KR100522282B1 - 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치에 관한 것이며 그 목적은 흡입구체가 임의의 방향으로 접근하여 구석 청소를 수행할 수 있도록 360°자유롭게 회전이 가능하며, 캐스터 기능이 있는 바퀴에 의해 로봇의 진행 방향과 수직하게 따라감으로 인해 넓은 청소영역을 가지고, 별도의 슬라이드나 힌지 운동을 통하여 요철 승월이 가능하도록 하며, 외부에서 충격을 받을 경우 발생되는 충격 또한 감쇠할 수 있는 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 자동 청소로봇에 돌출 연결되어 바닥의 먼지등을 흡입하는 흡입장치에 있어서, 상기 흡입장치는 바닥에 밀착되어 먼지 및 이물질을 빨아들이며 바닥과 수직한 축으로 무한 회전하고 벽면(600)등의 장애물(250)과의 마찰 및 마모를 방지하기 위해 양측면에 롤러(210)가 부착되어 있는 흡입구체(200)와, 요철승월 및 완충을 위해 상기 흡입구체(200)에 경사지게 연결되어 슬라이드 되는 흡입부(300)와, 또는 흡입구체(200)에 일측이 연결되고 타측은 자동 청소로봇(400)과 힌지(340)로 연결되어 있는 흡입부(300)로 구성된 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치{suction equipment following moving direction of vacuum cleaning robot}

본 발명은 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입구체가 360°자유롭게 회전이 가능하고 캐스터 기능이 있는 바퀴에 의해 로봇의 진행 방향과 수직하게 따라감으로 인해 넓은 청소영역을 가져 구석청소에 유리하며 별도의 슬라이드나 힌지 운동을 통하여 요철 승월이 가능하도록 하며, 흡입장치가 장애물을 승월하기 위한 흡입부의 구조를 슬라이드 구조 또는 힌지구조로 이루어진 흡입부를 결합할 수 있는 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치를 제공함에 있다.

일반적으로 자동 청소로봇이란 사용자가 조작하지 않아도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 이동하면서 청소하는 기기를 말한다. 상기 자동 청소로봇은 흡입장치를 몸체 일체형과 분리형으로 나눌 수 있으며, 일체형은 대부분 로봇의 몸체 하단에 흡입장치가 부착되어 있어, 로봇의 이동에 의해서만 흡입장치의 위치 및 방향이 설정된다. 분리형의 경우 대부분의 캐니스터(canister)형 진공청소기와 같이 흡입관과 노즐이 몸체로부터 돌출되어 있는데 이러한 경우 작업자에 의해 흡입장치의 위치 및 방향이 몸체와는 별도로 구현될 수 있어 청소하기에 편리하다. 그러나 흡입구체를 작업자가 하는 것과 같이 로봇이 조정하는 것은 별도의 제어 알고리듬이 필요하며 복잡한 구조를 지닌다.

종래에는 삼성광주전자의 10-1998-002983의 경우 흡입장치는 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출됨과 더불어 상부에 설치된 핸디청소기와 연통되는 흡입관을 통해 먼지등이 유입되도록 흡입부를 갖추고, 이 흡입부에 상부가 상하로 슬라이드 되도록 탄력적으로 끼워짐과 더불어 하부 양단의 외륜이 구름마찰을 하면서 청소바닥면의 먼지 등을 유입할 수 있도록 연통되어 구성되고, 장애물을 통과할 경우 흡입장치에 부착된 탄성부재에 의해 흡입부가 수직방향으로 슬라이드 되어 장애물을 승월한다.

상술한 바와 같은 종래의 구성에 의하면 바닥과 마찰을 하는 바퀴의 크기가 흡입부를 감싸기 위해 상당히 커져야 하고, 또한 수직방향의 충격은 탄성부재에 의해 환화될 수 있지만 타 방향에서의 충격은 바퀴의 탄성외에는 완화시키지 못하게 되며 흡입구가 로봇에 일체형으로 되어 있어 로봇의 이동에 의해서만 흡입구의 위치와 방향이 설정되어 청소성능을 보장할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로 흡입구체가 360°자유롭게 회전이 가능하고 캐스터 기능이 있는 바퀴에 의해 로봇의 진행 방향과 수직하게 따라감으로 인해 넓은 청소영역을 가지며 흡입구체에 경사지게 슬라이드 되는 흡입부를 설치하거나, 또는 흡입부를 힌지로 자동 청소로봇과 연결하여 요철의 통과시나 외부에서 충격을 받을시에 슬라이드 되거나, 힌지가 회전하여 충격을 감쇠할 수 있으며, 흡입구체 양측에 롤러가 부착되어 벽면이나 장애물과의 마찰시 마모를 방지할 수 있는 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 자동 청소로봇에 돌출 연결되어 바닥의 먼지등을 흡입하는 흡입장치에 있어서, 바닥에 밀착되어 먼지 및 이물질을 빨아들이며 바닥과 수직한 축으로 무한 회전하고 벽면등의 장애물과의 마찰 및 마모를 방지하기 양측면에 위해 롤러가 부착되어 있는 흡입구체와, 상기 흡입구체에 일측이 연결되고 타측이 자동 청소로봇에 연결되어 있는 흡입부로 구성된 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 구성 및 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 슬라이드 구조의 개략적 사시도와 정면도 및 측면도로서, 흡입장치(100)는 360°자유롭게 회전이 가능하며 바닥의 먼지 및 이물질을 흡입하는 흡입구체(200)와, 상기 흡입구체(200) 상부에 일측이 연통 결합되고 타측이 자동 청소로봇과 연결되어 먼지 및 이물질이 이동하는 흡입부(300)로 구성된다.

상기 흡입구체(200)의 하측 전방부 양측에 다수개의 평형유지 바퀴(240)가 부착되어 지면과 평행한 간격을 유지시켜 주고, 하측 후방부 중심에는 다수개의 캐스터용 바퀴(230)가 결합되어 자동 청소로봇(400)이 이동하거나 회전하는 방향으로 회전하여 추종할 수 있도록 캐스터 기능을 구현하며, 양측 모서리부에는 롤러(210)가 부착되어 벽면(600)이나 장애물(250)과의 마찰 및 마모를 방지한다.

상기 캐스터용 바퀴(230)는 구름 바퀴, 볼 캐스터, 옵셋 캐스터를 사용할 수 있으며, 이들 캐스터용 바퀴(230)는 흡입구체(200)에서 스프링으로 탄성력을 가지며 수직으로 슬라이드 하는 구조로 지면과 밀착된다.

도 2 는 본 발명의 장애물 승월시 흡입부의 슬라이드 구조의 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 장애물 승월시 흡입부의 힌지구조의 작용을 나타낸 측면도로서, 흡입부(300)는 흡입구체(200)에 경사지게 결합되며 외측으로 스프링(220)이 끼워져 있는 흡입내관(320)과, 상기 흡입내관(320)의 외측으로 삽입되어 흡입내관(320)이 슬라이드 되도록 가이드 해주며 자동 청소로봇(400)과 결합되어 있는 흡입외관(310)으로 구성된다.

상기 슬라이드 구조의 흡입부(300)는 흡입구체가 장애물을 승월할 경우 흡입내관(320)에 삽입된 스프링(240)이나 혹은 탄성부재의 탄성작용에 의해 장애물(250)의 높이만큼 흡입내관(320)이 흡입외관(310)의 내측으로 삽입되어지고 장애물(250)을 승월한 후 흡입내관(320)은 다시 흡입외관(310)의 외측으로 탄성 복원되어져 바닥과 밀착된다.

또한 상기 흡입부(300)는 흡입구체에 연결된 흡입관(330)과, 상기 흡입관(330)의 끝단에 고무엘보(350)가 연결되어 있으며, 흡입관(330)의 측면에 설치된 브라켓(360)에 힌지(340)가 흡입관(330)과 연결되어 있는 것으로 구성된다.

상기 힌지구조의 흡입부(300)는 흡입구체(200)가 장애물(250)을 승월할 경우 자동 청소로봇(400)이 이동하면서 흡입구체(200)가 장애물에 걸리게 되면 자동 청소로봇(400)과 고무엘보(350)가 신축하고 힌지(340)가 회전하여 흡입부가 들려지게 되어 상기 흡입부에 연결되어 있는 흡입구체(200)가 장애물을 승월하게 되며, 장애물을 승월한 후에는 자중에 의해 바닥과 밀착된다.

도 4 는 본 발명의 자동 청소로봇의 진행방향에 대한 흡입구체의 흡입방향을 나타낸 개략도로이고, 도 5 는 본 발명의 자동 청소로봇의 회전방향에 대한 흡입구체의 흡입방향을 나타낸 개략도로서, 자동 청소로봇(400)이 전진 및 후진 방향으로 이동하거나, 회전할 경우 흡입구체(200)는 하측 뒷부분에 부착된 캐스터용 바퀴(230)에 작용하는 마찰력과 회전 중심 뒷부분의 무게중심에 뒷부분에 잡혀 흡입구체(200)의 회전 중심 뒷부분에 배치된 무게 중심으로 인한 관성에 의해 자동 청소로봇(400)의 운동방향 으로 흡입구체(200)의 회전이 유도되어 지면과 수직한 축으로 자유롭게 회전하면서 자동 청소로봇(400)의 회전 방향이나 진행방향에 수직하게 따라가게 된다.

도 6 은 흡입구체의 회전에 대한 청소범위를 나타낸 개략도로서, (가)는 흡입구체(200)를 회전하지 않고 청소를 할 경우 자동 청소로봇(400)이 진행하는 쪽으로만 청소가 이루어지게 되어 청소면적(500)이 매우 작아져 청소를 여러 번 해야 하며, 청소면적(500)보다 넓은 폭을 갖는 자동 청소로봇의 바퀴(410)에 먼지가 묻게 되어 청소 후 바퀴에 묻은 먼지를 청소해 주어야 하고, 청소가 된 영역에 바퀴의 먼지가 다시 묻게 된다.

그리고 (나)는 흡입구체(200)를 고정한 상태에서 자동 청소로봇(400)의 몸체만 회전시킬 경우 청소면적(500)은 넓어지지만 길이방향으로는 적은 면적만 청소가 이루어진다. 따라서 청소 속도를 매우 느리게 하여 몸체가 제자리로 돌아온 후 청소된 영역을 넘어 가도록 해야 하며, 또한 실제로는 흡입구체(200)는 앞부분으로만 청소 성능을 보장할 수 있는데 흡입구체(200)의 옆부분으로 움직이게 되므로 청소 성능을 보장 할 수 없다.

그래서 (다)에서와 같이 자동 청소로봇(400)의 이동 및 회전방향으로 흡입구체를 회전시켜 청소면적(500)을 증가시키고, 길이방향에 대해서도 넓은 면적을 청소할 수 있으므로 청소 속도를 향상 시킬 수 있으며, 흡입구체(200)의 앞부분으로만 청소가 되므로 청소 성능이 매우 향상된다.

도 7 은 본 발명의 청소면적의 최대화를 위한 흡입구체의 회전구조도이고, 도 8 은 본 발명의 벽면 청소 범위를 비교한 개략도로서, 벽면(600)이나 구석진 부분을 청소하게 될 경우 구석 부분에서 청소 할 수 없는 영역이 존재하게 되는데, 여기서 흡입구체(200)가 회전하지 않으면 흡입구체(200)의 옆면으로 자동 청소로봇(400)이 진행하게 되므로 청소 성능을 보장할 수 없게 된다. 그러나 흡입구체(200)가 회전하여 벽면(600)을 따라 이동할 수 있고, 벽면(600)에 완전히 접촉할 수 있어 최대한의 면적을 청소한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 흡입구체가 회전이 가능하고, 이 회전 중심과 일정간격을 떨어져 지면과 접촉하는 캐스터용 바퀴를 부착하여 수동적인 자유도를 부여함으로서, 청소하고자하는 다양한 영역의 형상에 대해 자동 청소로봇의 이동 없이 흡입구체가 접근하여 청소할 수 있으며, 넓은 청소 영역을 가져 효율이 뛰어남은 물론 흡입부가 흡입구체에 경사지게 연결되어 슬라이드 되거나, 자동 청소로봇과 힌지로 연결됨으로서 장애물을 쉽게 넘을 수 있고 충격을 완화할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명의 슬라이드 구조의 개략적 사시도와 정면도 및 측면도,

도 2 는 본 발명의 장애물 승월시 흡입부의 슬라이드 구조의 단면도,

도 3 은 본 발명의 장애물 승월시 흡입부의 힌지구조의 작용을 나타낸 측면도,

도 4 은 본 발명의 자동 청소로봇 진행방향에 대한 흡입구체의 흡입방향을 나타낸 개략도,

도 5 는 본 발명의 자동 청소로봇의 회전 방향에 대한 흡입구체의 흡입방향을 나타낸 개략도,

도 6 는 본 발명의 흡입구체의 회전에 대한 청소범위를 비교한 개략도,

도 7 는 본 발명의 청소면적의 최대화를 위한 흡입구체의 회전구조도,

도 8 은 본 발명의 벽면 청소 범위를 비교한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 흡입장치 (200) : 흡입구체

(210) : 롤러 (220) : 스프링

(230) : 캐스터용 바퀴 (240) : 평형유지 바퀴

(250) : 장애물 (300) : 흡입부

(310) : 흡입외관 (320) : 흡입내관

(330) : 흡입관 (340) : 힌지

(350) : 고무엘보 (360) : 브라켓

(400) : 자동 청소로봇 (410) : 자동 청소로봇 바퀴

(500) : 청소면적 (600) : 벽면

Claims (5)

1. 자동 청소로봇에 돌출 연결되어 바닥의 먼지등을 흡입하는 흡입장치에 있어서,

   상기 흡입장치는 바닥에 밀착되어 먼지를 빨아들이며 바닥과 수직한 축으로 무한 회전하고 벽면(600)등의 장애물(250)과의 마찰 및 마모를 방지하기 위해 양측면에 롤러(210)가 부착되어 있는 흡입구체(200)와, 상기 흡입구체(200)에 일측이 연결되고 타측이 자동 청소로봇에 연결되어 있는 흡입부(300)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡입구체(200)는 하측 전방부에 지면과 흡입구체(200)와의 간격을 평행하게 유지시키기 위하여 다수개의 평행유지 바퀴(240)가 부착되고, 하측 후방부에자동 청소로봇(400)의 이동이나 회전시 자동 청소로봇(400)의 진행방향을 추종하는 다수개의 캐스터용 바퀴(230)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 캐스터용 바퀴(230)는 흡입구체(200)에서 스프링으로 탄성력을 가지며 수직으로 슬라이드 하여 지면과 밀착할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡입부(300)는 흡입구체(200)의 상부에 경사지게 연결된 흡입내관(320)과, 상기 흡입내관(320)의 외측으로 삽입되고 자동 청소로봇(400)에 연결되어 있는 흡입외관(310)으로 구성되고, 상기 흡입내관(320)에 끼워져 흡입외관(310)의 내측에서 흡입구체(200)를 하측방향으로 탄성복원력을 가하는 탄성부재가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 청소로봇의 진행방향을 추종하는 흡입장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡입부(300)는 흡입구체(200)의 상부에 연결된 흡입관(330)과, 상기 흡입관(330)의 끝단에 연결된 고무엘보(350)와, 상기 흡입관(330)의 측면에 브라켓(360)이 설치되고, 상기 브라켓(360)을 통해 힌지(340)가 흡입관(330)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 청소로봇의 진행 방향을 추종하는 흡입장치.