KR102428783B1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 전면부에 형성된 범퍼 장착부에 장착되어, 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼; 및 상기 청소기 본체의 저부에 하방으로 오픈된 개구부 내측에 장착되어, 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서를 포함하며, 상기 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 상기 범퍼는 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되는 로봇 청소기를 개시한다.

Description

로봇 청소기{ROBOT CLEANER}
본 발명은 장애물과의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지부 및 하방의 지형을 감지하기 위한 클리프 센서를 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 자율 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 자율 주행하며 청소할 수 있다.
경우에 따라, 로봇 청소기는 주행 중 장애물을 미처 회피하지 못하고 장애물과 충돌하기도 한다. 장애물과의 충돌을 감지하기 위하여, 청소기 본체에는 장애물과의 접촉시 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼 및 범퍼의 내측 이동을 감지하는 감지수단을 포함하는 충돌 감지부가 구비된다.
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.
또한, 로봇 청소기에는 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서가 배치된다. 클리프 센서는 발광부와 수광부를 구비하며, 제어부는 발광부에서 하방으로 조사된 광이 수광부에서 수신된 시간을 측정하여 하방의 지형을 감지하도록 이루어진다.
이처럼 충돌 감지부와 클리프 센서는 로봇 청소기의 주행을 보조하기 위하여 필요한 구성이다. 그러나 상기 구성들이 구비됨에 따라 생산 비용이 상승하고, 로봇 청소기의 부피가 증가하는 문제가 있었다.
미국 공개특허 US 2015/0245754 A1 (2015.09.03. 공개)
본 발명은, 장애물과의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지부 및 하방의 지형을 감지하기 위한 클리프 센서를 구비하면서도, 생산 비용을 줄이고 로봇 청소기의 부피를 감소시킬 수 있는 보다 단순화된 구조의 로봇 청소기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 로봇 청소기는, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 전면부에 형성된 범퍼 장착부에 장착되어, 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼; 및 상기 청소기 본체의 저부에 하방으로 오픈된 개구부 내측에 장착되어, 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서를 포함하며, 상기 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 상기 범퍼는 상기 클리프 센서를 가리도록 배치된다.
상기 클리프 센서는, 상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부; 및 반사광을 수신하는 수광부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 클리프 센서를 이용하여 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 감지하도록 이루어진다.
상기 제어부는, 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태가 감지되면, 상기 구동휠의 제어를 기설정된 방식으로 변경하도록 이루어진다.
상기 기설정된 방식에는 상기 구동휠의 구동 방향을 전환하거나 회전 속도를 변경시키는 것이 포함된다.
상기 청소기 본체에는, 상기 범퍼의 일부가 통과 가능하도록, 상기 범퍼 장착부와 상기 개구부 상호 간을 연통시키는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 관통홀은 상기 개구부를 한정하는 측벽에 형성될 수 있다.
상기 범퍼는, 범퍼 장착부에 장착되는 몸체부; 및 상기 몸체부에서 후방으로 연장되고, 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태에서 상기 관통홀을 통과하여 상기 개구부 내에 수용되는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 범퍼가 내측으로 이동되지 않은 상태에서, 상기 연장부는 상기 관통홀에 삽입된 상태에 놓일 수 있다.
상기 개구부는 상기 청소기 본체의 저면에 대하여 상향 경사진 경사면에 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 클리프 센서를 이용하여, 상기 범퍼가 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되는 제1상태, 상기 개구부의 아래에 상기 청소기 본체가 지지되는 바닥이 위치하는 제2상태 및 상기 개구부의 아래에 상기 바닥보다 낮은 지형이 형성된 제3상태 중 어느 하나의 상태를 감지록 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지된 상태마다 서로 다른 제어 기능을 실행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 목적은, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 제1하우징; 상기 제1하우징의 일측에 배치되고, 브러시 모듈 또는 걸레 모듈이 장착되는 제2하우징; 상기 제2하우징의 전면부에 형성된 범퍼 장착부에 장착되어, 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼; 및 상기 제2하우징의 저부에 하방으로 오픈된 개구부 내측에 장착되고, 상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부와 상기 광을 수신하는 수광부를 구비하는 센서를 포함하며, 상기 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 상기 범퍼의 일부는 상기 범퍼 장착부와 상기 개구부 상호 간을 연통시키는 관통홀을 통과하여 상기 개구부 내에 수용되는 로봇 청소기에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 수광부를 통한 상기 광의 수신 시간에 근거하여 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 감지하도록 이루어진다.
상기 개구부는 상기 브러시 모듈 또는 상기 걸레 모듈의 전방에 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 범퍼가 장애물과 충돌시 범퍼가 내측으로 이동되어 개구부를 통해 하방으로 노출되었던 클리프 센서를 가리도록 배치된다. 즉, 클리프 센서가 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 감지하는 데에 이용될 수 있다. 따라서, 범퍼의 내측에 별도의 감지수단을 설치할 필요가 없어서, 그만큼의 생산 비용이 절감되고, 로봇 청소기의 부피가 감소될 수 있는 효과가 있다.
아울러, 제어부가 범퍼가 클리프 센서를 가리도록 배치되는 상태와 개구부의 아래에 청소기 본체가 지지되는 바닥보다 낮은 지형이 형성된 상태를 각각 구별하여 구동휠의 구동을 서로 다르게 제어함으로써, 각 상태에 맞추어 청소기 본체의 적절한 회피 기동이 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 정면도.
도 6은 도 4에 도시된 제2하우징의 저부를 보인 도면.
도 7은 도 4에 도시된 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 상태에서의 제2하우징의 저면도.
도 9는 도 7에 도시된 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태를 보인 도면.
도 10은 도 9에 도시된 상태에서의 제2하우징의 저면도.
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 자율 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 자율 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), 구동휠(121) 및 배터리(미도시)를 포함한다.
청소기 본체(110)는 청소기(100)의 외관을 형성한다. 청소기 본체(110)에는 청소기(100)의 제어를 위한 제어부를 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(160) 또는 걸레 모듈(미도시)]이 착탈 가능하게 결합되는 모듈 장착 하우징(112f)이 구비된다. 제1하우징(111)과 제2하우징(112)은 그 기능상 메인 하우징과 모듈 장착 하우징으로 각각 명명될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 구동 모터(미도시)로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동휠(121)이 구비된다. 상기 구동 모터는 제어부에 의해 그 구동이 제어될 수 있다. 구동휠(121)은 제1하우징(111)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있으며, 각 구동휠(121)의 독립적인 구동을 위하여 각 구동휠(121)마다 상기 구동 모터가 연결될 수 있다. 구동휠(121)에 의해 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 보조휠(122, 123)이 추가로 구비될 수 있다. 보조휠(122, 123)은 바닥에 대한 구름 기능만을 가진다는 점에서 구동휠(121)과 구별된다. 보조휠(122, 123)은 구동휠(121)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 구동휠(121)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 제2하우징(112)에 보조휠(122)이 구비될 수 있다. 또한, 제1하우징(111)의 타측에도 보조휠(123)이 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(113)가 상기 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(113)는 제1하우징(111) 또는 제2하우징(112)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2하우징(112)의 후단부 양측에 각각 커버부재(113)가 돌출 형성되어, 제1하우징(111)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
커버부재(113)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(113)는 제1하우징(111)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(113)가 제1하우징(111)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(113)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(113)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(113)가 제1하우징(111)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 제1하우징(111)에 대한 제2하우징(112)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.
제1하우징(111)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 제2하우징(112)이 위치하는 제1하우징(111)의 일측, 즉 제1하우징(111)의 앞쪽에 배치될 수 있다.
센싱 유닛(130)은 제1하우징(111)의 상하 방향으로 제2하우징(112)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)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(112a, 도 6 참조)를 통하여 먼지와 이물질이 포함된 공기가 흡입되며, 상기 개구(112a)에는 바닥의 먼지와 이물을 쓸어 담는 브러시 모듈(160)이 장착될 수 있다.
브러시 모듈(160)이 제2하우징(112)에서 분리되면, 분리된 브러시 모듈(160)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 제2하우징(112)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 걸레 모듈은 모듈 장착 하우징(112f)에 장착되고, 모듈 장착 하우징(112f)은 개구(112a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 청소하고자 하는 목적에 따라 제2하우징(112)에 브러시 모듈(160) 또는 걸레 모듈을 선택적으로 장착할 수 있다.
제어부는 제2하우징(112)에 장착된 모듈을 인식하여 이에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2하우징(112)에 브러시 모듈(160)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(160)이 바닥의 먼지와 이물질을 쓸어 담도록 할 수 있다.
또는, 제2하우징(112)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 제2하우징(112)에 걸레 모듈이 장착된 상태에서는 모터와 팬을 구동시키지 않도록 구성된다.
브러시 모듈(160)을 통하여 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 필터링되어 먼지통(140)에 집진되고, 먼지와 이물질이 분리된 공기는 제1하우징(111)의 외부로 배출된다. 제1하우징(111)의 내부에는 개구(112a)를 통하여 유입된 공기를 먼지통(140)까지 안내하는 흡기 유로(미도시)와, 먼지통(140)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(140)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(140)의 일부는 먼지통 수용부에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 제1하우징(111)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.
먼지통(140)에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터 또는 사이클론 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.
청소기(100)는 먼지통(140)을 덮는 먼지통 덮개(150)를 구비할 수 있다. 먼지통 덮개(150)가 먼지통(140)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(150)에 의해 먼지통(140)이 제1하우징(111)으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
본 도면에서는, 먼지통 덮개(150)가 제1하우징(111)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성된 것을 예시하고 있다. 먼지통 덮개(150)는 먼지통(140) 또는 제1하우징(111)에 고정되어 먼지통(140)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 정면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 제2하우징(112)의 저부를 보인 도면이다.
제2하우징(112)은 일방향으로 길게 연장 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2하우징(112)은 제1하우징(111)의 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다.
제2하우징(112)의 저부에는 개구(112a)가 형성된다. 상술한 바와 같이, 상기 개구(112a)에는 브러시 모듈(160) 또는 걸레 모듈이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
청소기(100)가 진공 청소 기능을 수행하도록 구성되는 경우, 개구(112a)를 통하여 먼지와 이물질이 포함된 공기가 제2하우징(112) 내부로 흡입된다. 개구(112a)는 연통부(112b)와 연통된다. 제2하우징(112)이 제1하우징(111)과 결합시, 연통부(112b)는 제1하우징(111) 내부의 흡기유로와 연통되도록 구성된다.
제2하우징(112)의 저부측 전단부에는 제2하우징(112)의 저면에 대하여 상향 경사진 경사면(112')이 형성될 수 있다. 경사면(112')에 의해 청소기 본체(110)는 낮은 문턱이나 장애물을 쉽게 등반할 수 있다.
제1하우징(111)의 앞쪽에 제2하우징(112)이 배치될 경우, 제2하우징(112)은 청소기 본체(110)의 전방 둘레를 형성한다. 따라서, 청소기 본체(110)가 주행중 장애물과 충돌할 경우, 상기 충돌은 주로 제2하우징(112), 특히 제2하우징(112)의 전면부에서 이루어지게 된다.
이를 고려하여, 제2하우징(112)에는 장애물과의 충돌을 감지하는 충돌 감지부가 설치된다. 충돌 감지부는 제2하우징(112)의 전면부에서 이루어지는 장애물과의 충돌을 감지하도록 이루어진다.
충돌 감지부에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
한편, 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(180)가 배치된다. 클리프 센서(180)는 제어부를 구성하는 회로기판과 전기적으로 연결된다 클리프 센서(180)는 경사면(112')에 배치될 수 있다.
클리프 센서(180)는 제1하우징(111)의 저부에도 배치될 수 있다. 클리프 센서(180)의 기능을 고려하면, 제1하우징(111)에 구비되는 클리프 센서(180)는 제1하우징(111)의 뒤쪽에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
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(190)가 구비된다.
본 도면에서는, 앞서 설명한 제2하우징(112)의 경사면(112')에 충전 단자(190)가 배치되어 전방으로 노출된 것을 보이고 있다. 충전 단자(190)는 제2하우징(112)의 양측에 각각 배치되는 클리프 센서(180) 사이에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2하우징(112)이 제1하우징(111)의 일측에 배치되는 경우에는, 제2하우징(112)에 별도의 센싱 유닛(130)이 구비되지 않는 이상, 장애물과 부딪힐 가능성이 증가한다. 물론, 제1하우징(111)에 구비되는 센싱 유닛(130)이 제2하우징(112) 전방의 장애물을 감지하기는 하지만, 센싱 유닛(130)이 센싱하지 못하는 사각지대에 장애물이 있거나 갑자기 장애물이 출현하는 경우에는 로봇 청소기(100)와 장애물 간의 충돌이 일어날 수 있다.
이러한 충돌이 일어난 경우, 후퇴 내지는 방향 전환을 통한 장애물과의 떨어짐이 이루어져야 한다. 이를 위해서는 우선적으로 장애물과의 충돌에 대한 감지가 요구된다.
이하에서는, 장애물과의 충돌을 감지하기 위한 충돌 감지부에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 도 4에 도시된 라인 A-A를 따라 취한 단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 상태에서의 제2하우징(112)의 저면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2하우징(112)의 저부에는 하방으로 오픈된 개구부(112d)가 구비된다. 개구부(112d)는 하방으로 갈수록 점차 넓어지도록 형성될 수 있다.
개구부(112d)는 제2하우징(112)에 장착된 브러시 모듈(160) 또는 걸레 모듈의 전방에 형성될 수 있다. 개구부(112d)는 제2하우징(112)의 저부측 전단부에 형성된 경사면(112')에 형성될 수 있다.
개구부(112d)의 내측에는 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서(180)가 배치된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 클리프 센서(180)는 개구부(112d)를 통해 제2하우징(112)의 하방으로 노출된다. 클리프 센서(180)는 개구부(112d)의 하방으로 광(예를 들어, 적외선)을 조사하는 발광부(181)와 반사광을 수신하는 수광부(182)를 구비한다.
제어부는 발광부(181)에서 개구부(112d)를 통하여 하방으로 조사된 광이 반사되어 수광부(182)에서 수신된 시간을 측정하여 클리프 센서(180)와 바닥 간의 거리를 측정하도록 이루어진다. 따라서, 전방에 급격하게 낮아지는 단턱이 있는 경우에는 반사광의 수신 시간이 급격히 증가하게 되며, 전방에 낭떠러지가 있는 경우에는 수광부(182)로 반사광이 수신되지 않게 된다.
도시된 바와 같이, 발광부(181)가 전방 하측의 바닥을 향하여 광을 조사하도록, 클리프 센서(180)는 제2하우징(112)의 저면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 이는, 클리프 센서(180)를 이용하여 제2하우징(112)의 전방 하측의 지형이 감지될 수 있고, 이에 따라 제2하우징(112)의 예상 경로 상의 지형지물을 보다 미리 감지하여 회피 기동할 수 있다는 점에서 이점이 있다.
상기 배치와 달리, 클리프 센서(180)가 제2하우징(112)의 저면에 대해 수직하게 배치되어, 발광부(181)가 제2하우징(112)이 지지되는 바닥에 수직하게 광을 조사하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
제어부는 클리프 센서(180)를 통하여 하방의 지형이 일정 수준 이상으로 낮아지는 것이 감지되면, 구동휠(121)의 제어를 기설정된 방식으로 변경하도록 이루어진다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 구동휠(121)에만 구동력을 인가하거나, 양측 구동휠(121)에 서로 다른 방향으로 구동력을 인가할 수 있다. 또는, 제어부는 로봇 청소기(100)가 역방향으로 후진하도록 구동휠(121)에 반대방향의 구동력을 인가할 수 있다.
한편, 제2하우징(112)에는 장애물과의 물리적 충돌을 감지하는 충돌 감지부가 구비된다. 충돌 감지부는 범퍼(170) 및 상술한 클리프 센서(180)를 포함한다.
범퍼(170)는 제2하우징(112)의 전면부에 배치된다. 범퍼(170)는 제2하우징(112)의 좌우방향을 따라 길게 연장 형성된다. 제2하우징(112)에는 범퍼(170)를 수용하는 범퍼 장착부(112c)가 형성된다. 범퍼 장착부(112c)는 범퍼(170)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
범퍼(170)는 범퍼 장착부(112c)에 장착되며, 외력을 받지 않은 상태에서 범퍼(170)의 일부는 제2하우징(112)의 전면으로부터 전방으로 돌출되게 배치된다.
범퍼(170)는 외력에 의해(즉, 장애물과의 충돌시) 가압되어 범퍼 장착부(112c)의 내측으로 이동 가능하게 구성된다. 장애물과의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록, 범퍼(170)는 탄성 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
범퍼(170)가 장애물로부터 이격되면, 범퍼(170)는 제2하우징(112)의 외측[즉, 제2하우징(112)의 전방]으로 이동되어 다시 원래의 위치, 즉 일부가 제2하우징(112)의 전면으로부터 전방으로 돌출된 위치로 복귀하게 된다.
이러한 범퍼(170)의 내외측 이동을 위하여, 범퍼(170)와 범퍼 장착부(112c) 사이에는 탄성부재(미도시)가 배치될 수 있다. 탄성부재는 범퍼(170)와 범퍼 장착부(112c)에 각각 지지되어, 범퍼(170)를 제2하우징(112)의 외측 외측으로 탄성 가압하도록 구성될 수 있다. 탄성부재는 복수 개로 구비되어 범퍼(170)의 연장 방향을 따라 기설정된 간격을 두고 각각 이격 배치될 수 있다.
이와 달리, 범퍼(170)는 범퍼 장착부(112c)에 탄성적으로 지지되어, 내외측으로 이동 가능하게 구성될 수도 있다. 이를 위해, 범퍼(170)에는 범퍼 장착부(112c)에 탄성적으로 지지되는 탄성 지지부가 구비될 수 있다. 이 경우, 탄성부재가 불필요하다는 점에서 생산 비용 절감 및 구조 단순화의 이점이 있다.
종래의 로봇 청소기(100)에는 범퍼(170)의 내측에 범퍼(170)의 내측 이동을 감지하는 감지수단(예를 들어, 마이크로 스위치, 적외선 센서 등)이 구비되었다. 그러나 이 경우, 감지수단으로 인한 생산 비용의 증가 및 감지수단의 장착으로 인한 제2하우징(112)의 부피 증대라는 문제가 발생하였다.
본 발명에서는 상기 감지수단으로 클리프 센서(180)를 이용한다. 이하, 이에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 9는 도 7에 도시된 범퍼(170)가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태를 보인 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 상태에서의 제2하우징(112)의 저면도이다.
도 9 및 도 10을 앞선 도 7 및 도 8과 함께 참조하면, 범퍼(170)가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 범퍼(170)는 클리프 센서(180)를 가리도록 배치된다. 즉, 클리프 센서(180)의 하부에 범퍼(170)가 배치되어, 클리프 센서(180)를 통하여 범퍼(170)의 내측 이동을 감지할 수 있도록 구성된다.
범퍼(170)가 외력에 의해 내측으로 이동되면, 범퍼(170)는 개구부(112d)를 관통하도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 청소기 본체(110)에는 범퍼(170)의 일부가 통과 가능하도록, 범퍼 장착부(112c)와 개구부(112d) 상호 간을 연통시키는 관통홀(112e)이 형성된다. 관통홀(112e)은 개구부(112d)를 한정하는 측벽에 형성될 수 있다.
범퍼(170)는 몸체부(171)와 연장부(172)를 포함한다.
몸체부(171)는 범퍼 장착부(112c)에 장착된다. 몸체부(171)는 외력이 가해지면 내측으로 이동되었다가, 상기 외력이 해제되면 다시 외측으로 이동되도록 구성된다. 상기 외력이 해제된 상태에서, 몸체부(171)의 일부는 범퍼 장착부(112c)로부터 돌출되게 배치된다.
연장부(172)는 몸체부(171)에서 후방으로 연장된다. 연장부(172)는 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태에서 관통홀(112e)을 통과하여 개구부(112d) 내에 수용되도록 구성된다. 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태에서, 연장부(172)는 클리프 센서(180)의 하부에 배치될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태에서, 청소기 본체(110)를 저부에서 바라보았을 때, 연장부(172)는 클리프 센서(180)를 덮도록 배치된다. 연장부(172)는 개구부(112d)의 연장 방향을 따라 클리프 센서(180)와 오버랩되도록 배치된다. 따라서, 클리프 센서(180)는 연장부(172)에 의해 가려져 개구부(112d)를 통하여 노출되지 않는다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 범퍼(170)가 내측으로 이동되지 않은 상태에서, 연장부(172)는 관통홀(112e)에 삽입된 상태에 놓일 수 있다. 연장부(172)는 관통홀(112e)에 삽입되어 범퍼(170)의 내측 이동을 가이드하도록 구성된다.
상술한 구조에 의하면, 범퍼(170)가 장애물과 충돌시, 범퍼(170)의 몸체부(171)는 범퍼 장착부(112c)의 내측으로 이동되고, 연장부(172)는 개구부(112d) 내에 수용되어 클리프 센서(180)를 가리도록 배치된다. 따라서, 클리프 센서(180)의 하방에 지형지물의 변화가 없음에도, 범퍼(170)가 장애물과 충돌됨에 의해 클리프 센서(180)의 수광부(182)에서 수신하는 반사광의 수신 시간이 짧아지게 된다.
제어부는 수광부(182)를 통한 반사광의 수신 시간에 근거하여 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태를 감지하도록 이루어진다.
제어부는, 클리프 센서(180)를 이용하여, 범퍼(170)가 클리프 센서(180)를 가리도록 배치되는 제1상태, 개구부(112d)의 아래에 청소기 본체(110)가 지지되는 바닥이 위치하는 제2상태 및 개구부(112d)의 아래에 바닥보다 낮은 지형이 형성된 제3상태 중 어느 하나의 상태를 감지하도록 이루어진다. 여기서, 제1상태는 종래의 클리프 센서(180)가 감지하지 않았던 상태로, 상술한 범퍼(170)의 클리프 센서(180) 가림 구조에 의해 감지 대상으로 추가된 상태이다.
클리프 센서(180)에 의해 감지되는 반사광의 수신 시간은 제1상태에서 가장 짧고, 제3상태에서 가장 길게[클리프 센서(180)의 하방에 낭떠러지가 위치하는 경우에는 반사광 미수신] 나타나며, 제2상태에서의 반사광의 수신 시간은 제1상태에서의 반사광의 수신 시간과 제3상태에서의 반사광의 수신 시간 사이의 값을 가진다.
따라서, 제어부는 클리프 센서(180)에 의해 감지되는 반사광의 수신 시간이 제1 내지 제3상태 중 어느 하나의 상태에서의 반사광의 수신 시간에 대응되는 경우, 상기 어느 하나의 상태에 있음을 감지할 수 있다. 일 예로, 제어부는 클리프 센서(180)에 의해 감지되는 반사광의 수신 시간이, 범퍼(170)가 클리프 센서(180)를 가리도록 배치되는 제1상태에서의 반사광의 수신 시간에 대응되는 경우, 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태임을 감지할 수 있다.
제어부는 감지된 상태마다 서로 다른 제어 기능을 실행하도록 구성될 수 있다.
제어부는 범퍼(170)가 내측으로 이동되어 범퍼(170)가 클리프 센서(180)를 가리도록 배치되는 제1상태가 감지되면, 구동휠(121)의 제어를 기설정된 방식으로 변경할 수 있다. 구체적으로, 제어부는, 청소기 본체(110)가 제1방식(예를 들어, 전진)으로 운행하는 중에 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태가 감지되면, 상기 제1방식을 제2방식(예를 들어, 후진)으로 변경할 수 있다.
상기 기설정된 방식에는 구동휠(121)의 구동 방향을 전환하거나 회전 속도를 변경시키는 것이 포함될 수 있다. 일 예로, 청소기 본체(110)가 전진하는 중이었다면, 구동휠(121)을 반대로 회전시켜 청소기 본체(110)가 후진하도록 할 수 있다. 다른 일 예로, 청소기 본체(110)가 시계 방향으로 회전하는 중이었다면, 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되는 구동휠(121)을 서로 반대로 회전시켜 청소기 본체(110)가 반시계 방향으로 회전하도록 할 수 있다.
제어부는 개구부(112d)의 아래에 청소기 본체(110)가 지지되는 바닥이 위치하는 제2상태가 감지되면, 구동휠(121)의 제어를 유지하도록 이루어진다. 즉, 제어부는 제2상태를 통상적인 주행 상태로 판단하여, 청소기 본체(110)의 운행을 이전과 같은 방식으로 지속하도록 이루어진다.
제어부는 개구부(112d)의 아래에 바닥보다 낮은 지형이 형성된 제3상태가 감지되면, 구동휠(121)의 제어를 기설정된 방식으로 변경할 수 있다. 즉, 제어부는, 청소기 본체(110)가 제1방식(예를 들어, 전진)으로 운행하는 중에 개구부(112d)의 아래에 바닥보다 낮은 지형이 형성된 상태가 감지되면, 상기 제1방식을 제2방식(예를 들어, 회전)으로 변경할 수 있다.
상기 기설정된 방식에는 구동휠(121)의 구동 방향을 전환하거나 회전 속도를 변경시키는 것이 포함될 수 있다. 일 예로, 청소기 본체(110)가 전진하는 중이었다면, 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되는 구동휠(121)을 서로 반대로 회전시켜 청소기 본체(110)가 회전하도록 할 수 있다.
상술한 본 발명에 의하면, 범퍼(170)가 장애물과 충돌시 범퍼(170)가 내측으로 이동되어 개구부(112d)를 통해 하방으로 노출되었던 클리프 센서(180)를 가리도록 배치된다. 즉, 클리프 센서(180)가 범퍼(170)가 내측으로 이동된 상태를 감지하는 데에 이용될 수 있다. 따라서, 범퍼(170)의 내측에 별도의 감지수단을 설치할 필요가 없어서, 그만큼의 생산 비용이 절감되고, 로봇 청소기(100)의 부피가 감소될 수 있는 효과가 있다.
아울러, 제어부가 범퍼(170)가 클리프 센서(180)를 가리도록 배치되는 상태와 개구부(112d)의 아래에 청소기 본체(110)가 지지되는 바닥보다 낮은 지형이 형성된 상태를 각각 구별하여 구동휠(121)의 구동을 서로 다르게 제어함으로써, 각 상태에 맞추어 청소기 본체(110)의 적절한 회피 기동이 수행될 수 있다.
본 실시예에서는 청소기 본체(110)가 제1하우징(111)과 제2하우징(112)을 포함하고, 제2하우징(112)에 클리프 센서를 이용하여 범퍼(170)의 내측 이동을 감지하는 구조가 적용된 것으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 청소기 본체(110)가 하나의 하우징으로 구성되는 경우에도 그대로 적용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체의 전면부에 형성된 범퍼 장착부에 장착되어, 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼; 및
    상기 청소기 본체의 저부에 하방으로 오픈된 개구부 내측에 장착되어, 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서를 포함하며,
    상기 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 상기 범퍼는 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되고,
    상기 청소기 본체에는, 상기 범퍼의 일부가 통과 가능하도록, 상기 범퍼 장착부와 상기 개구부 상호 간을 연통시키는 관통홀이 형성되며,
    상기 관통홀은 상기 개구부를 한정하는 측벽에 형성되고,
    상기 범퍼는,
    범퍼 장착부에 장착되는 몸체부; 및
    상기 몸체부에서 후방으로 연장되고, 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태에서 상기 관통홀에 삽입되어 상기 범퍼의 내측 이동을 가이드하도록 상기 개구부 내에 수용되는 연장부를 포함하고,
    상기 범퍼가 내측으로 이동되지 않은 상태에서, 상기 연장부는 상기 관통홀에 삽입된 상태에 놓이고,
    상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태에서 상기 연장부는 상기 클리프 센서를 덮도록 상기 클리프 센서의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클리프 센서는,
    상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부; 및
    반사광을 수신하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 클리프 센서를 이용하여 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태가 감지되면, 상기 구동휠의 제어를 기설정된 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기설정된 방식에는 상기 구동휠의 구동 방향을 전환하거나 회전 속도를 변경시키는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 청소기 본체의 저면에 대하여 상향 경사진 경사면에 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 클리프 센서를 이용하여, 상기 범퍼가 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되는 제1상태, 상기 개구부의 아래에 상기 청소기 본체가 지지되는 바닥이 위치하는 제2상태 및 상기 개구부의 아래에 상기 바닥보다 낮은 지형이 형성된 제3상태 중 어느 하나의 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지된 상태마다 서로 다른 제어 기능을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 제1하우징;
    상기 제1하우징의 일측에 배치되고, 브러시 모듈 또는 걸레 모듈이 장착되는 제2하우징;
    상기 제2하우징의 전면부에 형성된 범퍼 장착부에 장착되어, 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼; 및
    상기 제2하우징의 저부에 하방으로 오픈된 개구부 내측에 장착되고, 상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부와 반사광을 수신하는 수광부를 구비하는 클리프 센서를 포함하며,
    상기 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서, 상기 범퍼의 일부는 상기 범퍼 장착부와 상기 개구부 상호 간을 연통시키는 관통홀을 통과하여 상기 개구부 내에 수용되고,
    상기 클리프 센서는 상기 제2하우징의 저면에 대하여 경사지게 배치되고,
    상기 범퍼는,
    범퍼 장착부에 장착되는 몸체부; 및
    상기 몸체부에서 후방으로 연장되고, 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태에서 상기 관통홀에 삽입되어 상기 범퍼의 내측 이동을 가이드하도록 상기 개구부 내에 수용되는 연장부를 포함하고,
    상기 범퍼가 내측으로 이동되지 않은 상태에서, 상기 연장부는 상기 관통홀에 삽입된 상태에 놓이고,
    상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태에서 상기 연장부는 상기 클리프 센서를 덮도록 상기 클리프 센서의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수광부를 통한 반사광의 수신 시간에 근거하여 상기 범퍼가 내측으로 이동된 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 브러시 모듈 또는 상기 걸레 모듈의 전방에 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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