KR101495191B1 - 로봇 청소기 및 이의 먼지 감지 방법 - Google Patents

로봇 청소기 및 이의 먼지 감지 방법 Download PDF

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 필터의 먼지를 감지하거나, 이를 제거하는 로봇 청소기 및 이의 방법을 제공하는 데 있다. 따라서, 본 발명은 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터를 포함하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트 및 상기 둘 이상의 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 연산부를 포함하는 로봇 청소기 또는 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터를 포함하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 통과하는 관통공을 포함하는 다공 구조체, 상기 다공 구조체 일 면에 배치되어 상기 공기에 포함된 먼지를 거르는 필터 및 상기 다공 구조체의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 로봇 청소기를 제공한다.

Description

로봇 청소기 및 이의 먼지 감지 방법{ROBOT CLEANER AND METHOD FOR SENSING DUST OF THE SAME}
본 발명은 로봇 청소기 및 이의 먼지 감지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
상기 가정용 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로서, 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 전자기기의 일종이다.
도 1은 로봇 청소기의 일 예를 종 단면도를 간략하게 나타낸 도면이다.
로봇 청소기(1)의 주요 구성을 간략하게 살펴보면, 일 예로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 로봇 청소기(1)의 내부에 설치되어 흡입력을 발생시키기 위한 흡입 모터(2)와, 상기 흡입 모터(2)의 전방에 설치되어 흡입 모터(2)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 포집하기 위한 먼지통(3)과, 상기 로봇 청소기(1)의 하측에 구비되어 먼지통(3)과 연결관(4)으로 연결되어 바닥의 먼지나 이물질을 흡입하기 위한 흡입 헤드(5)와, 본체의 이동을 위한 한 쌍의 바퀴(6), 그리고 로봇 청소기(1)를 지지함과 동시에 수평을 유지하도록 하는 적어도 하나의 보조 바퀴(미도시)가 설치될 수 있다. 이때, 로봇 청소기(1)가 상기 바퀴에 구동력을 제공하여, 로봇 청소기(1)의 본체를 회전 또는 이동시키기 위한 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있음은 물론이다.
그 중, 도 2는 로봇 청소기에 사용되는 먼지통의 일 예를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 먼지통(30)은, 먼지통의 본체 케이스(31)와 상기 본체 케이스(31)의 일 측에서 개폐하는 커버(32)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 본체 케이스(31)의 일 내측에는 외부에서 먼지를 포함한 공기가 흡입되는 입구를 형성하는 체크벨브(미도시)와, 상기 본체 케이스(31) 내부 또는 외부에 외부로부터 흡입된 공기가 배출되기 전에 먼지를 걸러내는 필터(33, 34)를 포함할 수 있다. 필터(33, 34)에 의해 흡입된 먼지나 오물은 먼지통에 포집되고, 먼지와 함께 흡입된 공기는 필터(33, 34)를 거쳐 로봇 청소기(1) 밖으로 배출된다.
외부로부터 흡입된 먼지를 포함한 공기의 흐름을 기준으로 필터(33, 34)는 전방에 1차적인 메쉬(mesh) 형태의 제1 필터(33)와 후방에 2차적인 주름진 형태의 제2 필터(34)를 포함할 수 있다.
제1 필터(33)는 외부에서 흡입된 공기에 포함된 덩어리가 큰 먼지를 먼저 거르고, 상기 제1 필터(33)를 통과한 공기는 다음으로 제2 필터(34)를 통과함으로써 상대적으로 작은 크기의 먼지 입자가 걸러져, 로봇 청소기(1) 외부로 배출된다.
이때, 로봇 청소기(1)가 청소 영역에 대한 반복적인 청소 행정에 의해 상기 필터(33, 34)에는 먼지가 적층되어, 흡입 모터(2)의 흡입 성능은 떨어지게 된다.
즉, 흡입 모터(2)가 일정한 흡입력을 유지하는 데, 먼지가 적층된 필터는 외부로부터 흡입되는 공기의 유로를 방해하기 때문에, 일정한 흡입력을 유지하기 위해서는 흡입 모터(2)의 구동력을 증가시켜야 하며, 이에 따라 흡입 모터(2)가 소비하는 에너지의 양은 증가되는 문제가 발생한다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 필요 기술이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 필터의 먼지를 감지하거나, 이를 제거하는 로봇 청소기 및 이의 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터를 포함하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트 및 상기 둘 이상의 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 연산부를 포함하는 로봇 청소기를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트는, 서로 평행을 이룰 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트는, 일 측에서 유입되는 상기 공기의 유동 방향과 나란하게 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 연산부는, 상기 캐패시턴스 값을 근거로 상기 로봇 청소기의 먼지통 내 먼지양을 감지할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 캐패시턴스 값이 일정 값 이상인 경우, 외부로 소리 또는 빛을 발생하는 알림부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터를 포함하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 통과하는 관통공을 포함하는 다공 구조체, 상기 다공 구조체 일 면에 배치되어 상기 공기에 포함된 먼지를 거르는 필터 및 상기 다공 구조체의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 로봇 청소기를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 필터는, 상기 다공 구조체와 이격 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 다공 구조체는, 메쉬 형상일 수 있고, 바람직하게는, 벌집 구조일 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 다공 구조체는, 복수 관통공의 내주부 및/또는 외주부를 따라 형성된 전도부를 적어도 하나 포함하되, 상기 전원부는, n 상의 교류 전원을 상기 다공 구조체에 인가하되, 각 상 별로 한 쌍을 이루는 n 개의 상기 전도부 각각에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 상기 전원부는, 일정 위상의 단상 전원을 기준으로 순차적으로 일정 위상차가 나는 단상 전원을 한 쌍의 전도부 각각의 위치 순서에 따라 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은, 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트를 더 포함하되, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트 사이의 먼지에 의해 캐패시턴스가 변화하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 공기가 통과하는 관통공을 포함하는 다공 구조체를 더 포함하되, 상기 다공 구조체는, 적어도 일부 표면에 외부로부터 교류 전원을 인가받을 수 있다.
또한, 본 발명은, 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 통과하는 적어도 하나의 전도성의 관통공을 포함하는 다공 구조체를 포함하되, 상기 관통공은, 외부로부터 교류 전원을 인가받을 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 필터 어셈블리는, 상기 공기에 포함된 서로 다른 크기의 먼지 입자를 거르는 복수의 필터를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 필터 중 하나는, 패드 형상의 솜 또는 스폰지일 수 있다. 또한, 상기 복수의 필터 중 하나는, 메쉬 형상일 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 복수의 필터는, 상기 공기에 포함된 먼지 입자를 거르는 병풍 구조의 여과지를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 로봇 청소기가 청소 영역을 주행하며, 흡입한 먼지를 집적하는 먼지통에 있어서, 상기 로봇 청소기용 필터 어셈블리가 상기 먼지통의 일 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 먼지통을 제공한다.
또한, 본 발명은, 로봇 청소기 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터를 포함하는 로봇 청소기에 있어서, 상기 로봇 청소기용 필터 어셈블리가 상기 흡입 모터 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기를 제공한다.
또한, 본 발명은, 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 단계를 포함하는 로봇 청소기의 먼지 감지 방법을 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인 경우, 상기 공기가 통과하는 다공 구조체의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인 경우, 로봇 청소기는 외부로 소리 또는 빛을 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 로봇 청소기의 먼지 감지 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
이상의 본 발명에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및 제거 장치와 이의 방법은 필터에 안착된 먼지의 양 혹은 먼지통에 포집되어 저장된 먼지의 양을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및 제거 장치와 이의 방법은 필터에 안착된 먼지를 필터로부터 떨어뜨림으로써, 필터에 안착된 먼지에 의해 떨어지는 흡입 모터의 흡입 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 로봇 청소기의 종 단면도를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 로봇 청소기에 사용되는 먼지통의 일 예를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 제거 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공 구조체로부터 먼지가 떨어지는 과정을 도식화한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 사시도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및/또는 제거 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
먼지 감지 장치
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치(100)는 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트(110a, 110a′)(110b, 110b′) 및 상기 플레이트 사이의 캐패시턴스(capacitance)를 측정하는 연산부(120)를 포함한다.
상기 둘 이상의 전도성 플레이트(110a, 110a′)(110b, 110b′)가 서로 이격되어 형성된 공간은 로봇 청소기(1)가 흡입한 공기의 통로가 되어, 공기에 포함된 먼지 입자는 상기 플레이트에 안착될 수 있다.
상기 플레이트에 집진된 먼지의 양에 따라 두 플레이트(110a, 110a′)(110b, 110b′) 간의 캐패시턴스 값은 변화하고, 연산부(120)가 상기 두 플레이트 간의 변화된 캐패시턴스 값을 측정함으로써, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트에 집진된 먼지의 양 뿐만 아니라, 간접적으로 상기 전도성 플레이트 주변에 배치된 필터 혹은 먼지통에 적층된 먼지의 양을 계산할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 연산부(120)에 의해 측정되는 상기 두 플레이트(110a, 110a′)(110b, 110b′) 사이의 캐패시턴스 값은 일 예로, 두 플레이트가 같은 모양의 평행판인 경우, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013095004949-pat00001
여기서, C는 캐패시턴스 값을, ε0은 진공의 유전율(≒8.854×10-12F/m)을, εr은 두 플레이트 사이 물질의 유전 상수 혹은 상대 유전율을, A는 한 플레이트의 넓이를, d는 두 플레이트 사이의 거리를 나타낸다.
둘 이상의 전도성 플레이트에 대한 캐패시턴스 값은 유전율(ε)에 비례하되, 두 플레이트 사이에 먼지의 양에 따라 유전율 및 캐패시턴스 값은 변하기 때문에, 연산부(120)가 유전율 또는 캐패시턴스 값을 측정함으로써, 상기 플레이트 및/또는 그 주변의 먼지 양의 정도를 판단할 수 있다. 왜냐하면, 둘 이상의 전도성 플레이트 사이에 먼지가 적층되어 적층된 먼지의 두께가 증가함에 따라 캐피시턴스 값은 증가하기 때문이다.
또한, 외부로부터 흡입한 먼지를 집진하는 먼지통(30)에 먼지가 상당한 경우, 상기 둘 이상의 플레이트 사이 혹은 주변의 필터에도 역시 먼지가 축적되기 때문에, 그에 따라 연산부(120)에 의해 측정되는 캐패시턴스 값은 증가하므로, 캐패시턴스 값을 이용하여 그에 상응하는 먼지통(30)에 집진된 먼지의 양 또는 상기 전도성의 플레이트 주변의 필터에 안착된 먼지의 양을 추정할 수 있다. 다시 말해, 먼지통(30)에 집진된 먼지의 양이 많아질수록, 외부로부터 흡입된 공기가 먼지통(30)을 거침으로써 포함되는 먼지의 양은 증가하고, 그에 따라 복수의 전도성 플레이트(340)에 더 많은 양의 먼지가 안착되기 때문이다.
한편, 둘 이상의 전도성 플레이트(110a, 110a′)(110b, 110b′)는 전하를 저장하기 위해, 일 예로서, 두 개의 평행 판이 서로 평행하게 나란한 형태이거나, 반지름이 다른 두 개의 동축 원통의 형태 등일 수 있으나, 그 형태를 한정하지 않으며, 로봇 청소기가 외부로부터 흡입된 공기의 유로를 가진 형태이면 족하다.
구체적인 일 예로서, 둘 이상의 전도성 플레이트는 도 4에 도시한 바와 같이, 다수의 평행판 캐패시터를 병렬로 연결한 형태일 수 있다. 즉, 서로 이격되어 나란하게 배치된 수 개의 제1 플레이트(111)와 제2 플레이트(112)가 교번하여 배치하고, 다수의 제1 플레이트(111)들을 제1 연결부(113)가 하나의 전극(일 예로, (+) 극)으로 연결하고, 다수의 제2 플레이트(112)들을 제2 연결부(114)가 또 다른 전극(일 예로, (-) 극)으로 연결한 형태일 수 있다.
이때, 제1 플레이트(111) 및 제2 플레이트(112)가 일 측에서 유입되는 먼지를 포함한 공기의 방향과 나란하게 그리고 지면과 수평하게 배치됨으로써, 흡입 모터가 발생하는 흡입력을 저하시키지 않고, 외부로부터 흡입된 공기에 포함된 먼지가 상기 전도성 플레이트에 원활하게 안착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치(100)는 후술할 먼지 제거 장치를 더 포함하여, 상기 연산부(120)가 측정한 캐패시턴스 값이 일정 값 이상 또는 초과인 것으로 판단한 경우에는, 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하여, 다공 구조체(210) 및/또는 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330)에 안착된 먼지를 떨어뜨릴 수 있다.
이때, 연산부(120)가 상기 캐패시턴스 값이 일정 값(k) 이상 또는 초과 여부에 대한 판단을 수행하는 경우, 상기 캐패시턴스 값의 측정을 일정 시간 간격을 두고 수 회 반복 측정하여, 소정 횟수, 일 예로 3 회에 도달하였는지 판단하여, 전원부(220)를 이용하여 다공 구조체(210)에 전원 공급 여부를 결정하는 것이 바람직하다.
이로써, 적어도 둘 이상의 플레이트 사이에 적층된 먼지의 양이 소정의 양을 초과하였다는 것을 보다 확실하게 판단하여, 판단 오류를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 감지 장치(100)는 알림부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
알림부(미도시)는 연산부(120)에 포함되거나 상기 연산부(120)와 전기적으로 연결되어, 연산부(120)에서 측정된 상기 둘 이상의 전도성 플레이트에 대해 측정한 캐패시턴스 값이 기 설정된 값 이상 혹은 초과하는 경우, 외부로 소리 또는 빛을 발생하여, 사용자가 청각적 혹은 시각적으로 먼지통, 전도성의 플레이트, 다공 구조체 및/또는 적어도 하나의 필터에 대한 청소가 요구됨을 인지할 수 있도록 한다.
먼지 제거 장치
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 제거 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 제거 장치는 다공 구조체(210) 및 전원부(220)를 포함한다.
다공 구조체(210)는 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기가 통과하는 적어도 하나의 관통공(H)을 포함하고, 전원부(220)는 상기 다공 구조체(210) 적어도 일부 표면(관통공(H)의 내주부 및/또는 외주부의 적어도 일부 표면을 포함)에 교류 전원을 인가한다.
전원부(220)가 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가함으로써, 전기장(electric field)이 생성되며, 이렇게 생성된 전기장에 의해 다공 구조체(210), 전도성 플레이트 및/또는 주변 필터에 안착된 먼지는 떨어지게 된다.
상기 다공 구조체(210), 전도성 플레이트 및/또는 주변 필터에 안착된 먼지 입자 중 대전된 먼지 입자는 양극과 음극이 교번하여 변화하는 교류 전원에 의해 야기되는 전기력에 의해 피안착부로부터 떨어지게 되고, 대전되지 않은 먼지 입자는 외부로부터의 각종 힘에 의해 각종 절연체와 반복적으로 부딪혀 대전되어, 이후 인가되는 교류 전원에 의해 발생하는 전기력에 의해 피안착부로부터 떨어지게 된다.
도식화하면, 도 6a에 도시한 바와 같이, 정전기 등에 의해 다공 구조체(210) 혹은 이에 인접한 필터(미도시)에 안착된 각종 먼지 입자는, 도 6b에 도시한 바와 같이 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 전원부(220)로부터 교류 전원이 인가됨으로써, 상기 다공 구조체(210), 전도성 플레이트 및/또는 주변 필터로부터 떨어지게 된다.
한편, 상기의 다공 구조체(210)는 일 예로서, 다수의 관통공이 배열되어 그물망을 형성한 메쉬(mesh) 형상일 수 있으나, 도 5에 도시한 바와 같이 벌집(honeycomb) 구조인 것이 바람직하다. 벌집 구조의 다공 구조체(210)는 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기가 통과하기 원활하고, 외력에 대한 강성을 확보할 수 있기 때문이다.
다공 구조체(210)는 도 5에 도시한 바와 같이, 일부 표면에 전원부(220)로부터 교류 전원을 인가받기 위한 적어도 하나의 전도부(211a, 211b, 211c)를 포함한다.
전도부(211a, 211b, 211c)는 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 임의의 형태로 형성될 수 있으나, 일 예로, 전도부(211a, 211b, 211c)는 복수 관통공의 내주부 및/또는 외주부를 따라 형성될 수 있다.
이때, 전원부(220)가 n 상의 교류 전원을 공급하는 경우, 각 상 별로 한 쌍을 이루는 n 개의 전도부 각각에 전원을 인가하되, 다공 구조체(210)의 일 측 방향으로부터 순차적으로 각 전도부(211a, 211b, 211c)에 일정 위상씩 차례로 지연된 위상의 전원이 인가되도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 전원부(220)가 3상 전원을 공급하는 경우, 제1 내지 제3 전도부(211a ~ 211c) 각각에 위치에 따라 순차적으로 0°의 단상 전원을 기준으로 ±120°의 위상차가 나는 전원과 ±240°의 위상 차이가 나는 전원을 각각 인가하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전도부(211a), 제2 전도부(211b) 및 제3 전도부(211c) 각각에는 위상이 0°, 120°, 240°인 단상 전원을 공급할 수 있다.
소정 위상의 단상 전원을 기준으로 순차적으로 일정한 위상차가 나는 단상 전원을 전도부(211a, 211b, 211c)의 위치 순서에 따라 공급함으로써, 전자기력에 의해 먼지 입자가 다공 구조체(210) 및 주변 필터로부터 떨어질 때, 파장 방향에 의존된 방향으로 떨어지기 때문에, 먼지 입자의 탈출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 제거 장치는 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기에 포함된 먼지를 거르기 위한 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 필터는 다공 구조체(210) 일 면에 배치될 수 있으며, 상기 다공 구조체(210)의 일 면으로부터 소정 간격만큼 이격될 수 있다.
필터는 상기 먼지 제거 장치(100)에 복수 개 포함될 수 있으며, 복수의 필터는 적어도 하나 이상 서로 다른 크기의 먼지 입자를 거르도록 서로 다른 크기의 메쉬 홀을 가지거나, 혹은 서로 다른 소재로 이루어지거나, 혹은 다른 형태를 가질 수 있다.
필터에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 포함된 먼지 제거 장치는 전술한 먼지 감지 장치를 더 포함하여, 상기 연산부(120)가 측정한 캐패시턴스 값이 일정 값 이상 또는 초과인 것으로 판단한 경우에는, 전원부(220)가 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하여, 다공 구조체(210) 및/또는 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330)에 안착된 먼지를 떨어뜨릴 수 있다.
필터 어셈블리
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리에 대한 사시도를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 필터 어셈블리(300)는 복수의 전도성 플레이트(340)를 포함하거나, 또 다른 실시예에 따라 상기 전도성 플레이트(340)의 일 측에 외부로부터 흡입된 공기의 유로 방향을 향한 관통공을 포함한 다공 구조체(350)를 포함하거나, 또 다른 실시예에 따라 상기 복수의 전도성 플레이트(340) 및 다공 구조체(350)를 모두 포함할 수 있다.
상기 복수의 전도성 플레이트(340)는 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된다. 서로 이격된 상기 복수의 전도성 플레이트(340)에 의해 형성된 공간에 외부로부터 흡입된 공기에 포함된 먼지가 적층된 경우, 적층된 먼지의 양에 따라 상기 전도성 플레이트(340)에 대한 캐패시턴스 값은 변화하게 된다.
상기 복수의 전도성 플레이트(340)에 대한 보다 구체적인 설명은 앞선 설명과 중복되므로, 그에 갈음하고, 이하에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 다공 구조체(350)는 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 적어도 하나의 관통공을 포함하되, 적어도 일 표면에는 교류 전원이 인가되어, 생성된 전기력에 의해 상기 다공 구조체(350) 및/또는 주변의 필터 등에 안착된 먼지가 떨어지도록 한다.
마찬가지로, 상기 다공 구조체(350)에 대한 보다 구체적인 설명은 앞선 설명과 중복되므로, 그에 갈음하고, 이하에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리(300)는, 로봇 청소기 외부로부터 흡입된 공기에 포함된 서로 다른 크기의 먼지 입자를 거르는 복수의 필터(310, 320, 330)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 필터(310, 320, 330) 중 제1 필터(310)는 메쉬 형태의 필터일 수 있고, 메쉬 형태의 제1 필터(310)는 제2 필터(320) 및 제3 필터(330)에 비해 상대적으로 큰 크기의 먼지 입자가 먼지통 밖으로 배출되지 않도록 70목(1cm × 1cm 영역에 형성된 메쉬 홀의 수) 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 필터(310, 320, 330) 중 제2 필터(320)는 상기 제1 필터(310)에 비해 상대적으로 작은 입자의 먼지를 거르기 위한 것으로, 제1 필터(310)의 메쉬 홀 크기보다 작은 것이 바람직하다. 일 예로, 제2 필터(320)는 패드(pad) 형상의 솜 또는 스폰지(sponge)일 수 있다.
또한, 상기 복수의 필터(310, 320, 330) 중 제3 필터(330)는 제3 필터(330)는 로봇 청소기 외부로 배출하기 직전의 필터로, 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기에 포함된 미세 먼지가 로봇 청소기 외부로 재배출되지 않도록 하기 위해, 주름진 형태의 병풍 구조의 헤파(HEPA; High Efficiency Particulate Air) 필터일 수 있고, 바람직하게는 다중의 헤파 필터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터 어셈블리(300)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 필터(310), 제2 필터(320) 및 제3 필터(330)가 순차적으로 이들 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 배치되는 것이 바람직하다.
이러한, 필터 어셈블리(300)는 먼지통(30)의 일 측면 또는 로봇 청소기 내부의 흡입 모터(2) 전면에 탈부착되도록 하는 것이 바람직하되, 필터 어셈블리(300)가 로봇 청소기에 장착될 때, 제1 필터(310)는 먼지통(30) 방향으로 즉, 먼지통(30)에 가깝도록 장착되고, 제3 필터(330)는 흡입 모터(2) 방향으로 즉, 흡입 모터(20)에 가깝도록 장착되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 필터 어셈블리(300)에 포함되는 복수의 전도성 플레이트(340) 및/또는 다공 구조체(350)의 위치는, 상기 제1 필터(310)와 제2 필터(320) 사이에 배치되거나, 혹은 상기 제2 필터(320)와 제3 필터(330) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 필터 어셈블리(300)에 포함된 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330), 복수의 전도성 플레이트(340) 및 다공 구조체(350) 각각은 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 연산부(120)가 전도성 플레이트(340)를 통해 측정된 캐패시턴스 값으로 필터 어셈블리(300)에 포함된 구성(전도성 플레이트(340), 다공 구조체(350), 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330) 포함)에 적층된 먼지의 양 또는 먼지통(30)에 집진된 먼지의 양을 추정할 수 있으며, 전원부(220)가 다공 구조체(350)의 일부 표면에 교류 전류를 인가함으로써, 발생되는 전기력에 의해 상기 필터 어셈블리(300)에 포함된 구성에 적층된 먼지는 떨어져, 먼지통(30) 내부로 떨어지거나 먼지통(30)이 장착되는 로봇 청소기 내 소정 공간의 바닥으로 떨어질 수 있다.
이로써, 상기 복수의 전도성 플레이트(340)에 대해 측정된 캐패시턴스 값이 일정 값 이상인 경우, 혹은 일정 시간 간격마다 주기적으로, 혹은 외부 입력에 의해, 전원부(220)가 다공 구조체(350)에 전원을 인가함으로써, 전도성 플레이트(340), 다공 구조체(350) 또는 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330) 등에 적층된 먼지를 제거할 수 있다.
따라서, 로봇 청소기(1)가 청소 영역에 대한 반복적인 청소 행정에 의해 흡입된 먼지가 필터(310 ~ 330)에 적층됨으로써, 흡입 모터(2)의 흡입력을 떨어뜨리는 문제를 해소할 수 있다.
먼지 감지 및/또는 제거 방법
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및/또는 제거 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 각 구성에 대해 도 1 내지 7을 참조하여 자세히 살펴보기로 하되, 앞선 설명과 중복되는 부분은 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른, 로봇 청소기의 먼지 감지 방법은, 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 단계(S100)를 포함한다.
둘 이상의 전도성 플레이트 사이에 집진된 먼지의 양에 따라, 캐패시턴스 값은 변화하게 되며, 연산부(120)가 상기 두 플레이트 간의 캐패시턴스 값을 측정함으로써, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트에 집진된 먼지의 양 뿐만 아니라, 간접적으로 상기 전도성 플레이트 주변에 배치된 적어도 하나의 필터 혹은 먼지통에 적층된 먼지의 양을 계산할 수 있다.
연산부(120)는 상기 캐패시턴스 값이 기 설정된 일정 값(k) 이상 또는 초과인지 여부를 판단(S200)하고, 상기 캐패시턴스 값이 일정 값(k) 이상인 경우, 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가(S320)하여, 다공 구조체(210) 및/또는 제1 내지 제3 필터(310 ~ 330)에 안착된 먼지를 떨어뜨릴 수 있다.
이때, 연산부(120)가 상기 캐패시턴스 값이 일정 값(k) 이상 또는 초과 여부에 대한 판단을 수행하는 경우, 상기 캐패시턴스 값의 측정을 일정 시간 간격을 두고 수 회 반복하여, 소정 횟수, 일 예로 3 회에 도달하였는지 판단하여, 전원부(220)를 통해 다공 구조체(210)에 전원 공급 여부를 결정하는 것이 바람직하다.
이로써, 적어도 둘 이상의 플레이트 사이에 적층된 먼지의 양이 소정의 양을 초과하였다는 것을 보다 확실하게 판단하여, 판단 오류를 방지할 수 있다.
이때, 연산부(120)가 상기 캐패시턴스 값이 일정 값(k) 이상 또는 초과한 것으로 판단하였을 때마다 그 횟수를 지시등 등을 통해 외부에 표시하거나, 스피커 등을 통해 외부에 소리로 알려줄 수 있다.
한편, 연산부(120)가 상기 캐패시턴스 값이 일정 값(k)을 초과한 것으로 판단한 경우, 전원부(220)는 다공 구조체(210)의 적어도 일부 표면(관통공(H)의 내주부 및/또는 외주부의 적어도 일부 표면을 포함)에 교류 전원을 인가함으로써, 다공 구조체(210), 전도성 플레이트(340) 및/또는 주변의 적어도 하나의 필터에 안착된 먼지를 떨어뜨린다.
이때, 전원부(220)가 n 상의 교류 전원을 공급하는 경우, 각 상 별로 한 쌍을 이루는 n 개의 전도부 각각에 전원을 인가하되, 다공 구조체(210)의 일 측 방향으로부터 순차적으로 각 전도부(211a, 211b, 211c)에 일정 위상씩 차례로 지연된 위상의 전원이 인가되도록 하여, 먼지가 원활하게 피안착부로부터 탈출하도록 하는 것이 바람직하다(도 5 참조).
따라서, 본 발명에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및/또는 제거 방법은 필터에 안착된 먼지를 떨어뜨림으로써, 필터에 안착된 먼지로 인해 발생하는 흡입 모터의 흡입 성능 저하를 방지할 수 있다.
한편, 연산부(120)가 상기 캐패시턴스 값을 측정함으로써, 먼지통(30)에 집진된 먼지의 양을 추정할 수 있다. 따라서, 상기 캐패시턴스 값이 기 설정된 일정 값 이상인 경우 알림부(미도시)가 외부로 소리 또는 빛을 발생하도록 함으로써, 먼지통(30)이 가득 찼음을 사용자에게 청각적으로 혹은 시각적으로 경고하는 단계(S310)를 더 포함할 수 있다.
이로써, 사용자에게 먼지통, 전도성의 플레이트, 다공 구조체 및/또는 적어도 하나의 필터에 대한 청소를 유도할 수 있도록 한다.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 및/또는 제거 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당 업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 로봇 청소기 2: 흡입 모터
3, 30: 먼지통 5: 흡입 헤드
6: 바퀴 31: 본체 케이스
32: 커버 33, 34: 필터
35: 필터 어셈블리 100: 먼지 감지 장치
110a, 110a′, 110b, 110b′: 플레이트 120: 연산부
210: 다공 구조체 220: 전원부
300: 필터 어셈블리 310: 제1 필터
320: 제2 필터 330: 제3 필터
340: 복수의 전도성 플레이트 350: 다공 구조체

Claims (25)

  1. 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터; 를 포함하는 로봇 청소기에 있어서,
    상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트; 및
    상기 둘 이상의 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 연산부;
    를 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 전도성 플레이트는, 서로 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 전도성 플레이트는, 일 측에서 유입되는 상기 공기의 유동 방향과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 캐패시턴스 값을 근거로 상기 로봇 청소기의 먼지통 내 먼지양을 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐패시턴스 값이 일정 값 이상인 경우, 외부로 소리 또는 빛을 발생하는 알림부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터; 를 포함하는 로봇 청소기에 있어서,
    상기 흡입력에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 통과하는 관통공을 포함하는 다공 구조체;
    상기 다공 구조체 일 면에 배치되어 상기 공기에 포함된 먼지를 거르는 필터; 및
    상기 다공 구조체의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하는 전원부;
    를 포함하는 로봇 청소기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 다공 구조체와 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 다공 구조체는, 메쉬 형상인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다공 구조체는, 벌집 구조인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 다공 구조체는, 복수 관통공의 내주부 및/또는 외주부를 따라 형성된 전도부를 적어도 하나 포함하되,
    상기 전원부는, n 상의 교류 전원을 상기 다공 구조체에 인가하되, 각 상 별로 한 쌍을 이루는 n 개의 상기 전도부 각각에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전원부는, 일정 위상의 단상 전원을 기준으로 순차적으로 일정 위상차가 나는 단상 전원을 한 쌍의 전도부 각각의 위치 순서에 따라 공급하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트;
    를 더 포함하되, 상기 둘 이상의 전도성 플레이트 사이의 먼지에 의해 캐패시턴스가 변화하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기가 통과하는 관통공을 포함하는 다공 구조체;
    를 더 포함하되, 상기 다공 구조체는, 적어도 일부 표면에 외부로부터 교류 전원을 인가받는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  14. 로봇 청소기에 의해 외부로부터 흡입된 공기가 통과하는 적어도 하나의 전도성의 관통공을 포함하는 다공 구조체;
    를 포함하되, 상기 관통공은, 외부로부터 교류 전원을 인가받는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리는,
    상기 공기에 포함된 서로 다른 크기의 먼지 입자를 거르는 복수의 필터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 필터 중 하나는, 패드 형상의 솜 또는 스폰지인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 필터 중 하나는, 메쉬 형상인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 필터는, 상기 공기에 포함된 먼지 입자를 거르는 병풍 구조의 여과지를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기용 필터 어셈블리.
  19. 로봇 청소기가 청소 영역을 주행하며, 흡입한 먼지를 집적하는 먼지통에 있어서,
    제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 로봇 청소기용 필터 어셈블리가 상기 먼지통의 일 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 먼지통.
  20. 본체 내에 설치되어 흡입력을 발생하는 흡입 모터; 를 포함하는 로봇 청소기에 있어서,
    제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 로봇 청소기용 필터 어셈블리가 상기 흡입 모터 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  21. 로봇 청소기가 외부로부터 흡입한 공기가 흐르는 통로를 형성하도록 서로 이격된 둘 이상의 전도성 플레이트 사이의 캐패시턴스를 측정하는 단계;
    를 포함하는 로봇 청소기의 먼지 감지 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인지 여부를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 먼지 감지 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인 경우, 상기 공기가 통과하는 다공 구조체의 적어도 일부 표면에 교류 전원을 인가하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 먼지 감지 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 캐패시턴스가 일정 값 이상인 경우, 로봇 청소기는 외부로 소리 또는 빛을 발생하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 먼지 감지 방법.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 로봇 청소기의 먼지 감지 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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