KR102314535B1

KR102314535B1 - 이동로봇

Info

Publication number: KR102314535B1
Application number: KR1020190093476A
Authority: KR
Inventors: 장재원; 김영빈; 이영재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-10-18
Also published as: EP3771391A1; US11648898B2; EP3771391B1; TWI766325B; TW202108066A; US20210031371A1; WO2021020906A1; KR20210015125A

Abstract

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바디의 외측둘레의 적어도 일부를 감싸는 범퍼, 탄성부재를 포함하고 좌우대칭으로 배치된 배치복원모듈, 가이드홀과 가이드홀 내부를 이동하는 돌출가이더를 포함하는 범퍼가이드모듈, 및 충격을 감지하고 좌우대칭으로 배치된 충격센싱모듈을 구비한 이동로봇에 관한 발명이다.

Description

이동로봇 {The moving robot}

본 발명은 이동로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바디를 감싸는 범퍼와, 범퍼의 충격을 감지하고 복원하는 모듈을 포함하는 이동로봇에 관한 것이다.

로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다. 이러한 로봇 중에서 자력으로 주행이 가능한 이동로봇이 있다.

가정에서 사용되는 이동 로봇의 대표적인 예는 로봇 청소기로, 로봇 청소기는 일정 영역을 스스로 주행하면서, 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입함으로써, 해당 영역을 청소하는 기기이다.

로봇 청소기는 크게 청소로봇과 충전대로 구성된다. 청소로봇은 충전 가능한 배터리를 구비하며, 이동이 자유롭고 배터리의 동작전원을 이용한 스스로 이동이 가능하고, 이동 중 바닥면의 이물질을 흡입하여 청소를 실시하며, 필요 시 충전대로 복귀하여 배터리를 충전하도록 구성된다.

한국 공개특허 10-2013-0005513은 이동로봇의 범퍼 조립체에 관한 발명으로, 이동로봇이 장애물과 충돌시 정면 충돌뿐만 아니라 측면 충돌도 정확하게 감지할 수 있는 이동로봇의 범퍼조립체에 관한 것이다. 그러나 상기 특허는 전/후이동을 안내하는 가이드부재를 포함하고, 범퍼의 움직임을 2차원적으로 제한하고, 일정한 위치로 안내하는 장치가 결여되어 범퍼가 다양한 움직임을 갖지 못한다는 문제점이 있다.

한국 공개특허 10-2006-0118903은 로봇청소기의 범퍼장치에 관한 발명으로, 청소기본체의 외측 둘레를 감싸도록 설치되어 충격을 완화시키는 범퍼와, 범퍼의 외형을 형성하고 팽창을 억제하는 재료로 형성되는 범퍼 하우징과, 범퍼 하우징의 내부 통로를 따라 팽창 가능하도록 범퍼 하우징의 내부에 삽입되는 공기 튜브와, 공기 튜브의 팽창 정도를 감지하는 감지부를 포함하여 구성됨으로써, 로봇 청소기 본체의 전면(前面) 뿐만 아니라 어떠한 지점에서 충격이 가해지더라도 완충 작용을 수행하고 충돌을 감지할 수 있으며, 체적과 중량을 감소시켜 공간적 비용적 낭비를 방지하는 로봇 청소기의 범퍼 장치에 관한 것이다. 하지만 상기 특허도 범퍼의 움직임을 2차원적으로 제한하고 일정한 위치로 안내하는 장치에 대한 해결수단을 제시하지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정면과 측면의 외력 작용시 일정한 범위내에서 범퍼의 자유이동을 가능케 하는 범퍼가이드모듈을 포함하는 이동로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 측면충돌과 정면충돌이 상이한 충격량을 갖는데 대하여 같은 복원력을 가지는 이동로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 적은 개수의 감지센서로 정면 또는 측면의 충격을 감지하는 충격센싱모듈을 포함하는 이동로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동로봇은 외형을 형성하는 바디; 상기 바디와 이격되고 바디의 외측 둘레의 적어도 일부를 감싸는 범퍼; 일 측은 상기 바디와 연결되고, 타 측은 상기 범퍼와 연결되고, 탄성부재를 포함하는 배치복원모듈; 상기 범퍼의 일 측에 형성된 가이드홀과, 상기 가이드홀 내부를 이동하는 돌출가이더를 포함하는 범퍼가이드모듈; 및 상기 바디의 일 측에 배치되고 상기 범퍼와 인접하여 충격시 범퍼와 함께 움직이는 바와, 바의 움직임을 감지하는 충격센싱모듈을 포함할 수 있다.

가이드홀은 비충격시 돌출가이더가 위치하는 원점, 원점에서 좌측으로 연장되는 제1파트, 원점에서 우측으로 연장되는 제2파트, 제1파트의 좌측단과 제2파트의 우측단을 연결하는 제3파트를 포함할 수 있다.

제1파트와 제2파트가 형성하는 각도는 둔각일 수 있다. 원점은 제1파트의 좌측단 또는 제2파트의 우측단보다 후방에 배치될 수 있다.

가이드홀은 부채꼴형태를 포함할 수 있다.

돌출가이더의 상단에 이탈방지캡을 더 포함할 수 있다.

범퍼에서 상부로 돌출한 하나 이상의 돌기를 포함할 수 있고, 바디의 상부로 돌출한 하나 이상의 돌기를 더 포함할 수 있다.

배치복원모듈은 바디의 상부로 돌출된 제1돌출부재(61), 제1돌출부재보(61)다 후방에 배치된 제2돌출부재(63)를 더 포함하고, 탄성부재(65)는 제1돌출부재(61)와 제2돌출부재(63)를 연결할 수 있다.

충격센싱모듈은 바디의 일 측에 배치되는 센싱모듈 케이스, 바닥에 수직하는 회전축을 구비하는 힌지, 범퍼의 내부면에 인접하고 힌지와 연결되는 제1바, 감지센서가 배치되고 힌지와 연결되는 제2바를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이동로봇에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 가이드홀의 원점은 제1파트 또는 제2파트보다 후방에 배치되는 바, 외력 작용시 범퍼는 일정한 범위 내에서 자유이동을 하고, 원점으로 복귀하는 장점이 있다.

둘째,　배치복원모듈은 사선으로 배치되어, 측면충돌과 정면충돌이 상이한 충격량을 가짐에도 같은 복원력을 제공하는 장점도 있다.

셋째,　2개의 부채꼴형태의 감지센서로 정면 또는 측면의 충격을 감지함과 동시에 작은 외력을 감지하는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 이동로봇의 사시도,
도 2는 본 발명의 범퍼를 제외하고 이동로봇의 내부를 도시한 평면도,
도 3는 배치복원모듈의 결합구조를 나타낸 사시도
도 4은 범퍼가이드모듈의 결합 단면 사시도,
도 5는 범퍼가이드모듈의 분해사시도,
도 6a는 범퍼가이드모듈의 평면도,
도 6b는 외력이 없을때의 범퍼가이드모듈의 평면도,
도 6c는 정면에서 외력이 가해질때의 범퍼가이드모듈의 평면도,
도 6d는 좌측면에서 외력이 가해질때의 범퍼가이드모듈의 평면도,
도 6e는 우측면에서 외력이 가해질때의 범퍼가이드모듈의 평면도,
도 7은 센싱모듈의 분해사시도,
도 8a는 외력이 없을때의 이동로봇의 평면도,
도 8b는 정면에서 외력이 가해질때의 이동로봇의 평면도,
도 8c는 좌측 전방에서 외력이 가해질때의 이동로봇의 평면도,
도 8d는 우측 전방에서 외력이 가해질때의 이동로봇의 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서 언급되는 “전(F)/후(R)/좌(Le)/우(Ri)/상(U)/하(D)” 등의 방향을 지칭하는 표현은 이동로봇의 주행방향을 기준으로 정의하였다. 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 도면을 참조하여 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수 있다.

이하에서 언급되는 구성요소 앞에 ‘제 1, 제 2, 제 3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일뿐, 구성요소 들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제 1 구성요소 없이 제 2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.

이하에서 언급되는 '걸레'는, 직물이나 종이 재질 등 재질면에서 다양하게 적용될 수 있고, 세척을 통한 반복 사용용 또는 일회용일 수 있다.

본 발명은 사용자가 수동으로 이동시키는 이동로봇 또는 스스로 주행하는 로봇청소기 등에 적용될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 이동로봇를 기준으로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동로봇(1)는 제어부를 구비하는 바디(20)를 포함한다. 이동로봇(1)는 바닥(피청소면)과 접촉하여 걸레질하게 구비되는 맙 모듈(40)을 포함한다. 이동로봇(1)는 바닥의 이물질을 수거하게 구비되는 스윕모듈을 포함한다.

맙 모듈(40)은 바디(20)의 하측에 배치되고, 상기 바디(20)를 지지할 수 있다. 스윕모듈은 바디(20) 하측에 배치되고, 상기 바디(20)를 지지할 수 있다. 본 실시예에서 바디(20)는 맙 모듈(40) 및 스윕모듈에 의해 지지된다. 바디(20)는 외관을 형성한다. 바디(20)는 맙 모듈(40) 및 스윕모듈을 연결하며 배치된다.

맙 모듈(40)은 외관을 형성할 수 있다. 맙 모듈(40)은 바디(20)의 하측에 배치된다. 맙 모듈(40)은 스윕모듈의 후방에 배치된다. 상기 맙 모듈(40)은 상기 이동로봇(1)의 이동을 위한 추진력을 제공한다. 이동로봇(1)를 이동시키기 위해 상기 맙 모듈(40)은 이동로봇(1)의 후방 측에 배치되는 것이 바람직하다.

맙 모듈(40)은 회전하면서 바닥을 걸레질하게 구비되는 적어도 하나의 걸레부(411)를 포함한다. 맙 모듈(40)은 적어도 하나의 스핀맙(41)을 구비하고, 상기 스핀맙(41)은 상측에서 바라볼 때 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다. 상기 스핀맙(41)은 바닥에 접촉된다.

본 실시예에서 맙 모듈(40)은 한 쌍의 스핀맙(41a, 41b)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 스핀맙(41a, 41b)은 상측에서 바라볼 때 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하고, 상기 회전을 통해 바닥을 걸레질한다. 한 쌍의 스핀맙(41a, 41b) 중 이동로봇의 진행방향 정면에서 볼 때 좌측에 배치된 스핀맙을 좌측 스핀맙(41a)이라 하고, 우측에 배치된 스핀맙을 우측 스핀맙(41b)이라 정의한다.

상기 좌측 스핀맙(41a) 및 우측 스핀맙(41b)은 각각의 회전축을 중심으로 회전된다. 상기 회전축은 상하 방향으로 배치된다. 상기 좌측 스핀맙(41a) 및 우측 스핀맙(41b)은 각각 독립적으로 회전될 수 있다.

좌측 스핀맙(41a) 및 우측 스핀맙(41b)은 각각 걸레부(411), 회전판(412) 및 스핀 샤프트(414)를 포함한다. 좌측 스핀맙(41a) 및 우측 스핀맙(41b)은 각각 급수 수용부(413)를 포함한다.

스윕모듈은 외관을 형성할 수 있다. 상기 스윕모듈은 맙 모듈(40)의 전방에 배치된다. 바닥의 이물질이 맙 모듈(40)과 먼저 접촉되는 것을 방지하기 위해 상기 스윕모듈은 이동로봇(1) 진행방향의 전방에 배치되는 것이 바람직하다.

스윕모듈은 맙 모듈(40)과 이격된다. 스윕모듈은 맙 모듈(40)의 전방에 배치되고, 바닥에 접촉된다. 스윕모듈은 바닥의 이물질을 수거한다.

스윕모듈은 바닥과 접촉하고, 이동로봇(1)의 이동시 스윕모듈 전방에 위치된 이물질을 내부로 수거한다. 스윕모듈은 바디(20)의 하측에 배치된다. 상기 스윕모듈의 좌우 폭은 상기 맙 모듈(40)의 좌우 폭 보다 작다.

범퍼(30)는 바디(20)의 외측 둘레의 적어도 일부를 감쌀 수 있고, 바디(20)의 외측둘레 전부를 감쌀 수 있고, 바디(20)의 상부도 감쌀 수 있다. 범퍼(30)는, 외관을 형성하는 케이스(31)와, 상기 케이스(31)의 하측에 배치되는 베이스(32)를 포함한다.

상기 케이스(31)는 상기 범퍼(30)의 측면 및 상측면을 형성한다. 상기 베이스(32)는 상기 범퍼(30)의 저면을 형성한다.

본 실시예에서 상기 케이스(31)는 저면이 개구된 원기둥 형태로 형성된다. 탑뷰로 볼 때, 상기 케이스(31)의 전체적인 형상은 원형으로 형성된다. 상기 케이스(31)의 평면이 원형으로 형성되기 때문에, 회전 시 회전반경을 최소화할 수 있다.

상기 케이스(31)는 전체적인 형상이 원형으로 형성된 상측벽(311)과, 상기 상측벽(311)과 일체로 형성되고, 상기 상측벽(311)의 가장자리에서 하측으로 연장된 측벽(312)을 포함한다.

상기 측벽(312)의 일부는 개구되어 형성된다. 상기 측벽(312)의 개구된 부분을 수조삽입구(313)로 정의하고, 상기 수조삽입구(313)를 통해 수조(81)가 착탈가능하게 설치된다. 상기 수조삽입구(313)는 이동로봇의 진행방향을 기준으로 후방에 배치된다. 상기 수조삽입구(313)를 통해 수조(81)가 삽입되기 때문에, 상기 수조삽입구(313)는 맙 모듈(40)과 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

베이스(32)에 맙 모듈(40)이 결합된다. 베이스(32)에 스윕모듈(80)이 결합된다. 케이스(31) 및 베이스(32)가 형성하는 내부 공간에 제어부(Co) 및 배터리(Bt)가 배치된다. 또한, 바디(20)에 맙 구동부가 배치된다. 바디(20)에 급수 모듈(80)이 배치된다.

상기 베이스(32)는 상기 케이스(31)의 개구된 저면을 커버하는 베이스바디(321)와, 상기 베이스바디(321)의 외측 가장자리를 따라 형성되고, 상기 베이스바디(321)의 가장자리에서 하측으로 돌출된 베이스가드(322)와, 상기 베이스바디(321)를 상하 방향으로 관통하고, 상기 스윕모듈(2000)이 분리가능하게 삽입되는 삽입구(323)를 포함한다.

이하 도 1내지 도 8을 참조하여 범퍼가이드구조를 설명한다.

범퍼가이드구조는, 이동로봇에 충격이 가해지는 경우 충격 전의 위치로 복원력을 제공하는 배치복원모듈(60)과, 복원시 충격 전의 위치로 안내하는 범퍼가이드모듈(50), 및 이동로봇에 가해지는 충격을 감지하는 충격센싱모듈(70)로 구성된다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 범퍼가이드모듈(50)을 설명한다.

범퍼가이드모듈(50)은, 충격이 있는 경우 범퍼(30)의 위치가 일정 범위 내에서 움직이도록 하고, 범퍼(30)가 움직인 경우 범퍼를 충격 전의 위치로 안내하는 장치이다.

범퍼가이드모듈은 범퍼(30) 또는 바디(20)에 형성된 가이드홀(51)을 포함하고, 상기 가이드홀(51)에 인입되어 가이드홀의 내부를 이동하는 돌출가이더(53)를 포함한다.

도 2 및 도 5를 참조하여 가이드홀(51)의 형상을 설명한다.

가이드홀(51)은 범퍼(30) 또는 바디(20)에 형성된다. 가이드홀(51)은 도면에 도시한 바와 같이 범퍼(30)에 관통하여 형성될 수 있으며, 통상의 기술자를 기준으로 용이하게 변경할 수 있는 범위 내에서 바디(20)에 형성될 수도 있다.

가이드홀(51)은 도면에 도시한 바와 같이 지면에 수평으로 형성될 수 있다.

가이드홀(51)은 비충격시 둘출가이더가 위치하는 원점(511)을 포함한다. 돌출가이더가 상기 원점(511)에 위치하는 경우 범퍼(30)는 바디(20)와 이격된 공간을 포함한다. 돌출가이더(53)는 그 중심점으로부터 일정한 폭을 가질 수 있으며, 이에 따라 돌출가이더(53)의 중심점과 가이드홀의 원점(511)은 일치하지 않을 수 있다.

제1파트(512)는 가이드홀의 원점(511)에서 좌측으로 연장된다. 제1파트(512)는 직선으로 연장될 수 있다. 제1파트(512)는 후방으로 볼록한 형태를 포함할 수 있다. 제1파트(512)는 전방으로 볼록한 형태를 포함할 수 있다.

제2파트(513)는 가이드홀의 원점(511)에서 우측으로 연장된다. 제2파트(513)는 상기 제1파트(512)와 좌/우 대칭으로 형성될 수 있다. 제2파트(513)는 직선으로 연장될 수 있다. 제2파트(513)는 후방으로 볼록한 형태를 포함할 수 있다. 제2파트(513)는 전방으로 볼록한 형태를 포함할 수 있다.

제3파트(514)는 제1파트(512)의 좌측단과 제2파트(513)의 우측단을 연결한다. 제1파트(512)는 도면에 도시한 것과 같이 전방으로 연장할 수 있고, 후방으로 연장할 수도 있다(미도시).

제1파트(512), 제2파트(513) 및 제3파트(514)는 서로 연결되어 폐루프를 형성한다. 제1파트(512), 제2파트(513) 및 제3파트(514)는 서로 연결하여 폐쇄된 공간을 형성한다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 제1파트(512)는 원점(511)으로부터 전방 좌측으로 연장될 수 있고, 제2파트(513)는 원점(511)으로부터 전방 우측으로 연장될 수 있다. 상기 제1파트(512)와 제2파트(513)는 좌/우로 대칭될 수 있다. 상기 제1파트(512)와 제2파트(513)는 직선으로 형성될 수 있고, 곡면을 포함할 수 있다.

원점(511)을 중심으로 하여 상기 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)는 둔각을 형성할 수 있다. 이동로봇의 전면에서 볼 때, 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)는 90도~180도 내에서 형성할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 원점(511)은 제1파트(512)의 좌측단 또는 제2파트(513)의 우측단보다 후방에 배치될 수 있다.

원점(511)은 상부에서 볼 때, 가이드홀(51)의 단면에서 최후방에 배치될 수 있다. 따라서, 범퍼(30)는 전방의 충격 또는 측면의 충격이 있는 경우에 후방으로 움직이거나 측면으로 움직일 수 있다. 범퍼(30)는 측면에서 외력이 가해진 경우, 반대쪽 측방으로 이동하고, 보다 상세하게는 측면 후방으로 이동하며 정 측면으로는 이동하지 않는다.

이동로봇은 작동중에는 전진하거나 선회하기 때문에 후방의 충격은 고려할 필요가 없다. 따라서, 원점(511)을 최후방에 배치하여, 범퍼(30)가 의미없이 전방으로 움직이지 않도록 하여, 진동을 방지하고 안정성을 증가시키는 효과가 있다.

제3파트(514)는 제1파트(512)의 좌측단 또는 제2파트(513)의 우측단에서 전방으로 연장하여 형성되고, 전방으로 볼록한 곡면을 포함할 수 있다. 돌출가이더는 상기 제3파트(514)의 내측면을 이동할 수 있으며, 범퍼(30)는 후방으로 이동하며 곡선의 움직임을 가질 수 있다. 이동로봇이 그 측면에서 장애물과 접촉한 채로 회전하는 경우, 범퍼(30)는 후방으로 곡선의 움직임을 가지고 이동로봇은 부드럽게 선회운동할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 제1파트(512)는 원점(511)에서 좌측 전방의 반지름 방향으로 연장될 수 있고, 제2파트(513)는 원점(511)에서 우측 전방의 반지름 방향으로 연장될 수 있고, 제3파트(514)는 제1파트(512)의 좌측단에서 제2파트(513)의 우측단까지 전방으로 볼록한 곡면을 형성하도록 연장될 수 있다. 상기 제1파트(512) 내지 제3파트(514)는 부채꼴 형태를 포함할 수 있다. 부채꼴의 곡면은 전방을 향하고, 부채꼴의 중심부는 후방을 향할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여 돌출가이더(53)의 형상을 설명한다.

돌출가이더(53)는 범퍼(30) 또는 바디(20)에 형성된다. 돌출가이더(53)는 가이드홀(51)과 대응되는 위치에 형성된다. 가이드홀(51)은 도면에 도시한 바와 같이 바디(20)에서 돌출하여 형성될 수 있다. 돌출가이더(53)는 바디(20)에서 상부로 돌출된 돌출면의 상부에서 돌출될 수 있다.

돌출가이더(53)의 옆면은 가이드홀(51)의 내부면에 인접할 수 있다.

이탈방지캡(55)은 가이드홀(51)에 인입되어 이동하는 돌출가이더(53)가 이탈되는 것을 방지하는 장치이다. 이탈방지캡(55)은 돌출가이더(53)의 상단에 연결된다.

도 6a를 참조하면, 이탈방지캡(55)의 일 측의 폭(L1)은 상기 이탈방지캡의 폭(L1)과 상하로 대응되는 위치의 가이드홀의 폭(L2)보다 짧지 않다. 이탈방지캡(55)은 원판의 형태를 포함할 수 있고, 상기 이탈방지캡의 폭(L1)에 해당되는 지름은 가이드홀(51)의 폭(L2)보다 짧지 않을 수 있다. 따라서 돌출가이더(53)와 가이드홀(51)의 연결은 이탈되지 않는 효과가 있다.

도 5를 참조하면, 범퍼(30)의 상부는 이탈방지캡(55)과 인접하고, 하부는 바디(20)의 상면과 인접한다.

돌출가이더(53)는 중심에 암나사부(531)를 포함할 수 있다. 이탈방지캡(55)의 중심에서 상/하로 관통하는 홀(551)을 포함할 수 있다. 상기 홀(551)을 관통하여 상기 암나사부(531)와 체결되는 숫나사(533)를 포함할 수 있다. 따라서, 이탈방지캡(55)은 숫나사(533)를 회전축으로 하여 자유롭게 회전할 수 있고, 이탈방지캡(55)이 자유회전하여 범퍼(30)와의 마찰을 최소로할 수 있다.

도 5를 참조하면, 범퍼(30)에서 상부로 돌출되는 돌기(553)를 포함할 수 있다. 상기 돌기(553)는 이탈방지캡(55)과 상하로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 돌기(553)는 상기 이탈방지캡(55)의 하단에 인접할 수 있다. 상기 돌기(553)는 가이드홀(51)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 돌기(553)는 여러 개가 형성될 수 있다. 상기 돌기(553)는 이탈방지캡(55)의 하단과 범퍼(30)의 상단이 접촉하는 면적을 최소로 하여 마찰을 감소시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디(20)는 상부로 돌출하는 돌기(554)를 포함할 수 있다. 상기 돌기(554)는 범퍼(30)와 상하로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 돌기(554)는 범퍼의 하단에 인접할 수 있다. 상기 돌기(554)는 여러 개가 형성될 수 있다. 상기 돌기(554)는 범퍼(30)의 하단과 바디(20)의 상단이 접촉하는 면적을 최소로 하여 마찰을 감소시키는 효과가 있다.

이동로봇은 2 이상의 범퍼가이드모듈(50)을 포함할 수 있다. 이동로봇은 수직중심축(Ay)을 중심으로 좌/우 대칭되게 배치되는 2 이상의 범퍼가이드모듈(50)을 포함할 수 있다. 범퍼가이드모듈(50)은 좌/우 대칭되게 배치됨으로써 하나의 가이드가 고장나더라도 다른 범퍼가이드모듈이 범퍼(30)를 안내할 수 있다.

이동로봇은 수직중심축(Ay)에 배치되는 범퍼가이드모듈(50a)을 포함할 수 있다. 상기 수직중심축(Ay)에 배치된 범퍼가이드모듈(50a)에 위치감지센서를 더 포함할 수 있다.

좌측 범퍼가이드모듈(50f)-수직중심축(Ay)과 수평중심축(Ax)의 교점-우측 범퍼가이드모듈(50c)이 형성하는 각도(θ2)는 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)와 동일할 수 있다.

도 2를 참조하여 배치복원모듈(60)을 설명한다. 배치복원모듈(60)은 충격에 의해 범퍼(30)의 위치가 움직인 경우, 충격 전의 위치로 복원하도록 복원력을 제공하는 장치이다. 배치복원모듈(60)의 일 측은 상기 바디(20)와 연결되고, 타 측은 상기 범퍼(30)와 연결되고, 탄성부재(65)를 포함한다.

배치복원모듈(60)은 바디(20)의 일 측에서 상부로 돌출된 제1돌출부재(61)와, 범퍼(30)의 일 측에서 돌출되고 제1돌출부재(61)보다 후방에 배치된 제2돌출부재(63)를 더 포함하고, 탄성부재(65)는 제1돌출부재(61)와 제2돌출부재(63)를 연결할 수 있다.

제1돌출부재(61)는 수직중심축(Ax)과 수평중심축(Ax)이 교차하는 중앙점에서부터 전면으로 45도 위치에 배치될 수 있다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 제1돌출부재(61)는 센싱모듈케이스(71)의 상부에서 돌출하여 형성될 수 있다. 제1돌출부재(61)는 센싱모듈의 힌지(73)와 상하로 배치될 수 있다.

배치복원모듈(60)은 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)을 더 포함할 수 있으며, 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)은 수직중심축(Ay)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

도 3을 참조하면, 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)은 사선으로 배치될 수 있다. 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)은 반경방향으로 배치될 수 있다. 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)이 형성하는 각도(θ3)는 정면에서 볼 때 예각을 형성할 수 있다. 따라서, 좌측 배치복원모듈(60a)은 좌측 충격에서 가장 많이 인장하며, 우측 배치복원모듈(60b)은 우측 충격에서 가장 많이 인장한다.

이동로봇은 작동할 때 주로 전진하기 때문에, 정면의 충격량이 측면의 충격랑보다 크다. 따라서, 배치복원모듈(60)을 사선으로 배치하여 측면보다 정면의 충격에 대한 복원력을 증가시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 좌측 배치복원모듈(60a)과 우측 배치복원모듈(60b)이 형성하는 각도(θ3)는 상기 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)보다 작을 수 있다. 좌측 탄성부재(65a)의 길이방향 연장선과 우측 탄성부재(65b)의 길이방향 연장선이 형성하는 각도는 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)보다 작을 수 있다. 충돌 후 복원하는 경우에, 돌출가이더(53)는 제1파트(512) 혹은 제2파트(513)의 면에 접한 후 원점(511)으로 향할 수 있으므로, 진동을 최소화하고 안정적으로 원점(511)에 다다를 수 있다는 효과가 있다.

도 7을 참조하여 충격센싱모듈(70)을 설명한다.

충격센싱모듈(70)은 외력 또는 충격에 의하여 범퍼(30)의 위치가 움직인 경우, 범퍼(30)의 움직임을 감지하여 충격유무를 판단하는 장치이다. 충격센싱모듈(70)은 상기 바디(20)의 일 측에 배치되고, 상기 범퍼(30)와 인접하여, 충격시 범퍼(30)와 함께 움직이는 바를 포함한다.

충격센싱모듈(70)은 바디(20)의 일 측에 배치되는 센싱모듈 케이스(71)와, 센싱모듈케이스의 내부에 배치되고 바닥에 수직하는 회전축을 구비한 힌지(73)를 포함할 수 있다. 충격센싱모듈(70)은 바를 표함할 수 있으며, 일 측은 상기 범퍼(30)의 내부면에 인접하고, 타 측은 상기 힌지(73)와 연결되는 제1바(75)와, 일 측은 움직임을 감지하는 감지센서(77)가 배치되고, 타 측은 상기 힌지(73)와 연결되는 제2바(76)를 포함할 수 있다.

제1바(75)와 제2바(76)는 힌지(73)를 중심으로 예각을 형성할 수 있다.

제1바(75)는 힌지(73)에서 부터 반경 방향으로 연장되다가 범퍼(30) 방향으로 굴곡되어 형성될 수 있다.

상기 감지센서(77)는 제2바(76)가 움직이는 것을 감지하는 센서로, 제2바(76)와 인접하는 범퍼(30)의 움직임을 감지하여, 충격이 있음을 확인하는 장치이다. 상기 감지센서(77)는 포토 인터럽트를 포함한다. 감지센서(77)는 센싱모듈케이스(71)의 상부에서 내부로 관통하여 결합되는 제1감지부와, 제2바(76)에 결합되는 제2감지부를 포함할 수 있다. 제1감지부는 반경 방향을 기준으로 할 때, 제2감지부의 내부와 외부와 상부의 3면을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 제2감지부가 힌지(73)를 중심으로 회동하는 경우, 제1감지부는 그 변화를 감지하여 제어부에 데이터를 전송할 수 있다.

도 3을 참조하면, 충격센싱모듈(70)은 복수로 형성될 수 있고, 전방 좌측에 배치된 좌측 충격센싱모듈(70a)과 전방 우측에 배치된 우측 충격센싱모듈(70b)을 포함할 수 있다. 수직중심축과 수평중심축(Ax)의 교점을 중심으로 할 때, 상기 좌측 충격센싱모듈(70a)과 우측 충격센싱모듈(70b)이 형성하는 각도(θ3)는 제1파트(512)와 제2파트(513)가 형성하는 각도(θ1)보다 작을 수 있다. 수직중심축(Ay)과 수평중심축(Ax)의 교점을 중심으로 할 때, 상기 좌측 충격센싱모듈(70a)과 우측 충격센싱모듈(70b)이 형성하는 각도(θ3)는 90도일 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이동로봇의 작용을 설명하면 다음과 같다

사용상태도 도면을 참조하면, 이동로봇이 장애물과 정면으로 출돌하는 경우, 도 6b와 같이 돌출가이더(53)는 가이드홀(51)의 전방에 위치한다. 이동로봇의 좌측이 장애물과 충돌하는 경우, 도 6c와 같이 돌출가이더(53)는 가이드홀(51)의 좌측에 위치한다. 이동로봇의 우측이 장애물과 충돌하는 경우, 도 6d와 같이 돌출가이더(53)는 가이드홀(51)의 우측에 위치한다.

도 8b는 이동로봇이 장애물과 정면으로 충돌하는 경우를 나타낸다. 범퍼(30)는 바디(20)의 후방으로 움직인다. 모든 범퍼가이드모듈(50)에서, 돌출가이더(53)는 가이드홀(51)의 정면으로 이동된다. 배치복원모듈(60)의 경우, 모든 탄성부재(65)는 인장되며, 좌측 탄성부재(65a)와 우측 탄성부재(65b)의 복원력의 합력은 좌/우로 0N이며, 전방으로만 존재한다. 충격센싱모듈(70)의 경우, 좌/우의 센싱모듈은 움직임을 감지한다.

도 8c는 전진하는 이동로봇의 좌측이 장애물과 충돌하는 경우를 나타낸다. 이동로봇에 시계반대방향(CCW)의 모멘트가 발생하며, 범퍼(30)는 좌측으로 회전하며 후방으로 움직인다. 범퍼가이드모듈(50)의 경우, 좌측 전단 범퍼가이드모듈(50g)의 돌출가이더(53)는 전방으로 가장 많이 이동하며, 우측 후단 범퍼가이드모듈(50d)의 돌출가이더(53)는 이동하지 않는다. 배치복원모듈(60)의 경우, 좌측 탄성부재(65a)는 가장 많이 인장되며, 우측 탄성부재(65b)는 인장되지 않거나 최소한으로 인장된다. 전방 충격시 2개의 탄성부재(65)가 인장하나, 측방 충격시 1개의 탄성부재(65)만이 인장하므로, 전방충격보다 복원력이 감소한다. 충격센싱모듈(70)의 경우, 좌측 센싱모듈은 움직임을 감지하나, 우측 센싱모듈은 움직임을 감지하지 않는다.

도7d는 전진하는 이동로봇의 우측이 장애물과 충돌하는 경우를 나타낸다. 이동로봇에 시계방향(CW)의 모멘트가 발생하며, 범퍼(30)는 우측으로 회전하며 후방으로 움직인다. 상기 도7c와 상반되게 움직이므로 생략한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 이동로봇 20: 바디
30: 범퍼 31: 케이스
311: 상측벽 312: 측벽
313: 수조삽입구 32 : 베이스
40: 맙 모듈 50: 범퍼가이드모듈
51: 가이드홀 511: 원점
512: 제1파트 513: 제2파트
514: 제3파트
53: 돌출가이더
531: 암나사부 533: 숫나사
55: 이탈방지캡 551: 이탈방지캡 중심의 홀
553: 범퍼에 형성된 돌기 554: 바디에 형성된 돌기
60a,b: 좌/우 배치복원모듈 61: 제1돌출부재
63: 제2돌출부재 65: 탄성부재
70: 충격센싱모듈 71: 센싱모듈 케이스
73: 힌지 75: 제1바
76: 제2바 77: 감지센서
L1: 이탈방지캡의 폭
L2: 이탈방지캡의 폭과 상하로 대응되는 위치의 가이드홀의 폭
θ1: 제1파트와 제2파트가 형성하는 각도
θ2: 좌측 범퍼가이드모듈-수직중심축과 수평중심축의 교점-우측 범퍼가이드모듈이 형성하는 각도
θ3: 좌측 배치복원모듈과 우측 배치복원모듈이 형성하는 각도
θ4: 좌측 충격센싱모듈과 우측 충격센싱모듈이 형성하는 각도
Ax: 수평중심축 Ay: 수직중심축

Claims

외형을 형성하는 바디;
상기 바디와 이격되고 바디의 외측 둘레의 적어도 일부를 감싸는 범퍼;
일 측은 상기 바디와 연결되고, 타 측은 상기 범퍼와 연결되고, 탄성부재를 포함하는 배치복원모듈;
상기 범퍼의 일 측에 형성된 가이드홀과, 상기 바디에서 상기 가이드홀과 대응되도록 형성되고 상기 가이드홀에 인입되어 가이드홀 내부를 이동하는 돌출가이더를 포함하는 범퍼가이드모듈;
상기 바디의 일 측에 배치되고, 상기 범퍼와 인접하여 충격시 범퍼와 함께 움직이는 바와, 바의 움직임을 감지하는 감지센서를 포함하는 충격센싱모듈;을 포함하고,
상기 충격센싱모듈은,
바디의 일 측에 배치되는 센싱모듈 케이스;
상기 센싱모듈 케이스의 내부에 배치되고 바닥에 수직하는 회전축을 구비하는 힌지;
일 측은 상기 범퍼의 내부면에 인접하고, 타 측은 상기 힌지와 연결되는 제1바;
일 측은 움직임을 감지하는 감지센서가 배치되고, 타 측은 상기 힌지와 연결되는 제2바;를 더 포함하며,
상기 제2바의 길이는 상기 제1바의 길이 보다 긴 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 가이드홀은,
비충격시 상기 돌출가이더가 위치하는 원점;
상기 원점에서 좌측으로 연장되는 제1파트;
상기 원점에서 우측으로 연장되는 제2파트;
상기 제1파트의 좌측단과 상기 제2파트의 우측단을 연결하는 제3파트;를 포함하는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 제1파트는 좌측 전방으로 연장되고, 상기 제2파트는 우측 전방으로 연장되는 이동로봇.
제3항에 있어서,
상기 제1파트와 상기 제2파트가 형성하는 각도는 둔각을 형성하는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 원점은, 상기 제1파트의 좌측단 또는 상기 제2파트의 우측단보다 후방에 배치되는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 제3파트는 상기 제1파트의 좌측단 또는 상기 제2파트의 우측단에서 전방으로 연장되고, 전방으로 볼록한 곡면을 포함하는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 제1파트 또는 제2파트는 원점에서 반지름 방향으로 연장되고,
상기 제3파트는 상기 제1파트의 좌측 또는 제2파트의 우측에서 전방으로 볼록한 곡면을 형성하며 연장되는 이동로봇.
제7항에 있어서,
상기 제1파트 내지 제3파트는 부채꼴 형태를 포함하는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 돌출가이더의 상단에 연결되는 이탈방지캡을 더 포함하는 이동로봇.
제9항에 있어서,
상부에서 볼 때 이탈방지캡의 일 측의 폭은 상기 이탈방지캡의 폭과 상하로 대응되는 위치의 가이드홀의 폭보다 짧지 않은 이동로봇.
제9항에 있어서,
상기 돌출가이더는 중심에 암나사부를 더 포함하고,
상기 이탈방지캡은 그 중심을 관통하는 홀을 더 포함하고,
상기 이탈방지캡의 중심을 관통하여 상기 암나사부와 체결되는 숫나사를 더 포함하는 이동로봇.
제9항에 있어서,
상기 범퍼에서 상부로 돌출하고, 상기 이탈방지캡과 상하로 중첩되는 영역에 배치되는, 적어도 하나 이상의 돌기를 더 포함하는 이동로봇.
제9항에 있어서,
상기 바디에서 상부로 돌출하고, 상기 범퍼와 상하로 중첩되는 영역에 배치되는, 적어도 하나 이상의 돌기를 더 포함하는 이동로봇.
제1항에 있어서,
수직중심축을 중심으로 좌/우 대칭되게 배치되는 2 이상의 범퍼가이드모듈을 포함하는 이동로봇.
제1항에 있어서,
상기 바디의 외측 둘레에 배치되는 2 이상의 범퍼가이드모듈을 포함하는 이동로봇.
제2항에 있어서,
상기 배치복원모듈은, 상기 바디의 상부 일 측에서 상부로 돌출된 제1돌출부재; 상기 범퍼의 일 측에서 돌출되고, 상기 제1돌출부재보다 후방에 배치된 제2돌출부재;를 더 포함하고,
상기 탄성부재는 제1돌출부재와 상기 제2돌출부재를 연결하는 이동로봇.
제16항에 있어서,
상기 배치복원모듈은 좌측 배치복원모듈과 우측 배치복원모듈을 포함하고, 좌측 배치복원모듈과 우측 배치복원모듈은 수직중심축을 기준으로 대칭되는 이동로봇.
제17항에 있어서,
상부에서 볼 때, 좌측 배치복원모듈과 우측 배치복원모듈이 형성하는 각도는 상기 제1파트와 제2파트가 형성하는 각도보다 작은 이동로봇.
삭제
제1항에 있어서,
전방 좌측에 배치된 좌측 충격센싱모듈과 전방 우측에 배치된 우측 충격센싱모듈을 포함하고,
수직중심축과 수평중심축의 교점을 중심으로 할 때, 상기 좌측 충격센싱모듈과 우측 충격센싱모듈이 형성하는 각도는 제1파트와 제2파트가 형성하는 각도보다 작은 이동로봇.