KR102080515B1 - 청소기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 청소기는, 상기 청소기 본체에 수용되는 먼지통; 상기 먼지통의 상부를 커버하는 먼지통 커버; 상기 먼지통 커버의 상단에 결합되는 손잡이; 상기 청소기 본체 주변의 정보를 감지하는 센싱 유닛; 및 상기 센싱 유닛을 상기 먼지통 커버에 대하여 상대적으로 회전시키는 회전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

청소기{A CLEANER}
본 발명은 청소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센싱 유닛이 회전 가능한 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 청소기는 흡입장치 및 먼지통을 구비한 청소기 본체와, 상기 청소기 본체에 연결되어 피 청소면에 근접한 상태로 청소를 실시하는 청소 노즐을 포함하여 구성된다.
상기 청소기는 사용자가 직접 수동으로 피 청소면에 청소를 실시하는 수동 청소기와, 청소기 본체 스스로 주행을 하면서 피 청소면에 청소를 실시하는 자동 청소기로 구분된다.
상기 수동 청소기는 상기 흡입장치가 전기 모터의 구동력에 의해 흡입력을 발생시킨 상태에서, 사용자가 상기 청소 노즐 또는 상기 청소기 본체를 손으로 잡은 상태로 상기 청소 노즐을 피 청소면 위에 올려놓으면, 상기 흡입력에 의해 상기 청소 노즐이 피 청소면 위에 있는 먼지를 비롯한 이물질을 흡입하고, 상기 흡입된 이물질은 상기 먼지통에 수거됨으로써, 상기 피 청소면의 청소가 실시된다.
또한, 상기 자동 청소기는 상기 흡입장치 및 상기 먼지통이 구비된 청소기 본체에, 주행 영역을 구획하고 주변 환경을 인지하여, 장애물을 회피하고, 낭떠러지 등을 감지하기 위해 다양한 센서 유닛(초음파 센서 및/또는 카메라 센서) 등이 더 설치되어, 상기 청소기 본체가 피 청소면 주위를 자동으로 주행하면서, 상기 흡입장치에서 생성된 흡입력에 의해 상기 청소 노즐이 피 청소면 위에 있는 이물질을 흡입하고, 상기 흡입된 이물질은 상기 먼지통에 수거됨으로써, 상기 피 청소면의 청소가 실시된다.
자동 청소기에서 사용되는 센서 유닛은 광을 일방향으로 조사하여 반사되는 광을 감지하는 광학 방식이나, 음파를 일 방향으로 방출하여 반사되는 음파를 감지하는 방식 등이 사용된다.
이러한 센서 유닛은 감지 방향에 대해 일정한 각도(화각) 내의 환경 정보를 수집할 수 있을 뿐이다.
종래의 자동 청소기는 센서유닛의 청소기 본체의 전방에 설치되고, 센서 유닛이 회전하거나 이동할 수 없어서, 센서 유닛이 감지할 수 있는 감지범위(화각)이 매우 제한적이 문제점이 존재한다.
한국공개특허 10-2017-0131289호에는 청소기 본체 전방에 센서 유닛이 고정된 청소기를 개시하고 있다. 종래의 자동 청소기는 센서유닛이 청소기의 본체의 진행방향으로 고정되므로, 측면 방향에 위치한 장애물 등을 인지하기 어려운 문제점이 존재한다.
한국공개특허 10-2017-0131289호
본 발명이 해결하려는 과제는 청소기의 진행 방향의 측방의 장애물을 정확하고 신속하게 인지할 수 있는 청소기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 청소기 진행방향을 전환하는 경우, 미리 청소기의 진행방향 쪽으로 센서를 회전시켜 진행방향 변경 시에 측방의 장애물을 정확하고 신속하게 인지할 수 있는 청소기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 센서 유닛을 고정하고 회전하는 센서 회전 모듈을 먼지통 커버에 설치하고, 먼지통 커버의 회전에 구속되게 하여서, 먼지통 분리를 방해하지 않고 센서 유닛이 회전되는 청소기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 청소기는, 센싱 유닛을 먼지통 커버에 대해 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 청소기는 센싱 유닛과 센싱 유닛을 회전시키는 회전 모듈이 손잡이와 먼지통 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 청소기는 청소기 본체, 상기 청소기 본체에 수용되는 먼지통, 상기 먼지통의 상부를 커버하는 먼지통 커버, 상기 먼지통 커버의 상단에 결합되는 손잡이, 상기 청소기 본체 주변의 정보를 감지하는 센싱 유닛 및 상기 센싱 유닛을 상기 먼지통 커버에 대하여 상대적으로 회전시키는 회전 모듈을 포함하고, 상기 센싱 유닛, 상기 회전 모듈은 상기 먼지통과 상기 손잡이 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 회전 모듈은 구동력을 공급하고 상기 먼지통 커버에 고정되는 구동 모터, 상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 회전되고, 상기 센싱 유닛의 적어도 일부를 수용하는 센서 브래킷 및 상기 센서 브래킷에 고정되고, 상기 먼지통 커버에 회전 가능하게 결합되는 회전 가이드를 포함할 수 있다.
상기 회전 모듈은 상기 구동 모터의 회전력을 상기 센서 브래킷으로 전달하는 적어도 하나의 기어를 포함할 수 있다.
상기 회전 가이드는 상기 먼지통 커버의 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 결합되는 링 형상을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 센싱 유닛과 전기적으로 연결된 회로 기판을 더 포함하고, 상기 회로 기판은 상기 회전 가이드에 결합될 수 있다.
상기 회로 기판은 상기 회전 가이드의 회전에 구속되어 상기 회전 가이드와 함께 회전될 수 있다.
상기 센서 브래킷은 상기 구동 모터를 감싸게 배치될 수 있다.
상기 센서 브래킷은 원형 궤도를 적어도 일부를 정의하는 브래킷 본체, 상기 브래킷 본체에 형성되어 상기 센서 유닛이 외부로 노출되게 수용되는 센서 수용부를 포함할 수 있다.
상기 브래킷 본체에는 상기 브래킷 본체의 내주면 보다 내측으로 돌출된 광 차단부가 더 형성될 수 있다.
상기 센서 브래킷은 상기 먼지통 커버의 측면의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
상기 회전 가이드에는 상기 구동 모터의 구동력을 전달받는 내적 기어가 형성될 수 있다.
상기 먼지통 커버는, 상기 청소기 본체에 힌지 결합되는 하부 먼지통 커버 상기 하부 먼지통 커버와 결합되고 상기 손잡이가 결합되는 상부 먼지통 커버 및 상기 하부 먼지통 커버와 상기 상부 먼지통 커버 사이에 상기 회전 모듈을 수용하는 회전모듈 수용부를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 센싱 유닛의 위치를 감지하는 센서 위치 감지 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 센서 위치 감지 모듈은, 상기 먼지통 커버에 설치되어 상기 회전 모듈의 회전 위치를 감지하는 포토 인터럽터를 포함할 수 있다.
상기 먼지통 커버는 상기 청소기 본체에 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 센싱 유닛의 회전축의 방향은 상기 먼지통 커버의 회전축의 방향과 교차될 수 있다.
상기 먼지통 커버는 상기 청소기 본체에 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 센싱 유닛, 상기 회전 모듈은 상기 먼지통 커버의 회전에 구속되어 함께 회전될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 청소기는, 청소기 주변 환경을 감지하는 센싱 유닛이 전방에 대해 일정 각도로 회전하여서, 센싱 유닛의 센싱 범위가 좌우로 넓은 이점이 존재한다.
본 발명은 센싱 유닛이 전방에 대해 일정 각도로 회전하여서, 진행 방향의 측방에 존재하는 장애물을 감지하기 용이하고, 청소기 본체가 회전하거나 방향을 전환하는 경우, 청소기 본체의 회전 예정 경로, 진행 예정 경로에 존재하는 장애물을 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 센서 유닛을 고정하고 회전하는 센서 회전 모듈이 먼지통 커버의 회전에 구속되게 하여서, 센서 유닛 및 센서 회전 모듈이 먼지통 분리를 방해하지 않고 먼지통 커버에 설치되는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 센싱 유닛 및 센서 회전 모듈이 먼지통과 손잡이의 사이에 배치되어서, 사용자가 손잡이를 잡고 먼지통을 분리할 때, 사용자에 의해 센싱 유닛 훼손될 염려가 없고, 사용자가 센싱 유닛의 방해 없이 먼지통을 분리할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 센싱 유닛의 회전 시에 센싱 유닛과 전기적인 신호로 연결된 회로 기판이 함께 회전되어서, 센싱 유닛의 회전에 의해 회로 기판과 센싱 유닛 간의 단절의 염려가 줄어드는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 다수의 기어를 사용하여서, 큰 기어 비를 이용하여 정밀한 위치 제어를 할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 센싱 유닛이 결합되는 센서 브래킷의 회전반경이 커서, 센싱 유닛이 제자리에서 회전하는 것 보다 넓은 화각을 제공하고, 청소기 본체의 측면 등에 의해 센싱 유닛의 화각이 제한되지 않는 이점이 존재한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 청소기를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서 먼지통을 분리한 상태의 청소기를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 유닛과, 회전 모듈을 포함하는 먼지통 커버의 사시도,
도 4는 도 3과 다른 방향에서 바라본 도 3의 먼지통의 커버의 사시도,
도 5는 도 3의 먼지통 커버의 정면도,
도 6은 도 3의 먼지통 커버의 측면도,
도 7은 도 3의 먼지통 커버에서 상부 먼지통 커버를 제거한 사시도,
도 8은 도 3의 먼지통 커버에서 상부 먼지통 커버를 제거한 분해 사시도,
도 9는 도 3의 먼지통 커버에서 상부 먼지통 커버를 제거한 평면도,
도 10은 도 9에서 센싱 유닛이 회전된 상태를 보여주는 도면,
도 11은 센싱 유닛이 회전된 상태에서 먼지통 커버의 외부 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 " 연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 표시장치를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 청소기를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 청소기를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에서 먼지통을 분리한 상태의 청소기를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 청소기(100)는 청소기 본체(110), 청소 노즐(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다.
일 실시예의 청소기(100)는 먼지통(140)의 상부를 커버하는 먼지통 커버(190)와, 센싱 유닛(130)을 먼지통 커버(190)에 대하여 상대적으로 회전시키는 회전 모듈을 더 포함할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다. 청소기 본체(110)는 청소기(100)를 구성하는 각종 부품들이 수용되는 공간을 형성할 수 있다.
청소기 본체(110)는 자동모드 및 수동모드 중 하나로 사용자에 의해 선택되어 주행할 수 있다. 청소기 본체(110)에는 자동모드 및 수동모드 중 하나를 사용자가 선택하는 모드선택 입력부가 구비될 수 있다. 사용자가 모드선택 입력부에서 자동모드를 선택하는 경우, 청소기 본체(110)는 로봇청소기처럼 자동으로 주행할 수 있다. 또한, 사용자가 모드선택 입력부에서 수동모드를 선택하는 경우, 청소기 본체(110)는 사용자의 힘에 의해 끌리거나 밀리면서 수동으로 주행할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 청소기 본체(110)를 주행시키는 휠(150)이 구비된다. 휠(150)은 모터(미도시)와, 모터의 구동력에 의해 회전되는 적어도 하나의 휠을 포함할 수 있다. 모터의 회전 방향은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 휠(150)의 휠은 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
휠(150)은 청소기 본체(110)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 휠(150)에 의해 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
각각의 휠(150)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 휠(150)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
제어부가 휠(150)의 구동을 제어함으로써, 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.
휠(150)은 청소기 본체(110)는 하부에 구비되어 청소기 본체(110)를 주행시킨다. 휠(150)은 원형의 바퀴들로만 구성될 수도 있고, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결되어 구성될 수도 있으며, 원형의 바퀴들과, 원형의 롤러들이 벨트 체인으로 연결된 것이 조합되어 구성될 수도 있다. 휠(150)의 휠은 상부가 청소기 본체(110) 내에 배치될 수 있고, 하부는 청소기 본체(110)의 하측으로 돌출될 수 있다. 휠(150)의 휠은 적어도 하부가 피 청소면인 바닥면에 접촉된 채로 구비되어, 청소기 본체(110)를 주행시킬 수 있다.
휠(150)은 청소기 본체(110)의 좌측 및 우측에 각각 설치될 수 있다. 청소기 본체(110)의 좌측에 배치된 휠(150) 및 청소기 본체(2000)의 우측에 배치된 휠(150)은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 즉, 청소기 본체(110)의 좌측에 배치된 휠(150)은 적어도 하나의 제1 기어를 통해 서로 연결될 수 있고, 제1 기어를 회전시키는 제1 주행모터의 구동력에 의해 회전될 수 있다. 또한, 청소기 본체(110)의 우측에 배치된 휠(150)은 적어도 하나의 제2 기어를 통해 서로 연결될 수 있고, 제2 기어를 회전시키는 제2 주행모터의 구동력에 의해 회전될 수 있다.
제어부는 제1 주행모터 및 제2 주행모터 각각의 회전축의 회전속도를 제어하여 청소기 본체(110)의 주행방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 주행모터 및 제2 주행모터 각각의 회전축이 동시에 동일한 속도로 회전되는 경우 청소기 본체(110)는 직진할 수 있다. 또한, 제어부는 제1 주행모터 및 제2 주행모터 각각의 회전축이 동시에 서로 다른 속도로 회전되는 경우 청소기 본체(110)는 좌측 또는 우측으로 선회할 수 있다. 제어부는 청소기 본체(110)를 좌측 또는 우측으로 선회시키기 위해, 제1 주행모터 및 제2 주행모터 중 어느 하나는 구동시키고, 다른 하나는 정지시킬 수도 있다.
청소기 본체(110)의 내부에는 서스펜션 유닛이 설치될 수 있다. 서스펜션 유닛은 코일스프링을 포함할 수 있다. 서스펜션 유닛은 코일스프링의 탄성력을 이용하여 청소기 본체(110)가 주행 시 휠(150)으로부터 전달되는 충격 및 진동을 흡수할 수 있다.
또한, 서스펜션 유닛에는 청소기 본체(110)의 높이를 조절하는 승강 유닛이 설치될 수 있다. 승강 유닛은 서스펜션 유닛에 상하로 이동 가능하게 설치되고, 청소기 본체(100)에 결합될 수 있다. 따라서, 승강 유닛이 서스펜션 유닛에서 상측으로 이동되는 경우 청소기 본체(100)는 승강 유닛과 함께 상측으로 이동될 수 있고, 승강 유닛이 서스펜션 유닛에서 하측으로 이동되는 경우 청소기 본체(100)는 승강 유닛과 함께 하측으로 이동될 수 있다. 청소기 본체(100)는 승강 유닛에 의해 상하로 이동되어 높이가 조절될 수 있다.
휠(150)의 휠은 청소기 본체(110)가 딱딱한 바닥면을 주행할 시에는 청소 노즐(120)의 저면부가 바닥면에 밀착된 상태로 이동되면서 바닥면을 청소할 수 있다. 그런데, 피 청소면인 바닥면에 카펫(carpet)이 깔려 있을 경우, 휠(150)의 휠에서 슬립이 발생하여 청소기 본체(110)의 주행성능이 저하될 수 있을 뿐만 아니라, 청소 노즐(120)이 카펫을 빨아 당기는 힘에 의해 청소기 본체(110)의 주행성능이 저하될 수 있다.
하지만, 승강 유닛은 휠(150)의 휠의 슬립율에 따라 청소기 본체(110)의 높이를 조절하기 때문에, 청소 노즐(120)의 저면부가 피 청소면에 밀착되는 정도를 조절할 수 있어서, 피 청소면의 재질에 구애 받지 않고 청소기 본체(110)의 주행성능을 유지시킬 수 있다.
한편, 청소기 본체(110)의 좌측에 배치된 휠(150)의 휠이 제1 기어를 통해 제1 주행모터와 연결된 상태로 배치되고, 청소기 본체(110)의 우측에 배치된 휠(150)의 휠이 제2 기어를 통해 제2 주행모터와 연결된 상태로 배치된다면, 제1 주행모터 및 제2 주행모터가 정지된 상태에서 사용자가 청소기 본체(110)를 수동모드로 주행시키고자 할 때 좌우측 휠(150)들의 휠은 모두 회전되지 못하게 된다. 따라서, 청소기 본체(110)의 수동모드에서는 좌우측 휠(150)들의 휠 및 제1,2 주행모터의 연결을 해제하여야만 한다. 이를 위해, 청소기 본체(110)의 내부에는 청소기 본체(110)의 자동모드일 때 좌우측 휠(150)들의 휠 및 제1,2 주행모터를 연결하고, 청소기 본체(110)의 수동모드일 때 좌우측 휠(150)들의 휠 및 제1,2 주행모터의 연결을 해제하는 클러치가 배치되는 것이 바람직하다.
청소기 본체(110)에는 청소기(100)의 전장품에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 먼지통(140) 수용부(112)가 구비되며, 먼지통(140) 수용부(112)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다.
먼지통(140) 수용부(112)는, 청소기 본체(110)의 전방과 상방으로 개구된 형태를 가지고, 청소기 본체(110)의 전방(F)측에서 후방(R)측을 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 먼지통(140) 수용부(112)는 청소 본체(110)의 전방부가 전방, 상측(U) 및 하측(D)이 개방되어 형성될 수 있다.
먼지통(140) 수용부(112)는, 청소기의 종류에 따라, 다른 위치(예를 들어, 청소기 본체(110)의 뒤쪽)에 형성될 수도 있다.
먼지통(140)은 먼지통(140) 수용부(112)에 착탈 가능하게 결합된다. 먼지통(140)의 일부는 먼지통(140) 수용부(112)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 전방을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구(142)와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구(143)가 형성되며, 먼지통(140)이 먼지통(140) 수용부(112)에 장착 시, 입구(142)와 출구(143)는 먼지통(140) 수용부(112)의 내 측벽에 형성된 제1 개구(116) 및 제2 개구(117)와 각각 연통되도록 구성된다.
청소기 본체(110) 내부에 형성된 흡기유로는 청소 노즐(120)부터 제1 개구(116)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2 개구(117)부터 배기구까지의 유로에 해당한다.
이러한 구성에 따라, 청소 노즐(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140) 내의 적어도 하나의 여과부(예를 들어, 사이클론, 필터 등)를 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구를 통하여 외부로 배출된다.
청소기 본체(110)에는 먼지통(140) 수용부(112)에 수용된 먼지통(140)을 덮는 먼지통 커버(190)가 배치된다. 먼지통 커버(190)는 청소기 본체(110) 일측에 힌지 연결되어 회동 가능하도록 구성될 수 있다. 먼지통 커버(190)는 먼지통 수용부(112)의 개방된 상측을 덮어서 먼지통(140)의 상측을 덮을 수 있다. 아울러, 먼지통 커버(190)는 청소기 본체(110)로부터 분리되어 착탈 가능하게 구성될 수도 있다.
먼지통 커버(190)가 먼지통(140)을 덮도록 배치된 상태에서, 먼지통 수용부(112)에 대한 먼지통(140)의 분리가 제한될 수 있다. 먼지통 커버(190)는 청소기 본체(110)에 힌지(194) 의해 회전 가능하게 결합된다. 힌지(194)는 먼지통 커버(190)가 수평 방향(상세히는 좌우방향(LeRi))과 나란한 축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
먼지통 커버(190)는 하나의 부품으로 구성될 수도 있고, 실시 예의 먼지통 커버(190)는 상부 먼지통 커버(191)와, 하부 먼지통 커버(192)를 포함할 수 있다. 먼지통 커버(190)의 구성에 대해서는 후술한다.
먼지통 커버(190)의 하측면에는 결합 돌기(미도시)가 돌출 형성되고, 먼지통(140)(141)의 상측면에는 결합 돌기가 삽입되어 결합되는 결합홈(141)이 형성된다. 먼지통 커버(190)가 먼지통 수용부(112)의 상측을 덮으면 결합 돌기는 결합홈(141)으로 삽입된다. 따라서, 먼지통(140)은 먼지통 커버(190)에 결합되어 청소기 본체(110)로부터 분리 불가능한 상태가 된다. 이와 반대로, 먼지통 커버(190)가 먼지통 수용부(112)의 상측을 개방하면 결합 돌기(132d)는 결합홈(141)으로부터 빠져나오는 것에 의해, 먼지통(140)은 먼지통 커버(190)로부터 결합이 해제되어 청소기 본체(110)로부터 분리 가능한 상태가 된다.
먼지통 커버(190)의 상단에는 손잡이(114)가 구비된다. 손잡이(114)에는 상술한 촬영부(115)가 배치될 수 있다. 이 때, 촬영부(115)는 전방과 상방을 함께 촬영할 수 있도록 청소기 본체(110)의 바닥면에 대하여 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
촬영부(115)는 청소기 본체(110)에 구비되어, 청소기의 동시적 위치추정 및 주행 지도 작성(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)을 위한 영상을 촬영할 수 있다. 촬영부(115)에 의해 촬영된 영상은, 주행 영역의 지도를 생성하거나 주행 영역 내의 현 위치를 감지하는 데 이용된다.
촬영부(115)는 청소기 본체(110)의 주위와 관련된 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다. 즉, 촬영부(115)는 청소기(100)와 피촬영 대상체의 원근거리를 산출하는 3차원 뎁스 카메라(3D Depth Camera)일 수 있다. 이에 따라, 3차원 좌표 정보에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
구체적으로, 촬영부(115)는 청소기 본체(110)의 주위와 관련된 2차원 영상을 촬영할 수 있으며, 촬영된 2차원 영상에 대응되는 복수의 3차원 좌표 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서 촬영부(115)는 기존의 2차원 영상을 획득하는 카메라를 2개 이상 구비하여, 2개 이상의 카메라에서 획득되는 2개 이상의 영상을 조합하여, 3차원 좌표 정보를 생성하는 스테레오 비전 방식으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 실시예에 따른 촬영부(115)는 본체의 전방을 향해 하측으로 제1 패턴의 광을 조사하는 제1 패턴 조사부와, 본체의 전방을 향해 상측으로 제2 패턴의 광을 조사하는 제2 패턴 조사부 및 본체의 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함할 수 있다. 이로써, 영상 획득부는 제1 패턴의 광과 제2 패턴의 광이 입사된 영역의 영상을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에서 촬영부(115)는 단일 카메라와 함께 적외선 패턴을 조사하는 적외선 패턴 방출부를 구비하고, 적외선 패턴 방출부에서 조사된 적외선 패턴이 피촬영 대상체에 투영된 모양을 캡쳐함으로써, 촬영부(115)와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 촬영부(115)는IR(Infra Red) 방식의 촬영부(115)일 수 있다.
또 다른 실시예에서 촬영부(115)는 단일 카메라와 함께 빛을 방출하는 발광부를 구비하고, 발광부에서 방출되는 레이저 중 피촬영 대상체로부터 반사되는 일부를 수신하며, 수신된 레이저를 분석함으로써, 촬영부(115)와 피촬영 대상체 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이러한 촬영부(115)는 TOF(Time of Flight) 방식의 촬영부(115)일 수 있다.
구체적으로, 위와 같은 촬영부(115)의 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 일 예에서, 촬영부(115)는 제1 및 제2 레이저를 구비할 수 있으며, 제1 레이저는 서로 교차하는 직선 형태의 레이저를 조사하고, 제2 레이저는 단일의 직선 형태의 레이저를 조사할 수 있다. 이에 따르면, 최하단 레이저는 바닥 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용되고, 최상단 레이저는 상부의 장애물을 감지하는 데에 이용되며, 최하단 레이저와 최상단 레이저 사이의 중간 레이저는 중간 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용된다.
센싱 유닛(130)은 먼지통 커버(190)의 하부에 배치될 수 있으며, 센싱 유닛(130)은 먼지통(140)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)에 배치되어, 청소기 본체(110)가 위치하는 환경과 관련된 정보를 감지한다. 센싱 유닛(130)은 필드 데이터(field data)를 생성하기 위하여 환경과 관련된 정보를 감지한다.
센싱 유닛(130)은 청소기(100)가 장애물과 부딪히지 않도록 주변 지형지물(장애물 포함)을 감지한다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 외부의 정보를 감지할 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 주변의 사용자를 감지할 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소기(100) 주변의 물체를 감지할 수 있다.
아울러, 센싱 유닛(130)은, 청소기의 감지 기능 및 로봇 청소기의 주행 기능을 향상시키기 위해, 패닝(panning: 좌우로의 이동) 및 틸팅(tilting: 상하로 경사지게 배치)이 가능하도록 구성된다.
센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110) 앞쪽에 배치되고, 먼지통(140)과 손잡이(114)의 사이에 배치된다. 센싱 유닛(130)은, 외부 신호 감지 센서, 장애물 감지 센서, 낭떠러지 감지 센서, 하부 카메라 센서, 상부 카메라 센서, 엔코더, 충격 감지 센서 및 마이크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 신호 감지 센서는 청소기(100)의 외부 신호를 감지할 수 있다. 외부 신호 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서(Infrared Ray Sensor), 초음파 센서(Ultra Sonic Sensor), RF 센서(Radio Frequency Sensor) 등일 수 있다. 이에 따라, 외부 신호에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
청소기(100)는 외부 신호 감지 센서를 이용하여 충전대가 발생하는 안내 신호를 수신하여 충전대의 위치 및 방향에 대한 정보를 감지할 수 있다. 이때, 충전대는 청소기(100)가 복귀 가능하도록 방향 및 거리를 지시하는 안내 신호를 발신할 수 있다. 즉, 청소기(100)는 충전대로부터 발신되는 신호를 수신하여 현재의 위치를 판단하고 이동 방향을 설정하여 충전대로 복귀할 수 있다.
장애물 감지 센서는 전방의 장애물을 감지할 수 있다. 이에 따라, 장애물에 대한 필드 데이터가 생성된다.
장애물 감지 센서는 청소기(100)의 이동 방향에 존재하는 물체를 감지하여 생성된 필드 데이터를 제어부에 전달할 수 있다. 즉, 장애물 감지 센서는 청소기(100)의 이동 경로 상에 존재하는 돌출물, 집안의 집기, 가구, 벽면, 벽 모서리 등을 감지하여 그 필드 데이터를 제어부에 전달할 수 있다.
장애물 감지 센서는, 일 예로, 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, 지자기 센서 등일 수 있다. 청소기(100)는 장애물 감지 센서로 한 가지 종류의 센서를 사용하거나 필요에 따라 두 가지 종류 이상의 센서를 함께 사용할 수 있다.
낭떠러지 감지 센서(Cliff Sensor)는, 다양한 형태의 광 센서를 주로 이용하여, 청소기 본체(110)를 지지하는 바닥의 장애물을 감지할 수 있다. 이에 따라, 바닥의 장애물에 대한 필드 데이터가 생성된다.
낭떠러지 감지 센서는 장애물 감지 센서와 같이 발광부와 수광부를 구비한 적외선 센서, 초음파 센서, RF 센서, PSD(Position Sensitive Detector) 센서 등일 수 있다.
예를 들어, 낭떠러지 감지 센서는 PSD 센서일 수 있으나, 복수의 서로 다른 종류의 센서로 구성될 수도 있다. PSD 센서는 장애물에 적외선을 발광하는 발광부와, 장애물로부터 반사되어 돌아오는 적외선을 수광하는 수광부를 구비하되, 일반적으로 모듈 형태로 구성된다. PSD 센서를 이용하여, 장애물을 감지하는 경우, 장애물의 반사율, 색의 차이에 상관없이 안정적인 측정값을 얻을 수 있다.
제어부는 낭떠러지 감지 센서가 지면을 향해 발광한 적외선의 발광신호와 장애물에 의해 반사되어 수신되는 반사신호 간의 적외선 각도를 측정하여, 낭떠러지를 감지하고 그 깊이에 대한 필드 데이터를 획득할 수 있다.
하부 카메라 센서는 청소기(100)의 이동 중 피청소면에 대한 이미지 정보(필드 데이터)를 획득한다. 하부 카메라 센서는, 다른 말로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor)라 칭하기도 한다. 하부카메라 센서는, 센서 내에 구비된 이미지 센서로부터 입력되는 하방 영상을 변환하여 소정 형식의 영상 데이터(필드 데이터)를 생성할 수 있다. 하부 카메라 센서를 통해 인식된 영상에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
하부 카메라 센서를 이용하여, 제어부는 이동 로봇의 미끄러짐과 무관하게 이동 로봇의 위치를 검출할 수 있다. 제어부는 하부 카메라센서에 의해 촬영된 영상 데이터를 시간에 따라 비교 분석하여 이동 거리 및 이동방향을 산출하고, 이를 근거로 이동 로봇의 위치를 산출할 수 있다.
상부 카메라 센서는 청소기(100)의 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 청소기(100) 주변을 촬영할 수 있다. 청소기(100)가 복수의 상부 카메라 센서들을 구비하는 경우, 카메라 센서들은 일정 거리 또는 일정 각도로 이동 로봇의 상부나 옆면에 형성될 수 있다. 상부 카메라 센서를 통해 인식된 영상에 대한 필드 데이터가 생성될 수 있다.
엔코더는 휠(150)의 휠을 동작시키는 모터의 동작과 관련된 정보를 감지할 수 있다. 이에 따라, 모터의 동작에 대한 필드 데이터가 생성된다.
충격 감지 센서는 청소기(100)이 외부의 장애물 등과 충돌시 충격을 감지할 수 있다. 이에 따라, 외부의 충격에 대한 필드 데이터가 생성된다.
마이크는 외부의 소리를 감지할 수 있다. 이에 따라서, 외부의 소리에 대한 필드 데이터가 생성된다.
본 실시예에서, 센싱 유닛(130)은 영상 센서를 포함한다. 본 실시예에서 필드 데이터는 영상 센서가 획득한 영상 정보 또는 영상 정보로부터 추출된 특징 점 정보이나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
한편, 먼지통 수용부(112)의 개방된 하측에는 젠더(미도시)가 배치될 수 있다. 젠더는 청소기 본체(110)에 결합되어 청소기 본체(110)의 일부를 구성할 수 있다. 즉, 젠더가 청소기 본체(110)에 결합된 상태일 때 젠더는 청소기 본체(110)와 동일한 구성으로 해석될 수 있다. 젠더 위에는 이물질을 저장하는 먼지통(140)이 안착될 수 있다. 젠더는 청소기 본체(110) 및 청소 노즐(120)을 연결할 수 있다. 젠더는 청소기 본체(110)의 흡기 유로와 청소 노즐(120)의 흡기유로를 연결할 수 있다.
청소 노즐(120)은 먼지가 포함된 공기를 흡입하거나 바닥을 닦도록 이루어진다. 여기서, 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 청소 노즐(120)은 흡입 모듈로 명명될 수 있고, 바닥을 닦도록 이루어지는 청소 노즐(120)은 걸레 모듈로 명명될 수 있다.
청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 모듈이 청소기 본체(110)로부터 분리되면, 분리된 흡입 모듈을 대체하여 걸레 모듈이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 모듈을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.
청소 노즐(120)이 먼지가 포함된 공기를 흡입한 후에 바닥을 닦는 기능을 함께 갖추도록 구성될 수도 있다.
청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)의 하부에 배치될 수도 있고, 도시된 바와 같이 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치될 수도 있다. 일측은 청소기 본체(110)가 정 방향으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다. 청소 노즐(120)은 휠(150)보다 전방에 배치되어, 일부가 먼지통(140)보다 전방으로 돌출될 수 있다.
본 도면에서는, 청소 노즐(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 청소 노즐(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 청소 노즐(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.
청소기 본체(110)의 내부에는 흡입모터가 설치될 수 있다. 흡입모터의 회전축에는 임펠러(미도시)가 결합될 수 있다. 흡입모터가 구동되어 회전축과 함께 임펠러가 회전되는 경우 임펠러는 흡입력을 생성시킬 수 있다.
청소기 본체(110)의 내부에는 흡기유로가 형성될 수 있다. 흡입모터의 구동력에 의해 생성된 흡입력에 의해 피 청소면으로부터 먼지를 비롯한 이물질이 청소 노즐(120)로 유입되고, 청소 노즐(120)로 유입된 이물질은 흡기유로로 유입될 수 있다.
청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)가 자동모드로 주행하는 경우 피 청소면인 바닥면을 청소할 수 있다. 청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)의 전방면 중 바닥면에 인접하게 배치될 수 있다. 청소 노즐(120)의 저면부에는 공기의 흡입이 이루어지는 흡입구가 형성될 수 있다. 청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)에 결합된 상태일 때 흡입구가 바닥면을 향해 배치될 수 있다.
청소 노즐(120)은 젠더를 통해 청소기 본체(110)에 결합될 수 있다. 청소 노즐(120)은 젠더를 통해 청소기 본체(110)의 흡기유로와 연통될 수 있다. 청소 노즐(120)은 청소기 본체(110)의 전방면에 배치된 먼지통(140)보다 아래에 배치될 수 있다.
청소 노즐(120)은 저면부에 흡입구가 형성된 케이스를 포함할 수 있으며, 케이스 내에는 브러쉬 유닛이 회전 가능하게 구비될 수 있다. 케이스는 브러쉬 유닛이 내부에 회전 가능하게 구비될 수 있도록 빈 공간을 제공할 수 있다. 브러쉬 유닛은 좌우로 길게 형성된 회전축과, 회전축의 외둘레에 돌출 배치되는 브러쉬를 포함할 수 있다. 브러쉬 유닛의 회전축은 케이스의 좌측면 및 우측면에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
브러쉬 유닛은 브러쉬가 케이스의 저면부에 형성된 흡입구를 통해 하부가 돌출되도록 배치되어서, 흡입모터가 구동되는 경우 흡입력에 의해 회전되면서 피 청소면인 바닥면 위에서 먼지를 비롯한 이물질을 쓸어 올릴 수 있고, 이렇게 쓸어 올려진 이물질은 흡입력에 의해 케이스의 내부로 흡입될 수 있다. 브러쉬는 이물질이 쉽게 붙지 않도록 마찰전기가 생성되지 않는 재질로 형성됨이 바람직하다.
젠더는 청소기 본체(110)의 전방면에 결합될 수 있다. 젠더는 청소기 본체(110) 및 청소 노즐(120)을 연결할 수 있다. 청소 노즐(120)은 젠더에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 젠더는 먼지통(140)의 하측을 지지할 수 있다.
먼지통(140)은 청소기 본체(110)의 전방면에 탈착 가능하게 결합되고, 하측이 젠더에 의해 지지될 수 있다. 먼지통(140)은 내부가 빈 원통형 케이스를 포함할 수 있다. 원통형 케이스의 내부에는 청소기 본체(110)의 흡기유로를 통해 흡입된 공기에서 이물질 및 공기를 분리하는 여과부가 배치될 수 있다.
여과부는 복수의 싸이클론을 포함할 수 있다. 여과부에서 걸려진 먼지를 비롯한 이물질은 먼지통(140)의 내부로 낙하하여 수용될 수 있고, 공기만이 먼지통(140)의 외부로 빠져나간 후 흡입모터의 흡입력에 의해 흡입모터 측으로 이동된 후 청소기 본체(110)의 외부로 빠져나갈 수 있다.
먼지통(140)의 하측면은 개구될 수 있고, 이 개구된 먼지통(140)의 하측면은 뚜껑(145)에 의해 차폐될 수 있다. 뚜껑(145)은 일측이 먼지통(140)에 회전 가능하게 결합되어 개폐될 수 있다. 뚜껑(145)이 개방되는 경우 먼지통(140)의 개구된 하측은 개방될 수 있고, 먼지통(140)에 수용된 이물질은 먼지통(140)의 개구된 하측을 통해 낙하할 수 있다. 사용자는 먼지통(140)을 청소기 본체(110)에서 분리시킨 후, 뚜껑을 열어 먼지통(140)에 수용된 이물질을 버릴 수 있다. 먼지통(140)이 청소기 본체(110)에 결합된 상태일 때, 먼지통(140)은 젠더 위에 안착된다. 즉, 먼지통(140)의 뚜껑은 젠더의 상측에 안착된다.
상기와 같이, 청소 노즐(120)은 피 청소면인 바닥면에 밀착된 상태로 구비되어 청소기 본체(110)의 자동모드 주행시에 바닥면을 자동으로 청소할 수 있다. 하지만, 사용자가 수동으로 청소를 하기를 원할 시엔 사용자는 청소기 본체(110)에 구비된 모드선택 입력부를 통해 청소기 본체(110)의 수동모드 주행을 입력한 후, 청소 노즐(120)을 청소기 본체(110)에서 탈거한 후, 수동 청소 노즐을 청소기 본체(110)에 결합하여 수동 청소를 할 수 있다. 수동 청소 노즐은 벨로우즈 형태의 긴 호스를 포함할 수 있으며, 이러한 경우 수동 청소 노즐은 호스 부근이 청소기 본체(110)와 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 청소기(100)는 센싱 유닛(130)을 먼지통 커버(190)에 대해 상대적으로 회전시켜서, 좌우 방향의 장애물을 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.
이하, 센싱 유닛(130), 센서 회전모듈과 이들이 결합되는 먼지통 커버(190)에 대해 상술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 유닛(130)과, 회전 모듈을 포함하는 먼지통 커버(190)의 사시도, 도 4는 도 3과 다른 방향에서 바라본 도 3의 먼지통(140)의 커버의 사시도, 도 5는 도 3의 먼지통 커버(190)의 정면도, 도 6은 도 3의 먼지통 커버(190)의 측면도, 도 7은 도 3의 먼지통 커버(190)에서 상부 먼지통 커버(191)를 제거한 사시도, 도 8은 도 3의 먼지통 커버(190)에서 상부 먼지통 커버(191)를 제거한 분해 사시도, 도 9는 도 3의 먼지통 커버(190)에서 상부 먼지통 커버(191)를 제거한 평면도이다.
도 3 내지 도 9를 참조하면, 센싱 유닛(130)이 청소기 본체(110)의 측면에 상하 방향을 따라 길게 배치된 것을 보이고 있다. 센싱 유닛(130)은 제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)를 포함한다.
제1레이저(132a)는 청소기(100)의 전방 하측을 향하여 레이저를 조사하고, 제2레이저(132b)는 청소기(100)의 전방 상측을 향하여 레이저를 조사하도록 이루어진다. 제1레이저(132a)와 제2레이저(132b)는 상하 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제1레이저(132a)의 하부에 제2레이저(132b)가 배치된 것을 보이고 있다.
카메라(132c)는 기설정된 촬영 영역 내에서, 제1레이저(132a)와 제2레이저(132b)에 의해 조사되는 레이저를 촬영하도록 이루어진다. 기설정된 촬영 영역은 바닥으로부터 로봇 청소기(100)의 상단까지의 영역을 포함한 다. 따라서, 로봇 청소기(100)가 주행하는 전방의 장애물이 감지될 수 있으며, 로봇 청소기(100)가 상부의 장애물에 부딪히거나 끼이는 문제가 방지될 수 있다.
설정된 촬영 영역은, 예를 들어, 상하 방향(즉, 수직 방향)의 화각 105도, 좌우 방향(즉, 수평 방향)의 화각 135도, 그리고 25미터 전방 내의 영역이 될 수 있다. 기설정된 촬영 영역은 제1 및 제2레이저(132a, 132b)의 설치 위치, 제1 및 제2레이저(132a, 132b)의 조사 각도, 로봇 청소기(100)의 높이 등 다양한 요인에 의해 변경될 수 있다.
제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)는 청소기 본체(110)의 상하 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제2레이저(132b)의 하부에 카메라(132c)가 배치된 것을 보이고 있다.
제1레이저(132a)는 청소기 본체(110)의 측면에 대하여 하향 경사지게 배치되고, 제2레이저(132b)는 청소기 본체(110)의 측면에 대하여 상향 경사지게 배치된다.
센싱 유닛(130)은 윈도우부(133) 및 케이스(134)를 더 포함한다.
윈도우부(133)는 제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)를 덮도록 배치되고, 투광성을 가진다. 여기서, 투광성이라 함은 입사되는 빛의 적어도 일부가 투과되는 성질로서, 반투광성을 포함하는 개념이다.
윈도우부(133)는 합성수지 재질이나 유리 재질로 형성될 수 있다. 윈도우부(133)가 반투광성을 가지는 경우, 재질 자체가 반투광성을 가지도록 형성될 수도 있고, 재질 자체는 투광성을 가지되 재질에 부착되는 필름이 반투광성을 가지도록 형성될 수도 있다.
케이스(134)는 후술하는 회전 모듈에 장착되고, 제1레이저(132a), 제2레이저(132b), 카메라(132c) 및 윈도우부(133)를 고정하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 케이스(134)는 윈도우부(133)의 적어도 일부를 수용하도록 이루어진다. 케이스(134)는 합성수지 재질이나 금속 재질로 형성될 수 있으며, 불투광성을 가진다.
센싱 유닛(130)의 좌우 방향(즉, 수평 방향)의 화각 135도이나, 센싱 유닛(130)이 장애물이 좌우 양단에 부분적으로 인식되는 경우, 장애물인지 판별할 수 없고, 좁은 화각으로 인해 청소기의 회전 동작이나 방향 전환 시에 신속하고 정확하게 장애물을 판단하지 못한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 실시예는 회전모듈을 통해 센싱 유닛(130)을 좌우 방향으로 회전시킬 수 있다.
먼지통 커버(190)는 센싱 유닛(130)을 고정하는 센서 브래킷(210)이 적어도 전방 또는 전방과 측방에 노출되도록 설치되는 공간을 가질 수 있다.
구체적으로, 먼지통 커버(190)는 청소기 본체에 힌지 결합되는 하부 먼지통 커버(192)와 하부 먼지통 커버(192)와 결합되고 손잡이(114)가 결합되는 상부 먼지통 커버(191) 및 하부 먼지통 커버(192)와 상부 먼지통 커버(191) 사이에 회전 모듈을 수용하는 회전모듈 수용부를 포함할 수 있다.
하부 먼지통 커버(192)는 상부 먼지통 커버(191)와 결합되고, 적어도 먼지통 커버(190)의 하부 외관과 측방 외관의 일부를 정의한다. 하부 먼지통 커버(192)에는 힌지(194)가 형성된다. 하부 먼지통 커버(192)는 상부 먼지통 커버(191)와 함께 회전 모듈을 수용하는 회전모듈 수용부(193)를 정의할 수 있다.
상부 먼지통 커버(191)는 하부 먼지통 커버(192)의 상부에 결합되고, 먼지통 커버(190)의 상부 외관과 측방 외관의 일부를 정의한다.
회전 모듈 수용부(193)는 하부 먼지통 커버(192)와 먼지통 커버(190) 사이에 회전 모듈을 수용하는 회전모듈 수용부를 포함할 수 있다. 회전 모듈 수용부(193)는 적어도 전방이 개구된 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 회전 모듈 수용부(193)는 상부 먼지통 커버(191)의 하부가 전단에서 중앙까지 함몰되고, 하부 먼지통 커버(192)의 상부가 전단에서 중앙까지 함몰되어 정의될 수 있다.
회전 모듈 수용부(193)는 회전 모듈이 거치되는 거치부(192b)와, 거치부(192b)에 형성되어 회전 모듈의 회전 가이드(220)가 가이드되는 가이드 레일(192a)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 거치부(192b)는 하부 먼지통 커버(192)에 형성되고, 전방과 측방으로 개구된 판 형상이다. 회전 모듈의 센서 브래킷(210)에 대응되는 원형 형상을 가질 수 있다. 거치부(192b)의 중앙에는 회전 모듈의 구동 모터(231)가 설치된다. 거치부(192b)의 후방은 하부 먼지통 커버(192)의 일부가 상부로 돌출되어 센서 브래킷(210)의 측면의 일부를 감싸게 배치될 수 있다.
가이드 레일(192a)은 거치부(192b)의 테두리에 배치된다. 구체적으로, 가이드 레일(192a)은 하부 먼지통 커버(192)에서 상하방향과 나란한 축을 중심으로 하는 원 궤도를 정의할 수 있다. 가이드 레일(192a)에는 회전 가이드(220)가 슬라이딩 되게 결합된다. 가이드 레일(192a)은 하부 먼지통 커버(192)에 형성된 홈, 돌출부 등으로 구성될 수 있다.
센싱 유닛(130), 회전 모듈은 먼지통 커버(190)의 회전에 구속되어 함께 회전될 수 있다. 이 때, 센싱 유닛(130)의 회전 방향과, 먼지통 커버(190)의 회전 방향은 서로 교차되는 방향일 수 있다. 구체적으로, 센싱 유닛(130)의 회전축의 방향은 먼지통 커버(190)의 회전축의 방향과 교차될 수 있다. 센싱 유닛(130)의 회전축이 상하방향으로 연장되고, 먼지통 커버(190)의 회전축은 좌우 방향으로 연장될 수 있다.
회전 모듈은 센싱 유닛(130)을 먼지통 커버(190)에 대하여 상대적으로 회전시킬 수 있다. 센싱 유닛(130) 및 회전 모듈은 먼지통(140)과 손잡이(114) 사이에 배치될 수 있다. 회전 모듈은 센싱 유닛(130)을 청소기 본체(110)에 대하여 상대적으로 좌우로 틸트시킬 수 있다. 센싱 유닛(130)의 틸트 각도는 전방을 중심으로 좌, 우 각각 45도 일수 있다. 센싱 유닛(130)은 회전 모듈에 의해 먼지통과 수직적으로 중첩되고 센싱 유닛(130)에서 수평 방향으로 이격된 임의의 축을 중심으로 회전시킨다. 즉, 센싱 유닛(130)위 회전축은 센싱 유닛(130)과 중첩되지 않게 배치된다.
구체적으로, 회전 모듈은 상부 먼지통 커버(191)의 일부와 하부 먼지통 커버(192)의 일부 사이에 배치될 수 있고, 회전 모듈 전체는 상부 먼지통 커버(191)의 일부 및 하부 먼지통 커버(192)의 일부와 수직 방향 및 전후 방향에서 중첩되게 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 먼지통 커버(190) 및 본체 보다 전방으로 돌출되게 배치되어서, 주변 환경을 감지할 때, 청소기에 의해 화각이 가리는 것을 방지할 수 있다. 센싱 유닛(130)은 회전 모듈 보다 전방에 위치될 수 있다.
예를 들면, 회전 모듈은 구동력을 공급하고 먼지통 커버(190)에 고정되는 구동 모터(231), 구동 모터(231)의 구동력을 전달받아 회전되고, 센싱 유닛(130)의 적어도 일부를 수용하는 센서 브래킷(210) 및 센서 브래킷(210)에 고정되고, 먼지통 커버(190)에 회전 가능하게 결합되는 회전 가이드(220)를 포함할 수 있다.
구동 모터(231)는 회전 가이드(220) 또는/및 센서 브래킷(210)에 구동력을 공급하고 먼지통 커버(190)에 고정된다. 구체적으로, 구동 모터(231)는 하부 먼지통 커버(192)에서 거치부(192b)에 배치된다. 바람직하게는, 구동 모터(231)는 하부 먼지통 커버(192)에서 가이드 레일(192a)이 형성하는 원의 내부에 위치될 수 있다.
회전 모듈은 구동 모터(231)의 회전력을 센서 브래킷(210)으로 전달하는 적어도 하나의 기어를 포함할 수 있다. 센서 브래킷(210)이 회전 가이드(220)에 결합된 경우, 기어는 회전 가이드(220)에 구동 모터(231)의 회전력을 전달할 수 있다.
복수의 기어는 기어 어셈블리로 명명될 수 있다. 구동 모터(231)는 수평 방향과 나란한 회전축을 중심으로 회전력을 생성하고, 회전 가이드(220)는 수직 방향과 나란한 회전축을 중심으로 회전될 수 있다.
기어 어셈블리는 구동 모터(231)의 회전 축에 결합된 웜 기어(232)와, 웜 기어(232) 치합되는 평 기어(233)와, 평 기어(233)와 치합되고 회전 가이드(220)에 형성되는 내적 기어(224)를 포함할 수 있다. 평 기어(233)는 수직 방향을 회전축으로 회전되고, 내적 기어(224)는 수직 방향을 회전축을 회전된다.
회전 가이드(220)는 센서 브래킷(210)에 고정되고, 먼지통 커버(190)에 회전 가능하게 결합된다. 센서 브래킷(210)은 회전 가이드(220)의 회전에 구속되어 함께 회전된다. 회전 가이드(220)는 센서 브래킷(210)과 일체로 형성될 수 있다.
회전 가이드(220)의 상부에 센서 브래킷(210)이 결합된다. 회전 가이드(220)는 센서 브래킷(210) 및 센싱 유닛(130)의 회전 경로를 가이드 한다.
예를 들면, 회전 가이드(220)는 먼지통 커버(190)의 가이드 레일(192a)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 링 형상 또는 링 형상의 일부를 정의하는 형상일 수 있다.
구체적으로, 회전 가이드(220)는 원 궤도를 정의하는 가이드 본체(221)와, 가드 본체에서 반경 방향으로 돌출되는 보스와 가이드 본체(221)에서 중심 방향으로 연장되는 기판 지지부(223)를 포함할 수 있다.
가이드 본체(221)는 하부 먼지통 커버(192)의 가이드 레일(192a)에 슬라이딩 결합된다. 가이드 본체(221)는 수직 방향을 축으로 하는 원 궤도를 정의하고, 수직 방향을 축으로 하여 회전된다.
기판 지지부(223)는 센싱 유닛(130)과 전기적으로 연결된 회로 기판(300)이 지지된다. 회로 기판(300)이 회전 가이드(220)에 지지되면, 센싱 유닛(130)의 회전 시에 회로 기판(300)이 함께 회전되므로, 센싱 유닛(130)이 회전하더라고 회로 기판(300)과 센싱 유닛(130)의 연결이 해제될 가능성이 줄어 들게 된다. 즉, 회로 기판(300)은 회전 가이드(220) 결합되어, 회전 가이드(220)의 회전에 구속되어 회전 가이드(220)와 함께 회전된다.
회전 가이드(220)에는 구동 모터(231)의 구동력을 전달받는 내적 기어(224)가 형성된다. 내적 기어(224)는 가이드 본체(221)의 내주면의 적어도 일부에 형성된다. 내적 기어(224)는 가이드 본체(221)의 회전 반경에 대응되는 길이를 가진다. 내적 기어(224)는 평 기어(233)와 치합된다.
구동 모터(231)의 구동력으로 평 기어(233)가 회전되고, 평 기어(233)가 회전 되면 내적 기어(224)에 연결된 회전 가이드(220)가 회전하게 되고, 회전 가이드(220)가 회전되면 회전 가이드(220)에 구속된 센서 브래킷(210) 및 센싱 유닛(130)이 회전하게 된다.
센서 브래킷(210)은 센싱 유닛(130)과 결합된다. 센서 브래킷(210)은 센싱 유닛(130)을 센서 브래킷(210)이 외부로 노출되게 센싱 유닛(130)을 구속한다. 센서 브래킷(210)은 센싱 유닛(130)과 후크, 체결부재 등에 의해 결합될 수 있다.
센서 브래킷(210)은 구동 모터(231)를 감싸게 배치될 수 잇다. 센서 브래킷(210)의 내부에 구동 모터(231)가 위치되어서 외부에 구동 모터(231)가 노출되지 않을 수 있다. 구동모터는 센서 브래킷(210)의 내부에 위치될 수 있다. 물론, 평 기어(233) 및 웜 기어(232)도 센서 브래킷(210)의 내부에 위치될 수 있다.
센서 브래킷(210)은 먼지통 커버(190)의 측면의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 구체적으로, 센서 브래킷(210)은 먼지통 커버(190)의 전면 일부, 양 측면 일부를 구성할 수 있다. 센서 브래킷(210)은 회전 가이드(220)에 의해 회전되면서, 먼지통 커버(190)의 전면 및 측면으로 노출될 수 있다.
센서 브래킷(210)은 센싱 유닛(130)을 결합한 상태에서 회전 가이드(220)와 함께 회전되면서, 회전 가이드(220), 구동 모터(231) 등이 노출되는 것을 제한한다. 따라서, 회전 가이드(220)는 센서 브래킷(210)의 하단에 내삽될 수 있다.
구체적으로, 센서 브래킷(210)은 원형 궤도를 적어도 일부를 정의하는 브래킷 본체(211)와 브래킷 본체(211)에 형성되어 센서 유닛이 외부로 노출되게 수용되는 센서 수용부(212)를 포함할 수 잇다.
브래킷 본체(211)는 회로 기판(300)이 결합되는 결합부가 형성될 수도 있다. 브래킷 본체(211)에는 브래킷 본체(211)의 내주면 보다 내측으로 돌출된 광 차단부(213a, 213b)가 형성될 수 있다.
광 차단부(213a, 213b)는 후술하는 센싱 유닛(130)의 위치를 감지하는 센서 위치 감지 모듈(240)이 피 감지 대상이 된다. 광 차단부(213a, 213b)는 센서 위치 감지 모듈(240)에서 방출된 광을 차단한다. 구체적으로, 광 차단부(213a, 213b)는 브래킷 본체(211)의 내주면 보다 브래킷 본체(211)의 중심 방향으로 돌출되고, 브래킷 본체(211)의 내주면 보다 작은 원형 궤도의 일부 영역을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 광 차단부(213a, 213b)는 적어도 서로 이격되어 2개가 설치될 수 있다. 광 차단부(213a, 213b)는 센서 위치 감지 모듈(240)에서 방출되는 광을 차단하는 재질을 포함한다.
실시예는 센싱 유닛(130)의 위치를 감지하는 센서 위치 감지 모듈(240)을 더 포함할 수 있다. 센서 위치 감지 모듈(240)은 광학적인 방법에 의해 센싱 유닛(130)의 위치를 감별할 수 있다. 구체적으로, 센서 위치 감지 모듈(240)은 먼지통 커버(190)에 설치되어 회전 모듈의 회전 위치를 감지하는 포토 인터럽터를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 포터 인터럽터는 광 차단부(213a, 213b)가 이동하는 경로에 광을 발출하는 발광부(미도시)와 발광부에서 방출된 광을 감지하는 수광부(미도시)를 포함할 수 있다. 광 차단부(213a, 213b)가 임의의 위치에 위치되면 발광부에서 방출되는 광을 차단하여서 포터 인터럽터는 센싱 유닛(130)의 위치를 판단할 수 있다.
바람직하게는, 포터 인터럽터는 하부 먼지통 커버(192)에 설치되고, 발광부와 수광부는 광 차단부(213a, 213b)가 이동하는 궤도와 교차되는 방향에서 광 차단부(213a, 213b)가 이동하는 궤도와 중첩되게 배치될 수 있다. 센서 위치 감지 모듈(240)은 브래킷 본체(211)의 내부에 위치된다.
도 10은 도 9에서 센싱 유닛(130)이 회전된 상태를 보여주는 도면, 도 11은 센싱 유닛(130)이 회전된 상태에서 먼지통 커버(190)의 외부 사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 센싱 유닛(130)은 청소기의 직진 주행이나 평상 시에 회전 가이드(220)의 중심 축에서 전방을 바라보게 위치된다.
제어부는 청소기 본체가 회전하거나, 방향 전환을 하거나, 기타 측방의 환경 정보를 수집할 필요가 있는 경우, 센싱 유닛(130)을 회전시킬 수 있다.
구체적으로, 구동 모터(231)가 회전되면 웜 기어(232)와 평 기어(233)가 회전되고, 평 기어(233)에 치합된 회전 가이드(220)가 회전된다. 회전 가이드(220)가 회전되면 회전 가이드(220)에 구속된 센서 브래킷(210)과 센싱 유닛(130)이 함께 회전된다. 회전 가이드(220)가 회전되면 센싱 유닛(130)이 바라보는 방향이 전방에서, 측방으로 변경된다.
센싱 유닛(130)이 센서 브래킷(210)과 함께 회전되더라도, 센서 브래킷(210)의 링 형상이어서, 센서 브래킷(210) 내부 구동 모터(231) 등이 외부에 노출되지 않고, 먼지통 커버(190)와, 손잡이(114)는 회전되지 않게 된다. 따라서, 센싱 유닛(130)이 측방을 바라보게 위치된 상태에서도 손잡이(114)를 잡고 먼지통 커버(190)를 개방할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 청소기 본체 120 : 청소 노즐
130 : 센싱 유닛 140 : 먼지통
190 : 먼지통 커버 210 : 센서 브래킷
220 : 회전 가이드 231 : 구동 모터
240 : 센서 위치 감지 모듈

Claims (17)

  1. 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 수용되는 먼지통;
    상기 먼지통의 상부를 커버하는 먼지통 커버;
    상기 먼지통 커버의 상단에 결합되는 손잡이;
    상기 청소기 본체 주변의 정보를 감지하는 센싱 유닛; 및
    상기 센싱 유닛을 상기 먼지통 커버의 외주면을 기준으로 이를 따라서 이동시키는 회전 모듈을 포함하고,
    상기 센싱 유닛 및 상기 회전 모듈은 상기 먼지통과 상기 손잡이 사이에 배치되는 청소기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 모듈은,
    구동력을 공급하고 상기 먼지통 커버에 고정되는 구동 모터;
    상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 회전되고, 상기 센싱 유닛의 적어도 일부를 수용하는 센서 브래킷; 및
    상기 센서 브래킷에 고정되고, 상기 먼지통 커버에 회전 가능하게 결합되는 회전 가이드를 포함하는 청소기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 모듈은,
    상기 구동 모터의 회전력을 상기 센서 브래킷으로 전달하는 적어도 하나의 기어를 포함하는 청소기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 가이드는 상기 먼지통 커버의 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 결합되는 링 형상인 청소기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 센싱 유닛과 전기적으로 연결된 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 회로 기판은 상기 회전 가이드에 결합되는 청소기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 회전 가이드의 회전에 구속되어 상기 회전 가이드와 함께 회전되는 청소기.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 브래킷은 상기 구동 모터를 감싸게 배치되는 청소기.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 브래킷은 원형 궤도를 적어도 일부를 정의하는 브래킷 본체;
    상기 브래킷 본체에 형성되어 상기 센싱 유닛이 외부로 노출되게 수용되는 센서 수용부; 를 포함하는 청소기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 브래킷 본체에는 상기 브래킷 본체의 내주면 보다 내측으로 돌출된 광 차단부가 더 형성되는 청소기.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서 브래킷은 상기 먼지통 커버의 측면의 적어도 일부를 구성하는 청소기.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 가이드에는 상기 구동 모터의 구동력을 전달받는 내적 기어가 형성되는 청소기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 먼지통 커버는,
    상기 청소기 본체에 힌지 결합되는 하부 먼지통 커버;
    상기 하부 먼지통 커버와 결합되고 상기 손잡이가 결합되는 상부 먼지통 커버; 및
    상기 하부 먼지통 커버와 상기 상부 먼지통 커버 사이에 상기 회전 모듈을 수용하는 회전모듈 수용부를 포함하는 청소기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱 유닛의 위치를 감지하는 센서 위치 감지 모듈을 더 포함하는 청소기.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 센서 위치 감지 모듈은,
    상기 먼지통 커버에 설치되어 상기 회전 모듈의 회전 위치를 감지하는 포토 인터럽터를 포함하는 청소기.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 먼지통 커버는 상기 청소기 본체에 회전 가능하게 힌지 결합되고,
    상기 센싱 유닛의 회전축의 방향은 상기 먼지통 커버의 회전축의 방향과 교차되는 청소기.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 먼지통 커버는 상기 청소기 본체에 회전 가능하게 힌지 결합되고,
    상기 센싱 유닛, 상기 회전 모듈은 상기 먼지통 커버의 회전에 구속되어 함께 회전되는 청소기.
  17. 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 결합되는 먼지통 커버;
    상기 청소기 본체 주변의 정보를 감지하는 센싱 유닛; 및
    상기 센싱 유닛을 상기 먼지통 커버의 외주면을 기준으로 이를 따라서 이동시키는 회전 모듈을 포함하고,
    상기 회전 모듈은,
    구동력을 공급하고 상기 먼지통 커버에 고정되는 구동 모터;
    상기 구동 모터의 구동력을 전달받아 회전되고, 상기 센싱 유닛의 적어도 일부를 수용하는 센서 브래킷; 및
    상기 센서 브래킷에 고정되고, 상기 먼지통 커버에 회전 가능하게 결합되는 회전 가이드를 포함하는 청소기.





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