초록 ▼

■ 연구목표 및 내용

■ 연구개발 개요
- 준공 후，외벽면 청소，균열 검사，외벽마감 등의 유지관리 작업 수요 증가
- 외벽을 자율주행하면서 동시에 작업이 가능한 로봇의 개발 필요성 증대
- 초고층 빌딩 건설시공 및 유지보수용 지능형 로봇을 개발함

■ 최종목표
- 고층 구조물의 외벽청소 및 도장 작업과 모니터링을 수행하는 시스템
- Built-in Guicte 형태의 고층구조물 외벽 유지관리용 지능형 로봇시스템 개발
- 곤돌라 형태의 고층 구조물 외벽 유지관리 지능형

■ 연구목표 및 내용

■ 연구개발 개요
- 준공 후，외벽면 청소，균열 검사，외벽마감 등의 유지관리 작업 수요 증가
- 외벽을 자율주행하면서 동시에 작업이 가능한 로봇의 개발 필요성 증대
- 초고층 빌딩 건설시공 및 유지보수용 지능형 로봇을 개발함

■ 최종목표
- 고층 구조물의 외벽청소 및 도장 작업과 모니터링을 수행하는 시스템
- Built-in Guicte 형태의 고층구조물 외벽 유지관리용 지능형 로봇시스템 개발
- 곤돌라 형태의 고층 구조물 외벽 유지관리 지능형 로봇 시스템을 개발
- 외벽 청소，도장 등의 특수 작업에 적합한 다목적 Tool 개발
- 효율적 작업 수행을 위한 로봇 Arm 및 통합 유지관리 시스템을 개발

■ 연구내용 및 범위
- Built-in Guide형 로봇 운용을 고려한 건죽 구조물 설계 기술 개발
- Built-in Guide형 이동/작업 메카니즘 및 플랫폼 개발
- Built-in Guide형 로봇 통합제어 기술개발
- Test-Bed 설치 및 모니터링
- 곤돌라형 이동/작업 메카니즘 및 플랫폼 개발
- 곤돌라형 로봇 통합제어 기술개발
- 작업 계획 알고리즘 개발
- Test-Bed 설치 및 모니터링
- 청소작업，도장작업，모니터 링 검사용 Tool 개발
- 특수 작업용 로봇팔 개발
- 고층 작업용 통합 유지관리 시스템 개발
- 상용화를 위한 사업모델 개발 및 제도 개선

■ 연도별 주요 내용

■ 1차년도: 로봇 시스템 요소기술 분석 및 개념설계
- 관련 기술 조사 및 시스템 관련사례 분석
- 외벽 유지관리 로봇 제어 시스템 기초 개념 설정
- 고층 구조물 작업 메커니즘 및 환경 분석
- 외벽 특수작업용 디바이스 및 툴 기술 현황 분석

■ 2차년도: 로봇 시스템 상세설계 및 구체화
- 외벽형식에 따른 최적 메커니즘 도출
- 외벽 등반 메커니즘 상세 설계
- 외벽 유지관리 로봇 사양 결정
- 외벽 특수작업용 디바이스/툴 핵심부품 상세설계

■ 3차년도: 통합 시스템 구축
- 건축물 종류에 따른 외벽 유형분류 및 분석
- 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇 시스템 메커니즘 개발
- 특수 작업용 로봇 Arm 제어 시뮬레이터 개발
- 테스트베드 환경실험을 통한 시스템 보완

■4차년도: 로봇 시스템 성능향상 및 현장 적용
- 외벽 유지관리를 위한 Tool 장착 메커니즘 설치，운용 一 임베디드 제어기의 로봇 구동/운용을 위한 시스템통합
- 작업환경 모니터링용 센서 시스템의 현장적용
- 로봇 테스트 베드 및 건물 최적 설치 기술 개발
- 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇 시스템 성능 평가 계획 수립

■5차년도: 로봇 시스템의 안정성 향상 및 실용화
- 로봇 통제 운용 시스템 현장적용 및 실용화
- 로봇 시스템의 임베디드 제어기 최적화 및 안정성 향상
- 로봇 통제 운용 시스템 현장 적용 및 실용화
- 임베디드 제어기/ 센서 시스템 최적화 및 안정성 향상
- 외벽 작업용 툴 시스템 통합 운용 및 사업모델 개발

■ 연구성과 활용방안

■ 연구성과 (기술적 성과)
- 고품질의 유지관리 서비스가 안정적으로 제공
- 시설물유지관리 차원의 안전관리기술 발전 및 시설물 장수화 시너지 창출
- 자동화로봇과 관련 타 부처의 개발정책에 일조
- 건설사업 및 시장의 활성화를 추구
- 건설 유지보수 기술 인력의 수급 부족 문제를 자동화를 통해 해결함으로 써 품질 안정화 및 생산성 향상 효과
- IT와 로봇 기술이 융합된 건설기술 개발을 통해 IT 및 로봇 기술 발전의 실용화 및 사업화 등의 시너지 효과 기대
- 고층 건축물 외벽의 다양한 재질 및 환경(요철，수분，부착물)에 강인하게 대응하는 이동 메커니즘의 핵심 원천기술 확보로 외벽 시공 및 유지관리 의 신공법 확보 가능

■ 연구성과 (사회 • 경제적 파급효과)
- 노무활용에 따른 리스크와 비용을 절감
- 미래첨단 시설물의 유지관리차원에서 보다 효율적인 관리 가능
- 시설물 유지관리 성능의 개선
- 작업인력의 인명과 재산피해를 최소화
- 시설물의 사용연한 증가 및 유지관리 비용 절감
- 고층 구조물 외벽 유지보수 작업의 자동화로 극한 및 3D 환경에 대응하는 건설로봇의 현장도입 실현 및 건설 자동화의 확산으로 건설업체의 대외 신임도 확보

■ 활용방안
- 본 연구는 기존기술 기반연구 사례들을 종합적 • 체계적으로 분석
- 건죽 구조물에 효과적으로 적용 가능한 맞줌 기술을 개발
- 고층 구조물 유지관리의 노무의존도 축소 및 품질향상을 추구
- 향후 기술개발의 표본을 제시하는 발판이 될 것임
- 개발한 모듈과 시스템은 특허와 소프트웨어 등록을 통한 실용화 추구 및 제품에 대한 권리를 확보
- 현장 수요와 적용성이 높은 기술을 패키지화 및 제품화할 것임
- 본 연구의 성과는 자동차，조선, 항공 분야에서도 활용될 수 있으며, 력 발전소，해저 및 극한지 환경，의료용 수술 로봇 둥에 사용되는 조종 로봇의 제어기술 개발에 응용 가능

Abstract ▼

IV. R&D Outcomes (1^st year of research)

Div. #1
■ Goal of Research : (Hanyang University) Development of integrated robot control system for built-in guide type building-facade maintenance robot
- Literature survey and searching state-of-the-art/ trend of robotic building ma

IV. R&D Outcomes (1^st year of research)

Div. #1
■ Goal of Research : (Hanyang University) Development of integrated robot control system for built-in guide type building-facade maintenance robot
- Literature survey and searching state-of-the-art/ trend of robotic building maintenance system
- Deriving concept design of main work process for building maintenance task, e. g., cleaning, painting, inspection of building-facade
- Concept design of integrated control system of built-in guide type robotic builiding maintenance system
- Determining specification of main control and communication system for tele-operation
- Designing and development of prototype

■ Goal of Research : (KICT) Analysis of Element Technologies for Built-in Guide Development
- Analysis of related cases, in which a built-in guide was applied to existing building structures
- Current status of curtain wall construction for high-rise buildings, research on exterior wall types, and strengths and weaknesses of each wall type
- Review of the related construction laws and analysis of drawbacks
- Development of improvements of design for the Built-in Guide by exterior wall type, construction process and material
- Development of element technologies for modularization and standardization of a Built-in Guide
- Development of performance conditions of the Guide Rail for a Built-in Guide type maintenance robot
- Configuration of a unit of the Guide Rail, considering the modular system

■ Goal of Research : (Korea University) Analysis of the essential technology and design of the concept about Built-in Guide type high-rise building maintenance robot system
- Analysis of Built-in Guide type high-rise building maintenance robot system
- Analysis and design of the essential technology about Built-in Guide type high-rise building maintenance robot system
- Research the applicatory technology for high-rise building site
- Basic design of moving/operating mechanism at high-rise building site
- Manufacturing Proto-Type based on the basic design

Div. #2
■ Goal of Research : (KIMM) Movement/work
- Examination and decision of gondolra Spec.
- Scenario planning for gondola operation

■ Goal of Research : mechanism and platform development of gondola-type robot
- Design of fastnenin^ on vertical wall system
- Robot system conceptual design
- 3D configuration of movement/work mechanism

■ Goal of Research : (KETI) Developing integrated control technology for gondola robot
- Manual: Manual for sensor specification of gondola robot that maintains building facade.
- Manual: Manual for sensor gateway of gondola robot that maintains building facade,
- Testing gondola robot posture sensors and manufacturing prototype.
- Conceptual design for integrated sensor system (RAM system)
- Developing interface board for sensors processing about posture and bulding facade*

■ Goal of Research : (Innotems ca ) Robot control system HMI development of gondola-type for outer-wall maintenance
- Interface technologies and research literature survey
- Interface item definition
- Interface definitiey processing speed
- Interface specification design

Div. #3
■ Goal of Research : (Poonglim co.) The development of system for a combined maintenance and management of high-rise building
- A basic design for tesing Gondola and built-in of Robotic System
- A process Analysis of the exterior cleaning and painting works of high-rise building and A quantitative Analysis of cleaning material
- Set up a wind gauge of high-rise building and the measurement of wind speed

■ Goal of Research : (SEON Eng. co. Ltd.) The development of the maintenance Robot System installing methods on the exterior walls of the high tier buildings
- Data Collection and State-of-the-Art
- The study of the High-rise building exterior wall connection detail
- The study of the High-rise building curtain wall connection detail

■ Goal of Research : (Daewha co. Ltd.) Development Tool and robotic arms for curtain wall in high-rise builings
- Data collection and analysis of the related technology
- Analysis of working mechanism and development of elementary technology for facade in buildings
- Draft and materialization of cleaning tool
- Design of variable partition brush roller
- Drafting of control and utility system for cleaning tool
- Manufacturing of prototype and field application test of cleaning tool

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 9
• SUMMARY ... 30
• 목차 ... 46
• CONTENTS ... 49
• 제1장 연구개발과제 개요 ... 51
• 1절 연구개발의 필요성 ... 51
• 1. 연구개발 목적 ... 51
• 2. 연구개발의 중요성 ... 55
• 2절 국내외 관련 기술 및 산업 동향 ... 81
• 1. 국내 기술 및 산업 동향 ... 81
• 2. 국외 기술 및 산업 동향 ... 93
• 3. 특허 동향 ... 101
• 4. 정부지원정책현황 ... 110
• 3절 종합 결론 ... 114
• 1. SWOT 분석 ... 114
• 2. 연구개발과제 및 대상기술의 중복성 ... 115
• 제2장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 118
• 가. 핵심성과 ... 118
• 1. 임베디드 통합제어기 최적화 설계 및 상용화 준비 ... 120
• 2. 오염도 (청소상태) 측정센서 적용 및 필드테스트 (장비?장치) ... 126
• 3. 원격조작 장치 개발 (시스템) ... 131
• 4. 수직로봇 플랫폼 현장적용성 평가 ... 134
• 5. 수평로봇 플랫폼 현장적용성 평가 ... 138
• 6. 통합현장 시연 ... 143
• 7. 빌트인가이드벽면유지관리 로봇 제품화 ... 146
• 8. 외장케이스 경량화 및 디자인 개발 ... 150
• 9. 빌트인가이드로봇 제조기술 ... 153
• 10. 수평이동식 곤돌라 행거 및 BMR 플랫폼 ... 154
• 11. 통합관제 모니터링 시스템 HMI ... 189
• 12. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 프레임 하중설계 및 성능분석 ... 206
• 13. 청소/도장용 Tool 로봇팔 및 모니터링 시스템 현장적용 ... 211
• 14. 로봇시스템 고정방법개발 ... 217
• 15. Guide Rail 및 C/W의 설계지원 기술개발 ... 225
• 나. 연구개발기술 ... 228
• 1. 통합센서시스템 ... 231
• 2. 무선 통신 모듈 ... 252
• 3. 통합 제어 알고리즘 및 H/W 모듈 ... 267
• 4. 수직이동로봇 설계/제작 ... 271
• 5. 수평이동로봇 설계/제작 ... 276
• 6. 외벽 유지관리 작업 Tool 시제품 설계 및 제작 ... 284
• 7. GUI 기반 Task plan 현장 적용 ... 287
• 8. 현장적용 후 비용효과 분석(보고서) ... 289
• 9. Operation DB ... 305
• 10. Fail safe 시나리오 ... 307
• 11. 건축디자인/설계의 효용성 검토 ... 309
• 12. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 프레임 하중설계 및 풍하중 분석 ... 313
• 13. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 현장 적용성 및 기술적 타당성 분석 ... 330
• 14. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 기술적/경제적 타당성 분석 ... 338
• 15. Test bed 적용실험을 통한 개발로봇의 실용성 확보 ... 350
• 16. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 안 전 보 건 가 이 드 라 인 작성 ... 355
• 17. 곤돌라형 외벽 유지관리 로봇의 생산성 및 경제성 분석 ... 358
• 18. Built in Guide형 외 벽청소 로봇시스템의 LCC 분석 ... 371
• 19. 고층 건축물 청소，도장 시스템 공정 및 문제점 분석 ... 383
• 20. 고층 건축물 현장 풍압검토 ... 397
• 21. Mock up 구조체 설계검토 ... 408
• 22. 현장Needs 분석 (청소/도장 로봇의 상용화 Needs 도출 및 분석 ... 410
• 23. 빌트인 가이드형 로봇시스템 고정방법 ... 422
• 24. 곤돌라형 로봇시스템 고정방법 ... 465
• 25. 도장용 Tool 개발 ... 542
• 26. 청소용 Tool 개발 ... 562
• 27. 좁은벽면 및 모서리 도장용 로봇팔 개발 ... 564
• 28. 작업현황 모니터링 개발 ... 569
• 29. LCC분석 모형개발 ... 570
• 30. Guide rail 설계기준(안) 및 시공기준(안)개발 ... 603
• 31. 제도개선(안) ... 649
• 32. 고층건축물 외벽용 Guide rail 및 커튼월(C/W) 모듈 개발 및 실구조물 적용 ... 661
• 33. 다양한 건축물에 적용가능한 Guide rail 및 커튼월 모듈 표준(안) 개발 ... 707
• 34. Guide Rail 소요수량 및 Frame 축소 모듈개발 ... 717
• 35. Guide Rail 및 C/W의 설계지원 기술개발 ... 730
• 끝페이지 ... 749