KR101523980B1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇 청소기를 제공하기 위한 것으로 로봇 청소기 본체와, 본체에 마련되며 회전축을 갖는 구동모터와, 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 구동 휠과, 구동모터와 구동 휠을 연결하는 기어부와, 구동 휠이 본체에 대해 피봇 회전하도록 지지하는 휠 커버하우징을 포함하며, 구동 휠의 피봇 회전축의 회전중심과 구동모터의 구동 회전축이 동축선상에 마련됨으로써 구동 휠의 유동이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.

Description

로봇 청소기{AUTONOMOUS CLEANING DEVICE}
본 발명은 구동 휠이 상하 유동하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 청소기는 사용자의 조작없이 청소 영역을 스스로 주행하면서 바닥 면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소 작업을 수행하는 기기로, 크게 구동장치와 클리닝장치를 포함한다.
로봇 청소기의 구동장치로는 본체 하부에 마련되는 한 쌍의 구동 휠과, 구동 휠에 동력을 제공하기 위한 한 쌍의 구동모터와, 구동모터에 전원을 공급하기 위한 배터리와, 구동 휠을 컨트롤하기 위한 각종 센서 및 제어부 등이 포함되며, 클리닝장치로는 브러쉬, 흡입팬, 필터, 집진트레이 등이 포함된다.
한편, 로봇 청소기는 주행 시 카펫이나 문턱 등의 장애물을 용이하게 넘어갈 수 있도록 구동 휠이 본체에 대해 유동 가능하게 설치된다. 예컨대, 구동 휠은 상부와 하부로 분리 마련되는 휠 하우징에 설치되는데, 구동 휠은 상부 휠 하우징을 통해 본체에 설치되고, 하부 휠 하우징에 마련되는 힌지축에 의해 본체에 대해 유동 한다.
그런데, 종래 로봇 청소기는 구동 휠과, 구동 휠과 기어박스를 통해 연결된 구동모터가 모두 상술한 힌지축에 의해 유동하기 때문에 본체의 메인 보드와 구동모터의 PCB 보드를 연결하는 케이블을 와이어로 연결할 수 밖에 없었으며, 이로 인해 장시간 사용 시 접촉이 불안정해지는 문제점이 있었다. 또한, 구동모터를 제어하는 PCB 보드는 바닥으로부터 유입되는 먼지와 지속적으로 접촉되면서 오작동의 우려가 있었다.
본 발명은 구동 휠이 본체에 대해 안정적으로 유동하도록 하는 로봇 청소기를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기는 본체와, 본체에 마련되며 회전축을 갖는 구동모터와, 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 구동 휠과, 구동모터와 구동 휠을 연결하는 기어부와, 구동 휠이 본체에 대해 피봇 회전하도록 지지하는 휠 커버하우징을 포함하며, 구동 휠의 피봇 회전축의 회전중심과 상기 구동모터의 구동 회전축은 동축선상에 마련될 수 있다.
또한, 상기 휠 커버하우징은 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징을 포함하고, 상기 구동휠 커버하우징과 상기 구동모터 커버하우징 사이에는 차단벽이 마련될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고, 상기 PCB 보드는 상기 구동모터 커버하우징에 고정될 수 있다.
또한, 상기 휠 커버하우징은 원호 형상의 휠피봇축공을 구비하고, 상기 구동 휠의 피봇 회전축은 상기 휠피봇축공을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 피봇 회전축의 원호 길이는 상기 휠피봇축공의 원호 길이 보다 짧게 마련될 수 있다.
또한, 상기 피봇 회전축은 기어부에 마련될 수 있다.
또한, 상기 휠 커버하우징은 내부에 구동 휠의 피봇 회전이 탄성적으로 이루어지도록 하는 서스펜션을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 서스펜션은 휠 커버하우징과 기어부를 연결할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기는 본체와, 상기 본체에 마련되며 구동 회전축을 갖는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하며 상기 구동 회전축을 중심으로 피봇 회전하는 구동 휠을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 본체에 고정 마련될 수 있다.
또한, 상기 본체는 구동 휠을 지지하기 위한 휠 커버하우징을 구비하고, 상기 구동모터는 휠 커버하우징에 고정 마련되고, 상기 구동 휠은 휠 커버하우징에 피봇 회전 가능하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고, 상기 PCB 보드는 상기 휠 커버하우징에 고정될 수 있다.
또한, 상기 휠 커버하우징은 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징을 포함하고, 상기 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징 사이에는 차단벽이 마련될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고, 상기 PCB 보드는 구동모터 커버하우징에 고정될 수 있다.
또한, 상기 구동모터와 구동 휠은 두 개 이상의 기어를 포함하는 기어부에 의해 연결될 수 있다.
또한, 상기 구동 휠의 피봇 회전축은 상기 기어부에 마련될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기는 구동 휠의 유동 시 구동모터가 같이 유동하지 않기 때문에 안정적으로 로봇 청소기가 카펫이나 문턱 등의 장애물을 용이하게 넘어갈 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기는 구동모터의 PCB 보드가 구동 휠과 격리 마련되기 때문에 바닥으로부터의 먼지 유입을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 내부를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 하부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 휠 커버하우징을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 구동모터 및 휠 커버하우징을 분해 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 구동모터와 구동 휠과 휠 커버하우징을 분해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 휠 커버하우징의 단면도이다.
이하, 본 발명의 로봇 청소기의 기술적 사상에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 내부를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 하부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기(1)는 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10)를 이동시키기 위한 구동장치(20)와, 본체(10)가 주행하는 바닥의 먼지를 쓸거나 비산시켜 청소하는 클리닝장치(40)를 포함한다.
본체(10)에는 장애물을 감지할 수 있도록 접촉 센서, 근접 센서와 같은 복수의 센서가 전방 및 바닥에 설치될 수 있다. 일례로 본체(10)의 전방에 설치되는 센서는 벽 등의 장애물을 감지하는데 사용될 수 있고, 본체(10)의 바닥에 설치되는 센서는 계단 등의 장애물을 감지하는데 사용될 수 있다. 또한, 본체(10)는 디스플레이장치(12)가 마련되어 사용자에게 로봇 청소기의 상태 또는 동작에 관한 정보를 알려 줄 수 있다.
구동장치(20)는 본체(10)의 중앙부 양측에 설치되어 로봇 청소기의 이동을 조절하는 한 쌍의 구동 휠(21,22)과, 각 구동 휠(21,22)에 동력을 제공하기 위한 한 쌍의 구동모터(23)와, 구동모터(23)에 전원을 공급하기 위한 배터리(24)와, 본체(10)의 전방 바닥에 설치되어 로봇 청소기가 이동하는 바닥 면의 상태에 따라 회전하는 각도가 변화하는 캐스터(25)를 포함한다. 캐스터(25)는 자전 가능한 롤러나 캐스터 형상의 바퀴로, 로봇 청소기의 자세 안정 및 추락 방지 등에 활용된다.
구동 휠(21,22)과 구동모터(23)는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 휠 커버하우징(30)을 통해 본체(10)에 설치된다.
휠 커버하우징(30)은 구동휠 커버하우징(31)과 구동모터 커버하우징(36)으로 이루어진다. 구동휠 커버하우징(31)과 구동모터 커버하우징(36)은 차단벽(35)을 사이에 두고 양방향으로 분리 마련된다. 이는 바닥 면으로부터 구동 휠(21,22)을 통해 유입되는 먼지 등의 이물질이 본체(10) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
구동휠 커버하우징(31)은 차단벽(35)과 결합하여 구동 휠(21,22)이 설치되는 휠커버(31a)를 포함하며, 차단벽(35)에는 모터회전축공(37)과 휠피봇축공(38)이 마련된다. 모터회전축공(37)과 휠피봇축공(38)은 상호 이격되어 있어서, 각각에 설치되는 구동모터(23)의 회전축(23a)과 구동 휠(21,22)의 회전축(21a,22a)은 두 개 이상의 기어를 포함하는 기어부(26)를 통해 연결된다.
구동휠 커버하우징(31)의 휠피봇축공(38)은 구동 휠(21,22)이 본체(10)에 대해 유동 가능하도록 원호 형상으로 마련되며, 원호의 중심은 모터회전축공(37)과 동일하다. 즉, 구동 휠(21,22)의 회전축(21a,22a)은 구동모터(23)의 회전축(23a)과 동축선상에 마련됨으로써 구동 휠(21,22)이 구동모터(23)를 중심으로 회전하면서 피봇 운동한다. 이하에서는 구동모터(23)의 회전축(23a)과 구동 휠(21,22)의 회전축(21a,22a)을 구분하기 위해 구동모터(23)의 회전축은 구동 회전축(23a)이라 명칭하고, 구동 휠(21,22)의 회전축은 피봇 회전축(21a,22a)이라 명칭한다. 그리고, 구동 휠은 21로 통칭하고, 구동 휠의 피봇 회전축은 21a로 통칭한다. 또한, 본 실시예에서는 휠 커버하우징(30)의 크기를 줄이기 위해 피봇 회전축(21a)을 구동 휠(21)과 함께 구동모터(23)의 구동 회전축(23a)을 중심으로 회전하는 기어부(26)에 설치하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
구동 휠(21)의 피봇 회전이 원활히 이루어지도록 피봇 회전축(21a)은 휠피봇축공(38)과 마찬가지로 원호 형상으로 마련될 수 있으며, 이때 피봇 회전축(21a)의 원호 길이는 휠피봇축공(38)의 원호 길이보다 짧게 마련된다.
구동휠 커버하우징(31)의 반대편에 마련되는 구동모터 커버하우징(36)은 내부에 수용 공간을 갖는 케이싱 형태로 마련되며, 케이싱 내부에는 구동모터(23)와 구동모터(23)를 제어하기 위한 PCB 보드(27)가 설치된다. PCB 보드(27)는 본체(10)의 메인 보드(미도시)와 전기적으로 연결되며, 휠피봇축공(38)과 삽입 결합되는 가이드돌기(27a)를 이용하여 휠 커버하우징(30)에 견고하게 고정된다. 구동모터(23)의 구동 회전축(23)은 차단벽(35)의 모터회전축공(37)을 통해 구동휠 커버하우징(31)에 위치하는 기어부(26)와 연결된다.
휠 커버하우징(30)에 의해 구동모터(23)는 본체(10)에 고정되며, 구동 휠(21)은 본체(10)에 대해 피봇 가능하게 설치된다. 또한, 휠 커버하우징(30)의 차단벽(35)에 의해 바닥면의 먼지들은 본체(10) 내부로 유입되는 것이 방지된다.
한편, 클리닝장치(40)는 먼지의 흡입 효율을 향상시키기 위해 본체의 저면에 형성된 흡입구(41)와 인접하게 마련되어 바닥의 먼지를 쓸거나 비산시키는 메인브러쉬(42)와, 본체(10)의 전방 양측면 하부에 설치되어 로봇 청소기가 주행하는 바닥의 먼지를 흡입구(41) 측으로 쓸어 주는 한 쌍의 사이드브러쉬(43)와, 흡입팬(43)와, 필터(미도시)와, 집진트레이(45)를 포함한다.
메인브러쉬(42)는 흡입구(41)에 인접하게 수평방향으로 배치되어 바닥에 부착된 먼지를 쓸거나 비산시키도록 하는 드럼 형상의 브러시와, 브러시를 전진 또는 후진 방향으로 회전시키기 위한 브러시모터(미도시)를 포함한다. 사이드브러쉬(43)는 본체(10)의 전면부 양측에 일정 간격을 두고 설치되어 본체(10)가 주행하는 바닥에 부착된 먼지를 흡입구(41)측으로 쓸어 주도록 바닥에 대해 수평면으로 회전한다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이 휠 커버하우징(30)의 차단벽(35)과 기어부(26) 사이에는 구동 휠(21)의 유동이 탄성적으로 이루어지도록 하는 서스펜션(50)이 마련된다. 본 실시예에 의한 로봇 청소기는 휠 커버하우징(30) 내부에서 구동모터(23)를 중심으로 구동 휠(21)이 유동하므로 서스펜션(50)을 휠 커버하우징(30) 내부에 위치시킬 수 있다.
그러면, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 의한 로봇 청소기의 구동 휠 동작을 살펴보기로 한다.
한 쌍의 구동 휠(21,22)은 미도시된 제어부의 명령에 따라 전진 또는 후진 방향으로 각각 회전하여 본체(10)가 전진 또는 후진하거나 회전할 수 있도록 한다. 예를 들면 양 구동 휠(21,22)을 전진 또는 후진 방향으로 동일하게 회전시킬 경우 로봇 청소기는 전진 또는 후진 주행하며, 또한 좌측 구동 휠(21)을 후진 방향으로 회전시키는 동안 우측 구동 휠(22)을 전진 방향으로 회전시킬 경우 로봇 청소기는 전방을 기준으로 좌측 방향으로 회전하고, 양 구동 휠(21,22)을 이와 반대로 회전시킬 경우 로봇 청소기는 전방을 기준으로 우측 방향으로 회전한다.
로봇 청소기가 카펫이나 문턱 등이 장애물을 만날 경우 구동 휠(21,22)은 본체(10)에 대해 유동하면서 장애물을 넘고, 넘은 후에는 서스펜션(50)에 의해 유동하면서 충격이 완화된다. 유동 시 구동 휠(21,22)은 구동모터(23)를 중심으로 피봇 회전한다. 구동모터(23)는 휠 커버하우징(30)의 구동모터 커버하우징(36)을 통해 본체(10)에 고정되어 있으며, 구동 휠(21,22)은 휠 커버하우징(30)의 휠 커버하우징(30)을 통해 본체(10)에 대해 피봇 회전하면서 유동한다. 따라서, 구동 휠(21,22)이 유동하더라도 구동모터(23)가 고정되어 있기 때문에 로봇 청소기 유동은 안정적으로 이루어지며, 특히 고정모터(23)의 본체(10) 고정으로 인해 본체(10)의 메인 보드와 구동모터(23)의 PCB 보드(27)는 와이어가 아닌 커넥터로 연결이 가능하므로 장시간 사용하더라도 양 부품간 전기적 연결이 안정적이다. 또한, 구동모터(23)에 연결된 PCB 보드(27)는 구동 휠(21,22)과 차단벽(35)을 통해 격리되어 있기 때문에 외부 먼지가 로봇 청소기 본체(10) 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1..로봇 청소기 10..본체
20..구동장치 21,22..구동 휠
21a,22a..피봇 회전축 23..구동모터
23a..구동 회전축 25..캐스터
26..기어부 27..PCB 보드
30..휠 커버하우징 31..구동휠 커버하우징
35..차단벽 36..구동모터 커버하우징
37..모터회전축공 38..휠피봇축공
40..클리닝장치 50..서스펜션

Claims (17)

  1. 본체와,
    상기 본체에 마련되며 회전축을 갖는 구동모터와,
    상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하는 구동 휠과,
    상기 구동모터와 구동 휠을 연결하는 기어부와,
    상기 구동 휠이 상기 본체에 대해 피봇 회전하도록 지지하는 휠 커버하우징을 포함하며,
    상기 구동 휠의 피봇 회전축의 회전중심과 상기 구동모터의 구동 회전축은 동축선상에 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 커버하우징은 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징을 포함하고,
    상기 구동휠 커버하우징과 상기 구동모터 커버하우징 사이에는 차단벽이 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동모터는 상기 구동모터 커버하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고,
    상기 PCB 보드는 상기 구동모터 커버하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 휠 커버하우징은 원호 형상의 휠피봇축공을 구비하고,
    상기 구동 휠의 피봇 회전축은 상기 휠피봇축공을 따라 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 피봇 회전축의 원호 길이는 상기 휠피봇축공의 원호 길이 보다 짧게 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 피봇 회전축은 기어부에 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 휠 커버하우징은 내부에 구동 휠의 피봇 회전이 탄성적으로 이루어지도록 하는 서스펜션을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 서스펜션은 휠 커버하우징과 기어부를 연결하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 본체와,
    상기 본체에 마련되며 구동 회전축을 갖는 구동모터와,
    상기 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하며 상기 구동 회전축을 중심으로 피봇 회전하는 구동 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 구동모터는 본체에 고정 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 본체는 구동 휠을 지지하기 위한 휠 커버하우징을 구비하고,
    상기 구동모터는 휠 커버하우징에 고정 마련되고, 상기 구동 휠은 휠 커버하우징에 피봇 회전 가능하도록 마련되는 로봇 청소기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고,
    상기 PCB 보드는 상기 휠 커버하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 휠 커버하우징은 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징을 포함하고,
    상기 구동휠 커버하우징과 구동모터 커버하우징 사이에는 차단벽이 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 구동모터는 PCB 보드를 더 포함하고,
    상기 PCB 보드는 구동모터 커버하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 구동모터와 구동 휠은 두 개 이상의 기어를 포함하는 기어부에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 구동 휠의 피봇 회전축은 상기 기어부에 마련되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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