근래에 창문, 고층 빌딩 외벽, 선체 등의 수직 벽면 위에서 자신의 안전을 담보로 작업하는 직종을 대체, 혹은 도움을 주기 위해 수직 벽면 이동 로봇 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직 벽면 이동 로봇은 지상의 통상적인 이동 로봇과 달리 수직 벽면 주행을 위해 중력이라는 외부 요소를 감안하여 설계해야 한다. 본 논문에서 설계한 이동 로봇은 중력을 견디고 수직 벽면에 부착될 수 있도록 영구 자석을 사용하였다. 따라서 이 로봇은 수직면의 반대쪽에 자석을 부착할 수 있는 유리창이나 금속의 선체 벽에 적용하기 적절하다. 로봇이 수직면에 부착된 상태로 이동하기 위해서는 ...
근래에 창문, 고층 빌딩 외벽, 선체 등의 수직 벽면 위에서 자신의 안전을 담보로 작업하는 직종을 대체, 혹은 도움을 주기 위해 수직 벽면 이동 로봇 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직 벽면 이동 로봇은 지상의 통상적인 이동 로봇과 달리 수직 벽면 주행을 위해 중력이라는 외부 요소를 감안하여 설계해야 한다. 본 논문에서 설계한 이동 로봇은 중력을 견디고 수직 벽면에 부착될 수 있도록 영구 자석을 사용하였다. 따라서 이 로봇은 수직면의 반대쪽에 자석을 부착할 수 있는 유리창이나 금속의 선체 벽에 적용하기 적절하다. 로봇이 수직면에 부착된 상태로 이동하기 위해서는 DC 모터에 의하여 구동되는 이륜의 바퀴를 채택하였다. 바퀴의 움직임으로부터 로봇 이동경로의 인식은 광학식 엔코더를 기반으로 하는 dead reckoning 방법을 사용하였다. 주로 중력에 의해 발생하는 미끄러짐은 dead reckoning 방법을 사용하는 로봇의 위치 측정에 오류를 발생시키기 때문에, 이를 보안하고자 로봇에 초음파 센싱을 적용하여 주위의 환경을 인식할 수 있도록 시스템을 설계하였다. 적용하는 초음파 센서 시스템은 벌레 더듬이의 움직임에 착안하여 초음파 센서가 지정된 두 방향을 향해 진동하며 센싱하도록 하였다. 이 센싱 모듈을 로봇의 전면과 좌·우측면에 각각 하나씩 부착할 때 로봇 주위의 환경을 저비용, 고효율로 인식할 수 있었다. 실험을 위해 제작된 로봇은 수직 벽면 위에서 구동할 때 약 200mm/sec의 속도로 이동이 가능하며, 로봇의 전방을 중심으로 최대 각도 270˚와 최대 거리 700mm 범위 내의 주위 환경을 인식할 수 있음을 확인하였다.
근래에 창문, 고층 빌딩 외벽, 선체 등의 수직 벽면 위에서 자신의 안전을 담보로 작업하는 직종을 대체, 혹은 도움을 주기 위해 수직 벽면 이동 로봇 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직 벽면 이동 로봇은 지상의 통상적인 이동 로봇과 달리 수직 벽면 주행을 위해 중력이라는 외부 요소를 감안하여 설계해야 한다. 본 논문에서 설계한 이동 로봇은 중력을 견디고 수직 벽면에 부착될 수 있도록 영구 자석을 사용하였다. 따라서 이 로봇은 수직면의 반대쪽에 자석을 부착할 수 있는 유리창이나 금속의 선체 벽에 적용하기 적절하다. 로봇이 수직면에 부착된 상태로 이동하기 위해서는 DC 모터에 의하여 구동되는 이륜의 바퀴를 채택하였다. 바퀴의 움직임으로부터 로봇 이동경로의 인식은 광학식 엔코더를 기반으로 하는 dead reckoning 방법을 사용하였다. 주로 중력에 의해 발생하는 미끄러짐은 dead reckoning 방법을 사용하는 로봇의 위치 측정에 오류를 발생시키기 때문에, 이를 보안하고자 로봇에 초음파 센싱을 적용하여 주위의 환경을 인식할 수 있도록 시스템을 설계하였다. 적용하는 초음파 센서 시스템은 벌레 더듬이의 움직임에 착안하여 초음파 센서가 지정된 두 방향을 향해 진동하며 센싱하도록 하였다. 이 센싱 모듈을 로봇의 전면과 좌·우측면에 각각 하나씩 부착할 때 로봇 주위의 환경을 저비용, 고효율로 인식할 수 있었다. 실험을 위해 제작된 로봇은 수직 벽면 위에서 구동할 때 약 200mm/sec의 속도로 이동이 가능하며, 로봇의 전방을 중심으로 최대 각도 270˚와 최대 거리 700mm 범위 내의 주위 환경을 인식할 수 있음을 확인하였다.
Working on vertical window, building wall, or vessel surface is quite dangerous, and wall climbing robots have been actively developed in recent years to replace or help human workers. Unlike ordinary ground mobile robots, a wall climbing robot needs to be designed considering gravity. Permanent mag...
Working on vertical window, building wall, or vessel surface is quite dangerous, and wall climbing robots have been actively developed in recent years to replace or help human workers. Unlike ordinary ground mobile robots, a wall climbing robot needs to be designed considering gravity. Permanent magnets are used in this thesis to attach the robot onto a vertical surface against gravity force. Therefore, the robot designed in this thesis is possibly applied to a glass window because a magnet can be attached on the opposite side of the window, or iron vessel wall. Two wheels driven by DC motors are employed for the designed robot so that the robot can navigate on the vertical surface. The measurement of the robot path based on wheels’ motion is made by dead reckoning using optical encoders. Gravity can make the wall climbing robot slip, and this causes measurement error of the robot position in dead reckoning. In order to correct this error, we use ultrasound sensors to measure the surroundings of the robot. Inspired from insect’s feelers, an ultrasonic range sensor is oscillated between two specified directions. High sensing efficiency with low cost is achieved when the oscillating ultrasonic sensors are attached to the front and two sides of the robot. An experimental wall climbing robot developed can move in the speed about 200 mm/sec with the maximum sensing angle of 270˚ centering the moving direction of the robot and maximum sensing distance of 700 mm.
Working on vertical window, building wall, or vessel surface is quite dangerous, and wall climbing robots have been actively developed in recent years to replace or help human workers. Unlike ordinary ground mobile robots, a wall climbing robot needs to be designed considering gravity. Permanent magnets are used in this thesis to attach the robot onto a vertical surface against gravity force. Therefore, the robot designed in this thesis is possibly applied to a glass window because a magnet can be attached on the opposite side of the window, or iron vessel wall. Two wheels driven by DC motors are employed for the designed robot so that the robot can navigate on the vertical surface. The measurement of the robot path based on wheels’ motion is made by dead reckoning using optical encoders. Gravity can make the wall climbing robot slip, and this causes measurement error of the robot position in dead reckoning. In order to correct this error, we use ultrasound sensors to measure the surroundings of the robot. Inspired from insect’s feelers, an ultrasonic range sensor is oscillated between two specified directions. High sensing efficiency with low cost is achieved when the oscillating ultrasonic sensors are attached to the front and two sides of the robot. An experimental wall climbing robot developed can move in the speed about 200 mm/sec with the maximum sensing angle of 270˚ centering the moving direction of the robot and maximum sensing distance of 700 mm.
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