KR20040061323A - 로봇청소기의 구동륜제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로봇청소기 본체에 무한궤도형 바퀴가 장착된 로봇청소기의 구동륜제어장치에 관한 것이다. 본 발명에서, 로봇청소기 본체에 무한궤도형 바퀴를 장착하고, 이를 제어함으로서 로봇청소기가 문턱이 높은 장소 또는 장애물이 있는 공간에서도 자유자재로 이동이 가능하다. 이에 따라 로봇청소기가 구동하는데 있어서 어려움이 없어서, 사용자가 편리하게 청소를 대리수행시킬 수 있다.

Description

로봇청소기의 구동륜제어장치{A caterpillar control apparatus of robot vacuum cleaner}

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로봇청소기의 구동바퀴를 무한궤도형으로 장착하여 구동제어하는 로봇청소기의 구동륜제어장치에 관한 것이다.

무한궤도형바퀴는, 평탄한 밸트를 자신이 가지고 다니면서 바퀴가 통과한 후에는 다시 감아서 바퀴 앞에 부설하는 원리를 적용한 바퀴를 말한다.

일반적으로 로봇청소기는, 사용자의 조작없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로서, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다. 이러한 로봇청소기는 내장된 프로그램에 따라 청소구역을 주행하면서 흡입모터를 구동시켜 청소부위의 이물질을 강한 흡입력으로 흡입하여 청소를 수행하도록 하고 있다. 이때, 종래에는 상기 로봇청소기의 본체가 이동할 수 있도록 일반적인 바퀴류가 구동륜으로서 본체에 장착되어져 있었다.

그러나, 로봇청소기에 장착된 바퀴의 구동으로 청소구역을 주행하는데 있어서, 종래에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

로봇청소기가 문턱이 높은 장소로 이동하거나, 장애물에 걸리는 경우에, 바퀴가 자유자재로 이동하지 못하고 단순히 전,후 방향으로만 이동가능함으로서, 움직이는 방향에 한계가 있었다.

그리고 바퀴가 장애물에 걸려 움직이거나 회전하지 못하면, 바퀴는 계속 제자리에서 회전하거나 움직이지 못하므로, 바퀴가 구동되도록 동력을 전달하는 모터에 과부하가 걸려 결과적으로 모터의 고장을 일으키게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은, 무한궤도형 바퀴를 장착하여 구동방향을 제어하는 로봇청소기의 구동륜제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇청소기의 사시도.

도 2a,2b는 본 발명에 따른 로봇청소기의 구동륜 제어를 위한 제어구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 브러쉬 30 : 흡입구

50 : 로봇청소기 본체 60 : 내부바퀴

70 : 외부밸트 100 : 전원공급부

110 : 마이크로컨트롤러 120 : 청소부

122 : 흡입모터구동부 124 : 흡입모터

126 : 브러쉬구동부 128 : 브러쉬모터

150 : 무한궤도형주행부 155 : 좌륜모터구동부

160 : 좌륜엔코더 165 : 좌륜모터

170 : 우륜모터구동부 175 : 우륜엔코더

180 : 우륜모터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇청소기의 구동륜제어장치는, 지면의 이물질을 제거하기 위한 청소부와; 로로봇청소기의 본체가 이동되도록 구동하는 무한궤도형주행부와; 상기 청소부를 구동제어함과 동시에 로봇청소기 본체가 정회전, 역회전, 제자리회전 등으로 구동되도록 무한궤도형주행부를 제어하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명에 따른 로봇청소기에 대해서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇청소기의 사시도이다.

본 발명에 따른 로봇청소기는 도면에 도시된 바와 같이, 전면에는 지면의 먼지를 쓸어내기 위한 브러쉬(20)와, 지면의 먼지 및 이물질을 흡입력에 의해서 청소기 내부로 흡입하기 위한 흡입구(30)를 구성하고, 본체(50)를 지지함과 동시에 구동되도록, 회전진행하는 무한궤도형 주행부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 무한궤도형주행부(150)에 구성된 바퀴는 내부바퀴(60)와 외부밸트(70)로 이루어지며, 내부바퀴(60)가 지면을 따라 회전하여 구동되면 내부바퀴(60)와 함께 회전하면서 내부바퀴(60)의 경로를 연속적으로 이어준다.

상기 흡입구(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이 청소기 본체(50) 측 바닥부분에 형성되어지며, 따라서 종래에 호스 및 파이프를 통해서 발생되었던 흡인력의 손실을 방지하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 상기 흡입구(30)는 본체(50)의 하단부에 먼지가 흡입될 수 있도록 구멍을 형성하는 것도 가능하다. 즉, 상기 흡입구(30)는, 본체(50) 일측에 먼지를 흡입할 수 있는 형태의 구멍으로 형성되어지면 된다.

그리고 브러쉬(20)는 흡입구(30)의 전면에 형성되어져 있어, 단순히 흡입구(30)만 형성되어진 구성보다는 청소효율면에서 더욱 효율적으로 먼지 및 이물질 등을 제거할 수 있다. 또한 상기 브러쉬(20)는 착탈 가능하여, 사용자가 필요에 의해서 선택적으로 착탈할 수 있다.

상기 브러쉬와 흡입구를 포함하여 청소부(120)라 하고, 상기 청소부(120)는 실제 집안의 청소를 수행하고, 청소를 수행하면서 흡입된 먼지를 보관하는 구성 일체이다.

도 2a, 2b는 본 발명에 따른 로봇청소기의 구동륜 제어를 위한 제어구성도이다.

본 발명은 도 2a에 도시된 바와 같이, 제품 본체에 전원을 공급하는 전원공급부(100)와, 로봇청소기의 본체가 무한궤도형으로 이동가능하도록 구동되는 무한궤도형주행부(150)와, 사용자가 입력한 청소신호에 따라 청소를 수행하는 청소부(120)와, 사용자가 입력한 청소신호를 인지하여, 무한궤도형 주행부를 구동시킴과 동시에 청소가 진행되도록 제어하는 마이크로컨트롤러(110)를 포함하여 구성된다.

다음, 청소부(120)는, 흡인력을 발생하는 흡입모터(124)와, 지면에 있는 먼지 및 이물질 등을 쓸어내는 브러쉬(20)를 구동하기 위한 동력을 발생하는 브러쉬모터(128)와, 상기 흡입구(30)를 통해서 흡입된 먼지 및 이물질이 저장되는 집진실(도시하지 않음)이 구비되어진다. 그리고 상기 마이크로컨트롤러(110)의 청소신호에 기초해서 상기 흡입모터(124)를 구동시키는 흡입모터구동부(122)와 상기 브러쉬모터(128)를 구동시키는 브러쉬구동부(126)를 포함한다.

상기 무한궤도형주행부(150)는, 청소기의 하부에 장착된 우륜, 좌륜을 각각 구동시키는 우륜모터(180), 좌륜모터(165)와, 상기 우륜모터(180)의 구동을 제어하는 우륜모터구동부(170)와, 상기 좌륜모터(165)의 구동을 제어하는 좌륜모터구동부(155)와, 상기 우륜모터(180)의 회전상태를 감지하는 우륜엔코더(175)와, 상기 좌륜모터(165)의 회전상태를 감지하는 좌륜엔코더(160)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 상기 무한궤도형주행부(150)는, 청소기를 좌,우,전,후 제자리 회전방향으로 원하는 거리만큼 이동시키기 위한 것이다. 이를 위해서 로봇청소기 본체(50)는 하부에 청소기를 이동시키기 위한 좌륜 및 우륜이 장착되어진다. 그리고 좌륜 및 우륜을 감싸는 무한궤도형 밸트를 함께 구성함으로서 무한궤도형주행부(150)를 구성하게 된다.

상기 무한궤도형주행부(150)가 구동되는데 있어서, 상기 좌륜모터(165), 우륜모터(180)는 동력을 전달하기 위해서 모터축으로 연결되어져 있고, 모터축의 회전으로 인해서 무한궤도형바퀴가 회전하여 이동가능하게 된다. 즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 모터구동칩으로부터 출력된 모터구동신호에 따라 모터(165,180)가 구동하고, 상기 모터(165,180)의 구동에 따라 회전자계에 의해서 모터축이 회전한다. 이에 따라 모터축과 연결된 무한궤도내부바퀴(60)가 밸트(무한궤도) (70) 내부에서 구동하게 된다.

상기 마이크로컨트롤러(110)는 제어알고리즘을 통해서 기설정된 루트로 전,후,좌,우, 제자리회전 등과 같이 자유자재로 이동가능하도록 무한궤도형주행부 (150)의 회전을 제어하게 된다.

이때, 로봇청소기의 구동은 사용자가 원격제어할 수 있는 별도의 장치를 가지고 조정하거나, 또는 지정, 미리 프로그래밍 되어져 있는 청소구역 루트로 이동하는데 있어서 센서감지를 통해서 이동경로를 찾아가도록 하는 것 등, 어느 방법이라도 가능하다.

상기 제어구성의 동작제어과정에 대해 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

사용자가 청소신호를 별도의 원격장치를 통해서 원격제어하거나 또는 직접 본체를 통해서 로봇청소기에 입력하면, 청소신호는 마이크로컨트롤러(110)에 전달된다. 이에 따라 상기 마이크로컨트롤러(110)는 청소신호가 입력되었음을 인지한다.

그리고 나서 사용자가 입력한 청소신호에 따라, 마이크로컨트롤러(110)에 기설정된 제어알고리즘을 통해서 청소구역의 진행순서대로 이동하도록 로봇청소기 본체를 구동시키기 위해서, 무한궤도형 주행부(150)를 구동제어한다.

이에 따라서, 좌륜모터구동부(155)와 우륜모터구동부(170)로 동작신호를 전달된다. 상기 동작신호를 마이크로컨트롤러(110)로부터 전달받은 좌륜모터구동부(155)와 우륜모터구동부(170)는 좌륜모터(165)와 우륜모터(180)를 각각 구동시켜 무한궤도형바퀴가 회전한다.

이와 동시에 좌륜모터(165)와 우륜모터(180)의 회전에 의해서 검출되는 회전상태를 좌륜엔코더(160)와 우륜엔코더(175)가 감지하고, 감지된 값은 마이크로컨트롤러(110)에 각각 전달한다.

마이크로컨트롤러(110)는 좌륜엔코더(160)와 우륜엔코더(175)로부터 전달받은 값을 인식/비교하여 현재 무한궤도형바퀴의 구동방향을 판단하게 된다. 그리고 상기 마이크로컨트롤러(110)는 기설정된 제어알고리즘을 통해서 청소구역으로 정상적으로 이동되는지 여부를 판단하게 된다.

따라서 상기 마이크로컨트롤러(110)가 감지된 무한궤도형바퀴의 구동방향과 기설정된 알고리즘을 통한 청소구역의 경로와 일치하지 않으면, 마이크로컨트롤러(110)는 동작신호를 좌륜모터구동부(155)와 우륜모터구동부(170)로 출력하여 무한궤도형바퀴의 구동방향이 변경되도록 제어한다. 즉, 좌륜모터(165)와 우륜모터(180)의 회전속도를 가변제어하고, 좌륜엔코터(160)와 우륜엔코더(175)를 통해서 출력되는 회전상태를 통해서 기설정된 알고리즘에 따른 청소구역의 경로로 이동되도록 무한궤도형바퀴의 구동방향을 제어한다.

상기와 같이 청소신호가 입력됨에 따라, 마이크로컨트롤러(110)는 무한궤도형바퀴가 구동되도록 무한궤도형주행부(150)를 구동제어함과 동시에, 청소가 수행되도록 청소부(120)의 구동을 제어한다. 즉, 청소부(120)에는 브러쉬(20)와 흡입구(30)가 구성되고, 사용자가 입력한 청소신호에 따라 브러쉬(20)와 흡입구(30)의 사용이 선택된다. 그리고 사용자가 입력한 청소신호에 따라 상기 브러쉬(20)와 흡입구(30)가 구동하도록 상기 마이크로컨트롤러(110)는 브러쉬구동부(126)와 흡입모터구동부(122)로 각각 청소신호를 출력한다. 이에 따라 브러쉬모터(128)와 흡입모터(124)가 구동하여 브러쉬(20)가 동작하고 흡입구(30)를 통해서 흡인력이 발생되어, 지면에 있는 먼지 및 이물질이 제거/흡입된다.

이와 같이 본 발명에 따른 로봇청소기의 본체에는 무한궤도형 바퀴가 구성되고, 상기 무한궤도형주행부를 통해서 외부상황(걸림턱, 장애물)에 관계없이 자유자재로 이동이 가능하다. 그 결과 무한궤도형 바퀴는 지면조건(장애물, 굴곡 등)에 영향을 받지 않는 점에서 종래 기술에 비해서 본 발명에 따른 로봇청소기가 효과적으로 지면을 구동한다.

본 발명에 따른 로봇청소기에 장착되는 모터의 종류는 직류dc모터, 스텝핑모터, 서브모터, 인코드가 부착된 모터, 직류로 움직이는 모터 등 어느 것이나 가능하다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 로봇청소기 본체에 무한궤도형바퀴를 장착하고, 상기 무한궤도형바퀴를 제어하여 로봇청소기가 구동하도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

따라서 본 발명에 따른 로봇청소기의 구동륜 제어장치로 인해서 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

로봇청소기가 청소구역을 청소하면서 이동하는 과정에서, 문턱이 높은 장소로 이동하거나, 장애물에 걸리는 경우에, 본 발명에 따른 로봇청소기에 장착된 무한궤도형바퀴는 좌, 우, 전, 후, 제자리회전 등이 가능하다. 따라서 지면조건(장애물, 굴곡 등)에 영향을 받지 않고 자유자재로 이동할 수 있다. 따라서 로봇청소기가 청소구역을 이동함에 있어서, 걸림 현상으로 인한 주행정지 등이 예방되어, 그 결과 안정적으로 청소를 수행하면서 주행하는 것이 가능하게 되었다.

Claims (1)

1. 지면의 이물질을 제거하기 위한 청소부와;

   로봇청소기의 본체가 이동되도록 구동하는 무한궤도형주행부와;

   상기 청소부를 구동제어함과 동시에 로봇청소기 본체가 정회전, 역회전, 제자리회전 등으로 구동되도록 무한궤도형주행부를 제어하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 구성되는 로봇청소기의 구동륜제어장치.