KR20060050129A - 청소기 - Google Patents

Abstract

벽 끝이나 장애물 근방의 청소시에만 사이드 브러시를 동작시켜 청소를 행하고, 그 이외의 부위의 청소시에는 사이드 브러시를 정지시킨다. 벽 끝이나 장애물 근방 등 먼지가 쌓이기 쉬운 부위의 청소시에는 사이드 브러시를 동작시켜 집진성을 높이고, 그 이외의 부위의 청소시에는 사이드 브러시를 정지시켜 전력 소비와 소음의 발생을 억제한다.

판단 처리부는 장애물 검출부로부터의 검지 신호를 기초로 하여, 벽 내지 장애물의 접근을 검출한다. 이러한 검출에 따라서, 판단 처리부는 주행 조타부에 그 자리 회전 및 진행 방향의 변경 또는 벽 끝 주행을 지시한다. 또, 판단 처리부는 사이드 브러시 구동부에 대해, 회전시 및 벽 끝 주행시에만 사이드 브러시를 구동하고, 그 밖의 직진 진행시에는 사이드 브러시를 정지시키는 지시를 출력한다.

범퍼, 장애물 검출 센서, 집진용 박스, 팬 모터, 청소기, 사이드 브러시

Description

청소기{CLEANER}

도1은 실시 형태에 관한 청소기의 주요부 사시도.

도2는 실시 형태에 관한 청소기의 바닥면도.

도3은 실시 형태에 관한 청소기의 기능 블록도.

도4a, 도4b, 도4c는 실시 형태에 관한 청소기의 회전수 검출부의 구조를 설명하는 도면.

도5는 실시 형태에 관한 청소기의 직사각 형상의 방 청소 동작의 일예를 도시하는 도면.

도6은 실시 형태에 관한 청소기의 벽을 따른 주행 모드시 흐름도.

도7a, 도7b, 도7c, 도7d는 실시 형태에 관한 청소기의 벽을 따른 주행 모드시 벽 검출 동작을 설명하는 도면.

도8a, 도8b, 도8c, 도8d는 실시 형태에 관한 청소기의 벽을 따른 주행 모드시 벽 모서리의 굽힘 쪽을 설명하는 도면.

도9a, 도9b, 도9c, 도9d는 실시 형태에 관한 청소기의 벽을 따른 주행 모드시 벽 모서리의 굽힘 쪽을 설명하는 도면.

도10은 실시 형태에 관한 청소기의 랜덤 주행 모드시 흐름도.

도11a, 도11b, 도11c, 도11d는 실시 형태에 관한 청소기의 랜덤 주행 모드시 회전각의 산출 방법을 설명하는 도면.

도12a, 도12b는 실시 형태에 관한 청소기의 랜덤 주행 모드시 회전각의 산출 방법을 설명하는 도면.

도13은 실시 형태에 관한 청소기의 랜덤 주행 모드시 흐름도의 변경예.

도14는 실시 형태에 관한 청소기의 직사각 형상의 방에 있어서의 청소 동작의 일예를 도시하는 도면.

도15a, 도15b, 도15c, 도15d는 실시 형태에 관한 청소기의 랜덤 주행 모드시의 장애물 등에 따른 동작을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 범퍼

2 : 장애물 검출 센서

3 : 집진용 박스

4 : 팬 모터

5 : 사이드 브러시

6 : 구동용 차륜

7 : 집진구

8 : 보조륜

9 : 아암

11 : 사이드 브러시 구동부

12 : 스토퍼

13 : 시간 계측용 타이머

14 : 장애물 검출부

15 : 판단 처리부

16 : 주행 조타부

17 : 회전수 검출부

20 : 자석

30 : 센서

100 : 청소기

본 발명은 청소기에 관한 것으로, 특히 집진구나 흡입 노즐 등의 집진 수단 외에, 사이드 브러시 등의 보조적인 집진 수단을 구비하는 자주식(self-propelled) 청소기에 이용하여 적합한 것이다.

최근, 마이크로 컴퓨터와 각종 센서가 탑재된, 소위 자립 유도형의 자주식 청소기가 개발되어 보급되고 있다.

이러한 종류의 자주식 청소기에는, 통상 본체 바닥부에 흡입 노즐이나 브러시 등의 집진 수단이 구비되어 있다. 자립 유도에 의한 자주 동작시에는, 차륜 회전수와 진행 방향으로부터 그때마다 주행 위치가 측정된다. 또, 접촉형 혹은 비접촉형의 센싱 수단에 의해 진행 방향 전방의 장애물이 검출되고, 장애물을 회피하도 록 적절하게 진행 방향이 변경된다. 또, 주행 위치의 측정은 상기한 바와 같이, 자립항법(차륜 회전수와 진행 방향으로부터 측정하는 방법)에 의한 수단 외에, 자이로스코프를 이용한 관성항법에 의한 방법을 이용할 수도 있다.

이러한 자주식 청소기에서는 흡입 노즐이나 브러시 등의 집진 수단 외에, 회전 브러시 등의 보조적인 집진 수단이 배치된 것이 개발되어 있다. 이 경우, 청소시에 회전 브러시 등의 보조 집진 수단이 작동됨으로써, 주행 경로에 있어서의 집진성이 높아진다.

일본 특허 공개 공보 평7-322977호 공보에는 벽 청소시나 자주 방향의 반전시에, 사이드 브러시의 회전수를 저하시키는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 따르면, 벽 끝 청소시나 자주 방향의 반전시 사이드 브러시에 의해 벽이나 융단 등에 긁힘 손상이 생기는 것을 억제할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 자주식 청소기에 따르면, 청소시에 항상 사이드 브러시가 회전 동작하고 있기 때문에, 그 만큼 전력이 소비되어 소음도 커진다는 문제가 생긴다. 또한, 사이드 브러시는 벽이나 장애물 주위 등, 주 집진 수단에 따라서는 집진되기 어려운 부위의 먼지를 긁어모으는 데에는 효과적이지만, 예를 들어 방의 중앙 등, 장애물이 적은 부위를 주행하고 있을 때에 있어서는, 오히려 먼지가 흩어질 우려가 있고, 또한 급전 코드 등이 걸리는 가능성도 높아진다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 공보 평7-322977호 공보

본 발명은, 높은 집진성을 유지하면서 전력 소비나 소음의 발생을 효과적으 로 억제할 수 있고, 또한 사이드 브러시에 의한 먼지의 흩어짐이나 코드의 권취 등을 가능한 한 회피할 수 있는 자주식 청소기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 주된 특징은 벽 청소시나 장애물 근방의 청소시 등, 필요할 때에만 사이드 브러시를 작동시키는 부분에 있다. 이에 의해, 집진되기 어려운 부위나 먼지가 쌓이기 쉬운 부위에서는 집진성이 높아지고, 그 이외의 부위에서는 사이드 브러시에 의한 불필요한 전력 소비나 소음의 발생, 먼지의 비산 및 코드의 권취 등이 억제된다.

본 발명 중 하나의 태양은, 집진 수단과 사이드 브러시를 구비하는 청소기에 있어서, 장애물을 검출하는 장애물 검출 수단과, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 상기 사이드 브러시의 구동을 제어하는 브러시 제어 수단을 갖는 특징을 갖는다. 여기서, 브러시 제어 수단은 상기 장애물 검출 수단에 의해 장애물이 검출되었을 때는 상기 사이드 브러시의 구동을 개시하고, 상기 장애물 검출 수단에 의해 장애물이 검출되지 않을 때는 상기 사이드 브러시의 구동을 정지한다.

또, 상기 브러시 제어 수단은 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 장애물과의 거리가 제1 소정치 이내가 될 때에는 장애물이 존재한다고 판단하여 상기 사이드 브러시를 구동시키고, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 장애물과의 거리가 제1 소정치를 넘는다고 할 때에는 장애물이 존재하지 않는다고 판단하여 상기 사이드 브러시의 구동을 정지시키도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 청소기가 자주 수단을 포함하는 경우에는, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 장애물과의 거리가 제2 소정치 이내가 될 때에는, 상기 브러시 제어 수단에 의해 사이드 브러시를 구동시키면서, 자주 수단에 의해 진행 방향을 변경시키도록 구성할 수도 있다.

이 때, 상기 브러시 제어 수단은 진행 방향을 변경한 후에 상기 사이드 브러시의 구동을 정지하도록 구성할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 브러시 제어 수단은 진행 방향을 변경한 후에 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 장애물과의 거리가 제3 소정치 이상이 되었을 때에 상기 사이드 브러시의 구동을 정지하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 청소기가 자주 수단을 포함하는 경우에는, 상기 브러시 제어 수단에 의해 상기 사이드 브러시를 구동시키면서, 자주 수단에 의해 장애물과의 거리를 유지하면서 자주 진행을 행하도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 벽 끝이나 장애물 근방 등, 먼지가 쌓이기 쉬운 부위의 청소시에만 사이드 브러시가 작동되어 사이드 브러시에 의한 청소가 행해진다. 따라서, 이러한 부위의 집진성을 높일 수 있다. 또, 이들 이외의 부위를 청소할 때에는, 사이드 브러시는 정지되므로, 사이드 브러시에 의한 전력 소비나 소음의 발생이 억제된다. 또한, 사이드 브러시에 의한 먼지의 비산이나 코드의 권취가 방지된다.

따라서, 본 발명에 따르면 불필요한 전력 소비와 소음의 발생을 억제하면서, 먼지의 비산이나 코드의 권취를 억제할 수 있고, 또 벽 끝이나 장애물 근방 등, 먼 지가 쌓이기 쉬운 부위의 청소를 효과적으로 행할 수 있는 청소기를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규인 특징은, 이하에 도시한 실시 형태의 설명을, 이하와 같은 첨부 도면과 대조하여 판독하면, 보다 완전하게 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도1에 실시 형태에 관한 청소기(100)의 사시도를 도시하고, 도2에 상기 청소기의 바닥면도를 도시한다.

도1을 참조하여, 부호 1은 범퍼, 2는 장애물 검출 센서, 3은 집진용 박스, 4는 집진 동작을 위한 팬 모터이다.

범퍼(1)는 돌발적으로 장애물 등이 청소기(100)에 접촉한 경우에, 그것을 검지하기 위한 스위치 등에 의한 접촉형 센서를 겸하고 있다. 범퍼(1)는, 예를 들어 갑자기 사람의 발 등이 갑자기 나와 접촉한 경우에, 청소기(100)의 정지 및 백 동작 등을 행하기 위한 센서로서 기능한다.

장애물 검출 센서(2)는 장애물 검출을 위한 초음파 센서 등의 비접촉형 센서이며, 청소기(100) 본체 측면에 송신부 및 수신부를 1 세트로서 수 세트가 비치되어 있다. 장애물 검출 동작은 송신부로부터 장애물 탐지 신호를 발신하고, 장애물에 의해 반사된 장애물 탐지 신호를 수신부가 수신함으로써 행한다.

도2를 참조하여, 부호 5는 사이드 브러시, 6은 좌우로 1개씩 배치된 구동용 차륜, 7은 집진구, 8은 보조륜, 9는 사이드 브러시(5)를 지지하기 위한 아암이다.

집진구(7)는 먼지 등의 흡입구이다. 사이드 브러시(5)는 본체 바닥면으로부터 돌출한 아암(9)에 미리 장착되어 있고, 사이드 브러시(5)의 선단부가 적어도 청소기(100) 본체의 외주면으로부터 돌출하도록 배치되어 있다. 사이드 브러시(5)에는 컵형 브러시, 막대형 브러시 등 몇 가지의 종류가 있다. 본 실시 형태에서는 막대형 브러시가 이용되고 있다. 막대형의 브러시는 그 일단부를 중심으로 하여 아암(9)의 앞에서 회전한다.

또, 청소기(100)는 스토퍼 등에 따라서, 막대형 브러시가 아암 하부에 있어서 정지되는 기구를 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 사이드 브러시 미사용으로 주행할 때, 코드 등 불필요한 것이 휘감겨 부착되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 청소기(100)는 이와 같은 기구를 탑재하고 있는 것으로 한다(도2 중에는 도시하지 않음).

청소기(100)는 좌우 구동륜의 회전수 차에 의해 진행 방향이 좌우 방향으로 변경된다. 또, 진행 방향 전환은, 이 외 방향 유도륜에 의해 조향함으로써 행하도록 해도 좋다.

도3에, 본 실시 형태에 관한 청소기(100)의 기능 블록도를 도시한다. 부호 11은 사이드 브러시(5)를 구동하는 사이드 브러시 구동부, 12는 전술의 스토퍼, 13은 시간 계측용 타이머, 14는 장애물 검출 센서를 포함하는 장애물 검출부, 15는 각부의 동작 처리, 판단, 제어를 행하는 판단 처리부, 16은 모터 등을 포함하는 주행 조타부, 17은 상기 주행 조타부(16)의 동작을 검출하는 회전수 검출부이다.

도3을 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 각부의 동작을 설명한다.

장애물 검출부(14)는 장애물 검출 센서(2)의 수신부가 장애물 탐지 신호를 수신한 것에 따라서 검지 신호를 판단 처리부(15)에 출력한다. 또, 장애물 검출부(14)는 장애물에서 반사된 장애물 탐지 신호를 수신하였을 때, 증폭 회로에 의해 수신 신호를 증폭하고, 증폭 후의 수신 신호가 있는 임계치를 넘은 경우에 검지 신호를 출력한다. 따라서, 증폭 회로의 회로 정수의 튜닝 또는 임계치의 변경에 따라, 장애물 검지의 감도가 변경 가능하다.

판단 처리부(15)는 입력된 검지 신호 등을 기초로, 장애물의 유무의 검지 및 장애물과의 거리의 계산을 행한다. 구체적으로는, 장애물의 유무의 검지는 수신부로부터의 검지 신호를 수신함으로써 행해지고, 장애물과의 거리의 계산은 장애물 탐지 신호 출력 타이밍과 검지 신호 확인 타이밍의 시간 차를 기초로 행해진다.

사이드 브러시 구동부(11)에는 판단 처리부(15)로부터 사이드 브러시(5)의 구동 및 정지의 요구 명령이, 상기 장애물의 검지 내지 거리의 산출 결과에 따라서 입력된다. 사이드 브러시 구동부(11)는, 각각의 명령 입력에 따라서 브러시의 제어를 행한다. 또, 사이드 브러시 구동부(11)는 사이드 브러시를 정지시킬 때는 동시에, 스토퍼(12)를 동작시킨다.

타이머(13)로부터의 출력은 판단 처리부(15)에 의해, 일정 시간의 계측 및 무한 동작 방지를 위한 등의 목적으로 사용된다. 또, 구체적 사용 방법에 대해서는 도6 등의 처리 흐름도를 참조하면서, 상세하게 서술한다.

주행 조타부(16)에는 판단 처리부(15)로부터 전진, 후퇴, 정지 동작의 명령이 입력된다. 주행 조타부(16)는 이 명령 입력에 따른 진행 동작을 행하는 동시 에, 좌우 구동륜용 모터를 제어하여 청소기(100)의 좌측 방향 또는 우측 방향으로의 진행 방향의 변경을 행한다.

회전수 검출부(17)는 주행 조타부(16)에 있어서의 좌우 양 구동륜의 회전 동작을 차례로 검출하여 판단 처리부(15)에 출력한다. 이 검출 결과로부터, 판단 처리부(15)에서 구동륜 회전수가 검출되고, 검출된 구동륜 회전수로부터 진행 속도 및 좌우 구동륜의 회전수 차로부터 진행 방향의 변경 각도가 산출된다.

도4a를 참조하여 구동륜의 회전수는 자석(20)과 자속 센서로부터 모터(21)의 회전수를 검출하고, 또한 검출된 모터 회전수를 회전수 인코더에 의해 연산 처리함으로써 취득된다. 도4b는, 시간축에 대한 자속 센서로부터의 출력 파형을 나타내고 있다. 자속 센서로부터의 출력은 자석(20)의 극성이 N극, S극으로 절환하는 데 따라서 H 레벨, L 레벨로 절환된다. 도4c는 자석(20)의 회전축에 직교하는 면 내에 있어서의 구조를 나타내고 있다. 자석(20)에는 N극과 S극이 교대로 배치되어 있다.

이상과 같이 하여 얻어진 데이터(좌우 구동륜의 회전수와 회전수 차)를 기초로, 판단 처리부(15)에 있어서 청소기(100)의 자차 위치의 측정이 행해진다(자립항법). 또, 판단 처리부(15)는 나침반 및 가속도 센서 등을 이용한 관성항법에 의해 자차 위치를 검출하도록 해도 좋다.

본 실시 형태에 관한 청소기(100)에서는 전원 투입 후에 벽을 따른 주행 모드에 의한 청소 동작이 행해지고, 그것이 종료된 후에 랜덤 주행 모드에 의한 청소 동작이 행해진다.

도5는 직사각형의 방에 장애물이 2개 존재하는 경우의 청소 동작의 일예를 도시하는 것이다. 도5 중, 실선부는 벽을 따른 주행 모드에 의한 청소 동작 경로를 나타내고, 파선부는 랜덤 주행 모드에 의한 청소 동작 경로를 나타내고 있다.

이하, 이들 2개의 모드에 있어서의 각 청소 동작에 대해 상세하게 서술한다. 또, 범퍼 스위치에 의한 정지, 백 등의 동작은 하기 각 모드 중에 있어서 끼어들기 동작(interruption) 방식으로 실행되고, 그 끼어들기 동작은 일정 시간 행해진다.

[벽을 따른 주행 모드]

도6에, 본 실시 형태에 관한 청소기(100)의 동작 흐름도를 나타낸다. 또, 동작에 들어가기 전 준비로서, 청소기(100)는 벽 부근에서 진행 방향을 벽을 향해 설치되어 있다.

스텝 S101에서는 전원이 투입되어 동작이 개시된다.

스텝 S102에서는 집진 청소 작업을 행하면서, 청소기(100)가 자립 유도에 의한 전진 자주 주행을 행한다. 이 때, 사이드 브러시는 정지 상태가 되어 있다. 또, 자주 주행할 때, 판단 처리부(15)는 회전수 검출부(17)로부터의 출력 정보를 기초로 하여, 자차 위치의 측정과, 방의 형상 및 방 내부의 장애물 배치의 파악(이하, 맵핑이라 부름)을 행한다. 이하에서는, 특별히 한정되지 않는 한 청소기(100)의 이동시에는 맵핑이 행해진다.

스텝 S103에서는 벽의 검출이 행해진다. 즉, 전술과 같이 장애물 탐지 신호의 출력 타이밍과 검지 신호의 수신 타이밍의 시간 차로부터 벽과의 거리가 검출된다. 그리고, 벽과의 거리가 규정치 이하인 경우에, 청소기(100)는 벽 근방에 도달 하였다고 판단하여 스텝 S104로 진행한다. 그 이외일 때는, 스텝 S102로 복귀한다.

스텝 S104에서는, 사이드 브러시의 회전 동작이 개시된다. 스텝 S104 이후에 있어서, 사이드 브러시를 이용하면서 벽을 따른 주행에 의한 청소 작업이 행해진다.

스텝 S105에서는 판단 처리부(15)는 거리 센서의 출력 결과를 이용하여 벽과의 거리를 일정하게 유지하면서, 벽 끝을 벽을 따라서 청소하면서, 전진 주행을 행한다. 또, 벽의 모서리에 도달한 경우에는 방향 전환을 행하고, 그 후도 전회와 마찬가지의 벽을 따른 청소를 계속한다. 또, 벽과의 거리는 사이드 브러시로 벽 끝까지 청소할 수 있는 거리 등을 참작하여 결정된 값이 된다.

스텝 S106에서는, 맵핑 결과와 자차 위치 측정의 결과로부터, 방을 일주 혹은 규정 시간이 경과되었는지 판별된다. 여기서, 방을 일주하였다고 판별되거나 혹은 타이머(13)의 값을 기초로 규정 시간이 경과되었다고 판별되었을 때는, 스텝 S107로 이동한다. 그 이외일 때는, 스텝 S105로 복귀하여 벽을 따른 청소가 계속된다.

스텝 S107에서는 벽을 따른 주행에 의한 청소 작업을 종료하였다고 판단하여 사이드 브러시의 회전이 정지된다.

이상으로, 벽을 따른 주행 모드가 종료되고, 다음 랜덤 주행 모드로 이행된다.

또, 스텝 S105에 있어서의 벽을 따른 주행에 대해, 도7을 참조하여, 이하에 설명을 한다.

우선, 벽을 따른 주행 개시시의 동작에 대해 도7a 내지 도7d를 참조하여 설명한다.

도7a에 있어서, 직진 주행할 때에 어느 하나의 센서에 의해 벽이 검출되면, 이에 따라서 청소기(100)가 벽으로부터 소정의 거리를 취하여 정지된다. 다음에, 도7b에서 어느 하나의 센서에 의해 벽이 검출되었는지에 대응하여 청소기(100)의 회전각이 결정되고, 그 각도만큼 청소기(100)가 그 자리에서 회전된다. 이에 의해, 청소기(100)의 진행 방향이 변경된다. 이러한 회전이 종료되면, 도7c에서 청소기의 진행 방향이 벽에 평행한 방향으로 결정된다. 그리고, 도7d에서 센서의 검출 결과를 이용하면서, 벽과의 거리를 일정하게 유지한 전진 동작이 개시된다.

또, 도7a 및 도7d에 도시한 소정의 거리 및 일정 거리는 청소기(100)가 벽과 충돌하지 않고서 사이드 브러시로 벽 끝까지 청소할 수 있는 거리이다(이 이후에 있어서도 동일함).

이와 같이 하여, 청소기(100)는 벽에 따른 주행을 행하면서, 사이드 브러시를 사용한 청소를 행한다.

또, 도1 및 도2를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 사이드 브러시는 청소기(100) 본체의 좌측 하부에 장착되어 있기 때문에, 본 실시 형태에서는 장애물이나 벽 등을 따른 브러시를 이용한 청소를 하는 동작을 행할 때에는, 벽 및 장애물 등이 진행 방향의 좌측에 위치하도록 청소기(100)의 회전의 제어 등이 행해진다.

다음에, 청소기(100)가 벽의 모서리에 도달한 경우의 동작에 대해 설명한다.

우선, 벽의 모서리에 도달하고, 진행 방향에 벽이 있을 때의 동작에 대해 도8을 참조하여 설명한다. 도8a에 있어서, 어느 하나의 센서에 의해 전방에 벽이 검출되면, 이에 따라서 청소기(100)가 소정의 거리를 취해 정지된다. 다음에, 도8b에서 어느 하나의 센서에 의해 벽이 검출되었는지에 대응하여 청소기(100)의 회전각이 결정되고, 그 각도만큼 청소기(100)가 그 자리에서 회전된다. 이에 의해, 청소기(100)의 진행 방향이 변경된다. 이러한 회전이 종료되면, 도8c에서 청소기(100)의 진행 방향이 진입시에 전방에 있던 벽에 평행한 방향으로 결정된다. 그리고, 도8d에서 센서의 검출 결과를 이용하면서, 벽과의 거리를 일정하게 유지한 전진이 재개된다.

또, 도8b에서 모서리의 코너까지 브러시가 닿도록 아암이 신축되어 모서리 코너의 먼지를 브러시로 긁어내는 기구가 장착되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 예를 들어 회전 동작의 중앙에 있을 때에 아암이 최대로 신장된다는 등의 제어가 행해진다.

다음에, 청소기(100)가 도9a에 도시한 바와 같은 벽의 모서리에 도달한 경우의 동작에 대해 설명한다. 이 경우에는, 좌측 후방으로 떨어져 행하는 장애물과 청소기(100)와의 거리를 일정하게 유지하고자 하는 제어에 의해 좌회전이 행해진다.

도9a에서, 센서(30)에 의해 벽과의 거리가 길어지기 시작한 것이 검출되면, 도9b에서 청소기(100)와 벽과의 거리가 일정하게 유지되도록, 센서(30)에 의해 검출되는 장애물과의 거리를 기초로, 청소기(100)가 좌측 선회되어 청소기(100)의 진 행 방향이 변경된다. 그 후, 도9c에서 진행 방향의 변경이 종료되면, 도9d에서 센서의 검출 결과를 이용하면서, 벽과의 거리를 일정하게 유지한 전진이 재개된다.

이와 같이 하여, 청소기(100)는 벽에 따른 주행을 행하면서 사이드 브러시를 사용한 청소를 행한다.

[랜덤 주행 모드]

다음에, 도10의 흐름도를 참조하여 랜덤 주행시의 동작을 설명한다.

랜덤 주행 모드는, 전술의 벽을 따른 주행 모드의 스텝 S107로부터 도10의 스텝 S201로 이행됨으로써 랜덤 주행 모드가 개시된다. 이를 이행할 때, 전 준비로서 청소기(100)는 그 진행 방향이 벽으로부터 떨어지는 방향으로 변경된다. 예를 들어, 청소기(100)는 진행 방향이 90도 회전된다.

스텝 S201에서는 집진 청소 작업을 행하면서, 청소기(100)가 자립 유도에 의한 전진 자주 주행을 행한다. 이 때, 사이드 브러시는 스텝 S107에서 정지한 상태로 되어 있다. 또, 이러한 자주 주행시에는 자차 위치 확인 및 맵핑 작업을 행하면서 그 결과를 사용하여 주행을 행하도록 해도 좋지만, 본 실시 형태에서는 랜덤 주행 모드시에는 맵핑은 행해지지 않는다.

스텝 S202에서는 벽이나 장애물 등의 검출이 행해진다. 장애물 등으로의 거리가 규정치 이하인 경우, 청소기(100)가 장애물 등에 충돌한다고 판단되어 스텝 S203으로 진행한다. 그 이외일 때는, 스텝 S201로 복귀한다.

스텝 S203에서는 사이드 브러시의 회전 동작이 개시된다. 스텝 S203 이후에 있어서, 사이드 브러시를 이용하면서 벽 끝 또는 장애물 등 근방의 청소 작업이 행 해진다.

스텝 S204에서는 장애물 등으로의 충돌을 회피하기 위한 청소기(100)의 회전각이 산출된다.

스텝 S205에서는 청소기(100)의 전진이 정지되고, 청소기(100)가 스텝 S204에서 산출된 회전각만큼 회전된다. 이에 의해, 청소기(100)의 방향이 변경된다. 또, 이러한 회전시, 청소 작업 및 사이드 브러시의 회전은 계속된다.

스텝 S206에서는 청소기(100)가 전술의 회전각까지 회전한 타이밍에 의해 회전이 종료된다. 그 후, 청소기(100)의 전진 동작이 개시된다.

스텝 S207에서는 청소기(100)의 회전 동작 종료에 따라서 사이드 브러시의 회전이 종료된다. 그러나, 청소 작업은 계속된다. 또, 장애물 등과의 거리가 규정치 이상이 될 때까지 사이드 브러시를 동작시키는 제어를 행해도 상관없다. 혹은, 청소기(100)의 회전 동작 종료로부터 소정 시간 경과 후에 사이드 브러시를 정지시키는 제어라도 좋다.

스텝 S208에서는, 타이머(13)의 값을 기초로 규정 시간이 경과되었는지가 판별된다. 여기서, 규정 시간이 경과되었을 때는 스텝 S209로 이동하고, 경과되지 않으면 스텝 S201로 복귀하여 랜덤 주행 모드가 계속된다.

스텝 S209에서는, 2개의 모드에 의한 청소 작업을 종료하였기 때문에, 전체 동작을 종료한다.

또, S204에 의해 산출한 회전 각도로 충돌을 회피할 수 있으면 이상적이지만, 장애물의 형상이 복잡한 경우 등에서는 이 회전 각도로서는 충돌을 회피할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 그러나, 이 경우에도 스텝 S208 → 스텝 S201 → 스텝 S202 → 스텝 S203으로 흐름이 이동하여, 다음 회전 각도가 순간적으로 산출되기 때문에, 충돌 회피가 보상된다.

다음에, 장애물 등으로의 충돌을 회피하기 위한 청소기(100)의 회전각의 산출 방법에 대해, 도11a 내지 도11d를 참조하여 설명한다. 또, 도면 중, 부호 30 내지 34는 도2에 도시한 장애물 탐지 센서(2)의 각 센서들(송신부와 수신부)이다.

도11a에 있어서 장애물이 검지되면, 도11b에 있어서 청소기(100)의 회전각이 산출되고, 도11c에 있어서 청소기(100)가 진행을 정지한 상태로 그 자리에서 산출된 회전각만큼 회전된다. 이에 의해, 청소기(100)의 진행 방향이 변경된다. 그 후, 도11d에 있어서 청소기(100)가 새로운 진행 방향으로 전진된다. 이와 같이, 도11a 내지 도11d인 경우에는 청소기(100)는 진행 방향에 대해 좌측으로 진행 방향이 변경되어 충돌이 회피된다.

도11a에서는 장애물에 가장 가까운 센서(33)에 의해 장애물이 검지된다. 도11b에서는 새로운 진행 방향으로서 센서(33)에 고유한 고정각에 난수를 기초로 한 랜덤각을 가한 방향이 설정된다. 여기서, 랜덤각이 사용되는 것은 새로운 진행 방향 산출시에 이를 가함으로써, 청소기(100)의 진행 경로가 일정 경로에 안정되는 동일한 부분밖에 청소하지 않는다는 등의 사태가 발생하는 가능성을 배제하기 때문이다. 도11c에서는, 사이드 브러시를 이용한 장애물 근방의 청소 작업을 행하기 위해, 시계 회전 방향으로「360도 - (고정각 + 랜덤각)」의 각도만큼 청소기(100)가 회전된다.

고정각은 각 센서의 청소기(100)에 있어서의 배치 위치를 고려하여 센서마다 설정되어 있다. 즉, 고정각은 랜덤각이 0에 가까운 값인 경우라도, 청소기(100)의 진행 방향이 도11b의 최저한의 회피 방향보다도, 벽으로부터 떨어지는 방향이 되는 각도로 설정된다.

또, 각 센서는 서로 간격을 두고 부착되어 있으므로, 센서(33)가 장애물을 검지하는 사상(事象)은 센서(33)와 장애물과의 거리가 좌측으로 인접한 센서(34)와 장애물의 거리에 비해 약간의 차이로 가까운 경우와, 센서(33)와 장애물과의 거리가 우측으로 인접한 센서(32)와 장애물의 거리에 비해 약간의 차이로 가까운 경우에도 발생하기 쉽다.

도12a는 센서(33)와 장애물과의 거리가 센서(34)와 장애물의 거리에 비해 약간의 차이로 가까운 경우를 나타내고, 도12b는 센서(33)와 장애물과의 거리가 센서(32)와 장애물의 거리에 비해 약간의 차이로 가까운 경우를 나타내고 있다.

상술의 고정각은, 이와 같이 청소기(100)의 장애물에 대한 진행 각도를 고려하여 정해야만 한다. 구체적으로는, 센서(33)에 고유한 고정각으로서 도12b인 경우에 도시한 고정각이 채용된다. 센서(33)에 대한 고정각을 이 값으로 설정하면, 랜덤각이 0에 가까운 값일 때에도 청소기(100)가 장애물에 충돌할 가능성이 없어진다. 당연히, 이 고정각이면 도12a인 경우에 있어서도 장애물로의 충돌을 회피할 수 있다.

이 사고 방식은 다른 센서에 대한 고정각의 설정이라도 동일하다. 또, 진행 방향에 대해 우측으로 진로를 변경하여 장애물과의 충돌을 회피하는 경우도 마찬가 지로 생각하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 각 센서에 고유한 고정각이 정해져 있다.

다음에, 랜덤 주행 모드의 다른 동작 형태를 도시한다. 이 동작 형태에서는 장애물 등에 충돌한다고 판단하였을 때, 장애물 등으로의 충돌을 회피하기 위해 청소기(100)의 방향을 변경하는 것이 아니라, 장애물 등에 따라서 일정 시간 또는 일정 거리만큼 브러시를 구동한 청소를 행하게 된다.

도13에, 이 동작 형태의 흐름도를 도시한다. 도13 중, 스텝 S301 내지 S308에 있어서의 동작은 도10에 있어서의 경우의 스텝 S201 내지 S208에 있어서의 동작과 동일하다. 도13의 동작 형태에서는 스텝 S303으로부터 스텝 S304로 이행할 때에, 스텝 S309에 있어서 벽 또는 장애물 등에 따라서 청소를 행하는지 여부의 판단이 행해진다.

스텝 S309에서는, 첫회 때에는 벽을 따른 주행 모드 개시로부터 일정 시간이 경과되었는지 판단되고, 차회로부터는 전회의 장애물의 벽을 따른 동작시로부터 일정 시간이 경과되었는지 판단된다. 여기서, 일정 시간이 경과되어 있는 경우에는 스텝 S310으로 진행한다. 그 이외는, 스텝 S304로 진행한다. 또, 랜덤 주행 모드시에 맵핑 동작을 행하는 경우에는, 첫회는 장애물의 벽을 따른 청소를 행하지만, 차회로부터는 일정 시간 경과 후에만 그 장애물의 벽을 따른 청소를 행하는 제어를 장애물마다 관리하여 행해도 좋다.

스텝 S310에서는 일정 시간 또는 일정 거리에 걸쳐 장애물 등과의 거리를 일정하게 유지하면서, 벽, 장애물 등일 때를 장애물 등에 따라서 전진 주행하면서 사 이드 브러시를 동작시키는 청소가 행해진다. 또, 장애물 등의 모서리에 도달한 경우에는, 상기 벽을 따른 주행 모드의 부분에서 설명한 도8 및 도9인 경우와 마찬가지의 방향 전환이 행해지고, 그 후도 마찬가지의 벽을 따른 청소가 계속된다. 그 후, 처리는 스텝 S304로 진행한다.

또, 상기에서는 도9에 도시한 경우에, 벽의 모서리를 지나고 나서 진행 방향을 변경하여 장애물 등의 벽에 따라서 브러시를 이용하여 청소 동작을 행하도록 하였지만, 본 동작 형태에 있어서의 스텝 S310에서는, 예를 들어 벽의 모서리를 지나고 나서 그대로 직진하는 등, 장애물 등에 따른 청소 동작을 종료하고, 스텝 S307로 이후에 하도록 해도 좋다. 또, 도9c에 있어서 진행 방향의 변경이 종료된 후에, 청소기를 일단 후퇴시켜 모서리 근방을 사이드 브러시에 의해 청소하고, 이에 의해 도9b에 있어서의 청소기(100)의 좌측 회전 동작시에 사이드 브러시로 청소되어 있지 않은 부위를 청소하고 나서, 전진을 재개시키도록 해도 좋다.

도13의 동작 흐름에 따른 경우의 벽을 따른 주행 모드 및 랜덤 주행 모드에 있어서의 청소 동작의 일예를 도14에 도시한다. 도14 중, 굵은 선은 청소기(100)가 장애물에 충돌할 때에 장애물에 따라서 주행하면서 청소를 행하고 있는 상태를 도시한다. 또, 도14에 있어서는, 특히 벽을 따른 주행 모드의 경로와 랜덤 주행 모드의 경로를 구별하여 도시하고 있지 않다.

스텝 S310에 있어서 장애물에 따른 주행이 개시되는 경우의 동작에 대해, 도15를 참조하여 설명을 한다.

도15a에 있어서 센서가 장애물을 검출하면, 청소기(100)가 소정의 거리를 취 해 정지된다. 다음에, 도15b에 있어서 센서의 검출 결과를 이용하여 청소기(100)가 그 자리에서 회전되고, 청소기(100)의 진행 방향이 변경된다. 그 후, 도15c에 있어서, 청소기(100)의 회전이 종료되면, 이에 따라서 청소기(100)의 진행 방향이 결정된다. 그리고, 도15d에 있어서 청소기(100)는 센서의 검출 결과를 이용하여 벽과의 거리를 일정하게 유지하여 전진을 개시한다. 그 후, 청소기(100)는 장애물에 따른 주행을 행하면서 일정 거리에 걸치거나 또는 일정 시간에 걸쳐 사이드 브러시를 사용한 청소를 행한다.

본 실시 형태에서는, 벽을 따른 주행 모드로부터 랜덤 주행 모드로 이후 진행하는 형태를 도시하였지만, 랜덤 주행 모드로 이행하는 것은 아니며, 일정 법칙에 따라서 정연하게 주행하면서 청소를 행하는 정연 주행 모드로 이행해도 좋다. 그러나, 이 경우에는 본 실시 형태와 비교하여, 예를 들어 장애물 등의 맵핑이나 자차 위치의 확인을 정확하게 행할 필요가 있고, 그로 인해 특별한 제어를 행할 필요가 있다. 그 결과, 여분의 하드 자원의 탑재 등이 필요하게 되어 비용, 경량성, 컴팩트성을 손상시킬 우려가 있고, 또 2차 전지에 축적되는 한 일정 에너지를 소모하게 된다.

또, 상기 실시 형태에서는 복수인 장애물 검출 센서 중 하나를 사용하여 벽을 따른 동작 등을 행하도록 하였지만, 센서를 2개 이상 사용하여 벽을 따른 동작 등의 안정성의 향상을 도모해도 좋다.

또, 본 발명의 범위는 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는, 특허 청구의 범위에 도시된 기술적 사상의 범위 내에 있어서, 적절하 게 여러 가지의 변경이 가능하다.

본 발명에 따르면, 높은 집진성을 유지하면서 전력 소비나 소음의 발생을 효과적으로 억제할 수 있고, 또한 사이드 브러시에 의한 먼지의 비산이나 코드의 권취 등을 가능한 한 회피할 수 있는 자주식 청소기를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 집진 수단과 사이드 브러시를 구비하는 청소기에 있어서,

   장애물을 검출하는 장애물 검출 수단과,

   상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 상기 사이드 브러시의 구동을 제어하는 브러시 제어 수단을 구비하고,

   상기 브러시 제어 수단은, 상기 검출 결과를 기초로 하여 장애물이 있다고 판정하였을 때는 상기 사이드 브러시의 구동을 개시하고, 상기 검출 결과를 기초로 하여 장애물이 없다고 판정하였을 때는 상기 사이드 브러시의 구동을 정지하는 청소기.
2. 제1항에 있어서, 상기 브러시 제어 수단은, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 장애물과의 거리가 제1 소정치 이내일 때에는 장애물이 존재한다고 판단하여 상기 사이드 브러시를 구동시키고, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 장애물과의 거리가 제1 소정치를 넘을 때에는 장애물이 존재하지 않는다고 판단하여 상기 사이드 브러시의 구동을 정지시키는 청소기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자주 수단을 더 구비하고 있는 청소기.
4. 제3항에 있어서, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 장애물과의 거리가 제2 소정치 이내일 때에는, 상기 브러시 제어 수단에 의해 사이드 브러시를 구동시키면서, 자주 수단에 의해 진행 방향을 변경시키는 청소기.
5. 제4항에 있어서, 상기 브러시 제어 수단은 진행 방향을 변경한 후에, 상기 사이드 브러시의 구동을 정지시키는 청소기.
6. 제5항에 있어서, 상기 브러시 제어 수단은 진행 방향을 변경한 후에 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여 장애물과의 거리가 제3 소정치 이상이 되었을 때에, 상기 사이드 브러시의 구동을 정지시키는 청소기.
7. 제3항에 있어서, 상기 장애물 검출 수단으로부터의 검출 결과를 기초로 하여, 상기 브러시 제어 수단에 의해 상기 사이드 브러시를 구동시키면서, 자주 수단에 의해 장애물과의 거리를 유지하면서 자주 진행을 행하는 청소기.

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