KR102515485B1 - 로봇청소기의 충전 스테이션 - Google Patents

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Abstract

충전 스테이션이 개시된다. 개시된 충전 스테이션은 로봇 청소기의 충전 단자에 접촉되며, 충전 단자에 전원을 제공하는 충전부재, 적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재 및 제1 발광부재와 마주보도록 배치되고 제1 발광부재에서 방출된 적외선 신호를 충전 스테이션의 전방 및 측방을 향해 반사시키는 반사부재를 포함하는 충전 스테이션을 제공한다.

Description

로봇청소기의 충전 스테이션{CHARGING STATION OF ROBOT CLEANER}
본 개시는 적외선 신호 방출 효율 및 충전 편의성이 개선된 충전 스테이션에 관한 것이다.
로봇 청소기는 사용자의 별도의 조작 없이 스스로 일정 영역을 움직이며 청소를 하는 장치이다. 충전 스테이션은 이러한 로봇 청소기를 충전하는 장치로서, 기 설정된 위치에 고정되어 배치된다.
충전 스테이션은 로봇 청소기의 충전을 위한 신호를 방출하는 적어도 하나의 적외선 발광부를 포함한다. 적어도 하나의 적외선 발광부는 로봇 청소기의 충전 단계에서 충전 신호를 방출하며, 로봇 청소기의 청소 단계에서는 로봇 청소기와 충전 스테이션의 충돌을 방지하기 위한 세이프 신호를 방출한다.
세이프 신호가 충전 신호와 같이 충전 스테이션을 기준으로 멀리 떨어진 영역까지 방출되는 경우, 로봇 청소기는 충전 스테이지 근처에 접근할 수 없으며,
로봇 청소기가 청소하지 못하는 영역이 발생하게 된다. 따라서, 세이프 신호는 충전 신호와 달리 충전 스테이지를 기준으로 일정 영역까지만 방출되어야 한다.
아울러, 세이프 신호는 로봇 청소기가 충전 스테이션의 측면에서 접근하는 것을 방지하기 위해, 충전 스테이션을 기준으로 측면을 포함하는 넓은 각도로 방출되어야 한다.
다만, 기존의 충전 스테이션은 충전 신호와 세이프 신호를 동일한 적외선 발광부를 통해 신호를 방출하므로 원하는 범위의 충전 신호 및 세이프 신호를 동시에 구현할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 적외선 발광부의 충전 신호의 범위에 대한 제한으로 인해 로봇 청소기가 충전 스테이션에 대한 접촉 및 정렬이 올바르지 않아, 로봇 청소기의 충전이 되지 않는 문제점도 발생하였다.
본 개시의 목적은 적외선 신호를 방출하는 구조 및 로봇 청소기에 대한 새로운 충전 구조를 통해 적외선 신호 방출 효율 및 충전 편의성이 향상된 충전 스테이션을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 로봇 청소기의 충전 단자에 접촉되며, 충전 단자에 전원을 제공하는 충전부재, 적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재 및 제1 발광부재와 마주보도록 배치되고 제1 발광부재에서 방출된 적외선 신호를 충전 스테이션의 전방 및 측방을 향해 반사시키는 반사부재를 포함하는 충전 스테이션을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재를 상기 제1 발광부재가 삽입되는 가이드 부재의 수용부에 정렬하는 단계, 제1 발광부재를 수용부와 연통되고 가이드 부재의 하면에 형성된 삽입구를 통해 수용부 내로 삽입하는 단계 및 제1 발광부재를 기 설정된 방향으로 회전시켜, 제1 발광부재를 상기 가이드 부재에 형성된 고정부재에 결합하는 단계를 포함하는 충전 스테이션 제조 방법을 제공한다.
반사부재는 원뿔 형상이며, 반사부재의 꼭짓점이 제1 발광부재의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.
반사부재의 반사면은 중심축을 포함하는 단면이 제1 내지 제2 기울기를 가지며, 제1 발광부재에 대해 제1 기울기보다 멀리 위치한 제2 기울기는 중심축에 대해 제1 기울기보다 클 수 있다.
하우징, 하우징 내부에 결합된 기판 상에 수직으로 배치되어 충전 스테이션의 전방을 향해 적외전 신호를 방출하는 제2 발광부재, 제2 발광부재의 전방에 배치되어, 제2 발광부재에서 전송된 신호를 기 설정된 방향으로 가이드 하는 가이드 부재를 더 포함하고, 제1 발광부재는 가이드 부재에 수용될 수 있다.
가이드 부재는 가이드 부재의 전면을 따라 돌출되어 제1 발광부재에서 방출되는 적외선 신호와 제2 발광부재에서 방출되는 적외선 신호를 구획하는 돌출부를 포함할 수 있다.
가이드 부재는 제1 발광부재가 수용되는 수용부를 포함하고, 수용부는 제1 발광부재의 일부 표면을 커버하는 커버면을 포함할 수 있다.
반사부재는 돌출부의 제1 발광부재와 마주보는 면과 일체로 형성될 수 있다.
수용부는 가이드 부재의 하면에 형성된 삽입구와 연결되고, 제1 발광부재는 삽입구를 통해 수용부에 삽입될 수 있다.
가이드 부재는 제1 발광부재를 수용부에 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.
충전부재는 충전 단자 및 자성체를 포함할 수 있다.
자성체는 전자석을 포함하고 충전 스테이션은 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 전자석의 자기화를 조절하는 프로세서를 더 포함하며, 프로세서는 로봇 청소기가 충전되기 위해 충전부재에 인접하게 위치한 경우 전자석에 전류를 공급하여 전자석을 자기화시키고, 로봇 청소기의 충전이 끝났을 경우 전자석에 전류 공급을 중단하여 전자석의 자기화를 없앨 수 있다.
반사부재는 다각뿔 형상이며, 반사부재의 꼭짓점이 제1 발광부재의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 충전 스테이션을 나타낸 사시도이다.
도 2는 커버와 본체를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본체와 슬릿 부재를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 3에서 가이드 부재를 분해한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 광각부재를 분해한 사시도이다.
도 6은 가이드 부재를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2의 Ⅶ 방향에서 바라본 것을 나타낸 정면도이다.
도 8은 도 2의 Ⅷ-Ⅷ을 따라 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅸ 부분을 확대한 도면이다.
도 10은 가이드 부재와 제1 발광부재를 나타낸 하측 분해사시도이다.
도 11은 제1 발광부재가 가이드 부재에 삽입된 것을 나타낸 하측 사시도이다.
도 12는 제1 발광부재가 가이드 부재에 고정된 것을 나타낸 하측 사시도이다.
도 13a는 충전 스테이션의 충전부재를 나타낸 사시도이다.
도 13b는 로봇 청소기의 충전부를 나타낸 사시도이다.
도 14는 충전 스테이션에 충전부재가 결합된 것을 나타낸 사시도이다.
도 15는 로봇 청소기에 충전부가 결합된 것을 나타낸 사시도이다.
도 16 내지 도 18은 로봇 청소기의 이동에 따라 충전부재가 로봇 청소기의 충전부에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은` 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 상에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 충전 스테이션(1)을 나타낸 사시도이고, 도 2는 커버(2)와 본체(3)를 나타낸 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 충전 스테이션(1)은 커버(2) 및 로봇 청소기(60, 도 15 참조)를 충전 시키는 여러 부품들을 포함하는 본체(3)를 포함할 수 있다.
커버(2)는 본체(3)와 탈착 가능하도록 결합되며, 외부의 이물질이 본체(3) 내로 유입되는 것을 막을 수 있다. 커버(2)의 전면(2a)은 적외선 신호가 통과할 수 있는 재질로 구성될 수 있으며 필요에 따라 사출 성형으로 형성될 수 있다.
본체(3)는 하우징(3a)을 통해 외관을 형성하며, 적외선 신호를 방출하는 여러 부품 및 로봇 청소기(60)를 충전하는 부품들을 포함한다. 본체(3)를 구성하는 구체적인 구성 및 구조는 후술한다.
도 3은 본체(3)와 슬릿 부재(10)를 나타낸 분해사시도이다.
기판(4)은 후술하는 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9) 및 충전 스테이션(1)의 다양한 칩(5)이 실장되며, 충전 스테이션(1)에 결합될 수 있다.
슬릿 부재(10)는 본체(3)의 하우징(3a)에 탈착 가능하도록 결합되며, 후술하는 가이드 부재(20, 도 5 참조)의 전방에 배치되어 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9, 도 5 참조) 방출되는 충전 신호(A, 도 8 참조)의 지향성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 슬릿 부재(10)는 'ㄱ'자 형상일 수 있다. 이에 따라, 슬릿 부재(10)의 일단부(10a)는 본체(3)에 분리 가능하도록 결합될 수 있으며, 타단부(10b)는 가이드 부재(20)의 전면에 위치할 수 있다.
또한, 슬릿 부재(10)는 기판(4)의 중앙부에 위치하는 제2 발광부재(7)에서 방출되는 충전 신호가 통과하는 제1 슬릿(11) 및 제1 슬릿(11)의 주위에 위치하는 커버부(12)를 포함할 수 있다.
제1 슬릿(11)은 좁은 직사각형의 공간을 형성하며, 제1 슬릿(11)을 통과하는 적외선 신호는 빛의 굴절로 인해 제1 슬릿(11)을 통과할 때 특정 각도로 굴절될 수 있다.
이에 따라, 제1 슬릿(11)을 통과한 빛은 일정한 감도를 유지함과 동시에 특정 방향으로의 지향성을 가지게 된다.
커버부(12)는 슬릿 부재(10)의 가장자리를 형성하며, 제3 및 제4 발광부재(8, 9)에서 방출되는 적외선 신호의 일부를 가릴 수 있다. 이에 따라, 제3 및 제4 발광부재(8, 9)에서 방출되는 적외선 신호는 제2 발광부재(7)에서 방출되는 적외선 신호와 상호 겹치지 않게 된다.
즉, 제2 발광부재(7)에서 방출되는 적외선 신호는 충전 스테이션(1)의 전면 중앙부를 향해 방출되며, 제3 발광부재(8)에서 방출되는 적외선 신호는 충전 스테이션(1)의 좌측부를 향해 방출되며, 제4 발광부재(9)에서 방출되는 적외선 신호는 충전 스테이션(1)의 우측부를 향해 상호 겹치지 않도록 방출된다.
이에 따라, 충전 스테이션(1)과 인접한 로봇 청소기(60)는 로봇 청소기(60)의 주위에 배치된 센서(미도시)를 통해 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9)를 구분하여 인식할 수 있으며, 로봇 청소기(60)는 충전 스테이션(1)에 정렬될 수 있다.
예를 들어, 로봇 청소기(60)가 충전 스테이션(1)의 좌측 방향에 위치할 경우 로봇 청소기(60)는 제3 발광부재(8)에서 방출된 적외선 신호를 감지할 수 있으며 로봇 청소기(60)는 우측 방향으로 이동할 수 있다.
마찬가지로, 로봇 청소기(60)가 충전 스테이션(1)의 우측 방향에 위치할 경우 로봇 청소기(60)는 제4 발광부재(9)에서 방출된 적외선 신호를 감지할 수 있으며, 로봇 청소기(60)는 좌측 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 로봇 청소기(60)가 충전 스테이션(1)의 정면 방향에 위치할 경우 로봇 청소기(60)는 제2 발광부재(7)에서 방출된 적외선 신호를 감지할 수 있으며, 로봇 청소기(60)는 감지되는 적외선 신호의 감도가 강해지는 부분으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 로봇 청소기(60)는 충전 스테이션(1)에 정렬될 수 있다.
도 4는 도 3에서 가이드 부재(20)를 분해한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 광각부재(30)를 분해한 사시도이다.
가이드 부재(20)는 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9)의 전방에 배치되어 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9)에서 방출된 신호를 기 설정된 방향으로 가이드할 수 있다.
가이드 부재(20)는 본체(3) 및 기판(4)에 분리 가능하도록 결합된다. 가이드 부재(20)의 구체적인 설명은 후술한다.
광각부재(30)는 복수 개로 구성되며, 각각의 광각부재(30)는 제3 및 제4 발광부재(8, 9)의 전면에 각각 결합될 수 있다.
구체적으로, 광각부재(30)는 제1 및 제2 광각부재(31, 32)를 포함할 수 있다. 제1 광각부재(31)는 제3 발광부재(8)의 전면에 배치되고, 제2 광각부재(32)는 제4 발광부재(9)의 전면에 배치될 수 있다.
광각부재(30)는 프리즘 구조를 통해 제3 및 제4 발광부재(8, 9)에서 방출된 적외선 신호의 방출 각도를 빛의 굴절을 이용하여 넓힐 수 있다.
광각부재(30)는 필요에 따라 사출 성형 또는 유리 등 적외선 신호의 방출 각도를 넓힐 수 있는 구성이면 다양한 재료가 이용될 수 있다.
도 6은 가이드 부재(20)를 나타낸 사시도이다.
이하에서는, 도 6를 참조하여, 가이드 부재(20)의 구체적인 구조에 대해서 설명한다.
가이드 부재(20)는 제1 발광부재(25)를 수용하며, 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9)의 전방에 배치되어 제2 내지 제4 발광부재(7 내지 9)에서 방출된 신호를 기 설정된 방향으로 가이드 할 수 있다.
가이드 부재(20)는 제1 슬릿(11)과 연통되는 제2 슬릿(21), 광각부재(30)와 연통되는 복수의 개구(22, 23), 슬릿 부재(10)와 가이드 부재(20)를 연결시키는 연결부(24), 적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재(25) 및 제1 발광부재(25)에서 방출된 적외선 신호를 충전 스테이션(1)의 전방 및 측방을 향해 반사시키는 반사부재(26)를 포함할 수 있다.
제2 슬릿(21)은 제1 슬릿(11)과 연통된다. 이에 따라, 제2 발광부재(7)에서 방출된 적외선 신호는 제1 슬릿(11) 및 제2 슬릿(21)을 순차적으로 통과하게 되고, 제2 발광부재(7)에서 방출된 적외선 신호는 일정한 감도 및 방출 각도를 가진 지향성을 지니게 된다.
제2 슬릿(21)은 가이드 부재(20)의 중앙부에 형성되어 있으나, 제1 슬릿(11)과 연통되면 가이드 부재(20)의 다양한 위치에 형성될 수 있다.
복수의 개구(22, 23)는 제3 및 제4 발광부재(8, 9)의 전면에 각각 배치된 제1 및 제2 광각부재(31, 32)의 전면에 배치된다.
이에 따라, 제3 발광부재(8)에서 방출된 적외선 신호는 제1 광각부재(31)를 통과하면서 방출각도가 넓어지며, 가이드 부재(20)의 제1 개구(22)를 통해 충전 스테이션(1)의 전면 좌측 방향으로 방출될 수 있다. 마찬가지로, 제4 발광부재(9)에서 방출된 적외선 신호는 제2 광각부재(32)를 통과하면서 방출각도가 넓어지며, 가이드 부재(20)의 제2 개구(23)를 통해 충전 스테이션(1)의 전면 우측 방향으로 방출될 수 있다.
복수의 개구(22, 23)의 형상은 직사각형 형상이나, 필요에 따라 다양한 형상일 수 있다.
연결부(24)는 슬릿 부재(10)와 가이드 부재(20)를 연결시켜 슬릿 부재(10)와 가이드 부재(20)의 상호 간의 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출된 적외선 신호가 가이드 부재(20) 및 슬릿 부재(10)를 순차적으로 통과할 때에도, 방출된 적외선 신호를 가이드 부재(20) 및 슬릿 부재(10)를 통해 안정적으로 충전 스테이션(1)의 외부로 방출할 수 있다.
제1 발광부재(25)는 적외선 신호를 방출할 수 있다. 다만, 제1 발광부재(25)는 필요에 따라 다양한 파장대의 신호를 방출할 수도 있다.
로봇 청소기(60)가 청소할 때, 제1 발광부재(25)는 세이프 신호(B)를 충전 스테이션(1)을 기준으로 일정 반경으로 방출하고, 세이프 신호(B)를 감지한 로봇 청소기(60)는 충전 스테이션(1)과 충돌하지 않을 수 있다.
아울러, 로봇 청소기(60)가 충전하기 위해 충전 스테이션(1)으로 접근할 때에도, 제1 발광부재(25)는 동일한 세이프 신호(B)를 충전 스테이션(1)을 기준으로 일정 반경으로 방출한다. 다만, 충전 스테이션(1)으로 접근하는 로봇 청소기(60)가 세이프 신호(B)를 감지하는 경우, 세이프 신호(B)는 충전 스테이션(1)과의 거리를 계산하는 정보로서 이용할 수 있다.
즉, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 세이프 신호(B)는 동일한 신호를 방출하나, 이를 감지하는 로봇 청소기(60)는 로봇 청소기(60)의 청소 단계 및 충전 단계에 따라 세이프 신호(B)를 로봇 청소기(60)의 제어를 달리 하는 정보로서 이용할 수 있다.
또한, 제1 발광부재(25)는 가이드 부재(20)의 전면에 제1 발광부재(25)의 일부 표면이 커버되고 다른 일부 표면은 충전 스테이션(1)의 전방으로 노출되도록 가이드 부재(20)에 수용된다.
아울러, 제1 발광부재(25)는 하우징(3a) 내부에 결합된 기판(4) 상에 수직으로 배치되어 충전 스테이션(1)의 전방을 향해 신호를 방출하는 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)와 상호 수직하도록 배치될 수 있다.
즉, 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)는 커버(2)의 전면(2a) 및 기판(4)에 대해 수직하도록 배치될 수 있으며, 제1 발광부재(25)는 커버(2)의 전면(2a) 및 기판(4)에 대해 평행하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 커버(2)의 전면(2a)과 수직하게 배치된 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호는 제1, 2 슬릿(11, 21) 및 광각부재(30)를 통해 넓어지는 방사 각도의 제한이 있다. 그러나, 커버(2)의 전면(2a)과 평행하게 배치된 제1 발광부재에서 방출되는 적외선 신호는 반사부재(26)에 의해 반사되므로 충전 스테이션(1)의 전방 및 측방을 포함하는 넓은 방사 각도를 구현할 수 있다.
아울러, 제1 발광부재(25)의 발광 구조는 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)와 동일할 수 있다. 이에 따라, 별도의 제1 발광부재(25)를 제조할 필요 없이, 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)와 동일한 제1 발광부재(25)를 사용함으로써, 충전 스테이션(1)의 제조 비용을 감소 시킬 수 있다.
반사부재(26)는 제1 발광부재(25)와 마주보도록 배치되고, 제1 발광부재(25)에서 방출된 적외선 신호를 충전 스테이션(1)의 전방 및 측방을 향해 반사시킬 수 있다.
도 10을 참조할 때, 반사부재(26)는 원뿔 형상이며, 반사부재(26)의 꼭짓점이 제1 발광부재(25)의 중심축(C)과 일치하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 반사부재(26)와 제1 발광부재(25)가 정확한 정렬을 구현할 수 있다. 또한, 충전 스테이션(1)의 일측 방향으로 적외선 신호가 치우침 없이 일정한 감도 및 기 설정된 방출 각도로 충전 스테이션(1)의 외부로 방출될 수 있다.
또한, 반사부재(26)는 완전한 원뿔이 아닌, 원뿔 중에서 중심축(C)을 포함하는 단면에 대해 일측 방향으로의 원뿔 부분만을 포함할 수 있다. 즉, 반사부재(26)는 중심축(C)을 기준으로 원뿔의 180도의 입체 형상만을 포함할 수 있다.
반사부재(26)의 형상은 원뿔 형상이나, 반사부재(26)가 일정한 곡면을 포함하여 기 설정된 각도로 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호를 반사시킬 수 있으면 충분하다.
아울러, 반사부재(26)는 다각뿔 형상일 수 있다. 이 때에도 반사부재(26)는 완전한 다각뿔이 아닌, 다각뿔 중에서 중심축(C)을 포함하는 단면에 대해 일측 방향으로의 다각뿔 부분만을 포함할 수 있다. 즉, 반사부재(26)는 중심축(C)을 기준으로 다각뿔의 180도의 입체 형상만을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)는 반사부재(26)에 반사됨으로써, 적외선 신호(B)는 충전 스테이션(1)의 전방뿐만 아니라 측방으로도 방출될 수 있다. 또한, 반사부재(26)의 형상에 따라 제1 발광부재(25)부터 방출되는 적외선 신호(B)의 방출 각도는 조절될 수 있으며, 180도의 방출각도를 가질 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 반사부재(26)의 반사면은 중심축(C)을 포함하는 단면이 서로 다른 기울기를 가지는 제1 반사면(26a) 및 제2 반사면(26b)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 반사면(26a)은 중심축(C)에 대해 제1 기울기(α)를 가질 수 있으며, 제2 반사면(26b)는 중심축(C)에 대해 제2 기울기(β)를 가질 수 있다. 즉, 반사부재(26)의 반사면은 중심축(C)을 포함하는 단면이 제1 내지 제2 기울기(α, β)를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 반사부재(26)의 측면은 이중 기울기를 갖는 원뿔 또는 다각뿔 형상일 수 있다.
또한, 제1 발광부재(25)에 대해 제1 반사면(26a)보다 멀리 위치한 제2 반사면(26b)은 중심축(C)에 대해 제1 반사면(26a)보다 더 큰 기울기를 가질 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 발광부재(25)에 대해 제1 기울기(α)보다 멀리 위치한 제2 기울기(β)는 중심축(C)에 대해 제1 기울기(α)보다 크게 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 제1 적외선 신호(B1)는 제1 기울기(α)를 가지는 반사부재(26)의 반사면에 반사되어 전방을 향해 방출되고, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 제2 적외선 신호(B2)는 중심축(C)을 기준으로 제1 기울기(α)보다 더 큰 제2 기울기(β)를 가지는 반사부재(26)의 반사면에 반사되어 전방을 향해 방출된다.
이 때, 반사부재(26)는 제1 기울기(α)보다 큰 제2 기울기(β)를 가지는 이중 기울기 구조를 통해, 반사부재(26)에서 반사된 적외선 신호(B)가 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호(A)와 겹치지 않도록 적외선 신호(B)를 더 굴절시켜 반사할 수 있다.
반사부재(26)의 반사면은 적외선 신호가 투과되지 않고 반사될 수 있으면 충분하며, 필요에 따라 사출 성형되거나 반사면에 크롬, 알루미늄 도금으로 표면 처리될 수 있다.
반사부재(26)는 별도의 부재로서 가이드 부재(20)에 결합될 수 있다.
또한, 반사부재(26)는 가이드 부재(20)의 전면을 따라 돌출된 돌출부(27, 도 10 참조)와 일체로 형성될 수 있다.
구체적으로, 반사부재(26)는 돌출부(27)의 제1 발광부재(25)와 마주보는 면과 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 별도의 반사부재(26)를 제조할 필요가 없으므로 충전 스테이션(1)의 제조 단가 및 제조 공정이 감소될 수 있다.
도 7은 도 2의 Ⅶ 방향에서 바라본 것을 나타낸 정면도이고, 도 8은 도 2의 Ⅷ-Ⅷ을 따라 나타낸 단면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅸ 부분을 확대한 도면이다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 개시에 따른 일 실시예의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
도 7을 참조할 때, 제2 발광부재(7)에서 방출되는 적외선 신호는 가이드 부재(20)의 제2 슬릿(21) 및 슬릿 부재(10)의 제1 슬릿(11)을 순차적으로 통과하여 충전 스테이션(1)의 전면 중앙부로 방출된다.
또한, 제3 발광부재(8)에서 방출되는 적외선 신호는 제1 광각부재(31)를 통과하고, 제3 발광부재(8)에서 방출되는 적외선 신호의 제1 슬릿(11)에 가까운 부분은 슬릿 부재(10)의 커버부(12)에 의해 일부가 가려지게 된다. 이에 따라, 제3 발광부재(8)에서 방출되는 적외선 신호는 충전 스테이션(1)의 전면 좌측부로 방출하게 되며, 제2 발광부재(7)에서 방출되는 적외선 신호와 겹치지 않게 된다.
마찬가지로, 제4 발광부재(9)에서 방출되는 적외선 신호는 제2 광각부재(32)를 통과하고, 제4 발광부재(9)에서 방출되는 적외선 신호의 제1 슬릿(11)에 가까운 부분은 슬릿 부재(10)의 커버부(12)에 의해 일부가 가려지게 된다. 이에 따라, 제4 발광부재(9)에서 방출되는 적외선 신호는 충전 스테이션(1)의 전면 우측부로 방출하게 되며, 제2 발광부재(7)에서 방출되는 적외선 신호와 겹치지 않게 된다.
도 8 내지 도 9를 참조할 때, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)는 반사부재(26)에서 반사되어 충전 스테이션(1)의 전방 및 좌우 측방으로 방출하게 된다.
이때, 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)와 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호(A)는 가이드 부재(20)의 전면을 따라 돌출된 돌출부(27, 도 10 참조)에 의해 구획될 수 있다.
즉, 가이드 부재(20)의 전면을 따라 형성된 돌출부(27)에 의해 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)와 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호(A)는 상호 겹치지 않고 물리적으로 구획될 수 있다.
이에 따라, 로봇 청소기(60)의 측면 가장자리를 따라 배치된 복수의 센서(미도시)는 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)와 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호(A)를 구분하여 감지할 수 있다.
또한, 돌출부(27)의 제1 발광부재(25)와 인접한 면은, 반사부재(26)가 형성된 부분을 제외하고, 적외선 신호를 흡수하는 재질로 형성되거나, 빛의 난반사를 유도할 수 있도록 비균질한 표면으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 돌출부(27)는 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B) 중 반사부재(26)에 반사되지 않는 적외선 신호들을 흡수하거나 난반사를 통해 적외선 신호의 감도를 줄일 수 있다. 따라서, 돌출부(27)는 불필요한 신호들이 전방으로 향하는 제1 발광부재(25) 적외선 신호(B)와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 돌출부(27)는 제1 발광부재(25)에서 방출되는 적외선 신호(B)와 제2 내지 제4 발광부재(7, 8, 9)에서 방출되는 적외선 신호(A)가 서로 간섭되지 않고 동시에 방출되도록 할 수 있다.
도 10은 가이드 부재(20)와 제1 발광부재(25)를 나타낸 하측 분해사시도이고, 도 11은 제1 발광부재(25)가 가이드 부재(20)에 삽입된 것을 나타낸 하측 사시도이며, 도 12는 제1 발광부재(25)가 가이드 부재(20)에 고정된 것을 나타낸 하측 사시도이다.
이하에서는, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 제1 발광부재(25)가 가이드 부재(20)에 삽입되기 위한 구조에 대해서 설명한다.
도 10을 참조할 때, 가이드 부재(20)는 제1 발광부재(25)가 수용되는 수용부(28)와 제1 발광부재(25)를 수용부(28)에 고정시키는 고정부재(20a, 20b)를 포함할 수 있다.
또한, 수용부(28)는 가이드 부재(20)에 형성된 공간이고, 가이드 부재(20)의 하면에 형성된 삽입구(29)와 연결되며, 제1 발광부재(25)의 일부 표면을 커버하는 커버면(29b, 도 9 참조)을 포함할 수 있다.
삽입구(29)는 제1 발광부재(25)가 삽입되는 개구이며, 제1 발광부재(25)가 삽입될 수 있는 직경으로 형성된다.
커버면(29b)은 제1 발광부재(25)의 일부 표면을 커버하며, 제1 발광부재(25)의 외부면을 감싸는 형상일 수 있다. 또한, 커버면(29b)은 제1 발광부재(25)와 대응되는 형상으로 제1 발광부재(25)와 인접하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 커버면(29b)은 제1 발광부재(25)에서 커버면(29b)을 향해 방출되는 적외선 신호를 흡수하거나 난반사를 통해 적외선 신호의 감도를 줄여, 제1 발광부재(25)의 후방으로 방출되는 적외선 신호가 전방으로 향하는 것을 방지할 수 있다.
커버면(29b)은 적외선 신호를 흡수하는 재질로 형성되거나, 빛의 난반사를 유도할 수 있도록 비균질한 표면으로 형성될 수 있다.
고정부재(20a, 20b)는 삽입구(29)를 통해 삽입된 제1 발광부재(25)를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 또한, 고정부재(20a, 20b)는 가이드 부재(20)의 하면에 돌출 형성된 고정돌기(20a) 및 제1 발광부재(25)의 지지부(25a)와 간섭되는 간섭돌기(20b)를 포함할 수 있다.
고정돌기(20a)는 회전되어 고정된 상태의 제1 발광부재(25)의 지지부(25a)의 측면과 접촉하여, 제1 발광부재(25)의 지지부(25a)가 다시 반대 방향으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.
간섭돌기(20b)는 회전되어 고정된 상태의 제1 발광부재(25)의 지지부(25a)의 하면과 접촉하여, 제1 발광부재(25)가 삽입구(29)에서 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 제1 발광부재(25)가 가이드 부재(20)에 삽입되는 충전 스테이션(1)의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 적외선 신호(B)를 방출하는 제1 발광부재(25)를 제1 발광부재(25)가 삽입되는 가이드 부재의 수용부(28)에 정렬할 수 있다.
이후, 정렬된 제1 발광부재(25)를 수용부(28)와 연통되고 가이드 부재(20)의 하면에 형성된 삽입구(29)를 통해 P방향을 따라 수용부(28) 내로 삽입할 수 있다.
마지막으로, 수용부(28) 내로 삽입된 제1 발광부재(25)를 기 설정된 방향(Q 방향)으로 회전시켜, 제1 발광부재(25)를 가이드 부재(20)에 형성된 고정부재(20a, 20b)에 결합할 수 있다.
구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 발광부재(25)의 지지부(25a)의 측면은 고정부재의 고정돌기(20a)와 간섭될 수 있으며, 제1 발광부재(25)의 지지부(25b)의 하면은 간섭돌기(20b)와 접촉하여 간섭되어 안정적으로 고정될 수 있다.
이를 통해, 제1 발광부재(25)는 가이드 부재(20)에 간편하게 결합시킬 수 있으며, 제1 발광부재(25)와 반사부재(26)의 정확한 정렬을 구현할 수 있다.
도 13a는 충전 스테이션(1)의 충전부재(40)를 나타낸 사시도이고, 도 13b는 로봇 청소기(60)의 충전부(50)를 나타낸 사시도이며, 도 14는 충전 스테이션(1)에 충전부재(40)가 결합된 것을 나타낸 사시도이고, 도 15는 로봇 청소기(60)에 충전부(50)가 결합된 것을 나타낸 사시도이다.
이하에서는, 도 13a 내지 도 15를 참조하여, 충전 스테이션(1)의 충전부재(40)와 로봇 청소기(60)의 충전부(50)에 대해 설명한다.
충전 스테이션(1)은 고정된 충전 스테이션(1)에 대해 유동적으로 이동할 수 있는 충전부재(40)를 포함할 수 있다.
충전부재(40)는 외부 전원(미도시)과 연결된 충전 단자(41)와 충전 단자(41)의 주위에 배치된 적어도 하나의 자성체(42) 및 전선(43)을 포함할 수 있다.
충전 단자(41)는 로봇 청소기(60)의 충전 단자(51)와 접촉하여 로봇 청소기(60)의 배터리(미도시)를 충전할 수 있다.
충전 단자(41)는 로봇 청소기(60)의 충전 단자(51)와 대응되는 형상 일 수 있다. 또한, 로봇 청소기(60)의 충전 단자(51)보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 로봇 청소기(60)의 충전 단자(51)가 충전 스테이션(1)의 충전 단자(41)에 완전히 일치하게 접촉하지 않는 오차가 있더라도, 로봇 청소기(60)는 충전이 가능하다.
자성체(42)는 충전 스테이션(1)의 충전부재(40)를 로봇 청소기(60)의 충전부(50)에 접촉시킬 수 있다. 구체적으로, 자성체(42)는 일정한 자성을 띠고 있으며, 자성체(42)와 반대되는 극성을 띠고 있는 로봇 청소기(60)의 자성체(52)와 자기력으로 인해 서로 접촉될 수 있다.
예를 들어, 충전부재(40)의 자성체(42)가 (+)극성이면 충전부(50)의 자성체(52)는 (-)극성이고, 충전부재(40)의 자성체(42)가 (-)극성이면 충전부(50)의 자성체(52)는 (+)극성일 수 있다.
또한, 자성체(42)는 충전부재(40)의 내부에 배치될 수 있으며, 충전 단자951) 주위에 배치될 수 있다.
아울러, 자성체(42)는 전자석을 포함하고, 충전 스테이션(1)은 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 전자석의 자기화를 조절하는 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
전자석은 도선에 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않는 것으로서, 솔레노이드로 구성될 수 있다. 전자석은 본 개시의 기술 분야에 있어서 통상의 기술자에게 자명한 것으로서 이에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
프로세서는 로봇 청소기(60)가 충전되기 위해 충전 스테이션(1)의 충전부재(40)에 인접하게 위치한 경우, 전자석에 전류를 공급하고 전자석을 자기화시켜 충전부재(40)를 로봇 청소기(60)의 충전부(50)로 이동 및 접촉시킬 수 있다.
아울러, 프로세서는 로봇 청소기(60)의 충전이 끝났을 경우, 전자석에 전류를 공급을 중단하고 전자석의 자기화를 없애, 충전부재(40)를 로봇 청소기(60)의 충전부(50)와 이격시킬 수 있다.
전선(43)은 충전부재(40)와 충전 스테이션(1)의 본체(3)를 연결시킬 수 있으며, 충전부재(40)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 통해, 충전부재(40)가 본체(3)와 분리되어 이동하게 되더라도, 충전부재(40)에는 전선(43)을 통해 여전히 전원이 공급될 수 있다.
도 13b를 참조할 때, 로봇 청소기(60)의 충전부(50)는 로봇 청소기(60)에 외부에 고정적으로 배치된다.
충전부(50)는 충전부재(40)의 충전 단자(41)와 접촉하는 충전 단자(51)와 자성체(52)를 포함할 수 있다. 충전부(50)의 충전 단자(51)와 자성체(52)는 앞서 설명한 충전부재(40)의 충전 단자(41)와 자성체(52)와 대응되는 구성으로 중복되는 설명은 생략한다.
도 14 내지 도 15를 참조할 때, 충전부재(40)는 충전 스테이션(1)의 외면에 배치될 수 있으며, 충전부(50)는 로봇 청소기(60)의 외면에 배치될 수 있다.
도 16 내지 도 18은 로봇 청소기(60)의 이동에 따라 충전부재(40)가 로봇 청소기(60)의 충전부(50)에 결합되는 과정을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 16 내지 도 18을 참조하여, 로봇 청소기(60)의 이동에 따른 로봇 청소기(60)의 충전 과정에 대해 설명한다.
먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, 일정 시간 동작한 로봇 청소기(60)는 충전을 위해 충전 스테이션(1)으로 이동(R 방향)할 수 있다.
이후, 충전 스테이션(1)에 로봇 청소기(60)가 인접하게 위치할 경우, 충전부재(40)의 자성체(42)는 자기력에 의해 충전부재(40)는 로봇 청소기(60)의 충전부(50)로 이동하여 로봇 청소기(60)의 자성체(52)와 접촉할 수 있다.
이 때, 자성체(42)가 전자석일 경우, 프로세서는 자성체(42)에 전류를 공급하고 자성체(42)를 자기화시켜 로봇 청소기(60)의 자성체(52)와 반대되는 극성을 띠게 할 수 있다.
이후, 도 18에 도시된 바와 같이, 충전 스테이션(1)의 충전부재(40)는 로봇 청소기(60)의 충전부(50)와 접촉하게 되고, 로봇 청소기(60)는 충전될 수 있다.
이에 따라, 로봇 청소기(60)가 충전 스테이션(1)에 정확히 정렬되지 않을 경우에도, 충전부재(40)는 충전 스테이션(1)에 대해 유동적으로 이동될 수 있으므로 로봇 청소기(60)의 충전이 더 용이하며 충전 편의성이 개선될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위상에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 충전 스테이션
7, 8, 9: 제2 내지 제4 발광부재
10: 슬릿 부재
20: 가이드 부재
25: 제1 발광부재
26: 반사부재
30: 광각부재
40: 충전부재
50: 충전부
60: 로봇 청소기

Claims (13)

  1. 로봇 청소기에 전원을 공급하는 충전 스테이션에 있어서,
    상기 로봇 청소기의 충전 단자에 접촉되며, 상기 충전 단자에 전원을 제공하는 충전부재;
    적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재;
    상기 제1 발광부재와 마주보도록 배치되고 상기 제1 발광부재에서 방출된 적외선 신호를 상기 충전 스테이션의 전방 및 측방을 향해 반사시키는 반사부재;
    하우징;
    상기 하우징 내부에 결합된 기판 상에 수직으로 배치되어 상기 충전 스테이션의 전방을 향해 적외전 신호를 방출하는 제2 발광부재; 및
    상기 제2 발광부재의 전방에 배치되어, 상기 제2 발광부재에서 전송된 신호를 기 설정된 방향으로 가이드 하는 가이드 부재;를 포함하고,
    수용부는 상기 가이드 부재의 하면에 형성된 삽입구와 연결되고,
    상기 제1 발광부재는 상기 삽입구를 통해 상기 수용부에 삽입되는 충전 스테이션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재는 원뿔 형상이며,
    상기 반사부재의 꼭짓점이 상기 제1 발광부재의 중심축과 일치하도록 배치된 충전 스테이션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사부재의 반사면은 제1 반사면과, 상기 제1 발광부재로부터 상기 제1 반사면보다 멀리 위치한 제2 반사면을 포함하고,
    상기 제1 반사면은 상기 중심축을 포함하는 단면이 제1 기울기를 가지며,
    상기 제2 반사면은 상기 중심축을 포함하는 단면이 제2 기울기를 가지며,
    상기 제2 기울기는 상기 중심축에 대해 상기 제1 기울기보다 큰 충전 스테이션.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재의 전면을 따라 돌출되어 제1 발광부재에서 방출되는 적외선 신호와 제2 발광부재에서 방출되는 적외선 신호를 구획하는 돌출부를 포함하는 충전 스테이션.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 반사부재는 상기 돌출부의 상기 제1 발광부재와 마주보는 면과 일체로 형성되는 충전 스테이션.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 상기 제1 발광부재를 상기 수용부에 고정시키는 고정부재를 포함하는 충전 스테이션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충전부재는,
    충전 단자; 및
    자성체;를 포함하는 충전 스테이션.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자성체는 전자석을 포함하고,
    상기 충전 스테이션은 상기 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 상기 전자석의 자기화를 조절하는 프로세서를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 로봇 청소기가 충전되기 위해 상기 충전부재에 인접하게 위치한 경우 상기 전자석에 전류를 공급하여 상기 전자석을 자기화시키고, 상기 로봇 청소기의 충전이 끝났을 경우 상기 전자석에 전류 공급을 중단하여 상기 전자석의 자기화를 없애는 충전 스테이션.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재는 다각뿔 형상이며,
    상기 반사부재의 꼭짓점이 상기 제1 발광부재의 중심축과 일치하도록 배치된 충전 스테이션.
  13. 제1항에 개시된 충전 스테이션의 제조 방법에 있어서,
    적외선 신호를 방출하는 제1 발광부재를 상기 제1 발광부재가 삽입되는 가이드 부재의 수용부에 정렬하는 단계;
    상기 제1 발광부재를 상기 수용부와 연통되고 상기 가이드 부재의 하면에 형성된 삽입구를 통해 상기 수용부 내로 삽입하는 단계; 및
    상기 제1 발광부재를 기 설정된 방향으로 회전시켜, 상기 제1 발광부재를 상기 가이드 부재에 형성된 고정부재에 결합하는 단계를 포함하는 충전 스테이션 제조 방법.
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