KR100596482B1 - 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조 - Google Patents

Abstract

흡입구 쪽의 높이를 조절하여 카페트나 문턱 등을 넘어갈 수 있도록, 한쌍으로 이루어지는 주행바퀴의 중심선을 기준으로 전체의 무게중심이 위치하는 쪽의 청소용 로봇 몸체의 하면에 설치되는 승월바퀴와, 상기 몸체의 내부에 설치되는 승월용 모터와, 상기 승월용 모터의 회전에 대응하여 상기 승월바퀴의 높이를 조절하는 것에 의하여 진행방향 앞쪽 모서리를 승강시키는 승강기구를 포함하여 이루어지는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조를 제공한다.

승강기구는 승월용 모터의 축에 설치되는 구동휠과, 구동휠에 맞물려 회전하고 몸체에 정위치 회전이 가능하도록 설치되며 내면에 나사산이 형성되는 종동휠과, 종동휠의 나사산에 나사결합되고 하부 끝부분에는 승월바퀴가 설치되는 리드스크류를 포함한다.

청소, 로봇, 자동 청소기, 흡입구, 승월구조, 문턱, 카페트, 높이, 조절

Description

흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조 {Climbing Structure for Mobile Robot with Suction Assembly}

도 1은 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 일실시예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 일실시예를 적용한 청소용 로봇을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2의 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇에 있어서 덮개를 제거한 상태를 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 2의 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇을 나타내는 저면도이다.

도 5는 도 2의 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇에 있어서 보조바퀴의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 또 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 또 다른 실시예에 있어서 흡입구승강기구의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 10은 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 또 다른 실시예에 있어서 흡입구승강기구의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.

도 11은 도 10의 흡입구승강기구를 적용한 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇을 이용하여 카페트 위를 청소하는 상태를 나타내는 측면도이다.

도 12는 도 10의 흡입구승강기구를 적용한 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇을 이용하여 경사면을 청소하는 상태를 나타내는 측면도이다.

본 발명은 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카페트나 문턱 등을 넘어갈 수 있도록 흡입구 쪽의 높이를 조절할 수 있는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조에 관한 것이다.

일반적으로 청소용 로봇은 사용자의 조작이 없이 스스로 이동하면서 정해진 구역 내를 청소하는 자동 청소기를 말한다.

종래 청소용 로봇에 있어서 흡입구는 몸체에 일체로 설치되거나 별도의 부품으로 제조되어 몸체에 부착 설치된다.

상기에서 흡입구가 몸체에 일체로 설치되는 경우에는 흡입구가 몸체의 저면에 설치되고, 흡입구가 별도의 부품으로 제조되어 몸체에 부착 설치되는 경우에는 몸체로부터 흡입관과 흡입노즐이 돌출되어 설치된다.

그리고 종래 청소용 로봇의 몸체 저면에는 주행을 위한 바퀴가 설치되고, 몸체 내부에 설치되는 주행용 모터의 회전력을 전달받아 바퀴가 회전하면서 자주식으로 이동하도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래 청소용 로봇에 있어서는 주행중에 카페트나 문턱 등을 만나는 경우 이를 타넘어가기 위한(승월하기 위한) 승월기구가 설치되지 않아 실제 청소를 행하는 경우 청소가 불충분하게 행해진다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카페트나 문턱 등을 넘어갈 수 있도록 흡입구 쪽의 높이를 조절할 수 있는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조는 한쌍으로 이루어지는 주행바퀴의 중심선을 기준으로 전체의 무게중심이 위치하는 쪽의 청소용 로봇 몸체의 하면에 설치되는 승월바퀴와, 상기 몸체의 내부에 설치되는 승월용 모터와, 상기 승월용 모터의 회전에 대응하여 상기 승월바퀴의 높이를 조절하는 것에 의하여 진행방향 앞쪽 모서리를 승강시키는 승강기구를 포함하여 이루어진다.

상기 승강기구는 상기 승월용 모터의 축에 설치되는 구동휠과, 상기 구동휠에 맞물려 회전하고 상기 몸체에 정위치 회전이 가능하도록 설치되며 내면에 나사산이 형성되는 종동휠과, 상기 종동휠의 나사산에 나사결합되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴가 설치되는 리드스크류를 포함하여 이루어진다.

또 상기 승강기구는 상기 승월용 모터의 축에 설치되는 구동휠과, 상기 구동휠에 맞물려 회전하고 상기 몸체에 정위치 회전이 가능하도록 설치되는 종동휠과, 상부 끝부분은 상기 종동휠의 아래쪽에 고정 설치되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴가 설치되는 바퀴지지봉을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

다음으로 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 일실시예는 도 1∼도 4에 나타낸 바와 같이, 이동로봇의 몸체(10)에 있어서 전체의 무게중심이 위치하는 쪽의 하면에 설치되는 승월바퀴(82)와, 상기 몸체(10)의 내부에 설치되는 승월용 모터(86)와, 상기 승월용 모터(86)의 회전에 대응하여 상기 승월바퀴(82)의 높이를 조절하는 것에 의하여 진행방향 앞쪽 모서리를 승강시키는 승강기구(80)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 이동로봇의 몸체(10)에는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 주행바퀴(16)와 이동용 모터(15)가 설치된다.

상기 주행바퀴(16)는 2∼4개 정도 설치하는 것이 바람직하며, 좌우에 2개만 설치하는 것이 이동방향의 제어와 구조의 단순성에서 우수한 효과가 있으므로 가장 바람직하다.

상기 주행바퀴(16)는 소정의 간격을 두고 한쌍으로 설치되고, 상기 주행바퀴(16)는 자유로운 회전방향의 제어를 위하여 좌우 각각에 별도의 이동용 모터(15)를 설치하는 것이 바람직하다. 즉 한쪽 이동용 모터(15)를 정지한 상태에서 다른쪽 이동용 모터(15)를 구동하는 것에 의하여 정지된 쪽으로의 회전이 가능하도록 구성한다.

상기와 같이 주행바퀴(16)를 한쌍으로 설치하는 경우에는 주행바퀴(16)의 중심선(축선)을 연결하는 선을 기준으로 시이소 운동이 이루어지며 어느 한쪽에 무게중심이 위치하게 되며, 상기 승강기구(80) 및 승월바퀴(82)는 무게중심이 위치하는 쪽에 설치한다.

또 상기 몸체(10)에는 덮개(20)가 조립 설치되고, 상기 몸체(10)의 전진방향 앞쪽에는 상기 몸체(10)의 테두리보다 바깥쪽으로 일부를 돌출시켜 설치되며 바닥면에는 길게 흡입구멍(33)이 형성되는 흡입구(30)가 설치된다.

상기 흡입구(30)는 상기 몸체(10)에 대하여 소정의 각도로 회전가능하게 설치하는 것도 가능하고, 상기 몸체(10)에 고정 설치하는 것도 가능하다.

또 상기 흡입구(30)는 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 몸체(10) 외부에 설치되고 저면에는 흡입구멍(33)이 형성되는 홉입몸체(32)와, 상기 흡입몸체(32)의 상면에 연결 설치되고 흡입되는 공기와 이물질이 이동하는 통로인 흡입관(34)을 포함하여 이루어진다.

상기 흡입몸체(32)는 상기 몸체(10)에 고정 설치하는 경우에도 상기 흡입관(34)을 중심축으로 하여 소정의 미세한 각도(예를 들면 5°이하의 각도)로 회전(요동)하도록 연결 설치하는 것이, 상기 흡입몸체(32)에 측면으로부터 외력이 가해지는 경우 충격을 완화시켜 파손이나 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

상기 흡입관(34)을 흡입몸체(32)에 회전가능하게 연결하는 구성은 일반적으로 관이나 파이프를 연결할 때에 사용하는 방법이나 일반적인 청소기에서 사용하는 방법 등을 다양하게 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 흡입관(34)에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 흡인력을 발생시키며 공기와 함께 흡입된 이물질을 걸러 저장하는 흡입장치(36)가 연결된다.

상기 흡입장치(36)는 도면에 나타내지 않았지만, 흡인력을 발생시키는 진공모터와 공기와 함께 흡입된 이물질을 걸러 저장하는 집진탱크 또는 집진팩 등으로 이루어진다. 상기 흡입장치(36)는 일반적인 진공청소기의 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 흡입장치(36)는 상기 몸체(10) 및/또는 덮개(20)에 설치한다.

상기에서는 흡입구(30)를 상기 몸체(10)로부터 돌출되는 상태로 설치하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 상기 몸체(10)의 저면에 흡입구멍(33)을 설치하고 몸체(10)의 내부에 흡입구(30)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 몸체(10)의 저면에는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 주행바퀴(16)와 별도로 자유회전이 가능하게 보조바퀴(18)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 보조바퀴(18)는 몸체(10)에 고정되는 브라켓(17)에 360°자유롭게 회전하도록 조립되는 지지대(18)에 회전가능하게 설치된다.

상기와 같이 보조바퀴(18)를 설치하게 되면, 2개의 주행바퀴(16)와 더불어 3점지지가 이루어지므로 가장 안정적으로 몸체(10)를 지지하게 되며, 몸체(10)가 회 전하는 방향에 따라 보조바퀴(18)가 회전하면서 지지하므로 보다 원활한 지지가 이루어진다.

상기 보조바퀴(18)는 몸체(10)의 앞쪽(흡입구(30)가 설치되는 쪽)에 설치하는 것도 가능하고 몸체(10)의 뒤쪽에 설치하는 것도 가능하다.

또 상기 보조바퀴(18)는 1개만 설치하는 것도 가능하고, 필요에 따라 2개 이상을 설치하는 것도 가능하다.

그리고 상기 승강기구(80)의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 승월용 모터(86)의 축에 설치되는 구동휠(87)과, 상기 구동휠(87)에 맞물려 회전하고 상기 몸체(10)에 정위치 회전이 가능하도록 설치되며 내면에 나사산이 형성되는 종동휠(88)과, 상기 종동휠(88)의 나사산에 나사결합되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴(82)가 설치되는 리드스크류(84)를 포함하여 이루어진다.

상기 리드스크류(84)는 종동휠(88)이 제자리에서 회전(정위치 회전)함에 따라 직선이동으로 승강 또는 하강하는 작동이 이루어진다.

상기 승월바퀴(82)는 상기 리드스크류(84)의 하부에 상기 보조바퀴(18) 및 지지대(19)와 마찬가지로 360° 자유회전이 가능하게 설치되는 지지대(83)에 회전가능하게 설치된다. 상기에서 지지대(83)를 리드스크류(84)에 자유롭게 회전하도록 설치하면, 승월바퀴(82)는 몸체(10)의 회전 및 이동방향에 따라서 자유롭게 회전하므로 항상 이동이 원활한 상태를 유지하게 된다.

상기 구동휠(87)과 종동휠(88)은 기어를 이용하여 서로 맞물리도록 구성하는 것도 가능하고, 마찰을 이용하여 서로 회전력을 전달하도록 구성하는 것도 가능하 고, 벨트나 체인 등을 이용하여 서로 회전력을 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

또 상기 승강기구(80)의 다른 실시예는 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 승월용 모터(86)의 축에 설치되는 구동휠(87)과, 상기 구동휠(87)에 맞물려 회전하고 상기 몸체(10)에 정위치 회전이 가능하도록 설치되는 종동휠(85)과, 상부 끝부분은 상기 종동휠(85)의 아래쪽에 고정 설치되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴(82)가 설치되는 바퀴지지봉(90)을 포함하여 이루어진다.

상기 종동휠(85)은 상기 몸체(10)에 설치되는 지지대(89)에 힌지핀(81)을 이용하여 회전가능하게 설치된다.

상기와 같이 구성되는 승강기구(80)는 상기 흡입구(30)의 흡입몸체(32)가 카페트나 문턱 등의 장애물에 걸려 이동이 어려울때에 상기 승월용 모터(86)를 구동시켜 승월바퀴(82)를 하강시켜 상기 몸체(10)의 앞쪽을 들어올리는 것에 의하여 흡입몸체(32)가 장애물을 용이하게 넘어갈(승월할) 수 있도록 기능하게 된다.

그리고 상기 승강기구(80)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 전체 무게의 무게중심이 한쌍으로 이루어지는 주행바퀴(16)의 중심선을 기준으로 흡입구(30) 반대쪽에 위치하는 경우에 흡입구(30) 반대쪽의 몸체(10) 저면에 흡입구(30)의 높이를 변경하는 것이 가능하도록 설치하는 것도 가능하다.

이 경우에는 상기 흡입구(30)의 흡입몸체(32)에 장애물이 걸린 경우에 승월용 모터(86)를 구동시켜 승월바퀴(82)를 상승시킴에 따라 전체 무게의 자중에 의하여 흡입구(30) 반대쪽이 주행바퀴(16)를 중심으로 시소운동을 하여 흡입몸체(32)가 상승하게 된다.

그리고 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 또 다른 실시예는 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 몸체(10)에 승강용 모터(76)를 설치하고, 상기 승강용 모터(76)의 축에 구동기어(77)를 설치하고, 상기 흡입몸체(32)에 래크부재(78)를 설치하는 것으로 구성하는 흡입구승강기구(70)를 더 포함한다.

상기와 같이 흡입구승강기구(70)를 설치하는 경우에는 승강용 모터(76)를 구동함에 따라 흡입몸체(32)가 상승 및 하강하게 되고, 장애물을 만났을 때에 흡입몸체(32)를 상승시키는 것에 의하여 장애물을 승월하는 것이 보다 더 용이해진다.

그리고 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 흡입몸체(32)의 길이방향에 수직한 선을 중심으로 회전가능하게 힌지부재(60)를 이용하여 상기 흡입관(34)과 흡입몸체(32)를 연결하고, 상기 흡입관(34)과 흡입장치(36) 또는 상기 흡입관(34)과 몸체(10)를 또 다른 힌지부재(60)를 이용하여 회전가능하게 연결하는 것에 의하여 흡입구(30)가 장애물을 승월하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 2개의 힌지부재(60)를 평행하게 설치하여 흡입몸체(32)와 흡입관(34)의 연결부위와 흡입관(34)과 흡입장치(36) 또는 몸체(10) 사이의 연결부위에서 회전에 의하여 이중으로 굽혀지는 관절을 형성하면, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이 이동하는 지면(2)이 카페트가 설치된 구역이나 계단면 또는 경사면인 경우에도 원활하게 이동하면서 청소를 행하는 것이 가능하다.

상기에서는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조에 의하면, 카페트나 문턱 등이 있는 구역에서 흡입구가 턱에 걸리지 않게 지면에서 들리도록 승월용 모터를 작동시켜 흡입구의 높이를 조정하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조에 의하면, 바닥의 편평도가 고르지 못한 구역이나 카페트 등에 대한 청소도 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조에 의하면, 흡입구승강기구를 이용하여 흡입구의 높이를 조절하거나 경사시키는 것이 가능하므로, 계단면이나 경사면에 대한 청소를 행하는 것도 가능하다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 이동로봇의 몸체에 있어서 전체의 무게중심이 위치하는 쪽 또는 반대쪽의 하면에 설치되는 승월바퀴와, 상기 몸체의 내부에 설치되는 승월용 모터와, 상기 승월용 모터의 회전에 대응하여 상기 승월바퀴의 높이를 조절하는 것에 의하여 진행방향 앞쪽 모서리를 승강시키는 승강기구를 포함하고

   상기 승강기구는 상기 승월용 모터의 축에 설치되는 구동휠과, 상기 구동휠에 맞물려 회전하고 상기 몸체에 정위치 회전이 가능하도록 설치되며 내면에 나사산이 형성되는 종동휠과, 상기 종동휠의 나사산에 나사결합되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴가 설치되는 리드스크류를 포함하는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조.
4. 이동로봇의 몸체에 있어서 전체의 무게중심이 위치하는 쪽 또는 반대쪽의 하면에 설치되는 승월바퀴와, 상기 몸체의 내부에 설치되는 승월용 모터와, 상기 승월용 모터의 회전에 대응하여 상기 승월바퀴의 높이를 조절하는 것에 의하여 진행방향 앞쪽 모서리를 승강시키는 승강기구를 포함하고,

   상기 승강기구는 상기 승월용 모터의 축에 설치되는 구동휠과, 상기 구동휠에 맞물려 회전하고 상기 몸체에 정위치 회전이 가능하도록 설치되는 종동휠과, 상부 끝부분은 상기 종동휠의 아래쪽에 고정 설치되고 하부 끝부분에는 상기 승월바퀴가 설치되는 바퀴지지봉을 포함하는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 이동로봇의 몸체에는 덮개가 조립 설치되고,

   상기 몸체의 전진방향 앞쪽에는 상기 몸체의 테두리보다 바깥쪽으로 일부를 돌출시켜 설치되며 바닥면에는 길게 흡입구멍이 형성되는 흡입구가 설치되고,

   상기 흡입구는 상기 몸체 외부에 설치되고 저면에는 흡입구멍이 형성되는 홉입몸체와 상기 흡입몸체의 상면에 연결 설치되고 흡입되는 공기와 이물질이 이동하는 통로인 흡입관을 포함하고,

   상기 이동로봇의 몸체에 승강용 모터를 설치하고, 상기 승강용 모터의 축에 구동기어를 설치하고, 상기 이동로봇의 흡입구 흡입몸체에 래크부재를 설치하여 이루어지는 흡입구승강기구를 더 포함하는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조.
6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 이동로봇의 몸체에는 덮개가 조립 설치되고,

   상기 몸체의 전진방향 앞쪽에는 상기 몸체의 테두리보다 바깥쪽으로 일부를 돌출시켜 설치되며 바닥면에는 길게 흡입구멍이 형성되는 흡입구가 설치되고,

   상기 흡입구는 상기 몸체 외부에 설치되고 저면에는 흡입구멍이 형성되는 홉입몸체와 상기 흡입몸체의 상면에 연결 설치되고 흡입되는 공기와 이물질이 이동하는 통로인 흡입관을 포함하고,

   상기 이동로봇의 흡입구 흡입몸체의 길이방향에 수직한 선을 중심으로 회전가능하게 힌지부재를 이용하여 상기 흡입구의 흡입관과 흡입몸체를 연결하고,

   상기 흡입구의 흡입관과 이동로봇의 몸체를 또 다른 힌지부재를 이용하여 회전가능하게 연결하여 이중으로 굽혀지는 관절을 형성하는 흡입구 조립체를 갖는 이동로봇의 승월구조.

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