KR200325878Y1 - 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇에 관한 것으로, 하우징의 표면에 구비되는 적외선 광센서로 장애물의 유/무를 감지하고 이를 기초로 구동부의 구동방향을 조절하면서 수중에서 이동하는 수영장 청소로봇에 있어서, 하우징의 측부에 회전이 가능하도록 관통 설치되는 회전축; 상기 하우징의 외측으로 상기 회전축의 일측에 일체로 구비되어 수류에 의해 상향으로 치켜져 경사지는 구조의 경사판; 상기 하우징의 내측으로 상기 회전축의 타측에 일체로 구비되어 상기 경사판과 연동하는 구조의 경사편; 상기 경사편에 근접 설치되어 상기 경사편의 움직임을 감지하는 동작감지센서; 및 상기 동작감지센서에 전기적으로 연결되어 송출되는 감지신호에 따라 상기 구동부의 구동방향을 조절하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇{A Swimming Pool Cleaning Robot Having Obstacle Sensing Funcine}

본 고안은 수중에서 이동하며 수영장의 담수를 여과하는 청소로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇의 움직임으로 발생하는 수류에 의해 치켜져 올라가는 경사판과 회전축을 통해 하우징 내측으로 위치한 경사편을 일체로 고정하여 경사판과 연동하는 경사편의 움직임을 감지하고 이를 기초로 장애물의 유/무를 판별할 수 있는 구조의 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇에 관한 것이다.

일반적으로 청소로봇은, 별도의 청소용 흡진장치 이외에 장애물에 대한 감지로 이를 회피하여 다른 이동경로를 설정하기 위한 감지장치가 부착되어 있다.

청소로봇이 투입되는 장소의 차이에 따라 상기 흡진장치과는 상이한 청소용 설비가 부착되는 경우가 있다. 이러한 예로서 수영장 바닥에서 이동하며 수영장 담수를 흡수/여과하는 구조의 로봇이 있다.

상기 수영장 청소로봇은, 일반 청소로봇이 지중에서 활동하는 것과는 달리 수중에서 활동하면서 이동함으로 수밀구조가 부가되며, 흡진보다는 흡수 및 흡수를 위한 장치구조가 내설되어 있다.

그리고 적외선 광센서가 하우징의 사방에 구비되어 장애물 특히 수영장 내벽에 대한 감지구조를 갖춤으로써, 이동하다가 장애물과 만나게 되면 이를 감지하고 이동경로를 재설정하여 다른 이동방향으로 이동하게 된다.

여기서 종래 수영장 청소로봇의 감지구조는, 적외선 광센서 및 상기 센서에 연결되어 감지신호를 기초로 구동장치(구동모터 및 무한궤도 등)를 제어하는 제어기 등으로 구성되어 있다.

한편, 적외선 광센서의 배치 구조상 주로 면체 형상의 장애물, 즉 수영장 내벽 등과 같은 장애물의 감지는 가능하다. 이 때문에 면체 장애물에 대한 감지능력은 뛰어나지만 센서 부착부위를 벗어난 지점에 위치하게 되는 선체 형상의 장애물 예를 들어 봉제, 의자 또는 탁자의 다리, 사다리 등과 만나게 되면 이를 제대로 감지하지 못하게 되는 경우가 생긴다.

즉, 상기 선체 형상의 장애물이 이동경로의 전방에 위치될 경우에는 이를 제대로 감지하여 방향전환이 이루어지지만 로봇의 측면에 위치할 경우에는 이를 감지하기가 곤란하며, 이 경우에는 정확한 센싱 데이터를 확보할 수가 없어 구동장치의 구동은 방향의 전환없이 계속됨으로 결국 장치 고장의 원인이 된다.

또한 청소로봇은 케이블로 외부전원과 연결되는 유선구조이므로, 구동이 계속될 경우 제자리에서 맴돌다가 케이블이 장애물 또는 로봇의 하우징에 감기는 경우가 발생된다.

또한, 수영장의 모서리 부분과 같은 지점 역시 로봇의 측면이 벽면에 걸리게 되어 최종 센싱지점은 멀리 떨어지게 되어 센싱이 이루어지지 않게 되므로 헛바퀴를 돌리는 경우가 발생하게 된다.

이러한 단점은 면체 형상의 장애물만 감지할 수 있는 감지구조만이 내설된 구조적 문제점으로부터 기인한다. 하지만 수영장 내에는 수영장을 구성하는 내벽만이 존재하는 것이 아니라 기타 수영장 내에서 밖으로 나가기 위한 사다리, 발로 디디고 올라서기 위한 디딤대 등 선체 형상을 갖는 장애물이 존재하게 마련이기 때문에 센싱 에러가 발생할 수 있으며, 또한 상술한 바와 같이 이러한 선체 형상의 장애물이 없다하더라도 각 내벽이 만나 이루는 구석 모서리는 면체가 아닌 선체임으로 만일 종래 청소로봇이 이에 대면할 경우 당연히 장애물로 감지하지 못하고 부딪힘은 자명할 것이다.

따라서 면체 형상의 장애물 감지구조 이외에, 선체 형상의 장애물에 대한 감지 및 모서리 등에서 발생하는 사각지대에 대한 센싱이 가능한 구조의 청소로봇의 개발이 시급하게 요구되고 있다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 고안의 제 1목적은, 선체 형상의 장애물(디딤대, 사다리 등)에 대한 감지구조가 마련되어 보다 원활한 청소작업이 이루어질 수 있는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇을 제공하는 것이다.

그리고 본 고안의 제 2목적은, 로봇 움직임에 따라 수중에서 발생되는 수류에 의해 치켜져 올라가는 구조의 경사판 및 경사편의 동작을 감지하여 이를 기초로 장애물의 유/무를 판별할 수 있는 구조의 수영장 청소로봇을 제공하는 것이다.

이와 같은 본 고안의 목적들은, 하우징의 표면에 구비되는 적외선 광센서로 장애물의 유/무를 감지하고 이를 기초로 구동부의 구동방향을 조절하면서 수중에서 이동하는 수영장 청소로봇에 있어서,

하우징의 측부에 회전이 가능하도록 관통 설치되는 회전축;

상기 하우징의 외측으로 상기 회전축의 일측에 일체로 구비되어 수류에 의해 상향으로 치켜져 경사지는 구조의 경사판;

상기 하우징의 내측으로 상기 회전축의 타측에 일체로 구비되어 상기 경사판과 연동하는 구조의 경사편;

상기 경사편에 근접 설치되어 상기 경사편의 움직임을 감지하는 동작감지센서; 및

상기 동작감지센서에 전기적으로 연결되어 송출되는 감지신호에 따라 상기 구동부의 구동방향을 조절하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇에 의하여 달성된다.

여기서 상기 경사판은 상기 경사편에 비해 상대적으로 큰 것이 바람직하다.

그리고 상기 경사판은 상기 경사편과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 경사판에는 하부 테두리에 고정되는 무게추가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 청소로봇의 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 장애물 감지구조를 도시한 구성도이다.

도 3은 본 고안에 따른 장애물 감지구조의 작동상태를 도시한 블럭구성도,

도 4는 본 고안에 따른 청소로봇의 사용상태도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

100: 하우징 100a: 손잡이

110: 케이블 200: 구동벨트

300: 적외선 광센서 400: 회전축

410: 경사판 410a:무게추

420: 경사편 500: 동작감지센서

600: 제어기 700: 구동부

1000: 청소로봇 2000: 내벽

3000: 사다리

다음으로는 본 고안에 따른 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 청소로봇의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 청소로봇(1000)은, 수류발생에 따라 경사져올라가는 경사판(410) 및 연동하는 경사편(420)을 구비한 구조로서, 청소로봇(1000)이 장애물에 부딪혀 수류의 발생이 없을 경우 경사판(410) 및 경사편(420)이 연직 하방으로 낙하하는 것을 동작감지센서(500)가 감지하여 장애물이 있음을 판별하는 구조이다.

이를 위해 상기 청소로봇(1000)은, 하우징(100)의 양측부에 구비되는 회전축(400)과, 상기 각 회전축(400)의 양측에 각각 구비되는 경사판(410) 및 경사편(420)과, 상기 경사편(420)의 움직임을 감지하는 동작감지센서(500) 및 상기 동작감지센서(500)에 전기적으로 연결된 제어기(600)를 포함하여 구성된다.

하우징(100)은 평편한 상부 중앙에 손잡이(100a)가 달려있고 전원공급용 케이블(110)이 상부면 일측에 관통 연결되어 있다. 그리고 전/후방은 대칭되고 경사져 있으며, 이 때 하우징(100)의 전방 표면에 부착된 것이 적외선 광센서(300)이다.

상기 적외선 광센서(300)는 로봇(1000)의 전방으로 빛을 출사하고 되돌아오는 광량의 변화에 따라 장애물을 감지하기 위한 것이다. 상기 적외선 광센서(300)는 제어기(600)에 연결되어 있어 감지신호에 따라 제어기(600)에서 구동부(700)의 구동방향을 조절하게 된다.

그런데 상기 적외선 광센서(300)는 예를 들어 수영장의 내벽과 같이 면체 형상의 장애물에 대한 감지만이 가능하다.

그리고 상기 하우징(100)의 측부 하부에 구비된 것이 무한궤도방식의 구동밸트(200)이다. 상기 구동밸트(200)는 하우징(100)내 구동부(700)에 의해 구동되며수영장 바닥면에서 미끄럼없이 구동되도록 고무로 이루어져 있다. 여기서 상기 구동부(700)는 제어기(600)에 의해 그 구동방향 및 작동상태가 조절된다.

아울러 상기 하우징(100)의 측부로 관통된 것이 회전축(400)이고, 상기 회전축(400)에 고정된 것이 경사판(410)이다. 상기 회전축(400)은 하우징(100)에 회전이 가능하도록 관통된 것으로 타측은 하우징(100) 내측까지 이어져 있다.

상기 경사판(410)은 얇은 플라스틱으로 이루어진 직사각의 판재 형태로서, 만일 청소로봇(1000)이 전방 또는 후방으로 이동할 경우 이동방향에 상반되게 발생되는 수류에 의해 상향으로 치켜올려지는 구조이다. 이 때 상기 회전축(400)은 상기 경사판(410)과 더불어 회전하게 된다.

또한 상기 회전축(400)의 하부테두리에 길게 끼워져 고정된 것이 고무로 이루어진 무게추(410a)이다. 상기 무게추(410a)는 만일 청소로봇(1000)이 장애물에 부딪혀 움직이지 못할 경우 수류가 사라지면, 수류에 의해 치켜올려졌던 경사판(410)이 보다 빨리 연직 하방으로 내려오도록 구비된 것이다.

이러한 상기 경사판(410)은 회전축(400)의 일측에 고정되는데, 이 때 회전축(400)의 타측에는 경사편(420)이 일체로 고정되어 상기 경사판(410)에 연동하게 된다. 그리고 상기 경사편(420)에 근접하여 상기 하우징(100)의 내측벽에는 동작감지센서(500)가 부착되어 있다. 상기 동작감지센서(500)는 상기 경사편(420)의 움직임을 감지하기 위한 것이다.

이 때 만일 경사판(410)과 연동하여 치켜올려졌던 경사편(420)이 수류발생이 사라져 연직 하방으로 낙하할 경우 이를 감지하도록 상기 동작감지센서(500)는 상기 회전축(400)의 하부로 상기 경사편(420)이 낙하하는 위치점에 부착되어 있다.

도 2는 본 고안에 따른 장애물 감지구조를 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)에 대해 수직으로 관통 설치된 것이 회전축(400)이다. 상기 회전축(400)의 양측에는 경사판(410)과 경사편(420)이 고정된다.

이 때 보다 큰 것이 경사판(410)이며 하우징(100)의 외측으로 수중에 위치하며 하부테두리에는 고무봉의 형태로 무게추(410a)가 고정되어 있다. 그리고 보다 작은 것이 경사편(420)으로 하우징(100)의 내측으로 위치한다. 또한 상기 경사판(410)과 경사편(420)은 회전축(400)에 동일 평면을 이루도록 배치 구성된다.

아울러 상기 하우징(100)의 내벽면에는 상기 회전축(400)의 하부로 동작감지센서(500)가 구비된다. 상기 동작감지센서(500)는 적외선 센싱구조로서, 상기 경사편(420)의 움직임을 감지하기 위해 구비된 것으로 경사편(420)이 연직 하방으로 내려오는 위치에 맞추어 부착되어 있다.

만일 청소로봇(1000)이 이동하게 되면, 하우징(100)의 측부로 수류가 발생된다. 이러한 수류는 상기 경사판(410)이 상향으로 치켜 올라가도록 경사판(410)에 대해 압력을 가하게 된다.

그런데 상기 경사판(410)은 경사편(420)과 일체로 회전축(400)에 연결되어 있으며 동일평면상으로 배치된다. 이에 따라 경사판(410)의 경사방향에 동일하게 경사편(420) 또한 상향으로 치켜올려지게 된다. 이 때 상기 청소로봇(1000)이 멈춰 수류가 사라질 경우 경사판(410)은 그대로 낙하하여 연직 하방으로 내려오게 된다.

또한 이에 연동하여 상기 경사편(420) 또한 연직 하방으로 내려와 멈추게 되며 이러한 경사편(420)의 움직임은 상기 동작감지센서(500)가 감지함으로써 청소로봇(1000)이 장애물과 부딪혀 멈춘 것이 판별될 수 있는 구조가 마련된다.

도 3은 본 고안에 따른 장애물 감지구조의 작동상태를 도시한 블럭구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 청소로봇(1000) 내에는 제어기(600)가 내장되어 있다. 상기 제어기(600)에는 청소로봇(1000)의 구동부(700)와 동작감지센서(500)가 전기적으로 연결되어 있다.

상기 동작감지센서(500)는 경사편(420)이 연직 하방으로 내려와 고정되는 것을 감지할 수 있도록 상기 경사편(420)이 연직 하방으로 내려오는 위치에 부착되어 있다.

만일 경사편(420)이 연직 하방으로 내려오면 동작감지센서(500)는 이를 감지하여 신호로서 제어기(600)에 송출하게 된다. 제어기(600)는 이를 수신하고 청소로봇(1000)이 장애물과 부딪힘으로 인지하여 구동부(700)를 조작하여 구동방향을 변경하게 된다.

도 4는 본 고안에 따른 청소로봇의 사용상태도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 경사판(410)은 청소로봇(1000)이 전방으로 이동할 경우 전방에서 후방으로 발생되는 수류에 따라 후방 상향으로 치켜 올라가게 된다.

이러한 경사판(410)에는 회전축(400)으로 경사편(420)이 고정되어 있음으로경사판(410)의 움직임에 연동하여 상기 경사편(420)도 치켜올려지는 구조가 마련된다.

만일 상기 청소로봇(1000)이 수영장 내에 수장되어 이동하다가 수영장 내벽에 설치된 사다리에 부딪힐 경우 상기 청소로봇(1000)은 멈추게 된다.

그러나 사다리는 선체 형상의 장애물이기 때문에, 기존의 적외선 광감지센서(500)로서는 감지되지 않는다. 그런데 하우징(100) 측부의 경사판(410)은 청소로봇(1000)이 멈추게 되면서 이동시 발생되었던 수류가 사라짐으로 연직 하방으로 내려오게 된다.

이때 경사판(410)의 하부에 무게추(410a)가 구비되어 보다 빠른 낙하속도를 갖게 된다.

그런데 상기 경사판(410)은 회전축(400)으로 경사편(420)과 연결되어 있다. 따라서 상기 경사편(420) 또한 연직 하방으로 내려오고 이를 동작감지센서(500)가 감지하게 된다.

동작감지센서(500)는 적외선 광센싱 구조임으로 빛을 출사하여 상기 경사편(420)의 모서리에 맞고 되돌아오는 광량변화에 따라 경사편(420)이 현직 하방을 내려와 있음을 감지할 수 있다.

이에 따라 청소로봇(1000)이 장애물에 부딪힘이 판별되며 제어기(600)에는 구동부(700)를 조작하여 구동방향이 변경되도록 한다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇(1000)에서, 경사판(410)은 1개가 구비되는 것 이외에, 대칭되게 다수개가 구비되는 구조 또는 스크류 구조 등으로 대체하여 사용할 수 있다.

또한 상기 동작감지센서(500)는 예시된 적외선 센싱구조 이외에, 초음파감지센싱 구조로 대체하여 사용할 수 있음은 물론이다.

아울러 본 고안에 따른 청소로봇(1000)은 수영장 이외에, 아파트나 대규모 오피스텔의 물탱크, 물고기 또는 어패류 양식장 등의 청소용으로도 사용할 수 있다.

이상에서와 같은 본 고안에 따른 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇에 의하면, 기존의 적외선 감지센서만에 의해 감지되지 않는 선체 형상의 구조물(예를 들어 사다리, 디딤대 등)을 감지하는 구조임으로, 보다 원활한 청소동작을 뒷받침할 수 있는 특징이 있다.

또한 그 구조가 간단하여 기존 청소용 로봇에 적용하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 하우징(100)의 표면에 구비되는 적외선 광센서(300)로 장애물의 유/무를 감지하고 이를 기초로 구동부(700)의 구동방향을 조절하면서 수중에서 이동하는 수영장 청소로봇에 있어서,

   하우징(100)의 측부에 회전이 가능하도록 관통 설치되는 회전축(400);

   상기 하우징(100)의 외측으로 상기 회전축(400)의 일측에 일체로 구비되어 수류에 의해 상향으로 치켜져 경사지는 구조의 경사판(410);

   상기 하우징(100)의 내측으로 상기 회전축(400)의 타측에 일체로 구비되어 상기 경사판(410)과 연동하는 구조의 경사편(420);

   상기 경사편(420)에 근접 설치되어 상기 경사편(420)의 움직임을 감지하는 동작감지센서(500); 및

   상기 동작감지센서(500)에 전기적으로 연결되어 송출되는 감지신호에 따라 상기 구동부(700)의 구동방향을 조절하는 제어기(600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇.
2. 제 1항에 있어서, 상기 경사판(410)은 상기 경사편(420)에 비해 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇.
3. 제 1항에 있어서, 상기 경사판(410)은 상기 경사편(420)과 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇.
4. 제 1항에 있어서, 상기 경사판(410)에는 하부 테두리에 고정되는 무게추(410a)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수류에 따른 장애물 감지구조를 갖는 수영장 청소로봇.