen from FIG. 6 , if the
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.In summary, the robot of the present invention can be driven while rotating the wheel while magnetically coupled to the
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.Furthermore, referring to FIGS. 1 to 6 , it can be seen that a plurality of spike blocks 160 are protruded while taking a pattern of a predetermined interval or matrix structure on the surface of each of the wheels, that is, the
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.The
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.That is, since the wheel of the present invention is basically magnetically coupled with the
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.In order to prevent this problem, the
이 스파이크 블록(160)은 공지의 타이어의 트레드 패턴과 같이 다양한 형상에 의한 패턴이 적용되는 것이 가능하다.It is possible to apply a pattern of various shapes to the
다 나아가, 스파이크 블록(160)은 고무 또는 실리콘과 같은 탄성재를 포함한 상태에서 추가적인 기능성 물질을 포함하여 내구성을 강화시키는 것이 가능하다.Furthermore, the
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. Specifically, the
여기서, 탄성재는 상술한 바와 같고, 트리메틸실록시규산(trimethylsiloxy silicate)은 수분에 대한 저항성이 있어 스파이크 블록(160)은 물론 휠에 방수 성능을 더할 수 있다.Here, the elastic material is the same as described above, and trimethylsiloxy silicate has resistance to moisture, so that it is possible to add waterproof performance to the
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.In addition, propionic acid is an antifungal agent that can inhibit the growth of aerobic spore-forming bacteria. The phenomenon in which mold grows unnecessarily on a wheel with the property of adhering to it according to the temperature difference and climate of the metal surface. It can provide a function to suppress
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. The enhancer basically includes an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), which is a thermoplastic material and is used as a main raw material for a hot melt adhesive. It serves to provide an anti-slip function to prevent slipping.
정리하면, 이와 같은 추가적인 조성물에 의하여 스파이크 블록(160)의 상술한 기능을 강화하는 것이 가능하다. In summary, it is possible to strengthen the above-described function of the
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.In addition, the above-described enhancer is an ethylene-vinyl acetate copolymer by adding an additional composition to the surface of the wheel when the
구체적으로, 에틸렌초산비닐 공중합체에 추가되는 조성물은 다음의 공정과 함께 증진제를 제조하는 것이 가능하다. Specifically, the composition added to the ethylene vinyl acetate copolymer is possible to prepare an enhancer with the following process.
즉, 본 발명의 증진제는 1차 혼합물 제조 단계(S300), 2차 혼합물 제조 단계(S310), 증진제 완성 단계(S320)를 거쳐 제조될 수 있다. That is, the enhancer of the present invention may be prepared through the first mixture preparation step (S300), the secondary mixture preparation step (S310), and the enhancer completion step (S320).
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.First, in the first mixture preparation step (S300), 75 to 90 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) and 10 to 25 parts by weight of a polyvinyl acetate emulsion are added, and 15 to 30 to 60° C. As a process of preparing a first mixture by stirring for 35 minutes, through this step, the ethylene vinyl acetate copolymer and the polyvinyl acetate emulsion form a homogeneous mixture to prepare a first mixture.
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.At this time, in order to increase the convenience and mixability of the first mixture, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) is first put into the reactor before the preparation of the first mixture, and a pretreatment process of stirring at 20 to 40° C. for 10 to 30 minutes is performed. may be
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. Ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) provides an anti-slip function as described above, and polyvinyl acetate has a softening point of 97 to 105 ° C. The softening point of the tea mixture is lowered and, as a result, curing proceeds less even at a low temperature, providing a basis for the
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.Then, in the secondary mixture preparation step (S310), 60 to 80 parts by weight of the primary mixture and 20 to 40 parts by weight of the acrylic emulsion resin are added, based on the weight of the total secondary mixture, and stirred at 20 to 50° C. for 30 to 50 minutes. This is the process of preparing a secondary mixture.
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. In this step, the acrylic emulsion resin is at least one of normal butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, lauryl methacrylate, stearyl methacrylate, and beta-hydroxybutyl methacrylate, at a temperature of 30 to 40 ° C. It will be more preferable to mix for 30 to 40 minutes in an amount of 25 to 35 parts by weight relative to the total secondary mixture within the range.
이러한 아크릴에멀젼 수지의 첨가를 통해 에틸렌초산비닐 공중합체와 폴리비닐아세테이트의 낮은 기계적 강도를 보완함으로써 결과적으로 스파이크 블록(160)의 기계적 강도를 향상시키는 기능을 제공한다.By supplementing the low mechanical strength of the ethylene vinyl acetate copolymer and polyvinyl acetate through the addition of the acrylic emulsion resin, it provides a function of improving the mechanical strength of the
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.Finally, in the enhancer completion step (S320), 80 to 95 parts by weight of the secondary mixture and 5 to 20 parts by weight of the powder resin powder are added relative to the total weight of the enhancer and stirred at 30 to 50° C. for 30 to 200 minutes to complete the enhancer It is a process.
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.Polytetrafluoroethylene may be used as the powder resin powder added in this step, and it is preferably an ethylene-based resin having water and oil repellency, and provides strength improvement and heat resistance, water repellency, and oil repellency properties.
이러한 과정으로 제조된 증진제는 결과적으로 스파이크 블록(160)의 접착력, 물리적 강도, 내열성을 향상하는 기능을 제공한다.As a result, the enhancer prepared by this process provides a function of improving adhesion, physical strength, and heat resistance of the
도 7은 본 발명의 휠에 장착된 스파이크 블록과 컨트롤러의 변형 실시예를 도시한 개념도이다. 7 is a conceptual diagram illustrating a modified embodiment of the spike block and the controller mounted on the wheel of the present invention.
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.As described above, the
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.That is, if the temperature on the
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.Specifically, the
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.Correspondingly, an
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.In addition, by adding up the volume of each
스파이크 블록(160)의 스페이스(161)와 연통된 에어 유통로(163)는 에어 입출 장치(162)와 연결되어 있다. The
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. The air input/
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.In addition, the cable connected to the controller 200 for controlling the air input/
이에 대응하여, 컨트롤러(200)는 에어 입출 장치(162)에서 에어의 주입 및 배출에 대한 구동을 제어하는 에어 제어부(210)를 포함할 수 있다.Correspondingly, the controller 200 may include an air control unit 210 that controls the driving of the injection and discharge of air in the air input/
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.The air control unit 210 is the total volume of the
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.That is, the longer the rotation time of the wheel in a state based on controlling the air pressure in consideration of the entire volume of the
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.In summary, according to the above-described configuration, the air pressure injected into the space 161 (ie, directly related to the amount of air) is differentially adjusted according to the total volume of the
추가적으로, 본체(100)는 습도 감지센서(170)를 구비할 수 있다.Additionally, the
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.The humidity sensor 170 measures the humidity around the
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. In general, an increase in humidity around a metal surface (1) or a metal surface (1) means that there is a lot of moisture on the metal surface (1), and since a magnetic metal such as iron does not have the property of absorbing moisture, the metal surface (1) ), which can be understood as having more slippery properties.
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.Therefore, the amount of air injected into the
이에 대응하여, 에어 제어부(210)는 보정 압력 지수 산출파트(211)를 포함하는 것이 가능하다.Correspondingly, the air control unit 210 may include the correction pressure index calculation part 211 .
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.The corrected pressure index calculation part 211 performs a function of differentially controlling the driving of air injection and discharge in the
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. That is, the air injection state of the
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.Such a correction pressure index may be calculated according to various calculation criteria based on the above-described three variables, but it is preferable to be calculated through
수학식 1. 
여기서, 
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. At this time, the average amount of saturated water vapor on the
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. In particular, referring to
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.In this case, the specific heat ratio of air means the ratio of the static pressure specific heat to the static specific heat of gas molecules, and the specific heat ratio of air is 1.41. In addition, the amount of saturated water vapor is the maximum amount of water vapor that 1 m 3 of air can contain, and it means the average amount of saturated water vapor set based on the vicinity of the
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.For example, the volume of the
상술한 예시를 수학식 1에 대입하여 보정 압력 지수를 산출한 결과 42.0293이라는 값(상대값)이 산출된 것을 알 수 있다.As a result of calculating the corrected pressure index by substituting the above-described example into
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. When the corrected pressure index higher than the average corrected pressure index is derived by comparing the corrected pressure index calculated in this way with the average corrected pressure index calculated as an average value for a plurality of corrected pressure indices calculated in advance under various other conditions, the
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.As another example, a value obtained by multiplying the calculated corrected pressure index by a specific control variable (for example, it may be 0.001 or 0.01) is added to the existing pressure for the
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.Furthermore, the wheel, that is, the
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.Correspondingly, the air controller 210 may include the supplementary pressure index calculation part 212 to differentially control the driving of air injection and discharge according to the high and low of the supplementary pressure index.
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.The supplementary pressure index calculation part 212 serves to calculate the supplementary pressure index by adding temperature information to the total volume of the
이때, 보완 압력 지수는 다음의 수학식 2를 통해 산출되는 것이 상술한 수학식 1에 관련된 이유로서 바람직하다. In this case, it is preferable that the supplementary pressure index is calculated through the following Equation 2 as a reason related to
수학식 2. 
여기서, 
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.Equation 2 is an equation for calculating a supplementary pressure index by adding a variable called temperature information to
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.In Equation 2, the higher the temperature in the
이때, 상술한 수학식 1의 예시를 기반으로 수학식 2의 보완 압력 지수를 산출하면 다음과 같다.At this time, based on the example of
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. As a result of calculating the supplementary pressure index by substituting the above-described example into Equation 2, 42.0601 is calculated, that is, it can be seen that the correction pressure index measured in
이렇게 산출된 보완 압력 지수는 앞서 산출한 보정 압력 지수에서 증감된 수치의 비율에 따라 스페이스(161) 내에 에어를 정밀하게 주입하거나 배출할 수 있다. The calculated supplementary pressure index may precisely inject or discharge air into the
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.In addition, it is of course also possible to adjust the pressure value by adding a value obtained by multiplying the supplementary pressure index by a specific control variable (for example, it may be 0.001 or 0.01) from the existing pressure of the
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.As described so far, the configuration and operation of the monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet according to the present invention is expressed in the above description and drawings, but this is only an example and the idea of the present invention is not It is not limited to the description and drawings, and various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.
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 산출파트1: metal surface 100: body
110: camera 120: lighting unit
130: left wheel 140: right wheel
150: sub wheel 151: supporter
152: joint 160: spike block
161: space 162: air input and output device
163: air flow path 170: humidity sensor
180: temperature sensor 200: controller
210: air control unit 211: corrected pressure index calculation part
212: Complementary pressure index calculation part
Claims (8)
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 좌륜 및 우륜의 표면에서 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출 형성된 것으로서, 내부에 에어가 주입되는 스페이스를 구비한 상태에서 고무 및 실리콘 중 어느 하나의 재질의 튜브로 이루어진 스파이크 블록;
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 포함하고,
상기 좌륜 및 우륜은,
에어 유통로를 매개로 상기 스페이스에 에어를 주입하는 에어 입출 장치를 포함하며,
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.A monitoring robot for traveling on a metal surface having a wheel equipped with a magnet, comprising:
main body;
a camera and a lighting unit mounted on the front of the body;
A motor mounted in the main body, two shafts rotated by the driving of the motor, and a left wheel and a right wheel respectively mounted on the left and right sides of the main body are connected to the shaft in a state including a magnet and seated on a metal surface including a magnetic material. a drive assembly including a wheel made of;
a plurality of spike blocks protruding from the surfaces of the left and right wheels at regular intervals and made of a tube made of any one of rubber and silicon in a state where air is injected therein;
a sub-wheel assembly including a supporter extending rotatably from the rear surface of the main body through a joint, and a sub-wheel mounted on an end of the supporter to be seated on a metal surface in a state including a magnet;
A controller mounted in the main body and controlling the driving of the motor, the camera, and the lighting unit;
The left and right wheels are
An air input/exit device for injecting air into the space through an air flow path,
The controller is
An air control unit for calculating the air pressure injected into the space based on the total volume of the space and the rotation time of the wheel, and controlling the driving of the injection and discharge of air in the air input/exit device based on the air pressure A monitoring robot, characterized in that.
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.The method of claim 1,
The body is
and a humidity sensor for generating humidity information by measuring the humidity around the metal surface,
The air control unit,
Including a corrected pressure index calculation part for calculating a corrected pressure index based on the total volume of the space, the rotation time of the wheel, and the humidity information,
A monitoring robot, characterized in that differential control of driving of air injection and discharge of the air in/out device according to the high and low levels of the corrected pressure index.
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.3. The method of claim 2,
The left and right wheels are
and a temperature sensor for generating temperature information by measuring the temperature of the space,
The air control unit,
Including a supplementary pressure index calculation part for calculating supplementary pressure based on the total volume of the space, the rotation time of the wheel, the humidity information, and the temperature information,
The monitoring robot, characterized in that it controls the driving of the air injection and discharge of the air input and output device according to the high and low of the supplementary pressure index.
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