KR101290095B1 - 로봇청소기와 도킹 스테이션을 구비하는 로봇청소기 시스템 - Google Patents

로봇청소기와 도킹 스테이션을 구비하는 로봇청소기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇청소기 내에 저장된 먼지의 배출 효율을 향상시킬 수 있는 로봇청소기 시스템을 개시한다. 본 발명은 먼지의 저장을 위한 먼지통과, 이 먼지통과 연통되는 먼지 배출구를 가지는 로봇청소기와, 먼지통 내의 먼지의 흡입하기 위한 먼지 흡입구를 가지는 도킹 스테이션을 구비하고, 특히 로봇청소기는 일단부가 상기 먼지통의 내부로 삽입되어 상기 먼지통의 바닥을 향해 하향 연장되는 삽입관을 구비한다. 여기서 삽입관은 로봇청소기의 내부에 작용하는 도킹 스테이션의 흡입력이 먼지통에 쌓여 있는 먼지에 보다 효과적으로 작용할 수 있도록 함으로써 로봇청소기의 먼지 배출 효율을 향상시킨다.

Description

로봇청소기와 도킹 스테이션을 구비하는 로봇청소기 시스템{ROBOT CLEANER SYSTEM HAVING ROBOT CLEANER AND DOCKING STATION}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 외관을 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1에서 로봇청소기와 도킹 스테이션의 구성을 각각 나타낸 측단면도.
도 4는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기가 도킹 스테이션에 도킹된 모습을 나타낸 측단면도.
도 5는 도킹 간격(d)에 대한 로봇청소기의 먼지 배출률을 삽입관과 제1먼지통 바닥 사이의 간격(L)에 따라 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기가 도킹 스테이션에 도킹된 모습을 보인 측단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 8은 도 7에서 로봇청소기가 도킹되었을 때 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도로서, 로봇청소기의 먼지통과 삽입관을 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
100 : 로봇청소기 110a : 로봇본체의 상면
110b : 로봇본체의 측면 114 : 먼지 배출구
120 : 제1먼지통 140, 240 : 삽입관
141 : 수평연장부 142 : 수직연장부
200 : 도킹 스테이션 211 : 먼지 흡입구
본 발명은 청소기에 관한 것으로, 특히 로봇청소기 내에 저장된 먼지를 흡입하여 제거할 수 있도록 설치되는 도킹 스테이션을 가지는 로봇청소기 시스템에 관한 것이다.
청소기는 이물질을 제거하여 실내를 청결하게 하는 기구로서, 저압부의 흡입력을 이용하여 이물질을 빨아들이는 진공청소기가 일반적으로 사용된다. 근래에는 사용자의 노동력 없이도 자동 주행 기능을 통해 스스로 이동하면서 실내 바닥으로부터 이물질을 제거하는 로봇청소기가 개발되고 있다. 이하에서는 로봇청소기가 스스로 이동하면서 이물질을 제거하는 것을 '자동 청소'라 한다.
일반적으로 로봇청소기는 실내의 특정 장소에 배치되어 로봇청소기를 충전시키거나 로봇청소기 내에 저장된 먼지를 비우는 기능을 담당하는 스테이션(이하 '도킹 스테이션'이라 한다)과 함께 하나의 시스템을 이루어 사용된다.
이러한 청소기 시스템의 예는 미국 공개특허 제2005/0150519호에 개시되어 있다. 개시된 청소기 시스템은 로봇청소기와, 먼지의 흡입을 위한 흡입 유닛을 가지는 도킹 스테이션을 구비한다. 로봇청소기의 하부에는 먼지의 흡입을 위한 흡입구가 형성되어 있고, 이 흡입구에는 먼지를 쓸 수 있도록 브러쉬가 회전 가능하도록 설치된다. 도킹 스테이션의 전방에는 로봇청소기가 올라설 수 있도록 경사면이 형성된 받침대가 구비되어 있고, 그 경사면의 일측에는 먼지의 흡입을 위한 흡입구가 형성되어 있다. 따라서 로봇청소기가 경사면을 따라 올라와서 도킹 위치에 이르면 경사면의 흡입구와 로봇청소기의 흡입구가 서로 마주보게 되고, 이 때 흡입 유닛이 동작하여 로봇청소기로부터 먼지를 제거하게 된다.
위와 같이 종래의 청소기 시스템에서는 도킹 시 로봇청소기의 하부를 통해 먼지를 제거하는 구조를 가지기 때문에 도킹 스테이션은 로봇청소기가 올라탈 수 있도록 받침대를 가질 수 밖에 없다. 그러나 이러한 받침대는 도킹 스테이션에 이동 기능을 부여하고자 하는 경우(예를 들어 도킹 스테이션을 별도의 진공청소기로 활용하고자 하는 경우)에 불리한 구조물로서 작용한다.
그런데 이러한 점을 고려하여 도킹 스테이션의 받침대 구조물이 필요없도록 먼지 배출구를 먼지 흡입구와는 별도로 로봇청소기의 상면이나 측면에 형성할 수 있는데, 이와 같은 경우 먼지의 배출을 위해서는 로봇청소기 내의 먼지를 로봇청소기 상면 또는 측면의 먼지 배출구 쪽으로 끌어 올려야 하므로 로봇청소기의 먼지 배출 능력이 저하되는 문제점이 있다.
한편 종래의 로봇청소기 시스템에서는 로봇청소기의 먼지 배출구와 도킹 스 테이션의 흡입구 사이의 밀봉 상태가 불량하여 흡입 유닛의 흡입력이 상당 부분 손실됨에도 불구하고 이에 대한 고려가 없어 로봇청소기의 먼지 배출 능력이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 로봇청소기 내에 저장된 먼지의 배출 효율을 향상시킬 수 있는 로봇청소기, 도킹 스테이션 및 이들을 구비하는 로봇청소기 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇청소기 시스템은 먼지의 저장을 위한 먼지통과, 상기 먼지통과 연통되는 먼지 배출구를 가지는 로봇청소기와, 상기 먼지통 내의 먼지의 흡입하기 위한 먼지 흡입구를 가지는 도킹 스테이션을 구비하고, 상기 로봇청소기는 일단부가 상기 먼지통의 내부로 삽입되어 상기 먼지통의 바닥을 향해 하향 연장되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇청소기가 상기 도킹 스테이션에 도킹되었을 때 상기 먼지 배출구와 먼지 흡입구는 서로 마주보도록 배치되며, 상기 삽입관과 상기 먼지통의 바닥 사이의 간격(L)은 상기 먼지 배출구와 먼지 흡입구 사이의 간격(d)에 따라 조절된다.
상기 먼지 배출구는 상기 로봇청소기의 상면에 형성되고, 상기 삽입관은 상기 먼지 배출구로부터 상기 먼지통의 바닥을 향해 수직 방향으로 연장될 수 있다.
상기 먼지 배출구는 상기 로봇청소기의 측면에 형성되고, 상기 삽입관은 상기 배출구로부터 수평방향으로 연장되는 수평연장부와 상기 먼지통의 바닥을 향해 연장되는 수직연장부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 로봇청소기는 먼지의 저장을 위한 먼지통과, 상기 먼지통과 연통되는 먼지 배출구를 가지는 로봇청소기에 있어서, 일단부가 상기 먼지통의 내부로 삽입되어 상기 먼지통의 바닥을 향해 하향 연장되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 도킹 스테이션은 로봇청소기의 먼지통 내에 저장된 먼지를 흡입하기 위한 도킹 스테이션에 있어서, 상기 로봇청소기의 도킹 시에 상기 로봇청소기 쪽으로 이동하여 상기 먼지통 내부로 삽입되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에서 로봇청소기와 도킹 스테이션의 구성을 각각 나타낸 측단면도이며, 도 4는 도 4는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기가 도킹 스테이션에 도킹된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 로봇청소기 시스템은 로봇본체(110)와 유입된 먼지의 저장을 위해 로봇본체(110)의 내부에 설치되는 제1먼지통(120)을 가지는 로봇청소기(100)와, 이 로봇청소기(100)가 도킹된 상태에서 제1먼지통(120) 내의 먼지를 흡입하여 제거하기 위한 도킹 스테이 션(200)을 구비한다. 로봇청소기(100)는 청소하고자 하는 구역을 자율적으로 이동하며 자동 청소를 하다가 제1먼지통(120) 내에 일정 수준 이상의 먼지가 쌓이면 먼지의 배출을 위해 도킹 스테이션(200)으로 복귀한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 로봇청소기(100)는 로봇본체(110)의 내부에 설치되어 먼지의 흡입을 위한 흡입력을 발생시키는 제1송풍장치(130)를 가지고, 제1송풍장치(130)와 제1먼지통(120) 사이에는 제1송풍장치(130)로 먼지가 유입되는 것을 방지하는 필터(101)가 설치된다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제1송풍장치(130)는 흡입모터와 흡입모터에 의해 회전하는 송풍팬을 포함하여 구성되고, 로봇본체(110)의 내부에는 제1먼지통(120) 내에 쌓인 먼지의 양을 감지할 수 있도록 먼지량 감지센서가 설치된다.
로봇본체(110)의 하부에는 로봇청소기(100)의 이동을 위한 한 쌍의 구동륜(111)이 설치되는데, 한 쌍의 구동륜(111)은 그 각각을 회전시키기 위한 구동모터(미도시)에 의해 선택적으로 구동되어 로봇청소기(100)가 필요한 방향으로 움직일 수 있도록 한다.
또한 로봇청소기(100)는 청소 구역의 바닥(B)으로부터 먼지를 흡입하기 위해 로봇본체(110)의 하부에 형성되는 유입구(112)와, 제1송풍장치(130)에 의해 발생한 공기의 흐름을 로봇본체(110)의 외부로 배출시키기 위한 토출구(113)와, 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹되었을 때 도킹 스테이션(200)으로 먼지를 배출할 수 있도록 로봇본체(110)의 상면(110a)에 형성되는 먼지 배출구(114)를 가진다.
로봇본체(110)에서 유입구(112)에 인접한 곳에는 바닥(B)의 먼지를 쓸어 올리기 위한 브러쉬(115)가 회전 가능하게 설치되고, 유입구(112)와 제1먼지통(120) 사이에는 이들을 연결하는 유입관(116)이 위치된다.
한편 도 3에 도시된 바와 같이, 도킹 스테이션(200)은 스테이션 본체(210)와, 스테이션 본체(210)의 내부에 설치되어 먼지의 흡입을 위한 흡입력을 발생시키는 제2송풍장치(220)와, 흡입된 먼지의 저장을 위해 스테이션 본체(210)의 내부에 마련되는 제2먼지통(230)을 가진다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제2송풍장치(220)는 흡입모터와 흡입모터에 의해 회전하는 송풍팬을 포함하여 구성된다.
스테이션 본체(210)는 로봇청소기(100)가 먼지의 배출을 위해 도킹 스테이션(200)에 복귀하였을 때 로봇청소기(100)의 상부를 덮을 수 있도록 전방을 향하여 돌출되고 그 하부에 일정한 수용 공간(S)을 형성하는 돌출부(210a)를 가진다. 돌출부(210a)에서 로봇청소기(100)의 먼지 배출구(114)에 대응하는 곳에는 로봇청소기(100)로부터 먼지를 흡입하기 위한 먼지 흡입구(211)가 형성되고, 먼지 흡입구(211)와 제2먼지통(230) 사이에는 먼지 흡입유로(212)가 형성된다.
따라서 도 4와 같이 먼지의 배출을 위해 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 복귀하면 먼지 배출구(114)와 먼지 흡입구(211)는 서로 마주보게 되고, 제2송풍장치(220)가 동작함에 따라 로봇청소기(100)의 제1먼지통(120)에 저장되어 있던 먼지가 먼지 먼지 배출구(114), 먼지 흡입구(211) 및 먼지 흡입유로(212)를 통과하여 도킹 스테이션(200)의 제2먼지통(230) 쪽으로 배출된다.
특히 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇청소기(100)는 일단부(140a)가 제1먼지통(120)의 내부로 삽입되어 제1먼지통(120)의 바닥을 향해 연장되는 삽입관(140)을 가진다. 삽입관(140)은 로봇청소기(100)의 내부에 작용하는 도킹 스테이션(200)의 흡입력이 제1먼지통(120)에 쌓여 있는 먼지에 보다 효과적으로 작용할 수 있도록 함으로써 로봇청소기(100)의 먼지 배출 효율을 향상시킨다. 본 실시예와 같이 먼지 배출구(114)가 로봇본체(110)의 상면(110a)에 형성되어 있는 경우 삽입관(140)의 일단부(140a)는 제1먼지통(120)의 바닥을 향해 수직 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
이와 같은 삽입관(140)이 구비되는 경우 로봇청소기(100)의 먼지 배출구(114)와 도킹 스테이션(200)의 먼지 흡입구(211) 사이의 간격(d, 이하 '도킹부 간격'이라 함)에 따라 삽입관(140)과 제1먼지통(120) 바닥과의 간격(L)을 적절히 조절함으로써 원하는 로봇청소기(100)의 먼지 배출률을 달성할 수 있으며, 또 도킹부 간격(d)로 인한 흡입력의 손실을 보완할 수 있다.
도 5는 도킹 간격(d)에 대한 로봇청소기의 먼지 배출률을 삽입관과 제1먼지통 바닥 사이의 간격(L)에 따라 나타낸 그래프이다. 도 5의 그래프는 특정 용량 및 형상을 가지는 로봇청소기의 먼지통에 일정량의 먼지를 넣은 후 500W급의 흡입력을 작용하여 로봇청소기의 먼지통으로부터 먼지를 배출시킨 때의 먼지 배출률을 나타낸 것이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 도킹부 간격(d)이 0인 경우 간격(L)이 25mm이하일 때 90%이상의 먼지 배출률을 달성할 수 있고, 도킹부 간격(d)가 1mm인 경우 간격(L)이 20mm이하일 때 90%이상의 먼지 배출률을 달성할 수 있으며, 도킹부 간 격(d)가 2mm인 경우에는 간격(L)이 15mm인 이하일 때 90%이상의 먼지 배출률을 달성할 수 있다. 즉 도킹부 간격(d)이 큰 경우 도킹부 간격(d)이 상대적으로 작은 경우보다 삽입관(140)과 제1먼지통(120) 바닥 사이의 간격(L)을 작게 함으로써 도킹부 간격(d)로 인한 흡입력의 손실을 보완할 수 있으며, 또 로봇청소기의 먼지 배출률을 향상시켜 원하는 먼지 배출률을 달성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
한편 로봇청소기(100)는 로봇청소기(100)가 자동 청소를 할 때에는 먼지 배출구(114)를 폐쇄하고, 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹될 때에는 먼지 배출구(114)를 개방하는 개폐장치(150)를 가진다. 즉 개폐장치(150)는 로봇청소기(100)가 자동 청소를 할 때에는 먼지 배출구(114)를 폐쇄하여 먼지 배출구(114)를 통해서 공기가 유입되는 것을 방지함으로써 유입구(112)에 작용하는 제1송풍장치(130)의 흡입력이 약화되는 것을 방지한다. 또 개폐장치(150)는 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 도킹되어 제1먼지통(120) 내의 먼지가 제거될 때에는 먼지 배출구(114)를 개방하여 제1먼지통(120)내의 먼지가 도킹 스테이션(200) 쪽으로 이동할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 로봇청소기 시스템에서 로봇청소기가 도킹 스테이션에 도킹된 모습을 보인 측단면도이다. 본 실시예는 삽입관이 도킹 스테이션에 구비된다는 점에서 도 4의 실시예와 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 사항만을 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 삽입관(240)은 상하 방향으로 이동 가능하도록 도킹 스테이션(200)에 설치될 수 있다. 로봇청소기(100)가 도킹 스테이션(200)에 복 귀하기 전까지 삽입관(240)은 스테이션 본체(210)의 내부에 위치하며, 먼지의 배출을 위해 로봇청소기(100)가 복귀하면 삽입관(240)은 하방으로 이동하여 로봇청소기(100)의 제1먼지통(120) 내부로 일정 길이 삽입된다. 이를 위해 제1먼지통(120)의 상부에는 삽입관(140)이 삽입되기 위한 삽입구(121)가 마련된다. 삽입관(240)의 삽입이 완료되면 제2송풍장치(220)가 동작하여 제1먼지통(120)의 먼지가 도킹 스테이션(200)으로 배출되며, 먼지 배출 동작이 끝나면 삽입관(240)은 다시 원래의 위치로 복귀한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 로봇청소기 시스템의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7에서 로봇청소기가 도킹되었을 때 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도로서, 로봇청소기의 먼지통과 삽입관을 나타낸 단면도이다. 본 실시예는 로봇청소기의 먼지 배출구가 로봇본체의 측면에 형성되는 경우로서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 사항만을 설명한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 로봇청소기(100)의 먼지 배출구(114a)는 로봇본체(110)의 측면(110b)에 형성되고, 이에 대응하는 도킹 스테이션(200)의 먼지 흡입구(211)는 스테이션 본체(210)의 측면 내측(210b)에 형성된다. 이와 같이 본 실시예에서는 먼지의 배출이 로봇청소기(100)의 측면을 통해 이루어지기 때문에 삽입관(140)은 로봇본체(110)의 측면(110b)에서 제1먼지통(120)의 내부를 향해 수평방향으로 연장되는 수평연장부(141)와, 수평연장부(141)의 말단에서 제1먼지통(120)의 바닥을 향해 수직방향으로 연장되는 수직연장부(142)를 가진다.
본 실시예에서도 도 4의 실시예와 마찬가지로 도킹부 간격(d)에 따라 삽입관(140)과 제1먼지통(120) 바닥과의 간격(L)을 적절히 조절함으로써 원하는 로봇청소기(100)의 먼지 배출률을 달성할 수 있으며, 또 도킹부 간격(d)으로 인한 흡입력의 손실을 보완할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 로봇청소기의 먼지통 내부로 일정 길이 삽입되는 삽입관을 구비하여 로봇청소기의 먼지 배출 능력을 향상시키는 효과가 있다. 또한 본 발명은 도킹부의 간격으로 인해 도킹 스테이션의 흡입력이 손실됨에 따라 먼지 배출 능력이 저하되는 것을 보완하여 로봇청소기의 먼지 배출에 관한 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 먼지의 저장을 위한 먼지통과, 상기 먼지통과 연통되는 먼지 배출구를 가지는 로봇청소기와, 상기 먼지통 내의 먼지의 흡입하기 위한 먼지 흡입구를 가지는 도킹 스테이션을 구비하고,
    상기 로봇청소기는 일단부가 상기 먼지통의 내부로 삽입되어 상기 먼지통의 바닥을 향해 하향 연장되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇청소기가 상기 도킹 스테이션에 도킹되었을 때 상기 먼지 배출구와 먼지 흡입구는 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 먼지 배출구는 상기 로봇청소기의 상면에 형성되고, 상기 삽입관은 상기 먼지 배출구로부터 상기 먼지통의 바닥을 향해 수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 먼지 배출구는 상기 로봇청소기의 측면에 형성되고, 상기 삽입관은 상기 배출구로부터 수평방향으로 연장되는 수평연장부와 상기 먼지통의 바닥을 향해 연장되는 수직연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
  5. 먼지의 저장을 위한 먼지통과, 상기 먼지통과 연통되는 먼지 배출구를 가지는 로봇청소기에 있어서,
    일단부가 상기 먼지통의 내부로 삽입되어 상기 먼지통의 바닥을 향해 하향 연장되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
  6. 로봇청소기의 먼지통 내에 저장된 먼지를 흡입하기 위한 도킹 스테이션에 있어서,
    상기 로봇청소기의 도킹 시에 상기 로봇청소기 쪽으로 이동하여 상기 먼지통 내부로 삽입되는 삽입관을 구비하는 것을 특징으로 하는 도킹 스테이션.
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