KR20070027916A - 슬립현상을 감지할 수 있는 로봇청소기 - Google Patents

Abstract

로봇청소기가 개시된다. 개시된 로봇청소기는 로봇청소기의 주행속도를 통해 슬립상태를 감지하기 위한 주행감지부를 포함하며; 상기 제어부는 주행감지부를 통해 출력된 신호를 입력받아 주행속도가 미리 설정된 평균속도보다 느리면 로봇청소기를 슬립상태에 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

로봇청소기, 슬립상태, 주행거리, 주행속도

Description

슬립현상을 감지할 수 있는 로봇청소기{ROBOT CLEANER ENABLE TO DETECT SLIPPING STATE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립현상을 감지할 수 있는 로봇청소기를 나타내는 개략도,

도 2는 도 1에 표시된 A방향에서 바라본 일부 측면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립현상을 감지할 수 있는 로봇청소기를 나타내는 블록도,

도 4는 도 1에 도시된 주행감지부의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

*도면 내 주요부분에 대한 부호설명*

1: 로봇청소기 30: 보조바퀴부

40, 140: 주행감지부

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 특히 로봇청소기의 주행 중에 발생하는 슬립현상을 감지하여 자체적으로 로봇청소기의 구동을 멈추고 알람부를 통해 사용자에게 로봇청소기의 슬립상태를 신속하게 알려 청소가 지연되는 것을 방지 할 수 있도록 하는 로봇청소기에 관한 것이다.

일반적으로 로봇 청소기는 본체 상에 설치된 초음파 센서 등을 이용하거나 또는 로봇청소기에 마련된 카메라를 이용하여 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소영역을 설정하고, 설정된 청소영역을 청소하기 위한 청소경로 즉, 청소 영역에 대한 위치 맵을 작성한 후, 위치 맵에 기록된 청소경로를 따라 주행하면서 흡진부를 퉁해 바닥면의 먼지 및 오물을 흡입한다.

그런데, 이와 같이 청소영역의 위치 인식을 통해 청소를 하는 로봇청소기는 청소 도중에 다양한 종류의 외란에 의해 오류가 발생하는데, 그 중에서 청소 중인 로봇청소기가 주행 중에 양탄자나 또는 바닥면에 놓여 있는 수건위로 올라서는 경우, 로봇청소기의 구동바퀴가 바닥면과의 마찰력이 발생하지 않게 되어 슬립현상이 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같이 슬립현상은 청소영역의 위치 인식에 많은 오류를 발생하게 하는 주요한 원인이 되며, 청소영역에 사용자가 없는 상태에서 이와 같은 슬립현상이 계속 될 경우, 청소가 지연되는 것은 물론, 헛도는 구동바퀴와 이를 구동하는 구동모터의 과열을 유발시킬 수 있으며, 동시에 로봇청소기에 설치된 배터리를 허비하는 결과를 초래하게 되고, 청소영역에서 청소가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 로봇청소기의 주행 중에 발생하는 슬립현상을 감지하여 자체적으로 로봇청 소기의 구동을 멈추고 알람부를 통해 사용자에게 로봇청소기의 슬립상태를 신속하게 알려 청소가 지연되는 것을 방지 할 수 있도록 하는 로봇청소기를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제어부를 통해 청소영역에 대한 위치 맵을 작성하여 주행구동부에 의해 작성된 위치 맵을 따라 주행하면서 흡진부 통해 바닥면의 먼지 또는 오물을 청소를 하는 로봇청소기에 있어서, 상기 로봇청소기에 설치되어, 로봇청소기의 단위시간 당 주행거리를 통해 슬립상태를 감지하기 위한 주행감지부를 포함하며; 상기 제어부는 주행감지부를 통해 출력된 신호를 입력받아 주행거리가 미리 설정된 평균속도보다 느리면 로봇청소기를 슬립상태에 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기를 제공한다.

상기 주행감지부는 다수의 아이들바퀴 중 적어도 어느 하나에 결합된 자성체 및, 회전하는 자성체를 감지하여 바퀴의 회전량을 검출하기 위한 홀 이펙트 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 본체에 설치되어, 사용자에게 슬립상태를 통보하기 위한 알람부를 더 포함하는 것도 가능하며, 알람부는 제어부와 전기적으로 연결된 램프 및/또는 스피커를 적용할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 청소 중인 로봇청소기가 슬립상태에 놓일 경우 슬립상태를 감지하여 작동하고 있는 흡진부 및 주행구동부의 구동을 멈추고, 사용자로 하여금 로봇청소기의 슬립상태를 해제토록 알람부를 통해 사용자에게 슬립상태를 알려줌에 따라, 신속하게 청소를 재개할 수 있다. 또한 슬립상태에서 지속적으로 작동하는 구동모터의 과열로 인한 로봇청소기의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있고, 아울러 배터리의 소모를 방지할 수 있다.

이하, 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴슬립 감지부를 갖는 로봇청소기를 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A방향에서 바라본 일부 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바퀴슬립 감지부를 갖는 로봇청소기를 나타내는 블록도이고, 도 4는 도 1에 도시된 주행감지부의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기(1)는 도 1 및 도 2와 같이 본체(3), 흡진부(10), 주행구동부(20), 보조바퀴부(30), 주행감지부(40), 방향각검출센서(60), 카메라부(70), 송/수신부(90)로 구성된다. 아울러, 상기 본체(3)의 내부에는 로봇 청소기(1)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어부(50:central processing unit)가 설치되고, 외부충전장치로부터 전원을 충전하였다가 로봇 청소기(1)를 구동시키는 데 필요한 전원을 공급하는 배터리(80)가 구성된다.

본체(3)는 예컨대, 원형을 이루며, 본체(3)에는 바닥면(청소면)의 먼지 또는 이물질을 집진할 수 있도록 통상의 흡진부(10)가 설치된다. 흡진부(10)는 청소면의 먼지 또는 오물을 흡입하기 위한 흡입브러쉬 및 흡입관과, 흡입력을 발생시키는 흡입모터 및 흡입된 먼지 또는 이물질을 집진하는 집진실로 구성된다.

본체(3)의 전방에는 벽면 또는 청소면에 놓인 장애물을 검출하기 위한 장애물검출센서(도시하지 않음)를 설치하는 것도 가능하다.

주행구동부(20)는 본체(3)의 좌측 및 우측에 서로 대응하도록 설치되며, 좌측바퀴(21L)와 우측바퀴(21R)를 각각 구동하는 좌측구동모터(23L) 및 우측구동모터(23R)로 구성된다.

보조바퀴부(30)는 구동력을 전달받지 않는 상태로 본체(3)의 좌측 및 우측에 회전가능하게 설치되며, 주행구동부(20)의 구동 시 본체(3)가 수평을 유지한 상태로 주행이 가능하도록 대략 좌/우측바퀴(21L,21R)의 전방에 배치된다.

상기 보조바퀴부(30)는 본체(3)에 회전 가능하도록 설치된 좌측 회전축(31L) 및 우측 회전축(31R)을 구비하며, 상기 좌/우측 회전축(31L, 31R)에 각각 좌측 아이들(idle)바퀴(33L) 및 우측 지지축(31R)이 결합된다.

상기 주행감지부(40)는 도 1 및 도 2와 같이 좌측 아이들바퀴(33L)에 소정크기로 결합된 자성체(41)를 구비하고, 좌측 아이들바퀴(33L)와 함께 회전하는 자성체(41)를 감지할 수 있도록 좌측 아이들바퀴(33L)에 인접하도록 본체(3)에 설치된 홀 이펙트 센서(43: hall effect sensor)를 구비한다. 상기 홀 이펙트 센서(43)는 좌측 아이들바퀴(33L)의 회전에 따라 함께 회전하는 자성체(41)를 통해 좌측 아이들바퀴(33L)의 회전량을 검출하고 회전량 검출신호를 제어부(50)로 출력한다.

본 실시예에서는 주행감지부(40)의 위치를 좌측 아이들바퀴(33L)에 설치한 것으로 설명하지만, 이에 제한되지 않고, 우측 아이들바퀴(33R) 또는 좌/우측 아이들바퀴(33L,33R)에 각각 설치하는 것도 물론 가능하다.

상기 제어부(50)는 주행감지부(40)를 통해 입력된 회전량 검출신호를 주행거리로 환산하여, 메모리부(51)에 미리 설정된 단위시간 당 주행거리 즉, 로봇청소기의 평균 주행속도가 대략 30㎝/s 인 점을 감안해 볼 때, 단위시간 당 주행거리가 대략 1∼2㎝ 이하일 경우, 슬립이라고 판단한다.

알람부(100)는 본체(3)에 설치되며, 로봇청소기(1)의 슬립상태가 감지되면 제어부(50)로부터 알람신호를 인가받아 사용자에게 슬립상태를 통보한다. 상기 알람부(100)는 스피커(101) 및 램프(103) 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 본 발명의 일 실시예에서 설명한 주행감지부(40)는 자성체(41) 및 홀 이펙트 센서(43)를 이용하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않고, 예를 들면, 도 4와 같이 다른 실시예에 따른 주행감지부(140)는 좌측 회전축(31L)에 인접하게 설치되어, 좌측 회전축(31L)과 함께 회전하는 좌측 아이들바퀴(33L)의 회전수를 검출하는 회전검출 센서 예를 들면, 엔코더로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서 상기 엔코더의 위치를 좌측 아이들바퀴(33L)에 설치한 것으로 설명하지만, 이에 제한되지 않고, 우측 아이들바퀴(33R) 또는 좌/우측 아이들바퀴(33L,33R)에 각각 설치하는 것도 물론 가능하다.

상기 주행감지부(140)는 주행 중에 회전수 감지신호를 지속적 또는 미리 설정된 시간간격으로 제어부(50)로 출력하며, 로봇청소기(1)가 슬립상태가 되어 비 구동바퀴인 좌측 아이들바퀴(33L)가 멈추게 되면, 이와 함께 회전수 감지신호도 출력하지 않는다. 이와 같이 주행 중이던 로봇청소기(1)가 멈추는지 여부를 통해서도 로봇청소기(1)의 슬립상태를 판단할 수 있다.

상기 본체(3)에 설치되는 카메라부(70)는 전방의 이미지를 촬상할 수 있도록 도 3과 같이, 본체(3)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(50)로 출력하는 전방카메라(71) 및 상방의 이미지를 촬상할 수 있도록 본체(3)상에 설치되어 촬상된 이미지를 제어부(50)로 출력하는 상방 카메라(73)로 이루어지며, 상기 전방 카메라 및 상방 카메라는 바람직하게는 CCD카메라를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제어부(50)는 카메라부(70)를 통해 변경된 위치를 입력받아 이를 토대로 위치 맵을 작성한다.

또한, 본체(3)에는 사용자의 조작에 따라 로봇 청소기(1)의 조작 조건을 제어부(50)로 입력시키기 위한 별도의 조작유닛(도시하지 않음) 예를 들면, 다수의 키 버튼을 추가로 구성되는 것이 바람직하다.

송/수신부(90)는 송신대상 데이터를 안테나(도시하지 않음)를 통해 송출하고, 이 안테나를 통해 수신된 신호를 제어부(50)로 전송함에 따라 제어부(50)로 하여금 수신된 신호를 처리하고, 각 요소를 제어할 수 있도록 한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 슬립감지과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 메모리부(51)에 미리 저장된 위치 맵을 따라, 청소영역에서 주행을 하면서 청소를 실시하는 로봇청소기(1)가 청소영역의 바닥면에 놓여 있는 양탄자나 또는 수건 위를 지나가는 경우, 로봇청소기(1)의 구동바퀴(21L, 21R)는 양탄자나 수건 위에서 미끄러지면서 헛돌게 되어, 로봇청소기(1)는 이 슬립상태에서 더 이상 주행하지 못하게 된다.

이와 같은 슬립상태에서 로봇청소기(1)의 좌측 아이들바퀴(33L)는 더 이상 회전하지 않게 되고, 좌측 아이들바퀴(33L)에 결합된 자성체(1)도 회전을 멈추게 된다. 이에 따라 홀 이펙트 센서(42)를 통해 검출되는 좌측 아이들바퀴(33L)의 회전량은 극히 작은 값을 갖게 된다.

이에 따라 제어부(50)는 주행감지부(40)로부터 출력되는 회전량 검출신호를 주행거리로 환산하여 , 메모리부(51)에 미리 설정된 단위시간 당 주행거리 즉, 로봇청소기(1)의 평균 주행속도가 대략 30㎝/s 인 점을 감안해 볼 때, 단위시간 당 주행거리가 대략 1∼2㎝ 이하일 경우, 슬립이라고 판단한다.

이어서, 제어부(50)는 알람부(100)로 알람신호를 출력하고, 이에 따라 알람부(100)는 스피커(101) 및/또는 램프(103)를 통해 사용자에게 로봇청소기(1)의 슬립상태를 알려준다.

이와 함께, 상기 제어부(50)는 흡진부(10) 및 주행구동부(20)의 작동을 멈추도록 제어함에 따라 구동모터(23L, 23R)의 과열 및 배터리(80)가 소모되는 것을 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 청소 중인 로봇청소기가 슬립상태에 놓일 경우 슬립상태를 감지하여 작동하고 있는 흡진부 및 주행구동부의 구동을 멈추고, 사용자로 하여금 로봇청소기의 슬립상태를 해제토록 알람부를 통해 사용자에게 슬립상태를 알려줌에 따라, 신속하게 청소를 재개할 수 있다.

또한 슬립상태에서 지속적으로 작동하는 구동모터의 과열로 인한 로봇청소기의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있고, 아울러 배터리의 소모를 차단할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물 들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 제어부를 통해 청소영역에 대한 위치 맵을 작성하여 주행구동부에 의해 작성된 위치 맵을 따라 주행하면서 흡진부 통해 바닥면의 먼지 또는 오물을 청소를 하는 로봇청소기에 있어서,

   상기 로봇청소기에 설치되어, 로봇청소기의 단위시간 당 주행거리를 통해 슬립상태를 감지하기 위한 주행감지부를 포함하며;

   상기 제어부는 주행감지부를 통해 출력된 신호를 입력받아 주행거리가 미리 설정된 평균속도보다 느리면 로봇청소기를 슬립상태에 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
2. 제1항에 있어서, 상기 주행감지부는 다수의 아이들바퀴 중 적어도 어느 하나에 결합된 자성체 및, 상기 회전하는 자성체에 인접하게 배치되어 바퀴의 회전량을 검출하기 위한 홀 이펙트 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
3. 제1항에 또는 제2항에 있어서, 본체에 설치되어, 사용자에게 슬립상태를 통보하기 위한 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
4. 제3항에 있어서, 상기 알람부는 제어부와 전기적으로 연결된 램프 및 스피커 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 로봇청소기.

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