KR100517941B1 - 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법은 본체 케이스의 전면에 형성된 개구부에 배치되고 소정각도로 회동가능하게 설치되어 작은 장애물의 하단부를 밀기 위한 회동판과, 그 회동판이 배치되는 개구부의 내측에 형성되어 개구부로 들어오는 작은 장애물들을 수납하기 위한 장애물수납실과, 상기 회동판의 일측에 설치되어 회동판을 일정각도로 회동시키기 위한 회동기구로 구성되어, 청소기가 주행하는 중에 청소영역에 작은 장애물이 있으면, 청소기의 회동판을 회동시키고 주행하여 작은 장애물이 장애물수납실에 수납되어지도록 함으로써, 청소영역에 작은 장애물들이 많이 있는 경우에 불필요한 회피동작이 발생되지 않으므로 원할한 청소동작이 이루어지고, 작은 장애물들을 제거하며 청소가 이루어지므로 깨끗한 청소가 이루어진다.

Description

로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법{APPARATUS FOR REMOVING OBSTACLE OF ROBOT CLEANER AND METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청소시에 청소영역에 있는 장애물의 크기를 감지하고 작은 장애물을 선별적으로 제거하여 불필요한 회피동작 및 그에따라 발생되는 미청소역역을 감소시킬 수 있도록 한 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법에 관한 것이다.

로봇 청소기(robot cleaner)는 제어수단의 명령에 의해 센서를 이용하여 청소영역 및 장애물들을 감지하고, 그 청소영역을 주행하며 자동으로 청소를 하며, 기기의 내부에 구비되어 있는 배터리의 전원이 소진되면 소정위치에 별도로 마련되어 있는 충전대로 이동하여 충전을 하며, 충전을 마친 다음에는 다시 청소를 하던 본래의 위치로 복귀하여 청소를 하는 기기이다.

그리고, 상기와 같은 로봇 청소기의 내부에는 팬 모터와 필터가 구비되어 있고 저부에는 바닥의 먼지나 오물을 흡입하기 위한 흡입헤드가 구비되어 있으며, 그 흡입헤드의 주변에는 로봇 청소기를 주행시키기 위해 일정간격을 두고 설치되며 모터에 의해 구동되는 주바퀴와, 그 주바퀴에 의해 주행하는 청소기가 균형을 유지할 수 있도록 지지 및 회전하는 보조바퀴가 구비되어 있다.

즉, 상기와 같이 모터에 의해 구동되는 주바퀴의 회전에 의해 주행이 이루어지고, 그와 같이 주행하는 상태에서 팬 모터의 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물이 흡입헤드를 통하여 흡입되어 필터에 포집되어진다.

그런데, 상기와 같은 종래의 로봇 청소기는 청소영역내에 있는 큰 장애물은 물론 어린이들의 장난감같이 작은 장애물이 있어도 이를 감지하고 회피하여 청소를 하기 때문에 불필요한 회피동작으로 원할한 청소가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 불필요한 회피동작으로 인하여 비청소영역이 많이 발생됨에 따라 깨끗한 청소가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 청소기가 청소영역내에 있는 장애물들의 크기를 감지하여 작은 크기의 장애물은 제거하며 청소를 하여 원할하고 깨끗한 청소가 이루어지도록 하는데 적합한 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

패턴에 따라 청소영역을 주행함과 아울러 본체 케이스의 내부에 설치된 팬 모터의 의해 발생되는 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물을 흡입하는 흡입헤드가 하측에 구비되어 있는 로봇 청소기에 있어서,

상기 본체 케이스의 전면에 형성된 개구부에 배치되고 소정각도로 회동가능하게 설치되어 작은 장애물의 하단부를 밀기 위한 회동판과,

그 회동판이 배치되는 개구부의 내측에 형성되어 개구부로 들어오는 작은 장애물들을 수납하기 위한 장애물수납실과,

상기 회동판의 일측에 설치되어 회동판을 일정각도로 회동시키기 위한 회동기구를

포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치가 제공된다.

또한, 로봇 청소기가 청소영역을 주행하는 과정에서 장애물을 감지하는 단계와,

그 감지된 장애물의 크기를 감지하고 그 크기가 설정치 보다 큰 장애물이면 장애물을 회피하여 주행하는 단계와,

그 장애물의 크기가 설정치 보다 작으면 작은 장애물로 판단하여 장애물을 장애물수납실로 수납하는 단계를

순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 구석청소방법이 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 구석청소장치가 구비된 로봇 청소기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3는 본 발명에서 작은 장애물이 수납되는 과정을 보인 부분단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기는 본체 케이스(1)의 내측에 설치되어 흡입력을 발생시키기 위한 팬 모터(2)와, 그 팬 모터(2)의 전방에 설치되어 팬 모터(2)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 포집하기 위한 필터(3)를 구비하는 필터 컨테이너(4)와, 상기 본체 케이스(1)의 하측에 구비되어 필터 컨테이너(4)와 연결관(5)으로 연결되고 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하기 위한 흡입헤드(6)와, 상기 각 구성부품들의 동작을 제어하기 위한 제어수단(미도시)을 구비한다.

그리고, 상기 본체 케이스(1)의 하측에는 모터(미도시)에 의해 구동이 되는 한쌍의 주바퀴(9)가 일정간격을 두고 설치되어 있고, 그 주바퀴(9)의 후위에는 본체 케이스(1)를 지지함과 아울러 수평을 유지하는 수개의 보조바퀴(10)가 설치되어 있다.

또한, 상기 본케 케이스(1)의 내부에는 충방전이 이루어지는 배터리(21)가 설치되어 있고, 후면에는 충전단자(26)를 구비한 충전단자부(25)가 구비되어 있으며, 실내의 벽면(74)에 설치된 전원단자부(23)에는 접속단자(22)가 설치되어 있어서, 충전단자(26)가 접속단자(22)에 접속된 상태에서 본체 케이스(1)의 내부에 설치된 배터리(21)의 충전이 이루질 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 전원단자부(23)의 하측에는 청소기의 본체 케이스(1)를 전원단자부(23)로 유도하기 위한 광신호를 발광하는 발광부(42)가 설치되어 있고, 상기 충전단자부(25)의 하측에는 상기 발광부(42)에서 발광되는 광신호를 수광할 수 있는 수광부(41)가 설치되어 있다.

또한, 상기 본체 케이스(1)의 전면에는 일정부분 제거되어 사각형의 개구부(50)가 형성되어 있다. 그리고, 그 개구부(50)의 상,하측에 는 장애물의 크기와 위치를 감지하기 위한 장애물감지센서(51:51a,51b)가 각각 설치되어 있고, 그 개구부(50)의 내측에는 작은 장애물들을 수납할 수 있는 소정공간의 장애물수납실(52)이 형성되어 있으며, 상기 개구부(50)에는 소정각도로 회동가능하게 회동됨과 아울러 개구부(50)를 복개하는 회동판(53)이 설치되어 있고, 그 회동판(53)의 주변에는 회동판(53)을 회동시키기 위한 회동기구(54)가 설치되어 있다.

상기 회동기구(54)는 상기 회동판(53)의 하단부에 고정되어 있는 회동핀(61)과, 그 회동핀(61)의 일단부에 모터축이 결합되는 정,역회전모터(62)로 구성되어있다.

상기 회동판(53)은 소정두께와 면적을 가지는 사각판체로서, 상단부 내측에는 작은 장애물(200)의 하단부를 밀때 작은 장애물(200)이 중심을 잃고 용이하게 쓰러질 수 있도록 단부를 향하여 경사지게 경사부(53a)가 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 71 배기구이고, 73은 청소영역감지센서이고, 74는 벽면이다.

상기와 같이 구성된 본 발명이 구비된 로봇 청소기(100)는 사용자가 동작버튼을 누르면 청소기(100)가 설정된 패턴에 따라 청소영역을 주행하고, 그와 같이 청소기(100)가 청소영역을 주행할때에 팬 모터(2)가 구동이 되며 흡입력이 발생되어 그 발생되는 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물이 흡입헤드(6)를 통하여 흡입된 후 연결관(5)을 통하여 필터(3)에 포집되어 진다.

그리고, 상기와 같이 청소가 이루어지는 로봇 청소기(100)가 주행을 하는 과정에서 장애물이 발견되면 장애물의 크기를 감지하고, 그 감지된 장애물이 작은 장애물(200)인 경우에는 정,역회전모터(62)를 시계방향으로 회전시켜서 도 3에서 일점쇄선으로 표시한 것과 같이 회동판(53)의 단부가 바닥을 향하도록 회동시켜서 장애물수납실(52)의 전방 개구부(50)가 열리도록 한다.

그와 같은 상태에서 작은 장애물(200)이 있는 방향으로 청소기(100)를 주행시키면 회동판(53)의 단부(53a)가 작은 장애물(200)의 하단부를 밀게되어 작은 장애물(200)은 중심을 잃어서 회동판(53)이 있는 방향으로 기울어지며 굴러 도3의 점선의 화살표로 표시된 장애물수납실(52)에 수납되어지며, 장애물수납동작을 마치면 정,역회전모터(62)가 시계반대방향으로 회전하는 것에 의해 회동판(53)이 회동되어 개구부(50)를 막고 있는 상태에서 주행 및 청소를 계속하게 된다.여기서, 장애물의 크기가 상부 장애물감지센서(51a)의 높이보다 크다면, 상부 장애물감지센서(51a)와 하부 장애물감지센서(51b) 모두가 장애물을 인식하는데, 이 경우 장애물의 크기가 너무 크기 때문에 장애물수납실(52)에 수납할 수 없으므로 회피 주행을 하게 된다.또한, 장애물의 크기가 상부 장애물감지센서(51a)의 높이보다 작고 하부 장애물감지센서(51b)의 높이보다 크다면 하부 장애물감지센서(51b)만이 장애물을 인식하게 되고, 따라서 장애물을 장애물수납실(52)에 수납하여 청소를 계속 수행하게 된다.그리고, 장애물의 크기가 하부 장애물감지센서(51b)의 높이보다도 작다면 어떠한 장애물감지센서(51a, 51b)도 장애물을 인식하지 못하게 되고, 그대로 주행하면서 그 장애물 즉, 실질적인 쓰레기를 흡입하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 로봇 청소기(100)에 의해 작은 장애물(200)이 수납되는 동작을 포함한 로봇 청소기(100)의 운전동작을 도 4를 참조하여 단계별로 자세히 설명하면 다음과 같다. S는 각 단계(step)를 나타낸다.

사용자가 로봇 청소기(100)의 동작버튼을 조작하여 청소가 시작되면 팬 모터(2)가 회전을 하여 바닥의 먼지나 오물이 흡입헤드(6)를 통하여 흡입될 수 있도록 흡입력이 발생됨과 아울러 제어수단에서 패턴을 선택하고 패턴주행경로를 생성한다.(도 4의 S1)

다음, 주바퀴(9)가 구동되어 청소기(100)를 패턴에 따라 주행시킨다.(도 4의 S2)

다음, 상기와 같이 주행되는 청소기(100)의 주행경로 상에 장애물이 있는 경우에 이를 감지한다.(도 4의 S3)

다음, 상기와 같이 감지된 장애물의 높이를 검출하는데, 이와 같은 장애물의 높이검출은 개구부(50)의 상측에 설치된 상부 장애물감지센서(51a)와 하부 장애물감지센서(51b)로 검출을 한다.(도 4의 S4)만일, 상부 장애물감지센서(51a)와 하부 장애물감지센서(51b) 모두 장애물을 인식하였다면 장애물의 높이가 상부 장애물감지센서(51a)의 높이보다 높은 경우이므로 장애물의 높이가 너무 높은 경우가 되며, 하부 장애물감지센서(51b)만이 장애물을 인식하면 장애물의 높이가 상부 장애물감지센서(51a)의 높이보다는 낮고 하부 장애물감지센서(51b)의 높이보다는 높은 경우이므로 수납해야할 적절한 높이의 장애물이 되는 것이다.(도 4의 S5)

따라서, 상기와 같이 검출된 장애물의 높이가 미리 설정한 하한치(α)와 상한치(β)내에 있는지를 판단하여 장애물이 개구부(50)를 통하여 장애물수납실(52)로 수납될 수 있는 높이인지를 판단하는 것이다.

다음, 검출된 장애물의 높이가 설정치를 벗어나는 경우에는 그 장애물을 회피하여 주행을 한다.(도 4의 S6)

다음, 검출된 장애물의 높이가 설정치 이내인 작은 장애물(200)인 경우에는 정,역회전모터(62)를 시계방향으로 회전시켜서 회동판(53)이 바닥을 향하도록 회동시킨 상태에서 작은 장애물(200)이 있는 방향으로 청소기(100)를 주행시켜서 회동판(53)의 단부가 작은 장애물(200)의 하단부를 밀어서 작은 장애물(200)이 넘어지며 장애물수납실(52)로 수납되어지도록 한다.(도 4의 S7)

다음, 상기와 같이 장애물수납실(52)에 작은 장애물(200)이 수납되면 패턴에 따라 계속 주행을 하며 청소를 완료되었는지를 판단하여 완료되지 않았으면 계속 주행을 한다.(도 4의 S8)

다음, 청소가 완료되었으면 청소기를 충전대로 복귀시키는 동시에 충전이 이루어지도록 하여 모든 청소동작을 종료시킨다.(도 4의 S9)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치 및 그 방법은 청소기가 주행하는 중에 청소영역에 작은 장애물이 있으면, 청소기의 회동판을 회동시키고 주행하여 작은 장애물이 장애물수납실에 수납되어지도록 함으로써, 청소영역에 작은 장애물들이 많이 있는 경우에 불필요한 회피동작이 발생되지 않으므로 원할한 청소동작이 이루어지고, 작은 장애물들을 제거하며 청소가 이루어지므로 깨끗한 청소가 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구석청소장치가 구비된 로봇 청소기의 사시도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3는 본 발명에서 작은 장애물이 수납되는 과정을 보인 부분단면도.

도 4는 본 발명에서 운전중에 작은 장애물이 수납되는 과정을 보인 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본체 케이스 2 : 팬 모터

6 : 흡입헤드 50 : 개구부

52 : 장애물수납실 53 : 회동판

53a : 경사부 54 : 회동기구

61 : 회동핀 62 : 정,역회전모터

Claims (5)

1. 패턴에 따라 청소영역을 주행함과 아울러 본체 케이스의 내부에 설치된 팬 모터의 의해 발생되는 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물을 흡입하는 흡입헤드가 하측에 구비되어 있는 로봇 청소기에 있어서,

   상기 본체 케이스의 전면에 형성된 개구부에 배치되고 소정각도로 회동가능하게 설치되어 작은 장애물의 하단부를 밀기 위한 회동판과,

   그 회동판이 배치되는 개구부의 내측에 형성되어 개구부로 들어오는 작은 장애물들을 수납하기 위한 장애물수납실과,

   상기 회동판의 일측에 설치되어 회동판을 일정각도로 회동시키기 위한 회동기구를

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회동판의 단부에는 단부를 향하여 경사지게 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회동기구는 상기 회동판의 하단부에 고정되어 있는 회동핀과,

   그 회동핀의 일단부에 모터축이 결합되는 정,역회전모터로

   구성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거장치.
4. 로봇 청소기가 청소영역을 주행하는 과정에서 장애물을 감지하는 단계와,

   감지된 상기 장애물의 크기를 판단하는 단계와,

   상기 장애물이 큰 장애물이면 그 장애물을 회피하여 주행하는 단계와,

   상기 장애물이 작은 장애물이면 그 장애물을 장애물수납실로 수납하는 단계를

   순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 장애물의 크기를 판단하는 단계는,

   상기 장애물이 상부 장애물감지센서와 하부 장애물감지센서 모두에서 감지되면 큰 장애물로 판단하고,

   상기 장애물이 하부 장애물감지센서에서만 감지되면 작은 장애물로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 장애물 선별제거방법.