KR100780336B1 - 로봇청소기 - Google Patents

Abstract

외관을 형성하며 바닥면의 청소를 수행하는 본체와, 본체의 양측에 설치되어 본체를 주행시키는 구동바퀴를 구비하는 주행장치와, 구동바퀴를 본체에 지지하게 하는 지지프레임와, 구동바퀴를 통해 주행되는 바닥면에 따라 지지프레임을 회동시키도록 구동바퀴의 축방향에 설치되는 피봇샤프트와, 이 피봇샤프트를 지지하는 피봇홀더로 이루어진 피봇부와, 피봇부의 일측에 설치되어 피봇샤프트의 회동 각도를 검출하는 검출부, 검출부에서 검출된 회동 각도를 전달받아 주행장치를 제어하는 제어부를 포함하는 로봇청소기를 개시한다. 개시된 로봇청소기는 주행 시 검출부를 통해 회동각도를 검출하여 제어부에서 바닥면의 상태에 따라 주행장치를 제어함으로써 청소의 효율을 높일 수 있다.

Description

로봇청소기{Robot cleaner}

도 1은 본 발명에 따른 로봇청소기를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 로봇청소기의 주행장치와 검출부를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 주행장치와 검출부를 도시한 분해사시도이다.

도 4는 검출부를 통해 본 발명에 따른 로봇청소기의 제어관계를 도시한 흐름도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 본체 20 : 주행장치

21 : 제1캐스터 22 : 구동바퀴

23 : 제1프레임 24 : 제2프레임

25 : 지지프레임 26 : 제2캐스터

27 : 구동모터 30 : 피봇부

31 : 피봇 샤프트 32 : 피봇홀더

40 : 검출부 41 : 포텐션미터 브라켓

42 : 포텐션미터 50 : 제어부

본 발명은 로봇청소기에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 내장된 제어알고리즘에 따라 미리 설정된 청소경로를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소동작을 수행하는 기기를 말한다.

한편, 로봇청소기에는 모터에 의해 회전되어 본체를 주행시키는 구동바퀴 등으로 이루어진 주행장치가 마련되어 청소경로를 주행하게 되는데, 이러한 청소경로 상에서 즉, 바닥면에 장애물이 있는 경우 로봇청소기의 주행성을 저하시키게 된다.

이를 방지하기 위해 공개특허 10-2002-0066647에는 적외선 발광센서와 수광센서를 일정 각도로 경사지게 배치하여 발광센서에서 발광된 적외선이 수광센서에 수광되는 유무에 따라 바닥을 검출하는 로봇의 장애물 감지장치가 개시되어 있다.

하지만 상기의 로봇의 장애물 감지장치는 카펫과 같은 구동바퀴가 묻힐 수 있는 장소나 전선 등이 놓여 있는 바닥에서는 바닥상태를 감지하기가 용이하지 않다.

즉, 종래의 로봇청소기에서는 감지장치를 통해 단차를 감지할 수는 있으나 전선, 카펫 등의 바닥상태를 용이하게 감지하지 못하므로 전선, 카펫 등이 놓여 있는 장소에서 청소 효율성이 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 바닥상태를 감지하여 감지된 바닥의 상태에 따라 효율적으로 청소를 가능하게 하는 로봇청소기를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 로봇청소기는 외관을 형성하며 바닥면의 청소를 수행하는 본체와, 상기 본체의 양측에 설치되어 상기 본체를 주행시키는 구동바퀴를 구비하는 주행장치와, 상기 구동바퀴를 상기 본체에 지지하게 하는 지지프레임과, 주행되는 바닥면의 상태에 따라 상기 지지프레임을 회동시키는 피봇부 및 상기 피봇부의 일측에 형성되어 주행되는 바닥면의 상태에 따른 회동각 변위를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피봇부는 주행되는 바닥면에 따라 상기 지지프레임을 회동시키도록 상기 구동바퀴의 축방향에 설치되는 피봇샤프트와, 상기 피봇샤프트를 지지하는 피봇홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출부는 상기 피봇샤프트와 결합되어 상기 피봇샤프트를 중심으로 상기 지지프레임의 회동 시 회동되는 포텐션미터 브라켓과, 상기 포텐션미터 브라켓과 연결되어 상기 포텐션미터 브라켓의 회동각 변위를 검출하는 포텐션미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로봇청소기에는 상기 본체의 주행을 전반적으로 제어하는 제어부가 더 포함되며, 상기 제어부는 상기 포텐션미터에서 검출된 회동 각도에 따라 바닥면의 상태를 판별하여 판별된 바닥면의 상태에 따라 상기 본체의 주행을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 주행장치는 상기 구동바퀴의 전방측에 설치된 제1캐스터와, 상기 구동바퀴의 후방에 설치되며 상기 구동바퀴를 지지하는 상기 지지프레임의 회동에 따라 연동되는 제2캐스터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇청소기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 로봇청소기의 주행장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 로봇청소기 주행장치의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 로봇청소기에는 외관을 형성하며 바닥면의 청소를 수행하는 청소부(미도시)가 장착된 본체(10)가 구비된다.

그리고 본체(10)에는 이 본체(10)를 주행시키는 주행장치(20)가 구비된다.

이때, 주행장치(20)는 본체(10)의 주행방향 전방측에 지지되어 로봇청소기의 조향기능을 담당하는 제1캐스터(21)와, 제1캐스터(21)의 후방측 본체(10)의 양측에 배치되는 구동바퀴(22)와, 이 구동바퀴(22)를 본체(10)에 지지하게 하는 지지프레임(25)과, 구동바퀴(22)의 후방측에 배치되는 제2캐스터(26)를 포함한다.

이때, 도 2 및 도 3을 참조하면, 지지프레임(25)은 일측에 구동모터(27)와 연결되고 타측에 구동바퀴(22)에 연결되며 그 내부에 다수의 기어(미도시)가 내장된 제1프레임(23)과, 이 제1프레임(23)의 후방측에 일체로 연결되는 제2프레임(24)으로 이루어진다.

즉, 구동바퀴(22)는 제1프레임(23)의 일측에 연결된 구동모터(27)가 회전되 면 이 구동모터(27)의 회전력이 제1프레임(23)에 내장된 기어에 전달됨으로써 이 기어에 의해 회전되어 본체(10)를 주행방향으로 구동시키게 된다.

한편, 제1프레임(23)의 하측에는 로봇청소기가 주행되는 바닥면의 상태에 따라 지지프레임(22)을 회동시키는 피봇부(30)가 마련되며, 이 피봇부(30)는 구동바퀴(22)의 축방향과 같은 방향으로 설치되는 피봇샤프트(31)와, 이 피봇샤프트(31)를 회동 가능하도록 지지하는 피봇홀더(32)를 구비한다.

이때, 피봇홀더(32)는 도시된 바와 같이 그 상면 양측에 피봇샤프트(31)가 관통되는 관통홀들(33)이 연장되도록 형성되고, 피봇홀더(32)의 각 관통홀(33)의 사이에는 제1프레임(23)의 하측에 형성된 관통홀(34)이 끼워지도록 배치된다. 즉, 피봇샤프트(31)는 피봇홀더(32)의 관통홀(33)과 제1프레임(23)의 관통홀(34)에 관통됨으로써 이 피봇샤프트(31)를 중심으로 지지프레임(25)을 회동 가능하도록 지지하는 것이다. 이와 같이 피봇샤프트(31)를 중심으로 회동되는 지지프레임(25) 구체적으로 제2프레임(24)은 회동 시 제2캐스터(26)를 연동시켜 바닥면의 상태에 따라 제2캐스터(26)를 수직 이동시키게 된다.

또한, 피봇부(30)는 주행방향 상에서 로봇청소기의 전체 무게중심으로부터 소정 거리 이내에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 로봇청소기의 무게중심은 피봇부(30)가 본체(10)에 배치되는 위치와 인접하도록 위치하는 것이 바람직하다. 이에 따라 바닥면에 대한 구동바퀴(22)의 접촉력을 증대시킬 수 있다. 또한 로봇청소기가 비평탄면을 주행함에 따라 피봇부(30)가 본체(10)에 대해 회동할 때 로봇청소기의 무게중심의 변동을 최소화하여 바닥면에 대한 구동바퀴(22)의 접촉력을 유지하 고 본체(10)의 요동을 방지할 수 있으므로 주행성을 향상시킬 수 있다.

그리고 피봇부(30)의 일측에는 로봇청소기가 주행되는 바닥면의 상태에 따라 회동되는 피봇샤프트(31)의 회동각 변위를 검출하는 검출부(40)가 마련된다. 구체적으로, 검출부(40)는 피봇샤프트(31)와 결합되어 이 피봇샤프트(31)의 회동에 따라 회동되는 포텐션미터 브라켓(41)과, 이 포텐션미터 브라켓(41)의 회동에 따라 그 회동력이 직접적으로 전달되어 회동각 변위 등의 기계적신호를 전기적신호로 변환하는 포텐션미터(42)를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 로봇청소기는 도시되지는 않았지만 이 로봇청소기를 전반적으로 제어하는 제어부(미도시)가 마련된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇청소기의 동작과 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 로봇청소기는 제어부(50)의 제어에 따라 구동모터(27)가 회전되고, 이 구동모터(27)의 회전력이 지지프레임(25)의 제1프레임(23)에 내장된 기어들에 의해 구동바퀴(22)에 전달됨으로써 바닥면을 주행하게 된다.

한편, 로봇청소기는 바닥면에 단차, 카펫, 전선 등의 장애물이 놓여 있는 장소를 주행할 수 있는데, 특히 카펫이 놓여 있는 장소의 경우 구동바퀴(22)는 카펫 측으로 묻혀지게 되지만 본체(10)와 제1,2캐스터(21,26)는 카펫 측으로 묻히지 않는 상태에서 주행하게 된다.

이와 같은 경우 구동바퀴(22)는 일정한 깊이로 카펫 측으로 묻히게 되므로 이 구동바퀴(22)가 묻힌 만큼 피봇부(30)의 피봇샤프트(31)가 일정한 각도로 회동 된다. 그리고 피봇샤프트(31)가 일정한 각도로 회동되면 피봇샤프트(31)의 일측에 결합된 검출부(40)에 전달되어 회동값변위를 검출하게 된다. 즉, 피봇샤프트(31)가 회동되면 포텐션미터 브라켓(41)이 회동되고 포텐션미터 브라켓(41)의 회동변위값을 포텐션미터(42)가 계측하게 되는 것이다.

또한, 단차 및 전선이 놓여 있는 바닥면을 주행하는 경우에도 검출부(40)는 상기의 과정을 거쳐 피봇샤프트(31)의 회동 변위값을 검출하게 된다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이 포텐션미터(42)에서 검출된 피봇샤프트(31)의 회동 변위값은 제어부(50)로 전달되는데, 이때의 제어부(50)는 전달받은 회동 변위값을 미리 설정된 변위값과 비교하여 바닥면의 상태를 판별하게 된다.

다음으로 제어부(50)는 판별된 바닥면의 상태에 따라 제어알고리즘을 변화시켜 즉, 카펫의 경우에는 저속으로 주행하여 미끄럼이 작게 일어나도록 주행시키고 전선이 놓여 있는 경우에는 전선을 완벽하게 넘을 수 있도록 주행시키는 등 구동모터(27)를 제어하거나 청소경로를 변경함으로써 최적의 상태로 바닥면을 청소할 수 있게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로봇청소기는 검출부를 통해 주행되는 바닥면의 상태를 판별함으로써 판별된 바닥면의 상태에 따라 제어알고리즘을 달리하여 최적의 상태로 바닥면을 청소할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 외관을 형성하며 바닥면의 청소를 수행하는 본체;

   상기 본체의 양측에 설치되어 상기 본체를 주행시키는 구동바퀴를 구비하는 주행장치;

   상기 구동바퀴를 상기 본체에 지지하게 하는 지지프레임;

   상기 구동바퀴와 인접하여 마련되며, 주행되는 바닥면의 상태에 따라 상기 지지프레임을 회동시키는 피봇부; 및

   상기 피봇부의 일측에 형성되어 주행되는 바닥면의 상태에 따른 상기 지지프레임의 회동각 변위를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 피봇부는 주행되는 바닥면에 따라 상기 지지프레임을 회동시키도록 상기 구동바퀴의 축방향과 같은 방향으로 설치되는 피봇샤프트와, 상기 피봇샤프트를 지지하는 피봇홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 검출부는 상기 피봇샤프트와 결합되어 상기 피봇샤프트를 중심으로 상기 지지프레임의 회동 시 회동되는 포텐션미터 브라켓과, 상기 포텐션미터 브라켓과 연결되어 상기 포텐션미터 브라켓의 회동 각도를 검출하는 포텐션미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 본체의 주행을 전반적으로 제어하는 제어부가 더 포함되며,

   상기 제어부는 상기 포텐션미터에서 검출된 회동각 변위에 따라 바닥면의 상태를 판별하여 판별된 바닥면의 상태에 따라 상기 본체의 주행을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 주행장치는 상기 구동바퀴의 전방측에 설치된 제1캐스터와, 상기 구동바퀴의 후방에 설치되며 상기 구동바퀴를 지지하는 상기 지지프레임의 회동에 따라 연동되는 제2캐스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.

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