KR100829094B1 - 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기는 로봇 청소기 본체; 및 상기 로봇 청소기 본체와 전기적으로 연결되며, 상기 로봇 청소기 본체의 일 측에 착탈 가능하게 설치되어 상기 로봇 청소기 본체의 위치 및 장애물과의 거리를 감지하는 센서 모듈을 포함한다.

센서 모듈, 회전 부재, 착/탈

Description

센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기{Robot Cleaner with Sensor Modulation}

도 1은 종래 로봇 청소기를 보인 종단면도

도 2는 종래 로봇 청소기를 보인 평면도

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기를 보인 종단면도

도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기를 보인 평면도

도 5는 본 발명에 따른 센서 모듈을 보인 사시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 로봇 청소기

110 : 로봇 청소기 본체

111 : 마운팅 부

114 : 안내 홈

115 : 접속단자

200 : 센서 모듈(Sensor Modulation)

212 : 개구부

210 : 하우징

211 : 인쇄회로기판

213 : 커버 부재

214 : 안내 돌기

220 : 회전 부재

230 : 센서

240 : 구동유닛

241 : 피니언 기어

242 : 워엄 기어

243 : 스텝 모터

215 : 접속단자

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 센서 모듈을 로봇 청소기 본체에 착/탈 가능하게 장착할 수 있는 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는, 로봇 청소기 본체에 부착된 다수의 초음파 센서에서 초음파를 발생하여, 반사되는 초음파를 탐지하여 거리를 탐지하거나 방향을 감지하며, 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역 내를 스스로 주행하면서 바닥 면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소한다.

즉, 로봇 청소기는 거리 및 방향을 탐지하는 다수의 초음파 센서를 통해 청 소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하여, 로봇 청소기의 좌륜 모터와 우륜 모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

도 1은 종래 로봇 청소기를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래 로봇 청소기(10)는 로봇 청소기 본체(11)의 내측에 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터(12)를 구비한다.

상기 흡입 모터(12)의 상방에는 그 흡입 모터(12)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 집진하는 필터(13)가 설치되어 있다.

상기 필터(13)의 전면에는 흡입되는 먼지나 오물이 흡입되는 흡입관(14)이 연결되어 있다.

상기 흡입관(14)의 하단부에는 바닥(6)의 먼지나 오물을 쓸어 올리기 위한 브러시(15)가 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 로봇 청소기 본체(11)의 전방 하부에는 정,역회전 가능한 한 쌍의 구동바퀴(16)가 일정간격으로 두고 설치되어 있고, 상기 로봇 청소기 본체(11)의 후방 하부에는 보조바퀴(19)가 설치되어 있다.

또, 상기 로봇 청소기 본체(11)의 전면 중앙부 그리고 좌,우측에, 초음파를 송수신하는 초음파 센서(17)(18)가 다수 설치되어 있으며, 상기 초음파 센서(17)(18)는 상기 초음파 센서(17)(18)에서 송수신하는 초음파에 의해 장애물을 감지하거나 목표물과의 거리를 측정한다.

이와 같이 구성된 종래 로봇 청소기에 있어서는, 사용자가 동작버튼을 누르 면, 전원이 흡입 모터(12)에 인가되어 흡입 모터(12)가 구동된다.

이때, 흡입 모터(12)에 의해 필터(13)에 흡입력이 발생하고, 그 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물이 흡입 관(14) 안으로 흡입된 후, 그 흡입관(14)을 통하여 필터(13)로 포집된다.

이때, 상기 로봇 청소기 본체(11)에 부착된 다수의 초음파 센서(17)(18)에서 초음파를 발생하고, 이때 장애물에 반사되는 초음파를 다시 탐지하여 로봇 청소기와 그 장애물과의 거리를 탐지하거나, 로봇 청소기의 방향을 감지한다.

또, 제어부(미 도시)의 제어신호에 의해 구동바퀴(16)를 구동시켜서 로봇 청소기 본체(11)를 이동시킴에 따라 일정 영역의 청소가 자동으로 이루어지게 된다.

그러나, 종래 로봇 청소기에 있어서는, 거리를 탐지하거나 방향을 감지하기 위하여 다수의 초음파 센서가 로봇 청소기 본체에 설치되기 때문에, 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

또, 초음파 센서를 교체할 경우, 로봇 청소기 본체 전체를 분해하여야 하는 불편함이 있으며, 상황에 따라서는 센서와 로봇 청소기 본체 내에 설치된 인쇄회로기판이 직접 연결된 구조로 이루어져 있기 때문에, 상기 센서의 고장에 의해서 로봇 청소기 전체를 교체해야하는 경우도 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 고려하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 센서와 그 센서와 관련된 구성부품을 모듈화, 즉 단품 화 또는 패키지화시켜서, 그 센서 모듈을 로봇 청소기 본체에 착/탈 가능하게 구성함으로써, 센서를 새것으로 교체할 경우 로봇 청소기 본체에 아무런 영향을 주지않으면서 센서 모듈만을 신속하고 편리하게 교체할 수 있는 로봇 청소기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 센서와 그 센서와 관련된 구성부품을 모듈화, 즉 단품화 또는 패키지화시키되, 센서가 일정각도로 회전됨으로써 하나의 센서로 여러 개의 센서의 기능을 수행할 수 있는 로봇 청소기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇 청소기는 로봇 청소기 본체; 및 상기 로봇 청소기 본체와 전기적으로 연결되며, 상기 로봇 청소기 본체의 일측에 착탈 가능하게 설치되어 상기 로봇 청소기 본체의 위치 및 장애물과의 거리를 감지하는 센서 모듈을 구비한다.

또, 본 발명에 따른 센서 모듈은 전면에 개구부가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되며 회로소자들이 장착되는 인쇄회로기판; 상기 하우징의 회전가능하게 설치되는 회전 부재; 상기 개구부를 통해 상기 하우징의 외부로 노출된 상태로 상기 회전 부재에 설치되어 각도 조절이 가능한 센서; 및 상기 회전 부재를 회전시키는 구동유닛으로 구성된다.

상기 로봇 청소기의 하우징과 상기 센서 모듈에는 이들의 전기적 접속을 위한 접속단자가 설치되어 있다.

상기 구동유닛은 상기 회전 부재의 끝단에 고정되는 피니언 기어; 상기 피니언 기어와 이맞물림되도록(치합되도록) 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되는 워 엄 기어; 및 상기 워엄 기어를 회전시킬 수 있도록 상기 하우징의 측면에 설치되는 스텝모터로 구성되어 있다.

상기 센서모듈은 상기 로봇 청소기 본체의 전면에 형성된 마운팅 부내에 설치되어 있다.

상기 마운팅 부의 측면에 안내 홈이 형성되고, 이와 상응하여 상기 센서 모듈의 측면에 안내 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기 및 센서 모듈에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 로봇 청소기를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 로봇 청소기를 보인 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 센서 모듈을 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 로봇 청소기 본체(110)와, 상기 로봇 청소기 본체(110)와 전기적으로 연결되며, 상기 로봇 청소기 본체(110)의 전면의 마운팅 부(Mounting Portion)(111)내에 착탈 가능하게 설치되어 상기 로봇 청소기 본체(110)의 위치 및 장애물과의 거리를 감지하는 센서 모듈(200)을 포함한다.

본 발명에 따른 로봇 청소기(100)는 로봇 청소기 본체(110)의 내측에 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터(12)를 구비한다.

상기 흡입 모터(12)의 상방에는 그 흡입 모터(12)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 집진하는 필터(13)가 설치되어 있다.

상기 필터(13)의 전면에는 흡입되는 먼지나 오물이 흡입되는 흡입관(14)이 연결되어 있다.

상기 흡입관(14)의 하단부에는 바닥(6)의 먼지나 오물을 쓸어 올리기 위한 브러시(15)가 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 로봇 청소기 본체(11)의 전방 하부에는 정,역회전 가능한 한 쌍의 구동바퀴(16)가 일정간격으로 두고 설치되어 있고, 상기 로봇 청소기 본체(11)의 후방 하부에는 보조바퀴(19)가 설치되어 있다.

또, 본 발명에 따른 센서 모듈(200)은 전면에 개구부(212)가 형성되는 하우징(210)을 구비한다.

상기 하우징(210)의 내부에는 다수의 회로소자들이 장착되는 인쇄회로기판(211)이 내장되어 있다. 상기 인쇄회로기판(211)에는 소위 마이컴이라고 불리는 제어부(미 도시)가 장착되어 있다. 여기서, 인쇄회로기판(211)은 설계조건에 따라 상기 하우징(210)의 외부에 설치될 수도 있다(미 도시).

상기 하우징(210)에는 회전가능하게 회전 부재(220)가 수직으로 설치되어 있다.

상기 개구부(212)를 통해 상기 하우징(210)의 외부로 노출된 상태로 상기 회전 부재(220)에 센서 가이드(221)가 고정되어 있다. 상기 센서 가이드(221) 안에는 센서(230)가 설치되어 있으며, 그 센서(230)는 상기 회전 부재(220)의 회전에 의해 각도 조절 가능하다.

상기 회전 부재(220)는 상기 센서 가이드(221)의 회전 축 역할을 하는 것으로, 상기 센서 가이드(221)와 일체로 형성될 수도 있다.

상기 센서 가이드(221)는 상기 센서(230)의 장착 및 안내를 위한 브래킷이다.

상기 회전 부재(220)를 회전시키는 구동유닛(240)이 상기 하우징(210)의 측면에 설치되어 있다.

상기 구동유닛(240)은 상기 회전 부재(220)의 끝단에 고정되는 피니언 기어(241); 상기 피니언 기어(241)와 치합(齒合)되도록 상기 하우징(210)에 회전 가능하게 설치되는 워엄 기어(242); 및 상기 워엄 기어(242)를 회전시킬 수 있도록 상기 하우징(210)의 측면에 설치되는 스텝 모터(243)로 구성된다.

도면에는 도시하지 않았으나, 위에서 설명하고 있는 피니언 기어나 워엄 기어를 사용하는 대신에 감속기를 구비하는 구동모터를 회전 부재에 직접 연결할 수도 있다.

상기 하우징(210)의 개구부(212)에는 센서(230)의 파손을 효과적으로 방지하기 위하여 커버 부재(213)로서, 철망 또는 투명창이 설치되어 로봇 청소기의 외관을 미려하게 하고, 센서(230)의 파손을 효과적으로 방지하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 센서(230)가 초음파 센서일 경우에는 철망이 사용되며, 센서(230)가 광센서일 경우에는 투명창이 채택되는 것이 바람직하다.

상기 센서 모듈(200)을 상기 로봇 청소기 본체(110)의 마운팅 부(111)에 원활하고 견고하게 결합시키기 위하여, 상기 마운팅 부(111)의 일 측면에 안내 홈(114)이 형성되고, 이와 상응하여 상기 센서 모듈(200)의 일 측면에 안내 돌기(214)가 형성되어 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기(100)와 센서 모듈(200) 간의 전기적인 연결을 위하여, 상기 하우징(210)의 하면과 이에 상응하는 상기 로봇 청소기 본체(210)의 마운팅 부(211)에는 각각 접속단자(215)(115)가 설치된다.

여기서, 도면에는 도시하지 않았으나, 암수 커넥터를 각각 센서 모듈의 하우징과 마운팅 부에 설치하고, 이 암수 커넥터의 결합에 의한 연결구조를 채택할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 센서 모듈 및 센서 모듈을 구비하는 로봇 청소기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 동작버튼을 누르면, 전원 공급 부(미도시)의 전원이 인쇄회로기판(211)에 설치된 제어부(미도시)에 인가되어 제어부가 작동된다. 제어부는 흡입 모터(2)를 구동시켜서 흡입력을 발생시킨다. 이때 발생하는 흡입력에 의해 바닥의 먼지나 오물이 흡입 관(14) 안으로 흡입된 후, 그 흡입관(14)을 통하여 필터(13)로 포집된다.

이때, 로봇 청소기 본체(110)의 전면에 부착된 센서(230)가 초음파를 발생하고, 이때 장애물에 반사되는 초음파를 다시 탐지하여 로봇 청소기 본체(110)와 그 장애물과의 거리를 탐지하거나, 로봇 청소기 본체(110)의 방향을 감지한다.

여기서, 센서(230)는 회전 부재(220)를 일정하게 회전시키는 구동유닛(240)에 의해서 일정한 각도 범위 내에서 조절된다.

상기 센서(230)에서 감지된 신호는 접속단자(115)(215)를 통해서 로봇 청소기 본체(110)의 제어부에 전달된다.

또, 제어부의 제어 신호에 의해 구동바퀴(16)를 구동시켜서 로봇 청소기 본체(110)를 이동시킴에 따라 일정 영역의 청소가 자동으로 이루어진다.

본 발명에 따른 로봇 청소기(100)에 있어서는, 센서(230)가 구동유닛(240)에 의해 일정한 각도 범위 내에서 조절되기 때문에, 다시 말해 하나의 센서로 여러 개의 센서의 기능을 수행하기 때문에 여러 개의 센서를 구비할 필요가 없다.

또, 내부적인 요인이나 외부적인 요인으로 인하여 센서(230)가 고장나 교체하여야 할 경우, 로봇 청소기 본체(110)를 분해하거나 조립할 필요없이 센서 모듈(200) 만을 로봇 청소기 본체(110)로부터 분리하여 교체하면 된다.

따라서, 센서 모듈(200) 교체 시에도 로봇 청소기 본체(110)에 아무런 영향을 주지 않고 간편하고 안정하게 센서 모듈(200)을 교체할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 센서와 그 센서와 관련된 구성부품을 모듈화, 즉 단품 화 또는 패키지화시켜서, 그 센서 모듈을 로봇 청소기 본체에 착탈(着脫) 가능하게 구성함으로써, 센서를 새것으로 교체할 경우 로봇 청소기 본체에 아무런 영향을 주지않으면서 센서 모듈만을 신속하고 편리하게 그리고 안정하게 교체할 수 있다.

또, 센서와 그 센서와 관련된 구성부품을 모듈화, 즉 단품화 또는 패키지화시키되, 센서가 일정각도로 회전됨으로써 하나의 센서로 여러 개의 센서의 기능을 수행할 수 있어 제조원가를 대폭 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 로봇 청소기 본체; 및

   상기 로봇 청소기 본체와 전기적으로 연결되며, 상기 로봇 청소기 본체의 일측에 착탈 가능하게 설치되어 상기 로봇 청소기 본체의 위치 및 장애물과의 거리를 감지하는 센서 모듈을 포함하는 로봇 청소기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 센서 모듈은

   전면에 개구부가 형성되는 하우징;

   상기 하우징의 내부에 설치되며 회로소자들이 장착되는 인쇄회로기판;

   상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 회전 부재;

   상기 개구부를 통해 상기 하우징의 외부로 노출된 상태로 상기 회전 부재에 설치되어 각도 조절되는 센서; 및

   상기 회전 부재를 회전시키는 구동유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 센서 모듈과 상기 로봇 청소기 본체에는 이들의 전기적인 접속을 위해 접속단자가 설치되고, 상기 로봇 청소기 본체에 안내 홈이 형성되고, 이와 상응하 여 상기 센서 모듈에는 안내 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 구동유닛은 상기 회전 부재의 끝단에 고정되는 피니언 기어;

   상기 피니언 기어와 이맞물림되도록 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되는 워 엄 기어; 및

   상기 워엄 기어를 회전시킬 수 있도록 상기 하우징의 측면에 설치되는 스텝모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.

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