KR101322970B1 - 로봇형 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇형 청소기에 관한 것으로, 표면 위에서 상기 청소기를 움직이도록 구비된 제어가능한 구동수단, 표면 위에서 상기 청소기가 움직일 때 표면을 청소하도록 구비된 청소수단, 장애물 감지수단, 및 상기 구동수단과 상기 장애물 감지수단에 연결된 제어수단을 수용하는 본체를 포함하고, 상기 본체는 전단부와 좌측 후단부를 연결하는 좌측벽과 전단부와 우측 후단부를 연결하는 우측벽을 지니며, 상기 제어수단은, 감지된 장애물에 관하여 장애물 감지수단으로부터 정보를 수신하였을 때, 구동수단을 제어하여 상기 청소기가 좌측 후단부에 위치한 주 좌회전 축과 우측 후단부에 위치하는 주 우회전 축 중 하나의 축의 둘레를 회전하도록 구비됨으로써, 상기 장치는 상기 축들 중 하나의 축 둘레에서 실질적으로 단지 회전운동을 수행하고, 상기 좌측벽과 상기 우측벽은 상기 장치가 상기 회전운동에 의해, 감지된 장애물을 회피하도록 형성되는 로봇형 청소기이다.

Description

로봇형 청소기{ROBOTIC CLEANING DEVICE}

본 발명은 로봇형 청소기, 예컨대 로봇형 진공 청소기에 관한 것이다.

로봇형 진공 청소기와 같은 로봇형 청소기는 종래의 기술로 알려져 있다. 로봇형 청소기에 관한 한 예는 미국 특허 제5 369 347호에 개시되어 있다. 이 공지의 장치는 원형 블록의 전체적인 형상을 가진 하우징을 포함한다. 장치를 구동하기 위하여, 상기 장치는 하나의 구동륜과 장치의 직경 방향으로 대향측에 정렬되는 두 지지륜들을 구비한다. 상기 장치를 조향하기 위하여, 구동륜은 수직 축 둘레를 회전한다.

그러한 공지의 장치는 다음과 같은 방식으로 작동될 수 있다. 장치가 전진할 때, 구동륜은 지지륜들과 평행한 방향을 이룬다. 만약, 예를 들어, 장치가 그 좌측에서 장애물과 충돌하면, 구동륜은 우측으로 90°회전하게 되고, 그것에 의해 장치는 회전을 시작하기 전에 완전정지를 하게 된다. 지지륜들은 원형의 장치의 직경 상에 정렬되므로, 회전은 우측방향으로 지지륜들 사이의 중심축 둘레로 이루어진다. 더욱이, 장치의 원형 형상 때문에, 장애물은 장치의 회전을 방해하지 않는다. 장치가 90°회전하게 되면, 구동륜은 좌측으로 90°회전하게 되고 다시 지지륜들과 평행한 상태로 놓인다. 장치는 전진을 시작하고 근거리 주행이 허용된다. 그리고 나서, 구동륜이 좌측으로 90°회전하고, 장치는 좌측으로 중심축 둘레를 회전하기 전에 재정지한다. 장치가 좌측으로 90°회전한 후, 구동륜은 지지륜들과 평행하도록 다시 회전하고 원래의 방향으로 다시 주행한다.

이러한 공지의 로봇형 청소기가 갖는 문제점은, 예를 들어 일반 가정환경에 흔히 있는 탁자 다리들이나 의자 다리들과 같은 장애물들 주변에서 장치를 조향하기 위하여 시간과 에너지가 많이 소모된다는 것이다. 특히 배터리 구동 청소기의 경우에는 그 배터리를 자주 교환해야 하기 때문에, 청소 시간을 더욱 연장시키게 되는 문제점을 지닌다.

또한, 장치가 장애물과 충돌한 경우 구동륜이 90°이하로 회전하게 하는 원인이 된다. 그러나, 그러한 경우에 장치가 중심축 둘레를 회전하지 않기 때문에, 이러한 작동 방식은 상기 장치가 장애물을 피하여 움직이지 않고, 회전하는 동안 장애물에 의해 뒤로 밀리거나, 심지어 고착될 수 있는 문제점을 지닌다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 완화시키는 로봇형 청소기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1에 따른 로봇형 청소기에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 로봇형 청소기는 표면 위로 장치를 움직일 수 있도록 구비된 제어가능한 구동수단, 상기 장치가 표면 위로 움직일 때 표면을 청소하기 위해 구비된 청소수단, 장애물 감지수단, 및 구동수단과 장애물 감지수단을 연결시켜 주는 제어수단을 수용하는 본체를 포함한다. 본체는 전단부와 좌측 후단부를 연결하는 좌측벽과 전단부와 우측 후단부를 연결하는 우측벽을 갖는다. 제어수단은, 감지된 장애물에 관해 장애물 감지수단으로부터 정보를 수신하였을 때, 구동수단을 제어하여 청소기가 좌측 후단부에 위치한 주 좌회전 축(main left-turn axis)과 우측 후단부에 위치한 주 우회전 축(main right-turn axis) 중 하나의 축의 둘레를 회전하도록 구비됨으로써, 청소기는 상기 축들 중 하나의 축의 둘레에서 실질적으로 단지 회전운동만을 수행한다. 좌측벽과 우측벽은 장치가 상기 회전운동에 의해, 감지된 장애물을 피하며 움직이도록 구성된다.

청소기는 상기 회전 축에 맞추어 구성된 측벽들과의 조합으로 장치의 뒷부분에 있는 두 개의 주 회전 축 중 하나의 축의 둘레를 회전하도록 구비되므로, 청소기는 정지할 필요없이 장애물을 피하여 움직일 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 이러한 회전 축 위치와 측벽 구성의 조합은, 상기 장치가 90°미만의 회전을 통해 대부분의 장애물을 피하여 움직일 수 있게 해준다.

일반 가정의 보통으로 가구가 비치된 방에서, 청소 로봇은 분당 약 20 내지 60번 장애물과 충돌한다. 본 발명에 따른 청소 장치는 보다 적은 감속 및 가속을 하며 작동을 하고, 때로는 선행기술 장치보다 작은 각도의 회전을 하며 장애물들을 피할 수 있으므로, 본 발명에 따른 청소기는 일반 가정에서 작동될 때 더 높은 평균속도를 유지할 수 있다. 더욱이, 이러한 더 높은 평균속도는 선행기술 장치에 비하여 동등하거나 적은 에너지 소모를 달성할 수 있다. 그러므로, 선행기술 장치보다 본 발명에 따른 장치는 같거나 심지어 작고/작거나 덜 무거운 배터리들을 사용하는 것이 가능하다. 결과적으로, 본 발명에 따른 로봇형 청소기는 선행기술 장치와 비교하여 동등하거나 적은 에너지를 소모하면서 더 신속하게 방을 청소할 수 있다.

본 발명은 로봇형 청소기, 바꿔 말하면, 표면을 청소하기 위한 자동화한 자주식 머신(self-propelled machine)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로봇형 청소기는 주전원 작동(mains-operated)되고 코드(cord)를 가질 수 있고, 배터리로 작동되거나 임의의 다른 종류의 적합한 에너지원, 예를 들면 태양에너지를 사용할 수도 있다.

본 출원에서, "좌측(left)", "우측(right)", "전방(front)" 및 "후방(rear)"과 같은 표현들은 사용시에 로봇형 청소기의 표준 주행방향과 관련된다.

본 발명에 따르면, 로봇형 청소기는 표면 위로 움직일 때 표면을 청소하기 위해 구비된 청소수단을 포함하는데, 청소기가 주행한 표면과 청소된 표면이 반드시 일치할 필요는 없다. 청소수단은 예를 들어, 진공수단, 걸레수단 또는 광택수단을 포함할 수 있다. 상기 청소수단이 진공수단일 경우, 본 발명에 따른 로봇형 청소기는 로봇 진공 청소기로 불린다. 본 발명에 따른 상기 청소기는 마루 바닥과 같은 수평면 위에서 주로 사용되도록 의도되었으나, 청소되는 표면은 또한 예를 들어, 옥외의 테라스(patio floor)와 같은 외부 표면일 수 있다.

본 발명에 따른 로봇형 청소기는 제어가능한 구동수단을 포함한다. 구동수단은 예를 들어, 전기 모터와 같이 청소기를 추진시키기 위한 수단, 및 예를 들어, 미끄럼 수단이나 바퀴들과 같이 청소기를 운반하는 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 로봇형 청소기는 장애물을 감지하고 임의의 감지된 장애물에 대한 정보를 제어수단에 전달하기 위하여, 예를 들어, 센서들에 연결되는 범퍼, 적외선 수단, 및/또는 음파 탐지 수단(sonar means), 마이크로파 레이더, 주변환경을 기록하는 카메라, 레이저 스캐너등의 장애물 감지수단을 포함한다.

더욱이, 본 발명에 따른 로봇형 청소기는 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 제어수단을 포함한다. 제어수단은 장애물 감지수단과 구동수단에 연결되어 감지수단에 의해 감지된 장애물에 관한 정보를 수신하고 수신된 정보에 응답하여 구동수단을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어수단은 장애물 감지수단으로부터 받은 정보를 처리할 수 있다.

본 발명에 따르면, 로봇형 청소기의 이러한 구성요소들 즉, 제어가능한 구동수단, 청소수단, 장애물 감지수단과 제어수단은 청소기의 본체에 수용된다. 본체는 측벽 너비와 관련하여 다소 낮은 높이를 지닌 블록 형상의 하우징일 수도 있으므로 예를 들어, 침대나 소파와 같이 짧은 다리를 지닌 가구들 밑에서 적합하다. 구성 요소들은 본체나 본체로부터 돌출된 곳 내부에 완벽히 둘러싸여 있기 때문에, 가구 밑에서 구동 중일 때, 어떠한 돌출된 구성요소들도 청소기를 방해하지 않는다는 장점이 있다. 본체는 전단부, 좌측 후단부 그리고 우측 후단부를 갖는다. 좌측벽은 전단부와 좌측 후단부 사이에 연장되어 있고, 우측벽은 전단부와 우측 후단부 사이에 본체의 각 면을 따라 연장되어 있다. 청소기가 청소할 표면에 놓였을 때, 측벽들은 만약 청소기가 제때에 피하지 않는다면 대부분의 경우 어떤 마주친 장애물들도 청소기 본체의 측벽들과 충돌하는 방향을 향하게 된다.

장애물은 보통으로 가구가 비치된 방 안의 임의의 방해물, 예를 들어, 벽, 탁자 다리 또는 의자다리 등일 수 있다.

장애물이 감지되면, 제어수단은 본 발명에 따라 구동수단을 제어하여 청소기가 장애물 회피 작동상태(obstacle avoiding operation)로 주 좌회전 축 또는 주 우회전 축의 둘레를 회전하도록 구성된다. 제어수단은 물론 구동수단을 제어하여 다른 작동, 예를 들어 장애물이 없는 지역을 청소하는 중에, 다른 축 둘레나 직선 방향이 되도록 청소기를 조향할 수 있다. 주 좌회전 축은 좌측 후단부에 위치하고 주 우회전 축은 우측 후단부에 위치한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 주 회전 축들은 실질적으로 각 후단부들에 있는 본체의 주변에 위치한다. 본 발명에 따르면, 청소기는 또한 각 단부에서 본체의 외측에 위치한 주 회전 축 둘레를 회전하도록 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본체의 측벽들은, 청소기가 상기 주 회전 축들 중 하나의 축 둘레를 회전할 때, 감지된 장애물을 피해 움직일 수 있도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 주 회전 축의 위치와 측벽들의 상응하는 형상 때문에, 청소기는 단지 회전운동만으로 감지된 장애물을 피해 움직인다. 바꿔 말하면, 청소기는 장애물 회피 회전 중에는 실질적으로 단지 회전운동만 하고 병진 운동을 수행하지 않는다. 그러므로, 청소기는 장애물에 의해 강제로 뒤로 미끄러지지 않고 "완벽한(clean)" 회전을 수행하게 된다.

본 발명에 따르면, 청소기는 어떠한 전진 방향에서도 장애물의 영향을 받지 않고 자유롭게 움직일 때 장애물을 회피하여 움직이게 된다.

본 발명에 따르면, 측벽들은, 청소기가 주 회전 축들 중 상응하는 축 둘레를 회전할 때, 장애물이 감지된 측의 측벽들이 감지된 장애물을 따라 미끄러지게 되는 형상을 가질 수 있다. 다른 대안으로, 측벽은, 청소기가 회전함에 따라 감지된 방해물로부터의 거리가 증가하게 되는 형상을 가질 수도 있다. 본 발명에 따른 또 다른 대안은, 측벽이 유연성 있는 부위 또는 유연성 있는 장착 부위를 갖도록 하는 것이다. 청소기가 한 측벽에서 장애물과 충돌하고 주 회전 축들 중 상응하는 축의 둘레를 회전하기 시작할 때, 회전 운동에 의해 장애물에 밀릴 경우, 측벽은 유연하게 구부려질 수 있어 청소기가 병진 운동할 필요 없이 피해가게 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측벽들은 본질적으로 같은 길이이고 전단부에서 측벽들 사이에 꼭지점을 형성한다. 본체는 둥근 전단부를 가질 수 있으므로 실질적인 꼭지점은 본체의 경계 바깥 즉, 상기 본체의 정면에 위치한다. 이 실시예의 장점은, 장애물이 청소기에 대해 좌측 또는 우측에 위치하는지를 감지수단이 보다 쉽게 감지할 수 있다는 점이다. 그것에 의하여, 제어수단은, 청소기의 어느 편에 장애물이 있는지를 감지한 것에 반응하여 청소기가 주 좌회전 축 또는 주 우회전 축 둘레를 회전하도록 구동수단을 제어함으로써, 청소기가 가장 적절하고 빠른 방법으로 감지된 장애물을 피해 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.

다른 장점은, 본체의 형상이 종축에 대하여 대칭이어서 청소기가 좌측 및 우측으로 회전할 때 대칭으로 움직일 수 있도록 구성된다는 점이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측벽들은 볼록한 형상이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 상기 좌측벽의 주요부는 곡률의 중심이 상기 주 우회전 축과 일치하는 원호와 같은 형상이고, 우측벽의 주요부는 곡률의 중심이 상기 주 좌회전 축과 일치하는 원호와 같은 형상이다. 결과적으로, 청소기가 주 회전 축 중 하나의 축의 둘레를 회전할 때, 장애물과 주요 벽 부분의 가장 가까운 지점 사이의 거리는 청소기가 회전을 하는 동안 일정하다. 그러므로, 측벽의 형상과 상응하는 주 회전 축의 위치는, 청소기가 장애물에 고착되지 않고 다른 병진 미끄럼운동 없이 단지 회전운동만으로 장애물을 피해가는 것을 보장해준다. 더욱이, 이러한 상기 측벽들의 형상은 본체가 최대로 연장된 외형을 가질 수 있도록 하여, 상기 측벽들 사이에서, 청소기의 부품들을 위해 가능한 최대의 공간을 갖도록 해준다. 만약 측벽들의 외형이 상기 원호 이상으로 연장된다면, 청소기는 측벽들이 구부려질 수 없으면 완벽한 회전을 하며 장애물을 피해 움직일 수 없다. 일 실시예에 따르면, 측벽들은 상기 원호의 실질적인 모든 길이를 따라 원호의 곡선을 따른다.

본 발명의 일 실시예를 따르면, 본체는 삼각형 블록의 일반적인 전체 형상을 가지고, 바람직하게는 등변의 삼각형 블록 형상을 가진다. 그것에 의해 청소기는 후방벽에서 고착됨이 없이 좁은 복도 내에서 회전을 할 수 있다. 로봇형 청소기가 로봇 진공 청소기라면, 삼각형 본체의 이러한 형상은 실질적으로 상기 본체의 전체 폭에 걸쳐 좌측 후단부로부터 우측 후단부로 연장되는 흡입슬릿을 위한 공간을 제공하여 준다. 그것에 의해, 로봇 진공 청소기는 청소할 표면 위를 지나갈 때마다 가능한 폭이 넓은 스트립을 청소하기에 유리하며, 이는 방을 청소하는 데 필요한 시간을 최소화하는 데 기여하게 된다.

본 발명에 따르면, 주 좌회전 축과 주 우회전 축은 중앙의 축이 아니기 때문에, 예를 들어, 가구의 다리와 같이 폭이 좁은 장애물을 90°미만의 회전에 의해 피해갈 수 있다. 만약 본체가 등변인 외형이고 주 회전 축들이 후방 코너에 위치하면, 장애물들이 청소기의 일직선 앞에 감지된 경우, 청소기는 60°회전으로 피해갈 수 있을 것이다. 만약 장애물이 청소기의 한 측면에서 감지되면, 청소기는 심지어 더 작은 각의 회전으로 피해갈 수 있을 것이다. 결과적으로, 본 발명에 따른 청소기는 더 작은 각의 회전을 수행하여 빠른 평균속도를 유지할 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동수단은 조향 가능한 구동륜을 포함한다. 본 발명에 따르면, 단지 하나의 조향 가능한 구동륜만으로 충분하다. 청소기를 조향하고 회전시키기 위하여, 제어수단은 구동륜을 피벗시키도록 구성된다. 그러므로, 구동륜은 청소기를 구동하도록 수평축의 둘레에 회전가능하게 배치되고, 수평 회전 축의 방향을 바꾸도록 수직축의 둘레에 피벗가능하게 배치된다.

구동륜은 각 방향으로 180°피벗되게 배치될 수 있고, 그로 인해 청소기는 역방향으로 돌아갈 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 조향가능한 구동륜은 주 좌회전 축과 주 우회전 축 사이에서 축의 정면에 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조향가능한 구동륜은 전단부에 위치한다. 조향가능한 구동륜이 앞쪽에 위치함은, 청소기 움직임의 민첩성과 응답성을 증대시키는 데 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 청소기의 여러 무거운 구성요소들은 청소기의 전방 절반 부분에 위치한다. 예를 들어, 로봇 진공 청소기 형태의 청소기에서는 흡입팬, 배터리팩, 및 구동모터와 조향모터들이 청소기의 전방 절반 부분에 위치하고, 전단부에 있는 조향가능한 구동륜에 가까이 위치한다. 이러한 배치를 통하여, 무게를 지닌 주요부가 구동륜에 의해 지지가 되므로, 청소기는 유리한 등반(climbing) 능력을 갖게 되고, 그로 인해 문간 계단이나 그와 유사한 것들을 넘어갈 수 있게 된다. 결과적으로, 이 실시예에서 무게중심이 상기 구동륜에 가깝게 위치하므로, 가속과 정지에 유리하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 청소기의 무게의 80% 이상이 조향륜에 의해 지지된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무게중심이 각각 주 좌회전 축과 주 우회전 축으로부터 거리를 두고 있다. 그로 인해, 청소기는 모멘텀 힘(momentum forces)으로 인하여, 주 회전 축 중 하나의 둘레를 회전할 때, 회전 모멘텀이 작용하게 된다. 이 회전 모멘텀은 청소기의 적은 에너지 소모에 기여한다. 만약 무게 중심에서 각 주 회전 축과의 거리가 같다면, 작용하는 모멘텀은 각기 대응하는 주 회전 축의 둘레를 좌회전 및 우회전하는 동안 같을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동수단은 지지수단을 포함한다. 지지수단은 주 전진 방향으로 구동할 경우 작은 마찰을 갖지만, 주 전진 방향에 수직인 양축 방향들의 경우에는 큰 마찰을 가진다. 그로 인해 지지수단은 청소기의 "완전한(clean)" 회전 축들의 모든 가능한 위치를 선정한다. 즉, 미끄러짐이나 병진운동 없이, 수직축에 대해 단지 회전운동을 수행하도록 선정한다. 지지수단은 하나 또는 여러 비회전 지지수단을 포함할 수 있고, 주 직진 구동 방향에 대해 수직인 청소기의 후방에 배치된 미끄럼 레일을 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기의 사시 절개도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기의 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기 후방 절반의 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기 좌측 절반의 사시 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기의 회전원들의 상면 개념도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기가 우측에서 감지된 장애물을 피하며 움직일 때, 로봇의 작동 순서의 상면도.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기가 각 좌측과 우측에서 감지된 두 장애물 사이를 지나갈 때, 로봇의 작동 순서의 상면도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로봇 진공 청소기가 각 우측과 좌측에서 감지된 두 장애물 사이에서 적합하지 않은 상황을 보여주는 상면도.

본 발명은 여러 방식으로 수행될 수 있고, 단지 실시예의 방식으로 수행될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 첨부된 도면들을 참조하여 이하 기술한다.

도 1 내지 도 4에서는, 로봇 진공 청소기 형식의 본 발명에 따른 로봇형 청소기가 도시되었다. 진공 청소기는 하우징 형식의 본체(1)를 포함한다. 본체는 전단부(3), 좌측 후단부(4) 및 우측 후단부(5)를 지닌 등변 삼각형 블록의 일반적인 전체 형상을 갖는다. 이들 세 개의 단부(3,4,5)는 세 개의 둥근 모서리 부를 이룬다. 좌측벽(7)은 전단부(3)에서 좌측 후단부(4)까지 연장되고, 우측벽(6)은 전단부(3)에서 우측 후단부(5)까지 연장된다. 좌측벽(7)과 우측벽(6)은 함께 전단부(3)를 경유하여 좌측 후단부(4)에서 우측 후단부(5)까지 연장되는 연속적인 범퍼를 형성한다. 범퍼는 본체(1)에 설치된 유연한 부분이다. 결과적으로, 후방 측벽(17)은 좌측 후단부(4)에서 우측 후단부(5)까지 연장된다.

범퍼는 여러 센서들(21)과 협동한다. 센서들(21)은 로봇 진공 청소기가 장애물과 충돌한 경우에 언제 범퍼가 눌리는지를 기록한다. 그러므로, 범퍼와 센서는 장애물 감지수단으로 작용한다.

본체(1)는 전단부(3)에 설치된 조향가능한 구동륜(2)을 포함하는 제어가능한 구동수단을 수용한다. 구동륜(2)은 휠 샤프트(9)(wheel shaft) 둘레를 회전가능하고 로봇 진공 청소기를 구동하기 위해 전기구동모터(8)에 의해 휠 샤프트(9) 둘레를 회전한다. 휠 샤프트(9)와 구동모터(8)는 제1 링 부재(10)에 고정되고, 제2 고정 링 부재(11)에 회전가능하도록 설치된다. 제1 링 부재(10)는 제2 고정 링 부재(11)상에서 미끄러지는 동안 중심의 수직축 둘레를 회전할 수 있다. 제1 링 부재(10)는 외부 치형 링(12)을 구비한다. 전기 조향모터(13)가 제1 링부재(10)를 회전시키기 위하여 치형 링(12)에 연결된다. 그러므로, 조향모터(13)가 제1 링 부재(10)를 회전시키도록 작동될 때, 조향가능한 구동륜은 수직축 둘레를 회전하게 되고, 그것에 의해 구동방향은 바뀌고 진공 청소기는 회전한다.

전기 구동모터(8)와 전기 조향모터(13)에 전원을 공급하기 위하여 본체(1)는 충전가능한 배터리 세트(14)를 구비한다.

로봇 진공 청소기는 또한 진공수단 형태의 청소수단을 포함한다. 진공수단은 흡입슬릿(16)을 통해 청소될 표면으로부터 먼지와 부스러기를 흡입하는 흡입팬(15)을 포함한다. 흡입슬릿은 진공 청소기의 가장 폭이 넓은 부분 즉, 진공 청소기의 후방부 전체 폭에 걸쳐서 실질적으로 연장된다. 흡입슬릿(16)은 통로를 통해 쓰레기통(18)에 연결된다. 흡입슬릿(16)에 있는 통로에 위치한 회전가능한 브러쉬롤(19)은 진공 청소기에 먼지나 부스러기들의 축적이 잘 되게 하기에 적합하다. 쓰레기통(18) 및 브러쉬롤(19)으로의 입구를 지닌 통로는 흡입슬릿(16)의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 연장된다. 그것에 의하여 축적된 먼지나 부스러기는 진공 청소기의 측방향으로 운반될 필요가 없고 상기 쓰레기통(18)에 쌓기 위하여 조금만 들어올리면 된다. 그러므로, 먼지나 부스러기의 축적을 위하여 필요한 에너지는 낮은 수준으로 유지된다. 이는 본 발명에 따른 진공 청소기의 낮은 에너지소모와 배터리시간의 연장에 기여한다.

최종적으로, 진공수단은 쓰레기통(18)에 있는 임의의 축적된 먼지나 부스러기로부터 흡입팬(15)을 보호하는 필터(30)를 포함한다.

마이크로프로세서(20) 형태의 제어수단은 구동모터(8), 조향모터(13) 및 센서들(21)에 유효하게 연결된다.

최종적으로, 로봇 진공 청소기는 고정된 비회전 지지륜(26)을 구비한다(도 6 내지 도 8 참조).

도 5에서, 본 발명에 따른 로봇 진공 청소기의 회전특성이 도시되었다. 주 좌회전 축(23)은 좌측 후단부(4)에 위치하고 주 우회전 축(24)은 우측 후단부(5)에 위치한다. 좌측벽(7)은 주 우회전 축(23)과 동일한 곡률의 중심을 갖는 원호 형상이고, 우측벽(6)은 주 좌회전 축(24)과 동일한 곡률의 중심을 갖는 원호 형상이다.

도 5를 참조하면, 로봇 진공 청소기의 일직선 앞에 위치한 장애물(25)을 피하기 위하여, 진공 청소기는 상기 주 회전 축(23,24) 중 하나의 둘레를 회전한다. 그런 점에서, 측벽의 외형은 장애물(25)과 일정한 거리를 유지하며 상응하는 원을 따라 이동할 것이다. 결과적으로, 본체(1)의 어떠한 후방부도 회전하는 동안 장애물과 고착되지 않을 것이고 진공 청소기는 미끄러짐 없이 단지 회전운동으로 피해갈 수 있을 것이다.

도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 상기 실시예에 따른 진공 청소기의 작동을 기술한다.

도 6에는, 우측에서 장애물(25)을 만났을 때 로봇 진공 청소기의 회전 순서도가 도시되어 있다. 도 6에서, 상기 진공 청소기는 일직선 방향으로 이동한다. 범퍼와 센서들(21)의 형태인 감지수단이 충돌을 기록할 때, 본체(1)의 우측에 있는 장애물(25)의 존재는 제어수단(20)으로 전송된다. 그 후 제어수단은 조향모터(13)를 작동시키고, 조향모터(13)는 조향가능한 구동륜이 회전되도록 제1 링 부재(10)를 회전시킬 것이다. 그것에 의하여 조향가능한 구동륜의 구동방향은 좌측으로 대략 45°회전하게 된다(도 6c 참조). 이 새로운 구동방향은 구동륜(2)의 중심과 주 좌회전 축(23)으로부터 취한 직선에 수직이다. 결과적으로, 상기 로봇 진공 청소기는 주 좌회전 축(23)의 둘레를 좌회전하기 시작할 것이다.

원호형상의 측벽(6)과 주 좌회전 축(23) 위치의 조합에 의해, 진공 청소기는 이러한 회전운동만으로 장애물을 피해갈 수 있다(도 6d 참조). 도 6e에 나와있듯이, 진공 청소기는 대략 60°의 회전을 수행한 후 장애물을 완벽히 벗어날 수 있다. 그 후에 제어부(20)는 조향모터(13)를 작동시켜 조향가능한 구동륜(2)을 직진구동위치로 다시 회전시키거나 어떤 다른 적절한 주행방향을 선정한다. 이 장애물 회피 회전 도중에, 구동륜은 일정한 rpm으로 연속적으로 회전하고 따라서 진공 청소기는 정속을 유지한다. 더욱이, 배터리들(14), 구동모터(8) 및 조향모터(13), 및 흡입팬(15)과 같은 무거운 구성요소들이 본체(1)의 전단부에 집중되었기 때문에, 진공 청소기는 주 좌회전 축(23) 둘레를 회전하는 동안 이러한 구성요소들로부터 모멘텀 힘을 얻을 수 있는 이점이 있다.

도 7에는, 양측에서 장애물(25, 25')를 만났을 때, 로봇 진공 청소기의 회전 순서도가 도시되어 있다. 만약 진공 청소기가 우측에 있는 제1 장애물을 피하기 위하여 좌측으로 회전하는 중 좌측에 있는 제2 장애물(25')와 충돌한 경우, 제어수단은 구동륜(2)이 도 6d의 위치로부터 대략 90°회전하도록 작동된다. 거기서, 구동륜은 새로운 주행방향을 획득하여, 직진 구동방향에 대해 우측으로 대략 45°방향을 향한다. 이 새로운 구동방향은 구동륜(2)의 중심과 주 우회전 축(24)으로부터 취한 직선에 대해 수직이다. 결과적으로, 로봇 진공 청소기는 주 우회전 축(24) 둘레를 우측으로 회전하기 시작할 것이다.

원호형상의 측벽(6,7)과 주 회전 축(23,24)의 위치의 조합에 의해, 진공 청소기는 회전운동만으로 장애물들(25,25')을 피해갈 수 있을 것이다. 즉, 먼저 주 좌회전 축(23) 둘레를 좌회전한 후 주 우회전 축(24) 둘레를 우회전한다. 각 회전은 대략 60°가 넘는 각까지 연장된다. 도 7c에서, 진공 청소기는 거의 완벽하게 장애물(25,25') 사이의 자유로운 위치에 있음을 보여준다. 이러한 위치에서, 제어수단(20)은 조향모터(13)를 작동시켜 조향구동륜(2)이 직진구동위치에 오도록 회전시키고 진공 청소기는 청소작동을 계속할 것이다.

만약 두 장애물(25,25') 사이의 거리가 도 8에 따른 예처럼 진공 청소기의 폭보다 작은 경우에, 진공청소기가 제2 장애물(25')로부터 벗어나기 위하여 주 우회전 축 주위를 우회전하기 시작할 때 우측벽은 제1 장애물(25)과 다시 충돌할 것이다. 그로 인해 제어수단(20)은 진공 청소기가 두 장애물(25, 25') 사이를 통과할 수 없음을 알 수 있다. 진공 청소기가 두 장애물(25, 25') 사이에 꽉 낀 이러한 상황에서는, 진공 청소기는 상기 회전작동에 의해서는 장애물을 피할 수 없고, 후진을 하고 새로 출발해야 할 것이다.

Claims (16)

1. 로봇형 청소기로서,

   표면 위에서 상기 청소기를 움직이도록 마련되는 제어가능한 구동수단,

   상기 청소기가 표면 위에서 움직일 때 표면을 청소하도록 마련되는 청소수단,

   장애물 감지수단, 및

   상기 구동수단과 상기 장애물 감지수단에 연결되는 제어수단

   을 수용하는 본체를 포함하고,

   상기 본체는 전단부와 좌측 후단부를 연결하는 좌측벽과 전단부와 우측 후단부를 연결하는 우측벽을 지니며,

   상기 제어수단은, 감지된 장애물에 관하여 장애물 감지수단으로부터 정보를 수신하였을 때, 상기 구동 수단을 제어하여 상기 청소기가 좌측 후단부에 위치한 주 좌회전 축(main left-turn axis)과 우측 후단부에 위치하는 주 우회전 축(main right-turn axis) 중 하나의 축의 둘레를 회전하게 하도록 구성됨으로써, 상기 청소기는 상기 축들 중 하나의 축 둘레에서 단지 회전운동만을 수행하고,

   상기 좌측벽과 상기 우측벽은, 상기 청소기가 상기 회전운동을 할 때 감지된 장애물을 회피할 수 있는 형상을 갖는 것인 로봇형 청소기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 좌측벽과 상기 우측벽은 상기 전단부에 꼭지점을 갖는 이등변의 측벽인 것인 로봇형 청소기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 좌측벽과 상기 우측벽은 볼록한 형상인 것인 로봇형 청소기.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 좌측벽의 주요부분은 상기 주 우회전 축과 일치하는 곡률의 중심을 갖는 원호형상이고, 상기 우측벽의 주요부분은 상기 주 좌회전 축과 일치하는 곡률의 중심을 갖는 원호형상인 것인 로봇형 청소기.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 좌측벽과 상기 우측벽은 유연한 범퍼, 유연하게 설치된 범퍼, 또는 양자 모두를 포함하는 것인 로봇형 청소기.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 본체는 상기 우측 후단부와 상기 좌측 후단부를 연결하는 후방 측벽을 갖고, 이 후방 측벽은 볼록한 형상인 것인 로봇형 청소기.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 후방 측벽의 주요부분이 상기 전단부에 위치한 곡률의 중심을 갖는 원호형상인 것인 로봇형 청소기.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 본체는 삼각형 블록의 일반적인 전체형상을 갖는 것인 로봇형 청소기.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 구동수단은 조향가능한 구동륜을 포함하고, 상기 제어수단은 상기 조향가능한 구동륜을 조향하여 구동수단을 제어하도록 구성된 것인 로봇형 청소기.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 조향가능한 구동륜은 상기 주 좌회전 축과 상기 주 우회전 축 사이에서 축의 정면에 설치되는 것인 로봇형 청소기.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 청소기의 중량의 대부분은 상기 조향가능한 구동륜에 의해 지지되는 것인 로봇형 청소기.
12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 구동수단은, 주 전진 구동방향에서 작은 마찰을 갖고 상기 주 전진 구동방향에 수직인 축의 양방향에서 큰 마찰을 갖는 지지수단을 포함하여, 단지 회전운동만을 수행할 때, 상기 본체의 모든 회전 축들이 그 축에 위치하는 것인 로봇형 청소기.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 지지수단은 비회전 지지륜을 포함하는 것인 로봇형 청소기.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 지지수단은 각각 상기 좌측 후단부와 상기 우측 후단부에 설치된 두 개의 비회전 지지륜들을 포함하는 것인 로봇형 청소기.
15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 청소수단은 진공수단을 포함하는 것인 로봇형 청소기.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 진공수단은 상기 본체의 전폭에 걸쳐 상기 좌측 후단부로부터 상기 우측 후단부로 연장되는 흡입슬릿을 포함하는 것인 로봇형 청소기.

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