KR101123185B1 - 로봇청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 청소기 보디의 저면 가장자리 중 앞과 뒷부분이 외측으로 갈수록 상측으로 경사지도록 형성되기 때문에, 높이가 비교적 낮은 장애물(예 : 문지방과 같이 높이가 5㎝ 이하인 장애물)의 경우에는 그 구동바퀴의 크기와 힘을 고려할 때 충분히 넘을 수 있음에도 이를 장애물로 인식하거나 넘는 과정에서 바닥에 뒷부분이 닿는 문제를 해소할 수 있는 로봇청소기를 제공한다.

경사면, 보디, 로봇, 문지방, 장애물, 청소기

Description

로봇청소기{Robot cleaner}

본 발명은 청소구역을 스스로 주행하면서 청소를 하는 로봇청소기에 관한 것이다.

로봇청소기는 사용자가 직접 조작할 것 없이 입력된 프로그램에 따라 청소하고자 하는 구역을 스스로 주행(장애물 회피주행)하면서 이 청소구역의 바닥을 청소하여 먼지 등의 이물질을 제거하는 기구인바, 사용자가 직접 다루어야만 하는 일반적인 진공청소기와 달리 청소하는 데 따른 수고를 덜 수 있고, 아울러 시간을 유용하게 활용할 수 있다.

그러나 이전까지의 로봇청소기는 다음과 같은 문제점이 있었는바, 도 1a, 도 1b를 참조하여 설명한다.

로봇청소기의 흡입력은 진공청소기에 비할 수 없이 약한 수준이므로, 로봇청소기는 그 흡입구와 바닥 간의 이격거리가 클수록 청소효과가 떨어진다. 따라서 로봇청소기는 청소기 보디(1)의 저면에 형성된 흡입구가 바닥과 근접하도록 설계되는 것이 일반적인바, 이에 따라 비교적 높이가 낮은 장애물(예를 들어, 문지방과 같이 높이 5㎝ 이하의 장애물)과 맞닥뜨린 때 구동바퀴(2)의 크기와 힘을 고려하면 충분 히 넘어갈 수 있음에도 대부분이 이 장애물과 충돌, 이 장애물을 벽과 같이 높이가 높은 장애물로 인식하여 회피함으로써 청소구역이 한정되는 문제점이 있었다. 예를 들면, 실내의 방과 방을 자유롭게 넘나들면서 청소구역을 확장하지 못하였던 것이다.(도 1의 (A) 참조)

또한, 비교적 높이가 낮은 장애물을 넘는다 하더라도 이 과정에서 바닥에 뒷부분이 닿아 끌리거나, 구동바퀴(2)가 들려 장애물에 걸리거나 하는 문제점이 있었다.(도 1의 (B) 참조)

본 발명의 목적은 한층 향상된 주행 및 청소성능을 기대할 수 있는 로봇청소기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수 개의 구동바퀴를 포함하고, 상기 청소기 보디는 저면 가장자리 중 적어도 앞부분에 외측으로 갈수록 상측으로 기울어지는 경사면이 형성된 로봇청소기가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기는 상기 청소기 보디에 형성된 앞부분 경사면의 하단 측에 장착되며 주행 시 구름운동을 하는 적어도 하나의 보조바퀴를 더 포함할 수 있다. 또, 본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기는 상기 청소기 보디의 저면에 장착되고 상하방향의 축선을 중심으로 하여 회전하면서 이물질을 쓸어 내는 적어도 하나의 사이드 브러시와; 상기 사이드 브러시 측에서 이 사이드 브러시에 의하여 쓸리는 이물질이 상기 흡입구 측으로 모이도록 안내하는 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 청소기 보디는 저면의 좌우 중 적어도 한쪽에 이물질을 흡입하는 보조흡입구가 마련될 수 있다. 이때, 상기 보조흡입구는 상기 청소기 보디의 앞부분 경사면에 위치될 수 있다. 또, 상기 보조흡입구는 상기 청소기 보디의 앞부분 경사면에 형성된 장착구멍에 인출 가능하도록 삽입된 흡입관의 선단이고, 상기 흡입관은 흡입관 구동장치에 의하여 삽입되고 인출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 로봇청소기의 청소기 보디는 원반형일 수 있고, 상기 흡입구는 상기 청소기 보디의 센터에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수 개의 구동바퀴와; 상기 청소기 보디에 전방으로 돌출되도록 장착되며 주행 시 구름운동을 하는 적어도 하나의 보조바퀴를 포함하는 로봇청소기가 제공될 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수 개의 구동바퀴를 포함하고, 상기 청소기 보디는 저면 가장자리 중 적어도 뒷부분에 외측으로 갈수록 상측으로 기울어지는 경사면이 형성된 로봇청소기가 제공될 수도 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기가 도시된 사시도이고, 도 3, 도 4는 이 도 2의 측면도 및 저면도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기의 작동상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기(이하, 제1실시예라 한다)는 청소기 보디(10), 2개의 구동바퀴(20) 및 그 구동장치(도시되지 않음), 보조바퀴(30), 장애물 감지센서(40), 마이크로프로세서(microprocessor)와 같은 제어수단(도시되지 않음)을 포함하는데, 구동바퀴(20)와 보조바퀴(30)는 청소기 보 디(10)의 저면에 삼각형 구조로 배치되어 청소기 보디(10)를 청소구역의 바닥(F)으로부터 상측으로 이격되도록 지지하고, 장애물 감지센서(40)는 청소구역의 장애물(예를 들어, 실내의 벽이나 장롱, 탁자나 의자의 다리 등)을 감지하며, 제어수단은 청소기 보디(10)가 장애물을 회피해서 주행하도록 장애물 감지센서(40)로부터 입력되는 신호에 따라 구동바퀴(20)용 구동장치의 작동을 컨트롤한다.

또한, 제1실시예는 청소기 보디(10)의 둘레 중 앞부분을 감싸 보호하는 범퍼(bumper)(50)와 바닥(F)의 이물질을 흡입하여 제거하는 흡입장치(도시되지 않음)를 더 포함하고, 아울러 이 밖으로는 메인 브러시(main brush)(60) 및 그 구동장치(도시되지 않음), 사이드 브러시(side brush)(70) 및 그 구동장치(도시되지 않음), 그리고 가이드(guide)(80)를 더 포함한다.

청소기 보디(10)는 원반형으로 형성된다. 물론, 실시조건에 따라서는 앞부분은 원형이고 뒷부분은 사각형일 수도 있다. 원반형인 청소기 보디(10)는 그 저면에 이물질의 흡입을 위한 메인흡입구(12)와 보조흡입구(14)가 형성되는데, 메인흡입구(12)는 센터에 위치되고 좌우방향으로 긴 슬롯(slot) 형상으로 형성된다. 메인흡입구(12)를 센터에 위치시킨 것은 이렇게 하면 메인흡입구(12)의 길이를 다른 위치에 형성하는 경우보다 길게 형성할 수 있고, 이에 흡입영역을 좌우로 더 확장할 수 있기 때문이다.

청소기 보디(10)는 또, 그 저면의 가장자리 중 앞부분과 뒷부분에 각각 경사면(16F)(16R)이 형성된다. 이 앞쪽과 뒤쪽의 경사면(16F)(16R)은 둘 모두가 외측으로 갈수록 점차 상측으로 기울어지는 형상을 가지도록 형성된다. 앞쪽과 뒤쪽의 경 사면(16F)(16R)은 볼록하거나 오목하도록 만곡할 수도 있다. 앞쪽의 경사면(16F)은 그 좌우 중 적어도 한쪽에 보조흡입구(14)가 배치된다. 여기에서는 보조흡입구(14)를 좌측(저면도 상에서는 우측)에 배치하여 보았다. 한편, 청소기 보디(10)의 저면은 그 가장자리 전체를 경사면으로 할 수도 있다.

구동바퀴(20)는 메인흡입구(12)의 좌우에 각각 장착된다. 구동바퀴(20)의 개수는 증가될 수도 있다. 구동바퀴(20)는 그 구동장치에 의하여 각각 독립적으로 구동된다. 이 구동바퀴(20)용 구동장치는 구동모터를 포함한다. 구동바퀴(20)용 구동장치는 또, 구동모터의 동력을 구동바퀴(20)에 전하는 전동수단을 더 포함할 수 있는데, 이때 전동수단은 기어를 포함하는 것일 수 있다.

보조바퀴(30)는 청소기 보디(10)의 전후방향 센터라인 상에 위치하도록 앞쪽의 경사면(16F) 하단 측에 장착된다. 이러한 보조바퀴(30)는 청소기 보디(10)의 안정적인 지지를 위하여 2개 이상 구비될 수도 있다.

장애물 감지센서(40)는 장애물과 접촉되었는지를 감지하는 접촉감지센서, 장애물(사람이나 동물을 포함한다)의 움직임을 감지하는 동작감지센서, 전방 및/또는 측방에 위치한 장애물까지의 거리를 측정하는 거리센서, 바닥(F)의 절벽(수평을 이루지 못하여 생긴 낮은 층)을 감지하는 바닥감지센서를 포함할 수 있고, 이들 센서로는 스위치, 적외선센서, 초음파센서 등이 이용될 수 있다.

장애물과의 충돌에 의하여 청소기 보디(10)에 가하여지는 충격을 완화시키는 범퍼(50)는 범퍼 보디를 포함한다. 범퍼 보디에는 장애물 감지센서(40)로서 접촉감지센서나 동작감지센서 또는 거리센서가 장착될 수 있다. 범퍼(50)는 적어도 1개의 탄성부재를 더 포함할 수 있는데, 탄성부재는 범퍼 보디의 후방에 장착되어 청소기 보디(10)와 범퍼 보디 사이에 개재될 수 있다.

청소기 보디(10)에 수용되는 흡입장치는 메인흡입구(12)와 보조흡입구(14)에 각각 연결된 복수 개의 흡입력 발생수단, 이 흡입력 발생수단에 의하여 메인흡입구(12)나 보조흡입구(14)를 통하여 흡입되는 이물질이 모이는 집진함을 포함한다. 각각의 흡입력 발생수단은 진공모터를 포함할 수 있다.

메인 브러시(60)는 롤(roll) 타입의 브러시이며 메인흡입구(12)에 이 메인흡입구(12)와 나란한 축선을 중심으로 하여 회전 가능하도록 수용되고 구동모터를 포함하는 구동장치에 의하여 일정한 속도로 회전하면서 바닥(F)의 이물질을 메인흡입구(12) 측으로 쓸어 올린다.

사이드 브러시(70)는 메인흡입구(12)와 보조흡입구(14)의 사이에 위치하도록 청소기 보디(10)의 저면 좌우 중 적어도 한쪽에 장착된다. 사이드 브러시(70)는 구동모터를 포함하는 구동장치에 의하여 상하방향의 축선을 중심으로 하여 회전한다.

가이드(80)는 사이드 브러시(70)가 쓸어 내는 이물질이 메인흡입구(12) 측으로 모이도록 안내함으로써 비산을 방지한다. 가이드(80)는 청소기 보디(10)의 저면에 장착되고 사이드 브러시(70)의 둘레 중 일부를 둘러싸는 형상으로 형성된다. 도면에는 가이드(80)가 호형인 것으로 도시되어 있으나, 가이드(80)는 직선형일 수도 있다.

살펴본 바와 같이 구성되는 제1실시예는 주행 중 높이가 비교적 낮은 장애물(예를 들어, 문지방과 같이 높이 5㎝ 이하의 장애물)과 맞닥뜨린 경우 다음과 같 이 이 장애물을 넘는다.

우선, 장애물에 앞쪽의 경사면(16F)이 접촉된다.(도 5의 (A) 참조) 이때, 청소기 보디(10)는 앞쪽의 경사면(16F)의 가이드작용에 따라 충격을 받지 않고 그 앞부분이 자연스럽게 들린다. 다음으로, 장애물에 보조바퀴(30)가 접촉되면서 장애물을 넘기 시작하는데, 이 과정에서 청소기 보디(10)는 뒤쪽의 경사면(16R)에 의하여 바닥(F)에 뒷부분이 닿지 않는다.(도 5의 (B) 참조) 따라서 제1실시예는 높이가 비교적 낮은 장애물을 벽과 같이 높이가 비교적 높은 장애물로 인식함이 없이 안정감 있게 넘을 수 있다.

살펴본 바와 같이 구성되는 제1실시예에서, 구동바퀴(20)용 구동장치를 비롯하여 흡입장치, 메인 브러시(60)용 구동장치 그리고 사이드 브러시(70)용 구동장치는 제어수단의 컨트롤에 따라 다음과 같이 작동된다.

메인흡입구(12)에 연결된 흡입력 발생수단 및 메인 브러시(60)용 구동장치는 청소 시 계속적으로 작동되어 바닥(F)의 이물질을 제거할 수 있게 한다.

보조흡입구(14)는 청소구역의 코너에 존재하는 이물질을 보다 효과적으로 제거할 목적으로 마련한 것이다. 따라서 보조흡입구(14)에 연결된 흡입력 발생수단은 청소 시 청소기 보디(10)가 코너에 위치한 경우에 한하여 작동될 수 있다. 아울러, 구동바퀴(20)용 구동장치의 작동을 일정 시간 동안 정지시켜 청소기 보디(10)가 코너에 일시적으로 머무르도록 할 수도 있다. 이때, 보조흡입구(14)는 앞쪽의 경사면(16F)에 형성되어 흡입력이 코너의 바닥(F)과 그 위의 벽에 걸쳐 미치므로,(도 5의 (C) 참조) 제1실시예는 코너의 바닥(F)만이 벽의 이물질도 동시에 제거할 수 있 다.

사이드 브러시(70)는 측방의 이물질을 제거할 목적으로 마련한 것이므로, 사이드 브러시(70)용 구동장치는 청소 시 청소기 보디(10)가 장애물(예 : 벽)을 옆에 두고 근접하여 주행하는 동안에 한하여 작동될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기가 도시된 우측면도로, 이 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기(이하, 제2실시예라 한다)는 제1실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 작용은 모두 동일한 데 대하여, 보조바퀴(30A)의 장착구조만이 상이하다. 즉, 제2실시예의 보조바퀴(30A)는 청소기 보디(10)의 저면에 이 청소기 보디(10)의 전방으로 약간 튀어나와 있도록 장착되는바, 보조바퀴(30A)용 장착수단으로는 휠 브래킷(wheel bracket) 등이 적용될 수 있다.

이와 같은 보조바퀴(30A)에 의하면, 제2실시예는 높이가 비교적 낮은 장애물과 맞닥뜨린 경우 이 장애물에 보조바퀴(30A)가 우선적으로 접촉되기 때문에, 장애물을 쉽게 넘을 수 있다.

한편, 제2실시예는 앞쪽의 경사면(16F) 없이도 높이가 비교적 낮은 장애물을 넘을 수 있으므로, 앞쪽의 경사면(16F)은 적용되지 않을 수도 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기의 주요부가 도시된 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기(이하, 제3실시예라 한다)는 제1실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 작용은 모두 동일한 데 대하여, 보조흡입구의 구조만이 상이하다.

제3실시예는 그 앞쪽의 경사면(16F)의 좌우 중 적어도 한쪽에 장착구멍이 형성되고, 이 장착구멍에는 흡입관(90)이 슬라이드 안내수단에 의하여 인출 가능하도록 삽입된다. 즉, 장착구멍에 삽입된 흡입관(90)은 앞쪽의 경사면(16F)으로부터 돌출되도록 인출할 수 있는 것이다. 이러한 제3실시예는 흡입관(90)의 선단을 보조흡입구로 한다. 그리고 흡입관(90)의 반대쪽 끝에는 보조흡입구용 흡입력 발생수단이 연결된다.

제3실시예는 제어수단의 제어신호에 따라 작동하는 흡입관(90)용 구동장치를 더 포함한다. 흡입관(90)을 삽입하고 인출하는 구동장치는 대향하도록 배치된 전자석(92)과 자석(94)을 포함한다. 전자석(92)과 자석(94) 중 하나는 흡입관(90)에 장착되고 나머지는 주변의 고정부품에 장착된다. 전자석(92)과 자석(94) 사이에는 전자석(92)의 극성 변화에 따라 인력과 척력이 작용하는데, 척력 작용 시에는 흡입관(90)이 장착구멍으로부터 인출되고,(도 7의 (B) 참조) 반대로 인력 작용 시에는 흡입관(90)이 삽입된다.(도 7의 (A) 참조) 이때, 바람직하게는 장착구멍에 삽입된 흡입관(90)이 앞쪽의 경사면(16F)과 동일평면을 이루도록 구성된다. 흡입관(90)용 구동장치는 전자석(92)과 자석(94) 대신, 리니어 모터를 포함하는 것일 수도 있다.

이와 같은 제3실시예에서, 흡입관(90)용 구동장치는 청소기 보디(10)가 코너에 위치한 경우에 한하여 흡입관(90)이 인출되도록 작동될 수 있는바, 코너에 보조흡입구가 보다 근접되므로 코너에 대하여 한층 향상된 청소효율을 기대할 수 있다.

한편, 제3실시예는 제1실시예를 기본으로 하는 것이 아닌, 제2실시예를 기본으로 하여 구성될 수도 있다.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

도 1은 일반적인 로봇청소기의 문제점이 도시된 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기가 도시된 사시도이다.

도 3은 도 2의 우측면도이다.

도 4는 도 2의 저면도이다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기의 작동상태도가 도시된 측면도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기가 도시된 우측면도이다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기의 주요부가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 청소기 보디 12 : 메인흡입구

14 : 보조흡입구 16F : 앞쪽의 경사면

16R : 뒤쪽의 경사면 20 : 구동바퀴

30 : 보조바퀴 40 : 장애물 감지센서

50 : 범퍼 60 : 메인 브러시

70 : 사이드 브러시 80 : 가이드

Claims (9)

1. 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수의 구동바퀴를 포함하고,

   상기 청소기 보디는, 저면 가장자리 중 적어도 앞부분에 외측으로 갈수록 상측으로 기울어지는 경사면이 형성되며,

   상기 청소기 보디에 형성된 앞부분 경사면은, 좌우 중 적어도 한쪽에 이물질을 흡입하는 보조흡입구가 마련되고,

   상기 보조흡입구는, 상기 청소기 보디의 앞부분 경사면에 형성된 장착구멍에 인출 가능하도록 삽입된 흡입관의 선단이며,

   상기 흡입관은, 흡입관 구동장치에 의하여 삽입되고 인출되는 로봇청소기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 청소기 보디에 형성된 앞부분 경사면의 하단 측에 장착되며 주행 시 구름운동을 하는 적어도 하나의 보조바퀴를 더 포함하는 로봇청소기.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 청소기 보디의 저면에 장착되고 상하방향의 축선을 중심으로 하여 회전하면서 이물질을 쓸어 내는 적어도 하나의 사이드 브러시와;

   상기 사이드 브러시 측에서 이 사이드 브러시에 의하여 쓸리는 이물질이 상기 흡입구 측으로 모이도록 안내하는 가이드를 더 포함하는 로봇청소기.
4. 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수의 구동바퀴를 포함하고,

   상기 청소기 보디는, 저면의 좌우 중 적어도 한쪽에 이물질을 흡입하는 보조흡입구가 마련되고,

   상기 보조흡입구는, 상기 청소기 보디에 형성된 장착구멍에 인출 가능하도록 삽입된 흡입관의 선단이며,

   상기 흡입관은, 흡입관 구동장치에 의하여 삽입되고 인출되는 로봇청소기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 청소기 보디는, 원반형이고,

   상기 흡입구는, 상기 청소기 보디의 센터에 배치된 로봇청소기.
8. 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수의 구동바퀴와; 상기 청소기 보디에 전방으로 돌출되도록 장착되며 주행 시 구름운동 하는 적어도 하나의 보조바퀴를 포함하고,

   상기 청소기 보디는, 저면의 좌우 중 적어도 한쪽에 이물질을 흡입하는 보조흡입구가 마련되며,

   상기 보조흡입구는, 상기 청소기 보디에 형성된 장착구멍에 인출 가능하도록 삽입된 흡입관의 선단이고,

   상기 흡입관은, 흡입관 구동장치에 의하여 삽입되고 인출되는 로봇청소기.
9. 저면에 이물질을 흡입하는 흡입구가 형성된 청소기 보디와; 상기 청소기 보디를 주행 가능하도록 지지하는 복수 개의 구동바퀴를 포함하고,

   상기 청소기 보디는, 저면 가장자리 중 적어도 뒷부분에 외측으로 갈수록 상측으로 기울어지는 경사면이 형성됨과 아울러, 저면의 좌우 중 적어도 한쪽에 이물질을 흡입하는 보조흡입구가 마련되며,

   상기 보조흡입구는, 상기 청소기 보디에 형성된 장착구멍에 인출 가능하도록 삽입된 흡입관의 선단이고,

   상기 흡입관은, 흡입관 구동장치에 의하여 삽입되고 인출되는 로봇청소기.

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