KR101880087B1 - 먼지 감지 유닛 및 이를 포함하는 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 먼지 감지 유닛을 구비한 로봇 청소기에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기는 본체; 본체를 주행시키는 구동부; 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛; 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통; 클리닝을 수행하면서 드럼 브러시 유닛을 통해 먼지통에 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛; 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

먼지 감지 유닛 및 이를 포함하는 로봇 청소기{DEBRIS DETECTING UNIT AND ROBOT CLEANING DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 먼지 감지 유닛을 구비한 로봇 청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 먼지 감지 성능을 개선한 먼지 감지 유닛을 포함하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

자율 주행 로봇은 사용자의 조작없이 임의의 영역을 주행하면서 소정의 임무를 수행하는 장치이다. 로봇은 상당 부분 자율 주행이 가능하고, 이러한 자율 주행은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 로봇은 미리 정해진 경로를 따라서 임의의 영역을 주행할 수 있고, 미리 정해진 경로 없이 임의의 영역을 주행할 수 있다.

로봇 청소기는 사용자의 조작없이 청소 영역을 주행하면서 바닥을 청소하는 장치이다. 구체적으로 가정에서 진공 청소와 걸레질 등에 사용될 수 있다. 여기서 먼지는 진공 청소기나 자동 또는 반자동 청소장치에 의해서 포집 가능한 (흙)먼지, 티끌, 가루, 파편 그리고 기타 먼지입자 등을 의미할 수 있다.

종래 로봇 청소기는 청소 영역을 주행하면서 바닥을 청소할 때 바닥에 있는 먼지를 감지하여 먼지가 감지된 구역을 집중 또는 반복 청소하였다. 또한, 먼지통 내부에 발광과 수광부를 포함한 먼지량 감지 유닛이 있어 먼지통 내부에 먼지의 쌓임에 의해 수광부로 전달되는 빛이 가려지게 되는데, 이를 감지하여 먼지량을 감지하였다.

다만, 종래 로봇 청소기(한국공개특허공보 제10-2005-0073082)는 바닥으로부터의 먼지의 유입을 감지하고 먼지통의 먼지량을 감지하기 위해서 여러 개(또는 종류)의 센서를 설치하여 감지하였는데, 센서를 불필요하게 많이 설치하여 제조 단가를 상승시키거나 센서가 로봇 청소기 내부에 많은 공간을 차지한다는 문제점이 있었다.

또한, 센서의 오작동 발생 시에도 사용자에게 알람을 알리는 방법 이외의 별다른 대응 방안 없이 수행 중이던 청소 행정을 계속하거나 동작 멈춤 상태를 유지하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 먼지 감지 센서를 포함하는 로봇 청소기는 미리 정해진 단일의 기준값만을 통해 청소 작업을 수행하여서 먼지의 종류나 먼지량에 따라 달라지는 청소 작업 환경을 반영하지 못해서 효과적인 청소에 어려움이 있었다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 센서를 경제적으로 설치하면서 먼지 감지 성능을 최적화할 수 있는 먼지 감지 유닛을 구비하는 로봇 청소기를 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는, 본체; 본체를 주행시키는 구동부; 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛; 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통; 클리닝을 수행하면서 드럼 브러시 유닛을 통해 먼지통에 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛; 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부를 포함한다.

또한, 먼지 감지 유닛은,빔을 발신하는 발광부와 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고, 제어부는 수광부에 수신되는 빔의 수광량에 따라, 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단한다.

또한, 제어부는 수광부에 수신되는 수광량의 시간에 따른 소정의 패턴을 기초로, 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지 여부를 판단한다.

또한, 제어부는 수광부에 수신되는 빔의 수광량이 소정 시간 동안 제1 기준값 이하로 감소하였다가 원 상태로 복귀하면 먼지통에 먼지가 유입되고 있다고 판단한다.

또한, 제어부는 빔의 수광량이 감소하여 제2 기준값 이하로 유지되면 먼지통에 먼지가 기대하는 량이 되었다고 판단한다.

또한, 제어부는 수광부에 수신되는 빔의 수광량이 소정 시간 동안 제3 기준값 이하로 감소하였다가 원 상태로 복귀하는 현상이 반복되면 먼지통의 유입구에 먼지가 끼여 있거나 먼지가 흘러 넘치고 있다고 판단한다.

또한, 발광부와 수광부는, 먼지가 유입되는 유입로와 먼지통에 쌓이는 먼지가 기대하는 량이 되는 소정의 경로가 교차하는 지점에 대향하여 위치한다.

또한, 먼지통은 발광부에서 발신한 빔이 투과하여 수광부에서 수신되게 빔이 통과할 수 있는 재질로 형성된다.

또한, 발광부와 수광부는 유입되는 먼지가 다시 튀어 나오거나 먼지통에 쌓인 먼지가 흘러 넘치는 먼지통의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치에 설치된다.

또한, 먼지통의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는 먼지통 쪽에 위치한다.

또한, 먼지통의 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는, 먼지통의 문턱과 먼지통의 천정 사이에 있고 문턱쪽에 더 가까운 곳이다.

또한, 제어부는 먼지 감지 유닛이 먼지를 감지하는 영역과 먼지를 감지하지 않는 영역을 구별하고, 먼지를 감지하는 영역을 반복적으로 또는 소정의 패턴으로 청소하도록 제어한다.

또한, 제어부는, 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하여 계속 소정 영역을 반복하여 청소하는 경우에, 소정 영역을 반복하여 청소하는 횟수 또는 시간이 소정의 값 이상일 때, 먼지 감지 유닛이 반복적으로 청소하는 영역을 벗어나는 주행을 하도록 제어한다.

또한, 먼지 감지 유닛에 발생하는 오류를 검사하기 위해 복귀하는 메인터넌스 스테이션;을 더 포함하고, 제어부는 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하여 먼지가 없음에도 계속 소정 영역을 반복적으로 청소하는 경우에, 메인터넌스 스테이션으로 복귀하도록 제어하거나 또는 사용자에게 먼지 감지 유닛의 오류를 알린다.

또한, 제어부는 먼지 감지 유닛에 의해서 먼지가 먼지통에 먼지가 기대하는 량이 되었다고 판단되거나 먼지통의 유입구에 먼지가 끼여 있거나 먼지가 흘러 넘치고 있다고 판단되면 먼지통을 비우도록 제어한다.

또한, 먼지통으로부터 공기를 흡입하는 유동을 만들어 먼지통을 비우는 메인터넌스 스테이션;을 더 포함하고, 제어부는 메인터넌스 스테이션으로 복귀하도록 제어한다.

또한, 제어부는, 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하거나 또는 먼지통의 먼지량이 기대하는 량 이상인 경우이거나 먼지통의 유입구에 먼지가 끼여 있거나 먼지가 흘러 넘치고 있다고 판단되면 메인터넌스 스테이션으로 복귀하도록 제어한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기는 본체; 본체를 주행시키는 구동부; 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛; 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통; 빔을 발신하는 발광부와 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고, 드럼 브러시 유닛을 통하여 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛; 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부;를 포함하고, 먼지 감지 유닛은, 발광부에서 발신한 빔이 수광부에서 수신되도록 빔을 소정의 경로로 반사시키거나 또는 굴절시키는 하나 이상의 반사부 또는 굴절부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛은 빔을 발신하는 발광부; 발신된 빔을 수신하는 수광부; 발광부에서 발신한 빔이 수광부에서 수신되도록 빔을 소정의 경로로 반사시키거나 또는 굴절시키는 하나 이상의 반사부 또는 굴절부;를 포함하고, 유입되는 먼지의 유무를 감지한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기는 본체; 본체를 주행시키는 구동부; 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛; 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통; 클리닝을 수행하면서 드럼 브러시 유닛을 통해 먼지통에 유입되는 먼지를 감지하는 먼지 감지 유닛; 먼지 감지 유닛의 감지신호를 기초로 먼지통에 유입되는 먼지량을 판단하고, 판단된 먼지량을 기설정된 두 개 이상의 기준값과 비교하고, 비교 결과에 따라 로봇 청소기가 단계별 청소를 수행하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 먼지 감지 유닛은 빔을 발신하는 발광부와 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고, 제어부는 수광부에 수신되는 빔의 수광량에 따라 먼지통에 먼지통에 유입되는 먼지량을 판단한다.

또한, 단계별 청소는 판단된 먼지량과 두 개 이상의 기준값을 비교하여 청소의 강도를 구분하는 청소이다.

또한, 제어부는 판단된 먼지량과 제1기준값 및 제2기준값을 비교하여, 판단된 먼지량이 제1기준값 이하이면 제1단계 청소를, 판단된 먼지량이 제1기준값을 초과하고 제2기준값 이하이면 제2단계 청소를, 판단된 먼지량이 제2기준값을 초과하면 제3단계 청소를 로봇 청소기가 수행하도록 제어한다.

또한, 제어부는 제1단계 청소에서 제3단계 청소로 갈수록 로봇 청소기가 청소의 강도를 높게 하여 청소하도록 제어한다.

본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기는 먼지의 유입 여부 또는 먼지량을 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 먼지의 유입 여부 또는 먼지량에 따라 청소 영역을 구별하여 청소함으로써 청소 효율을 높일 수 있고, 청소 시간을 줄일 수 있다.

또한, 먼지를 감지함에 있어서, 감지 센서에 오류가 발생할 경우에 적절하게 대응하여 안정적인 청소 행정을 수행할 수 있다.

또한, 먼지 감지 유닛의 감지 기준값을 2개 이상으로 설정하여, 유입되는 먼지의 양에 따라 청소 강도를 조절할 수 있어서 효과적인 청소 행정을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 저면 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛이 먼지의 유입이 있음을 감지하는 신호를 도시한 그래프이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛이 먼지통에 먼지가 가득 찼음을 감지하거나 또는 오감지에 의한 신호를 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛이 먼지 유입 시 정상 동작을 하지 않는 경우에 로봇 청소기의 청소 수행 과정을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛이 먼지통의 가득 찼음을 감지하지 못하는 등, 정상 동작을 하지 않는 경우에 로봇 청소기의 청소 수행 과정을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛의 구조를 도시한 모식도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛의 구조를 도시한 모식도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛의 구조를 도시한 모식도이다.
도 15 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소 과정을 도시한 순서도이다.

이하, 각 실시예에 따른 먼지 감지 유닛 및 이를 구비한 로봇 청소기에 대하여 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 저면 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 로봇 청소기(10)는 본체(11)와 구동부(20), 클리닝부(30), 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

본체(11)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 일 예로 본체(11)는 원형으로 형성될 수 있다. 원형으로 형성되는 본체(11)는 회전 반경이 일정하여 주변 장애물과의 접촉을 피할 수 있고 방향 전환을 매우 쉽게 할 수 있다. 그리고 주행 중 주변 장애물에 걸려서 본체(11)가 움직이지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.

본체(11)에는 청소를 수행하기 위한 다양한 부분 즉, 구동부(20)와 클리닝부(30), 각종 센서(12, 13), 디스플레이부(14), 제어부(미도시)가 설치될 수 있다.

구동부(20)는 본체(11)가 청소 영역을 주행하도록 할 수 있다. 구동부(20)는 좌우 구동 바퀴(21a, 21b)와 캐스터(22)를 포함하여 구성될 수 있다. 좌우 구동 바퀴(21a, 21b)는 모터(미도시)에서 동력을 제공받을 수 있다. 또한, 좌우 구동 바퀴(21a, 21b)는 본체(11) 하부의 중앙 영역에 장착되고 캐스터(22)는 본체(11) 하부의 전방 영역에 장착되어 본체(11)가 안정된 자세를 유지하도록 할 수 있다.

한편, 좌우 구동 바퀴(21a, 21b)와 캐스터(22) 각각은 하나의 어셈블리로 구성되어 본체(11)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

클리닝부(30)는 본체(11)가 놓여 있는 바닥 및 그 주변에 먼지를 제거할 수 있다. 클리닝부(30)는 사이드 브러시(40)와 드럼 브러시 유닛(50), 먼지통(60)을 포함할 수 있다.

사이드 브러시(40)는 본체(11)의 저면의 테두리 일측에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 본체(11)의 중앙 영역을 벗어나서 본체(11)의 전방(F) 사선 방향으로 치우쳐서 장착될 수 있다.

사이드 브러시(40)는 본체(11)의 주변에 쌓인 먼지를 본체(11)가 놓여 있는 바닥으로 이동시킬 수 있다. 사이드 브러시(40)에 의해서 청소 범위가 본체(11)가 놓여 있는 바닥 주변 영역까지 확장될 수 있다. 특히 사이드 브러시(40)는 바닥과 벽의 경계가 되는 구석에 쌓인 먼지를 청소할 수 있다.

드럼 브러시 유닛(50)은 본체(11) 저면의 중앙 영역을 벗어난 위치에 장착될 수 있다. 본체(11) 저면의 중앙 영역에 설치된 좌우 구동 바퀴(21a, 21b)보다 본체(11)의 후방(R)으로 치우쳐진 위치에 장착될 수 있다.

드럼 브러시 유닛(50)은 본체(11)가 놓여 있는 바닥에 쌓인 먼지를 청소할 수 있다. 드럼 브러시 유닛(50)은 먼지 유입 경로를 형성하는 먼지 유입로(50a)를 포함하여 구성될 수 있고, 먼지 유입로(50a)에 마련되어 바닥의 먼지를 쓸어 내는 브러시 유닛(51)를 포함하여 구성될 수 있다.

브러시 유닛(51)은 롤러(51a)와, 롤러(51a)의 외주면에 박혀 있는 브러시(51b)를 포함하여 구성될 수 있다. 롤러(51a)는 모터에서 동력을 제공받을 수 있고, 롤러(51a)가 회전함에 따라 브러시(51b)는 바닥에 쌓인 먼지를 휘저을 수 있다. 롤러(51a)는 강체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 브러시(51b)는 탄성력을 가지는 다양한 재질로 형성될 수 있다.

브러시 유닛(51)은 청소 성능을 일정하게 유지하기 위해 등속 제어될 수 있다. 브러시 유닛(51)은 카펫과 같이 매끄럽지 않은 바닥 면을 청소하는 경우 매끄러운 바닥 면을 청소하는 경우에 비해서 회전 속도가 떨어질 수 있는데, 이때 전류 등을 더 공급하여 브러시 유닛(51)의 회전 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

먼지통(60)은 본체(11)의 후방(R)에 장착될 수 있다. 먼지통(60)의 유입구(64)는 드럼 브러시 유닛(50)의 먼지 유입로(50a)와 연통될 수 있다. 이에 브러시 유닛(51)이 쓸어 내는 먼지는 먼지 유입로(50a)를 통과하여 먼지통(60)에 저장될 수 있다.

먼지통(60)은 분리벽(63)에 의해서 큰 먼지통(61)과 작은 먼지통(62)으로 분리될 수 있다. 이에 대응하여 유입구(64)도 큰 먼지통(61)의 입구에 마련되는 제1유입구(64a)와 작은 먼지통(62)의 입구에 마련되는 제2유입구(64b)로 분리될 수 있다.

브러시 유닛(51)은 비교적 입자가 큰 먼지를 큰 먼지통(61)에 쓸어 담을 수 있고, 송풍 유닛(52)은 머리카락 등 부유하는 비교적 입자가 작은 먼지를 흡입하여 작은 먼지통(62)에 저장할 수 있다. 특히 제2유입구(64b)의 인접한 곳에는 브러시 청소부재(59)가 마련되어 브러시 유닛(51)에 감긴 머리카락 등을 걸러 낼 수 있다. 브러시 청소부재(59)에 걸러진 머리카락 등은 송풍 유닛(52)의 흡입력에 의해서 작은 먼지통(62)에 저장될 수 있다.

한편, 드럼 브러시 유닛(50)과 사이드 브러시 유닛(51), 먼지통(60) 각각은 하나의 어셈블리로 구성되어 본체(11)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.

각종 센서(12, 13)는 근접 센서(12) 와/또는 비전 센서(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 로봇 청소기(10)가 정해진 경로 없이 임의의 방향으로 주행하는 경우 즉, 맵이 없는 청소 시스템에서 로봇 청소기(10)는 근접 센서(12)를 이용하여 청소 영역을 주행하는 것이 가능하다. 반대로 로봇 청소기(10)가 정해진 경로를 따라서 주행하는 경우 즉, 맵을 필요로 하는 청소 시스템에서는 로봇 청소기(10)의 위치 정보를 입력받고 맵을 생성하기 위한 비전 센서(13)가 설치될 수 있다. 비전 센서(13)는 위치 인식 시스템의 일 실시예에 해당하는 것이고, 이 밖에 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

디스플레이부(14)는 로봇 청소기(10)의 각종 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들면 배터리 충전 상태 또는 먼지통(60)에 먼지가 가득 찼는지 여부, 로봇 청소기의 청소 모드, 휴면 모드 등을 나타낼 수 있다.

제어부(미도시)는 구동부(20)와 클리닝부(30)를 제어하여 청소 과정이 효율적으로 수행되도록 할 수 있다. 제어부는 각종 센서(12, 13)로부터 신호를 입력 받아 장애물을 회피할 수 있고, 주행 모드를 변경할 수 있다.

또한, 제어부는 먼지 감지 유닛(70, 도 4 및 도 5에서 도시)에서 신호를 입력 받음으로써 먼지통(60)에 먼지가 가득 찼다고 판단하는 경우 메인터넌스 스테이션(미도시)에 도킹하여 먼지통(60)의 먼지를 자동으로 비우거나 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.

또한, 제어부는 먼지 감지 유닛(70)으로부터 신호를 입력받음으로써 먼지가 유입되는 영역과 먼지가 유입되지 않는 영역을 구별하여 청소를 할 수 있다. 예를 들면 먼지가 유입되는 영역에서는 반복 주행 및 주행 속도를 늦추거나 브러시 유닛(51)의 회전력 또는 송풍 유닛(52)의 흡입력을 증가시켜 청소 효율을 높일 수 있다. 반대로 먼지가 유입되지 않는 지역에서는 청소 순서를 후 순위로 지정한다거나 주행 횟수를 줄이는 것이 가능할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도 4a 내지 도 5b를 통해 설명한다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 단면도이다. 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량을 감지하는 동작을 도시한 단면도이다.

도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 하나의 먼지 감지 유닛(70)으로 먼지의 유입과 먼지량을 동시에 감지할 수 있다. 발광부(71)와 수광부(72)를 구비한 먼지 감지 유닛(70)이 상호 대응하여 먼지통(60) 외부에 설치될 수 있다. 또한, 먼지 감지 유닛(70)의 발광부(71)와 수광부(72)는 대향형 또는 반사형으로 형성될 수 있다.

먼저, 도 4a에 도시된 로봇 청소기를 설명한다. 드럼 브러시 유닛(50)이 먼지를 쓸어 올리면 먼지 유입로(50a)를 통해 먼지통(60)으로 먼지가 유입된다. 먼지통(60)으로 유입되는 먼지는 일정한 이동 경로(5)를 가진다. 또한, 계속 먼지가 유입되면 먼지가 먼지통(60)에 기대하는 량만큼 차게 되는데, 이 상태를 먼지가 가득 찬 상태로 볼 수 있다. 가득 찬 먼지는 먼지통(60)에 소정의 형상(75)을 형성할 수 있다. 먼지 감지 유닛(70)은 드럼 브러시 유닛(50)을 통해 먼지통(60)에 유입되는 먼지의 유무를 감지하는데, 이렇게 감지된 먼지의 유무를 통해 제어부는 이동 경로(5) 상의 먼지를 감지함과 동시에 먼지가 쌓여서 기대하는 먼지량 만큼 되었는지를 판단한다.

즉, 로봇 청소기(10)는 청소를 수행하는 중 먼지를 유입하게 되고 유입된 먼지는 먼지통(60) 내부에 쌓인다. 먼지 유입 감지 유닛(70)은 발광부(71)와 수광부(72)가 대향형으로 형성되어 먼지 유입로에 위치하게 되면, 먼지통(60) 내부의 먼지가 쌓이다가 먼지 감지 유닛(70)의 위치까지 차 오르게 된다. 따라서 수광부(72)에 빛이 전달되지 않게 되므로 수신 감도가 급격히 낮아지는 현상이 발생하게 되어 먼지의 유입과 먼지량의 기대 수위를 동시에 감지할 수 있다.

그래서 먼지통(60)에 먼지가 쌓이게 되고 감지하고자 기대하는 먼지량이 쌓이게 되면, 먼지 감지 유닛(70)은 이동 경로(5)를 따라 이동하는 먼지와 먼지통(60)에 원하는 먼지량이 가득 찼는지를 모두 감지할 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 도 4a에서 보듯이, 먼지의 이동하는 경로(5)와 먼지가 가득 찬 형상의 경로가 교차하는 부분을 먼지 감지 유닛(70)이 감지하도록, 먼지 감지 유닛(70)이 먼지통(60) 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.

여기서 먼지 감지 유닛(70)의 발광부(71)와 수광부(72)가 설치되는 위치는, 먼지통(60)으로 유입되는 먼지가 다시 튀어 나오거나 먼지통(60)에 쌓인 먼지가 흘러 넘치는 먼지통(60)의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치이다. 즉, 먼지가 유입되는 먼지통(60)의 입구인 문턱 높이 이상인 위치를 감지하기 위해 먼지 감지 유닛(70)이 설치된다.

또한, 먼지통(60)의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는 먼지통(60) 쪽에 위치한다. 이는 먼지 감지 유닛(70)이 감지하는 위치가 로봇 청소기(10)의 본체(11) 쪽이 아니라 먼지통(60)에 있음을 나타낸다.

또한, 먼지통(60)의 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는 먼지통(60)의 문턱과 먼지통(60)의 천정 사이이고, 문턱쪽에 더 가깝다. 즉, 먼지통(60)의 문턱 주위를 감지하기 위해 먼지 감지 유닛(70)이 설치될 수 있으나 최적의 감지 성능을 발휘하기 위해서는 문턱 높이 이상의 위치에 설치되되, 먼지통(60)의 천정보다는 문턱에 더 가깝게 설치되어야 한다. 여기서 문턱에 가까운 정도는 유입되는 먼지의 종류 등에 따라 다르게 설계될 수 있다.

먼지가 유입되는 동안은 먼지 감지 유닛(70)이 먼지의 유입 여부를 판단한다. 또한, 먼지가 유입되고 쌓여서 먼지통(60)이 기대치 만큼 차게 되면 먼지통(60)에 먼지가 가득 찼음을 판단할 수 있다. 즉, 하나의 먼지 감지 유닛(70)으로 먼지의 유입 여부와 먼지통(60)에 먼지가 기대치 만큼 찼는지(가득 참)를 판단할 수 있다. 먼지의 유입 여부와 먼지통(60)에 먼지가 기대치 만큼 찼는지를 구별하여 감지하는 것은 후술할 도 6 및 도 7에 도시된 먼지 감지 유닛(70)의 신호를 통해서 알 수 있다.

다음, 도 5a에 도시된 로봇 청소기를 설명한다. 도 4a에 도시된 로봇 청소기(10)와 마찬가지로, 드럼 브러시 유닛(50)이 먼지를 쓸어 올리면 먼지통(60)으로 먼지가 유입되고, 먼지통(60)으로 유입되는 먼지는 일정한 이동 경로(5)를 가지며. 계속 먼지가 유입되면 먼지가 먼지통(60)에 기대치 만큼 차게 된다. 기대치 만큼 찬 먼지는 먼지통(60)에 소정의 형상(75)을 형성할 수 있다. 이 때, 먼지 감지 유닛(70)은 이동 경로(5) 상의 먼지를 감지하고, 이를 통해 먼지의 유입 여부와 동시에 먼지가 계속 쌓여서 기대치 만큼 찼는지를 판단할 수 있다.

다만, 도 5a에 도시된 로봇 청소기(10)의 실시예는 도 4a에 설명한 실시예와는 달리 먼지 감지 유닛(70)이 먼지통(60)의 입구 쪽을 감지할 수 있도록 설치된 것이다.

이와 같은 실시예는 먼지 감지 유닛(70)의 감지를 통해 먼지통(60)으로 유입되는 먼지의 유입 여부를 판단함과 동시에 먼지통(60)에 쌓인 먼지가 먼지통(60)에 가득 차서 흘러 넘치거나 먼지통(60) 입구 쪽에 먼지가 걸린 경우를 판단하기 위함이다(기대치 만큼 먼지가 쌓인 것은 아님). 즉, 먼지가 먼지통(60)에 쌓일 때, 먼지통(60) 안 쪽으로 먼지가 이동하지 않고 걸리거나, 먼지가 기대하는 량 만큼 쌓여 있으나 먼지 감지 유닛(70)이 이를 감지하지 못하는 형상을 이루는 경우이다.

이러한 상태를 판단하는 것은, 먼지의 유입 여부와 먼지통(60)에 먼지가 기대치 만큼 쌓였음(여기서는 먼지가 먼지통(60)의 입구에 쌓여서 펄럭거리는 상태)을 구별하여 판단하는 것으로서, 후술할 도 6 내지 도 8에 도시된 먼지 감지 유닛(70)의 신호를 통해서 알 수 있다.

또한, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛의 동작을 도시한 모식도이고, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛의 동작을 도시한 모식도이다.

도 4b 및 도 5b는 위에서 설명한 도 4a 및 도 5a의 모식도를 로봇 청소기(10) 하측에서 본 형상으로, 먼지 감지 유닛(70)이 먼지통(60)의 외부에 설치된 형상을 도시하고 있다.

도 4b는 도 4a에 대응하는 먼지 감지 유닛(70)의 설치 위치를 도시하고 있다. 즉, 먼지 감지 유닛(70)은 먼지통(60) 외부에 설치되고, 먼지 감지 유닛(70)의 발광부(71)에서 발신한 신호 중에서 수광부(72)에 도달하는 신호의 양을 통해 먼지의 유입 여부 및 먼지통(60)에 먼지가 기대치 이상이 되었는지를 판단한다.

도 5b는 도 5a에 대응하는 먼지 감지 유닛(70)의 설치 위치를 도시하고 있고, 먼지 감지 유닛(70)은 먼지통(60)의 입구 쪽의 먼지를 감지하고, 이를 통해 제어부는 먼지의 유입 여부 및 먼지통(60)에 먼지가 걸리거나 쌓인 먼지량이 많아서 흘러 넘치는 것을 판단한다.

다음으로, 하나의 먼지 감지 유닛(70)으로 먼지의 유입이 있는지와 먼지가 먼지통(60)에 기대치 만큼 찼음을 구별하는 방법에 대해서 도 6 내지 도 8를 통해 설명한다.

제어부는 먼지 감지 유닛(70)의 수광부에 수신되는 빔의 수광량의 시간에 따른 소정의 패턴을 통해, 드럼 브러시 유닛(50)을 통하여 먼지통(60)에 유입되는 먼지의 유무와 먼지통에 저장된 먼지량이 기대하는 량이 되었는지의 두 가지 정보를 구분하여 판단할 수 있다. 즉, 수광부(72)에 수신되는 하나의 신호 패턴을 가지고 두 가지 상태 중 어느 경우인지를 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛이 먼지의 유입이 있음을 감지하는 신호를 도시한 그래프이다. 도 7과 도 8은 먼지 감지 유닛이 먼지통에 먼지가 기대치 만큼 찼음을 감지하는 신호를 도시한 그래프이다.

먼저 도 6에 도시된 그래프는, 먼지 유로(50a)를 통해 먼지통(60)에 유입되는 먼지가 먼지 감지 유닛(70)의 감지 영역을 지나게 되는 경우, 발광부(71)에서 발신한 신호가 일시적으로 수광부(72)에 도달하지 않게 되는 것을 도시한 것이다. 그래프의 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 수광부(72)에 도달하는 신호의 강도를 나타낸다. 또한, 먼지의 크기에 따라 수광부(72)에 도달하지 않는 시간도 길어지기 때문에 이를 이용하여 먼지의 크기를 감지할 수 있다.

수광부(72)에서 수신되는 신호(Data)는 기본적으로 소정의 Threshold 값(Th)(제1 기준값) 보다 큰 값을 유지하면서, 먼지의 유입 시에는 순간적으로 Threshold 값 근처로 떨어졌다 올라온다. 떨어졌다가 올라오는 시간은 먼지의 크기에 비례한다. 이와 같은 먼지 감지 유닛(70)의 신호 패턴을 통해 제어부는 먼지의 유입 여부를 감지할 수 있다.

여기서 제1 기준값은 수광부(72)에서 수신되는 신호를 추종하여 변화하는 값이다. 즉, 고정값이 아니라 수광부(72)에서 수신되는 신호의 변화에 비례하여 변화하는 값이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 기준값은 수광량의 강도 500과 600 사이에서 수신 신호(Data)의 변화에 따라 변화한다. 여기서 수광량의 강도는 먼지의 종류에 따라 변화할 수 있다.

다음 도 7에 도시된 그래프는, 먼지가 먼지통(60)에 기대치 만큼 참으로 인해서, 먼지 감지 유닛(70)의 발광부(71)에서 발신한 신호가 수광부(72)에 도달하지 않게 된 것을 도시한 것이다. 먼지가 먼지통(60)으로 계속 유입되어 쌓이게 되면, 발광부(71)에서 발신한 신호를 쌓인 먼지가 가리게 되고, 수광부(72)가 수신하는 신호의 양은 점점 줄어들다가 나중에는 급격히 감소한 상태를 유지하게 된다. 수신 신호의 양(Data)이 소정의 임계치인 Threshold 값(Th)(제2 기준값) 이하로 유지될 때, 먼지통(60)에 먼지가 기대치 만큼 찼다고 판단한다.

여기서 제2 기준값은 도 6의 제1 기준값과 달리 수광부(72)에서 수신되는 신호를 추종하여 변화하는 값이 아니다. 즉, 제2 기준값은 먼지 감지 유닛(70)의 발광부(71)와 수광부(72) 사이에 먼지가 계속 존재함으로 인해서 발광부(71)에서 발생된 빔이 수광부(72)에 거의 도달하지 못한 경우의 수광량이다.

다음 도 8에 도시된 그래프는, 먼지통(60)의 입구 쪽을 감지하도록 먼지 감지 유닛(70)을 설치한 경우의 그래프이다. 도 7의 그래프와 비교해 보면, 도 7의 그래프를 나타내는 먼지 감지 유닛(70)의 설치 위치는 먼지통(60)에 쌓이는 먼지의 양이 기대하는 양에 도달한 것을 감지하는 위치이고, 도 8의 그래프를 나타내는 먼지 감지 유닛(70)의 설치 위치는 먼지통(60)에 쌓이는 먼지의 양이 기대하는 양에 도달한 것을 감지하는 위치인 동시에 먼지통(60)의 입구에 먼지가 흘러 넘치거나 입구(먼지통의 문턱 부분)에 먼지가 걸려서 펄럭거리는 것을 감지하는 위치이다.

즉, 먼지통(60) 입구에 먼지 감지 유닛(70)이 위치할 경우에 감지되는 수광량의 시간에 따른 그래프는, 도 7에 도시된 그래프 뿐만 아니라 도 8에 도시된 그래프를 포함할 수 있다.

먼지가 먼지통(60)에 먼지가 가득 차서 먼지통(60) 밖으로 흘러 나오거나 먼지가 먼지통(60) 입구에 걸려서 펄럭거리는 경우에는, 수광부(72)에서 수신하는 수광량 신호(Data)가 소정의 값인 Threshold 값(Th)(제3 기준값) 이하로 떨어지지는 않으나, 먼지 유입 시에 나타나는 신호(도 6에 도시된 신호)가 소정 시간 동안 반복적으로 나타난다. 즉, 수광부(72)에서 수니되는 빔의 수광량이 소정 시간 동안 제3 기준값 이하로 감소하였다고 원상태로 복귀하는 현상이 반복된다. 이러한 경우는 먼지통(60)에 먼지가 가득찬 경우는 아니나, 클리닝의 효율이 감소하는 경우이므로 역시 먼지통(60)을 비워야 할 상황으로 판단할 필요가 있다.

도 8에 도시된 시간에 따른 수광부(72)의 수광량의 변화를 살펴보면, 소정의 시간인 2000 Tick(1 Tick은 2ms임) 동안에 제3 기준값 이하의 수광량 값이 4번 나타났다. 즉, 한 구역을 청소하는 소정의 시간 동안에 먼지의 유입이 있다가 없다가 한 것을 나타내는 것이므로, 실제로 이 경우는 그 구역에 먼지는 없으나 먼지가 문턱 주변에 먼지가 걸려서 펄럭거리거나 흘러넘치는 경우라고 판단할 수 있다.

여기서 제3 기준값은 수광부(72)에서 수신되는 신호를 추종하여 변화하는 값이다. 즉, 고정값이 아니라 수광부(72)에서 수신되는 신호의 변화에 비례하여 변화하는 값이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제3 기준값은 수광량의 강도 500과 600 사이에서 시간에 따른 수신 신호(Data)의 변화에 따라 변화한다.

이와 같이 수광부(72)에서 수신하는 신호(Data)가 소정 시간 또는 소정 횟수로 반복적으로 나타나는 먼지 유입 감지 신호와 유사한 신호를 포함하는 경우, 먼지통(60) 입구 쪽에 먼지가 흘러 넘치거나 입구 쪽에 먼지가 걸려서 펄럭거리고 있는 것으로서 먼지통(60)에 먼지가 기대치 만큼 찬 것과 마찬가지로 먼지통(60)을 비워야 할 필요가 있는 경우이다.

다음으로, 먼지 감지 유닛(70)을 통해 판단할 수 있는 먼지의 유입 여부와 먼지통(60)에 먼지가 기대하는 량 만큼 찼는지를 기초로 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(10)가 청소 주행하는 과정 및 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 발생한 경우에 대처하는 로봇 청소기(10) 제어에 관해 도 9a 내지 도 11을 통해 설명한다.

먼저 청소 주행 과정을 설명한다.

로봇 청소기(10)의 청소 주행 패턴은 다양하게 구현될 수 있는데, 예를 들면 로봇 청소기(10)는 지그재그(zigzag) 방식과 랜덤(random) 방식, 나선(spiral) 방식, 벽면 추종(wall following) 방식 등 다양한 방식으로 주행할 수 있다. 비전 시스템을 이용하여 로봇 청소기(10)의 위치 정보를 인식하고, 청소 영역에 대한 맵을 생성하여 정해진 경로를 따라 주행할 수 있다.

또한, 로봇 청소기(10)가 청소를 효율적으로 수행하도록 로봇 청소기(10)의 주행 패턴을 변경할 수 있다. 즉, 먼지 감지 유닛(70)에서 신호를 받아 청소 영역을 먼지가 유입되는 영역과 먼지가 유입되지 않는 영역으로 구별하여 청소 임무를 다르게 수행할 수 있다. 예를 들면, 로봇 청소기(10)가 지그재그 방식 또는 랜덤 방식과 같이 임의의 방향으로 주행하는 동안 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입을 감지하는 경우, 제어부는 로봇 청소기(10)가 먼지가 유입되는 영역에서 나선(spiral) 방식으로 주행하도록 할 수 있고, 브러시 유닛(51)의 회전량을 증가시키거나 송풍 유닛(52)의 흡입량을 증가시킬 수 있다.

한편, 로봇 청소기(10)가 정해진 맵을 따라 주행하는 동안 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입을 감지하는 경우에, 제어부는 맵을 수정하여 먼지가 유입되는 영역에서 반복 주행하도록 할 수 있고, 주행 간격이 좁아지도록 맵의 간격을 더욱 촘촘하게 수정 할 수 있다. 또한, 브러시 유닛(51)의 회전량을 증가시키거나 송풍 유닛(52)의 흡입량을 증가시킬 수 있고, 주행 속도도 변경시킬 수 있다. 또한, 먼지가 감지된 영역은 우선 순위를 두어 먼저 청소하고 먼지가 감지되지 않은 영역을 나중에 청소할 수 있다.

이를 통해 먼지 감지 유닛(70)은 먼지 유입 여부(또는 먼지 유입량)을 정확하게 판단할 수 있다. 이를 구비하는 로봇 청소기(10)는 먼지가 유입되는 영역과 먼지가 유입되지 않는 영역을 구별함으로써 청소 효율을 더욱 높일 수 있고, 먼지가 많은 영역과 먼지가 적은 영역을 구별하여 청소함으로써 청소 효율을 높일 수 있고, 청소 시간을 줄일 수 있다.

다음으로 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 발생한 경우에 로봇 청소기(10)를 제어하는 과정에 대해 설명한다.

도 9a 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입 시 정상 동작을 하지 않는 경우에 로봇 청소기의 청소 수행 과정을 도시한 순서도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 먼지 감지 유닛(70)이 먼지통(60)에 먼지가 기대하는 량 만큼 찼는지를 감지하고 메인터넌스 스테이션(미도시)에 복귀하여 자동배출을 수행한 후, 먼지 감지 유닛(70) 이상 여부에 따른 로봇 청소기(10)의 청소 수행 과정을 도시한 순서도이다.

먼저 도 9에 도시된 바와 같이, 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입 시 정상 동작을 하지 않는 경우의 로봇 청소기(10) 제어 과정을 설명한다.

도9a는 청소 주행 중에(100) 먼지의 유입이 있는지 판단하고(110), 먼지 감지 유닛(70)에 의해 먼지의 유입이 감지되면 먼지의 유입이 있는 영역을 소정의 패턴으로 정밀하게 청소하거나 반복적으로 그 영역을 청소한다(120). 패턴 청소나 반복 청소 중에도 먼지의 유입 여부를 계속 감지하고(130), 먼지의 유입이 없으면 일반 청소 주행 단계(100)로 복귀하여 다른 영역으로 이동하여 계속 청소한다. 먼지의 유입이 계속 있으면, 패턴/반복 청소 횟수 또는 시간을 카운트한다(140). 이는 패턴/반복 청소가 이루어지는 것이 먼지의 유입이 계속 있어서 인지, 아니면 먼지 감지 유닛(70)에 이상(오류)이 있어서 인지를 판단하기 위함이다.

패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 이상인지를 판단한다(150). 만약 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 미만이면 현재 청소 영역에 먼지가 계속 유입되고 있는 것이므로, 현재 청소 영역을 패턴/반복 청소하는 단계 120으로 이동한다. 만약 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 이상이면 먼지가 유입되지 않으면서도 계속 패턴/반복 청소를 수행할 가능성이 높으므로, 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있는 것으로 판단하고 이에 따라 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 사용자에게 알린다(160). 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 사용자에게 알리는 것은 로봇 청소기(10)에서 발생하는 소리를 통해 알릴 수 있고 또는 디스플레이부(14)를 통해 시각적으로 알릴 수 있다.

또한, 도9b에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 도 9a와 달리 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 값 이상의 값을 가지면 패턴/반복 청소하는 일정 구역에서 다른 영역으로 탈출하여 청소 주행을 수행한다. 이는 도 9a에 도시된 실시예와 달리, 바로 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 사용자에게 알리지 않고, 일단 패턴/반복 청소 영역을 벗어나 다른 청소 영역에 대해 청소를 수행하고, 다른 청소 영역의 경우에도 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 값 이상이면 사용자에게 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 알려서, 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 좀 더 정확하게 체크하기 위함이다.

　도 9b에 도시된 청소 과정을 설명하면, 먼저 청소 주행 중에 먼지의 유입이 있는지 판단하고(101, 111), 먼지 감지 유닛에 의해 먼지의 유입이 감지되면 먼지의 유입이 있는 영역을 소정의 패턴으로 정밀하게 청소하거나 반복적으로 그 영역을 청소한다(121). 패턴 청소나 반복 청소 중에도 먼지의 유입 여부를 계속 감지하고(131), 먼지의 유입이 없으면 일반 청소 주행 단계(101)로 복귀하여 다른 영역으로 이동하여 계속 청소한다. 먼지의 유입이 계속 있으면, 패턴/반복 청소 횟수 또는 시간을 카운트한다(141). 이는 패턴/반복 청소가 이루어지는 것이 먼지의 유입이 계속 있어서 인지, 아니면 먼지 감지 유닛(70)에 이상(오류)이 있어서 인지를 판단하기 위함이다.

패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 이상인지를 판단한다(151). 만약 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 미만이면 현재 청소 영역에 먼지가 계속 유입되고 있는 것이므로, 현재 청소 영역을 패턴/반복 청소하는 단계 121로 이동한다.

만약 패턴/반복 청소의 횟수 또는 시간이 소정의 설정된 값 이상이면 먼지가 유입되지 않으면서도 계속 패턴/반복 청소를 수행할 가능성이 높은데, 이 때 9a와 달리, 패턴/반복 청소하는 일정 영역을 벗어나는 주행을 수행한다(161). 이후, 청소 영역을 벗어나는 주행이 소정의 시간 또는 횟수 이상인가 판단하고(171), 소정의 시간 또는 횟수 이상이면 먼지 감지 유닛에 이상이 있다고 판단하고, 사용자에게 먼지 감지 유닛의 이상을 알린다(181). 이 경우에도 역시 소리를 통해 알리거나 또는 디스플레이부(14)를 통해 시각적으로 알릴 수 있다.

다음으로 도 10에 도시된 바와 같이, 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입 시 정상 동작을 하지 않는 경우의 로봇 청소기(10) 제어 과정을 도 9a 및 도 9b와 차별되는 부분을 중심으로 설명한다.

도 10에 도시된 로봇 청소기 제어 과정은 도 9a 내지 도 9b와 달리, 패턴/반복 청소의 시간 또는 횟수가 소정 값 이상이면 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있다고 판단하고(250), 먼지 감지 유닛(70)의 이상 유무를 검사한다(260).

여기서 먼지 감지 유닛(70)의 이상 유무를 검사하는 것은 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 일 예로, 메인터넌스 스테이션으로 복귀한 상태에서, 로봇 청소기(10)의 드럼 브러시 유닛(50)의 동작을 멈춘 상태에서 로봇 청소기(10)를 작동시키고, 이 경우에도 먼지 감지 유닛(70)이 먼지 유입을 감지하면 먼지의 유입이 없음에도 먼지 감지 유닛(70)이 먼지의 유입을 감지하는 것이므로, 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있다는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 메인터넌스 스테이션과 결합한 상태가 아니라, 청소 주행을 수행하는 단계에서도 위에서 설명한 과정을 통해 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 감지할 수 있다. 일 예로, 로봇 청소기(10)를 제어하여 검사 모드로 전환시킬 수 있다. 검사 모드를 수행할 때에는, 소정의 주행 경로를 가지는 청소 주행에서 드럼 브러시 유닛(50)의 동작을 멈춘 상태에서 청소 주행을 수행한다. 즉, 검사 모드에서 먼지의 유입이 감지되면 드럼 브러시 유닛(70)의 동작이 없음에도 불구하고 먼지의 유입이 있는 것으로 판단하는 경우이므로, 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

즉, 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있는지 검사하는 경우, 메인터넌스 스테이션에 복귀한 상태 또는 일반 청소 주행 상태에서 모두 가능하다.

또한, 이상에서 살펴본 먼지 감지 유닛(70)의 이상 유무 판단은, 먼지 감지 유닛(70) 자체에 포함된 제어부를 통해 이루어지거나 또는 별도로 구비되는 제어부가 먼지 감지 유닛(70)을 통해 감지되는 신호를 전송받아 이루어질 수 있다.

이상 유무의 판단 결과, 이상이 없으면 다시 청소 주행 단계(200)로 복귀하고, 이상이 있으면 사용자에게 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 알린다(270, 280).

또한, 먼지통(60)을 비운 뒤에 위와 같은 먼지 감지 유닛(70)의 이상을 검사할 수 있다. 즉, 메인터넌스 스테이션으로 복귀 후 자동먼지배출 과정을 거친 후 먼지 감지 유닛의 이상 유무를 검사한다. 검사 후 이상이 있으면 사용자에게 소리 등으로 알릴 수 있다.

마지막으로 도 11에 도시된 바와 같이, 먼지 감지 유닛(70)이 먼지통(60)에 기대치 만큼의 먼지가 있는지 감지하는데 있어서 정상 동작을 하지 않는 경우에 로봇 청소기 제어 과정을 설명한다.

로봇 청소기(10)가 청소 주행 중에(300), 먼지통(60)이 기대하는 먼지량을 먼지 감지 유닛(70)이 감지하는 경우에는 메인터넌스 스테이션으로 복귀해서 먼지통(60)을 비우고, 기대하는 먼지량을 감지하지 않는 경우에는 계속 청소 주행을 수행한다(310, 320). 기대하는 먼지량을 감지하여 자동 배출을 수행하여 먼지통(60)을 비운 다음에(330), 먼지 감지 유닛의 이상 유무를 검사한다(340). 먼지 감지 유닛의 이상 유무 검사는 도 10에서 설명한 내용과 같다. 만약 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 있는 경우에는 이를 유지 보수할 수 있도록 사용자에게 알린다(350, 360). 만약 먼지 감지 유닛(70)에 이상이 없는 경우에는 청소 주행 단계인 300으로 이동하여 일반 청소 주행을 계속 수행한다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛 및 이를 포함하는 로봇 청소기에 대해 설명한다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기에 설치되는 먼지 감지 유닛의 다양 형태를 도시한 것이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예로서, 반사부(77)를 더 포함하는 먼지 감지 유닛(70)의 구조를 도시한 모식도이다. 먼지 감지 유닛(70)은 발광부(71)와 수광부(72) 외에도 반사 또는 굴절부(77)를 더 포함하는데, 반사 또는 굴절부(77)는 발광부(71)에서 발신한 신호를 반사시켜 신호의 이동 경로를 원하는 방향으로 변경한다. 여기서, 반사부 또는 굴절부(77)는 렌즈, 거울 등 여러 가지 형태로 이루어질 수 있으며, 신호를 반시키는 것 외에도 신호를 굴절시키는 형태를 포함한다. 즉, 반사 또는 굴절부(77)는 신호를 반사시켜 이동 경로를 변경할 수도 있고, 신호를 굴절시켜 신호의 이동 경로를 변경할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예인 반사부 또는 굴절부(77)가 다른 각도로 발신 시호를 반사시키는 먼지 감지 유닛의 구조(70)를 도시한 모식도이고, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예인 먼지 감지 유닛의 구조(70)를 도시한 모식도이다.

위에서 살펴본 바와 같이, 도 12 내지 도 14에 도시된 먼지 감지 유닛(70)은 　반사부(77)를 포함한다. 이러한 다양한 반사 또는 굴절부(77)를 구비한 먼지 감지 유닛(70)을 통해서, 발광부(71) 및 수광부(72)가 차지하는 공간을 줄일 수 있고, 특히 대향형이 갖는 공간상의 설치 제약 조건에서 벗어날 수 있다. 즉, 발광부(71)와 수광부(72)의 설치 공간 보다 작은 공간을 차지하는 반사 또는 굴절부(77)를 두어 신호의 방향을 바꿀 수 있고, 굳이 발광부(71)와 수광부(72)를 마주보게 설치하지 않아도 된다. 이를 통해, 드럼 브러시 유닛(50) 또는 하우징(54)과 인접하여 설치되어 있는 먼지통(60)에, 공간적 제약 없이 먼지 감지 유닛(70)을 자유롭게 설치할 수 있다. 또한, 반사 또는 굴절부(77)를 통해 나오는 신호는 기구 보조물인 슬릿 또는 경통판(미도시)에 의해 제한되거나 조절되어 진행될 수 있다. 또한, 반사 또는 굴절부(77)는 하나 이상이 설치되어 발광부(71)에서 발신한 신호를 여러 경로를 통해 수광부(72)에 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛을 포함하는 로봇 청소기(10)는 유입되는 먼지의 유무를 감지하거나 또는 먼지통(60)에 저장된 먼지량을 감지할 수 있다. 즉, 이러한 반사부 또는 굴절부(77)를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지 감지 유닛 및 이를 포함하는 로봇 청소기는, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 감지 유닛(70)이 먼지의 유입 여부와 먼지통(60)에 저장된 먼지량을 함께 감지하는 경우 뿐만 아니라, 먼지의 유입 여부 또는 먼지량 중 어느 하나를 감지하는 경우에도 적용될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소 과정을 도 15 내지 도 16을 통해 설명한다. 도 15 내지 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소 과정을 도시한 순서도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소 과정은 로봇 청소기(1)에 구비되는 먼지 감지 유닛(70)에 의해 감지된 먼지 유입 신호를 기초로 먼지량을 판단하고, 판단된 먼지량을 기설정된 두 개 이상의 기준값과 비교하여 청소의 강도가 다른 단계별 청소를 수행한다.

먼저 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 청소 주행을 수행한다(400). 청소 주행 중에 먼지 감지 유닛(70)이 먼지의 유입을 감지하면, 감지된 신호를 기초로 먼지통(60)에 유입되는 먼지량을 판단한다. 구체적으로, 먼지 감지 유닛(70)에 포함되는 발광부(71)에서 발신된 빔이 수광부(72)에서 얼마나 수신되었지를 기준으로 먼지통(60)에 유입되는 먼지량을 판단한다(410).

다음으로, 판단된 먼지량을 기설정된 두 개 이상의 기준값과 비교한다(420). 이러한 비교 결과에 기초하여 청소의 강도가 각기 다른 단계별 청소를 수행한다(430).

보다 자세하게 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기의 청소 과정을 설명하기 위해 도 16에 도시된 청소 과정을 설명한다.

먼저 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 청소 주행을 수행한다(500). 청소 주행 중에 먼지 감지 유닛(70)이 먼지의 유입을 감지하면, 감지된 신호를 기초로 먼지통(60)에 유입되는 먼지량을 판단한다. 구체적으로, 먼지 감지 유닛(70)에 포함되는 발광부(71)에서 발신된 빔이 수광부(72)에서 얼마나 수신되었지를 기준으로 먼지통(60)에 유입되는 먼지량을 판단한다(510).

다음으로, 판단된 먼지량(a)을 기설정된 제1기준값(b) 및 제2기준값(c)과 비교한다(520). 이는 도 15에서 살펴본 로봇 청소기(1)의 제어과정에서 기설정된 두 개 이상의 기준값이 두 개인 경우이다.

만약 판단된 먼지량(a)이 제1기준값(b) 이하이면 청소의 강도가 낮은 제1단계 청소를 수행하고(531, 541), 판단된 먼지량(a)이 제1기준값(b)을 초과하여 제2기준값(c) 이하이면 청소의 강도가 중간인 제2단계 청소를 수행하고(533, 543)), 판단된 먼지량(a)이 제2기준값(c)을 초과하면 제3단계 청소를 수행한다(545).

여기서 제1단계 내지 제3단계 청소를 구분하는 청소의 강도는 여러 가지 형태로 변형되어 실시될 수 있다. 즉, 로봇 청소기(1)의 드럼 브러시, 사이드 브러시의 회전수의 조절로 청소의 강도를 조절하거나, 로봇 청소기(1)의 흡입력의 조절로 청소의 강도를 조절하거나, 해당 영역을 반복적으로 청소하도록 주행 경로를 조절하여 청소의 강조를 조절하거나, 해당 영역의 주행 패턴을 변경하여 청소의 강도를 조절하거나, 해당 영역에 대한 청소 주행 유무로 청소의 강도를 조절할 수 있다.

구체적으로 도 16의 청소 과정의 경우에, 제1기준값은 먼지량이 적은(또는 먼지의 무게가 가벼운) 경우의 기준값(민감)이고, 제2기준값은 먼지량이 많은(또는 먼지의 무게가 무거운) 경우의 기준값(둔감)이다.

이를 기초로 판단된 청소의 강도가 낮은 제1단계 청소는 드럼 브러시, 사이드 브러시의 회전수를 작게 하거나, 흡입력을 약하게 하거나, 반복 청소 주행의 횟수를 작게 한다.

또한, 청소의 강도가 높은 제3단계 청소는 드럼 브러시, 사이드 브러시의 회전수를 크게 하거나, 흡입력을 강하게 하거나, 반복 청소 주행의 횟수를 크게 한다.

또한, 청소의 강도가 중간인 제2단계 청소는 드럼 브러시, 사이드 브러시의 회전수 또는 흡입력 또는 반복 청소 주행의 횟수를 제1단계 청소와 제3단계 청소의 중간으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 두 개의 기준값을 기초로 단계별 청소를 수행할 수 있는데, 청소 환경에 따라 여러 개의 기준값을 설정하여 단계별 청소를 수행할 수 있음은 물론이다.

위의 세 가지 청소 단계 중 어느 하나를 수행한 후에는 다시 먼지 감지 유닛(70)을 통해 먼지통(60)에 먼지의 유입이 있는지 여부를 판단한다(550).

만약 먼지의 유입이 있으면 다시 먼지량을 판단하는 단계 510으로 복귀하고, 먼지의 유입이 없으면 다른 영역으로 청소 주행을 시작하는 단계 500으로 복귀한다.

10: 로봇 청소기 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　20: 구동부
30: 클리닝부 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　40: 사이드 브러시
50: 드럼 브러시 유닛 　　　　　　　　　　　　　　　　　　60: 먼지통
70: 먼지 감지 유닛　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 71: 발광부
72: 수광부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 77: 반사부 또는 굴절부

Claims (24)

1. 본체;
   상기 본체를 주행시키는 구동부;
   상기 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛;
   상기 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통;
   클리닝을 수행하면서 상기 드럼 브러시 유닛을 통해 상기 먼지통에 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛;
   상기 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 상기 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하여 계속 소정 영역을 반복하여 청소하는 경우에,
   상기 소정 영역을 반복하여 청소하는 횟수 또는 시간이 소정의 값 이상일 때, 상기 먼지 감지 유닛이 반복적으로 청소하는 영역을 벗어나는 주행을 하도록 제어하는 로봇 청소기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 먼지 감지 유닛은,
   빔을 발신하는 발광부와 상기 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 수광부에 수신되는 상기 빔의 수광량에 따라, 상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 상기 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 로봇 청소기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 수광부에 수신되는 수광량의 시간에 따른 소정의 패턴을 기초로, 상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 상기 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지 여부를 판단하는 로봇 청소기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 수광부에 수신되는 상기 빔의 수광량이 소정 시간 동안 제1 기준값 이하로 감소하였다가 원 상태로 복귀하면
   상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있다고 판단하는 로봇 청소기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 빔의 수광량이 감소하여 제2 기준값 이하로 유지되면 상기 먼지통에 먼지가 기대하는 량이 되었다고 판단하는 로봇 청소기.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 수광부에 수신되는 상기 빔의 수광량이 소정 시간 동안 제3 기준값 이하로 감소하였다가 원 상태로 복귀하는 현상이 반복되면 상기 먼지통의 유입구에 먼지가 끼여 있거나 먼지가 흘러 넘치고 있다고 판단하는 로봇 청소기.
   　
7. 제2항에 있어서,
   상기 발광부와 수광부는,
   상기 먼지가 유입되는 유입로와 상기 먼지통에 쌓이는 먼지가 기대하는 량이 되는 소정의 경로가 교차하는 지점에 대향하여 위치하는 로봇 청소기.
8. 제2항에 있어서,
   상기 먼지통은 상기 발광부에서 발신한 빔이 투과하여 상기 수광부에서 수신되게 상기 빔이 통과할 수 있는 재질로 형성되는 로봇 청소기.
9. 제2항에 있어서,
   상기 발광부와 수광부는
   상기 유입되는 먼지가 다시 튀어 나오거나 상기 먼지통에 쌓인 먼지가 흘러 넘치는 상기 먼지통의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치에 설치되는 로봇 청소기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 먼지통의 문턱 높이 또는 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는 상기 먼지통 쪽에 위치하는 로봇 청소기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 먼지통의 문턱 높이 보다 높은 소정의 위치는,
    상기 먼지통의 문턱과 상기 먼지통의 천정 사이에 있고 상기 문턱쪽에 더 가까운 곳인 로봇 청소기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 먼지 감지 유닛이 먼지를 감지하는 영역과 먼지를 감지하지 않는 영역을 구별하고, 상기 먼지를 감지하는 영역을 반복적으로 또는 소정의 패턴으로 청소하도록 제어하는 로봇 청소기.
13. 삭제
14. 제1항에 있어서,
    상기 먼지 감지 유닛에 발생하는 오류를 검사하기 위해 복귀하는 메인터넌스 스테이션;을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하여 먼지가 없음에도 계속 소정 영역을 반복적으로 청소하는 경우에, 상기 메인터넌스 스테이션으로 복귀하도록 제어하거나 또는 사용자에게 상기 먼지 감지 유닛의 오류를 알리는 로봇 청소기.
15. 삭제
16. 삭제
17. 본체;
    상기 본체를 주행시키는 구동부;
    상기 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛;
    상기 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통;
    클리닝을 수행하면서 상기 드럼 브러시 유닛을 통해 상기 먼지통에 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛;
    상기 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 상기 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부; 및
    상기 먼지통으로부터 공기를 흡입하는 유동을 만들어 상기 먼지통을 비우는 메인터넌스 스테이션;을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하거나 또는 상기 먼지통의 먼지량이 기대하는 량 이상인 경우이거나 상기 먼지통의 유입구에 먼지가 끼여 있거나 먼지가 흘러 넘치고 있다고 판단되면 상기 메인터넌스 스테이션으로 복귀하도록 제어하는 로봇 청소기.
18. 본체;
    상기 본체를 주행시키는 구동부;
    상기 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛;
    상기 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통;
    빔을 발신하는 발광부와 상기 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고,
    상기 드럼 브러시 유닛을 통하여 유입되는 먼지의 유무를 감지하는 먼지 감지 유닛;
    상기 먼지 감지 유닛을 통해 감지된 먼지의 유무를 통해 상기 먼지통에 먼지가 유입되고 있는지 여부와 상기 먼지통에 유입되는 먼지가 쌓여서 기대하는 량이 되었는지를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 먼지 감지 유닛은,
    상기 발광부에서 발신한 빔이 상기 수광부에서 수신되도록 상기 빔을 소정의 경로로 반사시키거나 또는 굴절시키는 하나 이상의 반사부 또는 굴절부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 먼지 감지 유닛에 오류가 발생하여 계속 소정 영역을 반복하여 청소하는 경우에,
    상기 소정 영역을 반복하여 청소하는 횟수 또는 시간이 소정의 값 이상일 때, 상기 먼지 감지 유닛이 반복적으로 청소하는 영역을 벗어나는 주행을 하도록 제어하는 로봇 청소기.
19. 삭제
20. 본체;
    상기 본체를 주행시키는 구동부;
    상기 본체에 마련되고, 브러시와 회전 드럼을 통해 먼지를 쓸어 올리는 드럼 브러시 유닛;
    상기 드럼 브러시 유닛을 통하여 쓸어 올려진 먼지를 저장하는 먼지통;
    클리닝을 수행하면서 상기 드럼 브러시 유닛을 통해 상기 먼지통에 유입되는 먼지를 감지하는 먼지 감지 유닛;
    상기 먼지 감지 유닛의 감지신호를 기초로 상기 먼지통에 유입되는 먼지량을 판단하고, 판단된 먼지량을 기설정된 두 개 이상의 기준값과 비교하고, 비교 결과에 따라 로봇 청소기가 단계별 청소를 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하는 로봇 청소기.
21. 제20항에 있어서,
    상기 먼지 감지 유닛은 빔을 발신하는 발광부와 상기 발신된 빔을 수신하는 수광부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수광부에 수신되는 상기 빔의 수광량에 따라 상기 먼지통에 상기 먼지통에 유입되는 먼지량을 판단하는 로봇 청소기.
22. 제21항에 있어서,
    상기 단계별 청소는 상기 판단된 먼지량과 상기 두 개 이상의 기준값을 비교하여 청소의 강도를 구분하는 청소인 로봇 청소기.
23. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 판단된 먼지량과 제1기준값 및 제2기준값을 비교하여, 상기 판단된 먼지량이 상기 제1기준값 이하이면 제1단계 청소를, 상기 판단된 먼지량이 상기 제1기준값을 초과하고 상기 제2기준값 이하이면 제2단계 청소를, 상기 판단된 먼지량이 상기 제2기준값을 초과하면 제3단계 청소를 상기 로봇 청소기가 수행하도록 제어하는 로봇 청소기.
24. 제23항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1단계 청소에서 제3단계 청소로 갈수록 상기 로봇 청소기가 청소의 강도를 높게 하여 청소하도록 제어하는 로봇 청소기.

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