KR101492069B1

KR101492069B1 - 로봇청소기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101492069B1
Application number: KR20080106337A
Authority: KR
Inventors: 홍준표; 주재만; 김동원; 정우람; 유경환; 장휘찬
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2015-02-11
Also published as: KR20100047443A

Abstract

본 발명은 바닥 면의 청소를 위한 브러시의 회전을 감지하여 브러시에 이물질이 걸렸는지를 판단하는 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 청소영역을 스스로 주행하면서 청소작업을 수행하는 로봇청소기에서 청소를 위해 회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시의 회전에 따라 발생되는 출력 파형을 일정시간 동안 체크하여 출력 파형이 정해진 기준 파형의 범위를 벗어나면 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하고, 브러시의 회전을 정지시키거나 역회전시켜 이물질이 제거될 수 있도록 하는 제어방법을 제시한다.

Description

로봇청소기 및 그 제어방법{ROBOT CLEANER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소를 위한 브러시의 회전을 감지하여 브러시에 이물질이 걸렸는지를 판단하는 로봇청소기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작없이 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥 면으로부터 먼지 등을 흡입하여 청소작업을 수행하는 장치이다. 이러한 로봇청소기는 저면에 형성된 흡입구 측에 청소를 위한 브러시를 설치하여 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때에 바닥 면에 부착되어 있는 먼지를 쓸어 내도록 하며, 이 브러시는 모터에 의해 회전되어지도록 되어 있다.

그러나, 로봇청소기가 주행하는 바닥 면에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 브러시에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분이 걸려 브러시가 회전을 못하는 경우가 종종 발생하며, 심한 경우 로봇청소기가 더 이상 주행하지 못하고 구속되는 결과를 초래할 수 있다.

본 발명은 청소를 위한 브러시의 회전을 감지하여 브러시에 이물질이 걸렸는지 여부를 판단하고, 이물질이 걸렸다고 판단되면 브러시의 회전을 정지시키거나 역회전시켜 이물질을 제거하도록 하는 로봇청소기 및 그 제어방법을 제시하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기는 회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시; 상기 브러시의 회전을 감지하는 회전감지부; 상기 브러시의 회전에 따라 발생되는 상기 회전감지부의 출력 파형을 일정시간 동안 체크하여 상기 출력 파형이 정해진 기준 파형의 범위를 벗어나면 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하는 제어부; 및 이동을 위한 구동바퀴를 포함하되, 제어부는 출력 파형의 회전 주기가 일정한 시간 동안 연속하여 불규칙하면 출력 파형이 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하고, 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 일시 정지시키고, 상기 구동바퀴를 회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하거나, 또는 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 구동바퀴를 정지시키고, 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 역회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거한다.

상기 회전감지부는 상기 브러시의 모터 축에 설치되어 회전하는 자석판과, 상기 자석판의 회전에 따라 발생되는 파형을 출력하는 홀 센서를 포함한다.

상기 회전감지부는 상기 브러시의 모터 축에 설치되며 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 회전하는 회전판과, 상기 회전판의 회전에 따라 온 또는 오프되어 발생되는 파형을 출력하는 광 센서를 포함한다.

삭제

상기 제어부는 상기 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없으면 상기 출력 파 형이 상기 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 브러시는 상기 로봇청소기의 저면에 설치되어 상기 바닥 면에 대해 롤러식으로 회전하는 메인 브러시와, 상기 바닥 면에 대해 수평면으로 회전하는 사이드 브러시를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기는 상기 브러시를 회전시키는 브러시모터와, 상기 브러시모터에 흐르는 과전류를 감지하는 과전류 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 과전류가 감지된 경우 상기 브러시모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기의 제어방법은 회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시의 회전을 감지하고; 상기 브러시의 회전에 따라 발생되는 출력 파형을 일정시간 동안 체크하여 상기 출력 파형이 정해진 기준 파형의 범위를 벗어나면 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하고; 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 일시 정지시키고, 구동바퀴를 회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하거나, 또는 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 구동바퀴를 정지시키고, 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 역회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하되, 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하는 것은, 출력 파형의 회전 주기가 일정한 시간 동안 연속하여 불규칙하면 출력 파형이 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면 청소영역을 스스로 주행하면서 청소작업을 수행하는 로봇청소기에서 청소를 위해 회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시의 회전을 감지하여 브러시에 이물질이 걸렸는지 여부를 판단하고, 이물질이 걸렸다고 판단되면 브러시의 회전을 일시 정지시키거나 역회전시켜 이물질이 제거될 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 저면도이다.

도 1 및 도 2에서, 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기는 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10) 내부에 설치되어 먼지의 흡입을 위한 흡입력을 발생시키는 송풍장치(20)와, 흡입된 먼지를 집진하기 위한 집진장치(30)와, 바닥 면(B)의 먼지를 쓸거나 비산시켜 집진장치(30)로 유입시키는 브러시장치(40, 50)를 포함하여 구성된다.

본체(10)의 하부에는 로봇청소기의 이동을 위한 한 쌍의 구동바퀴(12)가 일정간격을 두고 설치되고, 구동바퀴(12)의 전,후방에는 본체(10)를 지지함과 아울러 로봇청소기의 운동을 원활하게 하는 복수의 보조바퀴(13)가 설치된다. 한 쌍의 구동바퀴(12)는 각각을 회전시키기 위한 모터(미도시)에 의해 선택적으로 구동되어 로봇청소기가 필요한 방향으로 이동할 수 있도록 한다.

한 쌍의 구동바퀴(12)의 후방에는 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)으로부터 먼지를 집진장치(30) 측으로 흡입하는 흡입구(14)가 길게 형성된다. 이때 흡입구(14)는 한 쌍의 구동바퀴(12)의 사이 또는 한 쌍의 구동바퀴(12)의 전방 등 바닥 면(B)으로부터 먼지를 흡입하기 용이한 어떠한 위치에 형성될 수 있음은 물론이다.

본체(10)의 상부에는 송풍장치(20)에 의해 흡입된 공기를 본체(10) 외부로 토출시키기 위한 토출구(15)와, 로봇청소기가 집진장치(30)에 집진된 먼지를 도킹 스테이션으로 배출하기 위한 배출구(16)가 형성된다.

본체(10)의 측면에는 로봇청소기가 주행하는 청소영역 내에 설치된 가구, 사무용 기기, 벽과 같은 장애물을 감지하도록 적외선 센서나 초음파 센서 등의 장애물 검출부(102)가 설치된다.

도 3에서, 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기는 바닥 면(B)의 먼지를 쓸거나 비산시켜 집진장치(30)측으로 유입시키는 브러시장치(40, 50)를 포함하는데, 브러시장치(40, 50)는 먼지의 흡입효율을 향상시키기 위해 본체(10) 저면에 형성된 흡입구(14)와 인접하게 마련되어 바닥 면(B)의 먼지를 쓸거나 비산시키는 메인 브러시장치(40)와, 본체(10)의 전방 양측면 하부에 설치되어 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)의 먼지를 흡입구(14) 측으로 쓸어 주는 사이드 브러시장치(50)로 구성된다.

메인 브러시장치(40)는 흡입구(14)에 대응하는 길이로 흡입구(14)에 인접하게 수평방향으로 배치되어 바닥 면(B)에 부착된 먼지를 쓸거나 비산시키도록 바닥 면(B)에 대해 롤러식으로 회전하는 회전 브러시(41; 이하, 메인 브러시라 한다)와, 메인 브러시(41)를 회전시키기 위한 메인 브러시모터(43; 이하, 브러시모터라 한다)를 포함한다.

사이드 브러시장치(50)는 본체(10)의 전면부 양측에 일정간격을 두고 설치되어 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)에 부착된 먼지를 흡입구(14)측으로 쓸어 주도록 바닥 면(B)에 대해 수평면으로 회전하는 회전 브러시(51; 이하, 사이드 브러시라 한다)와, 사이드 브러시(51)를 회전시키기 위한 사이드 브러시모터(53; 이하, 브러시모터라 한다)를 각각 포함한다.

이와 같이, 브러시모터(43, 53)에 의해 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)가 각각 회전하여 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)에 부착되어 있는 먼지를 쓸어 낼 때 주행하는 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 메인 브러시(41) 또는 사이드 브러시(51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분이 걸려 메인 브러시(41) 또는 사이드 브러시(51)가 회전을 못하는 경우가 종종 발생하며, 심한 경우 로봇청소기가 더 이상 주행하지 못하고 구속되는 결과를 초래할 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)의 회전을 각각 감지하여 메인 브러시(41) 또는 사이드 브러시(51)에 이물질이 걸렸는지 여부를 판단하는데, 이를 위해 각각의 브러시모터(43, 53)에 회전감지부를 설치한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 제1설치구조를 나타낸 도면으로, 브러시모터(43, 53)에 홀 센서(62)를 설치한 구조이다.

도 4에서, 브러시모터(43, 53)의 모터축(44, 54)에는 회전하는 자석판(61)이 설치되고, 브러시모터(43, 53)의 외주면 일측에는 회전하는 자석판(61)의 위치를 검출하여 브러시(41, 51;메인 브러시 또는 사이드 브러시)의 회전을 감지하는 홀 센서(62)가 설치된다.

자석판(61)은 2극의 영구자석이 복수 개(예를 들어, 9개) 착자된 구조를 사용하며, 홀 센서(62)는 120ㅀ 또는 90ㅀ의 위상차를 가지고 복수 개 설치할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 제2설치구조를 나타낸 도면으로, 브러시모터(43, 53)에 광 센서(65)를 설치한 구조이다.

도 5에서, 브러시모터(43, 53)의 모터축(44, 54)에는 광을 차단시키거나 통과시키기 위한 복수 개의 슬릿(64)이 형성된 회전판(63)이 설치되고, 브러시모터(43, 53)의 외주면 일측에는 회전판(63)에 형성된 슬릿(64)에 의해 온 또는 오프되어 브러시(41, 51)의 회전을 감지하는 광 센서(65)가 설치된다. 이때 광 센서(65)는 발광소자(LED)와 수광소자(포토 다이오드 또는 포토 인터럽트)로 구성된 광학식 엔코더를 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시(41, 51)의 회전이 원활한 경우 홀 센서(62)의 출력 파형도이다.

도 6에서, 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재하지 않으면 브러시(41, 51)가 정상적으로 회전함에 따라 홀 센서(62)의 출력 파형이 연속하여 규칙적으로 나타남을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 로봇청소기가 주행하는 바닥 면의 재질에 따라 브러시(41, 51)의 회전이 변화한 경우 홀 센서(62)의 출력 파형도이다.

도 7에서, 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 깔린 카펫이나 러그 위를 주행하다가 단단한 바닥 면(B)을 주행할 경우 홀 센서(62)의 출력 주기가 길어졌다가 빠르게 변화함을 알 수 있다. 즉, 브러시(41, 51)의 회전은 바닥 면(B)의 재질과 브러시(41, 51) 모의 마찰력과 관계가 있다는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시(41, 51)가 이물질에 걸려 회전이 원활하지 못한 경우 홀 센서(62)의 출력 파형도이다.

도 8에서, 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 브러시(41, 51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분 즉, 이물질이 걸리게 되면 브러시(41, 51)의 회전이 원활하지 못하게 되어 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 이상 연속하여 불규칙적으로 나타남을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시(41, 51)가 이물질에 걸려 회전이 불가능한 경우 홀 센서(62)의 출력 파형도이다.

도 9에서, 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 브러시(41, 51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분 즉, 이물질이 걸려 브러시(41, 51)가 회전을 못하다가 심해지면 완전히 구속됨에 따라 홀 센서(62)의 출력 파형이 나타나지 않음을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기의 제어 구성도로서, 입력부(100), 장애물 검출부(102), 주행거리 검출부(104), 주행방향 검출부(106), 제어부(108), 구동부(110), 회전감지부(112), 과전류 감지부(114) 및 표시부(116)를 포함하여 구성된다.

입력부(100)는 사용자로부터 로봇청소기의 청소명령을 입력받도록 키조작부 또는 원격제어기 등으로 구성된다.

장애물 검출부(102)는 로봇청소기가 주행하는 청소영역 내에 설치된 가구, 사무용품 기기, 벽과 같은 장애물을 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기가 주행하는 경로에 초음파를 발신하고, 발신된 초음파가 장애물에 부딪혀 반사되어 오는 초음파를 수신하여 장애물의 유무와 장애물까지의 거리를 검출한다. 이때 장애물 검출부(102)는 복수의 적외선 발광소자와 수광소자로 이루어져 적외선을 출사하고, 반사된 광을 수신할 수 있도록 적외선센서가 적용될 수 있다.

주행거리 검출부(104)는 로봇청소기가 주행한 거리를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기의 주행을 위해 설치된 양쪽 구동바퀴(12)의 회전을 엔코더 등을 통해 측정하여 로봇청소기의 주행거리 정보를 검출한다.

주행방향 검출부(106)는 로봇청소기가 회전하는 각도를 검출하기 위한 것으로, 로봇청소기가 주행하는 경로상에 장애물이 검출된 경우 장애물에서 로봇청소기가 회전한 각도를 검출하도록 자이로 센서 등의 회전각 센서 또는 양쪽 구동바퀴(12)에 부착된 엔코더를 사용한다.

제어부(108)는 로봇청소기의 전체적인 동작을 제어하는 것으로, 로봇청소기가 청소영역을 스스로 주행하면서 청소작업을 수행하는 과정에서 브러시(41, 51)가 원활하게 회전할 수 있도록 브러시모터(43, 53)의 속도 제어를 위한 PWM 신호를 생성하여 구동부(110)에 출력한다.

또한, 제어부(108)는 브러시모터(43, 53)의 속도 제어에 따라 회전하는 브러시(41, 51)의 회전에 따라 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸는지 여부를 판단하는데, 이를 위해 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸는지 여부를 판단하기 위한 기준 파 형의 범위를 미리 설정한다. 예를 들어 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 회전이 원활하지 않은 경우에는 회전감지부(112)의 출력 파형이 불규칙하게 발생하는 점을 고려하여 일정시간 동안 출력 파형의 회전 주기가 연속하여 불규칙하게 발생하면 브러시(41, 51)에 이물질이 걸린 상태라고 판단할 수 있는 기준 파형의 범위를 설정한다(도 8 참조). 이외에도, 브러시(41, 51)가 완전히 구속되어 브러시(41, 51)의 회전이 거의 멈춘 경우에는 회전감지부(112)의 출력 파형이 발생하지 않는 점을 고려하여 일정시간 동안 출력 파형의 회전이 발생하지 않으면 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 회전이 불가능한 상태라고 판단할 수 있는 기준 파형의 범위를 설정한다(도 9 참조).

또한, 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단되면 브러시(41, 51)의 회전을 정지시키거나 역회전시켜 이물질이 제거되도록 제어한다.

구동부(110)는 제어부(108)에서 생성된 PWM 신호에 따라 브러시(41, 51)가 청소를 위해 회전하도록 각각의 브러시(41, 51)에 설치된 브러시모터(43, 53)를 구동하는 것으로, 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단되면 제어부(108)의 제어에 따라 브러시(41, 51)의 회전을 일시 정지시키거나 역회전시킨다.

회전감지부(112)는 브러시모터(43, 53)의 구동에 따라 회전하는 브러시(41, 51)의 회전을 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 감지하여 제어부(108)에 출력하는 것으로, 브러시(41, 51)의 회전을 감지하도록 홀 센서(62) 또는 광 센서(65)를 사용한다. 이외에도 회전감지부(112)는 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질로 인하여 브러시(41, 51)가 편심 회전할 때 타격되는 스위치 동작에 따라 브러시(41, 51)의 회전을 감지하도록 구성할 수도 있다.

과전류 감지부(114)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 회전이 불가능한 경우 브러시모터(43, 53)에 흐르는 과전류를 감지하여 제어부(108)에 출력하는 것으로, 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 완전히 구속되면 브러시모터(43, 53)에 과전류가 흐르게 되므로 브러시모터(43, 53)의 구동을 완전히 정지시키도록 한다.

표시부(116)는 과전류가 감지된 경우 제어부(108)의 제어에 따라 에러 메시지를 표시한다.

이하, 상기와 같이 구성된 로봇청소기 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

로봇청소기에 전원이 켜지고 입력부(100)를 통해 청소명령이 입력되면, 로봇청소기가 설정된 패턴에 따라 청소영역을 주행하면서 바닥 면(B)으로부터 먼지 등을 흡입하여 청소작업을 수행하기 시작한다. 이때 청소작업을 수행하기 위해 송풍장치(20)가 동작하며 송풍장치(20)의 동작에 따라 흡입력이 발생하여 바닥 면(B)의 먼지나 오물이 흡입구(14)를 통해 흡입되어 집진장치(30) 내로 집진된다.

흡입구(14)를 통해 먼지나 오물이 흡입될 때에 바닥 면(B)에 부착되어 있는 먼지나 오물의 흡입이 용이하도록 메인 브러시장치(40)가 동작하며 메인 브러시장치(40)의 동작에 따라 메인 브러시(41)가 회전되어 바닥 면(B)을 쓸어 내는데, 이때 메인 브러시(41)는 브러시모터(43, 53)에 의해 회전되어진다.

메인 브러시장치(40)의 동작과 함께 사이드 브러시장치(50)도 동작하며, 사이드 브러시장치(50)의 동작에 따라 사이드 브러시(51)가 회전되어 로봇청소기의 전방 양측의 바닥 면(B)을 쓸어 내는데, 이때 사이드 브러시(51)는 브러시모터(43, 53)에 의해 회전되어진다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 브러시(41, 51)의 회전을 감지하여 이물질이 걸렸는지를 판단하고, 그에 따른 적절한 조치를 취하여 이물질이 제거되도록 하는 제어가 필요한데 이를 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 제1실시예에 의한 로봇청소기의 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 11에서, 제어부(108)는 로봇청소기의 이동을 위한 한 쌍의 구동바퀴(12)에 각각 설치된 모터(미도시)를 선택적으로 구동시켜 한 쌍의 구동바퀴(12)가 각각 회전됨에 따라 로봇청소기가 필요한 방향으로 바닥 면(B)을 주행할 수 있도록 한다(200).

이와 동시에, 제어부(108)는 바닥 면(B)의 청소를 위한 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)를 회전시키도록 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 각각 구동시킨다(202).

브러시모터(43, 53)의 구동에 따라 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)가 각각 회전되고, 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)의 회전에 따라 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)에 부착되어 있는 먼지나 오물을 쓸어 내면서 청소를 시작한다.

이와 같이, 청소를 위해 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)가 회전될 때에 주행하는 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 메인 브러시(41) 또는 사이드 브러시(51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분이 걸리게 되는데 이런 경우에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 브러시모터(43, 53)에 설치한 홀 센서(62) 또는 광 센서(65)를 이용하여 브러시(41, 51)의 회전을 감지한다(204).

브러시(41, 51)의 회전을 감지하는 방법은, 브러시모터(43, 53)의 모터축(44, 54)에 자석판(61)을 설치하여 브러시모터(43, 53)의 구동에 따라 자석판(61)이 회전하게 되면, 전류와 자계의 수직방향에 전위차가 발생하는 현상(홀 효과)을 이용한 홀 센서(62)의 출력 파형으로 브러시(41, 51)의 회전을 감지한다(도 4 참조).

브러시(41, 51)의 회전을 감지하는 다른 방법은, 브러시모터(43, 53)의 모터축(44, 54)에 광을 차단시키거나 통과시키기 위한 복수 개의 슬릿(64)이 형성된 회전판(63)을 설치하여 브러시모터(43, 53)의 구동에 따라 회전판(63)이 회전하게 되면, 회전판(63)에 형성된 복수 개의 슬릿(64)에 의해 온 또는 오프되는 광 센 서(65)의 출력 파형으로 브러시(41, 51)의 회전을 감지한다(도 5 참조).

도 6 내지 도 9는 도 4의 홀 센서(62)를 이용하여 브러시(41, 51)의 회전에 따라 발생되는 출력 파형을 나타낸 도면이다.

도 6은 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재하지 않을 경우, 브러시(41, 51)의 회전이 원활함에 따라 홀 센서(62)의 출력 파형이 연속하여 규칙적으로 나타남을 알 수 있다.

도 7은 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 깔린 카펫이나 러그 위를 주행하다가 단단한 바닥 면(B)을 주행할 경우, 바닥 면(B)의 재질에 따라 브러시(41, 51)의 회전이 변화하여 홀 센서(62)의 출력 파형이 느린 주기에서 빠른 주기로 변화함을 알 수 있다.

도 8은 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 브러시(41, 51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분 즉, 이물질이 걸려 브러시(41, 51)의 회전이 원활하지 못함에 따라 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 이상 연속하여 불규칙적으로 나타남을 알 수 있다.

도 9는 로봇청소기가 청소영역을 주행할 때 바닥 면(B)에 카펫이나 러그, 전선 등의 이물질이 존재할 경우, 브러시(41, 51)에 카펫이나 러그의 끝 자락이나 끝 술 부분 즉, 이물질이 걸려 브러시(41, 51)가 완전히 구속되어 브러시(41, 51)의 회전이 불가능함에 따라 홀 센서(62)의 출력 파형이 나타나지 않음을 알 수 있다.

도 6 내지 도 9에 도시한 홀 센서(62)의 출력 파형에 따라 브러시(41, 51)의 회전을 회전감지부(112)에서 감지하여 제어부(108)에 출력한다.

따라서, 제어부(108)는 회전감지부(112)에서 감지된 브러시(41, 51)의 회전에 따라 발생되는 홀 센서(62)의 출력 파형을 체크하여 출력 파형의 회전 주기가 일정시간 동안 불규칙한가를 판단한다(206).

즉, 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 회전이 원활하지 않은 경우에는 홀 센서(62)의 출력 파형이 도 8에 도시한 바와 같이, 일정시간 동안 불규칙하게 발생하므로 제어부(108)는 홀 센서(62)의 출력 파형을 일정시간 동안 체크함으로서 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸는가를 판단하는 것이다.

단계 206의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형의 회전 주기가 일정시간 동안 불규칙하면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단하고 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 일시 정지시킨다(208). 이때 로봇청소기는 바닥 면(B)을 계속 주행하도록 하여 이물질이 자연스럽게 풀릴 수 있도록 한다.

이후, 제어부(108)는 브러시모터(43, 53)의 일시 정지시간을 카운터하여 미리 정해진 제1시간(브러시모터의 일시 정지로 브러시에 걸린 이물질을 제거할 수 있는 시간)을 경과하였는가를 판단하여(210), 제1시간을 경과하진 않은 경우 제1시간이 경과할 때까지 브러시모터(43, 53)를 일시 정지한 상태로 로봇청소기의 주행을 계속한다.

단계 210의 판단 결과, 제1시간을 경과하면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 걸린 이물질이 제거되었다고 판단하고 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 다시 구동시키기 위해 단계 202로 피드백하여 청소작업을 계속한다.

한편, 단계 206의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형의 회전 주기가 일정 시간 동안 불규칙하지 않으면 제어부(108)는 회전감지부(112)에서 감지된 브러시(41, 51)의 회전에 따라 발생되는 홀 센서(62)의 출력 파형을 체크하여 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없는가를 판단한다(214).

즉, 브러시(41, 51)에 이물질이 걸려 완전히 구속되면 홀 센서(62)의 출력 파형이 도 9에 도시한 바와 같이, 일정시간 동안 변화하지 않으므로 제어부(108)는 홀 센서(62)의 출력 파형을 일정시간 동안 체크함으로서 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸는가를 판단하는 것이다.

단계 214의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없으면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단하고 단계 208로 진행하여 브러시(41, 51)에 걸린 이물질을 제거하기 위한 이후의 동작을 진행한다.

한편, 단계 214의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 동안 변화하면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸리지 않았다고 판단하고 브러시(41, 51)의 회전 여부를 다시 한 번 체크하기 위해 과전류 감지부(114)를 통해 브러시모터(43, 53)에 흐르는 과전류를 감지하여 과전류가 감지되었는가를 판단한다(220).

단계 220의 판단 결과, 과전류가 감지되면 제어부(108)는 표시부(116)를 통해 에러 메시지를 표시하고(222), 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 정지시키고 로봇청소기의 청소작업을 종료한다(224).

한편, 단계 220의 판단 결과, 과전류가 감지되지 않으면 제어부(108)는 청소작업이 완료되었는가를 판단하여(226), 청소작업이 완료되지 않은 경우에는 단계 204로 피드백하여 청소작업을 계속한다.

단계 226의 판단 결과, 청소작업이 완료된 경우에는 단계 224로 진행하여 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 정지시키고 로봇청소기의 청소작업을 종료한다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 의한 로봇청소기의 제어방법을 나타낸 동작 순서도로서, 브러시(41, 51)에 걸린 이물질을 제거하기 위한 다른 제어방식으로 도 11과 동일한 부분에 대해서는 중복되는 설명을 최대한 생략하기로 한다.

도 12에서, 제어부(108)는 로봇청소기가 필요한 방향으로 바닥 면(B)을 주행할 수 있도록 한다(300).

이와 동시에, 제어부(108)는 바닥 면(B)의 청소를 위한 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)를 회전시키도록 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 각각 정회전 구동시킨다(302).

브러시모터(43, 53)의 정회전 구동에 따라 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)가 각각 회전되어 로봇청소기가 주행하는 바닥 면(B)에 부착되어 있는 먼지나 오물을 쓸어 내면서 청소를 수행한다.

이와 같이, 청소를 위해 메인 브러시(41)와 사이드 브러시(51)가 회전될 때에 바닥 면(B)에 이물질이 존재하면 메인 브러시(41) 또는 사이드 브러시(51)에 이물질이 걸리게 되므로 홀 센서(62) 또는 광 센서(65)로 구성된 회전감지부(112)에서 브러시(41, 51)의 회전을 감지하여 제어부(108)에 출력한다(304).

따라서, 제어부(108)는 회전감지부(112)에서 감지된 브러시(41, 51)의 회전 에 따라 발생되는 홀 센서(62)의 출력 파형을 체크하여 출력 파형의 회전 주기가 일정시간 동안 불규칙한가를 판단한다(306).

단계 306의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형의 회전 주기가 일정시간 동안 불규칙하면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단하고 로봇청소기의 주행을 정지시키고(308), 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 역회전 구동시켜 이물질이 풀리도록 시도한다(310).

이후, 제어부(108)는 브러시모터(43, 53)의 역회전 구동시간을 카운터하여 미리 정해진 제2시간(브러시모터의 역회전으로 브러시에 걸린 이물질을 제거할 수 있는 시간)을 경과하였는가를 판단하여(312), 제2시간을 경과하진 않은 경우 단계 308로 피드백하여 로봇청소기의 주행을 정지한 상태로 브러시모터(43, 53)의 역회전 구동을 계속한다.

단계 312의 판단 결과, 제2시간을 경과한 경우에는 제어부(108)에서 브러시(41, 51)에 걸린 이물질이 제거되었다고 판단하고 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 다시 정회전 구동하기 위해 단계 300로 피드백하여 청소작업을 계속한다.

한편, 단계 306의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형의 회전 주기가 일정시간 동안 불규칙하지 않으면 제어부(108)는 회전감지부(112)에서 감지된 브러시(41, 51)의 회전에 따라 발생되는 홀 센서(62)의 출력 파형을 체크하여 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없는가를 판단한다(314).

단계 314의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없 으면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸렸다고 판단하고 단계 308로 진행하여 브러시(41, 51)에 걸린 이물질을 제거하기 위한 이후의 동작을 진행한다.

한편, 단계 314의 판단 결과, 홀 센서(62)의 출력 파형이 일정시간 동안 변화하면 제어부(108)는 브러시(41, 51)에 이물질이 걸리지 않았다고 판단하고 과전류가 감지되었는가를 판단하여(320), 과전류가 감지되면 제어부(108)는 표시부(116)를 통해 에러 메시지를 표시하고(322), 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 정지시키고 로봇청소기의 청소작업을 종료한다(324).

단계 320의 판단 결과, 과전류가 감지되지 않으면 제어부(108)는 청소작업이 완료되었는가를 판단하여(326), 청소작업이 완료되지 않은 경우에는 단계 304로 피드백하여 청소작업을 계속한다.

단계 326의 판단 결과, 청소작업이 완료된 경우에는 단계 324로 진행하여 구동부(110)를 통해 브러시모터(43, 53)를 정지시키고 로봇청소기의 청소작업을 종료한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기의 외관 사시도이다.

도 2는 도 1에서 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다.

도 3은 도 1의 저면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 제1설치구조를 나타낸 도면으로, 브러시모터에 홀 센서를 설치한 구조이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 제2설치구조를 나타낸 도면으로, 브러시모터에 광 센서를 설치한 구조이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시의 회전이 원활한 경우 홀 센서의 출력 파형도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 로봇청소기가 주행하는 바닥 면에 따라 브러시의 회전이 변화한 경우 홀 센서의 출력 파형도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시가 이물질에 걸려 회전이 원활하지 못한 경우 홀 센서의 출력 파형도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 의한 회전감지부의 출력 파형도로서, 브러시가 이물질에 걸려 회전이 불가능한 경우 홀 센서의 출력 파형도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 의한 로봇청소기의 제어 구성도이다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 의한 로봇청소기의 제어방법을 나타낸 동작 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 로봇청소기 본체 14 : 흡입구

20 : 송풍장치 30 : 집진장치

40,50 : 메인 및 사이드 브러시장치 41,51 : 메인 및 사이드 브러시

43,53 : 브러시모터 61 : 자석판

62 : 홀 센서 63 : 회전판

65 : 광 센서 108 : 제어부

112 : 회전감지부 114 : 과전류 감지부

Claims

회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시;

상기 브러시의 회전을 감지하는 회전감지부;

상기 브러시의 회전에 따라 발생되는 상기 회전감지부의 출력 파형을 일정시간 동안 체크하여 상기 출력 파형이 정해진 기준 파형의 범위를 벗어나면 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하는 제어부; 및

이동을 위한 구동바퀴를 포함하되,

상기 제어부는 상기 출력 파형의 회전 주기가 일정한 시간 동안 연속하여 불규칙하면 상기 출력 파형이 상기 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하고, 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 일시 정지시키고, 상기 구동바퀴를 회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하거나, 또는 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 구동바퀴를 정지시키고, 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 역회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하는 로봇청소기.
제1항에 있어서,

상기 회전감지부는 상기 브러시의 모터 축에 설치되어 회전하는 자석판과, 상기 자석판의 회전에 따라 발생되는 파형을 출력하는 홀 센서를 포함하는 로봇청소기.
제1항에 있어서,

상기 회전감지부는 상기 브러시의 모터 축에 설치되며 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 회전하는 회전판과, 상기 회전판의 회전에 따라 온 또는 오프되어 발생되는 파형을 출력하는 광 센서를 포함하는 로봇청소기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없으면 상기 출력 파형이 상기 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하는 로봇청소기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 브러시는 상기 로봇청소기의 저면에 설치되어 상기 바닥 면에 대해 롤러식으로 회전하는 메인 브러시와, 상기 바닥 면에 대해 수평면으로 회전하는 사이드 브러시를 포함하는 로봇청소기.
제1항에 있어서,

상기 브러시를 회전시키는 브러시모터와, 상기 브러시모터에 흐르는 과전류를 감지하는 과전류 감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 과전류가 감지된 경우 상기 브러시모터를 정지시키는 로봇청소기.
회전하면서 바닥 면의 먼지를 쓸어 주는 브러시의 회전을 감지하고;

상기 브러시의 회전에 따라 발생되는 출력 파형을 일정시간 동안 체크하여 상기 출력 파형이 정해진 기준 파형의 범위를 벗어나면 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하고;

상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 일시 정지시키고, 구동바퀴를 회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하거나, 또는 상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단되면 상기 구동바퀴를 정지시키고, 상기 브러시를 미리 설정된 시간 동안 역회전시킴으로써, 상기 이물질을 제거하되,

상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하는 것은, 상기 출력 파형의 회전 주기가 일정한 시간 동안 연속하여 불규칙하면 상기 출력 파형이 상기 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하는 로봇청소기의 제어방법.
삭제
제9항에 있어서,

상기 브러시에 이물질이 걸렸다고 판단하는 것은,

상기 출력 파형이 일정시간 동안 변화가 없으면 상기 출력 파형이 상기 기준 파형의 범위를 벗어났다고 판단하는 로봇청소기의 제어방법.
삭제