KR20080003542U - 바닥을 쓸기 위한 청소로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동으로 청소하는 청소로봇에 관한 것으로 보다 상세하게는 청소로봇이 먼지 흡입과 걸레질 전에 미리 바닥의 장애물을 회전날개에 의해서 수납통에 쓸어 담는 청소로봇의 기술에 관한 것이다.

회전날개, 회전 날개 모터, 수납통,리모컨,물체

Description

바닥을 쓸기 위한 청소로봇{Cleanning Robot for sweeping the floor }

본 발명은 자동으로 청소하는 청소로봇에 관한 것으로 보다 상세하게는 청소로봇이 먼지 흡입과 걸레질 전에 미리 바닥의 물건들을 회전날개에 의해서 수납통에 쓸어 담는 청소로봇의 기술에 관한 것이다.

청소로봇은 로봇의 한 분야로 자동차 조립라인에서 용접 및 조립을 사람이 아닌 미리 프로그램된 제어부에 의해서 모터를 움직여 인간의 일을 보조해서 사용되어 왔다.

뿐만 아니라, 각종 제조업 라인에서 자동으로 가공물을 깍는 CNC선반, CNC밀링도 인간을 도와 보다 효율적이고 능률적으로 사용되고 있다.

이러한 현재의 기술을 보다 편리하게 접목하고자 하는 것이 가정용 청소로봇이나 서비스 로봇이다.

청소로봇은 미리 프로그래밍이 된 제어부의 의해서 센서의 신호를 받아 장애물이 없는 쪽으로 이동하면서 흡입하는 청소로봇이다. 이와 관련된 기술은 이미 국내 뿐만 아니라, 미국,일본에서도 제품을 상용화하여 현실에 접목이 되고 있다.

청소로봇 외에 가정에서 접목되고 있는 로봇 중에 하나가 홈 네트워킹 기능 접목한 서비스 로봇이며 이 로봇은 가정에 아무도 없어도 멀리서 핸드폰으로 제어하여 집안 구석구석 상태를 영상을 통해서 볼 수도 있고 제어도 가능하다.그 외에도 노인의 거동을 보조해주는 로봇과 군사용으로 인명을 최소화 하기 위한 로봇이 개발되어 현실에 접목되고 있다.

청소로봇은 미리 프로그래밍된 제어부와 여러 가지 물체를 파악하는 센서부와 센서부의 신호를 받아서 모터를 구동하는 구동부로 구성되어 있다.

보통 제어부의 알고리즘은 센서의 입력으로 모터를 임의대로 구동하는 랜덤 방식과 방 전체를 스캔하여 각 영역을 지도화하여 메모리에 저장되어 있는 맵 방식으로 구동된다.

그러나 이러는 청소로봇은 먼지 및 작은 쓰레기만 흡입하고 이보다 큰 물체는 흡입하는 도중에 막히거나 흡입을 할 수 없는 상황이다.

특히, 방바닥에 어린이들이 가지고 놀다가 방치된 장난감과 그 외 덩치가 큰 물건들이 많이 있다.

따라서, 흡입하여 청소하는 청소로봇을 사용하기 위해서는 사용자가 방에 깔린 장난감이나 기타 덩치가 큰 물건들을 매번 손으로 치워서 특정한 곳에서 옮겨 놔야 하는 단점이 있다.

본 발명한 이러한 문제점을 해결하기 위해서 사용자가 아닌 로봇을 이용하여 바닥에 깔린 각종 부피가 큰 물체나 장난감, 쓰레기 등을 청소로봇을 이용하여 자동으로 수납통에 저장하는 데 그 목적이 있다.

청소로봇에 전원을 투입하면 로봇은 전진과 함께 회전 날개도 앞쪽 방향으로 회전하여 각종 물건들을 수납통으로 넣게 된다.

또한,청소도중 로봇을 자유롭게 리모컨으로 조종할 수 있도록 하여 물건이 안 치우진 영역을 깨끗이 청소할 수도 있다.

로봇은 전원을 투입하면 제어부의 MCU에 입력된 데이터 코드와 리모컨에서 발산된 적외선 데이터 코드를 비교하여 일치하면 각 방향으로 이동하고 일치된 코드가 없으면 센서에 입력된 신호에 의해서 자율적이고 랜덤 방식으로 청소를 하게 된다.

상기의 회전 날개는 수납통에 물건들을 넣기 위해서 로봇의 전방에 위치하며 회전날개의 회전을 마찰 없이 원활하게 하기 위해서 회전날개 축의 양쪽에 베어링을 설치한다.

또한, 기존의 청소로봇은 로봇의 전방에 솥과 같은 브러쉬 형태로 구성되어 있어서

부피가 큰 물체를 쓸어 담을 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 장애물을 청소로봇(500) 수납 통(156)에 쓸어주기 위해서 앞쪽 방향으로 회전하는 회전 날개(100)와 상기 회전 날개(100)를 회전시키기 위한 회전 날개 모터(130)와 청소도중 적외선 데이터 코드를 발산하여 방향을 설정할 수 있는 리모컨(200)과, 바퀴(170)와 연결되어 청소로봇(500)을 움직이게 하는 바퀴 모터부(150)와 전방의 장애물을 감지하는 센서부(110)와 상기 회전날개(100)에 의해 들어온 장애물을 수납하는 상기 수납통(156)과,상기 리모컨(200)의 적외선 데이터 코드를 수신하여 청소로봇(500)을 전진,후진,왼쪽,오른쪽으로 방향이 전환되고 상기 리모컨(200)의 신호가 없을 때는 상기 센서부(110)의 신호에 의해서 자율적으로 동작 되는 것을 제어하는 제어부(140)를 포함하여 구성된다.

이상에 의한 본 발명은 사용자가 버튼 설정없이 청소로봇을 자율적인 주행과 리모컨에 의한 주행을 선택할 수 있고 바닥에 깔린 부피가 큰 물체를 회전 날개에 의해서 자동으로 수납통에 저장이 되는 효과가 있다.

또한, 회전 날개와 수납통을 청소로봇에서 탈부착이 가능하여 위생상 사용자게에게 꽤적한 환경을 주는데도 그 효과가 있다.

따라서 사용자는 청소로봇의 먼지 흡입과 걸레질을 하기전에 매번 방바닥을 치워야하는 번거러움을 덜 수 있기 때문에 커다란 효과가 있다.

흡입 청소로봇의 청소전에 미리 크기가 크고 무거운 쓰레기나 물체를 치우기 때문에 흡입 청소로봇의 고장을 미연에 방지할 수 있는 효과도 있다.

상기에서 언급했듯이, 본 발명은 바닥에 깔린 부피가 큰 물질이나 쓰레기를 회전날개에 의해 쓸어서 청소로봇의 후방에 있는 수납통에 수납한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통해 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 옆면 개요도다.

충전지(160)는 제어부(140)에 필요한 전원을 공급하여 청소로봇(500)을 동작하게 한다.

상기 제어부(140)는 전원을 투입하면 회전 날개 모터(130)를 구동하여 회전 날개(100)를 회전하게 되고 센서부(110)의 입력신호를 받아서 입력된 프로그래밍에 의해 바퀴 모터부(150)를 구동시켜 바퀴(170)는 회전하게 된다.

회전 날개(100)는 벨트(120)를 통해서 제어부(140)의 동력을 받아서 앞쪽 방향으로 회전하여 각종 물체를 수납통에 넣게 된다.

회전 날개 모터(130)는 제어부(140)로부터 구동 신호를 받아서 벨트(120)를 통해서 구동력을 전달받게 된다.

센서부(110)는 일반 청소로봇의 랜덤 방식과 똑같이 센서부(110)에 신호가 입력되면 제어부(140)에 신호를 전달하여 바퀴 모터부(150)를 어떤 방향으로 구동할지 판단하는 것으로 적외선 센서, 초음파 센서, 터치 스위치 등을 사용한다.

벨트(120)는 회전 날개 모터(130)로부터 회전날개(100)에 구동력을 전달하기 위한 것으로 일반적으로 많이 사용되는 벨트로도 가능하고 벨트없이 회전 날개 모터(130)와 회전날개(100)를 직접 연결하는 것도 가능하다.

리모컨(200)는 청소로봇(500)이 랜덤방식으로 청소도중 방향을 제어하고자 할 때 사용되며 리모컨(200)의 버튼을 누르면 적외선 발광센서를 통해서 적외선 데이터 코드가 출력된다.

일반적으로 TV/VTR리모컨은 리더코드+커스텀 코드+데이터 코드가 출력되며 제어부(140)는 전진,후진,오른쪽,왼쪽 등의 코드만 수신하여 방향을 결정한다.

회전 날개(100)는 물체를 청소로봇의 후방으로 쓸기 위해서는 도면에서 도시한 앞쪽방향으로 회전할수 있도록 구성된다.

본 발명의 도1은 전원을 투입하면 회전 날개(100)와 바퀴(170)가 회전하여 전진한다.전진 도중에 리모컨(200)에서 적외선 코드가 수신되면 제어부(140)는 이미 저장된 전진,후진,오른쪽,왼쪽 코드와 적외선 수신 코드를 비교하여 어떤 방향으로 가야할지 판단한다.

적외선 코드가 없을 때는 청소로봇은 센서부(110)에 입력되는 센서에 의해서 랜덤방식으로 장애물이 없는 쪽으로 이동하게 된다.

따라서,도 1 기준으로 본 발명은 장애물을 청소로봇 수납 통에 쓸어주기 위해서 앞쪽 방향으로 회전하는 회전 날개(100)와 회전 날개를 회전 시키기 위한 회전 날개 모터(130)와 청소도중 적외선 데이터 코드를 발산하여 방향모드를 설정할 수 있는 리모컨(200)과, 바퀴(170)와 연결되어 청소로봇(500)을 움직이게 하는 바퀴 모터부(150)와 전방의 물체를 감지하는 센서부(110)와 ,상기 리모컨(200)의 적외선 데이터 코드를 수신하여 청소로봇을 전진,후진,왼쪽,오른쪽으로 방향이 전환되고 리모컨(200)의 신호가 없을 때는 센서부(110)의 신호에 의해서 자율적으로 동작되는 것을 제어하는 제어(140)부를 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 윗면 개요도다.

도시된 바와 같이, 수납통(156)은 회전 날개(100)에 의해서 들어온 물체나 물건을 수납하는 공간으로 청소로봇의 후방에 위치하며 전방에는 회전 날개(100)와 회전 날개 모터(130)가 위치되는 것으로 구성된다.

그리고, 상기 수납통(156)의 양쪽에는 청소로봇을 구동하기 위한 오른쪽 모터(152)와 왼쪽 모터(154),오른쪽 바퀴(172), 왼쪽 바퀴(174)가 위치한다.

회전 날개 축(180)이 회전 날개 모터(130)로부터 보다 원활하고 마찰이 없이 구동되기 위해서 회전 날개 축(180)의 양쪽에 위치하며 오른쪽 베어링(192)과 왼쪽 베어링(190)으로 구성된다.

회전날개(100)는 회전 날개 축(180)과 연결되어 있으며 그 재질은 고무, 플라스틱, 금속성 등의 어떤 재질로도 사용이 가능하다.

충전지(160)는 제어부(140)에 필요한 전원을 공급하여 청소로봇(500)을 동작하게 한다.

도면에서는 미도시 하였지만, 제어부(140)는 프로그램 코드와 데이터 코드를 저장하 위한 플래쉬 메모리와 데이터 메모리로 구성되어 있다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 회전 날개를 확대 도시한 개요다.

회전 날개축(180)에는 부피가 큰 물체을 쓸어 담기 위해서 회전날개(100)가 앞쪽 방향으로 회전하기 때문에 수납통(156)으로 물체를 저장하게 된다.

또한, 회전 날개축(180)은 청소로봇(500)에서 탈부착이 가능하게 하여 물으로 깨끗이 청소할 수 도 있다.

회전날개(100)는 부피가 큰 물체를 쓸기 위해서 고무,플라스틱, 금속 재질 그 어떤 재질로도 사용이 가능하다.

그리고, 회전 날개는 일반적으로 청소로봇에 사용되는 브러쉬 형태가 아니라, 회전 날개 전체가 4개의 넓은 판으로 이루어져 있어서 부피가 큰 물체를 쓸어서 수납통에 저장할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇이 회전날개를 회전시켜 쓸어서 담을 수 있는 물체에 대한 사시도이다.

물체(400)는 방이나 거실에 있는 어린이용 장난감, 과자봉지 등 기타 고체로 된 물질이며 크기는 지름이 1Cm이상에서 30Cm까지 쓸어서 수납통(156)에 넣을 수 있도록 한다.

또한, 무게는 5g부터 5Kg 까지의 고체로 된 모든 물체(400)를 쓸어서 넣을 수도 있 다.따라서, 일반적인 가정용 청소로봇의 흡입 기능은 먼지의 무게가 1g도 채 되지않고 크기도 1Cm이하만 흡입이 가능하고 그 이상은 흡입도중 입구에서 막히거나 필터에 걸려서 청소로봇의 고장의 원인의 되지만 본 발명에 의한 청소로봇은 가정용 뿐만 아니라, 산업용으로 공장의 바닥이나 건물을 짓고나면 바닥에 있는 고체로 이루어진 쓰레기를 사람대신 치우는 용도로도 사용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이, 충전지(160)은 전원부(143)와 모터 제어부(144)에 동작에 필요한 전원을 공급한다.

또한, 충전지(160)는 충전이 가능한 니켈 수소, 리듐 폴리머를 사용할 수 있다.

충전제어부(141)는 충전지(160)가 충전될 때 충전 전압값을 A/D값으로 읽어서 충전이 완료 되었을 때는 MCU(145)에 신호를 전달하여 일정한 값 이상이면 충전이 완료 되었다고 판단하여 충전을 정지시킨다.

또한, 상기 충전 제어부(141)는 전압값을 읽어 충전이 완료되지 않았을 때 MCU(145)에 그 값을 전달하여 일정한 값 이하일 때는 MCU(145)는 상기 충전 제어부에 계속을 충전하도록 신호를 전달한다.

전원부(143)는 충전지(160)로부터 전원을 인가받아서 센서 처리부(146),MCU(145),적외선 수신부(142)에 필요한 전압을 인가하기 위해서 충전지 전압을 레귤레이터(미도시)를 통하여 다운시켜서 공급하게 된다.

MCU(145)는 전원부(143)로부터 필요한 전압을 인가 받아서 논리연산,산술연산, 각종 입출력을 제어하고 프로그램 코드를 저장하기 위한 플래쉬 메모리(미도시)와 데이터를 저장하기 위한 데이터 메모리(미도시)로 이루어져 있다.

또한, 센서 처리부(146)와 적외선 수신부(142),충전 제어부(141)로부터 신호를 받아 연산후에 입출력 포트를 통하여 모터 제어부(144)와 충전 제어부(141)에 각종 명령 신호를 전달하게 된다.

적외선 수신부(142)는 상기 리모컨(200)의 버튼이 눌려 졌을 때 적외선 데이터 코드를 수신받아 그 데이터를 MCU(145)에 전달하여 수신된 데이터 코드와 이미 저장된 데이터 코드를 비교하여 일치한다면 모터 제어부(144)에 모터를 구동하기 위한 신호를 전달한다.

예를 들면, 일반적으로 TV/VTR리모컨은 리더코드+커스텀 코드+데이터 코드로 구성되며 1번 버튼을 눌렸을 때 전진이라고 했을 경우,데이터 코드가 헥사코드로 0x11이 적외선 수신부(142)를 통해서 입력되어 MCU(145)에 이미 저장된 데이터 코드와 비교하여 모터 제어부(144)에 전진 구동,후진 구동,오른쪽 구동,왼쪽 구동 신호를 전달한다.

모터부(300)는 회전 날개 모터(130), 왼쪽 모터(154), 오른쪽 모터(152)로 구성되어 있으며 모터 제어부(140)로부터 구동 방향 전원을 인가받아 구동된다.

센서 처리부(146)는 오른쪽 센서(112)와 왼쪽 센서(114)로부터 입력된 센서 신호를 증폭하거나 적절한 신호로 변환하여 MCU(145)에 전달한다.

센서부(110)는 왼쪽 센서(114)와 오른쪽 센서(112)로 구성되며 일반적으로 많이 사용되는 터치 센서나 적외선 센서,초음파 센서로 구성되며 그외 어떠한 센서를 장착하여 구성할 수도 있다.

또한 도면에서는 미도시 하였지만, 예를 들어, 중앙이나 기타 위치에 센서를 장착하여 물체를 감지하는 것도 당업자로써는 응용이 가능할 것이다.

모터 제어부(144)는 왼쪽 모터(154),오른쪽 모터(152),회전 날개 모터(130)를 구동하기 위해서 전원은 충전지(160)로부터 직접 인가받고 모터의 구동 방향 신호는 MCU(145)로부터 받게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 청소로봇(500)에 전원을 투입하는 단계와 제어부(140)는 구동모터부(150) 및 회전 날개모터(130)를 구동시켜 전진 방향으로 이동하는 단계(S02)와 리모컨(200)에서 발산된 적외선 데이터 코드와 제어부(140)의 MCU(145) 내부에 저장된 데이터 코드를 비교하여 일치 여부를 확인 단계(S03)와 상기 코드가 서로 일치하면 리모컨 수신함수를 호출하는 단계(S11)와 일치하지 않으면 센서부(110)에 물체 유무를 감지하는 단계(S04)와 왼쪽 센서(114) 및 오른쪽 센서(112)에 감지되는 단계(S05)와 오른쪽 센서(112)에 감지되는 단계(S06)와 왼쪽 센서(114)에 감지되는 단계(S07)로 구성된다.

왼쪽 센서(114) 및 오른쪽 센서(112)에 감지되는 단계(S05)에서 오른쪽으로 방향으로 전환하는 단계(S08)와 오른쪽 센서(112)에 감지되는 단계(S06)에서 왼쪽으로 방향으로 전환하는 단계(S09)와 왼쪽 센서(114)에 감지되는 단계(S07)에서 오른쪽으로 방향을 전환하는 단계(S10)로 구성된다.

한편, 리모컨(200)의 적외선 데이터 코드와 제어부(140)의 MCU(145)에 저장된 데이터 코드가 일치하지 않고 센서부(110)에 장애물 감지 신호가 없을 때는 청소로봇(500)은 전진하게 된다.

도 7은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 흐름

도이다.

도시된 바와 같이, 제어부(140)의 MCU(145)에 저장된 데이터 코드와 리모컨(200)의 적외선 데이터 코드가 일치하는지 판단하는 단계(S12)와 전진코드와 일치하면 청소로봇(500)은 전진하는 단계(S13)와 후진코드와 일치하면 후진하는 단계(S14)와 오른쪽 코드와 일치하면 오른쪽으로 구동되는 단계(S15)와 왼쪽 코드와 일치하면 왼쪽으로 구동되는 단계(S16)로 구성되어 있다.

상기에서 각 방향으로 수행한 다음 함수를 종료시키는 단계(S17,S18,S19,S20)로 되어 있다.함수를 종료한 후 청소로봇(500)은 전진하게 된다.

이상 상기에서 설명한 바와 같이 고체로 이루어진 물체나 쓰레기를 자동으로 쓸어서 치워 주기 때문에 먼지 흡입과 걸레질 청소로봇의 청소 이전에 가정에서 필 요하기 때문에 이용가능성이 크다.

뿐만 아니라, 공장이나 관공서 등에서도 물건이나 쓰레기 등을 치우는 용도로 사용되기 때문에 활용가치가 매우 크다고 본다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시

한 옆면 개요도다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시

한 윗면 개요도다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 회전 날개를 확대 도시한 개요도다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇이 회전날개를 회전

시켜 쓸어서 담을 수 있는 물체에 대한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시

한 블럭도이다.

도 6는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 흐름

도이다.

도 7는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 청소로봇의 개략적으로 도시한 흐름

도이다.

Claims (7)

1. 물체(400)를 청소로봇(500)의 수납 통(156)에 쓸어 담아 주기 위해서 앞쪽 방향으로 회전하는 회전 날개(100)와 상기 회전 날개(100)를 회전시키기 위한 회전 날개 모터(130)와 청소도중 적외선 데이터 코드를 발산하여 방향모드를 설정할 수 있는 리모컨(200)과, 바퀴(170)와 연결되어 로봇을 움직이게 하는 모터부(150)와 전방의 물체(400)를 감지하는 센서부(110)와 상기 회전날개(10)에 의해 들어온 물체(400)를 수납하는 수납통(156)과,상기 리모컨(200)의 적외선 데이터 코드를 수신하여 청소로봇(500)을 전진,후진,왼쪽,오른쪽으로 방향이 전환되고 상기 리모컨(200)의 신호가 없을 때는 상기 센서부(110)의 신호에 의해서 자율적으로 동작되는 것을 제어하는 제어부(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 청소로봇.
2. 청구항 1항에 있어서, 상기 물체(400)는 방이나 거실에 있는 어린이용 장난감, 과자봉지 등 기타 고체로 된 물질이며 크기는 지름이 1Cm이상에서 30Cm까지 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇.
3. 청구항 1항에 있어서, 상기 물체(400)의 무게는 5g부터 5Kg 까지의 고체로 된 것을 특징으로 하는 청소로봇.
4. 제 1항에 있어서, 상기 회전 날개(100)는 상기 수납통(156)의 전방에 위치하고 그 재질은 고무와 플라스틱 재질, 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청소로봇.
5. 제 1항에 있어서, 상기 회전 날개(100)는 회전 날개 축(180)과 고정되어 있으며 상기 회전 날개(100)의 양쪽 축에는 왼쪽 베어링(190)과 오른쪽 베어링(192)을 구비하고 청소로봇으로부터 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 청소로봇.
6. 제 1항에 있어서, 상기 회전 날개(100)는 일반적으로 청소로봇에 사용되는 브러쉬 형태가 아니라, 상기 회전 날개(100)는 4개의 넓은 판으로 이루어져 있어서 부피가 큰 물체(400)를 쓸어서 수납통에 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 청소로봇.
7. 제 1항에 있어서, 회전 날개(100)는 산업용으로 공장의 바닥이나 건물을 짓고나면 바닥에 있는 고체로 이루어진 쓰레기를 치우는 것을 특징으로 하는 청소로봇.

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