KR101407662B1 - An Omni-directional robot for stair cleaning - Google Patents

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KR101407662B1
KR101407662B1 KR1020130018668A KR20130018668A KR101407662B1 KR 101407662 B1 KR101407662 B1 KR 101407662B1 KR 1020130018668 A KR1020130018668 A KR 1020130018668A KR 20130018668 A KR20130018668 A KR 20130018668A KR 101407662 B1 KR101407662 B1 KR 101407662B1
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cleaning
robot
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units
stair
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KR1020130018668A
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정성엽
김형석
김영현
전정흠
김종진
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한국교통대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a stair cleaning robot using an omnidirectional mobile mechanism. The disclosed stair cleaning robot comprises: a robot body with a control unit; a pair of cleaning units arranged on both sides of the body, coupled to the body and pulling units to be able to move up and down, respectively, and having vacuum equipment therein; and guides installed between the body and the cleaning units moving up and down through the pulling units, and maintaining longitudinal movements and coupling states between the body and the cleaning units, wherein each of the cleaning units have a mutually symmetrical structure and are able to perform omnidirectional movements by each having a pair of mecanum wheels installed on the bottom side of the cleaning units, and which rub against the ground, and are actuated by actuating motors. According to the present invention, the stair cleaning robot not only is able to go up and down stairs, but is also able to perform the omnidirectional movements in narrow stairs by having the body and the cleaning units mutually coupled to be able to move up and down and by being applied with the mecanum wheels functioning as driving bodies. Therefore the stair cleaning robot is able to move in every direction and can be used as a unit replacing manpower by favorably cleaning a shaded area, thereby improving living convenience and enable the industrial development of a robot.

Description

전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇{An Omni-directional robot for stair cleaning }An Omni-directional robot for stair cleaning robot using an omni-directional moving mechanism

본 발명은 청소로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 메카넘 휠(Mecanum Wheel)을 이용하여 자세변화 없이 전후좌우로의 이동이 자유롭고, 센서부를 통해 계단과 장애물을 스스로 감지하여 움직일 수 있는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a cleaning robot, and more particularly, to a cleaning robot which can move back and forth without causing posture change by using a Mecanum wheel, can detect movement of stairs and obstacles through a sensor unit, And a stair cleaning robot using a direction movement mechanism.

현대에 들어, 자동화산업의 발전으로, 인력에 의한 노동이 로봇으로 빠르게 대체되고 있다.In modern times, with the development of the automation industry, work by manpower is rapidly being replaced by robots.

이러한 로봇은, 각종 산업현장은 물론, 특히, 가정에서도 사용되고 있으며, 그 중 쉽게 접할 수 있는 것은 청소로봇이다.Such robots are used not only in various industrial fields but also in the home, among which cleaning robots are easily accessible.

청소로봇은 평면적 바닥을 청소하는 것은 물론, 계단 등을 오르고 내리면서 자동으로 청소해주는 기능을 수행하여 사용자의 편의를 제공하고 있다.The cleaning robot not only cleans the flat floor but also automatically cleans the stairs while raising or lowering the stairs.

그러나, 계단을 청소하는 일 만큼은 아직까지 인력을 완벽하게 대체할 수 있을 정도의 기술개발이 이루어지지 않았다.However, as far as the cleaning of the stairs is concerned, the technology has not been developed enough to completely replace the manpower.

즉, 계단을 오르내리면서 좁은 계단에서의 이동이 용이하지 못하여, 미비한 영역에 대해서는 인력을 투입할 수밖에 없으므로, 인력의 대체수단으로는 그 한계가 있다.In other words, moving up and down a stairway is not easy to move from a narrow stairway, and there is a limit to manpower as an alternative means of manpower, since manpower can not be applied to a poor area.

따라서 계단을 오르내리면서 좁은 계단에서의 이동이 가능한 청소로봇에 대한 기술적 개발이 시급하며, 나아가 인력의 대체수단으로서, 계단의 청소가 완벽하게 이루어질 수 있는 계단 청소로봇에 대한 개발이 절실하다.Therefore, it is urgent to develop a cleaning robot capable of moving in a narrow staircase while raising and lowering the stairs, and further development of a stair cleaning robot capable of completely cleaning stairs as an alternative means of manpower is urgent.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 몸체와 청소부가 상/하 이동 가능하게 결합되고, 구통체로서, 사방으로의 이동이 가능한 메카넘 휠을 적용하여 계단을 오르내리는 것은 물론, 좁은 계단에서의 전방위적 이동이 가능한 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a mecanum wheel capable of moving in four directions And a stair cleaning robot using an omnidirectional moving mechanism capable of moving all directions in a narrow stairway as well as moving up and down stairs.

본 발명의 다른 목적은 계단의 단턱과 경계를 감지하는 센서부를 통해, 양호한 계단의 오르내림이 가능할 뿐만 아니라, 계단의 경계를 감지하여, 벽면과의 추돌은 물론, 낙하 등에 의한 파손을 미연에 방지할 수 있는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a sensor unit for sensing a step and a boundary of a stairway, capable of ascending or descending a good stairway, detecting a boundary of a stairway, preventing collision with a wall surface, The present invention relates to a stair cleaning robot using an omnidirectional moving mechanism.

본 발명의 또 다른 목적은 몸체를 기준하여 양측에 각각 청소부가 마련되어, 2단의 계단을 동시에 청소하는 기능수행이 가능하여, 빠르고 효과적인 계단청소가 이루어질 수 있는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a stair cleaning robot using an omnidirectional moving mechanism capable of cleaning stairs at two stages at the same time so that quick and effective stair cleaning can be performed, .

본 발명의 또 다른 목적은 계단을 오르내리거나, 좁은 계단에서의 전방위적 이동이 가능하여, 적어도 계단 청소에 있어서, 인력을 대체할 수 있는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a stair cleaning robot using an omnidirectional moving mechanism capable of moving up and down a stairway or omnidirectional movement in a narrow stairway and at least capable of replacing a manpower in stair cleaning .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 청소로봇에 있어서, 제어부가 마련된 로봇 몸체; 상기 몸체 양측에 각각 마련되어, 상기 몸체와 견인부를 통해 각각 상/하 이동이 가능하게 결합되고, 내부에 진공장치가 설치된 한 쌍의 청소부; 및 상기 견인부를 통해 상/하 이동하는 상기 몸체와 각 청소부 사이에 설치되어, 상기 몸체와 청소부 간에 상/하 이동과 결합상태를 유지시키는 가이드;를 포함하고, 상기 각 청소부는, 서로 대칭의 구조를 가지며, 밑면에 지면과 마찰하고, 구동모터에 의해 작동하는 한 쌍의 메카넘 휠이 각각 설치되어, 전방위적 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇을 개시한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cleaning robot including: a robot body having a control unit; A pair of scavengers provided on both sides of the body, respectively coupled to the body and the traction unit through upward and downward movements, and having a vacuum device installed therein; And a guide installed between the body and each of the cleaning units moving upward and downward through the towing unit to maintain the upward and downward movement and engagement state between the body and the cleaning unit, And a pair of mechanic wheel wheels which are frictionally engaged with the ground on the bottom surface and operated by a driving motor so that omni-directional movement is possible, and a staircase cleaning robot using the omnidirectional moving mechanism is disclosed.

상기 견인부는, 일측이 상기 몸체에 고정되고, 타 측이 상기 청소부에 설치된 폐곡선의 체인; 및 상기 청소부에 설치되어, 상기 체인의 일측을 따라 청소부를 상/하 견인하는 구동부;를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.Wherein the pulling portion includes a chain of a closed curve whose one side is fixed to the body and the other side is attached to the cleaning portion; And a driving unit installed on the cleaning unit to pull the cleaning unit up / down along one side of the chain.

상기 구동부는, 상기 체인의 일단에 설치되 제1스프로킷과, 상기 체인의 타단에 설치된 제2스프로킷을 포함하며, 상기 제1스프로킷과 제2스프로킷은 견인모터와 연결된 것이 바람직하다.Preferably, the driving unit includes a first sprocket installed at one end of the chain and a second sprocket installed at the other end of the chain, and the first sprocket and the second sprocket are connected to a traction motor.

상기 진공장치는, 상기 청소부에 설치된 흡입장치; 상기 청소부 외곽에 적어도 하나 이상 마련된 청소노즐; 및 상기 흡입장치와 청소노즐을 연결하는 진공관;을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The vacuum device includes a suction device installed in the cleaning part; At least one cleaning nozzle provided at an outer side of the cleaning unit; And a vacuum pipe connecting the suction device and the cleaning nozzle.

상기 청소로봇은, 계단의 높낮이와 좌/우 경계를 감지하는 센서부;를 더 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The cleaning robot may further include a sensor unit for detecting the height and the left / right boundary of the step.

상기 센서부는, 상기 청소부 어느 일면에 마련되어 계단의 높낮이를 인식하고, 상기 슬라이더를 작동시키는 제1센서; 및 상기 몸체의 외곽 어느 일면에 마련되어, 계단을 따라 좌/우 이동 시, 계단의 경계를 감지하고, 이동을 제한하는 제2센서;를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.Wherein the sensor unit comprises: a first sensor provided on one side of the cleaning unit to recognize the height of the step and operate the slider; And a second sensor provided on one side of the outer periphery of the body for detecting the boundary of the stairs and restricting the movement when moving left and right along the stairs.

상기 몸체는, 밑면을 지지하고, 지면과의 마찰을 줄여, 상기 메카넘 휠의 구동 방향에 대응하는 회전운동을 하는 보조바퀴;를 더 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The body may further include a subsidiary wheel supporting the bottom surface of the body and reducing the friction with the ground surface and performing a rotational motion corresponding to the driving direction of the mechanical hook wheel.

상기 보조바퀴는, 상기 몸체 양단을 지지하고, 동력에 의해 회전운동을 하거나, 무동력체로서, 상기 메카넘 휠에 견인되는 제1보조바퀴; 상기 몸체 양단 사이에 마련되어, 상기 메카넘 휠의 구동 방향에 대응하여 회전하는 제2보조바퀴;를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The auxiliary wheel may include a first auxiliary wheel that supports both ends of the body and performs a rotational motion by a power or is a non-coupled body and is pulled by the mechanic wheel; And a second auxiliary wheel provided between both ends of the body and rotating in correspondence with a driving direction of the mechanical wheel.

발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the constitution of the invention, the following effects can be expected.

본 발명은 몸체와 청소부가 상/하 이동 가능하게 결합되고, 구통체로서, 사방으로의 이동이 가능한 메카넘 휠을 적용하여 계단을 오르내리는 것은 물론, 좁은 계단에서의 전방위적 이동이 가능하여 음영지역에 대한 청소가 양호한 효과가 있다.In the present invention, a body and a cleaner are coupled to each other so as to be movable upward and downward, and a mecanum wheel capable of moving in all directions is used as a spherical body to move up and down the stairs, Cleaning on the area has a good effect.

본 발명은 계단의 단턱과 경계를 감지하는 센서부를 통해, 양호한 계단의 오르내림이 가능할 뿐만 아니라, 계단의 경계를 감지하여, 벽면과의 추돌은 물론, 낙하 등에 의한 파손을 미연에 방지할 수 있으므로, 유지관리에 대한 경제적 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention is not only capable of ascending and descending a good stairway through a sensor section for sensing the steps and boundaries of the stairs, but also detecting the boundary of the stairs, preventing collision with the wall surface, It is possible to reduce the economic burden on maintenance.

본 발명은 몸체를 기준하여 양측에 각각 청소부가 마련되어, 2단의 계단을 동시에 청소하는 기능수행이 가능하여, 청소의 효율과 속도를 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the cleaning unit is provided on both sides of the body, so that it is possible to simultaneously perform the cleaning of the two-step stairs, thereby achieving the efficiency and speed of cleaning at the same time.

본 발명은 계단을 오르내리거나, 좁은 계단에서의 전방위적 이동이 가능하여, 적어도 계단 청소에 있어서, 인력을 대체하는 수단으로의 사용이 가능하여, 생활의 편의를 향상시키고, 로봇의 산업개발을 활성화시킬 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a means for replacing manpower in at least stairs cleaning by raising or lowering a staircase or being capable of moving in all directions in a narrow stairway, There is an effect that can be activated.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇을 설명하기 위해 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 메카넘 휠을 설명하기 위해 나타낸 저면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공장치를 설명하기 위해 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 견인부를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 5 내지 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소부의 승/하강 상태를 설명하기 위해 나타낸 측면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇의 좌/우 이동을 설명하기 위해 나타낸 사진대용 제1참고도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇의 승/하강 상태를 설명하기 위해 나타낸 사진대용 제2참고도, 그리고,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇의 작동례 설명하기 위해 나타낸 사진대용 제2참고도이다.1 is a perspective view illustrating a cleaning robot according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bottom view illustrating a mecanum wheel according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is a plan view for explaining a vacuum device according to a preferred embodiment of the present invention,
4 is a sectional view for explaining a traction unit according to a preferred embodiment of the present invention,
FIGS. 5 to 7 are side views illustrating a wiping / lowering state of the cleaning unit according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a first reference drawing for explaining a left / right movement of a cleaning robot according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a second reference view for explaining a wing / lowering state of the cleaning robot according to the preferred embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a second reference view for illustrating the operation of the cleaning robot according to the preferred embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 따른 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a preferred embodiment of a stair-step cleaning robot using an omni-directional moving mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the present invention, the defined terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and they can be changed according to the intention or custom of the technician working in the field, and the definition is based on the contents throughout this specification It should be reduced.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소로봇을 설명하기 위해 나타낸 사시도, 도 2는 청소로봇의 저면도, 도 3은 청소로봇의 평면도, 도 4는 청소로봇의 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a cleaning robot according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom view of the cleaning robot, FIG. 3 is a plan view of the cleaning robot, and FIG.

도시된 바와 같이 청소로봇(100)은 제어부(111)가 마련된 로봇 몸체(110)와, 몸체(110) 양측에 각각 마련되어, 몸체(110)와 견인부(140)를 통해 각각 상/하 이동이 가능하게 결합되고, 내부에 진공장치(150)가 설치된 한 쌍의 청소부(130) 및 견인부(140)를 통해 상/하 이동하는 몸체(110)와 각 청소부 사이에 설치되어, 몸체(110)와 청소부 간에 상/하 이동과 결합상태를 유지시키는 가이드(183)를 포함하여 구성된다.The cleaning robot 100 includes a robot body 110 having a control unit 111 and a robot 110 provided on both sides of the body 110 to move up and down through the body 110 and the traction unit 140, A pair of cleaning units 130 having a vacuum device 150 inside and a body 110 moving upward and downward through a pulling unit 140 and a pair of cleaning units 130 installed between the cleaning units, And a guide 183 for maintaining the up and down movement and engagement state between the cleaning unit and the cleaning unit.

이때, 각 청소부(130)는, 서로 대칭의 구조를 가지며, 도 2와 4에 도시된 바와 같이 밑면에 지면과 마찰하고, 구동모터(171)에 의해 작동하는 한 쌍의 메카넘 휠(170)이 각각 설치되어, 사방으로의 이동이 가능하도록 구성되어 있다.As shown in FIGS. 2 and 4, each of the cleaning units 130 has a symmetrical structure. The cleaning unit 130 includes a pair of mecha- nan wheels 170 that rub against the ground on the bottom surface and are operated by the driving motor 171, Respectively, so as to be movable in all directions.

메카넘 휠(170)은 구동모터(171)를 통해 회전력을 발생시키며, 이때, 구동모터(171)는 구동모터 프레임(173)을 통해 설치되는 것이 바람직하다.The mechan wheel 170 generates a rotational force through the driving motor 171. At this time, the driving motor 171 is preferably installed through the driving motor frame 173. [

여기서, 메카넘 휠(Mecanum Wheel)은 바퀴에 롤러를 45각도로 장착하여 조향장치를 이용하지 않고 바퀴가 회전하는 방향뿐 아니라 대각선 방향 및 전 방향으로 움직이는 바퀴로서, 동체의 회전 없이도, 바퀴의 회전만으로 전방위적 이동이 가능한 이점이 있다. Here, the Mecanum wheel is a wheel that moves the wheel in a diagonal direction and a forward direction as well as a direction in which the wheel is rotated without using a steering device by mounting a roller at 45 degrees on the wheel. There is an advantage that omnidirectional movement can be performed only by the user.

따라서 청소로봇(100)은 도면 대용 참고 사진인 도 9와 같이 동체의 회전 없이도 좌/우 이동이 가능하여, 계단의 전면에 대한 청소는 물론, 전방으로의 구동을 자유로이 할 수 있는 것이다.Therefore, the cleaning robot 100 can be moved leftward or rightward without rotation of the body as shown in FIG. 9, which is a reference photograph for drawing, so that the cleaning robot 100 can freely move forward as well as clean the front of the stairs.

이러한 메카넘 휠(170)은 주로, 로봇, 자동차, 중장비 등에 적용되고 있으며, 그 적용대상은 점차 확대되고 있다.The mechan wheel 170 is mainly applied to a robot, an automobile, a heavy equipment, and the like.

또한, 청소부(130)는 몸체(110)를 기준 하여 양측에 각각 마련된 제1청소부(131)와 제2청소부(133)로 이루어져, 계단의 넓은 범위를 빠르고 효과적으로 청소할 수 있으며, 계단이 좁은 경우에는 각 제1청소부(131)와 제2청소부(133)는 서로 다른 단의 계단을 동시에 청소할 수 있어, 계단 청소의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The cleaning unit 130 includes a first cleaning unit 131 and a second cleaning unit 133 provided on both sides of the body 110. The cleaning unit 130 can quickly and effectively clean a wide range of steps, Each of the first cleaning unit 131 and the second cleaning unit 133 can clean stairs at different stages at the same time, thereby improving the efficiency of stair cleaning.

제어부(111)는 청소로봇(100)의 모든 동작을 제어하기 위한 것으로, 시퀀스(sequence) 제어 방식인 것이 바람직하며, 그 중 릴레이(Relay) 제어 내지는 PLC(Programmable Logic Controller)제어 중 어느 하나인 것이 바람직하다.The control unit 111 is for controlling all the operations of the cleaning robot 100 and is preferably a sequence control method and any one of Relay control and PLC (Programmable Logic Controller) desirable.

이때, 제어부(111)는 주변 장애물 내지는 경계를 감지하는 센서부(160)를 통해 순차적 동작을 제어하는데, 이러한 센서부(160)는 청소부(130)에 마련된 제1센서(161)와, 몸체(110)에 마련된 제2센서(163)를 포함하여 구성된다.The controller 111 controls the sequential operation of the sensor unit 160 through the sensor unit 160. The sensor unit 160 includes a first sensor 161 provided in the cleaning unit 130, And a second sensor 163 provided in the second sensor 110.

제1센서(161)는 청소부(130) 외곽에 적어도 하나 이상 마련되어, 계단의 단턱과 높낮이를 인식하여 청소로봇(100)의 구동을 정지시키고, 견인부(140) 또는 메카넘 휠(170)의 진행방향이 전환되도록 하기 위한 감지수단인 것이며, 이때, 제1센서(161)는 리미트센서(Limit Sensor)인 것이 바람직하다.The first sensor 161 is provided on the outer side of the cleaning unit 130 so as to recognize the step and the height of the step and stop the driving of the cleaning robot 100, The first sensor 161 may be a limit sensor. In this case, the first sensor 161 may be a limit sensor.

제2센서(163)는 몸체(110) 외곽에 적어도 하나 이상 마련되어, 계단의 경계를 인식하여 청소로봇(100)의 구동을 정지시키고, 견인부(140) 또는 메카넘 휠(170)의 진행방향이 전환되도록 하기 위한 감지수단인 것이며, 이때, 제2센서(163)는 초음파센서(Ultrasonic sensor)인 것이 바람직하다.At least one second sensor 163 is provided at the outer periphery of the body 110 to recognize the boundary of the stairs and to stop the driving of the cleaning robot 100 and move the moving direction of the tow unit 140 or the mechan wheel 170 The second sensor 163 may be an ultrasonic sensor. [0033] As shown in FIG.

이러한 센서부(160)는 감지되는 영역(계단의 단턱 내지는 경계)에 따라 이동을 멈추도, 다음 동작(예를 들어, 방향전환 또는 계단을 오르거나 내리는 동작)으로 전환되며, 방향전환일 경우, 메카넘 휠(170)에 의해 그 방향이 전방에서 그 이외의 방향(예를 들어, 측면이동)으로 전환되고, 계단을 오르거나 내리는 동작은 견인부(140)를 통해 이루어진다.Although the sensor unit 160 stops moving according to the detected area (step or boundary of the step), the sensor unit 160 switches to the next operation (for example, the direction change or the step-up or down operation) The direction of the mecanum wheel 170 is switched from the front direction to another direction (for example, lateral movement), and the movement of raising or lowering the stairs is performed through the traction portion 140. [

견인부(140)는 일측이 몸체(110)에 고정되고, 타 측이 한 쌍의 청소부(130) 각각에 설치된 폐곡선의 체인(149)과, 청소부에 설치되어, 체인(149)의 일측을 따라 청소부(130)를 상/하 견인하는 구동부(141)를 포함하여 구성된다.The pulling part 140 includes a chain 149 having one side fixed to the body 110 and the other side connected to each of the pair of cleaning parts 130, And a driving unit 141 for pulling up / down the cleaning unit 130.

구동부(141)는 체인(149)의 일단에 설치된 제1스프로킷(143)과, 체인(149)의 타단에 설치된 제2스프로킷(145)을 포함하며, 제1스프로킷(143)과 제2스프로킷(145)은 견인모터(147)와 연결된다.The driving unit 141 includes a first sprocket 143 disposed at one end of the chain 149 and a second sprocket 145 disposed at the other end of the chain 149. The first sprocket 143 and the second sprocket 145 145 are connected to the traction motor 147.

따라서 제1센서(161)에 의해 계단의 단턱이 감지되면, 견인부(140)는 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 청소부(130) 중 단턱과 마주하는 어느 하나의 청소부(130)와 몸체(110)가 상향 또는 햐향된 이동을 반복하여 계단을 오르고 내리는 동작을 수행할 수 있는 것이다.5 to 7, when the step of the step is detected by the first sensor 161, the tow unit 140 may be provided with any one of the pair of the cleaning units 130 And the body 110 can be moved up and down by repeatedly moving up and down the stairs.

한편, 가이드(183)는 견인부(140)를 통해 상/하 이동하는 몸체(110)와 각 청소부(130) 사이에 설치되어, 몸체(110)와 청소부(130) 간 원활한 상/하 이동은 물론, 결합상태를 유지하는 자웅의 결합체이다.The guide 183 is installed between the body 110 moving upward and downward through the pulling part 140 and each of the cleaning parts 130 so that smooth upward and downward movement between the body 110 and the cleaning part 130 Of course, it is a combination of male and female that maintains the combined state.

이러한 가이드(183)는 몸체(110)에 마련된 제1가이드(181)와, 청소부(130)에 구비된 제2가이드(183)를 포함하여 구성되며, 제1가이드(181)와 제2가이드(183)는 상호 중첩되는 슬라이드 결합을 통해 몸체(110)와 청소부(130)의 상/하 이동과 결합상태를 유지시킬 수 있는 것이다.The guide 183 includes a first guide 181 provided on the body 110 and a second guide 183 provided on the cleaner 130. The first guide 181 and the second guide 183 183 can move up and down between the body 110 and the cleaning unit 130 through the slide engagement.

진공장치(150)는 한 쌍의 청소부(130) 각각 설치되어, 계단의 먼지 내지는 쓰레기를 흡입하는 장치이다.The vacuum apparatus 150 is installed in each of the pair of cleaning units 130, and sucks dirt or trash from the stairs.

이러한 진공장치(150)는 먼지를 흡입력을 방생시키는 흡입장치(151)와, 청소부(130) 외곽에 적어도 하나 이상 마련된 청소노즐(153) 및 흡입장치(151)와 청소노즐(153)을 연결하는 진공관(155)을 포함하여 구성된다.The vacuum device 150 includes a suction device 151 for removing dust from the suction unit 151 and at least one cleaning nozzle 153 provided at the outer periphery of the cleaning unit 130 and a cleaning nozzle 153 for connecting the suction device 151 and the cleaning nozzle 153 And a vacuum tube 155.

이때, 진공관(155)은 청소노즐(153)을 통해 흡입되는 먼지 내지는 쓰리기가 흡입장치(151)로 유입되도록 유도하는 관체인 것이다.At this time, the vacuum tube 155 is a tube for guiding the dust or the like, which is sucked through the cleaning nozzle 153, into the suction device 151.

한편, 몸체(110)는 밑면을 지지하고, 지면과의 마찰을 줄여 메카넘 휠(170)의 구동 방향에 대응하는 회전운동을 하는 보조바퀴(120)를 포함하여 구성된다.The body 110 includes a sub-wheel 120 that supports the bottom surface of the body 110 and reduces the friction between the sub-body 110 and the ground, thereby rotating the main body 110 in a direction corresponding to the driving direction of the mechanical hook 170.

이러한 보조바퀴(120)는 몸체(110)에 마련된 보조바퀴 프레임(121)을 설치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the auxiliary wheel 120 is provided with the auxiliary wheel frame 121 provided on the body 110.

이러한 보조바퀴는(120) 몸체(110) 밑면의 양단 양단을 지지하고, 동력에 의해 회전운동을 하거나, 무동력제로서, 메카넘 휠(170)에 견인되는 제1보조바퀴(123)와, 몸체(110) 양단 사이에 마련되어, 메카넘 휠(170)의 구동 방향에 대응하여 회전하는 제2보조바퀴(125)를 포함하여 구성된다.This auxiliary wheel 120 supports both ends of the bottom surface of the body 110 and is provided with a first auxiliary wheel 123 to be rotated by the power or to be pulled by the mechanic wheel 170 as a non- And a second auxiliary wheel 125 which is provided between both ends of the driving wheel 110 and rotates in accordance with the driving direction of the mechanical wheel 170. [

제1보조바퀴(123)는 적어도 어느 일 방향으로의 회전운동이 가능한 구동체이며, 제2보조바퀴(125)는 메카넘 휠(170)의 구동에 대응하는 전방향 회전이 가능한 구동체인 것이 바람직하며, 그 중 볼캐스터(Ball Caster)인 것이 바람직하다.It is preferable that the first auxiliary wheel 123 is a drive body capable of rotating in at least one direction and the second auxiliary wheel 125 is a drive capable of rotating in all directions corresponding to the driving of the mechanical wheel 170 Among them, a ball caster is preferable.

이와 같은 본 발명의 청소로봇(100)에 대한 작동상태는 도 5 내지 9를 참조하여 설명하되, 미 도시된 부호는 도 1 내지 4를 참조하여 설명하도록 한다.The operation state of the cleaning robot 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9, and reference symbols not shown in the drawings will be described with reference to FIGS.

도 5 내지 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청소부의 승/하강 상태를 설명하기 위해 나타낸 측면도이다.5 to 7 are side views for explaining a wiping / lowering state of the cleaning unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 청소로봇(100)이 계단을 오르내리는 동작을 수행하기 이전 상태(예를 들어, 정지상태이거나, 평면에 대한 청소를 수행하고 있는 상태)인 것이며, 도 6은 계단을 오르기 위한 하나의 동작이다.5 is a state before the cleaning robot 100 performs an operation of raising and lowering the stairs (for example, in a state of being in a stopped state or performing cleaning on a plane), and Fig. Action.

즉, 계단은 도시하지 않았으나, 어느 하나의 청소부(130, 제1청소부(131))가 전방 계단과 마주하는 상황이 발생하면, 제2센서(163)가 이를 감지하여 제어부(111)를 통해 구동부(141)가 작동되어, 계단과 마주하는 제1청소부(131)가 상향 이동하는 것이다.The second sensor 163 senses a situation in which one of the cleaning units 130 and the first cleaning unit 131 faces the front step, The first cleaning unit 131 facing the step is moved upward.

이후, 제1청소부(131)가 계단 오르면, 몸체(110)를 견인하여 몸체(110)가 계단을 오르도록 견인한다.Thereafter, when the first cleaning unit 131 is stepped up, the body 110 is pulled to pull the body 110 up the stairs.

그리고 몸체(110)의 견인이 완료되면 도 7에 도시된 바와 같이 제2청소부(133)를 다시 상향 견인하여 청소로봇(100)이 계단을 오르고, 이러한 연속된 동작을 통해 청소로봇은 도 8에 나타낸 사진과 같이 계단을 자율적으로 오를 수 있는 것이다.When the towing of the body 110 is completed, as shown in FIG. 7, the second cleaning unit 133 is pulled upward again and the cleaning robot 100 climbs up the stairs. Through the continuous operation, As shown in the picture, the stairs can be climbed autonomously.

한편, 계단을 내려갈 때는 오름의 역순으로, 제2청소부(133)가 하향 이동하여 하단의 계단을 딛고, 이후 몸체(110)와 제1청소부(131)가 차례로 하향 이동하여 계단을 단계적으로 내려갈 수 있는 것이다.On the other hand, when descending the stairs, the second cleaning part 133 moves downward in the reverse order of ascending, and then the stairs of the lower part are stepped down. Then, the body 110 and the first cleaning part 131 are moved downward in order, It is.

따라서 이러한 청소로봇(100)은 도 10에 나타낸 도면 대용 참고 사진과 같이 연속된 동작을 통해 설정된 괴적을 따라 계단의 원활한 청소가 가능하여, 종래와 인력으로 이루어진 청소작업을 로봇으로 대체할 수 있다.Therefore, the cleaning robot 100 can smoothly clean the stairs along the set masses through the continuous operation as shown in the reference image for the drawing shown in FIG. 10, so that the conventional cleaning work with the human force can be replaced with the robot.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 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. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 청소로봇 110 : 몸체
111 : 제어부 120 : 보조바퀴
121 : 보조바퀴 프레임 123 : 제1보조바퀴
125 : 제2보조바퀴 130 : 청소부
131 : 제1청소부 133 : 제2청소부
140 : 견인부 141 : 구동부
143 : 제1스프로킷 145 : 제2스프로킷
147 : 견인모터 149 : 체인
150 : 진공장치 151 : 흡입장치
153 : 청소노즐 155 : 진공관
160 : 센서부 161 : 제1센서
163 : 제2센서 170 : 메카넘 휠
171 : 구동모터 173 : 구동모터 프레임
180 : 가이드 181 : 제1가이드
183 : 제2가이드100: Cleaning robot 110: Body
111: Control unit 120: Auxiliary wheels
121: Auxiliary wheel frame 123: First auxiliary wheel
125: second auxiliary wheel 130:
131: first cleaning part 133: second cleaning part
140: pull section 141:
143: first sprocket 145: second sprocket
147: Traction motor 149: Chain
150: Vacuum device 151: Suction device
153: Cleaning nozzle 155: Vacuum tube
160: sensor unit 161: first sensor
163: second sensor 170: mechanical wheel
171: Driving motor 173: Driving motor frame
180: guide 181: first guide
183: The second guide

Claims (3)

청소로봇에 있어서,
제어부가 마련된 로봇 몸체;
상기 몸체 양측에 각각 마련되어, 상기 몸체와 견인부를 통해 각각 상/하 이동이 가능하게 결합되고, 내부에 진공장치가 설치된 한 쌍의 청소부; 및
상기 견인부를 통해 상/하 이동하는 상기 몸체와 각 청소부 사이에 설치되어, 상기 몸체와 청소부 간에 상/하 이동과 결합상태를 유지시키는 가이드;를 포함하고,
상기 각 청소부는, 서로 대칭의 구조를 가지며, 밑면에 지면과 마찰하고, 구동모터에 의해 작동하는 한 쌍의 메카넘 휠이 각각 설치되어, 사방으로의 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇.In the cleaning robot,
A robot body provided with a control unit;
A pair of scavengers provided on both sides of the body, respectively coupled to the body and the traction unit through upward and downward movements, and having a vacuum device installed therein; And
And a guide installed between the body and each of the cleaning units moving up and down through the towing unit to maintain the upward and downward movement and engagement state between the body and the cleaning unit,
Characterized in that each of the cleaning units has a symmetrical structure and is provided with a pair of mechanic wheel wheels which rub against the ground on the bottom surface and are driven by a driving motor so as to be movable in all directions, Stair cleaning robot using. 제1항에 있어서,
상기 견인부는,
일측이 상기 몸체에 고정되고, 타 측이 상기 청소부에 설치된 폐곡선의 체인; 및
상기 청소부에 설치되어, 상기 체인의 일측을 따라 청소부를 상/하 견인하는 구동부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇.The method according to claim 1,
The pulling-
A chain of a closed curve line having one side fixed to the body and the other side attached to the cleaning part; And
And a driving unit installed on the cleaning unit to pull the cleaning unit up and down along one side of the chain. 제2항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 체인의 일단에 설치되 제1스프로킷과, 상기 체인의 타단에 설치된 제2스프로킷을 포함하며,
상기 제1스프로킷과 제2스프로킷은 견인모터와 연결된 것을 특징으로 하는 전방향 이동 메커니즘을 이용한 계단 청소 로봇.
3. The method of claim 2,
The driving unit includes:
A first sprocket installed at one end of the chain and a second sprocket installed at the other end of the chain,
Wherein the first sprocket and the second sprocket are connected to a traction motor.
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