KR20040023422A

KR20040023422A - 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040023422A
Application number: KR1020020055139A
Authority: KR
Inventors: 왕희일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-18
Also published as: KR100486498B1

Abstract

본 발명은 자동 주행 청소기에서 자동 충전을 위해 충전기가 위치한 곳으로 복귀할 때 충전단자가 용이하게 접촉되도록 하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 청소기의 전,후방에 호형태의 접촉센서와 충전단자부를 각기 설치한 후 충전을 위하여, 그 청소기를 호형태의 전원단자부를 구비한 충전기가 위치한 장소로 복귀시키는 제1과정과; 상기 충전기의 전원단자부와 청소기의 접촉센서가 서로 접촉되는 것을 확인한 후 청소기를 제자리에서 회전시켜 가면서 그 전원단자부와 상기 충전단자부가 서로 접촉되는 것을 확인하는 제2과정과; 상기 전원단자부와 충전단자부가 서로 접촉될 때, 그 충전단자부를 통해 입력되는 전원으로 청소기의 충전용 배터리를 충전시키는 제3과정에 의해 달성된다.

Description

자동 주행 청소기의 자동 충전 방법 및 장치{AUTOMATIC CHARGING METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATIC RUNNING VACUUM CLEANER}

본 발명은 자동 주행 청소기의 자동 충전 기술에 관한 것으로, 특히 청소기가 충전기가 설치된 위치로 스스로 복귀하여 충전기의 전원단자부와 청소기의 충전단자부가 접촉하는 것에 의해 충전작용이 이루어지도록 한 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 자동 주행 청소기의 자동 충전기술에 있어서, 청소기가 충전 배터리의 충전 레벨을 수시로 체크하여 일정 레벨 이하로 하강된 것으로 판명되면 스스로 충전기가 설치된 장소로 복귀하여 충전전원을 공급받게 된다. 이때, 청소기의 충전단자부가 충전기의 전원단자부와 정확하게 접촉되도록 하기 위해서는 충전기와의 위치 및 진입각도를 오차 범위 이내로 하여 접근시켜야 한다.

도 1a는 자동 주행 청소기가 충전기가 설치된 장소로 자동 복귀하는 종래의 기술을 나타낸 것이다. 청소기는 충전기(5)의 발광센서(8)에서 송출되는 광신호의 안내를 받아 그 충전기(5)가 위치한 장소로 복귀하게 된다.

도 1b는 자동 주행 청소기가 충전기가 설치된 장소로 자동 복귀한 후 청소기의 충전단자부를 충전기의 전원단자부로 정확하게 유도하기 위한 종래의 기술을 나타낸 것이다. 청소기 본체(1)의 외주면에 충전단자부(2)가 원호상으로 설치되고, 이의 양측에 접촉센서(4a),(4b)가 동일한 형상으로 설치되어 있다. 또한, 충전기(5)의 전면부에 전원단자부(6)가 설치되고, 이의 양측에 만곡된 한 쌍의 가이드(7)가 설치되어 있다. 따라서, 청소기의 접촉센서(4a),(4b)가 상기 가이드(7)와 접촉될 때 청소기의 진행방향을 조정하면서 구동륜(1a),(1b)을 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 청소기의 충전단자부(2)가 충전기(5)의 전원단자부(6)에 접촉되게 할 수 있다.

그러나, 이와 같이 종래의 자동 주행 청소기에서의 자동 충전기술에 있어서는 충전기로의 진입 각도가 매우 제한적이어서 충전기로의 진입각도 오차 이내로 청소기 본체의 충전단자부 부분을 진입시키는데 많은 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 청소기가 충전기가 설치된 위치로 스스로 복귀하여 충전기의 전원단자부와 청소기의 충전단자부가 접촉할 때 보다 손쉽게 접촉하여 충전작용이 이루어지도록 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1a 및 1b는 종래 기술에 의한 자동 주행 청소기의 자동 장치의 개략 평면도.

도 2는 본 발명에 의한 자동 주행 청소기 및 충전기의 개략 평면도.

도 3a는 본 발명에 의한 자동 주행 청소기 및 충전기의 개략 측면도.

도 3b는 본 발명에 의한 자동 주행 청소기 및 충전기의 부분 절개도.

도 3c는 본 발명에 의한 충전단자부의 다른 실시 예시도.

도 4a-4f는 본 발명에 의한 자동 충전을 위한 충전기의 전원단자부와 청소기의 충전단자부의 접촉과정을 나타낸 설명도.

도 5는 본 발명에 의한 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법의 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.

도 6a는 본 발명에 의한 자동 충전 장치의 다른 실시예시도.

도 6b는 본 발명에 의한 자동 충전 장치의 또 다른 실시예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 본체11A,11B : 구동륜

12A-12D : 충전단자부13 : 접촉센서

14 : 스프링15 : 충전부

20 : 충전기21A,21B : 전원단자부

22 : 전원공급부

본 발명에 의한 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법은, 청소기의 전,후방에 호형태의 접촉센서와 충전단자부를 각기 구비하고, 이의 충전전압이 일정 레벨 이하로 하강될 때 호형태의 전원단자부를 구비한 충전기가 위치한 장소로 복귀시키는 제1과정과; 충전기의 전원단자부와 상기 청소기의 접촉센서가 서로 접촉된 것을 확인한 후 청소기를 제자리에서 회전시키면서 그 전원단자부와 청소기의 충전단자부가 서로 접촉되는 것을 확인하는 제2과정과; 상기 청소기를 제자리에서이상 회전시켜도 상기 전원단자부와 충전단자부가 서로 접촉되지 않는 것으로 판명되면, 충전기의 반대 방향으로 일정 거리만큼 후진시킨 후 초기 단계로 복귀하여 상기 과정을 반복 수행하는 제3과정과; 상기 충전기의 전원단자부와 청소기의 충전단자부가 서로 접촉되면, 그 충전단자부를 통해 입력되는 전원을 청소기의 충전용 배터리에 공급하여 충전하는 제4과정으로 이루어진다.

도 2는 본 발명에 의한 자동 주행 청소기 및 충전기의 개략 평면도이고, 도 3a는 자동 주행 청소기 및 충전기의 개략 측면도이고, 도 3b는 자동 주행 청소기 및 충전기의 부분 절개도로서 이에 도시한 바와 같이, 전방을 모두 커버할 수 있도록 호 형태의 접촉센서(13)를 구비하고, 후방에 스프링(14)에 의해 탄력지지되는 호 형태의 충전단자부(12A),(12B)를 구비한 청소기 본체(10)와; 상기 충전단자부(12A),(12B)의 대응되는 위치에 설치한 호형태의 전원단자부(21A),(21B)를 통해 상기 충전단자부(12A),(12B)에 충전용 전원을 공급하는 충전기(20)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

청소기의 제어부(도면에 미표시)는 충전 배터리의 충전 레벨을 수시로 체크하여 일정 레벨 이하로 하강된 것으로 판명될 때 청소기의 진행방향을 적절히 조정하면서 구동륜(11a),(11b)을 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 청소기 본체(10)를 충전기(20)가 위치한 장소로 접근시키게 된다.(S1)

도 4a는 상기 청소기 본체(10)가 충전기(20)가 위치한 장소로 복귀하는 경로를 예시적으로 나타낸 것이다.

이때, 청소기가 충전기(20)를 향해 주행하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 미리 메모리(도면에 미표시)에 저장된 충전기(20)의 위치 정보를 근거로 주행 제어신호를 출력하는 방법이 있다. 또 다른 예로서, 충전기(20)에서 발사되는 광신호 또는 음성신호를 근거로 그 충전기(20)의 위치를 추적하여 그에 따른 주행 제어신호를 출력하는 방법이 있다.

그런데, 상기 충전기(20)는 도 2 및 도 3에서와 같이 외부로 노출된 모든 부분을 커버할 수 있도록 충전기(20)를 둘러싸고 있는 두 개의 호 형태의 정(+),부(-)극성의 전원단자부(21A),(21B)를 구비하고 있으며, 상기 청소기 본체(10)에는 전방을 모두 커버할 수 있도록 호 형태의 접촉센서(13)가 설치되어 있다.

따라서, 청소기 본체(10)가 상기 충전기(20)로 접근하면 이 충전기(20)의 전원단자부(21A),(21B)와 상기 접촉센서(13)가 도 4b와 같이 서로 용이하게 접촉되는데, 상기 제어부는 접촉 사실을 판단하여 주행을 정지한 후 본체(20)를 제자리에서 회전시켜 가면서 충전기(20)의 전원단자부(21a),(21b)와 청소기의 충전단자부(12A),(12B)가 서로 접촉되는 것을 확인하게 된다.(S2-S4)

그런데, 청소기 중심에서 상기 접촉센서(13)까지의 거리를 R_bumper라 하고, 충전단자부(12A),(12B)의 외경까지의 거리를 R_terminal이라고 하면 R_bumper < R_terminal이 되도록 구성하였다.

따라서, 상기와 같이 청소기를 제자리에서 회전시킬 때전원단자부(21A),(21B)가 접촉센서(13)와 접촉되지 않고 충전단자부(21A),(21B)와 접촉될 수 있도록 도 4c와 같이 청소기를 약간 후진시킨 후 제자리에서 회전시켜 가면서 충전기(20)의 전원단자부(21a),(21b)와 청소기의 충전단자부(12A),(12B)가 도 4d와 같이 서로 접촉되는 것을 확인한다. 이후, 청소기의 충전단자부(12A),(12B)의 중심부가 상기 전원단자부(21a),(21b)와 접촉되도록 도 4e와 같이 청소기를 제자리에서 조금 더 회전시킨다. 이후, 상기와 같은 접촉상태가 안정적으로 유지되도록 하기 위하여 도 4f와 같이 청소기를 앞으로 조금 전진시킨다.

도 3b는 상기와 같이 충전기(20)의 전원단자부(21a),(21b)와 청소기의 충전단자부(12A),(12B)의 접촉상태가 안정된 상태로 지속되도록 그 충전단자부(12A),(12B)의 안쪽에 스프링(14)을 설치한 예를 나타내었다.

이와 같은 경우, 청소기의 충전단자부(12A),(12B)가 충전기(20)의 전원단자부(21a),(21b)와 도 4f와 같이 접촉되었을 때, 그 충전단자부(12A),(12B)가 스프링(14)에 의해 탄력지지되므로 그 접촉 조건이 어느 정도 악화되는 경우에도 안정된 접촉상태를 유지할 수 있게 된다. 이와 같은 이유로 인하여, 상기 도 4e와 같이 청소기를 제자리에서 회전시킬 때에도 청소기의 충전단자부(12A),(12B)와 충전기(20)의 전원단자부(21a),(21b)의 접촉상태를 안정된 상태로 유지할 수 있게 된다.

한편, 도 3c는 상기 회전 가능한 충전단자(12C)와 그 충전단자(12C)에 스프링(14)을 설치한 다른 실시예를 나타낸 것이다.

상기 청소기의 충전단자부(12A),(12B)는 도 2에서와 같이 상기 접촉센서(13)와 대응되는 위치의 외주면에 원호상으로 설치되어 있다.

만약, 상기 청소기의 본체(10)를 제자리에서이상 회전시켜 보아도 상기 충전기(20)의 전원단자부(21A),(21B)와 청소기의 충전단자부(12A),(12B)가 서로 접촉되지 않는 것으로 판명되면, 청소기를 충전기(20)의 반대 방향으로 일정 거리만큼 후진시킨 후 상기 제1단계(S1)로 복귀하여 상기 과정을 반복 수행하게 된다.(S5,S6)

이렇게 하여 상기 충전기(10)의 전원단자부(21A),(21B)와 청소기의 충전단자부(12A),(12B)가 서로 접촉되면, 그 충전단자부(12A),(12B)를 통해 입력되는 전원을 충전용 배터리(도면에 미표시)에 공급하여 충전작용이 이루어지게 된다.(S7)

한편, 도 6a는 상기 충전기의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 충전기 본체(20A)를 모두 둘러싸는 전원단자부(21C)를 포함하여 구성한 것을 알 수 있다. 이와 같은 경우 청소기가 어느 방향으로 접근하여도 상기 접촉센서(13)가 그 전원단자부(21C)와 용이하게 접촉되므로 상기와 같이 청소기 본체(10)를이상 제자리에서 회전시킨 후 후진하여 접촉을 재 시도는 경우가 발생되지 않는다.

또한, 도 6b는 상기 충전기의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 청소기 본체(10A)에 호 형태의 충전단자부(12D)를 설치하고, 충전기(20B)에도 호 형태의 전원단자부(21C)를 설치하여 구성한 것을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 청소기에 호 형태의 접촉센서및 충전단자부를 설치함과 아울러, 충전기에도 호 형태의 전원단자부를 설치하여 청소기가 자동 충전을 위한 어느 방향에서 충전기로 복귀하더라도 충전을 위한 접속이 아주 용이하게 이루어지므로, 충전기와의 접속 유도시간을 종래에 비하여 월등히 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

청소기의 전,후방에 호형태의 접촉센서와 충전단자부를 각기 설치한 후 충전을 위하여, 그 청소기를 호형태의 전원단자부를 구비한 충전기에 접근시키는 제1과정과; 상기 충전기의 전원단자부와 청소기의 접촉센서가 서로 접촉되는 것을 확인한 후 그 전원단자부와 상기 충전단자부가 서로 접촉될 때까지 청소기를 제자리에서 회전시키는 제2과정과; 상기 전원단자부와 충전단자부가 접촉되면, 그 충전단자부를 통해 입력되는 전원으로 청소기의 충전용 배터리를 충전시키는 제3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법.
제1항에 있어서, 상기 청소기를 제자리에서이상 회전시켜도 상기 전원단자부와 충전단자부가 서로 접촉되지 않는 것으로 판명되면, 충전기의 반대 방향으로 일정 거리만큼 후진시킨 후 초기 단계로 복귀하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 방법.
전방을 모두 커버할 수 있도록 호 형태의 접촉센서(13)를 구비하고, 후방에 호 형태의 충전단자부(12A),(12B)를 구비한 청소기 본체(10)와; 상기 충전단자부(12A),(12B)의 대응되는 위치에 호형태의 전원단자부(21A),(21B)를 구비한 충전기(20)로 구성한 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 장치.
제3항에 있어서, 충전단자부(12A),(12B)는 상기 전원단자부(21A),(21B)와 접촉될 때 스프링(14)에 의해 탄력지지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 장치.
제3항에 있어서, 호형태의 전원단자부(21A),(21B)는 충전기의 외부를 모두 둘러싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 장치.
제3항에 있어서, 청소기 중심에서 충전단자부(12A),(12B)의 외경까지의 거리가 청소기 중심에서 상기 접촉센서(13)까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 자동 주행 청소기의 자동 충전 장치.