KR100677279B1

KR100677279B1 - 로봇 청소기의 범퍼 장치

Info

Publication number: KR100677279B1
Application number: KR1020050041336A
Authority: KR
Inventors: 김영기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-02-02
Also published as: CN1864614A; EP1724652B1; RU2006116558A; KR20060118903A; US7480960B2; CN100413444C; US20060260090A1; EP1724652A3; EP1724652A2

Abstract

본 발명은 로봇 청소기의 범퍼 장치에 관한 것으로서, 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하여 제거하는 청소기 본체와, 청소기 본체의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴로 구성되는 로봇 청소기에 있어서, 팽창을 억제하는 재질로 형성되고 내부 통로가 구비된 범퍼 하우징과, 상기 내부 통로를 따라 팽창 가능하도록 상기 범퍼 하우징의 내부에 삽입되는 공기 튜브와, 상기 공기 튜브의 팽창 여부를 감지하는 감지부로 구성되어 상기 청소기 본체 외측 둘레를 감싸도록 결합되어 충격을 완충하는 범퍼를 포함하여 구성됨으로써,

로봇 청소기 본체의 전면(前面) 뿐만 아니라 어떠한 지점에서 충격이 가해지더라도 완충 작용을 수행하고 충돌을 감지할 수 있으며, 체적과 중량을 감소시켜 공간적 비용적 낭비를 방지하는 로봇 청소기의 범퍼 장치를 제공한다.

로봇 청소기, 범퍼, 충돌 감지

Description

로봇 청소기의 범퍼 장치{BUMPER DEVICE OF ROBOT CLEANER}

도 1은 종래의 로봇 청소기의 범퍼 장치의 구성을 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 도시한 절단선 A-A'에 따른 단면도.

도 3은 도 1의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 도시한 절단선 A-A'에 따른 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 범퍼 장치의 구성을 도시한 사시도.

도 5 및 도 6은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 도시한 것으로서,

도 5는 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면도.

도 6은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 감지하는 감지부의 구성을 도시한 사시도.

도 7 및 도 8은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 도시한 것으로서,

도 7은 도4의 절단 A-A'에 따른 단면도.

도 8은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 감지하는 감지부의 구성 을 도시한 사시도.

도 9는 도 4의 로봇 청소기의 작업 공정을 도시한 공정 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 청소기 본체 120 : 구동 바퀴

130 : 범퍼 131 : 범퍼 하우징

132 : 공기 튜브 133 : 발광부

134 : 수광부 135, 136 : 작동편

135a, 136a : 슬릿

본 발명은 로봇 청소기의 범퍼 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 청소기 본체 외면의 어떠한 지점에 충격이 가해지더라도 그 충격을 완화시킬 뿐만 아니라, 충격이 발생하였음을 감지하여 로봇 청소기가 주행을 정지하거나 주행 방향을 변화시킬 수 있도록 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치에 관한 것이다.

로봇 청소기(robot cleaner)는 제어부의 명령에 의해 센서를 이용하여 청소영역과 장애물을 감지하고, 그 청소영역을 주행하여 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 청소기는 청소영역을 주행하기 전에 청소영역에 있는 장애물을 감지하고 장애물을 피하여 청소가 이루어지지만, 경우에 따라 주행 중에 사전에 감지하지 못한 장애물에 부딪치는 경우가 발생될 수 있고, 이와 같은 경우에는 본체의 전면(前面)에 설치되어 있는 범퍼에서 완충이 이루어짐과 동시에 제어부에서 이를 감지하여 장애물을 피하여 주행하도록 주행정보를 발생시키게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 로봇 청소기의 범퍼 장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 로봇 청소기의 범퍼 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 도시한 것으로서 절단선 A-A'에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 도시한 것으로서, 절단선 A-A'에 따른 단면도이다.

종래의 로봇 청소기 범퍼 장치(1)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하여 제거하는 청소기 본체의 외형을 형성하는 본체 케이스(10)와, 본체 케이스(10)의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴(20)와, 본체 케이스(10)의 전면(前面)에 결합되어 장애물에 부딪칠 때 청소기 본체에 전해지는 충격을 완화시키도록 내부에 중공부가 형성된 범퍼(30)로 구성된다.

상기 본체 케이스(10)는 범퍼(30)가 장착되도록 본체 케이스(10)의 외측면에 돌출되는 돌출부(11)와, 범퍼(30)가 이탈되지 않게 고정하도록 돌출부(11)의 단부 에 형성되는 고정돌기(11a)를 포함하여 구성된다.

상기 범퍼(30)는 외형을 형성하는 범퍼 케이스(31)와, 본체 케이스(10)의 돌출부(11)에 형성되는 고정돌기(11a)에 걸리는 걸림부(31a)를 구비하고, 범퍼(30)의 중공부에는 본체 케이스(10)의 외측방향으로 돌출되어 충돌을 감지하도록 접촉단자(32a)가 구비된 마이크로 스위치(32)와, 장애물과 충돌시 마이크로 스위치(32)의 접촉단자(32a)에 접촉되도록 범퍼 케이스(31)의 내측에 형성되는 접촉돌기(33)를 구비한다.

또한, 상기 범퍼(30)는 범퍼 케이스(31)의 내측면과 본체 케이스(10)의 외측면 사이에 결합되어 외부로부터의 충격을 완충시키고 충격이 제거된 후 범퍼 케이스(31)를 원상태로 복귀시키는 스프링(34)과, 스프링(34)을 범퍼 케이스(31)의 내측면과 본체 케이스(10)의 외측면에 결합시키는 결합부(34a)를 구비한다.

상기와 같이 구성되는 종래의 로봇 청소기의 범퍼 장치(1)의 작용 원리는 다음과 같다.

로봇 청소기를 온(ON)시키면, 구동바퀴(20)의 회전에 의해 청소영역의 주행이 이루어지고 주행하는 상태에서 팬 모터(미도시)의 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 이물질이 흡입헤드(미도시)로 흡입되어 필터(미도시)에 포집된다. 이 경우, 로봇 청소기가 장애물(80)에 부딪치게 되면 범퍼(30)에 가해지는 충격이 범퍼 케이스(31)와 본체 케이스(10) 사이에 설치되어 있는 스프링(34)에 의해 완충되어 청소기 본체의 내부 부품까지 전달되는 것을 완화시키게 되고, 범퍼 케이스(31)가 본체 케이스(10)측으로 밀려 미끄러지며 범퍼 케이스(31)의 내측에 형성된 접촉돌기(33)가 마이크로 스위치(32)의 접촉단자(32a)에 접촉하게 되어 마이크로 스위치(32)의 감지정보를 제어부(미도시)에서 감지하여 청소기가 장애물을 피하여 주행하도록 제어신호를 발생시키게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 로봇 청소기의 범퍼 장치는 본체의 전면(前面)에서 충격이 가해지는 경우에만 완충 역할과 충돌 감지 역할을 수행할 수 있다는 제한이 있으며, 구성이 복잡하여 체적과 중량이 증가됨으로써 공간적 비용적 낭비가 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하는 방안으로 일정 간격으로 여러 개의 마이크로 스위치를 설치하는 것을 생각해볼 수 있으나, 그와 같이 여러개의 마이크로 스위치를 설치하는 경우에 제조원가가 상승하고, 여러 개의 마이크로 스위치에 연결하는 연결선이 많이 소요되어 배선이 복잡해질뿐 아니라 제조비용을 상승시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본체의 전면(前面) 뿐만 아니라 어떠한 지점에서 충격이 가해지더라도 완충 작용을 수행하고 충돌을 감지할 수 있으며, 단순한 구성을 사용함으로써 체적과 중량을 감소시켜 공간적 비용적인 낭비를 방지하는 로봇 청소기의 범퍼 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하여 제거하는 청소기 본체와, 청소기 본체의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴로 구성되는 로봇 청소기에 있어서, 팽창을 억제하는 재질로 형성되고 내부 통로가 구비된 범퍼 하우징과, 상기 내부 통로를 따라 팽창 가능하도록 상기 범퍼 하우징의 내부에 삽입되는 공기 튜브와, 상기 공기 튜브의 팽창 여부를 감지하는 감지부로 구성되어 상기 청소기 본체 외측 둘레를 감싸도록 결합되어 충격을 완충하는 범퍼를 포함하여 구성된다.

이는 청소기 본체의 외면 중 어떠한 지점에서 충격이 가해지더라도 그 충격을 감지 및 완화시키기 위함이다.

삭제

상기 공기 튜브는 점탄성(粘彈性) 재질로 형성됨으로써, 외부에서 충격이 가해진 경우 범퍼의 내부 통로를 따라 팽창이 가능하며 외부의 충격이 제거된 경우 본래의 형상으로 복귀될 수 있다.

그리고, 상기 감지부는 빛을 발광하는 발광부와, 발광부로부터 발광된 빛을 수광하는 수광부를 포함하며, 공기 튜브의 팽창에 연동하여 발광부와 수광부 사이를 간섭하도록 이동가능하게 공기 튜브의 일단에 부착되는 작동편을 포함하여 구성된다.

또한, 공기 튜브의 팽창에 연동하여 발광부와 수광부 사이를 간섭하도록 이동가능하게 공기 튜브의 일단에 부착되는 제 1 작동편과, 타단에 부착되는 제 2 작동편을 포함하며, 제 1 작동편과 제 2 작동편에는 슬릿이 형성되고, 서로 포개진 형태로 배열되도록 구성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 범퍼 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 도시한 것으로서 도 5는 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면도이고 도 6은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 상태를 감지하는 작동원리를 도시한 사시도이고, 도 7 및 도 8은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 도시한 것으로서 도 7은 도4의 절단 A-A'에 따른 단면도이고, 도 8은 도 4의 로봇 청소기에 충격이 가해진 상태를 감지하는 작동원리를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 4의 로봇 청소기의 작업 공정을 도시한 공정 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 범퍼 장치(100)는, 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하여 제거하는 청소기 본체(110)와, 청소기 본체(110)의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴(120)와, 청소기 본체(110)의 외측을 둘러싸고 충격을 완충시키는 튜브형상의 범퍼(130)로 구성된다.

여기서, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 범퍼(130)는 팽창을 억제하는 재질인 직물로 형성되어 범퍼(130)의 외형을 구성하는 범퍼 하우징(131)과, 범 퍼 하우징(131)의 내부 통로(131a)를 따라 팽창 가능하도록 범퍼 하우징(131)의 내부에는 점탄성 재질인 고무 재질로 형성된 공기 튜브(132)와, 범퍼 하우징(131)의 내측 상면에 부착되고 빛을 발광하는 발광부(133)와, 범퍼 하우징(131)의 내측 하면에 부착되어 빛을 수광하는 수광부(134)와, 공기튜브(132)의 일단(132a)과 타단(132b)에 부착되고 공기튜브(132)의 팽창에 연동하여 발광부(133)와 수광부(134) 사이를 간섭하도록 이동하는 제 1작동편(135)과 제 2작동편(136)으로 구성된다.

이 경우, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 제 1작동편(135)과 제 2작동편(136)은 복수개의 슬릿(135a, 136a)이 형성되고 서로 포개진 형태로 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 로봇 청소기의 범퍼 장치(100)의 작용 원리를 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

로봇 청소기를 온(ON)시키면, 구동바퀴(120)의 회전에 의해 청소영역의 주행이 이루어지고 주행하는 상태에서 팬 모터(미도시)의 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 이물질이 흡입헤드(미도시)로 흡입되어 필터(미도시)에 포집된다.

이 때, 로봇 청소기에 충격이 가해지지 않은 경우에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 발광부(133)로부터 복사된 빛(190)이 제 1작동편(135)과 제 2작동편(136)에 형성된 슬릿(135a, 136a)을 관통하여 수광부(134)로 입사되고 빛(190)이 수광부(134)에 전달되는 동안에는 수광부(134)는 어떠한 신호도 제어부(미도시)에 전송하지 않는다. 따라서, 외부의 충격이 가해지지 않는 동안에는 로봇 청소기는 진행중이던 청소 작업을 계속 수행하게 된다.(S2)

이에 반해서, 로봇 청소기의 범퍼(130)의 임의의 지점에 장애물(210)이 부딪 쳐 외부의 충격이 로봇 청소기에 가해지는 경우에는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기의 외측면을 둘러싸는 범퍼(130)가 그 충격을 흡수하여 로봇 청소기 본체(110)에 전달되는 충격을 완화시킬 수 있게 된다.

이 경우, 로봇 청소기가 장애물에 부딪쳐 충격이 발생하면, 장애물(210)에 의하여 공기튜브(132)는 충돌 순간에 안쪽으로 함몰되어 전체 부피가 작아지므로, 공기튜브(132) 내부(132a)의 압력은 순간적으로 증가하여 공기튜브(132)의 다른 부분의 부피가 증가되려는 경향을 갖게 된다.

그러나, 공기튜브(132)를 둘러싸고 있는 범퍼 하우징(131)은 팽창을 억제하는 직물로 형성되어 있으므로, 공기튜브(132)의 부피가 반경 방향으로 증가하는 것을 방해하게 된다.

따라서, 공기튜브(132)는 범퍼 하우징(131)의 내부 통로(131a)를 따라 부피가 증가하게 된다.

그리고, 공기 튜브(132)의 일단(132a)과 타단(132b)에 부착된 제 1작동편(135)과 제 2작동편(136)은 서로 가까워지는 방향으로 상대 운동을 일으키고, 각각의 작동편(135, 136)에 형성된 슬릿(135a, 136a)이 교차하여 발광부(133)로부터 복사된 빛(190)이 수광부(134)에 전달되는 것을 차단하므로, 빛을 수광하지 못한 수광부(134)는 제어부(미도시)로 신호를 보내게 되고(S3), 제어부는 주행을 정지시키거나 주행 방향을 전환하는 제어명령을 송신하고, 그 제어명령을 받은 로봇 청소기는 주행을 정지하거나 주행 방향을 전환하는 등 청소작업을 적절히 변경하게 된다.(S4)

장애물을 피하여 청소작업을 수행하는 동안에는 빛(190)이 수광부(134)에 전달되므로 로봇 청소기는 청소작업을 계속 진행하게 되고, 로봇 청소기에 미리 설정된 청소영역을 모두 청소한 후에는 청소작업을 완료하게 된다.(S5)

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 로봇 청소기 본체의 전면(前面) 뿐만 아니라 어떠한 지점에서 충격이 가해지더라도 로봇 청소기에 전달되는 충격을 완화하는 로봇 청소기의 범퍼 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 범퍼 장치는, 청소 작업 중에 가해진 외부의 충격을 자동적으로 감지하여 장애물이 없는 곳으로 주행 방향을 변경하는 등 청소작업을 적절히 변경하도록 구성되어, 복잡한 구조의 장소라도 청소작업을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 종래의 범퍼 장치에 비하여 차지하는 공간과 중량을 줄임으로써, 사용자의 편의를 도모한다.

또한, 본 발명은 종래의 범퍼 장치에 비하여, 그 구성이 단순하여 저렴한 비용으로 보다 우수한 효과를 구현한다.

Claims

청소기 본체와, 상기 청소기 본체의 하측에 설치되어 청소기가 주행할 수 있도록 구동되는 구동바퀴를 포함하는 로봇 청소기에 있어서,

팽창을 억제하는 재질로 형성되고 내부 통로가 구비된 범퍼 하우징과, 상기 내부 통로를 따라 팽창 가능하도록 상기 범퍼 하우징의 내부에 삽입되는 공기 튜브와, 상기 공기 튜브의 팽창 여부를 감지하는 감지부로 구성되어 상기 청소기 본체 외측 둘레를 감싸도록 결합되어 충격을 완충하는 범퍼를 포함하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 감지부는 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부로부터 발광된 빛을 수광하는 수광부를 포함하며,

상기 공기 튜브의 팽창에 연동하여 상기 발광부와 상기 수광부 사이를 간섭하도록 이동가능하게 상기 공기 튜브의 일단에 부착되는 작동편을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.
제 3항에 있어서,

상기 작동편에는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.
제 1항에 있어서,

상기 감지부는 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부로부터 발광된 빛을 수광하는 수광부를 포함하여 구성되며,

상기 공기 튜브의 팽창에 연동하여 상기 발광부와 상기 수광부 사이를 간섭하도록 이동가능하게 상기 공기 튜브의 일단에 부착되는 제 1 작동편과, 상기 공기 튜브의 타단에 부착되는 제 2 작동편을 포함하여 구성되며,

상기 제 1 작동편과 상기 제 2 작동편은 관통형성된 슬릿을 구비하고, 서로 포개진 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 범퍼 하우징은 직물 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.
제 6항에 있어서,

상기 공기 튜브는 점탄성(粘彈性) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 범퍼 장치.