KR101018720B1 - 로봇청소기의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기의 구동장치에 관한 것이며, 그 목적은 장애물을 넘나드는 로봇청소기에 발생되는 충격, 흔들림, 소음 등 불안정한 주행특성을 방지하는 것과 더불어 청소면으로부터 발생되는 분산 이물질과의 접촉을 차단시켜, 이물질의 누적으로 인해 발생되는 부품 및 연결부의 오작동을 예방하고, 유지보수작업의 번거로움을 미연에 방지할 수 있는 로봇청소기의 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 한 쌍의 구동모터를 통해 본체 양측에 설치된 한 쌍의 구동바퀴를 상호 독립 구동시키는 로봇청소기의 구동장치에 있어서; 상기 구동모터의 구동축과 연결되는 동력전달수단이 내부에 설치되는 동력전달 케이싱; 상기 동력전달 케이싱의 외부로 돌출되는 동력전달수단의 출력축에 회전축이 결합되는 구동바퀴; 로봇청소기 본체에 설치되어, 상기 구동바퀴와 동력전달 케이싱을 지지하는 커버프레임; 및 상기 커버프레임과 동력전달 케이싱 사이에 설치되어, 구동바퀴와 연동하여 상방 이동하는 동력전달 케이싱을 탄성 지지하는 충격흡수유닛; 을 포함하여 이루어진 로봇청소기의 구동장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

로봇청소기, 구동장치, 충격흡수, 모듈

Description

로봇청소기의 구동장치{Driving apparatus of robot cleaner}

본 발명은 로봇청소기의 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자에 의한 직접적인 조작 없이 청소면을 스스로 인지하고 자율 주행하며 일련의 청소작업을 자동으로 수행하는 로봇청소기의 구동장치에 관한 것이다.

로봇청소기는 사용자가 직접 조작하지 않더라도 목적으로 하는 청소구역을 스스로 자율주행하며 청소면의 먼지 등의 이물질을 흡입하며, 청소하고자 하는 구역에 대해 자동 청소 작업을 수행하게 되며, 최근에는 일련의 청소 작업에 대한 시점과 종점을 인지하는 것은 물론 충전 전원이 소멸되면 스스로 충전위치로 이동하여 충전 기능까지 수행하는 것으로 이동, 청소, 충전 등 일련의 구동을 스스로 수행하는 인공지능형 로봇청소기로의 발전을 거듭하고 있다.

도 1은 로봇청소기의 커버를 분리한 상태를 보이는 것으로, 도 1을 참조하면 일반적으로 로봇청소기는 적용 장소 및 그 이동성을 고려하여 소형 경량화를 구현하도록 하고 있으며, 이에 따라 흔히 원통형의 외형을 이루는 본체(1)상에 흡입 부(2)와, 센서부(미도시), 구동장치(10)(10") 및 각종 제어부와 배터리 등을 모두 포함하여 구성하도록 하고 있다.

흡입부(2)는 로봇청소기가 지나는 청소면에 존재하는 이물질을 내부 집진실(3)로 흡입하는 것으로, 흡입모터(4)와, 이 흡입모터의 구동에 의해 바닥과 대향하게 본체(1)의 하부면에 위치하는 흡입부(2)와, 상기 흡입모터(4)와 흡입부(2) 사이에 설치되는 집진실(3)로 이루어진다.

센서부는 로봇청소기의 눈에 해당하는 것으로, 주행 중인 본체(1) 주위 둘레에 존재하는 벽, 가구, 사무용품 등의 주변 구조물을 감지하는 동시 이러한 구조물과 본체(1)와의 거리를 확인하는 것으로, 흔히 본체의 주위 둘레를 따라 다수개가 배치된다.

계속해서 구동장치는, 대개 원통형의 본체(1) 하부면에 설치되어, 로봇청소기의 전, 후 주행 및 조향 작동을 담당하는 것으로, 본체(1)의 중앙 양쪽에 한 쌍의 구동바퀴를 구비하게 한다. 이러한 한 쌍의 구동바퀴들은 상호 독립된 구동을 구현하고자 공급된 전원에 의해 각각 구동되는 한 쌍의 구동모터들이 배치된다.

이러한 구동장치는 각각의 구동모터들이 동일 방향으로 작동되며, 전, 후 구동을 구현하며, 상호 반대방향으로 작동하여 조향 구동을 구현하게 된다.

더불어, 이렇게 본체의 중앙 하부면에 장착된 한 쌍의 구동바퀴와 더불어 로봇청소기의 본체의 안정적인 지지를 위해 한 쌍의 구동바퀴 전, 후측에는 캐스터형 보조바퀴(9)가 더 배치된다.

일반적으로 흡입식 로봇청소기는 이동 및 청소작업 중 다량의 분산 이물질이 그 하부면에 발생하게 된다.

이러한 상황에서 각종 기계적 부품들의 복잡한 결합구조를 이루게 되는 구동장치는 항상 다량의 분산 이물질에 노출된 상태를 이루게 되어, 장시간 사용에 따라 부품 교체 등 빈번한 유지보수작업이 이루어지는 부분이다.

한편, 로봇청소기가 해당 청소면에 대해 주행 중이다가 문턱, 카펫 등 장애물을 넘나들게 될 경우에는 로봇청소기의 본체에 진동, 흔들림이 작용하게 되어, 정밀제어를 요하는 로봇청소기의 내구성은 물론 제어구동의 성능을 저하시키게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 청소면에 존재하는 장애물에 의해 주행 중인 로봇청소기에 발생되는 충격, 흔들림, 소음 등 불안정한 주행특성을 방지할 수 있는 로봇청소기의 구동장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 구동모터와 구동바퀴를 연결하는 동력전달 케이싱 및 충격흡수유닛의 각 구성품별 모듈화를 구현하여, 각 연결 구성품과의 탈, 장착의 편의를 제공함으로서, 부품 교체 등의 유지보수의 편의를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 복잡한 가감속기어군으로 이루어지는 동력전달수단 및 충격흡수유닛들을 모듈화된 케이싱으로 보호하고, 청소면으로부터 발생되는 분산 이물질과의 접촉은 차단하여, 이러한 이물질의 잦은 접촉에 의해 발생되는 부품 및 연결부의 오작동 및 유지보수의 번거로움을 미연에 방지할 수 있는 구동장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 한 쌍의 구동모터를 통해 본체 양측에 설치된 한 쌍의 구동바퀴를 상호 독립 구동시키는 로봇청소기의 구동장치에 있어서,

상기 구동모터의 구동축과 연결되는 동력전달수단이 내부에 설치되는 동력전 달 케이싱;

상기 동력전달 케이싱의 외부로 돌출되는 동력전달수단의 출력축에 회전축이 결합되는 구동바퀴;

로봇청소기 본체에 설치되어, 상기 구동바퀴와 동력전달 케이싱을 지지하는 커버프레임; 및

상기 커버프레임과 동력전달 케이싱 사이에 설치되어, 구동바퀴와 연동하여 상방 이동하는 동력전달 케이싱을 탄성 지지하는 충격흡수유닛; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 충격흡수유닛은, 동력전달 케이싱의 상면에 돌출 형성되어, 그 외면에 수직방향 길이를 갖는 이탈방지용 슬롯을 구비하는 원통형 하우징과; 상기 커버프레임에 설치되어, 하우징을 향해 끼워지게 하방 돌출된 가이드축과; 상기 커버프레임에 설치되어, 그 끝단에 형성된 걸게가 상기 이탈방지용 슬롯 내에서 끼워져 구속되는 돌출편; 상기 가이드축 둘레에 설치되어, 하우징의 상면과 커버프레임을 탄성 지지하는 탄성부재; 로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 충격흡수유닛의 충격흡수방향과 나란하게 상기 동력전달 케이싱의 일 측에 형성되는 가이드공과; 상기 커버프레임에 상단이 고정되어, 충격흡수유닛과 연동하여 가이드공을 관통하며 슬라이딩하는 가이드봉; 으로 이루어진 가이드서포터를 더 포함한다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 청소면에 존재하는 장애물을 넘나드는 로봇청소기의 흔들림이 없는 부드러운 주행을 구현하여, 자율적인 주행에 따른 제어 기능을 수반하는 고품질의 로봇청소기를 제공할 수 있다.

또한, 모듈화된 동력전달수단 및 충격흡수유닛들이 먼지 등의 이물질로부터 차단 보호되어, 각 부품 및 부품 연결부에 누적된 이물질로 인한 오작동의 염려를 미연에 방지할 수 있음은 물론 구동장치에 누적된 이물질의 잦은 청소작업의 불편함을 해소할 수 있는 것이다.

또한, 구동모터와 구동바퀴를 연결하는 동력전달 케이싱 및 충격흡수유닛의 각 구성품별 모듈화를 통해, 사용 중 발생되는 로봇청소기의 구성품의 개별적인 유지 보수 및 교체작업을 소비자가 쉽게 구현할 수 있으며, 이러한 개별 구성품의 유지 보수 및 교체작업에 따른 비용을 절감할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용되는 로봇청소기의 커버를 분리한 상태를 보이는 것으로, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇청소기의 구동장치(10)(10")는, 본체(1)의 하부면 양측에 한 쌍으로 배치하게 되며, 로봇청소기 본체(1)의 전, 후 주행 및 조향 시 안정적인 지지를 위해 구동장치의 전, 후에는 캐스터형의 보조바 퀴(9)들이 배치된다.

도 2는 본 발명에 따른 구동장치의 사시도를, 도 3은 구동장치의 분리사시도를 도시한 것으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 구동장치는, 크게 본체(1), 한 쌍의 구동모터(10), 한 쌍의 동력전달수단(16: 도 4참조)이 설치되는 케이싱(12), 한 쌍의 구동바퀴(14), 커버프레임(13), 및 충격흡수유닛(15:도 6참조)을 포함하여 이루어진다.

이렇게 상호 동일한 회전수로 정, 역회전하며 로봇청소기의 전, 후 구동을 구현하거나, 상호 회전수를 달리하며 주행 중 좌, 후 조향을 구현하거나 혹은 상호 반대방향으로 회전하며 로봇청소기의 정위치 방향전환을 구현하게 되는 것이다. 이미 널리 이용되고 있는 이러한 로봇청소기의 구동특성에 관한 상세 설명은 생략하며, 이하 동일한 구성 및 작동을 가지는 한 쪽 구동장치를 중심으로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 구동장치는, 앞서 설명한 바와 같이 청소작업에 따른 많은 먼지 등의 분산된 이물질의 침입을 방지하고, 행여나 발생우려가 있는 유지 보수의 수월함을 위해 구동장치를 구성하는 각각의 구성품의 선택적 개별 분리 및 결합이 용이하게 각 구성품별 모듈화를 구축하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 동력전달부를 도시한 것으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동모터(1)의 구동축으로부터 출력된 구동력을 가감속시켜 구동바퀴(14)의 회전축으로 전달하는 동력전달수단(16)은 동력전달 케이싱(12)을 통해 외부와 차단된 상태를 이루도록 한다.

동력전달 케이싱(12)의 한쪽에는 구동모터(11)의 구동축이 결합되는 입력축(12A)과, 다른쪽에는 구동바퀴(14)의 회전축이 결합되는 출력축(12B)만을 형성한 채 내부는 밀폐된 상태를 이루게 되어, 분산된 외부 이물질의 침입을 봉쇄하도록 한다.

본 발명의 실시예에 적용된 동력전달수단(16)으로는 구동모터(11)의 구동축과 구동바퀴(14)의 회전축을 연결하는 하나 이상의 감속기어군으로 구성하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동력전달수단(16)으로 구비된 감속기어군의 축 설치를 용이하게 수행하게 동력전달 케이싱(12)은 제1 및 제2케이싱(121')(121")으로 구성하였다.

이상과 같이 동력전달수단을 포함하는 동력전달 케이싱(12)과, 이 동력전달 케이싱(12)의 입력축(12A)에 결합되는 구동모터(11) 및 출력축(12B)에 결합되는 구동바퀴(14)로 이루어지는 구동장치는 구동모터(11) 혹은 구동바퀴(14)의 개별적인 탈, 장착을 구현할 수 있어, 개별 구성품에 대한 유지 보수 작업을 간편히 수행 할 수 있는 것이며, 외부의 분산 이물질로부터 밀폐된 케이스로 인해 차단된 동력전달수단(16)으로의 복잡한 기어군에 이물질이 누적되어 정밀제어를 요하는 로봇청소기의 작동불량을 미연에 방지하도록 한다.

계속해서, 상기 커버프레임(12)은, 고정구(13a)를 통해 로봇청소기 본체(1) 내에 고정 설치되어, 구동장치인 구동모터(11), 동력전달 케이싱(12) 및 구동바퀴(14)를 안정적으로 지지하는 것이며, 이와 동시 청소면에 접하는 구동바퀴(14)의 일부만을 하부로 돌출시킨 채 감싸는 형태로서, 청소면에 분산된 이물질이 구동바 퀴(14)의 접촉면을 따라 본체(1)의 내부로 유입되는 것을 방지하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 커버프레임(12)은, 구동바퀴(14)의 일부만을 하부로 돌출시키도록 감싸는 덮개(131)와, 이 덮개(131)의 일 측에 일체로 형성되어 구동바퀴(14)를 지지하는 지지대(132)로 이루어진다.

이상과 같이 커버프레임(13)은 구동장치인 구동모터(11)/동력전달 케이싱(12)/구동바퀴(14)를 본체(1)로부터 견고히 지지하는 한편 후술되는 충격흡수유닛을 통해 구동바퀴의 상방 이동에 따른 완충을 부담하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 충격흡수유닛의 구성을 보이기 위한 분리사시도를, 도 6 및 도 7은 충격흡수유닛의 작동상태도를 보이는 것으로, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 충격흡수유닛(15)은 동력전달 케이싱(12)의 일 측에 일체로 형성되어 상방 개구된 원통형의 하우징(122)과, 이 하우징(122)의 상면과 상기 커버프레임(13)에 형성된 지지대(132)의 저면을 탄성 지지하는 탄성부재(151)로 이루어진다.

보다 구체적으로, 상기 지지대(132)의 하면에는 탄성부재(151)의 설치 공간을 제공하게 가이드축(1321)과 돌출편(1320)이 형성되며, 이 가이드축(1321)과 돌출편(1320)의 사이공간으로 끼워지는 원통형의 하우징(122)의 상면을 탄성 지지한다.

이때 상기 돌출편(1320)의 끝단은 하우징(122)의 둘레에 형성된 이탈방지용 슬롯(1220)을 따라 탄성부재(151)의 완충작용과 연동 슬라이딩하게 되며, 돌출편(1320)의 끝단에 형성된 걸게(1320a)는 이탈방지용 슬롯(1220)내에서 구속되어, 하우징(122)의 이탈, 즉 구동모터(14) 및 구동바퀴(11)를 포함한 구동장치의 이탈 을 방지하게 된다.

실시예에 의한 탄성부재(151)로는 코일스프링으로 구성하였다.

바람직하게 충격흡수유닛(15)은 청소면에 존재하는 장애물의 영향으로 상방 이동하는 구동바퀴(14)의 회전축 선상에서 직교하는 지점에 배치하여, 청소면에 존재하는 턱, 카펫, 이물질 등을 넘나드는 구동바퀴(14)의 상방 이동에 대한 빠른 응답성을 구현하도록 한다.

한편, 이상과 같은 충격흡수유닛(15)의 완충작용에 따른 구동장치의 상방 이동을 보조하여 안내하는 가이드서포터(17)를 더 포함하여 구성하도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 가이드서포터(17)는, 상기 충격흡수유닛(15)의 충격흡수방향과 나란하게 상기 동력전달 케이싱(12)의 일 측에 형성되는 가이드공(125)과, 상기 커버프레임(13)측 지지대(132)에 설치되어 충격흡수유닛(15)과 연동하여 가이드공(125)을 관통하며 슬라이딩하는 가이드봉(135)을 포함하여 구성한다.

이러한 구성의 가이드서포터(17)는 충격흡수유닛(15)의 완충작용과 병행하여 구동바퀴(14)의 상방 이동을 안내하여 완충작용 시 발생되는 본체(1) 혹은 구동바퀴(14)의 횡방향 흔들림을 최소화하여 로봇청소기의 안정된 주행 및 조향에 따른 안전성을 확보하도록 한다.

미설명부호 '126'은 '부쉬'이다.

본 발명에 따른 구동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

로봇청소기 본체(1)의 양쪽에 배치되는 한 쌍의 구동모터(11)가 동일한 방향 으로 구동하게 되면, 동력전달수단(16)을 지나 한 쌍의 구동바퀴(14)가 동일한 방향으로 회전하게 되어 로봇청소기는 전진 혹은 후진 이동하게 되며, 한 쌍의 구동모터(11)가 상호 반대 방향으로 구동하게 되면, 각각의 동력전달수단(16)을 지나 한 쌍의 구동바퀴(14)가 상호 반대 방향으로 회전하게 되어 로봇청소기는 좌측 혹은 우측으로 회전하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이렇게 청소면에 대한 주행 중인 로봇청소기가 문턱, 카펫 등의 장애물을 만나게 될 경우, 구동바퀴(14)의 상방 이동과 연동하여 동력전달 케이싱(12)이 연동하여 그 상면에 형성된 하우징(122)이 연동하여 상방 이동하게 된다. 이러한 상방 충격은 하우징(122)의 상면에 설치된 탄성부재(151)를 통해 흡수되어, 커버프레임(13)측 지지대(132)를 거쳐 로봇청소기의 본체(1)를 향하는 충격을 완화시키게 된다.

이러한 커버프레임(13)과 동력전달 케이싱(12) 사이에 설치된 충격흡수유닛(15)의 완충작용과 연동하여 동력전달 케이싱(12)의 가이드공(125)을 따라 가이드봉(135)의 수직방향 슬라이딩 작용을 통해 주행 중인 로봇청소기의 좌우 흔들림, 위빙 현상을 방지하여 안정된 주행성을 확보할 수 있다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 구동장치가 적용되는 로봇청소기의 예시도

도 2는 본 발명에 따른 구동장치의 사시도

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 구동장치의 분리사시도

도 4는 본 발명의 실시에에 의한 동력전달부의 분리사시도

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 충격흡수유닛을 보이기 위한 분리사시도

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 충격흡수유닛의 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 본체 (10)(10") : 구동장치

(11) : 구동모터 (12) : 동력전달 케이싱

(13) : 커버프레임 (14) : 구동바퀴

(15) : 충격흡수유닛 (16) : 동력전달수단

(17) : 가이드서포터 (122) : 하우징

(125) : 가이드공 (132) : 지지대

(135) : 가이드봉 (151) : 탄성부재

(1220) : (이탈방지용) 슬롯 (1320) : 돌출편

(1321) : 가이드축 (1320a) : 걸게

Claims (5)

1. 한 쌍의 구동모터를 통해 본체 양측에 설치된 한 쌍의 구동바퀴를 상호 독립 구동시키는 로봇청소기의 구동장치에 있어서,

   상기 구동모터의 구동축과 연결되는 동력전달수단이 내부에 설치되는 동력전달 케이싱;

   상기 동력전달 케이싱의 외부로 돌출되는 동력전달수단의 출력축에 회전축이 결합되는 구동바퀴;

   로봇청소기 본체에 설치되어, 상기 구동바퀴와 동력전달 케이싱을 지지하는 커버프레임;

   상기 커버프레임과 동력전달 케이싱 사이에 설치되어, 구동바퀴와 연동하여 상방 이동하는 동력전달 케이싱을 탄성 지지하는 충격흡수유닛; 및

   상기 충격흡수유닛의 충격흡수방향과 나란하게 동력전달 케이싱의 일 측에 형성되는 가이드공과, 상기 커버프레임에 상단이 고정되어, 충격흡수유닛과 연동하여 가이드공을 관통하며 슬라이딩하는 가이드봉으로 이루어진 가이드서포터; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 구동장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충격흡수유닛은, 동력전달 케이싱의 상면에 돌출 형성되어, 그 외면에 수직방향 길이를 갖는 이탈방지용 슬롯을 구비하는 원통형 하우징과;

   상기 커버프레임에 설치되어, 하우징을 향해 끼워지게 하방 돌출된 가이드축과;

   상기 커버프레임에 설치되어, 그 끝단에 형성된 걸게가 상기 이탈방지용 슬롯 내에서 끼워져 구속되는 돌출편과;

   상기 가이드축 둘레에 설치되어, 하우징의 상면과 커버프레임을 탄성 지지하는 탄성부재; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 구동장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 동력전달수단은, 동력전달 케이싱 상에 축 결합된 감속기어군으로 이루 어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 구동장치.

Images