KR101836980B1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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KR101836980B1
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inward
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선창화
김상조
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 제1하우징; 상기 제1하우징의 일측에 배치되고, 브러시 모듈 또는 걸레 모듈이 장착되는 제2하우징; 상기 제2하우징의 전면부에 배치되며, 장애물과의 접촉시 상기 제2하우징의 내측으로 이동 가능하게 구성되는 프론트 범퍼; 상기 프론트 범퍼의 내측에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지하는 감지수단; 상기 제2하우징의 좌측면부와 우측면부 각각에 배치되고, 장애물과의 접촉시 상기 제2하우징의 내측으로 이동 가능하게 구성되는 사이드 범퍼; 및 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 프론트 범퍼의 적어도 일부가 내측으로 함께 이동되도록, 상기 사이드 범퍼의 내측에 배치되어 상기 사이드 범퍼와 상기 프론트 범퍼를 연동시키는 링크부재를 포함하는 로봇 청소기를 개시한다.

Description

로봇 청소기{ROBOT CLEANER}
본 발명은 장애물과의 물리적 충돌을 감지하는 충돌 감지부를 구비하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 우주 항공 로봇, 의료용 로봇뿐만 아니라, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
가정용 로봇의 대표적인 예로 로봇 청소기를 들 수 있다. 로봇 청소기는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하는 진공 청소 기능 또는 걸레질을 통한 걸레 청소 기능을 수행한다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리 및 주행 중 장애물을 회피할 수 있는 장애물 감지센서를 구비하여 스스로 주행하며 청소할 수 있다.
경우에 따라, 로봇 청소기는 주행 중 장애물을 미처 회피하지 못하고 장애물과 충돌하기도 한다. 장애물과의 충돌을 감지하기 위하여, 청소기 본체에는 범퍼 및 장애물과 범퍼의 충돌을 감지하는 감지수단을 포함하는 충돌 감지부를 구비한다.
미국 공개특허 US 2005/0021181 A1 (2005.01.27. 공개)은 청소기 본체의 전면에서 측면으로 이어지는 반원형의 범퍼가 일체형으로 배치되고, 전면 및 측면의 충돌을 감지하기 위한 마이크로 스위치가 구비된 로봇 청소기를 개시하고 있다.
또한, 미국 공개특허 US 2015/0245754 A1 (2015.09.03. 공개)은 청소기 본체의 전면에 범퍼가 길게 배치되고 내부에 범퍼와 장애물의 충돌을 감지하기 위한 센서가 구비된 로봇 청소기를 개시하고 있다. 본 특허에서, 청소기 본체에는 측면 충돌을 감지할 수 있는 범퍼는 개시되어 있지 않다.
위의 두 특허 모두에는 범퍼가 청소기 본체의 전면에 배치되는 프론트 범퍼와 청소기 본체의 측면에 배치되는 사이드 범퍼로 각각 나뉘어진 구조는 개시되어 있지 않다. 또한, 하나의 스위치를 통하여 전면 충돌과 측면 충돌을 감지하면서도, 각각의 경우를 구별하여 각 경우에 맞게 장애물로부터 떨어질 수 있는 제어를 수행하는 기술은 개시되어 있지 않다.
1. 미국 공개특허 US 2005/0021181 A1 (2005.01.27. 공개) 2. 미국 공개특허 US 2015/0245754 A1 (2015.09.03. 공개)
본 발명의 첫 번째 목적은, 청소기 본체의 전면에 배치되는 프론트 범퍼와 청소기 본체의 측면에 배치되는 사이드 범퍼를 통하여 청소기 본체의 전면뿐만 아니라 측면에서의 물리적 충돌을 감지할 수 있으면서도, 상기 물리적 충돌을 감지하기 위한 감지수단의 설치 개소가 감소될 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은, 제어부가 전면에서 물리적 충돌이 발생한 경우와 측면에서 물리적 충돌이 발생한 경우를 서로 다르게 인식하고, 물리적 충돌의 원인이 되는 장애물로부터 빠져나오는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 로봇 청소기는, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 제1하우징; 상기 제1하우징의 일측에 배치되고, 브러시 모듈 또는 걸레 모듈이 장착되는 제2하우징; 상기 제2하우징의 전면부에 배치되며, 장애물과의 접촉시 상기 제2하우징의 내측으로 이동 가능하게 구성되는 프론트 범퍼; 상기 프론트 범퍼의 내측에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지하는 감지수단; 상기 제2하우징의 좌측면부와 우측면부 각각에 배치되고, 장애물과의 접촉시 상기 제2하우징의 내측으로 이동 가능하게 구성되는 사이드 범퍼; 및 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 프론트 범퍼의 적어도 일부가 내측으로 함께 이동되도록, 상기 사이드 범퍼의 내측에 배치되어 상기 사이드 범퍼와 상기 프론트 범퍼를 연동시키는 링크부재를 포함한다.
상기 링크부재는, 상기 프론트 범퍼와 결합되는 결합부; 및 상기 사이드 범퍼의 내면에서 돌출 형성되는 액추에이터를 수용하는 수용부를 포함한다.
상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시, 상기 액추에이터는 상기 링크부재를 상기 제2하우징의 후방으로 밀어내도록 구성될 수 있다.
상기 링크부재는 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동되는 방향에 수직하게 이동될 수 있다. 즉, 상기 링크부재의 이동방향은 상기 프론트 범퍼가 내측으로 이동되는 방향에 대응될 수 있다.
상기 액추에이터는, 상기 제2하우징의 후방으로 갈수록 점차 돌출된 정도가 낮아지도록 경사지게 형성되고, 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 수용부의 내면을 가압하는 경사면을 구비할 수 있다.
상기 경사면은 제2하우징의 후방을 향하도록 형성될 수 있다.
상기 수용부의 내면은 상기 경사면과 슬라이딩 접촉되도록 상기 경사면에 대응하여 경사지게 형성될 수 있다.
상기 수용부의 경사진 내면은 제2하우징의 전방을 향하도록 형성될 수 있다.
상기 사이드 범퍼가 내측으로 미 이동된 상태에서도 상기 경사면은 상기 수용부의 내면과 접촉된 상태에 놓일 수 있다.
상기 결합부는 상기 프론트 범퍼의 일측단부 또는 타측단부에 결합될 수 있다.
상기 감지수단은, 상기 프론트 범퍼의 일측단부에 인접하게 위치하는 제1마이크로 스위치; 상기 프론트 범퍼의 타측단부에 인접하게 위치하는 제2마이크로 스위치; 및 상기 제1마이크로 스위치와 상기 제2마이크로 스위치 사이에 위치하는 제3마이크로 스위치를 포함하며, 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 사이드 범퍼에 인접한 상기 제1 또는 제2마이크로 스위치가 가압되도록 이루어질 수 있다.
상기 사이드 범퍼의 내측에는 감지수단이 미배치될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 상기 감지수단이 상기 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지시, 상기 제어부가 상기 가압 전의 주행방향을 근거로 상기 구동휠의 구동을 제어함으로써 달성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 감지수단이 상기 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지시, 상기 가압 전에 전진하고 있었던 경우에는 후진하도록 상기 구동휠의 구동을 제어하고, 상기 가압 전에 회전하고 있었던 경우에는 반대방향으로 회전하도록 상기 구동휠의 구동을 제어할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 의하면, 프론트 범퍼가 장애물과 충돌시 프론트 범퍼의 내측에 위치하는 감지수단이 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지하고, 사이드 범퍼가 장애물과 충돌시 링크부재에 의해 프론트 범퍼의 적어도 일부가 내측으로 함께 이동되어 상기 감지수단이 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지하도록 구성된다. 즉, 링크부재를 통하여 프론트 범퍼 내측의 감지수단이 사이드 범퍼의 충돌을 감지하는 데에 이용될 수 있다. 따라서, 사이드 범퍼의 내측에 별도의 감지수단을 설치할 필요가 없어서, 그만큼의 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 제어부는 감지수단의 가압 전 청소기 본체의 주행방향을 근거로 프론트 범퍼에서 충돌이 발생한 경우와 사이드 범퍼에서 충돌이 발생한 경우를 구별할 수 있다. 또한, 상기 두 경우 각각에서 제어부가 구동휠의 구동을 서로 다르게 제어함으로써, 각 경우에 맞추어 청소기 본체가 장애물로부터 적절하게 탈출하는 동작이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도.
도 4는 도 1에 도시된 로봇 청소기에서, 제2하우징을 분리하여 보인 도면.
도 5는 도 4에 도시된 제2하우징의 측면도.
도 6은 도 4에 도시된 제2하우징의 정면도.
도 7은 도 4에 도시된 제2하우징의 저부를 보인 도면.
도 8은 도 4에 도시된 충돌 감지부의 분해 사시도.
도 9는 도 4에 도시된 충돌 감지부의 연결 구조를 보인 개념도.
도 10은 도 8에 도시된 사이드 범퍼의 내측을 보인 사시도.
도 11은 도 8에 도시된 사이드 범퍼의 내측에 링크부재가 결합된 상태를 보인 개념도.
도 12는 도 9에 도시된 프론트 범퍼와 사이드 범퍼 간의 연동 메커니즘을 설명하기 위한 개념도.
도 13은 도 12에 도시된 본래의 위치에서 사이드 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 보인 개념도.
도 14는 도 12에 도시된 본래의 위치에서 프론트 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 보인 개념도.
도 15는 제어부가 프론트 범퍼의 일측단부가 장애물과 충돌한 경우와 사이드 범퍼가 장애물과 충돌한 경우를 서로 다르게 인식하고, 접촉된 장애물로부터 떨어지는 제어 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 본 발명에 관련된 로봇 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
본 예에서는, 로봇 청소기(100)가 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥의 공기를 흡입하고 흡입된 공기에서 먼지와 이물질을 분리하여 집진하는 진공 청소 기능을 수행하도록 구성된 것을 보이고 있다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 충돌 감지부(120) 및 구동휠(131)을 포함한다.
청소기 본체(110)는 청소기(100)의 외관을 형성한다. 청소기 본체(110)에는 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다.
본 도면에서는, 청소기 본체(110)가 제1하우징(111) 및 상기 제1하우징(111)의 일측에 배치되는 제2하우징(112)을 포함하는 것을 보이고 있다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 제1하우징(111)의 앞쪽이 될 수 있다.
제1하우징(111)에는 제어부를 구성하는 회로기판(미도시)이 배치되며, 제2하우징(112)에는 각종 모듈[예를 들어, 브러시 모듈(130) 또는 걸레 모듈(미도시)]이 착탈 가능하게 결합되는 모듈 장착부(110a)가 형성된다. 제1하우징(111)과 제2하우징(112)은 그 기능상 메인 하우징과 모듈 장착 하우징으로 각각 명명될 수 있다.
제1하우징(111)의 일측에 제2하우징(112)이 배치될 경우, 제2하우징(112)의 전면과 좌우 양측면은 청소기 본체(110)의 전방 둘레를 형성한다. 따라서, 청소기 본체(110)가 주행중 장애물과 충돌할 경우, 상기 충돌은 주로 제2하우징(112)의 전면과 좌우 양측면에서 이루어지게 된다.
이를 고려하여, 제2하우징(112)에는 장애물과의 충돌을 감지하는 충돌 감지부(120)가 설치된다. 충돌 감지부(120)는 제2하우징(112)의 전면과 좌우 양측면에서 이루어지는 장애물과의 충돌을 감지하도록 이루어진다.
충돌 감지부(120)에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
청소기 본체(110)에는 구동 모터(미도시)로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동휠(131)이 구비된다. 상기 구동 모터는 제어부에 의해 그 구동이 제어될 수 있다. 구동휠(131)은 제1하우징(111)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 구동휠(131)에 의해 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 보조휠(132)이 추가로 구비될 수 있다. 보조휠(132)은 바닥에 대한 구름 기능만을 가진다는 점에서 구동휠(131)과 구별된다. 보조휠(132)은 구동휠(131)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 구동휠(131)에 의한 청소기 본체(110)의 주행을 보조하도록 이루어진다.
도시된 바와 같이 제2하우징(112)이 제1하우징(111)의 일측에 배치되는 경우, 청소기 본체(110)의 안정적인 주행을 위하여 상술한 보조휠(132)은 제2하우징(112)에도 구비될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 제1하우징(111)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 사각형의 제2하우징(112)이 원형의 제1하우징(111) 일측에 배치됨에 따라, 제1하우징(111)과 제2하우징(112) 사이에는 내측으로 움푹 들어간 공간이 형성될 수 있다. 상기 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 커버부재(112a)가 상기 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(112a)는 제1하우징(111) 또는 제2하우징(112)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2하우징(112)의 후단부 양측에 각각 커버부재(112a)가 돌출 형성되어, 제1하우징(111)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(112a)는 상기 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.
제2하우징(112)에서 돌출 형성된 커버부재(112a)는 제1하우징(111)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(112a)가 제1하우징(111)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(112a)는 제2하우징(112)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 제2하우징(112)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 제1하우징(111)으로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.
제2하우징(112)은 제1하우징(111)에 대하여 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 제2하우징(112)이 제1하우징(111)에 결합시, 상술한 커버부재(112a)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(112a)가 제1하우징(111)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 제1하우징(111)에 대한 제2하우징(112)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
제1하우징(111)에는 센싱 유닛(140)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(140)은 제2하우징(112)이 위치하는 제1하우징(111)의 일측, 즉 제1하우징(111)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(140)은 제1하우징(111)의 상하 방향으로 제2하우징(112)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(140)은 제2하우징(112)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 제2하우징(112)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.
로봇 청소기(100)가 진공 청소 기능을 수행하도록 구성되는 경우, 제2하우징(112)의 저부에 형성된 개구(112b, 도 7 참조)를 통하여 먼지와 이물질이 포함된 공기가 흡입되며, 상기 개구(112b)에는 바닥의 먼지와 이물을 쓸어 담는 브러시 모듈(130)이 장착될 수 있다.
브러시 모듈(130)이 제2하우징(112)로 분리되면, 분리된 브러시 모듈(130)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 제2하우징(112)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 걸레 모듈은 브러시 모듈(130)을 대체하여 개구(112b)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 청소하고자 하는 목적에 따라 개구(112b)에 브러시 모듈(130) 또는 걸레 모듈을 선택적으로 장착할 수 있다. 제어부는 개구(112b)에 장착된 모듈을 인식하여 이에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 개구(112b)에 브러시 모듈(130)이 장착된 경우, 제어부는 모터와 팬을 구동시켜 바닥의 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 발생시킬 수 있다. 또한, 회전 구동부(미도시)를 구동시켜 회전 구동부에 연결된 브러시 모듈(130)이 바닥의 먼지와 이물질을 쓸어 담도록 할 수 있다.
또는, 개구(112b)에 걸레 모듈이 장착된 경우, 제어부는 회전 구동부를 구동시킬 수 있다. 회전 구동부의 구동에 의해 회전 구동부에 연결된 걸레 모듈은 회전하며 바닥을 닦도록 이루어진다. 이처럼, 제어부는 개구에 걸레 모듈이 장착된 상태에서는 모터와 팬을 구동시키지 않도록 구성된다.
브러시 모듈(130)을 통하여 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 필터링되어 먼지통(150)에 집진되고, 먼지와 이물질이 분리된 공기는 제1하우징(111)의 외부로 배출된다. 제1하우징(111)의 내부에는 개구(112b)를 통하여 유입된 공기를 먼지통(150)까지 안내하는 흡기 유로(미도시)와, 먼지통(150)에서 제1하우징(111)의 외부까지 공기의 유동을 안내하는 배기 유로(미도시)가 형성될 수 있다.
제1하우징(111)에는 먼지통 수용부가 구비되며, 먼지통 수용부에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(150)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부는 제1하우징(111)의 타측, 즉 제1하우징(111)의 뒤쪽에 형성될 수 있다. 먼지통 수용부는 제1하우징(111)의 후방으로 개방된 형태를 가지며, 제1하우징(111)의 후방측에서 전방측을 향하여 리세스되게 형성될 수 있다.
먼지통(150)의 일부는 먼지통 수용부에 수용되되, 먼지통(150)의 다른 일부는 제1하우징(111)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(150)에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터 또는 사이클론 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.
청소기(100)는 먼지통(150)을 덮는 먼지통 덮개(160)를 구비할 수 있다. 먼지통 덮개(160)가 먼지통(150)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(160)에 의해 먼지통(150)이 제1하우징(111)으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
본 도면에서는, 먼지통 덮개(160)가 제1하우징(111)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성된 것을 예시하고 있다. 먼지통 덮개(160)는 먼지통(150) 또는 제1하우징(111)에 고정되어 먼지통(150)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)에서 제2하우징(112)을 분리하여 보인 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 제2하우징(112)의 측면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 제2하우징(112)의 정면도이고, 도 7는 도 4에 도시된 제2하우징(112)의 저부를 보인 도면이다.
제2하우징(112)은 일방향으로 길게 연장 형성된다. 제2하우징(112)은 제1하우징(111)의 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다.
제2하우징(112)의 저부에는 개구(112b)가 형성된다. 상기 개구(112b)에는 브러시 모듈(130) 또는 걸레 모듈이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
청소기(100)가 진공 청소 기능을 수행하도록 구성되는 경우, 개구(112b)를 통하여 먼지와 이물질이 포함된 공기가 제2하우징(112) 내부로 흡입된다. 개구(112b)는 연통부(112c)와 연통된다. 제2하우징(112)이 제1하우징(111)과 결합시, 연통부(112c)는 제1하우징(111) 내부의 흡기유로와 연통되도록 구성된다.
로봇 청소기(100)가 정방향(F)으로 주행하다가 급격하게 낮아지는 단턱, 낭떠러지 등에 가까이 위치하게 되었을 때에는, 적절한 회피 기동이 요구된다. 만일, 이러한 상황에 대한 감지 및 대응되는 제어가 이루어지지 않으면, 로봇 청소기(100)는 단턱을 낙하하며 파손되거나 단턱을 다시 오르지 못하는 결과로 이어질 수 있다.
이를 위하여, 제2하우징(112)의 저부측 전단부에는 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서(112c)가 배치된다. 클리프 센서(112c)는 발광부와 수광부를 구비하며, 발광부에서 바닥(G)으로 조사된 광이 수광부에서 수신된 시간을 측정하여 클리프 센서(112c)와 바닥(G) 간의 거리를 측정하도록 이루어진다. 따라서, 전방에 급격하게 낮아지는 단턱이 있는 경우에는 상기 수신된 시간이 급격히 증가하게 되며, 전방에 낭떠러지가 있는 경우에는 수광부로 광이 수신되지 않게 된다.
본 도면에서는, 제2하우징(112)의 저부측 전단부에 바닥(G)에 대하여 상향 경사진 경사부(112')가 형성되고, 상기 경사부(112')에 클리프 센서(112c)가 바닥(G)을 향하도록 설치된 것을 보이고 있다. 상기 구조에 의해, 클리프 센서(112c)는 전방 하측의 바닥(G)을 향하여 경사지게 배치되게 된다. 따라서, 클리프 센서(112c)에 의해 제2하우징(112) 전방 하측의 지형이 감지될 수 있다.
상기 배치와 달리, 클리프 센서(112c)는 바닥(G)에 수직하게 배치되어, 클리프 센서(112c) 바로 아래의 지형을 감지하도록 구성될 수도 있다.
제어부는 클리프 센서(112c)를 통하여 하방의 지형이 일정 수준 이상으로 낮아지는 것이 감지되면, 구동휠(131)의 구동을 제어하도록 이루어진다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 역방향(R)으로 후진하도록 구동휠(131)에 반대방향의 구동력을 인가할 수 있다. 또는, 제어부는 로봇 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 구동휠(131)에만 구동력을 인가하거나, 양측 구동휠(131)에 서로 다른 방향으로 구동력을 인가할 수 있다.
상술한 클리프 센서(112c)는 제1하우징(111)의 저부에도 배치될 수 있다. 클리프 센서(112c)의 기능을 고려하면, 제1하우징(111)에 구비되는 클리프 센서는 제1하우징(111)의 뒤쪽에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
참고로, 제2하우징(112)의 저부측 전단부에 경사부(112')가 형성됨으로써, 낮은 문턱이나 장애물을 쉽게 등반할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 경사부(112')에 보조휠(132)이 구비되는 경우, 상기 등반이 보다 수월하게 이루어질 수 있다. 참고로, 도 5에서는 클리프 센서(112c)를 설명하기 위하여 보조휠(132)을 생략하였다.
한편, 로봇 청소기(100)는 무선으로 구동되므로, 사용 중 청소기 본체(110)에 구비되는 배터리의 충전이 요구된다. 배터리의 충전을 위하여, 전원 공급부로서의 충전 스테이션(미도시)이 구비되며, 제2하우징(112)에는 충전 스테이션과 접속 가능하게 구성되는 충전 단자(112d)가 구비된다.
본 도면에서는, 앞서 설명한 제2하우징(112)의 경사부(112')에 충전 단자(112d)가 배치되어 전방으로 노출된 것을 보이고 있다. 충전 단자(112d)는 제2하우징(112)의 양측에 각각 배치되는 클리프 센서(112c) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예와 같이, 제2하우징(112)이 제1하우징(111)의 일측에 배치되는 경우에는, 제2하우징(112)에 별도의 센싱 유닛(140)이 구비되지 않는 이상, 장애물과 부딪힐 가능성이 증가한다. 물론, 제1하우징(111)에 구비되는 센싱 유닛(140)이 제2하우징(112) 전방의 장애물을 감지하기는 하지만, 센싱 유닛(140)이 센싱하지 못하는 사각지대에 장애물이 있거나 갑자기 장애물이 출현하는 경우에는 로봇 청소기(100)와 장애물 간의 물리적 충돌이 일어날 수 있다. 이러한 물리적 충돌이 일어난 경우, 후퇴 내지는 방향 전환을 통한 장애물과의 떨어짐이 이루어져야 하며, 이를 위해서는 우선적으로 장애물과의 물리적 충돌에 대한 감지가 요구된다.
이하에서는, 장애물과의 물리적 충돌에 대한 감지를 수행하는 충돌 감지부(120)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 도 4에 도시된 충돌 감지부(120)의 분해 사시도이고, 도 9는 도 4에 도시된 충돌 감지부(120)의 연결 구조를 보인 개념도이다. 그리고 도 10은 도 8에 도시된 사이드 범퍼(123)의 내측을 보인 사시도이고, 도 11은 도 8에 도시된 사이드 범퍼(123)의 내측에 링크부재(124)가 결합된 상태를 보인 개념도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 제2하우징(112)에는 장애물과의 물리적 충돌을 감지하는 충돌 감지부(120)가 구비된다. 충돌 감지부(120)는 제2하우징(112)의 전면에서 발생하는 물리적 충돌뿐만 아니라, 제2하우징(112)의 측면에서 발생하는 물리적 충돌을 감지하도록 구성된다.
충돌 감지부(120)는 프론트 범퍼(121), 감지수단(122), 사이드 범퍼(123', 123") 및 링크부재(124)를 포함한다.
프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)의 전면부에 배치된다. 프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)의 좌우방향을 따라 길게 연장 형성된다. 제2하우징(112)에는 프론트 범퍼(121)를 수용하는 제1범퍼 장착부(112e)가 형성될 수 있다. 제1범퍼 장착부(112e)는 프론트 범퍼(121)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)의 전면부에 장착되어, 일부가 제2하우징(112)의 전방으로 돌출되게 배치된다.
프론트 범퍼(121)는 장애물과의 충돌시 가압되어 제2하우징(112)의 내측[즉, 제2하우징(112)의 후방]으로 이동 가능하게 구성된다. 장애물과의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록, 프론트 범퍼(121)는 탄성 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
프론트 범퍼(121)가 장애물로부터 이격되면, 프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)의 외측[즉, 제2하우징(112)의 전방]으로 이동되어 다시 원래의 위치, 즉 일부가 제2하우징(112)으로부터 전방으로 돌출된 위치로 복귀하게 된다.
이러한 프론트 범퍼(121)의 내외측 이동을 위하여, 프론트 범퍼(121)와 제1범퍼 장착부(112e) 사이에는 탄성부재(126)가 배치될 수 있다. 탄성부재(126)는 프론트 범퍼(121)와 제1범퍼 장착부(112e)에 각각 지지되어, 프론트 범퍼(121)를 제2하우징(112)의 외측 외측으로 탄성 가압하도록 구성될 수 있다. 탄성부재(126)는 복수 개로 구비되어 프론트 범퍼(121)의 연장 방향을 따라 기설정된 간격을 두고 각각 이격 배치될 수 있다.
프론트 범퍼(121)의 내측에는 프론트 범퍼(121)의 내측 이동을 감지하는 감지수단(122)이 구비된다. 감지수단(122)은 제어부와 전기적으로 연결되어, 프론트 범퍼(121)의 내측 이동을 감지시 제어부로 감지 신호를 전달하도록 이루어진다.
본 발명에서는, 상기 감지수단(122)의 일 예로서, 프론트 범퍼(121)가 장애물과의 충돌에 의해 내측으로 이동되었을 때 상기 이동에 의해 가압되도록 구성되는 마이크로 스위치(122a, 122b, 122c)를 보이고 있다. 도 12를 참조하면, 마이크로 스위치(122a, 122b, 122c)는 스위치부를 구비하는 스위치 본체(122a')와, 스위치 본체(122a')에 회동 가능하게 구성되는 레버(122b')를 포함할 수 있다. 레버(122b')는 회동에 의해 상기 스위치부에 접촉 또는 이격되어, 마이크로 스위치(122a, 122b, 122c)를 온/오프시킬 수 있다.
마이크로 스위치(122a, 122b, 122c)는 상술한 레버 타입 외에도 버튼 타입 등 다양한 타입으로 구성될 수 있다. 또한, 감지수단(122)으로 상술한 마이크로 스위치 외에도 광 센서 등 다양한 센서가 이용될 수 있다.
감지수단(122)은 복수 개로 구비되어 프론트 범퍼(121)의 연장 방향을 따라 기설정된 간격을 두고 각각 이격 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제1마이크로 스위치(122a)가 프론트 범퍼(121)의 우측단부에 인접하게 위치하고, 제2마이크로 스위치(122b)가 프론트 범퍼(121)의 좌측단부에 인접하게 위치하며, 제3마이크로 스위치(122c)가 제1마이크로 스위치(122a)와 제2마이크로 스위치(122b) 사이에 위치한 것을 보이고 있다. 제3마이크로 스위치(122c)는 프론트 범퍼(121)의 중앙부에 위치할 수 있다.
프론트 범퍼(121)가 전방의 장애물과 정면 충돌할 경우, 프론트 범퍼(121)는 전체적으로 균등하게[즉, 프론트 범퍼(121)의 우측단부와 좌측단부가 같은 정도로] 제2하우징(112)의 내측으로 이동될 수 있다. 이러한 프론트 범퍼(121)의 전체적인 균등 이동에 의해, 프론트 범퍼(121)의 내측에 위치하는 제1 내지 제3마이크로 스위치(122a, 122b, 122c)가 모두 가압되게 된다.
프론트 범퍼(121)의 일측단부가 장애물과 충돌할 경우, 프론트 범퍼(121)의 일측단부는 타측단부에 대하여 틸팅된 상태로 제2하우징(112)의 내측으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 프론트 범퍼(121)의 우측단부가 장애물과 충돌할 경우, 프론트 범퍼(121)의 우측단부가 제2하우징(112)의 내측으로 이동되며, 이에 의해 프론트 범퍼(121)의 우측단부 내측에 위치하는 제1마이크로 스위치(122a)가 가압된다. 그러나 이 경우, 프론트 범퍼(121)의 좌측단부는 제2하우징(112)의 내측으로 이동되지 않거나 이동되더라도 프론트 범퍼(121)의 좌측단부 내측에 위치하는 제2마이크로 스위치(122b)가 가압되지 않을 정도로 미소하게 이동된다. 제3마이크로 스위치(122c)는 장애물과 충돌한 프론트 범퍼(121)의 위치에 따라 가압 여부가 달라질 수 있다.
감지수단(122)은 서브 회로기판(125)에 실장될 수 있다. 서브 회로기판(125)은 제1하우징(111)에 구비되는 메인 회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다. 메인 회로기판은 제어부를 구성할 수 있다.
서브 회로기판(125)은 프론트 범퍼(121)의 연장 방향을 따라 연장 형성될 수 있으며, 복수의 감지수단(122)은 서브 회로기판(125)의 연장 방향을 따라 기설정된 간격을 두고 각각 이격 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제1마이크로 스위치(122a)가 서브 회로기판(125)의 우측단부에 인접하게 배치되고, 제2마이크로 스위치(122b)가 서브 회로기판(125)의 좌측단부에 인접하게 배치되며, 제3마이크로 스위치(122c)가 서브 회로기판(125)의 중앙부에 위치한 것을 보이고 있다.
감지수단(122)은 제1범퍼 장착부(112e) 또는 제1범퍼 장착부(112e) 내측에 형성되는 지지부(미도시)에 배치될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")는 제2하우징(112)의 좌측면부와 우측면부에 각각 배치된다. 제2하우징(112)에는 사이드 범퍼(123', 123")를 수용하는 제2범퍼 장착부(112f)가 형성될 수 있다. 제2범퍼 장착부(112f)는 사이드 범퍼(123', 123")에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")는 제2하우징(112)의 좌측면부와 우측면부에 각각 장착되어, 일부가 제2하우징(112)의 측방으로 돌출되게 배치된다. 앞선 도 2를 참조하면, 사이드 범퍼(123', 123")가 제1하우징(111)의 양측에 접하는 가상의 연장선보다 돌출되게 배치된 것을 확인할 수 있다. 즉, 사이드 범퍼(123', 123")는 제1하우징(111)의 양측보다 측방향으로 돌출되게 배치될 수 있다.
이 경우, 로봇 청소기(100)의 측면 상에 장애물이 위치하는 경우, 제1하우징(111)보다 사이드 범퍼(123', 123")가 먼저 장애물에 충돌하여 장애물에 대한 감지가 효과적으로 이루어질 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")의 내면에는 제2하우징(112)에 걸림되는 고정 후크(123b)가 돌출 형성될 수 있다. 고정 후크(123b)는 제2범퍼 장착부(112f)에 형성된 관통홀(112f')에 삽입될 수 있으며, 단부가 관통홀(112f')에 걸림됨으로써 빠지지 않도록 구성될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")가 제2범퍼 장착부(112f)에 대하여 내외측으로 이동 가능하도록, 고정 후크(123b)는 길게 연장 형성될 수 있다. 사이드 범퍼(123', 123")의 내외측 이동은 관통홀(112f')을 관통하는 고정 후크(123b)에 의하여 가이드될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")가 제2범퍼 장착부(112f)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 고정 후크(123b)는 복수 개로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 고정 후크(123b)가 사이드 범퍼(123', 123")의 양측 및 상기 양측 사이의 지점에서 상측으로 이격된 위치에 각각 배치된 것을 보이고 있다.
복수의 고정 후크(123b) 중 적어도 하나는 링크부재(124)의 홀(124c)을 관통하여 제2범퍼 장착부(112f)에 고정될 수 있다. 이때, 고정 후크(123b)가 관통하는 홀(124c)은 사이드 범퍼(123', 123")에 대한 링크부재(124)의 측방향으로의 상대 이동을 고려하여 측방향으로 길게 연장된 장공 형태를 가질 수 있다.
고정 후크(123b)는 상호 인접하게 배치되되, 서로에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 탄성 변형 가능한 외팔보 형태의 후크 바들(hook bars, 123b', 123b")로 구성될 수 있다. 어느 하나의 고정 후크(123b)를 구성하는 후크 바들(123b', 123b")은 다른 하나의 고정 후크(123b)를 구성하는 후크 바들(123b', 123b")과 다른 방향으로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 어느 하나의 고정 후크(123b)를 구성하는 후크 바들(123b', 123b")이 좌우로 상호 이격 배치되는 데에 반하여, 다른 하나의 고정 후크(123b)를 구성하는 후크 바들(123b', 123b")은 상하로 상호 이격 배치될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")의 내면에는 액추에이터(123a)가 돌출 형성된다. 액추에이터(123a)는 복수 개로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 액추에이터(123a)는 고정 후크(123b)에 인접하게 배치될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")는 장애물과의 충돌시 가압되어 제2하우징(112)의 내측[제2하우징(112)의 반대편 측방]으로 이동 가능하게 구성된다. 장애물과의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록, 사이드 범퍼(123', 123")는 탄성 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")가 장애물로부터 이격되면, 사이드 범퍼(123', 123")는 제2하우징(112)의 외측[제2하우징(112)의 측방]으로 이동되어 다시 원래의 위치, 즉 일부가 제2하우징(112)으로부터 측방으로 돌출된 위치로 복귀하게 된다.
이러한 사이드 범퍼(123', 123")의 내외측 이동은 탄성부재(126)에 의해 전방으로 탄성 가압되는 프론트 범퍼(121)와 연결된 링크부재(124)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 별도의 탄성부재(126)가 없이도 사이드 범퍼(123', 123")의 내외측 이동이 구현될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")의 내측에는 링크부재(124)가 배치된다. 링크부재(124)는, 사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동시 프론트 범퍼(121)의 적어도 일부가 내측으로 함께 이동되어 감지수단(122)을 가압하도록, 사이드 범퍼(123', 123")와 프론트 범퍼(121)를 연동시킨다.
이하에서는, 링크부재(124)를 통한 프론트 범퍼(121)와 사이드 범퍼(123', 123")의 연동 구조에 대하여 설명한다.
도 12는 도 9에 도시된 프론트 범퍼(121)와 사이드 범퍼(123', 123") 간의 연동 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 링크부재(124)는 일방향을 따라 길게 연장된 평판 형태로 형성된다. 링크부재(124)는 사이드 범퍼(123', 123")의 내면에 대하여 일정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 링크부재(124)는 제2범퍼 장착부(112f)의 내측벽에 지지될 수 있다. 링크부재(124)는 프론트 범퍼(121)에 대하여 수직하게 배치된다.
링크부재(124)는 프론트 범퍼(121)와 결합되는 결합부(124a) 및 사이드 범퍼(123', 123")의 액추에이터(123a)를 수용하는 수용부(124b)를 포함한다.
결합부(124a)는 프론트 범퍼(121)의 일측단부(또는 타측단부)와 결합된다. 따라서, 프론트 범퍼(121)의 일측단부와 링크부재(124)는 함께 이동된다.
예를 들어, 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 일방향[제2하우징(112)의 후방 또는 전방]으로 이동되면, 프론트 범퍼(121)와 결합된 링크부재(124)도 상기 일방향으로 이동된다. 또한, 링크부재(124)가 일방향[제2하우징(112)의 후방 또는 전방]으로 이동되면, 링크부재(124)와 결합된 프론트 범퍼(121)의 일측단부도 상기 일방향으로 이동된다.
결합부(124a)는 링크부재(124)의 일단부에 형성될 수 있다. 도 12에서는, 링크부재(124)의 전단부에 형성된 결합부(124a)가 프론트 범퍼(121)의 우측단부에 결합된 것을 보이고 있다. 결합부(124a)는 링크부재(124)의 주면에 대하여 돌출 형성될 수 있으며, 프론트 범퍼(121)에 형성된 체결홀에 삽입되어 고정될 수 있다.
링크부재(124)에는 수용부(124b)가 형성된다. 수용부(124b)는 사이드 범퍼(123', 123")의 액추에이터(123a)를 수용하며, 사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동시 액추에이터(123a)에 의해 가압되어 후방으로 밀려나도록 구성된다. 구체적으로, 사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동시 액추에이터(123a)는 수용부(124b)의 내면(124b')을 가압하여 링크부재(124)를 제2하우징(112)의 후방으로 밀어내도록 구성된다.
사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동시, 링크부재(124)는 사이드 범퍼(123', 123")에 대하여 후방으로 슬라이드 이동된다. 링크부재(124)의 이동방향은 사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동되는 방향에 수직하다.
액추에이터(123a)는 제2하우징(112)의 후방으로 갈수록 점차 돌출된 정도가 낮아지도록 경사지게 형성된다. 이에 의해 형성되는 경사면(123a')은 사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 이동시 수용부(124b)의 내면(124b')을 가압하도록 이루어진다. 경사면(123a')은 제2하우징(112)의 후방을 향하도록 형성될 수 있다.
수용부(124b)의 내면(124b')은 경사면(123a')과 슬라이딩 접촉되도록 경사면(123a')에 대응하여 경사지게 형성될 수 있다. 수용부(124b)의 내면(124b')은 제2하우징(112)의 전방을 향하도록 형성될 수 있다.
사이드 범퍼(123', 123")가 내측으로 미 이동된 상태, 즉 장애물과 충돌되지 않은 상태에서도 액추에이터(123a)의 경사면(123a')은 수용부(124b)의 내면(124b')과 접촉된 상태에 놓일 수 있다.
이하에서는, 링크부재(124)에 의한 사이드 범퍼(123', 123")와 프론트 범퍼(121)의 연동 메커니즘에 대하여 설명한다.
도 13은 도 12에 도시된 본래의 위치에서 사이드 범퍼(123)가 내측으로 이동된 상태를 보인 개념도이다.
도 13을 도 12와 비교하여 참조하면, 사이드 범퍼(123)가 장애물에 부딪히면, 사이드 범퍼(123)는 제2하우징(112)의 내측으로 이동된다. 상기 이동에 따라, 사이드 범퍼(123)의 보다 많은 부분이 제2범퍼 장착부(112f) 내에 수용되며, 사이드 범퍼(123)와 링크부재(124) 간의 간격은 점차 가까워진다.
사이드 범퍼(123)는 둘레를 감싸는 제2범퍼 장착부(112f)에 의해 그 이동이 가이드될 수 있다. 또한, 관통홀(112f') 내로 더 깊숙이 삽입되는 고정 후크(123b)에 의해서도 사이드 범퍼(123)의 이동이 가이드될 수 있다.
사이드 범퍼(123)가 내측으로 이동되면, 사이드 범퍼(123)의 내면에 돌출 형성된 액추에이터(123a)가 링크부재(124)의 수용부(124b) 내면(124b')을 가압하게 된다. 도시된 바와 같이, 액추에이터(123a)의 경사면(123a')이 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')을 가압함에 따라, 링크부재(124)는 제2하우징(112)의 후방으로 밀려나게 된다. 이때, 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')은 액추에이터(123a)의 경사면(123a')을 타고 후방으로 슬라이드 이동된다.
링크부재(124)는 제2범퍼 장착부(112f)의 내측벽에 지지된 상태로 제2하우징(112)의 후방으로 슬라이드 이동될 수 있다.
링크부재(124)가 제2하우징(112)의 후방으로 이동됨에 따라, 링크부재(124)와 결합된 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 제2하우징(112)의 후방으로 함께 이동된다. 또한, 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 제2하우징(112)의 후방으로 이동됨에 따라, 프론트 범퍼(121)의 일측단부에 인접하게 위치하는 제1마이크로 스위치(122a)가 가압된다.
제어부는 제1마이크로 스위치(122a)의 가압에 의해 발생된 가압 신호를 통하여 청소기 본체(110)가 장애물과 충돌되었음을 감지할 수 있다. 제어부는 가압 신호가 수신되면, 가압 전의 주행방향을 근거로 구동휠(131)의 구동을 제어하여 청소기 본체(110)가 장애물로부터 떨어질 수 있도록 할 수 있다.
한편, 청소기 본체(110)가 장애물로부터 분리되면, 프론트 범퍼(121)는 탄성부재(126)에 의해 제2하우징(112)의 외측(전방)으로 이동된다. 따라서, 제1마이크로 스위치(122a)는 가압이 해제된 상태가 된다.
제2하우징(112)이 전방으로 이동되면, 프론트 범퍼(121)와 연결된 링크부재(124)도 제2하우징(112)의 전방으로 이동된다. 상기 링크부재(124)의 전방 이동에 의해, 링크부재(124)의 수용부(124b) 내면(124b')은 사이드 범퍼(123)의 액추에이터(123a)를 가압하게 된다. 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')이 액추에이터(123a)의 경사면(123a')을 가압함에 따라, 사이드 범퍼(123)는 제2하우징(112)의 외측으로 밀려나게 된다. 이때, 액추에이터(123a)의 경사면(123a')은 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')을 타고 제2하우징(112)의 외측으로 슬라이드 이동된다.
링크부재(124)는 제2범퍼 장착부(112f)의 내측벽에 지지된 상태로 제2하우징(112)의 전방으로 슬라이드 이동될 수 있다.
도 14는 도 12에 도시된 본래의 위치에서 프론트 범퍼(121)가 내측으로 이동된 상태를 보인 개념도이다.
도 14를 도 12와 비교하여 참조하면, 프론트 범퍼(121)가 장애물에 부딪히면, 프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)의 내측[즉, 제2하우징(112)의 후방]으로 이동된다. 상기 이동에 따라, 프론트 범퍼(121)의 보다 많은 부분이 제1범퍼 장착부(112e) 내에 수용된다.
프론트 범퍼(121)는 둘레를 감싸는 제1범퍼 장착부(112e)에 의해 그 이동이 가이드될 수 있다. 프론트 범퍼(121)는 프론트 범퍼(121)와 결합된 링크부재(124)의 수용부(124b) 내면(124b')이 사이드 범퍼(123)의 액추에이터(123a)와 접촉 지지됨에 의해 제2하우징(112)에 장착될 수 있다. 따라서, 별도의 고정 구조가 없이도 프론트 범퍼(121)는 제2하우징(112)에서 이탈되지 않을 수 있다. 물론, 사이드 범퍼(123)와 같이, 프론트 범퍼(121)에도 고정 후크(123b)가 구비될 수도 있다.
프론트 범퍼(121)가 제2하우징(112)의 후방으로 이동되면, 프론트 범퍼(121)와 결합된 링크부재(124)도 제2하우징(112)의 후방으로 이동된다. 링크부재(124)는 제2범퍼 장착부(112f)의 내측벽에 지지된 상태로 제2하우징(112)의 전방으로 슬라이드 이동될 수 있다.
이때, 링크부재(124)의 수용부(124b) 내면(124b')은 액추에이터(123a)로부터 멀어지게 된다. 도시된 바와 같이, 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')과 액추에이터(123a)의 경사면(123a')이 서로 접촉된 상태에서, 프론트 범퍼(121)가 제2하우징(112)의 후방으로 이동되면, 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')이 액추에이터(123a)의 경사면(123a')에 대하여 제2하우징(112)의 후방으로 밀려나, 이들은 서로 멀어지게 된다.
즉, 사이드 범퍼(123)가 링크부재(124)를 후방으로 밀어냈던 앞선 도 13의 경우와는 달리, 링크부재(124)는 사이드 범퍼(123)로부터 멀어지면서 사이드 범퍼(123)에 아무런 영향을 주지 않는다. 따라서, 사이드 범퍼(123)는 초기 위치를 그대로 유지한다.
한편, 제어부는 제1마이크로 스위치(122a)의 가압에 의해 발생된 가압 신호를 통하여 청소기 본체(110)가 장애물과 충돌되었음을 감지할 수 있다. 제어부는 가압 신호가 수신되면, 가압 전의 주행방향을 근거로 구동휠(131)의 구동을 제어하여 청소기 본체(110)가 장애물로부터 떨어질 수 있도록 할 수 있다.
청소기 본체(110)가 장애물로부터 분리되면, 프론트 범퍼(121)는 탄성부재(126)에 의해 제2하우징(112)의 외측(전방)으로 이동된다. 따라서, 제1마이크로 스위치(122a)는 가압이 해제된 상태가 된다.
제2하우징(112)이 전방으로 이동되면, 프론트 범퍼(121)와 연결된 링크부재(124)도 제2하우징(112)의 전방으로 이동된다. 상기 링크부재(124)의 전방 이동에 의해, 링크부재(124)의 수용부(124b) 내면(124b')은 사이드 범퍼(123)의 액추에이터(123a)와 점차 가까워지게 된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 수용부(124b)의 경사진 내면(124b')은 액추에이터(123a)의 경사면(123a')과 접촉된 상태에 놓일 수 있다.
도 15는 제어부가 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 장애물과 충돌한 경우와 사이드 범퍼(123)가 장애물과 충돌한 경우를 서로 다르게 인식하고, 접촉된 장애물로부터 떨어지는 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
구동휠(131)이 구동되면 청소기 본체(110)는 바닥을 주행한다(S110). 청소기 본체(110)의 좌우 양측에 각각 배치되는 구동휠(131)의 회전 유무, 회전 방향 등에 따라 청소기 본체(110)는 전진, 후진, 또는 회전할 수 있다.
청소기 본체(110)의 주행 중 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 장애물과 충돌할 경우, 프론트 범퍼(121)의 일측단부 내측에 위치하는 제1마이크로 스위치(122a)가 가압된다. 또는, 사이드 범퍼(123)가 장애물과 충돌할 경우, 이에 인접하게 위치하는 제1마이크로 스위치(122a)가 가압된다.
이처럼, 상기 두 경우 모두 제1마이크로 스위치(122a)가 가압된다(S120). 제어부는 상기 두 경우를 구별하여 서로 다른 제어를 수행하도록 이루어진다. 제1마이크로 스위치(122a)의 가압시, 제어부는 상기 가압 전의 주행방향을 근거로 구동휠(131)의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 청소기 본체(110)가 전진하는 중에 프론트 범퍼(121)의 일측단부가 장애물과 충돌할 경우, 청소기 본체(110)가 장애물로부터 이격되기 위한 하나의 이동 방법으로 청소기 본체(110)의 후진이 이루어질 수 있다. 이를 고려하여, 제어부는 제1마이크로 스위치(122a)의 가압시, 상기 가압 전에 청소기 본체(110)가 전진하고 있었던 경우에는 후진하도록 구동휠(131)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 후진하도록 구동휠(131)에 반대방향의 구동력을 인가할 수 있다(S130, S140).
다른 일 예로, 청소기 본체(110)가 회전하는 중에 회전방향에 대응되는 사이드 범퍼(123)가 장애물과 충돌할 경우, 청소기 본체(110)가 장애물로부터 이격되기 위한 하나의 이동 방법으로 청소기 본체(110)의 반대방향 회전이 이루어질 수 있다. 이를 고려하여, 제어부는 제1마이크로 스위치(122a)의 가압시, 상기 가압 전에 청소기 본체(110)가 회전하고 있었던 경우에는 반대방향으로 회전하도록 구동휠(131)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 구동휠(131)에만 구동력을 인가하거나, 양측 구동휠(131)에 서로 다른 방향으로 구동력을 인가할 수 있다(S150, S160).
상술한 바와 같이, 사이드 범퍼(123)가 링크부재(124)를 통한 프론트 범퍼(121)와의 연동 메커니즘을 통하여 프론트 범퍼(121)의 감지수단(122)을 공유하여 사용하면서도, 상기 제어 방법을 이용하여 제어부가 프론트 범퍼(121)와 사이드 범퍼(123) 중 어느 것이 장애물과 충돌한 것인지를 구별하여 이에 대응하는 제어를 수행할 수 있다. 따라서, 사이드 범퍼(123) 내측에 감지수단(122)이 설치될 필요가 없어서, 그만큼의 생산 비용을 절감할 수 있다.

Claims (10)

  1. 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 제1하우징;
    상기 제1하우징의 일측에 배치되고, 브러시 모듈 또는 걸레 모듈이 장착되는 제2하우징;
    상기 제2하우징의 전면부에 배치되며, 장애물과의 접촉시 내측으로 이동 가능하게 구성되는 프론트 범퍼;
    상기 프론트 범퍼의 내측에 적어도 하나 이상 배치되어, 상기 프론트 범퍼의 내측 이동을 감지하는 감지수단;
    상기 제2하우징의 좌측면부와 우측면부 각각에 배치되고, 장애물과의 접촉시 내측으로 이동 가능하게 구성되는 사이드 범퍼; 및
    상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 프론트 범퍼의 적어도 일부가 내측으로 함께 이동되도록, 상기 사이드 범퍼의 내측에 배치되어 상기 사이드 범퍼와 상기 프론트 범퍼를 연동시키는 링크부재를 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링크부재는,
    상기 프론트 범퍼와 결합되는 결합부; 및
    상기 사이드 범퍼의 내면에서 돌출 형성되는 액추에이터를 수용하는 수용부를 포함하며,
    상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 액추에이터는 상기 링크부재를 상기 제2하우징의 후방으로 밀어내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 링크부재의 이동방향은 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동되는 방향에 수직한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 제2하우징의 후방으로 갈수록 점차 돌출된 정도가 낮아지도록 경사지게 형성되고, 상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 수용부의 내면을 가압하는 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수용부의 내면은 상기 경사면과 슬라이딩 접촉되도록 상기 경사면에 대응하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 사이드 범퍼가 내측으로 미 이동된 상태에서도 상기 경사면은 상기 수용부의 내면과 접촉된 상태에 놓이는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 프론트 범퍼의 일측단부 또는 타측단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감지수단은,
    상기 프론트 범퍼의 일측단부에 인접하게 위치하는 제1마이크로 스위치;
    상기 프론트 범퍼의 타측단부에 인접하게 위치하는 제2마이크로 스위치; 및
    상기 제1마이크로 스위치와 상기 제2마이크로 스위치 사이에 위치하는 제3마이크로 스위치를 포함하며,
    상기 사이드 범퍼가 내측으로 이동시 상기 사이드 범퍼에 인접한 상기 제1 또는 제2마이크로 스위치가 가압되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2마이크로 스위치의 가압시, 상기 제어부는 상기 가압 전의 주행방향을 근거로 상기 구동휠의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 또는 제2마이크로 스위치의 가압시,
    상기 가압 전에 전진하고 있었던 경우에는 후진하도록 상기 구동휠의 구동을 제어하고,
    상기 가압 전에 회전하고 있었던 경우에는 반대방향으로 회전하도록 상기 구동휠의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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