Vertical error control for a perfect façade cleaning robot equipped on a gondola

Abstract

현대에서 지속적으로 많은 고층 빌딩들의 수가 늘어나고있고, 이에 따라 건물의 외벽 청소 및 관리에 대한 수요가 늘어나고 있다. 이러한 수요를 바탕으로 다양한 외벽 청소 로봇이 개발되고 있으며, 자동화 된 외벽청소 로봇을 통해 위험작업으로부터 인부들을 보호하려는 노력 또한 이루어지고 있다. 이런 로봇에 있어서 온전한 벽면 청소는 필수적이고, 이를 수행하기 위해서는 외벽 구조물 등의 장애물을 극복하는 동시에 이 주변을 청소해야한다. 현재 개발된 로봇들은 기구적, 혹은 단순 제어를 통해 장애물을 극복하고 있다. 하지만 대부분의 경우 온전히 장애물을 극복하지 못하거나, 극복 과정에서 장애물 주변에 미청소 영역이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이 논문에서는 장애물 위치 센싱을 기반으로 한 z 축 매니퓰레이션 및 제어를 통해 온전히 장애물을 극복함과 동시에 미청소 영역을 최소화할 수 있도록 한다. 또한 z 축 매니퓰레이션 및 센서 기반 제어 적용의 유무에 따른 결과를 통해 장애물 극복시에 상기 방식에 따른 로봇의 성능 차이를 확인할 수 있도록 한다.|In recent times, high-rise buildings are being constantly constructed, and therefore the demand for cleaning and managing the façades is increasing. Based on this demand, various automated façade-cleaning robots are being developed, which would also protect workers from performing such dangerous work. The purpose of these robots is to overcome obstacles such as façade structures and clean them completely. At present, newly developed robots are overcoming obstacles through mechanical or simple control mechanisms. However, in most cases, it can be seen that areas around the obstacle remain unclean because of failure to eliminate disturbances caused by the gondola operation. In this study, z-axis manipulation and H∞ control based on obstacle location sensing allow us to completely overcome obstacles while eliminating disturbances and minimizing uncleaned areas. In addition, the difference in the cleaning performance of the robot according to the appliance of the z-axis manipulation and sensor based control is confirmed.