KR101142807B1 - 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리 및 이를 구비한 이동 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리 및 이를 구비한 이동 로봇에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명은 이동 로봇의 하부 프레임에 구비되는 보조 휠 캡; 상기 보조 휠 캡에 의해 지지되는 휠 샤프트를 구비하는 보조 휠; 및 상기 보조 휠 캡에 구비되어 상기 보조 휠로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리와 이를 구비한 이동 로봇을 제공한다. 본 발명에 따르면 보조 휠과 바닥 면 사이에 이물질이 끼이게 되는 것을 방지하여 보조 휠이 항상 원활하게 회전할 수 있고, 이에 따라 정확한 네비게이션 기능을 수행하여 더욱 효율적이고 깨끗하게 청소를 할 수 있다는 효과가 있다.

Description

브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리 및 이를 구비한 이동 로봇{Auxiliary Wheel Assembly having Brush and Mobile Robot therewith}

본 발명은 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리 및 이를 구비한 이동 로봇에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 이동로봇의 보조 휠에 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 브러쉬가 장착되어 원활한 구동이 가능한 브러쉬가 장착된 이동로봇의 보조 휠과 이를 구비하는 이동 로봇에 관한 것이다.

일반적으로 청소용 이동 로봇은 바닥을 돌아다니며 먼지나 머리카락, 작은 종이조각, 가루 등의 미세 물질을 집진 브러쉬 또는 진공식 흡입 방식을 이용하여 제거하는 장치를 말한다.

최근 이러한 청소용 이동 로봇은 더욱 첨단화되어 이미 청소를 마친 곳과 청소가 되어야 할 곳을 구분할 수 있도록 네비게이션(navigation) 기능을 가진 청소용 이동 로봇이 등장하였다.

이와 같이 네비게이션 기능을 갖춘 청소용 이동 로봇은 정확한 네비게이션 기능을 수행하기 위해서 카메라, 위치 인식 센서 및 보조 휠에 장착되는 엔코더(encoder)를 구비한다.

도 1은 종래의 이동 로봇의 보조 휠을 도시한 도면이다.

한편, 청소용 이동 로봇(10)은 그 목적상 먼지나 과자부스러기 같은 이물질이 많은 바닥환경에서 주행하는 경우가 흔히 발생한다. 이러한 바닥 환경에서 청소를 하다 보면 도 1에 도시된 바와 같이 보조 휠(12)과 바닥(2) 사이에 이물질(1)이 끼어서 보조 휠(12)이 회전하지 못하고 정지된 상태에서 주행하게 되는 경우가 종종 발생하게 된다.

이처럼 보조 휠(12)이 회전하지 못하게 되면 보조 휠(12)에 장착된 엔코더 역시 회전하지 못하게 되어 실제로는 이동 로봇(10)이 주행하였음에도 불구하고 네비게이션 상에서는 이동 로봇(10)이 주행하지 않은 것으로 판단된다.

이렇게 되면, 정확한 네비게이션 기능의 수행이 불가능해져서 이미 청소를 마친 곳과 그렇지 않은 곳의 구분이 부정확하게 되고, 청소 기능을 제대로 수행할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다.

상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 보조 휠과 바닥 면 사이에 이물질이 끼이게 되는 것을 방지하여 정확한 네비게이션 기능을 수행할 수 있도록 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리 및 이를 구비한 이동 로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이동 로봇의 하부 프레임에 구비되는 보조 휠 캡; 상기 보조 휠 캡에 의해 지지되는 휠 샤프트를 구비하는 보조 휠; 및 상기 보조 휠 캡에 구비되어 상기 보조 휠로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리를 제공한다.

여기서, 상기 브러쉬는 미리 정해진 간격으로 배열되는 복수의 돌기로 이루어지거나, 연속적으로 이어지는 블레이드 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 휠 캡은 상기 하부 프레임에 탈착되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브러쉬는 상기 보조 휠의 전방에 원호 형태로 배열될 수 있다.

또한, 상기 브러쉬는 상기 보조 휠을 둘러싸도록 원형으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 보조 휠 캡은 상기 휠 샤프트가 삽입되는 베어링을 구비할 수 있다.

또한, 상기 보조 휠은 상기 휠 샤프트와 일체형으로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조 휠 어셈블리는 상기 휠 샤프트의 일측에 고정되는 엔코더 센서; 및 상기 엔코더 센서의 회전 수를 감지하는 엔코더 보드를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇을 제공한다.

본 발명에 따르면 보조 휠과 바닥 면 사이에 이물질이 끼이게 되는 것을 방지하여 보조 휠이 항상 원활하게 회전할 수 있고, 이에 따라 정확한 네비게이션 기능을 수행하여 더욱 효율적이고 깨끗하게 청소를 할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 브러쉬의 마모시 교체가 가능하여 유지 보수가 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 이동 로봇의 보조 휠을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 주행상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 브러쉬가 반원형으로 장착된 보조 휠 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 7은 브러쉬가 원형으로 장착된 보조 휠 어셈블리를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇의 주행상태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 로봇(100)은 구동 휠(102), 메인 브러쉬(103) 및 보조 휠 어셈블리(110)를 포함한다.

구동 휠(102)은 이동 로봇(100)의 하부 프레임(101)에 구비된다. 이러한 구동 휠(102)은 모터(미도시) 등의 구동장치에 연결되어 회전함으로써 이동 로봇(100)이 주행할 수 있도록 한다.

구동 휠(102)에는 서스펜션 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 바닥(2)과 구동 휠(102)의 접지력을 더욱 향상시키는 것이 가능하여 바닥(2)의 환경에 구애받지 않고 안정적으로 주행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 고르지 못한 바닥(2)의 상태로 인해 구동 휠(102)로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 부품의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

메인 브러쉬(103)는 하부 프레임(101)에 장착되는 브러쉬용 모터(미도시)에 의해 회전되면서 바닥(1)에 있는 먼지나 과자 부스러기와 같은 이물질(1)을 이동 로봇(100)의 내부에 구비된 먼지통(미도시) 내로 유입시킨다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보조 휠 어셈블리의 사시도이다.

보조 휠 어셈블리(110)는 보조 휠(112), 보조 휠 캡(116), 베어링(118), 엔코더 센서(120) 및 엔코더 보드(122)를 포함한다.

보조 휠(112)은 이동 로봇(100)의 전방에 구비되어 바닥(1)에 접지된 상태로 회전하면서 이동 로봇(100)의 주행거리를 측정할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 보조 휠(112)은 휠 샤프트(114)와 일체로 구비되어 회전 시 보조 휠(112)과 휠 샤프트(114) 간에 슬립이 발생하는 것을 방지한다.

보조 휠 캡(116)은 이동 로봇(100)의 하부 프레임(101)에 구비된다. 이때, 보조 휠 캡(116)은 하부 프레임(101)에 탈착 가능하도록 구비되어 보조 휠 캡(116)의 교체가 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 보조 휠 어셈블리(110) 내부를 청소할 경우 보조 휠 캡(116)을 하부 프레임(101)으로부터 분리시킨 후 보조 휠 어셈블리(110)에 구비되는 부품들을 용이하게 청소할 수 있게 된다.

보조 휠 캡(116)은 휠 샤프트(114)를 지지하여 휠 샤프트(114)가 회전될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때, 보조 휠 캡(116)은 휠 샤프트(114)가 위치하는 양측에 베어링(118)을 구비하고, 상기 베어링(118)에는 휠 샤프트(114)가 삽입되도록 함으로써 휠 샤프트(114)가 원활하게 회전하도록 할 수 있다.

엔코더 센서(120)는 휠 샤프트(114)의 일측에 결합되어 휠 샤프트(114)와 함께 회전한다. 이러한 엔코더 센서(120)는 보조 휠(112)의 회전 수와 동일한 수만큼 회전하게 된다.

엔코더 보드(122)는 엔코더 센서(120)의 회전 수를 감지함으로써 이동 로봇(100)의 주행거리를 계산할 수 있게 된다.

도 6은 브러쉬가 반원형으로 장착된 보조 휠 어셈블리를 도시한 도면이고, 도 7은 브러쉬가 원형으로 장착된 보조 휠 어셈블리를 도시한 도면이다.

브러쉬(130)는 보조 휠 캡(116)의 전방에 구비되어 보조 휠(112)로 이물질(1)이 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 브러쉬(130)는 도 6의(a)와 도 7의(a)에 도시된 바와 같이 미리 정해진 간격으로 배열되는 복수의 돌기로 이루어지거나, 도 6의(b)와 도 7의(b)에 도시된 바와 같이 연속적으로 이어지는 블레이드(blade) 형태로 이루어질 수 있다.

여기서 전자의 경우, 브러쉬(130)를 이루는 각각의 돌기는 다수의 가는 털(hair)이 보조 휠 캡(116)에 식모되거나, 단일의 굵은 봉이 보조 휠 캡(116)에 결합됨으로써 형성되는 것이 가능하다.

또한, 후자와 같이 블레이드 형태의 브러쉬(130)인 경우에 상기 블레이드는 우레탄 재질로 형성하여 유연성을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

브러쉬(130)는 보조 휠(112)의 전방에 위치하는 보조 휠 캡(116)의 하부면에 식모하되, 원호의 형태로 배열되도록 한다. 이처럼 브러쉬(130)를 원호의 형태로 배열시키면, 브러쉬(130)에 접하는 이물질(1)이 측방향으로 밀려나게 되기 때문에 브러쉬(130)가 이물질(1)을 계속하여 몰고 다니게 되는 경우를 방지할 수 있게 된다.

브러쉬(130)는 도 6에 도시된 바와 같이 반원형태로 배열되어 보조 휠(112)의 전방에 배치되도록 하거나, 도 7에 도시된 바와 같이 원형으로 배열하여 보조 휠(112)을 둘러싸도록 하는 것도 가능하다.

바람직하게 브러쉬(130)는 하단이 지면에 접할 수 있는 충분한 길이로 형성하여 브러쉬(130) 하단과 바닥(2) 사이의 틈을 통해 보조 휠(112)로 유입되는 것을 방지하도록 한다.

한편, 상기와 같이 브러쉬(130)가 장착된 보조 휠 캡(116)은 하부 프레임(101)으로부터 탈착가능 하도록 구비되기 때문에 브러쉬(130)가 마모되었을 경우 보조 휠 캡(116)을 교체함으로써 브러쉬(130)의 교체 또한 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이러한 보조 휠 어셈블리(110)는 이동 로봇(100)의 주행시 바닥(2)에 접하여 회전하면서 이동 로봇(100)의 주행거리를 측정할 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 보조 휠 어셈블리(110)는 네비게이션 기능을 갖추고 있는 이동 로봇(100)에 있어서, 네비게이션으로 하여금 이동 로봇(100)이 정상적으로 주행을 하였는지 여부를 판단할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

그런데, 종래의 이동 로봇에는 바닥(2)에 놓인 이물질(1)이 이동 로봇의 주행거리를 측정하기 위한 휠로 유입되어 끼임현상이 발생되는 것을 방지하는 수단을 갖추고 있지 않아 이동 로봇의 정확한 주행거리를 측정하기 어렵게 되는 경우가 많았다.

이러한 문제를 개선하기 위해 본 발명에 따른 보조 휠 어셈블리(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 보조 휠(112)의 전방에 브러쉬(130)를 구비함으로써 이동 로봇(100) 주행 시 바닥(2)에 놓여진 이물질(1)이 보조 휠(112)과 바닥(2) 사이에 끼이게 되거나, 이동 로봇(100)의 내부로 이물질(1)이 유입되는 것을 방지하게 된다.

다시 말해, 이동 로봇(100)은 도 4의 화살표 방향으로 주행하고 보조 휠(112)의 주행 경로 상에 이물질(1)이 놓여져 있을 경우, 상기 이물질(1)은 보조 휠(112)의 전방에 배치되는 브러쉬(130)에 의해 도 2의 화살표 방향으로 밀려나게 되고, 이에 따라 보조 휠(112)은 이물질(1)을 비켜가게 되는 것이다.

이처럼 본 발명에 따른 보조 휠 어셈블리(110)와 이를 구비하는 이동 로봇(100)은 보조 휠(112)과 바닥 사이에 이물질(1)이 끼이게 되는 것을 방지하여 더욱 정확한 네비게이션 기능을 수행하도록 하고, 더욱 효율적으로 청소 기능을 수행할 수 있도록 하는 것이라는 점에서 매우 유용한 발명인 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 이동 로봇 101 : 하부 프레임
102 : 구동 휠 103 : 메인 브러쉬
110 : 보조 휠 어셈블리 112 : 보조 휠
114 : 휠 샤프트 116 : 보조 휠 캡
118 : 베어링 120 : 엔코더 센서
122 : 센서 보드 130 : 브러쉬

Claims (9)

1. 이동 로봇의 하부 프레임에 구비되는 보조 휠 캡;
   상기 보조 휠 캡에 의해 지지되는 휠 샤프트를 구비하는 보조 휠;
   상기 휠 샤프트의 일측에 고정되는 엔코더 센서; 및
   상기 보조 휠의 전방에 배치되도록 상기 보조 휠 캡에 구비되고, 하단이 지면에 접하며, 상기 보조 휠로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 브러쉬는 미리 정해진 간격으로 배열되는 복수의 돌기로 이루어지거나, 연속적으로 이어지는 블레이드 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 휠 캡은 상기 하부 프레임에 탈착되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 브러쉬는 상기 보조 휠의 전방에 원호 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 브러쉬는 상기 보조 휠을 둘러싸도록 원형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 휠 캡은 상기 휠 샤프트가 삽입되는 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 휠은 상기 휠 샤프트와 일체형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 엔코더 센서의 회전 수를 감지하는 엔코더 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 브러쉬가 장착된 보조 휠 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇.

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