KR20000002306A

KR20000002306A - 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조

Info

Publication number: KR20000002306A
Application number: KR1019980022984A
Authority: KR
Inventors: 오장근; 송정곤; 박규창
Original assignee: 배길성; 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2000-01-15

Abstract

본 발명은 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조에 관한 것으로, 좌우륜과 함께 평형을 유지함과 더불어 이동이 용이하도록 뒷바퀴가 설치되되, 상기 뒷바퀴(103)가 힌지핀(430)을 매개로 회동가능하게 뒷바퀴고정구(440)에 설치되고, 이 뒷바퀴고정구(440)는 주행로봇(100)의 하부에 압축스프링(450)의 탄발력에 대향하여 상하 수직으로 슬라이드되도록 설치됨과 더불어 회동되도록 설치되며, 상기 뒷바퀴고정구(440)의 상부단이 주행로봇(100)의 바닥상부면에서 빠지지 않도록 고정핀(461)을 매개로 설치된 구조로, 문턱과 같은 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있도록 된 것이다.

Description

로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조

본 발명은 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조에 관한 것으로, 특히 문턱과 같은 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있도록 된 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 로봇청소기란 사용자가 조작하지 않아도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇청소기는 거리센서를 통해 청소구역내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 이에 따라 로봇청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

종래 로봇청소기의 제어장치는 도 1에 도시된 것과 같이, 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)로 이루어진 로봇청소기와 개인용 컴퓨터(500)로 이루어지는 한편, 상기 로봇청소기와 개인용 컴퓨터(500)에는 무선통신 가능하도록 안테나(180,510) 및 무선송수신부(미도시)가 각각 구비되어 있다.

도 2는 종래 로봇청소기를 나타내는 개략적인 정면도이고, 도 3은 도 2의 배면도로서, 본 발명에 따른 로봇청소기는, 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)로 이루어지는데, 상기 핸디청소기(200)는 상기 주행로봇(100)와 결합/분리 가능하도록 되어 있고, 상기 주행로봇(100)에는 먼지등의 이물질을 흡입하기 위한 흡입부(101)와 흡입관(102), 주행로봇(100)의 주행 안정성을 높이기 위한 뒷바퀴(103), 주행로봇(100)의 밧데리(미도시)로 충전용 전원을 공급하기 위한 전원단자(104)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 뒷바퀴(103)의 설치구조는 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 주행로봇(100)의 하부면 중앙에 슬릿홈(411)이 형성된 브라켓트(410)가 나사못(420)으로 고정되고, 이 슬릿홈(411)에 뒷바퀴(103)가 힌지핀(430)을 매개로 회동가능하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 흡입관(102)은 상기 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시 상기 핸디청소기(200)의 흡입구(미도시)와 상기 흡입부(101)를 연통시키도록 형성되어 있다.

또한, 상기 주행로봇(100)의 전면에는 장애물을 감지하기 위한 복수개의 적외선송신소자(106)와 적외선수신소자(107)로 이루어진 와이드센서(105)가 구비되어 있고, 상기 주행로봇(100)의 상부에는 CCD카메라(110)와 레이저광송출소자(130) 및 안테나(180)가 구비되어 있으며, 상기 주행로봇(100)의 하부에는 좌륜(141)과 우륜(156)을 각각 구동시키는 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)와, 상기 좌륜모터(140)와 우륜모터(155)의 회전상태를 감지하는 좌륜엔코더(150)와 우륜엔코더(165)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 핸디청소기(200)에는 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시 상기 주행로봇(100)의 흡입관(102)과 연통되는 흡입구(미도시)와, 흡입력을 발생하는 흡입모터(미도시) 및, 상기 흡입모터에 의해 발생된 흡입력에 의해 흡입된 먼지등의 이물질이 저장되는 집진실(미도시)이 구비되어 있다.

한편, 로봇청소기를 도 6를 참조로 설명하면, 주행로봇(100)과, 핸디청소기(200) 및, 상기 핸디청소기(200)를 상기 주행로봇(100)에 결합시 상기 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)를 전기적으로 연결하는 전원콘넥터(302)와 제어신호콘넥터(304)로 이루어진 콘넥터부(300)를 포함하는 로봇청소기와, 개인용 컴퓨터(500)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 주행로봇(100)은, 와이드센서(105)와, CCD카메라(110), CCD카메라구동부(115), 카메라모터(120), 카메라모터구동부(125), 레이저광송출소자(130), 레이저광송출소자구동부(135), 좌륜모터(140), 좌륜모터구동부(145), 좌륜엔코더(150), 우륜모터(155), 우륜모터구동부(160), 우륜엔코더(165), 주행로봇 제어부(170), 주행로봇 밧데리(175), 안테나(180) 및, 제1무선송수신부(185)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 와이드센서(105)는 주행로봇(100)의 전면에 위치한 장애물을 감지하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하는 것으로, 가로로 배열된 복수개의 적외선송신소자(106)와, 이 적외선송신소자(106)에서 송출된 적외선이 장애물에 반사된 적외선을 수신하는 적외선수신소자(107)로 이루어져 있다.

상기 CCD카메라구동부(115)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 상기 CCD카메라(110)를 구동시켜 CCD카메라(110)가 청소구역의 주변환경을 촬영하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 하고, 상기 카메라모터구동부(125)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 상기 카메라모터(120)를 구동시켜 상기 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 소정각도로 회전시키도록 되어 있다.

상기 카메라모터(120)는 상기 주행로봇 제어부(170)가 원하는 각도로 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 정확하게 회전시키기 용이하도록 스텝핑모터로 구현된다.

그리고, 상기 레이저광송출소자구동부(135)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 레이저광송출소자(130)를 구동시켜 상기 CCD카메라(110)가 촬영하는 청소영역의 주변환경에 레이저광포인트를 형성시키도록 되어 있다.

이때, 상기 레이저광송출소자(130)는 상기 CCD카메라(110)와 일체로 회전하도록 고정되어 있음과 동시에 상기 CCD카메라(110)가 촬영하는 주변환경에 레이저광포인트를 형성하도록 전면을 향해 소정각도로 고정되어 있다.

상기 좌륜모터구동부(145) 및 우륜모터구동부(160)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)를 구동시켜 주행로봇(100)을 주행시키도록 되어 있고, 상기 좌륜엔코더(150) 및 우륜엔코더(165)는 상기 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)의 회전상태를 감지하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 설치되어 있다.

상기 주행로봇 제어부(170)는 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)에 결합된 상태에서 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 상기 핸디청소기(200)의 청소기 제어부(220)로부터 청소시작신호를 입력받아 주행로봇(100)의 전체 동작을 제어하도록 되어 있는 것으로, 상기 청소기 제어부(220)로부터 청소시작신호가 입력되면 레이저광송출소자구동부(135)를 제어하여 레이저광송출소자(130)가 주변환경을 향해 레이저광을 송출하도록 하고, 상기 CCD카메라구동부(115) 및 카메라모터구동부(125)를 제어하여 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 소정각도로 회전시키면서 청소구역의 주변환경을 촬영하고, 상기 CCD카메라(110)가 촬영한 영상데이터를 상기 제1무선송수신부(185)로 입력하는 한편, 상기 제1무선송수신부(185)로부터 영상데이터 분석결과를 입력받아 주행로봇(100)의 전체동작을 제어한다.

또, 상기 주행로봇 제어부(170)는 주행로봇(100)을 주행시킬 때, 상기 와이드센서(105)와, 좌륜엔코더(150), 우륜엔코더(165)로부터 입력된 신호에 따라 좌륜모터구동부(145) 및 우륜모터구동부(160)를 제어하여 주행로봇(100)이 주행경로를 따라 정확하게 주행하도록 제어한다.

그리고, 상기 주행로봇 밧데리(175)는 충전용 전원단자(104)를 통해 외부 충전장치로부터 전원을 입력받아 충전하였다가 상기 주행로봇(100)을 구동시키는데 필요한 전원을 공급함과 동시에, 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)에 결합되면 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 상기 핸디청소기(200)로 전원을 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1무선송수신부(185)는 상기 CCD카메라(110)에 의해 촬영된 영상데이터를 상기 주행로봇 제어부(170)로부터 입력받아 안테나(180)를 통해 개인용 컴퓨터(500)로 송신하고, 상기 개인용 컴퓨터(500)로부터 송신된 영상데이터 분석결과를 안테나(180)를 통해 수신하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 되어 있다.

한편, 상기 핸디청소기(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 조작부(205)와 흡입모터(210), 흡입모터구동부(215), 청소기 제어부(220) 및, 청소기 밧데리(225)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 조작부(205)는 사용자의 조작에 따라 핸디청소기(200)를 동작시키는 위한 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하도록 되어 있고, 상기 청소기 제어부(220)는 상기 조작부(205)로부터 청소시작신호가 입력되면 흡입모터(210)를 구동시키도록 흡입모터구동부(215)를 제어함과 동시에 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 상기 주행로봇 제어부(170)로 청소시작신호를 입력하는 한편, 상기 주행로봇 제어부(170)로부터 청소완료신호가 입력되면 흡입모터(210)를 정지시키도록 흡입모터구동부(215)를 제어한다.

상기 흡입모터 구동부(215)는 상기 청소기 제어부(220)의 제어에 따라 흡입모터(210)를 구동시켜 흡입력을 발생시키고, 상기 청소기 밧데리(225)는 상기 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 상기 주행로봇(100)의 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원을 공급받아 충전되도록 되어 있다.

한편, 상기 개인용 컴퓨터(500)는 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나(510)와, 제2무선송수신부(515) 및, 데이터처리부(520)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 제2무선송수신부(515)는 상기 제1무선송수신부(185)로부터 송신된 영상데이터를 안테나(510)를 통해 수신하여 데이터처리부(520)로 입력하고, 상기 데이터처리부(520)로부터 입력된 영상데이터 분석결과를 안테나(510)를 통해 상기 제1무선송수신부(185)로 송신하도록 되어 있다.

상기 데이터처리부(520)는 상기 제2무선송수신부(515)로부터 영상데이터를 입력받아 영상데이터를 분석하고, 영상데이터 분석결과를 상기 제2무선송수신부(515)로 입력하는 것으로, 상기 제2무선송수신부(515)로부터 영상데이터를 입력받아 영상에 형성된 레이저광포이트의 높이에 따라 주변환경까지의 거리를 측정하고, 이와 같이 측정된 복수개의 거리정보로부터 청소구역의 형태를 인식하여 주행로봇(100)의 주행경로를 결정하고, 상기 주행경로를 상기 제2무선송수신부(515)로 입력하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 로봇청소기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시키면, 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)의 전원라인이 서로 접속되고, 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)의 신호라인이 서로 접속된다.

상기와 같이 주행로봇(100)에 핸디청소기(200)가 결합되면 상기 주행로봇(100)의 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원이 전원콘넥터(302)를 통해 핸디청소기(200)로 공급되는데, 이때 핸디청소기(200)의 청소기 밧데리(225)가 전원콘넥터(302)에 접속되어 있음에 따라 상기 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원을 공급받아 충전된다.

이와 같이 청소기 밧데리(225)가 충전됨에 따라 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)으로부터 분리시키더라도 상기 청소기 밧데리(225)에 충전된 전원에 의해 핸디청소기(200)가 독립적으로 동작할 수 있다.

즉, 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)으로부터 분리된 상태에서, 사용자가 조작부(205)를 조작하여 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하면 상기 청소기 제어부(220)는 흡입모터(210)를 구동하도록 흡입모터구동부(215)를 제어하고, 이에 따라 흡입모터구동부(215)가 청소기 밧데리(225)의 전원을 흡입모터(210)로 공급함으로써, 흡입모터(210)를 구동시켜 핸디청소기(200)를 동작시키는 것이다.

한편, 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시킨 상태에서, 사용자가 조작부(205)를 조작하여 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하면 핸디청소기(200)와 주행로봇(100)이 주행로봇 제어부(170)의 제어신호에 의해 동작하게 된다.

이때 상기 뒷바퀴(103)는, 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어신호에 의해 구동되는 좌우륜모터구동부(145,160)의 신호로 좌우륜모터(140,155)가 좌륜(141)과 우륜(156)을 회전시킬 때 주행로봇(100)의 균형을 유지하도록 회전하게 된다.

그러나, 이러한 로봇청소기의 뒷바퀴설치구조는 브라켓트(410)에 힌지핀(430)을 매개로 일정한 회전축상에서만 회동가능하게 결합됨으로써, 문턱 등의 통과시 앞쪽이 들렸을 때에 로봇청소기가 전복되거나 좌우륜이 공중에 떠서 전후진이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 뒷바퀴가 압축스프링의 탄발력에 대향하여 상하로 이동될 수 있도록 설치됨과 더불어 방위각으로의 회전이 가능하도록 설치되어, 문턱과 같은 장애물의 통과가 용이하도록 된 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 로봇청소기용 제어장치의 개략도,

도 2는 종래 로봇청소기용 주행로봇의 개략적인 정면도,

도 3은 도 2의 배면도,

도 4는 도 3의 뒷바퀴설치구조를 나타내는 상세도,

도 5는 도 4의 A - A선 단면도,

도 6은 종래 로봇청소기 제어장치의 개략적인 블록도,

도 7은 본 발명에 따른 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조를 나타내는 상세도,

도 8은 도 7의 B - B선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 주행로봇 103 : 뒷바퀴

170 : 주행로봇 제어부 430 : 힌지핀

440 : 뒷바퀴고정구 450 : 압축스프링

461 : 고정수단(고정핀)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌우륜과 함께 평형을 유지함과 더불어 이동이 용이하도록 뒷바퀴가 설치되되, 상기 뒷바퀴가 힌지핀을 매개로 회동가능하게 뒷바퀴고정구에 설치되고, 이 뒷바퀴고정구는 주행로봇의 하부에서 압축스프링의 탄발력에 대향하여 상하 수직으로 슬라이드되도록 설치됨과 더불어 주행로봇의 하부에서 회동가능하게 설치되며, 상기 뒷바퀴고정구의 상부단이 주행로봇의 바닥상부면에서 이탈되지 않도록 고정수단을 매개로 설치된 구조로 되어 있다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조를 나타내는 상세도이고, 도 8은 도 7의 B - B선 단면도로서, 종래 기술을 설명하는 도 1 내지 도 6과 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략한다.

본 발명은, 로봇청소기의 주행로봇에 설치되는 뒷바퀴(103)가 힌지핀(430)을 매개로 회동가능하게 뒷바퀴고정구(440)에 설치되고, 이 뒷바퀴고정구(440)는 주행로봇(100)의 하부에 압축스프링(450)의 탄발력에 대향하여 상하 수직으로 슬라이드되도록 설치됨과 더불어, 상기 뒷바퀴고정구(440)가 주행로봇(100)의 바닥상부면에 돌출된 상부단에 끼워진 고정수단(본 발명을 설명하는 도 7 및 도 8에서는 고정핀;461)을 매개로 축방향회동이 가능하도록 설치된다.

여기서 상기 뒷바퀴고정구(440)는, 상기 뒷바퀴(103)가 끼워지는 슬릿홈(441a)과 뒷바퀴(103)가 회동가능하게 설치되도록 힌지핀(430)이 설치되는 관통구멍(441b)이 형성된 뒷바퀴고정부(441)와, 상기 압축스프링(450)이 상부면에 안착되는 스프링지지부(442) 및, 상기 주행로봇(100)의 하부에서 상부로 삽입됨과 더불어 상부로 돌출된 부위에 끼워져 하부로 빠지지 않도록 고정수단(461)이 설치된 슬라이드부(443)로 이루어져 있다.

따라서, 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어신호에 의해 구동되는 좌우륜모터구동부(145,160)의 신호로 좌우륜모터(140,155)가 좌륜(141)과 우륜(156)을 회전시켜 주행할 때, 주행로봇(100)이 문턱 등의 통과시 앞쪽이 들렸을 때에 로봇청소기가 전복되거나 좌우륜(141,156)이 공중에 떠서 전후진이 불가능하게 되는 것을 압축스프링(450)이 감쇄하여 장애물을 용이하게 통과하게 된다.

좀더 상세히 설명하면, 문턱 등을 통과 할 때 앞쪽이 들리게 될 경우에는 상기 뒷바퀴고정구(440)가 압축스프링(450)의 탄발력에 의해 압축스프링(450)이 압축되면서 주행로봇(100)의 좌우륜(141,156)이 바닥면에서 떨어지지 않도록 조절됨과 더불어 전복되지 않도록 조절된다.

또한 문턱 등을 통과시 발생되는 충격이 뒷바퀴고정구(440)의 뒷바퀴고정부(441)에 힌지핀(430)을 매개로 회동가능하게 설치된 뒷바퀴(103)에 전달되면, 상기 스프링지지부(442)와 주행로봇(100)의 사이에 설치된 압축스프링(450)의 탄발력에 의해 충격이 흡수됨과 동시에 슬라이드부(443)가 상승하게 된다.

이때 상기 주행로봇(100)의 바닥상부면으로 돌출된 슬라이드부(443)의 상단에 고정수단(461)이 끼워진 상태로 상승하게 되어 뒷바퀴고정구(440)가 하부로 빠지지 않게 된다.

또한 상기 뒷바퀴고정구(440)의 슬라이드부(443)에 고정수단(461)이 끼워짐으로써, 상기 뒷바퀴고정구(440)가 일정각도 회전할 수 있게 되어 뒷바퀴(103)도 방향전환이 용이하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 뒷바퀴가 압축스프링의 탄발력에 대향하여 상하로 이동될 수 있도록 설치됨과 더불어 방위각으로의 회전이 가능하도록 설치되어, 문턱 등의 통과시 앞쪽이 들렸을 때에 로봇청소기가 전복되지 않음은 물론, 문턱 등의 통과시 좌우륜이 공중에 떠서 전후진이 불가능하게 되지 않도록 되는 한편, 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

좌우륜과 함께 평형을 유지함과 더불어 이동이 용이하도록 뒷바퀴가 설치된 로봇청소기용 주행로봇에 있어서,

상기 뒷바퀴가 힌지핀을 매개로 회동가능하게 뒷바퀴고정구에 설치되고, 이 뒷바퀴고정구는 주행로봇의 하부에서 압축스프링의 탄발력에 대향하여 상하 수직으로 슬라이드되도록 설치됨과 더불어 주행로봇의 하부에서 회동가능하게 설치되며, 상기 뒷바퀴고정구의 상부단이 주행로봇의 바닥상부면에서 이탈되지 않도록 고정수단을 매개로 설치된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조.
제 1항에 있어서, 상기 뒷바퀴고정구는, 상기 뒷바퀴가 끼워지는 슬릿홈과 뒷바퀴가 회동가능하게 설치되도록 힌지핀이 설치되는 관통구멍이 형성된 뒷바퀴고정부와, 상기 압축스프링이 상부면에 안착되는 스프링지지부 및, 상기 주행로봇의 하부에서 상부로 삽입됨과 더불어 상부로 돌출된 부위에 끼워져 하부로 빠지지 않도록 고정수단이 설치된 슬라이드부로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇의 뒷바퀴설치구조.