KR101297194B1 - Robot cleaner system having external charging apparatus - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명에 의한 외부충전장치를 가지는 로봇청소기 시스템은, 충전단자부를 구비한 외부충전장치; 충전배터리를 구비하며, 상기 충전단자부와 접속하여 상기 충전배터리를 충전시킬 수 있는 접속단자부를 포함한 로봇청소기; 상기 접속단자부가 상기 충전단자부에 접속될 만큼 상기 로봇청소기가 상기 외부충전장치의 일정거리 내로 접근한 경우에 신호를 발생시키는 근접감지센서부; 및 상기 외부충전장치에 설치되며, 상기 신호를 받은 경우에만 상기 충전단자부에 전류를 흘려보내는 전원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Robot cleaner system having an external charging device according to the present invention, the external charging device having a charging terminal; A robot cleaner having a charging battery and including a connection terminal part connected to the charging terminal part to charge the charging battery; A proximity detecting sensor unit generating a signal when the robot cleaner approaches a predetermined distance of the external charging device such that the connection terminal unit is connected to the charging terminal unit; And a power control unit installed in the external charging device and configured to flow a current to the charging terminal only when the signal is received.
외부충전장치, 로봇청소기, 근접감지센서부, 자석감지센서, 자석 External charging device, robot cleaner, proximity sensor, magnet sensor, magnet
Description
도 1은 본 발명인 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면,1 is a view showing an embodiment of the robot cleaner system having an external charging device of the present invention,
도 2는 커버가 개방된 도 1의 로봇청소기를 나타낸 도면,Figure 2 shows the robot cleaner of Figure 1 with the cover open,
도 3은 도 1의 외부충전장치의 충전단자부에 로봇청소기의 접속단자부가 접속된 외부충전장치와 로봇청소기의 측면도,3 is a side view of the external charging device and the robot cleaner in which the connection terminal part of the robot cleaner is connected to the charging terminal part of the external charging device of FIG.
도 4는 근접감지센서부, 전원제어부, 충전단자부의 상호작용을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating interaction between a proximity sensor unit, a power controller, and a charging terminal unit.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
10..로봇청소기 시스템 100..외부충전장치10.
110..전원제어부 120..충전단자부110.
130..전원코드 200..로봇청소기130.
250..충전배터리 280..접속단자부250 ..
300..근접감지센서부 301..자석감지센서300.
302..자석302..Magnet
본 발명은 충전배터리를 구비하는 로봇청소기와, 충전배터리를 충전시킬 수 있는 외부충전장치로 구성된 로봇청소기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a robot cleaner system comprising a robot cleaner having a rechargeable battery, and an external charging device capable of charging the rechargeable battery.
통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이 일정범위의 작업영역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지, 이물질을 흡입하는 청소작업이나, 집안의 문이나 창문 또는 가스밸브의 개폐 등을 확인하는 보안작업을 수행하는 장치를 말한다.In general, the robot cleaner performs a cleaning operation to inhale dust and foreign substances from the floor surface while traveling by itself within a certain range of working area without the user's operation, or to perform security operations such as opening or closing doors, windows or gas valves in the house. Refers to the device to perform.
이러한 로봇청소기에는 구동에 필요한 전력을 공급하는 배터리가 설치되어 있는데, 배터리는 전력이 소모된 경우 충전하여 다시 사용할 수 있는 충전배터리를 사용하는 것이 일반적이다. 이를 위해, 로봇청소기는 필요시 외부충전장치와 접속하여 충전배터리를 충전시킬 수 있도록 하는 접속단자부를 구비하며, 외부충전장치는 이러한 접속단자부와 접속하는 충전단자부를 구비한다.The robot cleaner is provided with a battery for supplying the power required for driving, it is common to use a rechargeable battery that can be recharged when the power is consumed. To this end, the robot cleaner is provided with a connection terminal portion for connecting the external charging device to charge the charging battery, if necessary, the external charging device is provided with a charging terminal portion for connecting to the connection terminal portion.
한편, 외부충전장치의 충전단자부에 항상 전류가 흐르고 있으면 감전 또는 누전의 위험이 있으므로, 일반적으로 국내공개특허(10-2004-95442)에 개시된 바와 같이 충전단자부는 눌려진 경우에만 전류가 흐르도록 구성된다.On the other hand, if the current always flows in the charging terminal portion of the external charging device, there is a risk of electric shock or short circuit, so that the current is flowing only when the charging terminal is pressed, as disclosed in the Korean Patent Application Publication (10-2004-95442) .
그러나, 상술한 외부충전장치가 바닥면에 쓰러지는 경우에는 로봇청소기의 접속단자부에 의해 충전단자부가 눌려지지 않더라도, 충전단자부가 바닥면에 의해 눌려질 수 있다.However, when the external charging device described above falls down on the bottom surface, even if the charging terminal portion is not pressed by the connection terminal portion of the robot cleaner, the charging terminal portion may be pressed by the bottom surface.
따라서, 바닥면이 도체인 경우 충전단자부가 쇼트되면서 합선 등에 의한 화 재가 발생할 수 있고, 아이들이 장난삼아 쇠붙이, 젓가락등으로 충전단자부를 인위적으로 누를 경우, 전기가 흘러 감전의 위험이 있다.Therefore, when the bottom surface is a conductor, the charging terminal part may be shorted and a fire may occur due to a short circuit, and when children playfully press the charging terminal part with iron, chopsticks, or the like, there is a risk of electric shock.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,
로봇청소기의 접속단자부가 외부충전장치의 충전단자부에 접속될 만큼 로봇청소기가 외부충전장치의 일정거리 내로 접근한 경우에만, 충전단자부에 전기가 흘러 충전배터리가 충전되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템을 제공하는데 목적이 있다.The robot cleaner system is characterized in that the charging battery is charged by flowing electricity to the charging terminal only when the robot cleaner approaches a predetermined distance of the external charging device so that the connection terminal of the robot cleaner is connected to the charging terminal of the external charging device. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 외부충전장치를 가지는 로봇청소기 시스템은, 충전단자부를 구비한 외부충전장치; 충전배터리를 구비하며, 상기 충전단자부와 접속하여 상기 충전배터리를 충전시킬 수 있는 접속단자부를 포함한 로봇청소기; 상기 접속단자부가 상기 충전단자부에 접속될 만큼 상기 로봇청소기가 상기 외부충전장치의 일정거리 내로 접근한 경우에 신호를 발생시키는 근접감지센서부; 및 상기 외부충전장치에 설치되며, 상기 신호를 받은 경우에만 상기 충전단자부에 전류를 흘려보내는 전원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Robot cleaner system having an external charging device according to the present invention for achieving the above object, the external charging device having a charging terminal; A robot cleaner having a charging battery and including a connection terminal part connected to the charging terminal part to charge the charging battery; A proximity detecting sensor unit generating a signal when the robot cleaner approaches a predetermined distance of the external charging device such that the connection terminal unit is connected to the charging terminal unit; And a power control unit installed in the external charging device and configured to flow a current to the charging terminal only when the signal is received.
여기서, 상기 근접감지센서부는, 상기 외부충전장치에 설치된 자석감지센서; 및 상기 로봇청소기에 설치된 자석;을 포함하며, 상기 자석감지센서는, 상기 접속단자부가 상기 충전단자부에 접속될 만큼 상기 로봇청소기가 상기 외부충전장치의 일정거리 내로 접근한 경우에 상기 자석의 자기력을 감지하여 상기 신호를 발생시 키는 것이 바람직하다.Here, the proximity detection sensor unit, the magnet detection sensor installed in the external charging device; And a magnet installed in the robot cleaner, wherein the magnet sensor detects the magnetic force of the magnet when the robot cleaner approaches the predetermined distance of the external charging device such that the connection terminal is connected to the charging terminal. It is desirable to generate the signal by sensing.
이때, 상기 자석감지센서는 상기 충전단자부의 하측에 설치되며, 상기 자석은 상기 자석감지센서와 대응되게, 상기 접속단자부의 하측에 설치된 것이 바람직하다. 그리고, 상술한 상기 자석감지센서는, 홀 센서(hall sensor)인 것이 바람직하다.In this case, the magnet sensor is installed on the lower side of the charging terminal portion, the magnet is preferably installed on the lower side of the connection terminal portion to correspond to the magnet detection sensor. The above-described magnet detection sensor is preferably a hall sensor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템을 바람직한 실시예에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, a robot cleaner system having an external charging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명인 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 로봇청소기 시스템(10)은 외부충전장치(100)와, 로봇청소기(200)와, 근접감지센서부(300)를 포함한다.1 is a view showing an embodiment of a robot cleaner system having an external charging device of the present invention. Referring to FIG. 1, the
상기 외부충전장치(100)는 로봇청소기(200)의 충전배터리(250, 도 2참조)의 전력이 소모된 경우 충전배터리(250, 도 2참조)를 충전시키는 장치로, 이를 위해 외부충전장치(100)는 충전단자부(120)와 전원제어부(110)를 포함한다.The
충전단자부(120)는 로봇청소기(200)의 접속단자부(280)와 같은 높이(H1)로 외부충전장치(100)의 전면에 설치되며, 전원코드(130)에 의해 100~240V의 상용전원과 연결된다. 이때, 충전단자부(120)는 외부충전장치(100)가 사용하는 전원의 종류에 따라 형태가 결정되는데, 본 실시예와 같이 가정에 주로 보급되는 상용전원을 사용할 경우 2개의 충전단자(121,122)로 구성된다.The
전원제어부(110)는 충전단자부(120)와 연결되어 근접감지센서부(300)로부터 신호를 받은 경우에만 충전단자부(120)에 전류를 흘려보내도록 한다. 따라서, 신호 를 받지 않은 경우에는 충전단자부(120)에 전류가 흐르지 않게 된다. 보다 자세한 설명은 근접감지센서부(300)를 설명할 때 하기로 한다. The
도 2를 참조하면, 상기 로봇청소기(200)는 본체(211), 흡진부(216), 구동부(220), 상방 카메라(230), 전방 카메라(232), 장애물 검출센서(214), 제어부(240), 송/수신부(242), 범퍼(254), 충전배터리(250) 및 접속단자부(280)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
흡진부(216)는 바닥의 먼지를 집진할 수 있도록 본체(211)에 설치된다. 이러한 흡진부(216)는 알려진 다양한 방식에 의해 구성될 수 있다. 일 예로서, 흡진부(216)는 흡입모터(미도시)와, 흡입모터의 구동에 의해 바닥과 대향되게 형성된 흡입구 또는 흡입관을 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진실을 구비하도록 구성할 수 있다.The
구동부(220)는 전방의 양측에 설치된 두개의 바퀴(221a,221b)와, 후방의 양측에 설치된 두개의 바퀴(222a,222b), 후방의 두개의 바퀴(222a,222b)를 각각 회전 구동시키는 모터(223,224) 및 후방바퀴(222a,222b)의 동력을 전방바퀴(221a,221b)로 전달할 수 있도록 설치된 타이밍벨트(225)를 포함한다. 구동부(220)는 제어부(240)의 제어신호에 따라 각 모터(223,224)를 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전 구동시키며, 주행방향은 각 모터(223,224)의 회전수를 다르게 제어함으로써 정해진다.The
상방 카메라(230)는 로봇청소기(200)의 상방 이미지, 즉 작업영역의 천정을 촬상할 수 있도록 본체(211)상에 설치되며 촬상한 이미지를 제어부(240)로 전송한다.The
전방 카메라(232)는 로봇청소기(200)의 전방 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(211)상에 설치되며, 촬상한 이미지를 제어부(240)로 전송한다.The
장애물 검출센서(214)는 적외선을 출사하는 적외선 발광소자(214a)와, 반사된 광을 수신하는 수광소자(214b)가 수직상으로 쌍을 이루어 본체(211) 외주면을 따라 다수가 배열되어 있다. 또 다르게는 장애물 검출센서(214)는 초음파를 출사하고, 반사된 초음파를 수신하는 초음파 센서가 적용될 수 있다. 장애물 검출센서(214)는 로봇청소기(200)로부터 장애물 또는 벽까지의 거리를 측정하는 데도 이용된다.In the
제어부(240)는 송/수신부(242)를 통해 수신된 신호를 처리하고, 상술한 로봇청소기(200)의 각 요소들을 제어한다. 본체(211)상에 로봇청소기(200)의 기능을 설정하기 위한 다수의 키가 마련된 키입력장치(미도시)가 더 구비된 경우 제어부(240)는 키입력장치로부터 입력된 키신호를 처리한다. 그리고, 제어부(240)는 작업을 하지 않는 경우에 로봇청소기(200)가 외부충전장치(100)와 접속된 상태로 충전배터리(250)를 충전하면서 대기할 수 있도록 각 요소를 제어한다.The
송/수신부(242)는 송신대상 데이터를 안테나를 통해 외부의 제어장치(미도시)나 사용자의 리모콘(미도시)으로 송출하고, 안테나를 통해 수신된 외부 제어장치(미도시)나 리모콘(미도시)의 신호를 제어부(240)로 전송한다.The transmitter /
범퍼(254)는 로봇청소기 본체(211)의 외주에 설치되며, 로봇청소기(200)가 작업영역에 있는 벽과 같은 장애물과 충돌하는 경우 충격을 흡수하고 충돌신호를 제어부(240)로 출력한다. 이를 위해, 범퍼(254)는 로봇청소기(200)가 주행하는 바 닥과 평행한 방향으로 전후운동을 할 수 있도록 탄성부재(미도시)에 의해 지지되고, 범퍼(254)가 장애물에 충돌한 경우 충돌신호를 제어부(240)로 출력하는 센서(미도시)가 부착되어 있다. 따라서, 범퍼(254)가 장애물과 충돌하면 소정의 충돌신호가 제어부(240)로 송신되어 로봇청소기(200)가 장애물을 인식하게 된다.The
충전배터리(250)는 본체(211) 상에 설치되며, 범퍼(254)에 설치된 접속단자부(280)와 연결되어 있다. 따라서, 접속단자부(280)가 외부충전장치(100)의 충전단자부(120)와 접속되면, 상용교류전원에 의해 충전배터리(250)가 충전된다.The
이를 위해, 접속단자부(280)는 충전단자(121,122, 도 1참조)와 접속될 수 있게, 충전단자(121,122, 도 1참조)와 같은 높이(H1, 도 1참조)로 범퍼(254)의 전면에 설치된 2개의 접속단자(281,282)로 구성된다.To this end, the
상술한 구성으로, 접속단자(281,282)가 충전단자(121,122)에 접속되도록, 로봇청소기(200)가 화살표 A방향(도 1참조)으로 외부충전장치(100)에 접근하면, 접속단자(281,282)가 충전단자(121,122)에 접속되어 충전배터리(250)에 전력이 공급된다. 따라서, 충전배터리(250)가 충전된다.With the above-described configuration, when the robot cleaner 200 approaches the
도 1을 참조하면, 상기 근접감지센서부(300)는 전원제어부(110)에 신호를 보내는 장치로서, 보다 구체적으로 접속단자부(280)에 충전단자부(120)가 접속될 만큼 로봇청소기(200)가 외부충전장치(100)의 일정거리 내로 접근한 경우에만 신호를 발생시켜 전원제어부(110)에 보내는 장치이다.Referring to FIG. 1, the
이러한 근접감지센서부(300)는 외부충전장치(100)와 로봇청소기(200)와는 독립된 별개의 비젼시스템이나 초음파시스템으로 구성할 수 있다. 그러나, 구성의 간 략과 비용절감을 위해 본 실시예와 같이 외부충전장치(100)와 로봇청소기(200)에 각각 설치되는 자석감지센서(301)와 자석(302)으로 구성하는 것이 바람직할 것이다.The
자석감지센서(301)는 충전단자(121,122)의 하측으로 H2만큼 떨어져 설치된다. 물론, 충전단자(121,122)와 동일한 높이(H1)로 충전단자(121,122)사이에 설치할 수도 있으나, 설치의 편의상 충전단자부(120)의 하측으로 H2만큼 떨어뜨려 설치하는 것이 바람직하다.The
그리고, 이러한 자석감지센서(301)는 자석의 자기력을 감지할 수 있는 홀 센서(hall sensor)나, 자석이 접근함에 따라 스위치가 온/오프(ON/OFF)되는 리드 스위치(reed switch)인 것이 바람직하다. 어느 경우나, 자석감지센서(301)는 자석(302)의 접근을 감지하여 신호를 발생시키게 된다.The
이때, 자석감지센서(301)의 자석감지거리는 다음과 같이 정해져야 한다. 도 3을 참조하면, 로봇청소기(200)가 화살표 A방향으로 외부충전장치(100)에 일정거리(D1)내로 접근할 경우 접속단자부(280)는 충전단자부(120)에 접속하게 된다. 이때, 자석감지센서(301)와 자석(302)은 D2 만큼 떨어지게 된다. 따라서, 자석감지센서(301)는 D2만큼 떨어진 자석(302)의 자기력을 감지하여 신호를 발생시키도록 세팅되어야 한다.At this time, the magnet detection distance of the
한편, 이러한 로봇청소기(200)와 외부충전장치(100)의 접근거리 D1은 초기에 다르게 설정할 수 있으며, 충전단자(121,122) 또는 접속단자(281,282)가 눌려지는 구성일 경우 간격이 없게 로봇청소기(200)와 외부충전장치(100)를 밀착시킬 수도 있을 것이다. 이 경우, 자석감지센서(301)의 자석감지거리도 이에 맞게 다시 조절되어야 할 것이다.On the other hand, the approach distance D1 of the
자석(302)은 자석감지센서(301)의 설치 위치와 대응되게 접속단자(281,282)의 하측으로 H2만큼 떨어져 설치된다. 물론, 자석감지센서(301)가 충전단자(121,122)사이에 설치될 경우 접속단자(281,282) 사이에 설치되어야 한다.The
상술한 자석감지센서(301)와 자석(302)으로 구성된 근접감지센서부(300)로 인해, 신호를 발생시킬 만큼 로봇청소기(200)가 외부충전장치(100)의 일정거리(D1)내로 접근하지 않으면, 앞서 설명한 전원제어부(110)는 신호를 받지 못해 충전단자부(120)에 전류를 흐르지 못하게 한다. 결과적으로, 로봇청소기(200)가 외부충전장치(100)의 일정거리(D1)내로 접근한 경우에만, 충전단자부(120)에 전류가 흘러(통전(通電)이라 함) 충전배터리(250, 도 2참조)가 충전된다.Due to the above-described
따라서, 평상시에는 충전단자부(120)에 전류가 흐르지 않아, 외부충전장치(100)가 넘어져 충전단자부(120)가 바닥면에 닿거나, 아이들이 장난삼아 쇠붙이, 젓가락등으로 충전단자부(120)를 건드리더라도, 전류가 흐르지 않아 쇼트 및 감전사고가 예방된다. 또한 방전에 의해 발생 되는 전력손실도 감소시킬 수 있다.Therefore, the current does not flow in the charging
이하, 외부충전장치를 갖는 로봇청소기 시스템의 충전배터리의 충전 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, the charging operation of the charging battery of the robot cleaner system having an external charging device will be described.
도 1을 참조하면, 충전배터리(250, 도 2참조)의 전력이 소모된 경우, 로봇청소기(200)는 충전을 위해 외부충전장치(100)로 이동한다. 보다 구체적으로 충전단자(121,122)에 접속단자(281,282)가 접속되도록 화살표 A방향으로 접근한다.Referring to FIG. 1, when the power of the rechargeable battery 250 (see FIG. 2) is consumed, the
도 3을 참조하면, 로봇청소기(200)가 외부충전장치(100)에 일정거리 D1만큼 떨어지도록 접근하면 충전단자(121,122)에 접속단자(281,282)가 접속하게 되고, 자석감지센서(301)와 자석(302)은 D2만큼 떨어지게 된다. 이때 자석감지센서(301)는 D2만큼 떨어진 자석(302)의 자기력을 감지하게 되어 신호를 발생시킨다.Referring to FIG. 3, when the robot cleaner 200 approaches the
도 4를 참조하면, 신호를 전달받은 전원제어부(110)는 충전단자부(120)에 전류를 흐르게 한다. 이로 인해 충전단자(121,122, 도 1참조)에 접속된 접속단자(281,282, 도 1참조)를 통해 충전배터리(250, 도 2참조)에 전력이 공급된다. 따라서, 충전배터리(250, 도 2참조)가 충전된다.Referring to FIG. 4, the
이상과 같은 본 발명에 의한 외부충전장치를 가지는 로봇청소기 시스템에 의하면, 로봇청소기의 접속단자부가 외부충전장치의 충전단자부에 접속될 만큼 로봇청소기가 외부충전장치의 일정거리 내로 접근한 경우에만, 충전단자부에 전기가 흘러 충전배터리가 충전되므로, 사용자의 부주의로 발생할 수 있는 쇼트 및 감전사고를 예방할 수 있으며, 방전에 의해 발생 되는 전력손실도 감소시킬 수 있다.According to the robot cleaner system having an external charging device according to the present invention as described above, the robot cleaner is charged only when the robot cleaner approaches a predetermined distance of the external charging device so that the connection terminal of the robot cleaner is connected to the charging terminal of the external charging device. Electricity flows into the terminal part to charge the rechargeable battery, thereby preventing short circuits and electric shocks that may occur due to user's carelessness, and reducing power loss caused by discharge.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. That is, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
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