KR101198151B1 - 창문 청소 로봇 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창문청소로봇에 관한 것으로, 내측에 자성체를 구비하는 제1 청소유닛, 자력에 의해 상기 제1 청소유닛과 창문의 양 측면에 부착되어 일체로 이동하며, 상기 창문을 청소하는 클리닝 모듈이 구비되는 제2 청소유닛, 상기 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛에 설치되어, 상기 제1 청소유닛 및 제2 청소유닛을 이동시키기 위한 동력을 제공하는 구동부, 상기 제1 청소유닛 및 제2 청소유닛 사이로 빛을 조사하여 상기 창문의 표면 정보를 감지하는 적어도 하나 이상의 광센서 및 상기 광센서에서 감지된 표면 정보를 고려하여 상기 구동부 또는 상기 클리닝 모듈을 제어하는 제어부를 포함하는 창문 청소로봇을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, 창문청소로봇이 자체적으로 오염도를 판단하고 이를 반영하여 청소 작업 내용을 진행하기 때문에 작업 성능이 개선되는 효과가 개선되고, 작업 중 예상치 못한 돌출 구조를 만나 탈거되어 낙하하는 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.

Description

창문 청소 로봇 및 그의 제어 방법 {A WINDOW CLEANING ROBOT AND A METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 창문청소로봇에 관한 것으로, 구체적으로는 창문의 양측면에 자력에 의해 부착되는 두 개의 유닛으로 구성되어 작업이 곤란한 창문의 외면까지도 청소할 수 있는 창문 청소로봇에 관한 것이다.

일반적으로 건물의 벽면에 설치되는 유리 창문은 외부의 먼지, 공해 등의 영향으로 쉽게 오염되어 미관을 해치거나 채광성이 떨어지기 쉽다. 따라서, 건물의 외벽에 설치되는 창문들의 경우 자주 청소를 하는 것이 바람직하다. 다만, 창문 외벽의 경우 내벽에 비하여 청소 작업이 곤란하고, 특히 주거 건물이 점점 고층화됨에 따라 창문 외벽을 닦는 일은 고도의 위험을 수반할 수 밖에 없었다.

이에, 보다 편리하고 안전하게 창문 외벽을 청소할 수 있도록, 최근들어 다양한 형태의 청소도구가 제안되고 있다. 그 중 대표적인 형태가 창문의 양 측면에 자력에 의하여 상호 부착되는 두 개의 유닛으로 이루어진 청소 장치이다. 이와 같은 청소 장치의 각 유닛은 각각 창문면을 따라 이동할 수 있는 모듈 및 청소를 위한 모듈을 구비한다. 그리고, 창문의 외면에 설치되는 유닛은 창문 내면에 설치되는 유닛과 함께 이동하면서 창문의 외벽을 청소하는 것이 가능하다.

다만 종래의 청소 장치의 경우, 유닛 간에 자력을 이용하여 창문의 외면까지도 청소하는 것이 가능하나, 사람이 직접 손잡이를 잡고 가압하여 청소를 진행하도록 되어 있어 이를 사용할 수 있는 범위가 한정적일 수 밖에 없었다.

이를 극복하기 위해, 자동으로 창문을 이동하면서 청소 작업을 진행할 수 있는 로봇 형태의 청소 장치가 연구되고는 있으나, 사람이 직접 청소하는 것에 비해 위치별 오염도를 고려하여 차별성 있게 청소를 진행할 수 없고, 또한 예상치 못한 창문 외면의 돌출구조에 의해 외측 유닛이 낙하하는 사고가 예상되는 바, 상용화하기 어려운 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 창문의 위치별 오염도를 판단하여, 오염도에 따라 청소 내용을 차별성 있게 진행할 수 있는 창문 청소 로봇을 제공하기 위함이다.

나아가, 청소 작업 중 예상치 못한 돌출 구조 등의 문제로 인해 외측 유닛의 탈거가 예상되는 경우, 이를 미리 감지하여 외측 유닛의 낙하 사고를 미연에 방지할 수 있는 창문 청소 로봇을 제공하기 위함이다.

전술한 본 발명의 목적은, 창문의 양 측면에 각각 대향 설치되며, 자석 또는 자성체를 구비하여 일체로 이동하면서 청소를 진행하는 창문청소로봇으로서,내측에 자석 또는 자성체를 구비하는 제1 청소유닛;

창문의 양 측면에서 상기 제1 청소유닛과 자력에 의해 부착 가능하게 설치되며, 상기 창문을 청소하기 위한 클리닝 모듈이 구비되는 제2 청소유닛, 상기 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛에 설치되어, 상기 제1 청소유닛 및 제2 청소유닛이 이동하기 위한 동력을 제공하는 구동부, 상기 제1 청소유닛 및 제2 청소유닛 사이로 빛을 조사하여 상기 창문의 표면 정보를 감지하는 적어도 하나 이상의 광센서 및 상기 광센서에서 감지된 표면 정보에 따라 상기 구동부 또는 상기 클리닝 모듈을 제어하는 제어부를 포함하는 창문 청소로봇에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 광센서는 상기 창문을 방향으로 빛을 조사하는 발광부 및 상기 창문을 관통한 빛을 감지하는 수광부를 포함하도록 구성되어, 상기 수광부에서 감지되는 광량을 이용하여 상기 경로 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 광센서는 빛을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사한 빛이 입사되는 수광부를 포함하여 구성되고, 상기 발광부에서 조사된 빛이 상기 창문을 관통한 후 상기 수광부로 입사되는 양을 감지하여 상기 창문의 표면 정보를 감지하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 광센서는 상기 수광부에서 감지되는 광량의 크기를 이용하여 상기 창문의 오염도를 감지하고, 상기 제어부는 상기 감지된 오염도에 따라 상기 구동부 또는 상기 클리닝 모듈을 제어하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 제어부는 상기 오염도가 높다고 감지되면, 상기 제1 청소유닛 및 제2 청소유닛이 천천히 이동하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 오염도가 높다고 감지되면, 해당 위치의 클리닝 작업이 집중적으로 이루어질 수 있도록 상기 클리닝 모듈의 작업 속도를 증가시키도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 광센서는 상기 발광부에서 조사되는 빛이 상기 수광부로 입사되는지 여부를 판단하여, 상기 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛의 일부 이탈 여부를 감지할 수 있다. 따라서, 상기 제어부는 상기 일부 이탈이 감지되는 경우, 상기 제1, 제2 청소유닛이 정지하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 바람직하다.

이때, 제2 청소유닛은 저면에 설치되는 복수개의 보조 클리닝 모듈을 더 포함하고, 상기 보조 클리닝 모듈은 외면에 브러시가 형성된 롤러 부재로 구성되어 일부가 제2 청소유닛 외측으로 돌출되도록 설치될 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 목적은 한 쌍의 청소 유닛으로 구성되고, 창문의 양 측면에서 자력에 의해 일체로 이동하면서 상기 창문을 청소하는 창문 청소로봇의 제어방법으로서, 자체 광센서가 한 쌍의 청소유닛 사이로 빛을 조사하여 이동 중인 창문의 표면 정보를 감지하고, 제어부는 상기 광센서에서 감지된 표면 정보에 따라 상기 청소 운전 내용을 제어하는 창문 청소로봇의 제어방법에 의해 달성될 수도 있다.

여기서, 상기 광센서의 발광부는 상기 창문을 관통하는 방향으로 빛을 조사하고, 상기 광센서의 수광부는 상기 창문을 관통한 후 입사되는 빛을 이용하여 상기 창문의 표면 정보를 감지할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 상기 수광부로 입사되는 빛의 양에 따라 창문의 오염도를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 입사되는 빛의 양이 기준값 이하이면 오염도가 높다고 판단하고, 상기 청소 유닛이 천천히 이동하도록 구동부를 제어할 수 있다. 또는, 상기 제어부는 상기 입사되는 빛의 양이 기준값 이하이면, 해당 위치에서 클리닝 작업이 집중적으로 이루어지도록 상기 클리닝 모듈의 작업 속도를 증가시키도록 제어하는 것도 가능하다.

한편, 상기 제어부는 상기 발광부로부터 조사된 빛이 상기 수광부로 입사되는지 여부를 감지하여, 상기 청소 유닛의 일부 이탈 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 광센서는 상기 창문 청소로봇에 복수개로 구비되며, 상기 제어부는 상기 발광부로부터 조사된 빛이 입사되지 않은 상기 수광부가 2개 이상이면 상기 청소 유닛의 일부 이탈이 발생한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어부는 일부 이탈이 발생한 것으로 판단되면, 상기 청소 유닛을 정지시키도록 구동부를 제어할 수 있다. 그리고, 이상 알림부를 통하여 사용자에게 이상 발생 사실을 알리는 것이 바람직하다.

이때, 상기 광센서는 상기 수광부에서 감지되는 광량의 크기를 이용하여 해당 경로의 오염도를 감지하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 제어부는 상기 광센서로부터 해당 경로의 오염도가 높다고 감지되면, 상기 제1, 제2 유닛이 천천히 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광센서는 상기 수광부에서 광량이 측정되는지 여부를 이용하여 상기 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛의 일부 이탈 여부를 감지하는 것 또한 가능하다. 따라서, 상기 제어부는 상기 광센서로부터 제1 청소유닛 또는 제2 청소유닛의 일부 이탈이 감지되는 경우, 상기 제1, 제2 청소유닛이 정지하도록 상기 구동부를 제어하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제어부는 상기 복수개의 광센서 중 2개 이상의 광센서의 수광부에서 광량이 측정되지 않는 경우 일부 이탈이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 상기 발광부는 상기 제1 청소유닛과 제2 청소유닛 중 하나의 청소유닛에 설치되고, 상기 수광부는 상기 발광부가 설치되지 않은 청소유닛에 상기 발광부와 대향되도록 설치될 수 있다.

또는, 상기 발광부 및 수광부는 상기 제1 청소유닛과 제2 청소유닛 중 하나의 청소유닛에 설치되고, 상기 발광부에서 조사된 빛은 상기 발광부 및 수광부가 설치되지 않은 청소유닛의 반사판에 반사된 후 상기 수광부로 입사되도록 설치되는 것도 가능하다.

본 발명에 의할 경우, 창문청소로봇이 창문을 자동적으로 이동하면서 청소를 진행하며, 이때 자체적으로 오염도를 판단하고 이를 반영하여 청소 작업 내용을 진행하기 때문에 작업 성능이 개선되는 효과가 있다.

또한, 청소를 진행하던 중 예상치 못한 돌출 구조를 만나 탈거가 우려되는 경우 이를 감지하여 자동적으로 정지하는 바, 청소로봇의 모듈이 낙하하는 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 창문 청소로봇을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 제1 청소유닛의 저면을 도시한 저면도,
도 3은 도 1의 제2 청소유닛의 저면을 도시한 저면도,
도 4는 도 1의 광센서의 센싱 구조를 도시한 개략도,
도 5는 도 1의 청소 로봇의 제어 구조를 도시한 블록도 그리고,
도 6은 도 1의 청소로봇의 청소 작업 중 제어 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 창문 청소로봇에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 창문 청소로봇을 도시한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 창문 청소로봇(10)은 창문의 양 측면에 각각 배치되는 두 개의 청소유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 설명의 편의상 창문의 양 측면 중 건물의 내측 방향에 배치되는 청소유닛을 제1 청소유닛(100), 그리고, 건물의 외측 방향에 배치되는 청소유닛을 제2 청소유닛(200)이라 명명한다. 다만, 이러한 명칭은 설명의 편의상 부여하는 것으로, 각각의 청소 유닛을 반대로 배치하여 사용하는 것도 물론 가능하다.

제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)은 내측에 포함되는 자석 또는 자성체 등을 이용하여 창문의 양측면으로 대향되도록 부착 배치될 수 있다. 따라서, 제1 청소유닛(100)이 외부 또는 자체 전원에 의해 창문의 일측면을 따라 이동하는 경우, 제2 청소유닛(200) 또한 자력에 의해 제1 청소유닛(100)과 일체로 이동 가능하다.

그리고, 사용자가 상기 제1, 제2 청소유닛(100, 200)을 조작하기 위한 별도의 리모컨(20)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 청소유닛(200)은 제1 청소유닛(100)의 구동시 자력(磁力)에 의해 종속적으로 구동 가능한 바, 리모컨(20)은 제1 청소유닛(100)의 구동을 조작하도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 사용자의 편의상 무선 방식으로 조작 가능한 리모컨(20)을 구성하였으나, 이는 일예로서 유선상으로 조작하거나 사용자가 직접 수동으로 작업하는 방식으로 이용할 수도 있다.

도 2는 도 1의 제1 청소유닛의 저면을 도시한 저면도이고, 도 3은 도 1의 제2 청소유닛의 저면을 도시한 저면도이다(여기서, 저면이라 함은 각 청소유닛이 창문과 접촉하는 면을 의미함). 이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 제1, 제2 청소유닛(100, 200)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

제1 청소유닛(100)은 제1 프레임(110), 제1 프레임(110)의 저면에 형성되는 복수개의 제1 바퀴부재(120) 및 복수개의 자성체 모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(110)은 플레이트 형상으로, 제1 청소유닛(100)의 몸체를 형성할 수 있다. 이때, 제1 프레임(110)의 내측에는 각종 다양한 구성요소가 내장 설치될 수 있다. 이때, 제1 프레임(110)의 테두리에는 청소 작업 중 창틀 등의 돌출 구조과 충돌시 충격을 최소화시킬 수 있도록 완충부재(미도시)가 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 제1 청소유닛(100)의 제1 프레임(110)이 직사각형의 단면을 갖도록 구성되었으나, 이는 일 예로서 본 발명이 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며, 원형 또는 다른 다각형의 단면을 갖는 다양한 구조로 구성할 수 있음은 물론이다.

한편, 제1 청소유닛(100)에는 복수개의 자성체 모듈(130)이 형성될 수 있다. 여기서, 자성체 모듈(130)은 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)이 창문 양측에 부착할 수 있도록 자력을 발생시키는 역할을 수행한다. 따라서, 본 실시예의 자성체 모듈(130)은 네오듐 자석을 이용하여 구성되며, 제2 청소유닛(200)에 설치되는 자성체와 함께 자력을 발생시킬 수 있다. 다만, 이는 일 예로서 자성체 모듈(130)은 다양한 종류의 자석을 이용하여 구성할 수 있으며, 나아가 제2 청소유닛(200)의 자성체가 자석으로 구성되는 경우, 제1 청소유닛(100)의 자성체 모듈(130)은 자석 이외의 다양한 자성체를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 자성체 모듈(130)은 4개의 디스크 형상의 모듈을 이용하여 구성될 수 있으며, 제1 프레임(110)의 저면에 설치될 수 있다.이때, 자성체 모듈(130)은 저면으로 노출 설치될 수도 가능하며, 별도의 커버 부재등을 이용하여 제1 프레임(110)의 저면에 인접하여 설치될 수도 있다.

한편, 제1 바퀴부재(120)는 제1 프레임(110)의 저면으로 노출되도록 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제1 바퀴부재(120)는 제1 프레임(110)에 내장 설치되는 모터 등의 구동부(121)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 따라서, 제1 프레임(110)이 창문에 부착된 상태에서, 제1 바퀴부재(120)의 회전에 의해 소정 방향으로 이동하는 것이 가능하다. 이때, 제1 바퀴부재(120)는 직선 운동 뿐만 아니라 커브 방향의 이동이 가능할 수 있도록, 제1 바퀴부재의 회전축이 변경 될 수 있도록 설치되거나, 또는 제1 바퀴부재의 각 바퀴가 상이한 회전 속도로 이동할 있도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고, 제1 바퀴부재(120)의 표면은 회전시 창문의 일측면과 소정의 마찰력이 발생할 수 있도록, 섬유 또는 고무 등의 재질을 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 바퀴부재(120)가 회전시 헛돌지 않고, 창문 일면을 따라 이동할 수 있다. 나아가, 제1 바퀴부재(120)의 표면의 재질을 선택함에 있어, 회전시 창문에 흠집이 발생하지 않을 수 있는 재질을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

이때, 제1 청소유닛(100)은 자성체 모듈(130)의 자력에 의해 창문의 일면에 부착 형성되는 바, 제1 바퀴부재(120)에는 창문의 일면과 수직 방향으로 형성되는 소정의 반력이 작용한다. 따라서, 구동부(121)에 의해 제1 바퀴부재(120)가 회전하면 마찰력에 의해 창문의 일면을 따라 이동하게 된다. 그리고, 자력에 의해 창문의 맞은 편에 부착 설치되는 제2 청소유닛(200) 또한 제1 청소유닛(100)과 일체로 이동하면서, 위치를 변경하여 청소작업을 진행하는 것이 가능하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 청소유닛(200)은 제2 프레임(210), 제2 프레임(210)의 저면에 형성되는 복수개의 제2 바퀴부재(220) 및 복수개의 클리닝 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

제2 프레임(210)은 제1 프레임(110)과 마찬가지로, 제2 청소유닛(200)의 몸체를 형성한다. 이때, 제2 프레임(210)은 제1 프레임(110)과 대응되는 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 제1 프레임(110)과 마찬가지로 직사각형 단면을 갖는 플레이트 구조로 구성될 수 있다.

제2 프레임(210)의 내측에는 다양한 구성요소가 내장 설치되며, 제2 프레임(210)의 테두리에는 청소 작업 중 충돌시 충격을 최소화 할 수 있도록 완충부재(미도시)가 형성될 수 있다.

그리고, 제2 프레임(210)의 저면에는 복수개의 제2 바퀴부재(220)가 형성된다. 이때, 제2 바퀴부재(220)는 제1 바퀴부재(120)와 달리 별도의 구동부와 연결되지 않고, 상기 제2 프레임(210)에 축 연결된 상태로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 제2 청소유닛(200)이 제1 청소유닛(100)과 일체로 이동시 제2 바퀴부재(220)가 미끄러지면서 회전하면서 베어링과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 본 실시예의 제2 바퀴부재(220)는 원기둥 형상의 부재를 이용하여 구성하였으나, 이 이외에도 볼 베어링과 같이 구(球)형의 부재를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

다만, 본 실시예에서는 구동부가 설치된 제1 청소유닛(100)은 구동부(121)에 의해 제공되는 동력에 의해 이동하고, 나머지 제2 청소유닛(200)은 구동부가 설치된 제1 청소유닛(100)이 구동부에 의해 이동함에 따라 자력에 의해 일체로 이동하도록 구성하였다. 다만, 이는 일 실시예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 청소유닛(200)의 제2 바퀴부재가 구동부에 의해 회전하도록 구성되며, 제1 청소유닛(100)이 제2 청소유닛(200)의 이동에 의해 종속적으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 클리닝 모듈(230)은 제2 프레임(210)의 저면에 노출되도록 설치될 수 있다. 이때, 클리닝 모듈(230)은 복수개의 모듈로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 제1 청소유닛(100)의 자성체 모듈(130)과 대응되는 형상을 갖도록 4개의 디스크 형상의 모듈을 이용하여 구성할 수 있다.

각의 클리닝 모듈(230)은 모터(미도시) 등에 의해 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 각 클리닝 모듈(230)의 저면은 제2 프레임(210)의 저면으로부터 소정 간격 돌출 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 청소유닛(200)이 창문에 부착된 상태에서 클리닝 모듈(230)의 회전시 클리닝 모듈(230) 저면의 마찰력을 이용하여 창문의 청소 작업을 진행할 수 있다.

클리닝 모듈(230)의 저면은 회전시 마찰력에 의해 창문의 이물질을 용이하게 제거할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 섬유 또는 고무 등의 재질로 이루어진 패드(231)를 클리닝 모듈 저면에 부착하여 사용할 수 있다. 이때, 청소 작업 성능을 개선할 수 있도록 상기 패드(231)는 미세모 구조 또는 다공성 구조로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 클리닝 모듈(230)의 저면에는 세제를 분사하기 위한 세제 분사구(232)가 형성될 수 있다. 세제 분사구(232)는 제2 청소유닛(200)에 내장 설치되는 세제 저장용기(미도시) 및 펌프(미도시)와 별도의 유로에 의해 연결된다. 따라서, 창문 청소시 클리닝 모듈(230)은 창문으로 세제를 분사하면서 청소 작업을 진행할 수 있다.

한편, 클리닝 모듈(230)의 내측에는 자성체 모듈(130)과 대응되는 형상을 갖는 자석 또는 자석 이외의 자성체가 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 클리닝 모듈(230)은 자성체 모듈(130)과 대응되는 위치에 배치되고, 자성체 모듈(130)과 반대 극성을 갖는 네오듐 자석을 클리닝 모듈(230) 내측에 삽입설치 할 수 있다.

따라서, 클리닝 모듈(230)과 자성체 모듈(130)간의 자력에 의해 제1 청소유닛(100) 및 제2 청소유닛(200)이 창문의 양측에 부착 설치될 뿐만 아니라, 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)이 일체로 이동하는 것이 가능한 것이다. 또한, 클리닝 모듈(230)에는 자력에 의해 창문 방향으로 지속적인 힘이 작용하는 바, 회전시 저면과 창문 사이의 마찰력이 증가하여 청소 효과가 개선될 수 있다.

나아가, 제2 청소유닛(200)은 저면의 테두리를 따라 형성되는 복수개의 보조 클리닝 모듈(240)을 구비하는 것이 바람직하다. 전술한 클리닝 모듈(230)의 경우 제2 프레임(210)의 내측에 형성되는 바, 창문의 테두리 부분까지 청소 작업을 진행하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제2 프레임(210)의 저면 테두리 부분, 특히 모서리 부분에 보조 클리닝 모듈(240)을 추가적으로 구비한다. 여기서, 보조 클리닝 모듈(240)은 회전 가능하게 설치되는 롤러 부재로 구성되며, 롤러 부재의 외주면 및 저면에 브러시가 형성된다. 따라서, 제2 청소유닛(200)이 창틀을 따라 이동하는 경우, 보조 클리닝 모듈(240)은 창틀과의 마찰력에 의해 회전하면서 창틀 부분의 이물질을 제거하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 제2 청소 유닛에만 클리닝 모듈을 구비하여 창문의 일측면의 청소만이 가능하도록 구성하였다. 다만, 이는 일예로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 청소 유닛 또한 클리닝 모듈을 구비하여 창문의 양면을 동시에 청소하도록 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 본 실시예의 제1 청소유닛에 자성체 모듈 대신 제2 청소유닛과 마찬가지로 클리닝 모듈을 설치하는 경우, 각 클리닝 모듈 내측에 설치되는 자성체에 의해 제1, 제2 청소유닛이 창문 양측에 부착된 상태로 창문 양면의 청소가 가능할 수 있다.

나아가, 본 발명에서는 제1, 제2 청소유닛(100, 200)이 청소 작업을 하면서 이동중인 창문의 표면 정보를 감지하는 광센서(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 창문의 상태를 고려하지 않고 동일한 작업의 청소를 진행하는 경우, 청소가 완료된 후에도 오염도가 심한 부분은 이물질이 완전히 제거되지 않을 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 창문의 센서를 포함하여 청소 작업이 이루어지고 있는 창문의 정보를 감지하여, 이를 반영하여 청소 작업을 진행할 수 있다. 광센서(300)의 구조 및 기능에 대해서는 아래 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4는 도 1의 광센서의 센싱 구조를 도시한 개략도이고, 도 5는 도 1의 청소 로봇의 제어 구조를 도시한 블록도이다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광센서(300)는 제1 청소유닛(100)의 저면 모서리 부분에 각각 설치될 수 있다. 각각의 광센서(300)는 빛을 조사하는 발광부(310) 및 발광부(310)에서 조사된 빛이 입사되어 이를 감지하는 수광부(320)를 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제2 청소유닛(200)의 저면 중 상기 발광부(310) 및 수광부(320)와 대응되는 위치에는 복수개의 반사판(330)이 각각 형성될 수 있다. 따라서, 발광부에서 조사된 빛은 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200) 사이의 창문을 통과한 후, 반사판(330)에 의해 반사된 후 다시 창문을 통과하여 수광부(320)로 입사된다.

이러한 광센서(300)는 발광부(310)에서 창문을 관통하는 방향으로 조사된 빛이 창문을 관통한 후 수광부(320)로 입사되는 양을 이용하여 창문의 표면 상태를 감지할 수 있다. 수광부(320)로 입사되는 광량이 발광부(310)에서 조사되는 광량에 비해 현저히 떨어진 경우, 현재 창문 청소유닛이 위치한 창문의 표면이 이물질에 의한 오염도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 수광부(320)로 입사되는 광량이 발광부(310)에서 조사되는 광량과 거의 유사한 경우, 창문 표면이 오염도가 낮은 것으로 판단할 수 있다.

본 실시예에서는 이러한 발광부(310) 및 수광부(320)를 제1 청소유닛(100)의 저면에 설치한 구조에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 설치 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2 청소유닛의 저면에 발광부 및 수광부를 설치하고 제1 청소유닛의 저면에 반사판을 설치하여 구성하는 것도 가능하다. 또는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 별도의 반사판 없이 발광부(310)와 수광부(320)를 제1 청소유닛(100)과 제2 청소유닛(200)에 각각 설치하여 발광부(310)에서 조사된 빛이 직접 수광부(320)에 입사되도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 광센서(300)는 창문 청소유닛이 청소 작업을 진행하는 동안 창문의 표면 정보를 지속적으로 감지한다. 이때, 제어부(400)는 광센서(300)에서 감지되는 정보를 고려하여, 청소 운전 내용을 제어하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 창문 청소로봇이 위치한 창문의 표면 정보에 따라 구동부를 제어하여 창문 청소로봇의 이동 속도를 조절하거나, 클리닝 모듈의 회전 운전 속도를 제어하여 클리닝 작업의 강도를 조절하거나, 세제 펌프 등의 세제 분사량 또는 분사 주기 등을 조절하는 등 다양한 방식으로 청소 운전 내용을 제어하는 것이 가능하다.

구체적으로, 광센서(300)로부터 해당 위치의 오염도가 높은 것으로 감지되는 경우, 즉 수광부(320)로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면, 제어부(400)는 구동부를 제어하여 제1 바퀴부재의 회전 속도를 감속시킬 수 있다. 이 경우, 창문 청소로봇은 다른 위치에 비해 오염도가 높은 위치에서는 천천히 진행하면서 해당 위치의 청소 작업을 진행하는데 보다 많은 시간을 할애할 수 있다.

또는, 오염도가 높은 것으로 감지되는 경우, 즉 수광부(320)로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면, 제어부(400)는 클리닝 모듈의 회전 속도를 가속하여 클리닝 작업의 강도를 높여 보다 집중적인 청소 작업을 진행할 수 있다. 이 이외에도, 상기 제어부(400)는 창문의 표면의 오염도에 따라 세제의 분사량 또는 분사 주기를 조절하는 등, 다양한 방식으로 청소 운전의 내용을 제어하여 최적의 청소 작업을 진행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광센서(300)는 창문의 오염도 뿐 아니라 창문 청소로봇(10) 제어에 필요한 다양한 정보를 감지하는 것이 가능하다.

일 예로, 본 발명에 따른 창문 청소로봇(10)은 광센서(300)에서 감지되는 정보를 이용하여 청소 유닛이 창문으로부터 탈거될 위험이 있는지 여부를 파악할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전술한 발광부와 수광부의 구조는 한쌍의 청소유닛의 저면이 창문의 양측면에 평행하게 부착되는 경우에 한해 발광부에서 조사된 빛이 수광부로 입사된다. 따라서, 복수개의 광센서 중 일부의 광센서 수광부로 상기 발광부에서 조사된 빛이 입사되지 않는 경우, 일측의 청소 유닛이 창문 면의 돌출 구조 등 비정상적인 경로에 의해 창문 면으로부터 일부 이탈하고 있음을 감지할 수 있다.

따라서, 제어부는 광센서로부터 일부 탈거 사실이 감지되면, 구동부(121)를 제어하여 제1 바퀴부재(120)의 회전을 정지하도록 제어할 수 있다. 따라서, 일부 탈거된 청소 유닛이 추가적으로 이동하여 창문으로부터 낙하하는 사고를 방지할 수 있다. 동시에, 창문 청소로봇(10)은 별도의 이상 알림부(600)를 구비하여, 광센서(300)에서 일부 탈거가 감지되어 정지한 경우 경고음 등의 이상 신호를 발생하여 사용자에게 알리도록 구성하는 것도 가능하다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 창문 청소로봇이 청소 작업시 제어되는 방법에 대하여 설명하도록 한다. 도 6은 도 1의 청소로봇의 청소 작업 중 제어 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.

본 실시예에 따른 창문 청소로봇은 제1, 제2 청소유닛(100, 200)이 창면의 양면에 부착된 상태에서 청소를 위한 운전이 시작된다(S10). 제1 청소유닛(100)은 제1 바퀴부재(120)의 회전에 의해 창문면을 이동하고, 제2 청소유닛(200)은 제1 청소유닛(100)과 일체로 이동하면서, 저면의 클리닝 모듈(230)에서 세제를 공급하면서 회전하는 방식으로 창문의 청소를 진행한다.

이러한 청소 작업시, 광센서(300)가 동작하여 지속적으로 창문의 표면 정보를 감지한다(S20). 구체적으로, 광센서(300)의 발광부(310)는 해당 위치의 창문을 관통하도록 빛을 조사하고, 수광부(320)는 연속적으로 또는 소정 주기로 발광부(310)에서 조사되는 빛을 감지한다.

이때, 제어부(400)는 수광부(320)에서 감지되는 정보를 기초로, 청소 유닛의 일부 이탈 여부를 감지한다(S30). 전술한 바와 같이, 복수개의 광센서(300) 중 이탈이 시작되는 부분에 설치된 광센서(300)는 수광부(320)로 빛이 입사되지 않는다. 따라서, 복수개의 광센서(300) 중 빛이 입사되지 않는 광센서(300)가 존재하는지 여부로 청소 유닛의 일부 이탈 여부를 감지한다. 이때, 제어부(400)는 불투명 물질이 창문에 부착되어 빛이 통과하지 못하는 경우를 고려하여, 수광부(320)로 빛이 입사되지 않는 광센서(300)가 적어도 2개 이상인 경우 일부 이탈이 이상인 것으로 판단한다.

상기 단계에서 일부 이탈이 감지되는 경우, 제어부(400)는 구동부(121)를 제어하여 제1 바퀴부재(120)를 정지시킨다(S31). 그리고, 경고음 등의 이상 경고 신호를 사용자에게 표시한 후 작업을 종료한다(S32, S60). 다만, 일부 이탈이 아닌 것으로 감지되는 경우에는 별도의 조치 없이 청소 작업을 진행한다.

청소 작업시에는, 광센서(300)의 수광부(320)로 입사되는 광량을 이용하여 창문 표면의 오염 정도를 지속적으로 측정한다(S40). 이때, 오염도 측정은 수광부(320)의 입사된 광량을 ADC(analog-digital convertor) 등을 이용하여 적분한 광량 적분값이 기 설정된 기준값 이상인지 여부를 따라서 오염 여부를 판단할 수 있다.

따라서, 상기 단계에서 해당 위치의 오염도가 높지 않은 것으로 판단되는 경우에는 일반적인 정상 청소 모드로 작업이 이루어진다(S41). 다만, 오염도가 높은 것으로 판단되는 경우에는 해당 위치를 보다 집중적으로 청소 할 수 있는 집중 청소 모드로 전환하여 작업을 진행한다(S42).

여기서, 집중 청소 모드의 작업 내용은 제어 설계에 따라 다양하게 구현되는 것이 가능하다. 정상 청소 모드에 비해 창문 청소 유닛이 천천히 이동하면서 일정 구간을 보다 많은 시간을 할애하여 청소하도록 구성할 수도 있으며, 또는 청소 작업을 수행하는 클리닝 모듈의 회전 속도를 일반적인 회전 속도보다 빠르게 하여 강한 출력으로 집중적인 청소 작업이 이루어지도록 구성할 수도 있다. 나아가, 해당 위치에서는 보다 많은 세제를 분사하도록 구성하는 것도 가능하다.

다만, 본 실시예에서는 기설정된 기준값을 기준으로 두 가지 청소 모드 중 택일적으로 청소 작업을 진행하는 것으로 서술되었으나, 복수개의 기준값을 적용하여 복수개의 청소 모드로 세분화하여 적용하는 것도 가능하며, 별도의 모드로 구분하지 않고 측정된 광량으로부터 오염도를 감지하여 오염된 정도에 따라 창문 청소로봇의 이동속도 또는 클리닝 모듈의 회전속도를 선형적으로 제어하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 창문 청소로봇(10)은 청소 작업이 완료되는 시점까지 상기와 같은 과정을 되풀이하면서 광센서를 통해 이탈 감지 여부 및 오염도 측정을 고려하여 청소작업을 진행하는 것이 가능하다(S50).

다만, 전술한 제어 방법은 본 실시예를 이용한 청소 제어 방법의 일 예를 도시한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이 이외에도, 창문의 표면 정보를 파악하여, 이를 이용하여 청소 작업 내용에 반영하도록 다양하게 제어하는 것이 가능함을 밝혀 둔다.

Claims (17)

1. 내측에 자성체를 구비하는 제1 청소유닛(100);
   자력에 의해 상기 제1 청소유닛과 창문의 양 측면에 부착되어 일체로 이동하며, 상기 창문을 청소하는 클리닝 모듈이 구비되는 제2 청소유닛(200);
   상기 제1 청소유닛(100) 또는 상기 제2 청소유닛(200)에 설치되어, 상기 제1 청소유닛(100) 및 상기 제2 청소유닛(200)을 이동시키기 위한 동력을 제공하는 구동부(121);
   상기 제1 청소유닛(100) 및 제2 청소유닛(200) 사이로 빛을 조사하여 상기 창문의 표면 정보를 감지하는 적어도 하나 이상의 광센서(300); 및
   상기 광센서(300)에서 감지된 표면 정보를 고려하여 상기 구동부(121) 또는 상기 클리닝 모듈(230)을 제어하는 제어부(400)를 포함하고,
   상기 제1 청소유닛(100) 및 상기 제2 청소유닛(200) 중 상기 구동부(121)가 설치된 어느 하나의 청소 유닛은 상기 구동부(121)에 의해 제공되는 동력에 의해 이동하고, 나머지 하나의 청소 유닛은 상기 구동부(121)가 설치된 청소유닛이 이동함에 따라 자력에 의해 일체로 이동하며,
   상기 광센서(300)는 빛을 조사하는 발광부(310) 및 상기 발광부(310)에서 조사한 빛이 입사되는 수광부(320)를 포함하여 구성되고, 상기 발광부(310)에서 조사되는 빛이 상기 수광부(320)로 입사되는지 여부를 판단하여 상기 제1 청소유닛(100) 또는 제2 청소유닛(200)의 이탈 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 광센서(300)는 상기 수광부(320)로 입사되는 빛의 양에 의해 상기 창문의 오염도를 감지하고, 상기 제어부(400)는 상기 감지된 오염도에 따라 상기 구동부(121) 또는 상기 클리닝 모듈(230)을 제어하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부(400)는 상기 수광부(320)로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면, 상기 제1 청소유닛(100) 및 상기 제2 청소유닛(200)의 이동 속도가 감소하도록 상기 구동부(121)를 제어하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부(400)는 상기 수광부(320)로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면, 해당 위치의 클리닝 작업이 집중적으로 이루어질 수 있도록 상기 클리닝 모듈(230)의 작업 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(400)는 상기 제1 청소유닛(100) 또는 상기 제2 청소유닛(200)의 일부가 이탈된 것으로 감지되는 경우, 상기 제1, 제2 청소유닛이 정지하도록 상기 구동부(121)를 제어하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 청소유닛(200)은 저면에 설치되는 복수개의 보조 클리닝 모듈(240)을 더 포함하고,
   상기 보조 클리닝 모듈(240)은 외면에 브러시가 형성된 롤러 부재로 구성되며, 일부가 제2 청소유닛(200) 외측으로 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇.
9. 한 쌍의 청소 유닛으로 구성되고, 창문의 양 측면에서 자력에 의해 부착되어 일체로 이동하면서 상기 창문을 청소하는 창문 청소로봇의 제어방법으로서,
   자체 광센서가 상기 한 쌍의 청소유닛 사이로 빛을 조사하여 해당 위치의 창문 표면 정보를 감지하고,
   제어부는 상 기 광센서에서 감지된 표면 정보에 따라 상기 청소 운전 내용을 제어하되,
   상기 광센서의 발광부는 상기 창문을 관통하는 방향으로 빛을 조사하고, 상기 광센서의 수광부는 상기 발광부로부터 조사된 빛이 상기 창문을 관통한 후 상기 수광부로 입사되는 양을 이용하여 상기 창문의 표면 정보를 감지하고,
   상기 제어부는 상기 발광부로부터 조사된 빛이 상기 수광부로 입사되는지 여부를 감지하여, 상기 청소 유닛의 일부 이탈 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부로 입사되는 빛의 양에 따라 창문의 오염도를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면 오염도가 높은 것으로 판단하고, 상기 청소 유닛이 감속하여 이동하도록 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부로 입사되는 빛의 양이 기 설정된 기준값 이하이면 오염도가 높은 것으로 판단하고, 해당 위치에서 클리닝 작업이 집중적으로 이루어지도록 클리닝 모듈의 작업 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
14. 삭제
15. 제9항에 있어서,
    상기 광센서는 상기 창문 청소로봇에 복수개로 구비되며, 상기 제어부는 상기 발광부로부터 조사된 빛이 입사되지 않은 상기 수광부가 2개 이상이면 상기 청소 유닛의 일부 이탈이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 일부 이탈이 발생한 것으로 판단되면, 상기 청소 유닛을 정지시키도록 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 일부 이탈이 발생한 것으로 판단되면, 사용자에게 이상 발생 사실을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 창문 청소로봇의 제어방법.

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