(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2016년12월07일
(11) 등록번호 10-1678643
(24) 등록일자 2016년11월16일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B25J 11/00 (2006.01) B24B 55/06 (2006.01)
B24B 7/22 (2006.01) B25J 19/00 (2006.01)
B25J 19/02 (2006.01) B25J 9/16 (2006.01)
(52) CPC특허분류
B25J 11/0065 (2013.01)
B24B 55/06 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2015-0055965
(22) 출원일자 2015년04월21일
심사청구일자 2015년04월21일
(65) 공개번호 10-2016-0125579
(43) 공개일자 2016년11월01일
(56) 선행기술조사문헌
KR101369948 B1*
KR101171153 B1*
KR1020110137645 A*
KR1020060126771 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
한국로봇융합연구원
경상북도 포항시 남구 효자동 산 31
(72) 발명자
김종걸
경상북도 포항시 남구 새천년대로 306, 106동 60
3호
최영호
경상북도 포항시 남구 연일읍 유강길10번길 42,
203동 1704호
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
한양특허법인
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 김태수
(54) 발명의 명칭 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇
(57) 요 약
본 발명의 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇은 4점 지지구조의 휠로 지지된 본체(10), 제1 모터로 회전
되는 제1,3 폴리싱 헤드(61-1,61-3)와 제2 모터로 회전되는 제2,4 폴리싱 헤드(61-2,61-4)가 4조 1열로 중첩 배
열되고, 제1,2,3,4 툴(61-1,61-2,61-3,61-4)을 수용한 툴박스(67)가 본체(10)의 전방부에서 엘레베이션과 틸팅
(뒷면에 계속)
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1678643
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이 이루어지도록 엘리베이션 실린더(71)와 틸트 실린더(73)로 연결되며, 진공발생장치(82)의 모터에 의한 흡입력
으로 툴박스(60)의 내부에 모인 분진을 수거하는 집진통(84)이 본체(10)의 후방부에 탑재되고, 전원공급용 제
1,2,3,4 배터리 셀(23-1,23-2,23-3,23-4)이 탈,부착되는 충전식으로 이루어져 본체(10)에 탑재되며, 데이터 퓨
전에 의한 자율주행 알고리즘을 위한 레이저 센서(91)와 소나 센서(93)와 더불어 툴 마모량 건출을 위한 포텐셔
미터가 구비되고, 배터리 충전상태, 툴의 마모량, 자율주행 이동경로, 장애물 현황, 현재 운전상태를 표시하는
GUI(Graphic User Interface)가 구현되는 시스템 제어기(100)가 무선통신으로 모바일 장치(300)와 연계됨으로써
기존의 플랫폼 타입 폴리싱 장치의 한계성인 낮은 작업효율과 작업성, 집진통의 주기적인 분진 점검, 현재운영상
태확인의 어려움 등을 모두 극복할 수 있다.
(52) CPC특허분류
B24B 7/224 (2013.01)
B25J 19/005 (2013.01)
B25J 19/02 (2013.01)
B25J 9/1689 (2013.01)
(72) 발명자
이종득
경상북도 경산시 선비길 9
이효준
부산광역시 동래구 안남로 46, 103-805
이정우
경상북도 포항시 북구 흥해읍 도음로 877번길 15,
108동 1702호
박정우
부산광역시 해운대구 해운대로 361, 104-905
서진호
경상북도 포항시 남구 효성로 88, 303동 3004호
등록특허 10-1678643
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명 세 서
청구범위
청구항 1
프레임에 운전자 시트가 구비된 본체;
상기 프레임을 지지하는 휠을 정,역회전시켜 상기 본체의 이동을 위한 주행 동력을 발생시키는 휠 모터;
상기 본체의 전방부로 위치된 툴 박스를 위로 올리고 틸팅시켜주도록 상기 프레임에 장착되어 상기 툴 박스에
연결된 한쌍의 엘리베이션 실린더와 틸트 실린더, 상기 툴 박스의 내부로 수용되어 바닥을 폴리싱하는 툴 팁을
갖춘 4조 1열로 중첩 배열된 제1,2,3,4 폴리싱 헤드, 상기 제1,3 폴리싱 헤드를 회전시켜주는 제1 모터를 갖춘
제1 모터어셈블리, 상기 제2,4 폴리싱 헤드를 회전시켜주는 제2 모터를 갖춘 제2 모터어셈블리로 구성된 그라인
딩 장치;
상기 본체의 후방부에 탑재되고, 진공발생장치의 모터에 의한 흡입력으로 상기 툴박스의 내부에 모인 분진을 수
거하는 집진통;
상기 툴 박스를 이용해 전방을 향하도록 설치된 레이저 센서와 전후좌우를 향하도록 설치된 소나 센서 및 바닥
을 향하도록 설치되어 툴 마모량을 검출하는 포텐셔미터(Potentiometer)로 구성된 센서 유닛;
상기 운전자 시트의 하부로 탈,부착되는 충전식으로 이루어지고, 상기 휠 모터, 상기 제1,2 모터, 상기 진공발
생장치의 모터, 상기 센서 유닛에 전원을 공급하는 제1,2,3,4 배터리 셀;
상기 휠 모터, 상기 제1,2 모터, 상기 진공발생장치의 모터의 구동을 제어하고, 상기 레이저 센서와 상기 소나
센서 및 상기 포텐셔미터(Potentiometer)의 검출 데이터를 수신하며, 폴리싱 작업을 위한 자동모드와 수동모드
의 주행을 제어하고, 상기 프레임에 장착된 시스템 제어기;
상기 수동모드를 수행하도록 운전자 시트에 착석한 운전자가 조작하는 운전조작기;
상기 자동모드를 수행하도록 상기 시스템 제어기와 무선 통신하는 모바일 장치;를 포함하고,
상기 휠은 드라이브 휠과 보조 휠을 상기 본체의 지면 지지점으로 하고, 제1,2 측면 아이들 롤러와 제1 전방 아
이들 롤러를 상기 본체의 좌측 벽면 지지점으로 하며, 제3,4 측면 아이들 롤러와 제2 전방 아이들 롤러를 상기
본체의 우측벽면 지지점으로 하는 지지 구조인
것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 2
청구항 1에 있어서, 상기 시스템 제어기는 서버 기반 컴퓨팅(Server-Based Computing: SBC)을 운영 알고리즘으
로 하고, CAN CH1 통신라인, CAN CH2 통신라인, RS232 통신라인, WI-FI 무선통신을 통신네트워크로 하는 것을
특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 3
청구항 1에 있어서, 상기 제1,2,3,4 배터리 셀의 탈,부착은 슬라이딩 소켓 방식의 제1,2,3,4 배터리 랙으로 구
현되고, 상기 제1,2,3,4 배터리 셀의 전원공급은 파워제어기로 제어되며, 상기 파워제어기는 상기 시스템 제어
기와 연계된 것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 4
청구항 3에 있어서, 상기 파워제어기는 상기 제1,2 배터리 셀과 상기 제3,4 배터리 셀을 묶어 회로상 2개조로
등록특허 10-1678643
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구성되어져 각각 48V, 12V, 5V의 출력을 제어하고, 각 조별로 교체가 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 플
랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 5
삭제
청구항 6
청구항 1에 있어서, 상기 제1,2 측면 아이들 롤러와 상기 제1 전방 아이들 롤러, 상기 제3,4 측면 아이들 롤러
와 상기 제2 전방 아이들 롤러는 각각의 롤러 크기가 다르고, 상기 롤러 크기 차는 벽면과 붙는 상태에서 3각
형태를 유지해 최소 회전각을 확보하여 쉽게 벽면에서 벗어날 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입
콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 7
청구항 1에 있어서, 상기 엘리베이션 실린더와 상기 틸트 실린더는 인터 링크와 틸트 링크 및 피스톤 로드로 구
성된 것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 8
청구항 1에 있어서, 상기 집진통에는 진공 흡입력을 발생시켜 송출호스를 매개로 분진이 수거되는 진공발생장치
와 상기 집진통으로 유입된 분진을 진동으로 아래로 털어내는 분진분리기가 더 포함되고, 상기 분진분리기는 상
기 시스템 제어기로 제어되는 솔레노이드의 직선 왕복운동으로 상기 집진통의 뚜껑을 여닫는 것을 특징으로 하
는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 9
청구항 8에 있어서, 상기 집진통은 내부공간으로 필터를 구비한 메인 바디, 상기 메인 바디의 하부에서 필터로
걸러진 분진을 수거하는 분리 바디로 구성되고; 상기 필터의 아래쪽 부위에서 상기 송출호스가 상기 집진통에
연결되며, 상기 필터의 위쪽 부위에서 상기 진공발생장치가 상기 집진통에 연결되는 것을 특징으로 하는 스마트
플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 10
청구항 1에 있어서, 상기 운전조작기는 운전자 조작을 위한 스틱과 데이터 입력을 위한 키패드 및 화면 표시를
위한 디스플레이를 구비하고, 상기 시스템 제어기에 연계된 운전제어기와 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 스
마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 11
청구항 1에 있어서, 상기 시스템 제어기나 상기 모바일 장치는 GUI(Graphic User Interface)의 화면을
제공하고; 상기 GUI는 상기 제1,2,3,4 배터리 셀의 충전상태 모니터링, 상기 휠 모터의 소비전력 모니터링, 상
기 제1,2 모터의 소비전력 모니터링, 폴리싱되는 바닥면의 상태에 따른 상기 제1,2,3,4 폴리싱 헤드의 부하 모
니터링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
청구항 12
등록특허 10-1678643
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청구항 11에 있어서, 상기 GUI는 상기 제1,2,3,4 폴리싱 헤드의 툴 팁 마모량, 현재의 운전상태, 자율주행 이동
경로, 장애물 현황 표시를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 콘크리트 폴리싱 로봇에 관한 것으로, 특히 운전자 수동주행은 물론 모바일장치와 연계된 무인 자율[0001]
주행이 가능함으로써 콘크리트나 대리석에 대한 폴리싱 작업의 현저한 효율성 향상과 편의성을 제공할 수 있는
스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 콘크리트 폴리싱(polishing)은 타설된 콘크리트 바닥을 포함한 대리석 등에 대한 연마(Grinding) 및[0002]
다듬기 작업을 총칭하며, 작업자가 직접 끌고 다니던 수동방식에서 주행바퀴장치를 이용한 플랫폼 타입 폴리싱
장치로 발전되고 있다.
특히, 플랫폼 타입 폴리싱 장치는 작업자가 탑승한 상태에서 주행이 이루어짐으로써 넓은 지역 및 장거리 작업[0003]
에 적합하고, 본체에 일체화된 집진 장치를 이용함으로써 연마된 콘크리트나 대리석 가루를 치우거나 수거하는
별도 작업이 요구되지 않는 편리함도 제공하고 있다.
더 나아가 플랫폼 타입 폴리싱 장치는 무선리모컨 조작기술을 접목함으로써 작업자에 의한 직접적인 운전방식도[0004]
탈피되고 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 국내등록특허10-1252131(2013년04월02일) [0005]
발명의 내용
해결하려는 과제
하지만, 현재 개발된 플랫폼 타입 폴리싱 장치는 다음과 같은 한계성을 갖는 방식이다.[0006]
첫째, 주행바퀴 장치가 있는 형태라 할지라도 상시적으로 사람이 운전을 해야 함으로써 넓은 지역을 작업하기에[0007]
비효율적인 인력운영이 이루어지고, 특히 모든 작업내용 및 작업방법에 대해서 사람의 직접 관여가 필요한 노동
집약적 작업으로 작업효율이 현저히 떨어질 수밖에 없다.
둘째, 주행바퀴 및 폴리싱 구동을 위해 외부에서 별도의 전원 공급선을 끌고 다녀야 함으로써 장거리 작업 운영[0008]
시 수시로 전원 코드를 가까운 곳으로 이설해 줘야 하는 불편함이 있고, 또한 긴 전원 선의 이용 시 밟힘 이나
꼬임으로 작업성이 현저히 떨어질 수밖에 없다.
셋째, 콘크리트 폴리싱를 위한 본체와 부스러기 수거를 위한 집진장치가 서로 분리됨으로써 작업 시 본체가 상[0009]
시 집진장치를 끌고 다녀야 하므로 작업성이 떨어지고, 특히 본체에 집진 장치가 일체화 된 형태라 하더라도 집
진기 필터에 달라 붙은 콘크리트 가루의 양을 확인 할 수 없어 사람이 주기적으로 털어 주어야 하는 번거로움이
있을 수밖에 없다.
넷째, 무선리모컨으로 조작이 이루어지더라도 단순 조작만 가능함으로써 작업중인 본체나 집진기 등의 현재 운[0010]
영 상태를 작업자가 확인 할 방법이 없을 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 센싱 데이터에 의한 주행 작업 지능화 및 툴 마모의 관리 효율성[0011]
증대, 수동/자동 주행, 배터리 및 집진기 탑재로 외부 전원선에 의한 작업 비효율성 제거, 소비전력의 상시 모
니터링을 통한 에너지 낭비요인 제거, 엘리베이션 및 틸팅에 의한 툴 팁 교체의 용이성 등이 모두 구현됨으로써
플랫폼 타입 폴리싱 장치의 한계성을 극복할 수 있는 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇의 제공에 목적
이 있다.
등록특허 10-1678643
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과제의 해결 수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇은 프레임으로 구성되어[0012]
운전자 시트가 구비된 본체; 휠을 정,역회전시켜 상기 본체의 이동을 위한 주행 동력을 발생시키는 휠 모터; 상
기 본체의 전방부로 위치된 툴 박스를 위로 올리고 틸팅시켜주도록 상기 프레임에 장착되어 상기 툴 박스에 연
결된 한쌍의 엘리베이션 실린더와 틸트 실린더, 상기 툴 박스의 내부로 수용되어 바닥을 폴리싱하는 툴 팁을 갖
춘 4조 1열로 중첩 배열된 제1,2,3,4 폴리싱 헤드, 상기 제1,3 폴리싱 헤드를 회전시켜주는 제1 모터를 갖춘 제
1 모터어셈블리, 상기 제2,4 폴리싱 헤드를 회전시켜주는 제2 모터를 갖춘 제2 모터어셈블리로 구성된 그라인딩
장치; 상기 본체의 후방부에 탑재되고, 진공발생장치의 모터에 의한 흡입력으로 상기 툴박스의 내부에 모인 분
진을 수거하는 집진통; 상기 툴 박스를 이용해 전방을 향하도록 설치된 레이저 센서와 전후좌우를 향하도록 설
치된 소나 센서 및 바닥을 향하도록 설치어 툴 마모량을 검출하는 포텐셔미터(Potentiometer)로 구성된 센서 유
닛; 상기 운전자 시트의 하부로 탈,부착되는 충전식으로 이루어지고, 상기 휠 모터, 상기 제1,2 모터, 상기 진
공발생장치의 모터, 상기 센서 유닛에 전원을 공급하는 제1,2,3,4 배터리 셀; 상기 휠 모터, 상기 제1,2 모터,
상기 진공발생장치의 모터의 구동을 제어하고, 상기 레이저 센서와 상기 소나 센서 및 상기 포텐셔미터
(Potentiometer)의 검출 데이터를 수신하며, 폴리싱 작업을 위한 자동모드와 수동모드의 주행을 제어하고, 상기
프레임에 장착된 시스템 제어기; 상기 수동모드를 수행하도록 운전자 시트에 착석한 운전자가 조작하는 운전조
작기; 상기 자동모드를 수행하도록 상기 시스템 제어기와 무선 통신하는 모바일 장치; 를 포함한 것을 특징으로
한다.
상기 시스템 제어기는 서버 기반 컴퓨팅(Server-Based Computing: SBC)을 운영 알고리즘으로 하고, CAN CH1 통[0013]
신라인, CAN CH2 통신라인, RS232 통신라인, WI-FI 무선통신을 통신네트워크로 한다.
상기 제1,2,3,4 배터리 셀의 탈,부착은 슬라이딩 소켓 방식의 제1,2,3,4 배터리 랙으로 구현되고, 상기 제[0014]
1,2,3,4 배터리 셀의 전원공급은 파워제어기로 제어되며, 상기 파워제어기는 상기 시스템 제어기와 연계된다.
상기 파워제어기는 상기 제1,2 배터리 셀과 상기 제3,4 배터리 셀을 묶어 각각 48V, 12V, 5V의 출력을
제어한다.
상기 휠은 드라이브 휠과 보조 휠을 상기 본체의 지면 지지점으로 하고, 제1,2 측면 아이들 롤러와 제1 전방 아[0015]
이들 롤러를 상기 본체의 좌측 벽면 지지점으로 하며, 제3,4 측면 아이들 롤러와 제2 전방 아이들 롤러를 상기
본체의 우측벽면 지지점으로 하는 지지 구조이고, 상기 제1,2전방 아이들 롤러는 상기 툴박스에 된다.
상기 제1,2 측면 아이들 롤러와 상기 제1 전방 아이들 롤러, 상기 제3,4 측면 아이들 롤러와 상기 제2 전방 아[0016]
이들 롤러는 각각의 롤러 크기가 다르고, 상기 롤러 크기 차는 벽면과 붙는 상태에서 3각 형태를 유지해 최소
회전각을 확보하여 쉽게 벽면에서 벗어날 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2 모터어셈블리의 제1,2 모터의 각각은 제1,2 감속기로 토크를 증대하고, 상기 시스템 제어기와 연계[0017]
된 제1,2 모터 제어기로 정,역회전 제어되며, 상기 제1,3 폴리싱 헤드는 상기 제1 감속기에 결합된 제1 타이밍
벨트로 회전되고, 상기 제2,4 폴리싱 헤드는 상기 제2 감속기에 결합된 제2 타이밍벨트로 회전된다. 상기 제1,2
타이밍벨트의 각각은 제1,2 벨트 텐셔너로 장력을 유지한다.
상기 실린더는 상기 툴 박스를 위로 올려주는 엘리베이션 실린더, 상기 툴 박스를 틸팅시켜주는 틸트 실린더로[0018]
구성되고, 상기 엘리베이션 실린더의 피스톤 로드와 상기 틸트 실린더의 피스톤 로드에는 "Λ"형상 힌지 구조의
인터 링크가 연결되며, 상기 틸트 실린더의 피스톤 로드에 고정된 상기 인터 링크에는 상기 툴 박스에 고정된
틸트 링크가 연결되고, 상기 인터 링크의 힌지 핀에는 상기 툴 박스에 고정된 리프트 링크가 연결된다. 상기 틸
트 링크는 상기 리프트 링크의 아래쪽으로 위치된다.
상기 집진통에는 진공 흡입력을 발생시켜 송출호스를 매개로 분진이 수거되는 진공발생장치와 상기 집진통으로[0019]
유입된 분진을 진동으로 아래로 털어내는 분진분리기가 더 포함되고, 상기 분진분리기는 상기 시스템 제어기로
제어되는 솔레노이드의 직선 왕복운동으로 상기 집진통의 뚜껑을 여닫는다. 상기 집진통은 내부공간으로 필터를
구비한 메인 바디, 상기 메인 바디의 하부에서 필터로 걸러진 분진을 수거하는 분리 바디로 구성되고; 상기 필
터의 아래쪽 부위에서 상기 송출호스가 상기 집진통에 연결되며, 상기 필터의 위쪽 부위에서 상기 진공발생장치
가 상기 집진통에 연결된다.
상기 운전조작기는 운전자 조작을 위한 스틱과 데이터 입력을 위한 키패드 및 화면 표시를 위한 디스플레이를[0020]
구비하고, 상기 시스템 제어기에 연계된 운전제어기와 함께 구성된다.
등록특허 10-1678643
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상기 시스템 제어기나 상기 모바일 장치는 GUI(Graphic User Interface)의 화면을 제공하고; 상기 GUI는 상기[0021]
제1,2,3,4 배터리 셀의 충전상태 모니터링, 상기 휠 모터, 상기 제1,2 모터, 상기 블로워의 소비전력 모니터링,
폴리싱되는 바닥면의 상태에 따른 상기 제1,2,3,4 폴리싱 헤드의 부하 모니터링을 포함하고; 상기 GUI는 상기
제1,2,3,4 폴리싱 헤드의 툴 팁 마모량, 현재의 운전상태, 자율주행 이동경로, 장애물 현황 표시를 포함한다.
발명의 효과
이러한 본 발명의 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇은 모마일 연계형 무인자율주행기능, 내장형[0022]
배터리, 상시 모니터링 기능, 그라인더 헤드의 움직임 기능, 집진기 탑재식 플랫폼을 가능하게 함으로써 다음과
같은 장점과 효과를 제공한다.
첫째로 모바일 연계형 무인자율주행기능을 이용함으로써 수동방식의 콘크리트 폴리싱 장치의 수동 작업이나 플[0023]
랫폼 타입 폴리싱 장치의 단순 주행 작업 대비 작업 효율성과 편의성 제고는 물론 운전자 피로도 감소 및 작업
환경 개선, 작업품질 향상 등을 제공하고, 특히 주변 환경 자동 인식에 따른 자율 경로 계획 및 추종으로 효율
적인 그라인딩 및 폴리싱 가능하면서 모바일 장치를 통한 무선 주행 제어방식의 자동운전이 이루어진다.
둘째로 내장형 배터리기능을 이용함으로써 주행 및 작업에 방해요인인 외부 전원선의 연계 없이 플랫폼 구동이[0024]
이루어지고, 그라인더 및 집진기 등을 탑재한 플랫폼의 단순화도 이루어지며, 특히 탈부착이 가능한 충전식 배
터리 시스템 및 전원 관리 시스템을 이용한 안정적인 전원 관리가 이루어진다.
셋째로 모바일 장치와 연계된 상시 모니터링 기능을 이용함으로써 현재의 운전상태, 배터리 잔량, 툴의 마모량,[0025]
자율주행에 따른 이동경로, 장애물 현황 등이 모바일 제어기 화면에 표시되는 편리함이 있고, 플랫폼에 탑재된
각종 구동장치들의 소비 전류를 상시 모니터링 하면서 최적의 운전 제어를 함에 따른 효율적이고 효과적인 에너
지 소비가 이루어지며, 특히 집진 장치의 소비전류를 상시 모니터링하여 집진필터에 흡착된 분진의 효과적인 제
거가 이루어진다.
넷째로 그라인더 헤드의 움직임 기능을 이용함으로써 그라인더 헤드의 엘리베이션 및 틸팅 동작을 통해 그라인[0026]
더 툴 팁의 손쉬운 교체가 이루어진다.
다섯째로 탑재형 집진기 구조를 이용함으로써 외부 집진기 및 흡입 라인이 불필요한 단일화된 플랫폼 구성이 이[0027]
루어진다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇의 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른[0028]
콘크리트 폴리싱 로봇에 적용된 각종 제어기 및 독립 전원부 간 불록구성으로 스마트 플랫폼을 구현한 예시도이
며, 도 3은 본 발명에 따른 본체의 구성도이고, 도 4 및 5는 본 발명에 따른 탈장착 내장형 배터리 유닛의 구성
도이며, 도 6은 본 발명에 따른 구동유닛의 구성도이며, 도 7,8 및 9는 본 발명에 따른 그라인딩 장치의 구성도
이고, 도 10 및 11은 본 발명에 따른 집진기 유닛의 구성도이며, 도 12는 본 발명에 따른 센서 유닛의 구성도이
고, 도 13은 본 발명에 따른 시스템 제어기나 운전제어기가 구현하는 PC 타입 GUI(Graphic User Interface)의
예이며, 도 14 및 15는 본 발명에 따른 모마일 장치가 구현하는 스마트 패치타입 GUI(Graphic User Interfac
e)의 예이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속[0029]
하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는
실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 스마트 플랫폼을 적용한 콘크리트 폴리싱 로봇의 시스템 구성을 나타낸다.[0030]
도시된 바와 같이, 콘크리트 폴리싱 로봇은 운전자용 좌석인 운전자 시트(17)가 구비된 골격 프레임인 본체[0031]
(10), 독립적인 전원 공급을 위한 배터리 유닛(20), 전,후진 주행을 위한 구동유닛(30), 콘크리트 폴리싱 작업
을 수행하는 그라인딩 장치(40), 콘크리트 폴리싱으로 제거된 분진(콘크리트나 대리석 가루)등을 수거하는 집진
기 유닛(80), 그라인딩 장치(40)에 설치되어 콘크리트 폴리싱 작업경로에 놓인 장애물을 검출하는 센서 유닛
(90), 수동/무인주행과 폴리싱 작업 및 소비전력모니터링과 모터 부하를 제어하는 시스템 제어기(100), 운전자
시트(17)에 착석한 운전자 조작으로 수동 작업을 수행하도록 운전제어기(200-1)(도 12참조)가 연계된 운전조작
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기(200)로 구성된다.
특히, 배터리 유닛(20)과 시스템 제어기(100) 및 운전제어기(200-1)와 운전조작기(200)는 운전자 시트(17)의 주[0032]
변부위로 집중 배열되고, 구동유닛(30)은 본체(10)의 하부로 배열되며, 그라인딩 장치(40)는 본체(10)의 전방으
로 배열되고, 집진기 유닛(80)은 본체(10)의 후방으로 배열된다. 그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 본체(10)를
기저 프레임으로 이용함으로써 콤팩트 한 레이아웃은 물론 스마트한 플랫폼을 제공할 수 있다.
또한, 콘크리트 폴리싱 로봇에는 카메라를 장착해 폴리싱 작업이 이루어지는 현장을 촬영해 시스템 제어기(10[0033]
0)로 제공함으로써 운전조작기(200)나 시스템 제어기(100)에 연결된 디스플레이에서 화면 재생이 이루어질 수
있다. 더불어, 콘크리트 폴리싱 로봇은 무선통신(예, WI-FI)을 이용해 콘크리트 폴리싱 작업을 자동으로 수행하
는 모바일 장치(300)와 연계된다. 상기 모바일 장치(300)는 스마트 폰, 노트북 등과 같은 다양한 기기를 적용한
다, 특히, 상기 모바일 장치(300)에 구비된 카메라는 폴리싱 작업이 이루어지는 현장을 촬영해 시스템 제어기
(100)에 연계된 운전조작기(200)나 모바일 장치(300)에서 화면 재생이 이루어질 수 있다.
특히, 시스템 제어기(100)나 운전제어기(200-1)에서는 PC 타입 GUI(Graphic User Interface)를 구현하고, 모바[0034]
일 장치(300)에서는 스마트패치 타입 GUI(Graphic User Interface)를 구현함으로써 콘크리트 폴리싱 로봇에 대
한 정보 파악이 매우 용이하면서 편리하게 구현될 수 있다. 이러한 GUI는 이하 도 13내지 15를 통해 상세히 설
명된다.
한편, 도 2는 본 실시예에 따른 콘크리트 폴리싱 로봇에 적용된 각종 제어기 및 독립 전원부 간 불록구성으로[0035]
스마트 플랫폼이 구현된 예시이다.
도시된 바와 같이, 시스템 아키텍처(system architecture)(1)는 제어 플랫폼(2), 모터 플랫폼(3), 파워 플랫폼[0036]
(4), 센서 플랫폼(5), 모바일 플랫폼(7)으로 본체(10)를 구분하고, 플랫폼들(2,3,4,5,7)간 상호 제어 및 데이
터 송수신을 위한 CAN CH1 통신라인(1-1), CAN CH2 통신라인(1-2), RS232 통신라인(1-5), 무선통신(1-7)이 통
신네트워크로 연계된다.
상기 제어 플랫폼(2)은 콘크리트 폴리싱 로봇의 상위 제어용 알고리즘이 시스템 제어기(100)와 연계된 RS232 통[0037]
신라인(1-5)을 구축하는 공간이다. 특히, 상기 상위 제어용 알고리즘은 서버 기반 컴퓨팅(Server-Based
Computing: SBC)으로서, 이는 애플리케이션이나 IT 정보 자원의 배포, 관리, 지원, 그리고 실행에 이르기까지,
모든 운영이 100% 서버에서 이루어지도록 하는 컴퓨팅 아키텍처이다. 상기 모터 플랫폼(3)은 구동유닛(30)과 그
라인딩 유닛(40) 및 집진기 유닛(80)의 각 모터가 시스템 제어기(100)와 연계된 CAN CH1 통신라인(1-1)을 구축
하는 공간이다. 상기 파워 플랫폼(4)은 배터리 유닛(20)이 시스템 제어기(100)와 연계된 CAN CH2 통신라인(1-
2)을 구축하는 공간이다. 상기 센서 플랫폼(5)은 센서 유닛(90)이 시스템 제어기(100)와 연계된 CAN CH2 통신라
인(1-2)을 구축하는 공간이다. 상기 모바일 플랫폼(7)은 모바일 장치(300)가 시스템 제어기(100)와 연계된 무선
통신(1-7)으로 연계됨을 의미하며, 상기 무선통신(1-7)은 WI-FI를 적용한다.
그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 모바일을 이용한 자율 주행 운전과 운전자의 직접 조작에 의한 수동 운전이[0038]
겸비된 운전 시스템을 구현한다.
한편, 도 3내지 도 12는 본체(10), 배터리 유닛(20), 구동유닛(30), 그라인딩 장치(40), 집진기 유닛(80), 센서[0039]
유닛(90), 시스템 제어기(100), 운전조작기(200)에 대한 세부 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본체(10)는 하판 프레임(11)과 상판 프레임(13) 및 다수의 포스트(15)로 구성되고, 상기 포스[0040]
트(15)가 상판 프레임(13)과 하판 프레임(11)의 측면부위를 다수 위치에서 고정함으로써 상판 프레임(13)과 하
판 프레임(11)의 사이로 공간을 형성함과 더불어 상판 프레임(13)에 가해지는 하중을 지지하는 기둥으로 작용한
다.
구체적으로, 상기 상판 프레임(13)은 상부탑재공간(10-2)을 형성함으로써 운전자 시트(17)와 함께 배터리 유닛[0041]
(20)과 시스템 제어기(100) 및 운전조작기(200) 등이 설치된다. 그러므로, 상기 상부탑재공간(10-2)은 제어 플
랫폼(2) 및 파워 플랫폼(4)을 형성한다. 상기 하판 프레임(11)은 상판 프레임(13)으로 가려진 전방구간과 상판
프레임(13)으로 가려지지 않은 후방구간으로 구분되고, 상기 전방구간은 내부탑재공간(10-1)을 형성함으로써 구
동유닛(30)이 설치되며, 상기 후방구간은 후방탑재공간(10-3)을 형성함으로써 집진기 유닛(80)이 설치된다. 상
기 하판 프레임(11)과 상기 상판 프레임(13)의 전방부위는 전방연결공간(10-4)을 형성함으로써 그라인딩 장치
(40)가 설치된다. 그러므로, 상기 내부탑재공간(10-1)과 상기 후방탑재공간(10-3)은 모터 플랫폼(3)을
형성하고, 상기 전방연결공간(10-4)은 센서 플랫폼(5)을 형성한다.
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도 4,5를 참조하면, 배터리 유닛(20)은 상판 프레임(13)에 설치된 운전자 시트(17)의 하부부위로 설치된 배터리[0042]
하우징(21), 배터리 하우징(21)에 수용된 제1,2,3,4 배터리 셀(23-1,...,23-4), 제1,2,3,4 배터리 셀(23-
1,...,23-4)의 전원공급을 제어하는 파워제어기(27)로 구성된다.
구체적으로, 상기 배터리 하우징(21)은 제1,2,3,4 배터리 랙(21-1,...,21-4)을 이용한 슬라이딩 소켓 방식으로[0043]
구성됨으로써 제1,2,3,4 배터리 셀(23-1,...,23-4)의 충전 및 교체를 위한 탈부착이 가능하다. 상기 제1,2,3,4
배터리 셀(23-1,...,23-4)은 배터리 손잡이(24)와 배터리 단자(25)를 각각 구비한다. 특히, 상기 제1,2,3,4 배
터리 셀(23-1,...,23-4)은 4개중 2개를 한 쌍으로 한 2.88Kw의 최대공급파워와 1.92Kw의 지속공급파워의 제1 배
터리 그룹(23a)과 4개중 나머지 2개를 한 쌍으로 한 2.88Kw의 최대공급파워와 1.92Kw의 지속공급파워의 제2 배
터리 그룹(23b)으로 구분된다. 상기 파워제어기(27)는 제1 배터리 그룹(23a)과 제2 배터리 그룹(23b)을 독립적
으로 제어하면서 48V, 12V, 5V의 출력을 연계된 모터 등으로 제공한다.
그러므로, 상기 배터리 유닛(20)은 충전식 배터리를 내장한 전원공급 시스템으로 구현될 수 있고, 충전식 배터[0044]
리에서 각종 전원을 생산 공급하면서 전원관리가 용한 전원공급 시스템을 적용할 수 있으며. 배터리 시스템 적
용에 따른 외부전원라인 제거가 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 구동유닛(30)은 휠 모터(31), 드라이브 휠(33-1), 보조 휠(33-2), 다수의 아이들 롤러로 구성[0045]
된다.
구체적으로, 상기 휠 모터(31)는 시스템 제어기(100)로 정,역회전되도록 전기회로를 구성하고, 드라이브 휠(33-[0046]
1)에 모터 회전력을 전달하는 감속기와 함께 구성된다. 특히, 상기 휠 모터(31)는 BLDC 모터이고, 상기 감속기
는 웜감속기를 적용할 수 있다. 상기 드라이브 휠(33-1)은 하판 프레임(11)의 전방부위의 좌우측면에 각각 구비
된 한 쌍으로 구성되고, 상기 보조 휠(33-2)은 하판 프레임(11)의 후방부위의 양쪽부위에 구비된다. 그러므로,
상기 드라이브 휠(33-1)과 상기 보조 휠(33-2)은 사각형상의 레이아웃을 형성한다. 상기 다수의 아이들 롤러는
제1,2,3,4 측면 아이들 롤러(35-1,...,35-4)와 제1,2 전방 아이들 롤러(37-1,37-2)로 구성된다. 상기 제
1,2,3,4 측면 아이들 롤러(35-1,...,35-4)는 하판 프레임(11)의 전후방 모서리의 4곳에 각각 구비됨으로써 벽면
접촉 시 충격 전달을 방지하고, 상기 제1,2 전방 아이들 롤러(37-1,37-2)는 그라인딩 유닛(40)의 전방 모서리의
2곳에 각각 구비됨으로써 벽면접촉 시 충격 전달을 방지한다.
그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 드라이브 휠(33-1)과 보조 휠(33-2)을 본체(10)의 지면 지지점으로 하고, 제[0047]
1,2 측면 아이들 롤러(35-1,35-2)와 제1 전방 아이들 롤러(37-1)를 본체(10)의 좌측 벽면 지지점으로 하며, 제
3,4 측면 아이들 롤러(35-3,35-4)와 제2 전방 아이들 롤러(37-2)를 본체(10)의 우측벽면 지지점으로 하는 3점의
서로 다른 롤러를 구성한다. 특히, 상기 제1,2 측면 아이들 롤러(35-1,35-2)와 상기 제1 전방 아이들 롤러(37-
1), 상기 제3,4 측면 아이들 롤러(35-3,35-4)와 상기 제2 전방 아이들 롤러(37-2)는 각각의 롤러 크기가
다르고, 이러한 롤러 크기 차는 벽면과 붙는 상태에서 3각 형태를 유지해 최소 회전각을 확보하여 쉽게 벽면에
서 벗어날 수 있다. 즉, 콘크리트 폴리싱 로봇이 직선화된 벽면에 바짝 붙어 운전 후에도 쉬운 탈출이 구현될
수 있다.
도 7,8,9를 참조하면, 그라인딩 장치(40)는 콘크리트 폴리싱을 위한 동력을 발생시키는 모터유닛(50), 콘크리트[0048]
폴리싱을 수행하는 툴 유닛(60), 툴 유닛(60)을 본체(10)의 전방으로 위치시키고 툴 유닛(60)의 엘리베이션 및
틸팅 동작을 구현하는 실린더 유닛(70)으로 구성된다.
구체적으로, 상기 모터유닛(50)은 모터(52)와 감속기(53) 및 모터 제어기(54)를 갖춘 한 쌍의 제1,2 모터어셈블[0049]
리(51-1,51-2)로 구성되고, 상기 모터(52)와 상기 감속기(53) 및 상기 모터 제어기(54)는 마운팅 플레이트(55)
의 상부로 장착됨으로써 상기 마운팅 플레이트(55)의 하부로 위치되는 툴 유닛(60)과 모터유닛(50)을 분리한다.
이하에서, 상기 제1 모터어셈블리(51-1)의 모터(52)는 제1 모터로 상기 제2 모터어셈블리(51-2)의 모터(52)는
제2 모터로 칭하고, 상기 제1 모터어셈블리(51-1)의 감속기(53)는 제1 감속기로 상기 제2 모터어셈블리(51-2)의
감속기(53)는 제2 감속기로 칭하며, 상기 제1 모터어셈블리(51-1)의 모터 제어기(54)는 제1 모터 제어기로 상기
제2 모터어셈블리(51-2)의 모터 제어기(54)는 제2 모터 제어기로 칭한다. 특히, 상기 제1 모터어셈블리(51-1)의
제1모터(52)가 제1 모터 제어기(54)로 정회전되면, 상기 제2 모터어셈블리(51-2)의 제2모터(52)는 제2모터 제어
기(54)로 역회전된다. 또한, 상기 제1,2모터(52)는 BLDC 모터이고, 상기 제1,2감속기는 웜 감속기를 적용할 수
있다.
특히, 대칭으로 조립된 제1,2감속기의 입력축(=모터출력축)은 제1,2타이밍 벨트로 연결됨으로써 제1,2모터는 엔[0050]
코더 값을 항상 피드백 받으면서 동일하게 회전 할 수 있도록 제어되고, 제1감속기 출력축의 정회전 시 제2감속
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기 출력축의 역회전을 위해 감속기에 입력되는 축의 회전방향(=모터회전방향)은 동일한 방향을 이룸으로써 4개
의 제1,2,3,4 폴리싱 헤드(61-1,61-2,61-3,61-4)가 서로 교차하여 톱니바퀴처럼 간섭 없이 구동된다. 그러므로,
2개의 제1,2모터를 개별로 회전시킬 경우 회전량을 항상 동일하게 유지하기 힘들어 제1,2웜감속기 출력축이 항
상 동일한 각도를 유지하면서 운전하기 어려운 현상과 제1,2모터의 정지상태에서 외력에 의한 특정 모터 단독의
일정각도 회전 시 제1,2,3,4 폴리싱 헤드(61-1,61-2,61-3,61-4)의 일정 각도 동기화 깨짐 현상을 예방할 수 있
다.
그러므로, 상기 제1,2 모터어셈블리(51-1,51-2)의 제1,2모터 제어기는 그라인딩 대상(콘크리트,대리석 등)에 따[0051]
라 제1,2모터의 회전수를 각각 가변함으로써 최적의 작업방식으로 그라인딩 장치(40)를 운영할 수 있다. 특히,
상기 모터 제어기(54)는 그라인딩 및 폴리싱 작업 대상의 재질 및 표면 거칠에 따라 설정되어 있는 운전모드로
운영 할 수 있으며, 각 설정 모드에는 그라인딩 및 폴리싱을 위한 회전 스피드 와 주행속도가 셋팅 되어 있어
최적화 작업을 수행 할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1,2모터 제어기(54)는 시스템 제어기(100)와 연계된다.
구체적으로, 상기 툴 유닛(60)은 4조 1열로 중첩 배열된 제1,2,3,4 폴리싱 헤드(61-1,61-2,61-3,61-4), 제1,3[0052]
폴리싱 헤드(61-1,61-3)을 타이밍벨트(64)로 묶어 회전시키는 제1 동기회전기(63-1), 제2,4 폴리싱 헤드(61-
2,61-4)을 타이밍벨트(64)로 묶어 회전시키는 제2 동기회전기(63-2), 타이밍벨트(64)의 장력을 유지시키는 벨트
텐셔너(65), 툴 유닛(60)의 내부를 가려주는 툴 박스(67), 툴 박스(67)의 내부에 모인 분진을 외부로 배출시켜
주는 집진 덕트(69)로 구성된다. 이하에서, 상기 제1,3 폴리싱 헤드(61-1,61-3)를 묶은 타이밍벨트(64)를 제1
타이밍벨트로 칭하고, 상기 제2,4 폴리싱 헤드(61-2,61-4)를 묶은 타이밍벨트(64)를 제2타이밍벨트로 칭한다.
또한, 상기 제1타이밍벨트용 벨트 텐셔너(65)는 제1벨트 텐셔너(65)로 칭하고, 상기 제2타이밍벨트용 벨트 텐셔
너(65)는 제2벨트 텐셔너(65)로 칭한다.
상기 제1,3 폴리싱 헤드(61-1,61-3)는 제1타이밍벨트(64)의 동기화를 매개로 제1 모터어셈블리(51-1)의 제1 모[0053]
터(52)와 연계되고, 상기 제2,4 폴리싱 헤드(61-2,61-4)는 제2타이밍벨트(64)의 동기화를 매개로 제2 모터어셈
블리(51-2)의 제2모터(52)와 연계된다. 그러므로, 상기 제1,3 폴리싱 헤드(61-1,61-3)가 정회전되면, 상기 제
2,4 폴리싱 헤드(61-2,61-4)는 역회전된다. 일례로, 제1,3 폴리싱 헤드(61-1,61-3)가 좌회전할 때 제2,4 폴리싱
헤드(61-2,61-4)는 우회전함으로써 1회 전진 작업 시 그라인딩 되지 않는 영역이 없도록 하면서 동시에 전체폭
에 대해 동일한 그라인딩 품질 확보할 수 있다.
상기 제1,2 동기회전기(63-1,63-2)와 제1,2 타이밍벨트(54) 및 제1,2 벨트 텐셔너(65)는 모터유닛(50)이 장착된[0054]
마운팅 플레이트(55)의 상면에 위치되고, 상기 제1,2 타이밍벨트(54)는 제1,2 모터(52)와 각각 연결된 제1,2 감
속기의 출력축에 구비된 벨트 풀리로 회전된다. 상기 툴 박스(67)는 상부부위와 하부부위에 단차를 형성하고,
상기 하부부위로는 제1,2,3,4 폴리싱 헤드(61-1,61-2,61-3,61-4)의 마모정도를 검출하는 센서 유닛(90)이 설치
된다. 상기 집진 덕트(69)는 집진기 유닛(80)에 연결됨으로써 집진기 유닛(80)의 썩션(suction) 시 툴 박스(6
7)의 내부에 모인 분진(콘크리트나 대리석 가루)을 외부로 배출시켜준다.
구체적으로, 상기 실린더 유닛(70)은 본체(10)의 상,하판 프레임(13,11)에 고정된 상태에서 툴 유닛(60)의 툴[0055]
박스(67)에 연결된 실린더와 링크 기구로 구성됨으로써 툴 박스(67)에 대한 엘리베이션(툴 박스(67)의 지면으로
부터 상승) 및 틸팅(툴 박스(67)의 꺾임) 동작을 구현한다.
상기 실린더는 피스톤 로드(71-1)를 갖춘 엘리베이션 실린더(71)와 피스톤 로드(73-1)를 갖춘 틸트 실린더(73)[0056]
로 구성됨으로써 툴 박스(67)의 엘리베이션 움직임이 상기 엘리베이션 실린더(71)로 구현되고, 툴 박스(67)의
틸팅 움직임이 상기 틸트 실린더(73)로 구현된다. 상기 엘리베이션 실린더(71)와 상기 틸트 실린더(73)는 전기
실린더이고, 시스템 제어기(100) 또는 파워제어기(27)의 전원공급제어로 동작한다.
상기 링크 기구는 엘리베이션 실린더(71)의 피스톤 로드(71-1)와 틸트 실린더(73)의 피스톤 로드(73-1)에 각각[0057]
고정된 상태에서 각도가 벌어지거나 좁혀지도록 힌지 핀 결합구조를 ??지점(정점)으로 하는 "Λ"형상의 힌지타
입 인터 링크(75), 틸트 실린더(73)의 피스톤 로드(73-1)에 고정된 인터 링크(75)와 연결되어 툴 박스(67)에 고
정된 틸트 링크(77), 인터 링크(75)의 힌지 핀과 연결되어 툴 박스(67)에 고정된 리프트 링크(79)로
이루어진다. 상기 틸트 링크(77)는 상기 리프트 링크(79)의 아래쪽으로 위치된다.
상기 실린더 유닛(70)의 작동을 도 9를 참조해 설명하면, 먼저 시스템 제어기(100)의 전기 신호로 작동한 엘리[0058]
베이션 실린더(71)의 피스톤 로드(71-1)가 밀어지고 동시에 틸트 실린더(73)의 피스톤 로드(73-1)가 인출된다.
그러면, 인터 링크(75)는 "Λ"형상의 꼭지점인 힌지핀을 중심으로 각도가 벌어지면서 엘리베이션 실린더(71)쪽
으로 밀어짐으로써 리프트 링크(79)는 툴 박스(67)를 위로 올려주고, 더불어 틸트 링크(77)는 틸트 실린더(73)
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로부터 멀어짐으로써 툴 박스(67)를 꺾어준다.
그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 툴 박스(67)의 리프팅과 틸팅을 통해 무부하 이동에 따른 주행간섭 제거와[0059]
리프팅과 틸팅을 통해 제1,2,3,4 폴리싱 헤드(61-1,61-2,61-3,61-4)의 마모된 툴 팁 교체가 손쉽게 가능하다.
도 10,11을 참조하면, 집진기 유닛(80)은 툴 유닛(60)의 집진 덕트(69)에 구비된 집진 덕트(69)에 연결되어 본[0060]
체(10)의 하판 프레임(11)을 따라 배열된 흡입 덕트(81), 모터에 의한 진공 흡입력을 발생시켜 분진을 빨아들이
도록 흡입 덕트(81)에 연결된 진공발생장치(82), 2개의 송출호스(83)를 매개로 진공발생장치(82)에 연결된 집진
통(84), 집진통(84)의 뚜껑을 개폐하여 집진통(84)의 필터(84-2)에 달라붙은 분진을 털어내는 분진분리기(85)로
구성된다. 특히, 상기 진공발생장치(82)는 툴 박스(67)내 분진 흡입력을 형성하면서 필터링된 공기를 외부로 배
출한다.
구체적으로, 상기 집진통(84)은 내부공간으로 필터(84-2)를 구비한 메인 바디(84-1), 메인 바디(84-1)의 하부에[0061]
서 필터(84-2)로 걸러진 분진을 수거하도록 메인 바디(84-1)와 연통된 분리 바디(84-3)로 구성된다. 특히, 상기
집진통(84)에는 필터(84-2)의 아래쪽 부위로 송출호스(83)가 연결되는 송출호스연결포트를 갖추고, 필터(84-
2)의 위쪽 부위로 진공발생장치(82)가 연결되는 진공발생장치 연결포트를 갖춘다. 상기 분진분리기(85)는 직선
왕복운동을 발생하는 솔레노이드(85-1), 솔레노이드(85-1)에 연동되어 상하 왕복운동을 발생하는 모션 링크(85-
2), 모션 링크(85-2)가 반복적으로 여닫음으로써 필터(84-2)에 붙은 분진을 분리시켜주는 개폐커버(85-3)로 구
성된다. 특히, 상기 솔레노이드(85-1)와 상기 진공발생장치(82)의 모터는 시스템 제어기(100)로 제어된다.
그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 집진기 유닛(80)의 부하전류 모니터링으로 필터(84-2)에 달라붙은[0062]
분진(먼지)을 자동으로 떨어내는 작업이 이루어진다. 특히, 시스템 제어기(100)에 의한 솔레노이드(85-1) 및 진
공발생장치(82)의 모터에 대한 소비전류 상시 모니터링으로 필터(84-2)에 달라붙은 분진제거 작업의 효율성을
크게 높여준다.
도 12를 참조하면, 센서 유닛(90)은 레이저 센서(91), 소나 센서(93), 툴 마모검출센서(95)를 포함한다.[0063]
구체적으로, 상기 레이저 센서(91)는 툴 박스(67)의 상부부위에서 전방을 향해 설치되고, 상기 소나 센서(93)는[0064]
툴 박스(67)의 전후좌우 또는 본체(10)의 전,후 및 좌,우에 설치되며, 시스템 제어기(100)와 전기 회로를 형성
함으로써 검출된 데이터가 시스템 제어기(100)로 전송된다. 그러므로, 상기 레이저 센서(91)와 상기 소나 센서
(93)의 검출 데이터를 이용함으로써 콘크리트 폴리싱 로봇은 자기 위치인식 및 작업 경로에 놓인 장애물 검출한
다. 상기 툴 마모검출센서(95)는 툴 박스(67)의 하부부위에서 바닥을 향해 설치됨으로써 제1,2,3,4 폴리싱 헤드
(61-1,61-2,61-3,61-4)가 바닥과 형성하는 높이 변화로 툴 팁(tip)의 마모정도를 검출하고, 시스템 제어기(10
0)와 전기 회로를 형성함으로써 검출된 데이터가 시스템 제어기(100)로 전송된다. 특히, 상기 툴 마모검출센서
(95)는 포텐셔미터(Potentiometer)를 적용한다.
그러므로, 콘크리트 폴리싱 로봇은 레이저 센서(91)와 소나 센서(93)의 데이터 퓨전과 자율주행 알고리즘을 통[0065]
해 그라인딩 작업 경로를 최적화 할 수 있다.
구체적으로, 시스템 제어기(100)는 운전자 시트(17)의 한쪽 측면으로 위치되어져 본체(10)의 상판 프레임(13)에[0066]
장착되고, 전용 제어기나 소형컴퓨터를 적용할 수 있다. 특히, 상기 시스템 제어기(100)는 RS232 통신라인(1-
5)을 이용해 서버 기반 컴퓨팅(Server-Based Computing: SBC)인 상위 제어용 알고리즘을 실행함으로써 주행과
폴리싱 작업을 제어하고, CAN CH1 통신라인(1-1)을 이용해 구동유닛(30)과 그라인딩 장치(40)의 모터 및 실린더
유닛(70)의 전기 실린더 제어하며, CAN CH2 통신라인(1-2)을 이용해 배터리 유닛(20)의 파워제어기(27)와 센서
유닛(90) 및 진공발생장치(82)의 모터를 제어하고, WI-FI와 같은 무선통신(1-7)을 이용해 모바일 장치(300)와
상호 통신한다.
구체적으로, 운전조작기(200)는 운전자 조작을 위한 스틱과 데이터 입력을 위한 키패드 및 화면 표시를 위한 디[0067]
스플레이를 구비하고, 전용 제어기나 소형컴퓨터를 적용한 운전제어기(200-1)와 연계된다. 특히, 상기 운전제어
기(200-1)는 RS232 통신라인(1-5)이나 CAN CH1 통신라인(1-1)이나 CAN CH2 통신라인(1-2)을 이용해 시스템 제
어기(100)와 상호 통신한다.
한편, 도 13은 시스템 제어기(100)나 운전제어기(200-1)에서 구현하는 PC 타입 GUI(Graphic User Interface)의[0068]
화면을 예시하고, 도 14,15는 모바일 장치(300)에서 구현하는 스마트패치 타입 GUI(Graphic User Interface)의
화면을 예시한다. 이러한 GUI의 화면을 이용함으로써 콘크리트 폴리싱 로봇은 다음과 같은 장점을 구현한다.
첫째로 각종 구동장치(그라인딩 회전속도,주행바퀴 속도,집진기 회전속도)들의 소비전류를 상시 모니터링 함에[0069]
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따른 최적의 운전제어 와 에너지 소비에서 효율적이고 효과적인 운전방식 적용이 이루어진다. 둘째로 그라인딩
및 폴리싱 작업 대상의 재질 및 표면 거칠에 따라 설정되어 있는 운전모드로 운영 할 수 있으며, 각 설정 모드
에는 그라인딩 및 폴리싱을 위한 회전 스피드 와 주행속도가 셋팅 되어 있어 최적화 작업을 수행 할 수 있다.
셋째로 무선으로 연결된 스마트 패드 모바일 장치를 통해 제어 상태를 확인 할 수 있고, 이에 따라 자동 또는
수동 운전을 할 수 있는 양방향 제어 기능 제공하며, 자동 운전과 수동 운전을 겸한 운전 시스템. PC용 GUI 및
스마트패치용 GUI 채택으로 손쉬운 운전 상태 파악이 가능하다. 넷째로 무선으로 연결된 모바일 스마트패치를
통해 제어 가능한 운전 시스템. 스마트 패치의 화면에는 현재의 운전상태, 배터리 잔량, 툴의 마모량, 자율주행
이동경로, 장애물 현황이 표시 되는 기능이 구현될 수 있다.
도 13을 참조하면, PC타입 GUI는 중앙부의 타겟전력GUI(201)을 중심으로 위쪽부로 소비전력GUI(202)와 아래쪽부[0070]
로 조작버튼GUI(203)를 배열한다. 특히, 상기 타겟전력GUI(201)과 상기 소비전력GUI(202)의 어느 하나에는 툴의
마모량, 자율주행 이동경로, 장애물 현황 표시를 포함한다. 또한, 콘크리트 폴리싱 로봇의 현재 운전상태표시를
포함한다.
구체적으로, 상기 타겟전력GUI(201)는 콘크리트 폴리싱 로봇의 폴리싱 작업 시 소비전력이 숫자로 표시된 타겟[0071]
전력(target current)을 표시하고, 타겟전력의 좌우로 각각 폴리싱 작업 상태를 알 수 있는 heading control과
충돌 상태를 알 수 있는 collision detection을 표시한다. 상기 소비전력GUI(202)는 좌측 공간으로 제1,2,3,4
배터리 셀(23-1,...,23-4)중 2개를 한 쌍으로 한 제1 배터리 그룹(23a)과 나머지 2개를 한 쌍으로 한 제2 배터
리 그룹(23b)으로 구분된 충전상태를 나타낸 battery를 표시하고, 우측 공간으로 구동유닛(30)과 그라인딩 장치
(40) 및 집진기 유닛(80)의 소비전력을 나타낸 current consumption을 표시한다. 상기 조작버튼GUI(203)는 배
터리의 온/오프 상태 버튼을 포함한 다수 기기의 온/오프 상태 버튼을 일렬로 표시한다.
도 14를 참조하면, 스마트 패치 타입 GUI는 중앙부의 타겟전력GUI(201A)을 중심으로 아래쪽부로 소비전력[0072]
GUI(202A)와 위쪽부로 영상GUI(204-1)를 배열한다. 특히, 상기 타겟전력GUI(201A)과 상기 소비전력GUI(202A)
및 상기 영상GUI(204-1)의 어느 하나에는 툴의 마모량, 자율주행 이동경로, 장애물 현황 표시를 포함한다.
또한, 콘크리트 폴리싱 로봇의 현재 운전상태표시를 포함한다.
구체적으로, 상기 스마트 패치 타입 GUI의 화면을 구성하는 타겟전력GUI(201A)와 소비전력GUI(202A)는 도 13의[0073]
PC타입 GUI의 타겟전력GUI(201)와 소비전력GUI(202)와 유사하다. 다만, 상기 타겟전력GUI(201A)는 그라운딩 유
닛(40)의 폴리싱 상태와 함께 제1,2 모터어셈블리(51-1,51-2)의 모터(52)가 소모하는 소비전력을 표시하는 차이
가 있고, 상기 소비전력GUI(202A)는 제1,2 배터리 그룹(23a,23b)의 충전상태와 함께 툴 팁 교환상태 등을 표시
하는 차이가 있다. 또한, 상기 영상GUI(204-1)는 콘크리트 폴리싱 로봇에 장착된 카메라로 촬영된 폴리싱 작업
현장이나 콘크리트 폴리싱 로봇의 운전 상태등이 모바일 장치(300) 또는 운전조작기(200)를 통해 영상으로 제공
된다.
도 15를 참조하면, 변형된 스마트 패치 타입 GUI는 중앙부의 타겟전력GUI(201B)을 중심으로 아래쪽부로 조작버[0074]
튼GUI(203A)와 위쪽부로 영상GUI(204-2)를 배열한다. 특히, 상기 타겟전력GUI(201B)과 상기 소비전력GUI(203A)
및 상기 영상GUI(204-2)의 어느 하나에는 툴의 마모량, 자율주행 이동경로, 장애물 현황 표시를 포함한다.
또한, 콘크리트 폴리싱 로봇의 현재 운전 상태표시를 포함한다.
구체적으로, 상기 변형된 스마트 패치 타입 GUI의 화면을 구성하는 타겟전력GUI(201B)와 조작버튼GUI(203A)는[0075]
도 13의 PC타입 GUI의 타겟전력GUI(201)와 PC타입 GUI의 조작버튼GUI(203)와 동일하다. 다만, 상기 타겟전력
GUI(201B)는 타겟전력(target current)의 표시 숫자 개수와 heading control 및 collision detection의 표시
위치 배열을 달라하는 차이가 있다. 또한, 상기 영상GUI(204-2)는 도 14의 스마트 패치 타입 GUI의 영상
GUI(204-1)와 동일하다. 다만, 상기 영상GUI(204-2)는 화면이 옆으로 촬영 영상의 범위를 조정하는 버튼을 더
포함한 차이가 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스마트 플랫폼 타입 콘크리트 폴리싱 로봇은 제1 모터로 회전되는 제1,3[0076]
툴(61-1,61-3)과 제2 모터로 회전되는 제2,4 툴(61-2,61-4)이 4조 1열로 중첩 배열되고, 제1,2,3,4 툴(61-
1,61-2,61-3,61-4)을 수용한 툴박스(67)가 본체(10)의 전방부에서 엘레베이션과 틸팅이 이루어지도록 엘리베이
션 실린더(71)와 틸트 실린더(73)로 연결된 그라인딩 장치(40)를 주요 구성으로 한다. 더불어 전원공급용 제
1,2,3,4 배터리 셀(23-1,23-2,23-3,23-4), 집진통(84), 레이저 센서(91)/소나 센서(93)/포텐셔미터가 4점 지지
구조의 휠로 지지된 본체(10)를 이용해 탑재된다. 특히, 배터리 충전상태, 툴의 마모량, 자율주행 이동경로, 장
애물 현황, 현재 운전상태를 표시하는 GUI(Graphic User Interface)가 구현되는 시스템 제어기(100)가 무선통신
으로 모바일 장치(300)와 연계됨으로써 기존의 플랫폼 타입 폴리싱 장치의 한계성인 낮은 작업효율과 작업성,
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집진통의 주기적인 분진 점검, 현재운영상태확인의 어려움 등을 모두 극복할 수 있다.
부호의 설명
1 : 시스템 아키텍처(system architecture)[0077]
1-1 : CAN CH1 통신라인 1-2 : CAN CH2 통신라인
1-5 : RS232 통신라인 1-7 : 무선통신
2 : 제어 플랫폼 3 : 모터 플랫폼
4 : 파워 플랫폼 5 : 센서 플랫폼
7 : 모바일 플랫폼
10 : 본체 10-1 : 내부탑재공간
10-2 : 상부탑재공간 10-3 : 후방탑재공간
10-4 : 전방연결공간 11 : 하판 프레임
13 : 상판 프레임 15 : 포스트
17 : 운전자 시트 20 : 배터리 유닛
21 : 배터리 하우징 21-1,...,21-4 : 제1,2,3,4 배터리 랙
23A : 제1 배터리 그룹 23B : 제2 배터리 그룹
23-1,...,23-4 : 제1,2,3,4 배터리 셀
24 : 배터리 손잡이 25 : 배터리 단자
27 : 파워제어기
30 : 구동유닛 31 : 휠 모터
33-1 : 드라이브 휠 33-2 : 보조 휠
35-1,...,35-4 : 제1,2,3,4 측면 아이들 롤러
37-1,37-2 : 제1,2 전방 아이들 롤러
40 : 그라인딩 장치 50 : 모터유닛
51-1,51-2 : 제1,2 모터어셈블리
52 : 모터 53 : 감속기
54 : 모터 제어기 55 : 마운팅 플레이트
60 : 툴 유닛 61-1,...,61-4 : 제1,2,3,4 폴리싱 헤드
63-1,63-2 : 제1,2 동기회전기
64 : 타이밍벨트 65 : 벨트 텐셔너
67 : 툴 박스 69 : 집진 덕트
70 : 실린더 유닛
71 : 엘리베이션 실린더 71-1,73-1 : 피스톤 로드
73 : 틸트 실린더 75 : 인터 링크
77 : 틸트 링크 79 : 리프트 링크
80 : 집진기 유닛 81 : 흡입 덕트
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82 : 진공발생장치 83 : 송출호스
84 : 집진통 84-1 : 메인 바디
84-2 : 필터 84-3 : 분리 바디
85 : 분진분리기 85-1 : 솔레노이드
85-2 : 모션 링크 85-3 : 개폐커버
90 : 센서 유닛 91 : 레이저 센서
93 : 소나 센서 95 : 툴 마모검출센서
100 : 시스템 제어기 200 : 운전조작기
201 : 타겟전력GUI(target current Graphic User Interface)
202 : 소비전력GUI(current consumpution Graphic User Interface)
203 : 조작버튼GUI(operation button Graphic User Interface)
204-1,204-2 : 영상GUI(image Graphic User Interface)
200-1 : 운전제어기 300 : 모바일 장치
도면
도면1
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도면2
도면3
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도면6
도면7
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도면8
도면9
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도면10
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도면12
도면13
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도면14
도면15
【심사관 직권보정사항】
【직권보정 1】
【보정항목】청구범위
【보정세부항목】청구항 4
【변경전】
청구항 1에 있어서
【변경후】
청구항 3에 있어서
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