KR102664917B1 - 청소 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇은, 내부에 배터리가 장착되는 고정부, 상기 고정부의 외부를 감싸는 커버, 및 상기 커버와 상기 고정부 사이에 제공되어, 상기 커버를 상기 고정부에 대하여 움직임 가능하도록 지지하는 이동 프레임을 포함하고, 상기 이동 프레임은, 상기 커버와 적어도 하나의 지점에서 체결된다.

Description

청소 로봇{CLEANING ROBOT}
본 발명은 주행 장치에 관한 것으로, 특히 특정 영역을 이동하면서 각종 동작을 수행하는 로봇에 관한 것이다.
최근 자율 주행 기술, 자동 제어 기술 등의 발전으로 인해, 주행장치, 특히 로봇의 기능이 확대되고 있다.
각각의 기술을 구체적으로 설명하면, 자율 주행은 기계가 스스로 판단하여 이동하고, 장애물을 피할 수 있는 기술이다. 자율 주행 기술에 따르면 로봇은 센서를 통해 자율적으로 위치를 인식하여 이동하고 장애물을 피할 수 있게 된다.
자동 제어 기술은 기계에서 기계 상태를 검사한 계측 값을 제어 장치에 피드백하여 기계의 동작을 자동으로 제어하는 기술을 말한다. 따라서 사람의 조작 없이 제어 가능하고, 목적하는 제어 대상을 목적하는 범위 내 즉, 목표 값에 이르도록 자동적으로 조절할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 기술들의 발전 및 융합으로 지능형 로봇의 구현이 가능하고, 지능형 로봇을 통해 다양한 정보와 서비스의 제공이 가능해졌다.
로봇의 응용분야는 대체로 산업용, 의료용, 우주용, 해저용으로 분류된다. 예를 들면, 자동차 생산과 같은 기계 가공 공업에서는 로봇이 반복작업을 수행할 수 있다. 즉, 사람이 수행하는 작업을 입력하는 경우, 입력된 작업에 해당하는 동작을 반복할 수 있는 산업로봇이 이미 많이 가동되고 있다.
또한, 로봇에 카메라가 장착되는 기술은 이미 종래에 많이 구현되어 있다. 로봇은 카메라를 이용하여 위치를 확인하거나 장애물을 인식할 수 있다. 또한, 촬영 영상을 디스플레이부에 표시하는 것도 충분히 구현되고 있다.
본 발명은 일반적인 로봇 청소기보다 부피 및 무게가 크고, 공항이나 터미널 등과 같은 대형 장소나 빌딩 내의 넓은 공간을 이동하면서 청소를 자동으로 수행하는 청소 로봇과 관련된 것이다. 이에 대해 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 청소 로봇의 외관을 형성하고 부피가 큰 커버를 로봇 내부의 본체 또는 고정부에 대하여 안정적으로 지지하면서, 동시에 상기 커버를 이용하여 로봇 내부의 각종 구성 요소를 외력으로부터 효과적으로 보호할 수 있는 청소 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 측면에 따르면, 청소 로봇은 외관을 형성하는 커버를 상기 커버의 내부에 수용되는 고정부에 대하여 움직임 가능하도록 지지하고, 상기 커버와 적어도 하나의 지점에서 체결되는 이동 프레임을 포함할 수 있다. 상기 이동 프레임은 고정부의 외곽으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 이동 프레임은 고정부의 외곽으로 형성되는 복수의 프레임들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 수평 프레임들은 고정부의 전방, 양 측방, 및 고정부의 상측 후방에 형성될 수 있다. 이 경우, 고정부의 상측 후방에 형성되는 프레임의 높이는 나머지 프레임들의 높이보다 높게 형성될 수 있고, 이동 프레임은 상측에 형성되는 프레임과 다른 프레임을 연결하기 위한 수직 프레임을 포함할 수 있다.
상기 이동 프레임은, 고정부와 접하고 상기 이동 프레임을 고정부에 대해 지지하기 위한 이너 바디, 상기 이너 바디와 상기 이동 프레임을 연결하는 이동 축을 포함할 수 있다. 상기 이너 바디는, 상기 커버에 인가되는 외력에 기초하여 수평으로 이동 가능할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇은, 커버와 고정부 사이에 제공되어, 커버를 고정부에 대하여 움직임 가능하도록 지지하는 이동 프레임을 구비할 수 있다. 이에 따라, 커버가 장애물과의 충돌 또는 외력의 인가 등에 의해 움직이더라도, 커버와 이동 프레임만이 움직일 뿐 고정부는 움직이지 않을 수 있다. 즉, 청소 로봇이 장애물과 충돌하거나 외력을 인가 받더라도 고정부의 움직임이 최소화되므로, 고정부에 포함된 각종 구성 요소들이 충돌 또는 외력에 의해 고장을 일으키거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇은 대형 장소에서 사용되기 위해 일반적인 로봇 청소기보다 큰 부피 및 무게를 갖도록 제작될 수 있다. 상기 청소 로봇에 포함된 이동 프레임은, 부피가 큰 커버를 고정부에 대해 안정적으로 지지하면서, 외력의 인가 시 커버의 자유로운 움직임을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 청소 로봇에 대한 안정성이 향상될 수 있고, 외력의 인가 시 커버가 효과적으로 범퍼의 역할을 수행하여 로봇 내부의 구성 요소들을 효과적으로 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부에 구비된 본체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 커버와 이동 프레임 간의 체결 관계를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부에 구비된 이동 프레임을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 청소 로봇의 커버와 이동 프레임이 체결되는 지점에 대한 예시도들이다.
도 8은 청소 로봇의 이동 프레임이 고정부와 연결되는 위치를 보여주는 예시도이다.
도 9는 청소 로봇의 이동 프레임과 고정부 사이에 구비되는 탄성 설정기를 나타내는 사시도이다.
주행 장치란, 동력을 이용하여 특정 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있는 장치를 의미한다. 주행 장치는 자동 주행 장치와 수동 주행 장치로 나누어질 수 있다. 이 중, 자동 주행 장치는, 장치가 스스로 판단하여 자율 주행하거나, 정해진 경로를 따라 사용자의 조작 없이도 스스로 주행하는 주행 장치를 의미할 수 있다. 주행 장치의 일 예로서 이동형 로봇이 있다. 이동형 로봇은 주행부, 예컨대 바퀴나 레그 등을 이용하여 이동하면서 각종 동작을 수행할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 본 명세서에서는 청소 로봇을 이용하여 본 발명의 특징을 설명하고 있다. 청소 로봇은 특정 영역을 이동하면서 청소 동작을 수행하는 로봇을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 청소 로봇은 공항과 같은 넓은 장소에서 이동하면서 청소 동작을 수행하는 공항용 청소 로봇을 포함하는 것으로서, 가정용 로봇 청소기에 비해 큰 부피 및 무게를 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 특징은 청소 로봇에 한정 적용되는 것은 아니고, 청소 로봇을 포함하는 주행 장치에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 청소 로봇(1)은 본체(20; 도 2 참조)에 구비된 각종 구성 요소들을 감싸는 커버(10a, 10b, 10c, 10d, 10e; 포괄하여 10)를 포함한다. 커버(10)는 본체(20)의 외부를 감싸는 형태로 구현되어, 청소 로봇(1)의 외관을 형성할 수 있다.
예컨대, 커버(10)는 탑 커버(10a), 탑 커버(10a)의 하측에 배치되는 미들 커버(10b), 및 미들 커버(10b)의 하측에 배치되는 바텀 커버(10c)를 포함할 수 있다. 탑 커버(10a), 미들 커버(10b), 및 바텀 커버(10c)는 일체로 구성되는 하나의 커버에 해당할 수도 있고, 각각 분리 및 결합되는 별개의 구성에 해당할 수도 있다.
탑 커버(10a)는 청소 로봇(1)의 최상단에 위치할 수 있다. 예컨대, 탑 커버(10a)는 돔 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 탑 커버(10a) 내에는 적어도 하나의 카메라가 수용될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 카메라는 청소 로봇(1)의 전방에 존재하는 사람의 얼굴이나 장애물을 인식하거나, 현재 위치를 감지하기 위한 용도를 가질 수 있다. 탑 커버(10a)는 상기 적어도 하나의 카메라가 사람의 얼굴을 인식하거나 현재 위치를 보다 정확하게 인식하기 위한 높이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 탑 커버(10a)는 성인 어른의 키보다 낮은 높이(예를 들어, 약 140cm)에 위치할 수 있다.
미들 커버(10b)는 탑 커버(10a)의 하측에 배치될 수 있다. 미들 커버(10b)는 상부에서 하부로 내려갈수록 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 일례로, 미들 커버(10b)가 원통 형상을 갖는 경우, 미들 커버(10b)는 상부에서 하부로 내려갈수록 직경이 커지도록 형성될 수 있다. 실시 예에 따라, 미들 커버(10b)는 탑 커버(10a)에 포함되는 구성일 수 있다. 이 경우, 커버(10)는 함몰부(13, 14)를 기준으로 하여 탑 커버와 바텀 커버로 구분될 수도 있다.
바텀 커버(10c)는 미들 커버(10b)의 하측에 배치될 수 있다. 바텀 커버(10c)는 탑 커버(10a) 및 미들 커버(10b)보다 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 바텀 커버(10c)의 내부에는 배터리, 주행부(예컨대, 주행 바퀴), 각종 보드(예컨대, PCB(printed circuit board)) 등이 수용될 수 있다. 실시 예에 따라, 바텀 커버(10c)는 양 측면에 대칭되어 주행부(26)의 외측을 감싸도록 형성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 바텀 커버(10c)는 주행부(26)의 외측을 감싸는 주행부 커버(10d, 10f)를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 청소 로봇(1)의 전방 하단으로 돌출되는 사이드 브러시(15)가 구비되는 경우, 바텀 커버(10c)는 사이드 브러시(15)를 감싸는 사이드브러시 커버(10e)를 더 포함할 수 있다.
커버(10)는 청소 로봇(1)으로부터 소정 거리 이내에 장애물이 존재하는지 여부를 감지하는 복수의 센서들(111_1~115_2; 포괄하여 센서부(11)라 함)을 구비할 수 있다. 센서부(11)는 탑 커버(10a), 미들 커버(10b), 바텀 커버(10c)의 다양한 위치에 구비되어 있을 수 있다.
한편, 커버(10)는 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)를 포함할 수 있다. 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14) 각각은 커버(10)의 외곽으로부터 로봇의 내측으로 함몰되어 형성될 수 있다. 제1 함몰부(13)와 제2 함몰부(14)의 상측에는 탑 커버(10a)와 미들 커버(10b)가 위치하고, 하측에는 바텀 커버(10c)가 위치할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 커버(10)는, 청소 로봇(1)의 본체(20; 도 2 참조)에 포함되고, 고정부(21)에 연결된 각종 구성 요소들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 범퍼(bumper)의 역할을 가질 수 있다. 이를 위해, 커버(10)는 청소 로봇(1)의 고정부(21; 도 2 참조)와 직접 연결되지 않음으로써, 커버(10)가 외부의 충격에 의해 움직이는 경우 고정부(21) 및 고정부(21)와 연결된 각종 구성 요소들의 움직임을 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 내부에 구비된 본체를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇의 커버와 이동 프레임 간의 체결 관계를 보여주는 도면이다.
청소 로봇(1)의 본체(20)는 고정부(21), 이동 프레임(22), 적어도 하나의 탄성 설정기(23), 및 주행부(26)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성 요소들은 청소 로봇(1)의 본체(20)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 따라서, 본 명세서 상에서 설명되는 청소 로봇(1)의 본체(20)는 위에서 열거되는 구성 요소들보다 많거나 또는 적은 구성 요소들을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 구성 요소들 중 고정부(21)는, 청소 로봇(1)의 작동에 필요한 각종 부품 및 다른 구성 요소들과 연결될 수 있다. 본 명세서에서, 고정부(21)는 본체(20)의 기본적인 형태를 구성하는 프레임과 플레이트를 포괄하는 개념에 해당할 수 있다. 고정부(21)는 바텀 커버(10c)의 내측에 수용될 수 있다.
고정부(21)는 청소 로봇(1)의 전체적인 작동을 제어하기 위한 각종 보드를 구비할 수 있다. 예컨대, 고정부(21)는 청소 로봇(1)의 전반적인 구동을 관리하는 보드, 센서부(11), 카메라부(24), 및 라이다 센서(25)를 통해 수집되는 데이터를 처리하는 보드, 및/또는 배터리(210)의 전력을 청소 로봇(1)에 포함된 각 구성 요소로 공급하는 동작을 제어하는 보드를 포함할 수 있다. 또한, 고정부(21)는 내부에 배터리(210)를 장착할 수 있다. 배터리(210)는 청소 로봇(1)의 동작에 필요한 전력을 각 구성 요소로 제공할 수 있다.
또한, 고정부(21)는 청소 로봇(1)의 동작에 필요한 각종 구성 요소(예컨대, 라이다 센서(25), 주행부(26))와 연결될 수 있다. 실시 예에 따라, 고정부(21)는 상방으로 연장 형성되는 상방 고정부(21a), 전방으로 연장 형성되는 전방 고정부(21b), 및 하방으로 형성되는 하방 고정부(21c)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 탑 커버(10a)의 내측에 수용되는 카메라부(24)는 상방 고정부(21a)와 연결될 수 있고, 청소 로봇(1)의 하측에 구비된 주행부(26)는 하방 고정부(21c)와 연결될 수 있다.
이동 프레임(22)은, 커버(10)와 체결되어 커버(10)의 움직임에 따라 이동하면서, 동시에 커버(10)를 고정부(21)에 대해 지지하기 위한 프레임을 의미할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버(10) 또는 이동 프레임(22)은 체결용 보스(222)를 포함하고, 체결용 스크류(221)와 체결용 보스(222)에 의해 서로 체결될 수 있다. 실시 예에 따라, 커버(10) 또는 이동 프레임(22)은 복수의 체결용 보스들을 포함함으로써, 복수의 지점에서 서로 체결될 수 있다. 커버(10)와 이동 프레임(22)의 체결 방식이 도 3에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 공지된 체결 방식을 이용하여 체결될 수 있다.
도 1에서 상술한 바와 같이 커버(10)가 탑 커버(10a), 미들 커버(10b), 및 바텀 커버(10c)를 포함하는 경우, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c)와 체결될 수 있다. 따라서, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c)의 움직임에 기초하여 이동할 수 있으나, 실시 예에 따라서는 탑 커버(10a) 또는 미들 커버(10b)의 움직임에 기초하여 이동할 수도 있다.
또한, 이동 프레임(22)은 적어도 하나의 탄성 설정기(23)를 통해 고정부(21)와 연결되고, 동시에 고정부(21)에 대해 지지될 수 있다. 즉, 탄성 설정기(23)에 의해 이동 프레임(22) 및 커버(10)가 고정부(21)와 연결되므로, 탄성 설정기(23)는 커버(10)와 고정부(21) 사이의 체결부로서 제공될 수 있다.
적어도 하나의 탄성 설정기(23)는, 커버(10) 및 이동 프레임(22)이 외력에 의해 움직이더라도, 탄성력을 갖는 탄성 부재(예컨대, 스프링 등)를 이용하여 외력이 고정부(21)로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 탄성 부재는 커버(10)로 인가된 외력을 탄성 변형으로 흡수할 수 있다. 따라서, 외력에 의해 커버(10) 및 이동 프레임(22)이 움직이더라도, 고정부(21)는 움직이지 않음으로써 고정부(21)와 연결된 각종 부품이 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 탄성 설정기(23)는 이동 프레임(22)을 고정부(21)에 대해 탄성 지지할 수 있다. 즉, 외력에 의해 커버(10) 및 이동 프레임(22)이 움직인 후, 탄성 설정기(23)는 탄성력을 이용하여 이동 프레임(22)을 기준 위치로 복귀시키고, 상기 기준 위치에 고정시킬 수 있다.
도 2에 도시된 실시 예에 의하면, 본체(20)는 고정부(21)의 전방, 및 양측 후방으로 각각 배치되는 제1 탄성 설정기 내지 제3 탄성 설정기(23)를 포함할 수 있다. 고정부(21)에 설치된 제1 탄성 설정기 내지 제3 탄성 설정기(23)는 삼각형 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 커버(10) 및 이동 프레임(22)은 제1 탄성 설정기 내지 제3 탄성 설정기(23)에 의해 고정부(21)에 대하여 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 청소 로봇(1)은 일반적으로 전진 주행하면서 청소 동작을 수행하는 바, 장애물과의 충돌은 청소 로봇(1)의 전방에서 발생할 확률이 가장 높을 수 있다. 따라서, 청소 로봇(1)의 전방으로 인가되는 외력으로부터 본체(20)의 각종 구성 요소들을 보다 효과적으로 보호하기 위해, 고정부(21) 전방의 제1 탄성 설정기(23)에 해당하는 꼭지점의 내각은 60˚보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 고정부(21)의 중심과 제1 탄성 설정기(23) 사이의 거리는, 고정부(21)의 중심과 제2 탄성 설정기(23) 사이의 거리보다 크고, 고정부(21)의 중심과 제3 탄성 설정기(23) 사이의 거리보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1 탄성 설정기(23) 내지 제3 탄성 설정기(23)는 전방으로부터 인가되는 외력을 보다 안정적으로 탄성 흡수할 수 있다. 따라서, 커버(10)는 청소 로봇(1)의 전방으로 인가되는 외력에 대해, 보다 효과적으로 본체(20)의 각종 구성 요소들을 보호할 수 있다.
주행부(26)는 고정부(21)의 하단에 구비될 수 있다. 이 경우, 주행부(26)는 하방 고정부(21c)와 연결될 수 있다. 도 2에서는 주행부(26)의 일 실시 예로서 주행 바퀴(26)가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 주행부(26)는 레그 등과 같은 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 좌우 양측에 2개의 주행 바퀴가 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 주행 바퀴의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 주행 바퀴(26)는 구동부(미도시)로부터 인가되는 회전력에 기초하여 회전함으로써, 청소 로봇(1)의 주행을 가능하게 한다. 실시 예에 따라, 청소 로봇(1)의 전방 또는 후방에는 청소 로봇(1)의 주행을 보조하기 위한 캐스터가 구비될 수 있다.
실시 예에 따라, 청소 로봇(1)은 전방을 촬영하는 카메라부(24), 청소 로봇(1)의 전 방향에 대한 오브젝트를 감지하는 라이다 센서(25), 지면의 이물을 흡입하는 흡입 모듈(27), 흡입된 이물을 포집하는 청소 모듈(29), 및 흡입 모듈(27)과 청소 모듈(29) 사이에 구비되는 흡입 파이프(28)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 흡입 모듈(27)은 아지테이터의 회전을 위한 구동 모터(271)와 타이밍 벨트(272)를 포함할 수 있다. 청소 모듈(29)은 집진 모터와 집진부를 포함할 수 있다.
도 2에서 살펴본 청소 로봇 본체(20)의 각종 구성 요소들을 이용하여, 청소 로봇(1)은 특정 장소(예컨대, 공항 등) 내의 영역을 자유롭게 이동하면서 청소 동작을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 청소 로봇(1)의 본체(20)에는 다양한 구성 요소들이 포함되어 있다. 바텀 커버(10c)는 고정부(21)와 연결된 다양한 구성 요소들을, 다양한 방향으로부터 인가되는 외부 충격(예컨대, 장애물과의 충돌, 기타 외력의 인가 등)으로부터 보호하는 범퍼의 역할을 수행할 수 있다. 바텀 커버(10c)가 범퍼의 역할을 수행하기 위해, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c)와 적어도 하나의 지점에서 체결되고, 고정부(21)와 적어도 하나의 지점에서 연결되어 바텀 커버(10c)를 고정부에 대하여 효과적으로 지지할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여, 이동 프레임(22)의 구조에 대한 일 실시 예를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 청소 로봇의 본체에 구비된 이동 프레임을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c)의 내부에 구비되는 복수의 프레임들이 연결되어 형성될 수 있다. 예컨대, 이동 프레임(22)은 바텀 커버(10c) 내부의 후측에 수평으로 형성되는 후방 수평 프레임(223), 바텀 커버(10c) 내부의 전측에 수평으로 형성되는 전방 수평 프레임(224), 바텀 커버(10c) 내부의 좌측 및 우측에 각각 수평으로 형성되는 측방 수평 프레임(225_1~225_2)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 바텀 커버(10c) 내부에 수용된 각종 구성 요소들의 배치 구조에 의해, 후방 수평 프레임(223)의 높이는 측방 수평 프레임들(225_1~225_2)의 높이와 다를 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 후방 수평 프레임(223)은 고정부(21)의 후방 상측으로 구비될 수 있고, 전방 수평 프레임(224) 및 측방 수평 프레임들(225_1~225_2)은 고정부(21)의 전방 및 양 측방으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 후방 수평 프레임(223)의 높이는 전방 수평 프레임(224) 및 측방 수평 프레임들(225_1~225_2)의 높이보다 높을 수 있다.
이 경우, 이동 프레임(22)은 후방 수평 프레임(223)과 측방 수평 프레임들(225_1~225_2)을 연결하기 위한 수직 프레임(226_1~226_2)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 바텀 커버(10c)는 고정부(21)의 전방 하단에 구비되는 사이드 브러시(15)나 흡입 모듈(27)을 보호하고, 전방으로부터 장애물이 충돌하는 경우 내부의 구성들을 보다 효과적으로 보호하기 위해, 전방이 양 측방 및 후방에 비해 돌출되어 형성될 수 있다. 즉, 바텀 커버(10c)의 전방은, 고정부(21) 또는 전방 고정부(21b)에 연결된 전방 수평 프레임(224)과 소정 거리 이격되어 있을 수 있다. 이에 따라, 돌출 형성된 바텀 커버(10c)의 전방과 이동 프레임(22)을 체결하기 위해, 이동 프레임(22)은 전방 수평 프레임(224)으로부터 전방으로 연장되어 형성되는 전방 서브 프레임(227)을 더 포함할 수 있다.
이동 프레임(22)에 포함되는 프레임들은 체결 보스 및 체결 스크류에 의해 서로 체결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전방 수평 프레임(224)의 양 단은 측방 수평 프레임들(225_1, 225_2)과 각각 체결되고, 후방 수평 프레임(223)의 양 단은 수직 프레임들(226_1~226_2)과 각각 체결될 수 있다. 측방 수평 프레임들(225_1, 225_2) 각각은 수직 프레임들(226_1, 226_2) 각각과 체결될 수 있다. 이에 따라, 이동 프레임(22)은 상부에서 바라볼 때 직사각형 또는 정사각형 형태를 갖고, 측면에서 바라볼 때는 'L'자형 형태를 가질 수 있다.
도 2와 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 프레임(22)은 고정부(21)의 외부를 감싸는 바텀 커버(10c)와 체결되기 위해 고정부(21)의 외곽에 형성되고, 바텀 커버(10c)와 인접하여 형성될 수 있다. 실시 예에 따라서는, 이동 프레임(22)의 일부가 고정부(21)의 내부에서 고정되고, 나머지 일부가 고정부(21)의 외곽으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 커버(10)와 이동 프레임(22)이 체결되는 지점에 대한 일 실시 예를 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7은 청소 로봇의 커버와 이동 프레임이 체결되는 지점에 대한 예시도들이다.
도 5는 청소 로봇(1)을 제1 측면에서 바라본 투시도에 해당한다. 도 5를 참조하면, 청소 로봇(1)의 커버(10) 내에, 고정부(21)에 구비되거나 고정부(21)와 연결되는 각종 구성 요소들이 포함되어 있다.
이동 프레임(22)은, 청소 로봇(1)의 제1 측면의 적어도 하나의 지점에서 커버(10)와 체결될 수 있다. 예컨대, 이동 프레임(22)의 제1 수직 프레임(226_1)에 포함된 제1 지점(2201)에서, 제1 수직 프레임(226_1)과 커버(10)가 체결될 수 있다. 또한, 이동 프레임(22)의 제1 측방 수평 프레임(225_1)에 포함된 제2 지점(2202)에서, 제1 측방 수평 프레임(225_1)과 커버(10)가 체결될 수 있다. 이동 프레임(22)과 커버(10)의 체결 방식의 예에 대해서는 도 3을 통해 상술한 바 있다. 도 5에서는 청소 로봇(1)의 제1 측면의 2개의 지점에서 이동 프레임(22)과 커버(10)가 체결되는 것으로 도시되어 있으나, 체결 지점의 수 및 체결 지점의 위치는 다양하게 구현될 수 있다.
도 6은 청소 로봇(1)을 제1 측면의 반대쪽 측면에 해당하는 제2 측면에서 바라본 투시도에 해당한다.
도 6을 참조하면, 이동 프레임(22)은, 청소 로봇(1)의 제2 측면의 적어도 하나의 지점에서 커버(10)와 체결될 수 있다. 예컨대, 이동 프레임(22)의 제2 수직 프레임(226_2)에 포함된 제3 지점(2203)에서, 제2 수직 프레임(226_2)과 커버(10)가 체결될 수 있다. 또한, 이동 프레임(22)의 제2 측방 수평 프레임(225_2)에 포함된 제4 지점(2204)에서, 제2 측방 수평 프레임(225_2)과 커버(10)가 체결될 수 있다. 도 6에서는 청소 로봇(1)의 제2 측면의 2개의 지점에서 이동 프레임(22)과 커버(10)가 체결되는 것으로 도시되어 있으나, 체결 지점의 수 및 지점의 위치는 다양하게 구현될 수 있다.
도 7은 청소 로봇(1)을 정면에서 바라본 투시도에 해당한다. 도 7을 참조하면, 이동 프레임(22)은 청소 로봇(1)의 정면의 적어도 하나의 지점에서 커버(10)와 체결될 수 있다. 예컨대, 이동 프레임(22)의 전방 서브 프레임(227)에 포함된 제5 지점(2205) 및 제6 지점(2206)에서, 전방 서브 프레임(227)과 커버(10)가 체결될 수 있다. 도 7에서는 청소 로봇(1)의 정면의 2개의 지점에서 이동 프레임(22)과 커버(10)가 체결되는 것으로 도시되어 있으나, 체결 지점의 수 및 지점의 위치는 다양하게 구현될 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 상술한 바와 같이, 이동 프레임(22)은 커버(10)와 정면 및 양 측면 각각의 다양한 지점에서 서로 체결됨으로써, 커버(10)와 안정적으로 체결될 수 있다. 이에 따라, 커버(10)는 이동 프레임(22)에 고정될 수 있다.
도 8은 청소 로봇의 이동 프레임이 고정부와 연결되는 위치를 보여주는 예시도이다.
도 8을 참조하면, 커버(10)가 고정되는 이동 프레임(22)은, 고정부(21)와 적어도 하나의 지점에서 연결됨으로써, 고정부(21)에 안정적으로 지지될 수 있다. 이동 프레임(22)이 고정부(21)에 지지됨에 따라, 이동 프레임(22)에 고정된 커버(10) 또한 고정부(21)에 지지될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇(1)은, 고정부(21)의 특정 위치에 고정되는 적어도 하나의 탄성 설정기(23)를 구비하고, 이동 프레임(22)은 적어도 하나의 탄성 설정기(23)를 통해 고정부(21)와 연결될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 탄성 설정기(23)는 고정부(21)의 제1 위치(예컨대, 전방), 제2 위치(예컨대, 일 측방) 및 제3 위치(예컨대, 타 측방)에 구비될 수 있다. 이 경우, 청소 로봇(1)의 전방에 구비된 탄성 설정기(23)는 이동 프레임(22)의 전방 수평 프레임(224)과 연결될 수 있다. 또한, 청소 로봇(1)의 양 측방에 구비된 탄성 설정기들(23)은 이동 프레임(22)의 후방 수평 프레임(223)과 연결될 수 있다.
예컨대, 탄성 설정기들(23)은 예각삼각형 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 이동 프레임(22)은 고정부(21)의 예각삼각형 형태로 위치하는 3개의 지점에서 연결 및 지지됨으로써, 부피 및 무게가 큰 커버(10)를 고정부(21)에 대하여 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 탄성 설정기(23)는 고정부(21)에 대해 이동 프레임(22)이 움직임의 자유도를 갖도록 할 수 있다. 이에 따라, 커버(10) 및 이동 프레임(22)이 외력에 의해 움직이더라도, 고정부(21)는 움직이지 않을 수 있다. 이를 위해, 탄성 설정기(23)는 탄성 부재를 이용하여 이동 프레임(22)과 연결될 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 청소 로봇의 이동 프레임과 고정부 사이에 구비되는 탄성 설정기를 나타내는 사시도이다.
도 9에서는 고정부(21)의 전방에 구비된 탄성 설정기(23)를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 탄성 설정기(23)의 구성에 대해 설명한다. 그러나, 고정부(21)의 양측 후방에 구비된 탄성 설정기(23)의 구성 또한 전방에 구비된 탄성 설정기(23)의 구성과 실질적으로 동일하다.
도 9를 참조하면, 이동 프레임(22; 도 9에 도시된 실시 예의 경우 전방 수평 프레임(224))은, 고정부(21)와 접하고 이동 프레임(22)을 고정부(21)에 대하여 움직임 가능하도록 지지하기 위한 이너 바디(2242)를 포함할 수 있다. 예컨대, 이너 바디(2242)는 원형의 플레이트 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이너 바디(2242)는 전방 수평 프레임(224)의 하단에 형성될 수 있다. 이너 바디(2242)는 전방 수평 프레임(224)에 대해 수직으로 형성되는 이동 축(2243)을 통해 전방 수평 프레임(224)과 연결될 수 있다.
탄성 설정기(23)는, 이동 프레임(22)의 수평 방향 이동을 가능하게 하고, 수직 방향 이동을 차단하기 위한 홀더(231)를 포함할 수 있다. 홀더(231)는 고정부(21)와 체결될 수 있다. 홀더(231)의 내부에는 이너 바디(2242)를 수용하기 위한 수용 공간이 형성되고, 이너 바디(2242)는 수용 공간 내에 수용될 수 있다. 이너 바디(2242)가 수용 공간 내에서 이동하기 위해, 수용 공간의 크기는 이너 바디(2242)의 크기보다 클 수 있다.
홀더(231)는 수용 공간의 상부에 형성되는 스토퍼를 포함할 수 있다. 수용 공간 내에 수용된 이너 바디(2242)는, 스토퍼를 통과하여 형성되는 이동 축(2243)을 통해 이동 프레임(22)과 연결될 수 있다. 이 때, 이너 바디(2242)가 홀더(231)의 외부로 벗어나는 것을 방지하기 위해, 스토퍼의 크기는 이너 바디(2242)의 크기보다 작을 수 있다. 또한, 이동 프레임(22)의 이동 범위는 스토퍼의 크기에 따라 설정될 수 있다. 스토퍼의 크기가 클수록 이동 프레임(22)의 이동 범위가 크고, 스토퍼의 크기가 작을수록 이동 프레임(22)의 이동 범위는 작을 수 있다.
또한, 탄성 설정기(23)는 홀더(231)와 이동 프레임(22) 사이에 구비되는 탄성 부재(233_1~233_2)를 더 포함할 수 있다. 탄성 부재(233_1~233_2)의 일단은 홀더(231) 또는 홀더(231)의 가장자리에 결합된 스프링 연결 바디(232_1, 232_2)와 연결되고, 타단은 이동 프레임(22) 또는 이동 프레임(22)과 연결된 이동 축(2243)과 연결될 수 있다.
탄성 부재(233_1~233_2)는, 이동 프레임(22)이 움직인 후 기준 위치로 복귀시킬 수 있다. 예컨대, 탄성 부재(233_1~233_2)는 인장 스프링으로 구현될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 탄성 설정기(23)는 제1 탄성 부재(233_1)와 제2 탄성 부재(233_2)를 포함할 수 있다. 제1 탄성 부재(233_1)의 일단은 제1 스프링 연결 바디(232_1)와 연결되고, 타단은 이동 축(2243)과 연결될 수 있다. 제2 탄성 부재(233_2)의 일단은 제2 스프링 연결 바디(232_2)와 연결되고, 타단은 이동 축(2243)과 연결될 수 있다.
제1 탄성 부재(233_1)와 제2 탄성 부재(233_2)는 이동 축(2243)을 중심으로 소정 각도를 이루어 형성할 수 있다. 이 경우, 이동 축(2243)은 청소 로봇(1)의 후방뿐만 아니라, 양 측방으로 움직인 후에도 기준 위치에 안정적으로 복귀될 수 있다.
커버(10)가 장애물과 충돌하거나 외력이 인가되어 움직이는 경우, 탄성 부재(233_1~233_2)는 이동 프레임(22)이 움직일 때 인장되어 외력을 흡수할 수 있다. 또한, 인장 후 탄성 부재(233_1~233_2)는 압축되고, 커버(10) 및 이동 프레임(22)은 움직임 이전의 기준 위치로 복귀할 수 있다. 또한, 탄성 부재(233_1~233_2)에 의해, 커버(10)는 인가된 외력이 기준 크기보다 작은 경우에는 움직이지 않을 수 있다. 이에 따라, 커버(10)가 작은 힘에도 움직임에 따른 불안정성을 해소할 수 있다.
즉, 탄성 부재(233_1~233_2)는 이동 프레임(22) 및 커버(10)를 고정부(21)에 대하여 탄성 지지할 수 있다.
센서 모듈(234)은 홀더(231)의 상측에 구비될 수 있다. 센서 모듈(234)은 이동 프레임(22)의 움직임을 감지하기 위한 센서(235)를 포함할 수 있다. 예컨대, 센서(235)는 홀 센서(hall sensor)로 구현될 수 있다. 홀 센서는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 변화를 감지하는 센서를 의미한다.
이동 프레임(22)은 자기장을 발생하는 자성체(미도시)를 고정시키기 위한 자성체 고정부(2241)와 연결될 수 있다. 자성체 고정부(2241)에 고정된 자성체(미도시)는, 홀더(231)에 구비된 센서(235)의 수직 상방에 위치할 수 있다. 반면, 커버(10) 및 이동 프레임(22)이 움직이는 경우, 자성체(미도시)는 센서(235)의 수직 상방으로부터 벗어날 수 있다. 자성체(미도시)가 움직임에 따라 자기장이 변화하고, 센서(235)는 자기장의 변화를 감지함으로써 커버(10)의 움직임을 감지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇(1)은, 커버(10; 특히 바텀 커버(10c))를 고정부(21)에 대하여 움직임 가능하도록 지지하는 이동 프레임(22)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 커버(10) 또는 바텀 커버(10c)가 장애물과의 충돌 또는 외력의 인가 등에 의해 움직이더라도, 고정부(21)는 움직이지 않을 수 있다. 즉, 커버(10) 또는 바텀 커버(10c)가 범퍼의 역할을 수행함에 따라 고정부(21)로 외력이 전달되지 않으므로, 고정부(21)에 포함된 각종 구성 요소들이 고장을 일으키거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 청소 로봇(1)에 포함된 이동 프레임(22)은, 부피가 큰 커버(10)를 고정부(21)에 대해 안정적으로 지지하면서, 외력의 인가 시 커버(10)의 자유로운 움직임을 가능하게 하는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 청소 로봇(1)의 안정성이 향상될 수 있고, 외력의 인가 시 커버(10)가 효과적으로 범퍼의 역할을 수행할 수 있다.

Claims (12)

  1. 내부에 배터리가 구비되는 고정부;
    상기 고정부의 외부를 감싸는 커버; 및
    상기 커버와 상기 고정부 사이에 제공되어, 상기 커버를 상기 고정부에 대하여 움직임 가능하도록 지지하는 이동 프레임을 포함하고,
    상기 이동 프레임은,
    상기 커버 내부의 후측에 수평으로 형성되는 후방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 전측에 수평으로 형성되는 전방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 좌측 및 우측에 각각 수평으로 형성되는 측방 수평 프레임;
    상기 후방 수평 프레임과 상기 측방 수평 프레임을 연결하는 수직 프레임; 및
    상기 전방 수평 프레임으로부터 전방으로 연장되어 형성되는 전방 서브 프레임을 포함하고,
    상기 후방 수평 프레임의 높이는,
    상기 전방 수평 프레임 및 상기 측방 수평 프레임의 높이보다 더 높으며,
    상기 커버는,
    상기 수직 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 상기 측방 수평 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 그리고 상기 전방 서브 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점에서 체결되는 청소 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 프레임은,
    상기 고정부의 외곽으로 형성되는 청소 로봇.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정부의 상부와 접하고, 상기 이동 프레임의 하부에 위치하는 이너 바디; 및
    상기 이동 프레임과 상기 이너 바디를 연결하는 이동 축을 더 포함하는 청소 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이너 바디는,
    상기 커버로 인가되는 외력에 따라 수평으로 이동하는 청소 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이너 바디는,
    상기 고정부의 전방에 구비된 제1 이너 바디;
    상기 고정부의 일 측 후방에 구비된 제2 이너 바디; 및
    상기 고정부의 타 측 후방에 구비된 제3 이너 바디를 포함하고,
    상기 제1 이너 바디 내지 제3 이너 바디는 예각삼각형 형태로 구비되는 청소 로봇.
  10. 제1 커버;
    상기 제1 커버의 하부에 형성되는 제2 커버;
    상기 제2 커버의 내부에 구비되는 고정부;
    상기 제2 커버와 상기 고정부 사이에 제공되어, 상기 제2 커버를 상기 고정부에 대하여 움직임 가능하도록 지지하는 이동 프레임을 포함하고,
    상기 이동 프레임은,
    상기 제2 커버 내부의 후측에 수평으로 형성되는 후방 수평 프레임;
    상기 제2 커버 내부의 전측에 수평으로 형성되는 전방 수평 프레임;
    상기 제2 커버 내부의 좌측 및 우측에 각각 수평으로 형성되는 측방 수평 프레임;
    상기 후방 수평 프레임과 상기 측방 수평 프레임을 연결하는 수직 프레임; 및
    상기 전방 수평 프레임으로부터 전방으로 연장되어 형성되는 전방 서브 프레임을 포함하고,
    상기 후방 수평 프레임의 높이는,
    상기 전방 수평 프레임 및 상기 측방 수평 프레임의 높이보다 더 높으며,
    상기 제2 커버는,
    상기 수직 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 상기 측방 수평 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 그리고 상기 전방 서브 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점에서 체결되는 주행 장치.
  11. 주행을 위한 주행부;
    지면의 이물을 흡입하는 흡입 모듈;
    상기 주행부 및 상기 흡입 모듈과 연결되는 고정부;
    상기 고정부의 외부에 형성되는 커버; 및
    상기 커버와 적어도 하나의 지점에서 체결되는 이동 프레임을 포함하고,
    상기 이동 프레임은,
    상기 고정부에 대해 움직임 가능하도록 상기 고정부와 적어도 두 지점에서 연결되며,
    상기 이동 프레임은,
    상기 커버 내부의 후측에 수평으로 형성되는 후방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 전측에 수평으로 형성되는 전방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 좌측 및 우측에 각각 수평으로 형성되는 측방 수평 프레임;
    상기 후방 수평 프레임과 상기 측방 수평 프레임을 연결하는 수직 프레임; 및
    상기 전방 수평 프레임으로부터 전방으로 연장되어 형성되는 전방 서브 프레임을 포함하고,
    상기 후방 수평 프레임의 높이는,
    상기 전방 수평 프레임 및 상기 측방 수평 프레임의 높이보다 더 높으며,
    상기 커버는,
    상기 수직 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 상기 측방 수평 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 그리고 상기 전방 서브 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점에서 체결되는 청소 로봇.
  12. 주행을 위한 주행부;
    지면의 이물을 흡입하는 흡입 모듈;
    상기 주행부 및 상기 흡입 모듈과 연결되는 고정부;
    상기 고정부의 외부에 형성되는 커버;
    상기 커버와 체결되는 이동 프레임; 및
    상기 이동 프레임과 상기 고정부 사이에 구비되어, 상기 이동 프레임을 상기 고정부에 대하여 지지하는 이너 바디를 포함하며,
    상기 이동 프레임은,
    상기 커버 내부의 후측에 수평으로 형성되는 후방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 전측에 수평으로 형성되는 전방 수평 프레임;
    상기 커버 내부의 좌측 및 우측에 각각 수평으로 형성되는 측방 수평 프레임;
    상기 후방 수평 프레임과 상기 측방 수평 프레임을 연결하는 수직 프레임; 및
    상기 전방 수평 프레임으로부터 전방으로 연장되어 형성되는 전방 서브 프레임을 포함하고,
    상기 후방 수평 프레임의 높이는,
    상기 전방 수평 프레임 및 상기 측방 수평 프레임의 높이보다 더 높으며,
    상기 커버는,
    상기 수직 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 상기 측방 수평 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점, 그리고 상기 전방 서브 프레임에 포함되는 적어도 하나의 지점에서 체결되는 청소 로봇.
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