KR20050012052A - Apparatus for opening and closing lens unit of camera, and robot-cleaner having one - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 로봇청소기에 장착된 촬상유닛을 외부에 대하여 개폐시키는 장치 및 이를 구비하는 로봇청소기에 관한 것이다.The present invention relates to a robot cleaner, and more particularly, to an apparatus for opening and closing an imaging unit mounted on a robot cleaner with respect to the outside, and a robot cleaner having the same.
로봇청소기는, 가정이나 사무실내의 작업영역을 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 기기로, 자기의 위치를 인식하기 위한 시스템을 구비한다. 최근에는, 이러한 로봇청소기의 자기위치 인식기술로 이미지처리방식이 제안되어 있다.The robot cleaner is a device that performs cleaning while traveling by itself in a work area in a home or an office, and has a system for recognizing its position. Recently, an image processing method has been proposed as a magnetic position recognition technology of such a robot cleaner.
이미지처리방식은, 작업영역내에 위치인식표지를 장착하고, 로봇청소기에 이 위치인식표지를 촬상가능한 장치를 탑재시킨다. 촬상유닛은 로봇청소기와 일체로 주행하면서 실내의 이미지를 촬상한다. 제어부는 촬상유닛에서 실시간으로 송신되는 이미지신호를 수신하여 로봇청소기의 위치를 확인가능하다. 이와 같은 방식으로, 로봇청소기의 현재위치를 파악하고 동시에 전방에 나타나는 장애물을 피하도록 주행제어하면서, 작업영역을 청소시키는 것이다.In the image processing method, the position recognition mark is mounted in the work area, and the robot cleaner is equipped with an apparatus capable of picking up the position recognition mark. The imaging unit picks up an image of the room while driving integrally with the robot cleaner. The control unit can check the position of the robot cleaner by receiving an image signal transmitted in real time from the imaging unit. In this way, the working area is cleaned while the current position of the robot cleaner is detected and the driving control is avoided at the same time to avoid obstacles appearing in front.
그런데, 촬상유닛을 구비하는 종래의 로봇청소기에서는, 그 촬상유닛의 내부로 외부의 이물질이 침입하여 렌즈를 오염시키거나 작동불량을 발생시키고, 심한 경우, 기기를 훼손 또는 파손시킬 우려가 있다. 로봇청소기는 특히, 실내의 먼지나 오물을 처리하는 기기이기 때문에, 외부의 이물질들과 직접 혹은 간접적으로 매우 쉽게 접촉할 수 밖에 없는데, 촬상유닛을 외측으로부터 개방가능하게 차폐시킬 수 있다면 이물질의 침입을 차단시킬 수 있어서 바람직할 것이다.By the way, in the conventional robot cleaner equipped with the imaging unit, foreign matter enters the interior of the imaging unit to contaminate the lens or cause malfunction, and in severe cases, it may damage or damage the device. Since the robot cleaner is a device that processes dust or dirt in the room, it is very easy to directly or indirectly contact external foreign matters. It would be desirable to be able to block.
본 발명의 목적은, 이러한 종래의 문제점들을 고려하여, 로봇청소기에 장착된 촬상유닛의 개구면을 개방가능하게 차폐시켜, 외부로부터의 이물질이 침입하는 것을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 장치 및 이를 구비하는 로봇청소기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and a robot having the same, which can effectively block the intrusion of foreign substances from the outside by openly shielding the opening surface of the imaging unit mounted on the robot cleaner in view of these conventional problems. To provide a cleaner.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 촬상유닛 개폐장치를 구비하는 로봇청소기의 사시도,1 is a perspective view of a robot cleaner having an imaging unit opening and closing device according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 분해사시도,2 is an exploded perspective view of FIG. 1;
도 3은 도 2의 조립된 상태의 부분확대 정단면도로, 본 촬상유닛 개폐장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면,FIG. 3 is a partially enlarged front sectional view of the assembled state of FIG. 2, which shows the imaging unit opening and closing device in more detail;
도 4는 도 2의 조립된 상태의 부분확대 측단면도,4 is a partially enlarged side cross-sectional view of the assembled state of FIG.
도 5는 도 1 내지 도 4의 로봇청소기용 촬상유닛 개폐장치의 제어블록도; 및5 is a control block diagram of the image pickup unit opening and closing apparatus for the robot cleaner of FIGS. 1 to 4; And
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇청소기용 촬상유닛 개폐장치의 구성을 나타낸 도면이다.6 is a view showing the configuration of the opening and closing device of the imaging unit for a robot cleaner according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 로봇청소기 3 : 청소기본체1: Robot cleaner 3: Cleaning basic body
4 : 흡진부 9 : 상부커버4: suction part 9: top cover
10, 10': 촬상유닛 20, 60 : 개폐장치10, 10 ': imaging unit 20, 60: switchgear
21, 21', 21" : 셔터 22, 22', 22" : 랙21, 21 ', 21 ": Shutters 22, 22', 22": Rack
25 : 피니언 27 : 정역구동모터25: pinion 27: stationary drive motor
33 : 개폐창33: opening and closing window
상기 목적은, 주행하면서 청소를 수행하는 로봇청소기에 장착된 촬상유닛의 촬상부를 외부에 대하여 개방가능하게 차폐시키는 장치에 있어서, 상기 촬상유닛의 상기 촬상부에 설치된 개폐가능한 셔터; 및 상기 셔터를 개폐이동시키는 수단;을 포함하여 구성된 로봇청소기용 촬상유닛의 개폐장치에 의하여 달성된다.An object of the present invention is to provide an apparatus for opening and closing an imaging unit of an imaging unit mounted on a robot cleaner to perform cleaning while driving, the shutter being provided in the imaging unit of the imaging unit; And means for opening and closing the shutter; achieved by the opening and closing device of the imaging unit for a robot cleaner comprising a.
여기서, 상기 개폐이동수단은, 상기 셔터와 일체로 이동가능한 랙; 상기 피니언을 개폐방향으로 이동시키는 피니언; 및 상기 피니언을 회전시키는 구동모터;를 포함하여 간단히 구성가능하다.Here, the opening and closing means, the rack is movable integrally with the shutter; A pinion for moving the pinion in the opening and closing direction; And a drive motor for rotating the pinion.
이 때, 상기 촬상유닛은 CCD카메라로 구성할 수 있다.At this time, the imaging unit may be configured as a CCD camera.
상기 목적은 한편, 주행하면서 청소를 수행하는 청소기본체; 상기 청소기본체에 설치된 촬상유닛; 및 상기 촬상유닛에 장착된 촬상부의 전면을 개폐시키는 장치;를 포함하여 구성된 로봇청소기에 의하여도 달성가능하다.On the other hand, the cleaning main body for performing cleaning while running; An imaging unit installed on the cleaning base; And a device for opening and closing the front surface of the image capturing unit mounted to the image capturing unit.
여기서, 상기 개폐장치의 작동은 상기 청소기본체의 청소작업 여부와 연동하여 온오프되도록 구성하는 것이 바람직하다.Here, the operation of the opening and closing device is preferably configured to be turned on or off in conjunction with the cleaning operation of the cleaning main body.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 촬상유닛 개폐장치를 구비하는 로봇청소기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 요부확대 분해사시도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 로봇청소기(1)는, 주행가능한 바퀴를 가지는 청소기본체(3)를 구비한다. 청소기본체(3)에는 외부의 먼지를 포함한 공기를 흡입시켜 처리하는 흡진부(4), 및 주행 및 청소를 위한 부하구동부(5)가 내장된다. 그리고, 그 상부면에는 촬상유닛(10)이 탑재되어 있다. 이러한 청소기본체(3)에는 그 외관을 형성하는 상부커버(9)가 결합된다.1 is a perspective view of a robot cleaner having an imaging unit opening and closing device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged exploded perspective view of the main portion of FIG. As can be seen from these figures, the robot cleaner 1 is provided with a cleaning base 3 having wheels that can run. The cleaning main body 3 includes a suction part 4 for sucking and treating air containing external dust, and a load driving part 5 for running and cleaning. And the imaging unit 10 is mounted on the upper surface. The cleaning cover 3 is coupled to the upper cover 9 forming its appearance.
상부커버(9)에는 그 중앙에 개폐창(33)이 형성되어 있다. 그리고, 그 일측에 디스플레이창(34) 및 복수의 램프노출공(35)이 형성되어 있다. 디스플레이창(34)에 대향하는 타측에는 집진부(4)내에 수용된 먼지수용통(6)을 인출시키기 위한 도어(36)가 설치되어 있다.The upper cover 9 is formed with an opening and closing window 33 in the center thereof. In addition, a display window 34 and a plurality of lamp exposure holes 35 are formed at one side thereof. The other side facing the display window 34 is provided with a door 36 for pulling out the dust container 6 housed in the dust collector 4.
촬상유닛(10)은, 상방의 이미지를 촬상가능하며, 촬상한 이미지를 제어부(도 5의 50 참조)로 출력한다. 제어부(50)는 인가되는 이미지신호에 기초하여 청소기본체(3)의 위치를 확인한다. 그런 다음, 확인된 위치좌표에 대한 주행방향을 실시간으로 파악하면서, 부하구동부(5)를 제어하여 청소기본체(3)를 이동시킨다. 제어부(50)는 청소기본체(3)에 내장시킬 수 있지만, 외부에 별도로 마련할 수도 있다. 별도로 마련된 제어부(50)와의 교신은 청소기본체(3)에 설치된 송수신부(도시않음)를 매개하여 달성가능하다.The imaging unit 10 is capable of capturing an upper image, and outputs the captured image to the control unit (see 50 in FIG. 5). The controller 50 checks the position of the cleaning body 3 based on the applied image signal. Then, while grasping the driving direction with respect to the identified position coordinates in real time, the cleaning driving unit 3 is moved by controlling the load driving unit 5. The controller 50 may be built in the cleaning main body 3, but may be provided separately from the outside. Communication with the control unit 50 separately provided can be achieved through a transmission / reception unit (not shown) installed in the cleaning main body 3.
촬상유닛(10)은 CCD카메라로 간단히 구성가능하다. 이러한 촬상유닛(10)은 도 2에서 보다 구체적으로 볼 수 있는 바와 같이, 렌즈가 내장된 촬상부를 구비한다. 촬상부의 전면에는 렌즈를 외부에 시각적으로 노출시키는 개구가 형성되어 있다. 이러한 촬상유닛(10)은 상부커버(9)에 형성된 개폐창(33)의 내측에 대응하게 배치된다.The imaging unit 10 can be simply configured as a CCD camera. This imaging unit 10, as can be seen in more detail in Figure 2, has an imaging unit with a built-in lens. An opening for visually exposing the lens to the outside is formed in the front of the imaging unit. The imaging unit 10 is disposed to correspond to the inside of the opening and closing window 33 formed on the upper cover (9).
한편, 촬상유닛(10)의 전면 즉, 상부커버(9)의 개폐창(33)에는 촬상유닛(10)을 외부에 대하여 개방가능하게 차폐시키는 차폐장치(20)가 설치되어 있다. 촬상유닛(10)는, 단지 상방의 이미지를 촬상하는 상부카메라 뿐만이 아니라, 전방의 이미지를 촬상하는 전방카메라(10')를 포함한 복수개로 구비될 수 있음은 물론이다.On the other hand, a shielding device 20 is provided on the front surface of the imaging unit 10, that is, the opening / closing window 33 of the upper cover 9 to shield the imaging unit 10 so as to be open to the outside. The imaging unit 10 may not only be provided with a plurality of cameras, but also a front camera 10 'for imaging the front image, as well as an upper camera for imaging the upper image.
도 3은 도 2의 조립 정단면도이고, 도 4는 도 2의 조립 측단면도로, 본 발명의 일실시예에 따른 촬상유닛의 개폐장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 촬상유닛 개폐장치(20)는, 정역구동모터(27), 촬상유닛(10)의 전면 개구를 개방가능하게 차폐시키는 셔터(21), 및 정역구동모터(27)의 구동력으로 셔터(21)를 개폐이동시키는 랙(22)과 피니언(25)으로 간단히 구성된다.3 is an assembled front cross-sectional view of FIG. 2, and FIG. 4 is an assembled side cross-sectional view of FIG. 2, which illustrates the opening and closing device of the imaging unit according to an embodiment of the present invention in more detail. As can be seen from these figures, the imaging unit opening and closing device 20 includes a forward / reverse drive motor 27, a shutter 21 to openly close the front opening of the imaging unit 10, and a forward / reverse drive motor ( The rack 22 and the pinion 25 which open and close the shutter 21 by the driving force of 27 are simply comprised.
본 촬상유닛 개폐장치(20)는, 청소기본체(3)의 상부를 덮는 상부커버(9)의 내면에 설치된다. 상부커버(9)에는 촬상유닛(10)의 대응하는 중앙부분에 개폐창(33)이 형성되어 있다. 셔터(21)는 상부커버(9)의 내측에 배치되어 개폐창(33)을 슬라이딩 개폐시킨다. 이를 위해 상부커버(9)의 내면에는 셔터(21)의 슬라이딩 개폐를 위한 안내레일(35)이 마련되어 있다.The imaging unit opening and closing device 20 is provided on the inner surface of the upper cover 9 that covers the upper portion of the cleaning main body 3. The upper cover 9 is formed with an opening and closing window 33 at a corresponding central portion of the imaging unit 10. The shutter 21 is disposed inside the upper cover 9 to open and close the opening and closing window 33. To this end, the guide rail 35 for sliding opening and closing of the shutter 21 is provided on the inner surface of the upper cover 9.
정역구동모터(27)는, 셔터(21)와 일정한 이격거리를 두고 상부커버(9)의 내벽면에 고정된다. 상부커버(9)의 내벽면에는 정역구동모터(27)의 고정을 위한 브라켓(41)이 설치되어 있다. 정역구동모터(27)의 구동축(28)에는 피니언(25)이 결합된다. 피니언(25)은 정역구동모터(27)의 작동에 따라 정역방향으로 회전가능하다.The forward and reverse drive motor 27 is fixed to the inner wall surface of the upper cover 9 at a predetermined distance from the shutter 21. The inner wall surface of the upper cover 9 is provided with a bracket 41 for fixing the forward and reverse drive motor 27. The pinion 25 is coupled to the drive shaft 28 of the forward and reverse drive motor 27. The pinion 25 is rotatable in the forward and reverse directions according to the operation of the forward and reverse drive motor 27.
한편, 랙(22)은 셔터(21)의 일측 길이방향 연부에 마련되며, 셔터(21)의 제작시 일체로 제작가능하다. 이러한 랙(22)은 정역구동모터(27)에 결합된 피니언(25)과 맞물려 있다. 피니언(25)의 정역방향 회전시, 랙(22)은 셔터(21)와 일체로 슬라이딩 이동하며, 이에 의해, 상부커버(9)의 전면판에 형성된 개폐창(33)이 개폐되는 것이다.On the other hand, the rack 22 is provided on one side longitudinal edge of the shutter 21, it is possible to manufacture integrally when manufacturing the shutter 21. This rack 22 is engaged with the pinion 25 coupled to the forward and reverse drive motor 27. In the forward and reverse rotation of the pinion 25, the rack 22 slides integrally with the shutter 21, whereby the opening and closing window 33 formed on the front plate of the upper cover 9 is opened and closed.
이러한 구성을 가지는 본 촬상유닛 개폐장치(20)는 도 5의 제어블록도에서 볼 수 있는 바와 같이, 작동스위치(51)의 온오프신호에 기초하여 제어부(50)가 정역구동모터(27)를 정역방향으로 회전시킨다. 즉, 청소명령이 하달되어 로봇청소기(1)를 주행시키는 것과 동시에 제어부(50)는, 피니언(25)이 시계반대방향으로 회전하도록 정역구동모터(27)를 구동시킨다. 그러면, 피니언(25)과 맞물린 셔터(21)의 랙(22)이 상측으로 이동하며, 이에 의해, 상부커버(9)의 개폐창(33)이 개방된다.In this imaging unit opening and closing device 20 having such a configuration, as shown in the control block diagram of FIG. 5, the controller 50 controls the forward / reverse drive motor 27 based on the on / off signal of the operation switch 51. Rotate in forward and reverse direction. That is, the cleaning command is issued to drive the robot cleaner 1, and at the same time, the controller 50 drives the forward / reverse drive motor 27 so that the pinion 25 rotates counterclockwise. Then, the rack 22 of the shutter 21 engaged with the pinion 25 is moved upward, whereby the opening and closing window 33 of the upper cover 9 is opened.
이 후, 작동스위치(51)가 오프되면 제어부(50)는, 피니언(25)이 시계방향으로 회전하도록 정역구동모터(27)를 구동시킨다. 그러면, 피니언(25)과 맞물린 셔터(21)의 랙(22)이 하향 이동하여 상부커버(9)의 개폐창(33)을 폐쇄시킨다.After that, when the operation switch 51 is turned off, the controller 50 drives the forward and reverse drive motor 27 so that the pinion 25 rotates clockwise. Then, the rack 22 of the shutter 21 engaged with the pinion 25 moves downward to close the opening / closing window 33 of the upper cover 9.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇청소기용 촬상유닛 개폐장치의 구성을 나타낸 도면이다. 본 실시예의 촬상유닛 개폐장치(60)는, 전술한 도 2 내지 도 4의 촬상유닛 개폐장치(20)와 비교하여 단지, 한 쌍 셔터(21', 21") 및 한 쌍의 랙(25', 25")을 구비하는 것만이 상이하다. 한 쌍의 셔터(21', 21")는 상하로 배치되어 각각 커버(9)의 개폐창(33)을 양분하여 개폐시킨다. 한 쌍의 랙(25', 25")은 한편, 각기 해당하는 셔터(21', 21")와 일체로 형성되어, 피니언(25)과 맞물려 있다.On the other hand, Figure 6 is a view showing the configuration of the opening and closing device for the robot vacuum cleaner imaging unit according to another embodiment of the present invention. The imaging unit opening and closing apparatus 60 of this embodiment is only a pair of shutters 21 'and 21 "and a pair of racks 25' as compared to the imaging unit opening and closing apparatus 20 of Figs. , 25 ") is different. A pair of shutters 21 'and 21 "are arranged up and down to bisecting and opening the opening and closing window 33 of the cover 9. Each pair of racks 25' and 25" correspond to each other. It is formed integrally with the shutters 21 'and 21 "and meshes with the pinion 25. As shown in FIG.
이에 의해, 피니언(25)이 시계역방향으로 회전하면 상하로 배치된 랙(25', 25")이 상호 접근한다. 상하 랙(25', 25")의 접근과 연동하여 상하로 배치된 셔터(21', 21")도 상호 접근하여, 커버(9)의 개폐창(33)을 폐쇄시킨다. 그리고, 피니언(25)이 시계방향으로 회전하면, 상하 한 쌍의 랙(25', 25")이 이반하고, 이와 함께 한 쌍의 셔터(21', 21")도 이반하여 커버(9)의 개폐창(33)이 개방되는 것이다.Thus, when the pinion 25 rotates in the counterclockwise direction, the racks 25 'and 25 "arranged up and down approach each other. The shutters arranged up and down in conjunction with the approach of the upper and lower racks 25' and 25" ( 21 'and 21 "also approach each other to close the opening and closing window 33 of the cover 9. And when the pinion 25 rotates clockwise, a pair of upper and lower racks 25' and 25" are provided. In this case, the pair of shutters 21 'and 21 "are also separated, and the opening / closing window 33 of the cover 9 is opened.
한편, 상술 및 도시한 실시예에서는, 청소기본체(3)에 설치되어 상방의 이미지를 촬상하는 상부촬상유닛(10)과 이를 개폐시키는 개폐장치(20)에 대하여 설명하였지만, 이러한 구성은 전방의 이미지를 촬상하는 전방촬상유닛(10')을 포함한 로봇청소기용 촬상유닛 전반에 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the above-described and illustrated embodiments, the upper image pickup unit 10 installed on the cleaning main body 3 to capture the image of the upper side and the opening and closing device 20 for opening and closing the same, but the configuration is the front image Of course, the same can be applied to the entire robot vacuum cleaner imaging unit including the front imaging unit (10 ') for imaging.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로봇청소기에 장착된 촬상유닛의개구면을 개폐시킬 수 있고, 특히, 로봇청소기의 작동유무와 연동하여 촬상유닛을 개폐시킬 수 있는 장치 및 이를 구비하는 로봇청소기가 제공된다. 이에 의해, 외부로부터의 이물질이 침입하는 것을 효과적으로 차단가능하다.As described above, according to the present invention, an apparatus for opening and closing the opening surface of the imaging unit mounted on the robot cleaner, and in particular, an apparatus capable of opening and closing the imaging unit in conjunction with the operation of the robot cleaner and a robot cleaner having the same Is provided. Thereby, it is possible to effectively block foreign matter from invading from the outside.
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2003
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