KR20050054766A - 로봇 청소기의 미끄럼감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 로봇 청소기의 미끄럼감지장치는 청소기 본체의 하면에 구동바퀴와 보조바퀴가 설치되어 있고, 정역모터의 회전에 의해 구동바퀴가 주행하며 자동으로 충전과 청소가 이루어지는 로봇 청소기에서, 상기 구동바퀴와 상관없이 자유회전되는 주행검출바퀴를 설치하고, 그 주행검출바퀴에 일단부가 연결되어 있는 회전축의 회전정보를 엔코더에서 검출할 수 있도록 하여, 청소기가 장애물에 걸려서 구동바퀴가 헛도는 상태에서는 주행검출바퀴가 회전되지 않으므로 제어수단에서 그와 같이 구동바퀴의 미끄러짐이 발생되는 상태를 정확하게 검출함으로써, 정확한 주행정보에 의한 청소기의 안정적인 제어가 이루어지게 된다.

Description

로봇 청소기의 미끄럼감지장치{SLIPPAGE DETECTION APPARATUS OF ROBOT CLEANER}

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 특히 청소기가 주행중에 장애물에 걸려서 구동바퀴가 미끄러질때에 그에 대한 정보를 정확히 검출하여 조치를 취할 수 있도록 한 로봇 청소기의 미끄럼감지장치에 관한 것이다.

로봇 청소기는 스스로 이동하며 청소를 하고, 충전기의 전원이 소진되면 스스로 충전대로 이동하여 충전을 하며, 충전을 마친 다음에는 다시 청소를 하던 본래의 위치로 되돌아가서 계속 청소를 하는 기기이다.

상기와 같은 종래의 로봇 청소기는 청소기 본체의 하면에 청소영역을 주행하기 위한 주행용 구동바퀴와 단순히 지지하기 위한 보조바퀴가 구비되어 있어서, 청소기가 청소영역을 주행하거나 방향을 전환할때에 구동바퀴가 구동되어지도록 되어 있으며, 상기 구동바퀴에는 주행정보를 얻기 위한 엔코더가 설치되어 있어서 청소기의 주행정보를 얻을 수 있도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 로봇 청소기는 청소기가 작은 장애물을 감지하지 못하고 부딪치게 되면 구동바퀴는 계속 헛도는데 엔코더에서는 주행하고 있는 것으로 인식하게 되어 정확한 주행정보를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본체의 상측에 적외선 거리센서를 설치하고 구동바퀴가 회전하고 있을 때 근거리에 있는 장애물이 움직이지 않는다고 판단되면 구동바퀴가 헛돌고 있는 것으로 인식하는 감지장치가 소개되고 있으나, 이와 같은 감지장치는 야외와 같이 적외선 거리센서가 태양광에 노출되는 곳에서는 원하는 기능을 정확하게 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 청소기의 주행시 장애물에 걸려서 구동바퀴의 미끄러짐이 발생될 때 구동바퀴의 미끄러짐을 정확하게 감지하여 제어수단에서 정확한 주행정보를 얻을 수 있도록 하는데 적합한 로봇 청소기의 미끄럼감지장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

청소기 본체의 하면에 구동바퀴와 보조바퀴가 설치되어 있고, 정역모터의 회전에 의해 구동바퀴가 주행하며 자동으로 충전과 청소가 이루어지는 로봇 청소기에 있어서,

구동바퀴의 외측에 구동바퀴의 회전과 무관하게 자유회전되는 주행검출바퀴를 설치하고, 그 구동바퀴의 축에 관통되도록 배치됨과 아울어 일단부가 상기 주행검출바퀴의 중앙부에 고정되는 회전축을 설치하며, 그 회전축의 타단부가 결합되도록 설치되어 회전축의 회전여부를 검출하여 구동바퀴의 미끄러짐여부를 검출하기 위한 엔코더를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 미끄럼감지장치가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 로봇 청소기의 미끄럼감지장치를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 미끄럼감지장치가 구비된 로봇 청소기의 구조를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 저면도이며, 도 3은 본 발명의 미끄럼감지장치가 구비된 바퀴조립체의 사시도이고, 도 4는 도 3의 횡단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 로봇 청소기는 청소기 본체(1)의 내측에 흡입력을 발생시키기 위한 팬 모터(2)가 장착되어 있고, 그 팬 모터(2)의 전방에는 팬 모터(2)에 의해 흡입되는 먼지나 오물을 집진하는 필터(3)가 내장된 필터 컨테이너(4)가 착,탈가능하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 필터 컨테이너(4)에는 흡입되는 먼지나 오물이 흡입되는 흡입관(5)이 연통되도록 설치되어 있고, 그 흡입관(5)의 하단부에는 바닥(6)의 먼지나 오물을 쓸어 올리기 위한 브러쉬(7)가 회전가능하게 설치된 흡입헤드(8)가 구비되어 있다.

또한, 상기 팬 모터(2)의 하측에는 정,역회전이 가능한 한쌍의 구동바퀴(9)가 구비된 바퀴조립체(30)가 일정간격으로 두고 설치되어 있고, 상기 흡입헤드(8)의 후위에는 청소기 본체(1)의 후위를 지지하면서 회전되는 보조바퀴(10)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 청소기 본체(1)의 후면에는 충전단자(11)를 구비한 충전단자부(12)가 설치되어 있고, 실내의 벽면(13)에 설치된 전원단자부(14)에는 충전단자부(12)에 접속될 수 있도록 접속단자(15)가 구비되어 있어서, 충전단자(11)가 접속단자(15)에 접속된 상태에서 본체(1) 내측의 충전 밧데리(16)에 충전을 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 청소기 본체(1)의 전면 중앙부에는 초음파를 송신하는 초음파송신부(17)가 설치되어 있고, 그 초음파송신부(17)의 상,하측에는 초음파송신부(17)에서 송신된후 반사되는 초음파를 수신하여 장애물을 감지하기 위한 다수개의 초음파수신부(18)가 일정간격으로 두고 설치되어 있다.

그리고, 상기 전원단자부(14)의 하측에는 충전단자부(12)를 전원단자부(14)쪽으로 유도하기 위한 광신호를 발광하는 발광부(19)가 설치되어 있고, 상기 충전단자부(12)의 하측에는 상기 발광부(19)에서 발광되는 광신호를 수광할 수 있도록 수광부(20)가 설치되어 있다.

상기 바퀴조립체(30)는 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 수용공간이 형성되어 있는 기어박스(31)의 외측면 일측에는 정역모터(32)가 설치되어 있고, 반대측의 타측에는 구동바퀴(9)가 설치되어 있으며, 상기 기어박스(31)의 내측에는 정역모터(32)의 모터축(32a)에 설치된 모터기어(33)와 구동바퀴(9)의 축(9a)에 결합된 바퀴측기어(34)의 사이에 2단으로된 감속기어(35)와 중간기어(36)가 기어결합되도록 배치되어 있고, 그 구동바퀴(9)의 주변에 구동바퀴(9)의 미끄러짐을 감지하기 위한 미끄럼감지장치(40)가 구비되어 있다.

상기 미끄럼감지장치(40)는 상기 구동 바퀴(9)의 외측에 배치되며 구동 바퀴(9)의 회전과 무관하게 바닥의 마찰에 의해 회전되는 주행검출바퀴(41)와, 그 주행검출바퀴(41)의 중앙부에 일단부가 연결되고 상기 구동바퀴(9)의 축(9a)에 형성된 축공(9a')의 내부에 배치되는 회전축(42)과, 그 회전축(42)의 타단부가 결합됨과 아울러 상기 기어박스(31)의 외측에 설치되어 회전축(42)의 회전여부를 검출하여 구동바퀴(9)의 미끄러짐여부를 판단하기 위한 엔코더(43)로 구성되어 있다.

상기 주행검출바퀴(41)는 도 5에서와 같이, 주행검출바퀴(41)의 외주면에 둘레면을 따라 소정깊이의 홈(41a)이 형성되어 있고, 그 홈(41a)에는 주행검출바퀴(41)의 회전시 마찰력을 증대시키기 위한 고무링(44)이 삽입되어 있다. 도면중 미설명 부호 21은 제어수단이고, 22는 배기구이며, 45는 바퀴조립체를 청소기 본체(1)에 결합하는 결합부이며, 46,47은 베어링이다.

상기와 같은 구성되어 있는 본 발명의 미끄럼감지장치가 구비된 로봇 청소기를 이용하여 청소를 할때는, 사용자가 동작버튼을 누르면 충전 밧데리(16)의 전원이 팬 모터(2)에 인가되어 팬 모터(2)가 구동이 되어 지며, 그와 같이 구동되는 팬 모터(2)에 의해 필터 컨테이너(4)에 흡입력이 발생되고, 그 흡입력에 의해 바닥(6)의 먼지나 오물이 흡입헤드(8)로 흡입된 후, 흡입관(5)을 통하여 필터(3)에서 포집되어 진다.

또한, 제어수단(21)의 제어신호에 의해 구동바퀴(9)를 구동시켜서 청소기 본체(1)를 이동시킴에 따라 일정영역의 청소가 자동으로 이루어지게 된다.

상기와 같이 자동청소를 수행하는 동안 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 도시생략된 전압감지부를 통해 감지되고, 제어수단에서 전압감지부를 통해 감지된 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이하로 되면 제어수단에 의해 자동청소기의 청소가 정지되는 한편, 제어수단은 현재위치를 내부 메모리에 기억시킨 다음, 메모리에 저장되어 있는 복귀조정에 의해 청소기를 복귀시키기 위한 제어신호를 발생한다.

따라서, 제어수단의 제어신호에 의해 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)측으로 이동되고, 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)의 근처에 이르면, 전원단자부(14)의 하측에 설치된 발광부(19)에서 발광되는 광신호가 충전단자부(12)의 하측에 설치된 수광부(20)에서 수광되고, 그 수광부(20)에서 수광되는 광신호에 의해 제어수단이 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 충전단자부(12)가 전원단자부(14)측으로 접근된다.

그 다음, 충전단자부(12)의 충전단자(11)가 전원단자부(14)의 접속단자(15)에 접촉이 되고, 전원단자부(14)에 의해 공급되어지는 전원에 의해 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)의 충전이 이루어진다.

한편, 청소기 본체(1) 내의 충전 밧데리(16)가 충전되는 동안, 전압감지부를 통해 충전 밧데리(16)에 충전되는 전압레벨이 감지되어 제어수단으로 제공되고, 제어수단은 전압감지부를 통해 감지되는 충전 밧데리(16)의 전압레벨이 설정된 소정레벨 이상이 되면 구동바퀴(9)를 구동제어함으로써, 청소기 본체(1)가 전원단자부(14)로부터 분리된 다음, 청소기 본체(1)의 내부 메모리에 저장된 위치로 이동되어 청소작업을 계속 수행하게 된다.

그리고, 청소기가 이동할때는 2개의 구동바퀴(9)를 동시에 정,역회전시켜서 전진 또는 후진이 이루어지고, 청소기가 회전할때는 1개의 구동바퀴(9)는 고정시키고 다른쪽의 구동바퀴(9)를 회전시켜서 원하는 방향으로 회전시키며, 다른 방향으로 전진 또는 후진시킬때는 회전동작을 먼저 실시한 후에 전진 또는 후진을 하게된다.

상기와 같이 청소기가 청소를 하기 위해 주행을 할 때 구동바퀴(9)의 일측에 설치되어 있는 주행검출바퀴(41)도 바닥에 접촉된 상태로 회전을 하고, 그와 같은 주행검출바퀴(41)의 회전에 의해 회전축(42)이 회전되어지는데, 그 회전축(42)이 회전되는 정보를 엔코더(43)에서 검출하여 제어수단(21)에서 주행정보를 얻게 된다.

청소기가 주행중에 작은 장애물에 걸려서 정역모터(32)는 회전을 하고 구동바퀴(9)는 헛도는 경우가 발생될 수 있는데, 이와 같은 경우에는 주행검출바퀴(41)는 회전을 하지 않기 때문에 제어수단(21)에서는 정역모터(32)가 회전되는 상태에서 청소기가 주행하지 않는 것으로 판단하여 구동바퀴(9)가 미끄러짐이 발생되는 상태를 정확하게 검출하여 조치를 취하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 로봇 청소기의 미끄럼감지장치는 구동바퀴와 상관없이 자유회전되는 주행검출바퀴를 설치하고, 그 주행검출바퀴에 일단부가 연결되어 있는 회전축의 회전정보를 엔코더에서 검출할 수 있도록 하여, 청소기가 장애물에 걸려서 구동바퀴가 헛도는 상태에서는 주행검출바퀴가 회전되지 않으므로 제어수단에서 그와 같이 구동바퀴의 미끄러짐이 발생되는 상태를 정확하게 검출함으로써, 정확한 주행정보에 의한 청소기의 안정적인 제어가 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 미끄럼감지장치가 구비된 로봇 청소기의 구조를 보인 종단면도.

도 2는 도 1의 저면도.

도 3은 본 발명의 미끄럼감지장치가 구비된 바퀴조립체의 사시도.

도 4는 도 3의 횡단면도.

도 5는 본 발명에 따른 주행검출바퀴의 부분단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 청소기 본체 9 : 구동바퀴

9a : 축 10 : 보조바퀴

31 : 기어박스 41 : 주행검출바퀴

42 : 회전축 43 : 엔코더

Claims (2)

1. 청소기 본체의 하면에 구동바퀴와 보조바퀴가 설치되어 있고, 정역모터의 회전에 의해 구동바퀴가 주행하며 자동으로 충전과 청소가 이루어지는 로봇 청소기에 있어서,

   구동바퀴의 외측에 구동바퀴의 회전과 무관하게 자유회전되는 주행검출바퀴를 설치하고, 그 구동바퀴의 축에 관통되도록 배치됨과 아울어 일단부가 상기 주행검출바퀴의 중앙부에 고정되는 회전축을 설치하며, 그 회전축의 타단부가 결합되도록 설치되어 회전축의 회전여부를 검출하여 구동바퀴의 미끄러짐여부를 검출하기 위한 엔코더를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 미끄럼감지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주행검출바퀴의 외주면에는 둘레방향을 따라 소정깊이의 홈이 형성되어 있고, 그 홈에는 마찰력을 증대시키기 위한 고무링이 설치된 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 미끄럼감지장치.