KR20080105535A

KR20080105535A - 로봇 청소기의 끼임 방지장치

Info

Publication number: KR20080105535A
Application number: KR1020070053256A
Authority: KR
Inventors: 김경웅; 정삼종; 송정곤; 김명호; 류태영; 이주상; 김흥이; 최삼현; 고장연; 김대형; 이학봉; 조윤경
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-04

Abstract

로봇 청소기가 장애물을 통과할 때 장애물과 바닥 사이를 끼여서 움직이지 못하게 되는 것을 방지하기 위한 로봇 청소기의 끼임 방지장치가 개시된다. 끼임 방지장치는, 로봇 본체의 상부에 일정거리 유동할 수 있게 탄성적으로 고정되고, 전방으로 하향 경사진 상면을 구비하는 커버, 커버의 상면이 장애물과 접촉하여 눌러질 때 커버에 의해 동작하도록 청소기 본체에 설치되고, 장애물을 감지하는 센서부, 및 센서부로부터의 신호에 따라 로봇청소기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

로봇 청소기, 장애물, 끼임, 방지,

Description

로봇 청소기의 끼임 방지장치{Jam-prevention apparatus of robot cleaner}

도 1은 본 발명의 양호한 일실시예에 따른 끼임 방지장치가 적용된 로봇 청소기를 도시한 측단면도,

도 2는 커버를 생략하여 도시한 도 1에 도시한 로봇 청소기의 평단면도,

도 3은 도 1의 선 III-III을 따라 도시한 단면도,

도 4는 도 2에 도시한 로봇 청소기의 록킹부의 부분 단면도, 및

도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시한 끼임 방지장치의 동작을 예시하는 부분 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 로봇청소기 11: 청소기 본체

17: 공기흡입 가이드 30: 공기 흡입/회전부

31: 임펠러 33: 모터

40: 집진부 41: 오물수거통

42: 오물수거쳄버 43, 45: 오물수거공간

46: 커버 47, 48: 필터

49: 탄성 스프링 60: 끼임 방지장치

61: 센서부 63: 제어부

67: 스위칭 돌기 70: 록킹부

71: 록킹홀 73: 록킹돌기

78: 누름레버

본 발명은 청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇 청소기가 장애물을 통과할 때 장애물의 하면과 바닥 사이를 끼여서 움직이지 못하게 되는 것을 방지하기 위한 로봇 청소기의 끼임 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는 전방에 가구, 사무용품, 벽 등의 장애물이 있을 경우 이를 감지하는 장애물감지센서를 구비한다. 이러한 장애물감지센서는 청소기 본체의 전방 측면 둘레에 소정 간격으로 배치되어, 장애물과의 물리적 접촉에 의해 동작하여 장애물의 유무를 감지하거나 외부로 신호를 송출하여 반사된 신호를 토대로 장애물의 유무를 감지한다. 따라서, 로봇 청소기는 전방에 장애물이 있을 경우 장애물감지센서가 장애물을 감지함으로써 장애물을 회피하면서 청소를 수행할 수 있다.

하지만, 이러한 종래의 로봇 청소기는 장애물감지센서가 청소기 본체의 전방 측면 둘레에 배치되므로, 장애물이 로봇 청소기 전방에 있을 경우에만 감지할 수 있는 문제점이 있다.

보다 상세하게 설명하면, 장애물이 로봇 청소기의 최고 높이 보다 약간 작거 나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가질 경우, 장애물감지센서는 장애물에 도달하더라도 장애물을 감지하지 못한다. 그 결과, 로봇 청소기는 계속 전방으로 주행하여 장애물의 하면과 바닥 사이에 끼여서 움직이지 못하는 문제가 발생한다. 이 경우, 로봇 청소기는 구동부의 구동모터가 과부하를 받게 되어 손상될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 로봇 청소기의 주행시 로봇 청소기의 최고 높이 보다 약간 작거나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가지는 장애물이 나타날 경우 이를 감지하여 로봇 청소기의 구동을 제어함으로써 로봇 청소기가 장애물과 바닥 사이에 끼여서 움직이지 못하는 것을 방지할 수 있는 로봇 청소기의 끼임 방지장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 로봇 청소기의 끼임 방지장치는, 청소기 본체의 상부에 일정거리 유동할 수 있게 탄성적으로 고정되고, 전방으로 하향 경사진 상면을 구비하는 커버, 커버의 상면이 장애물과 접촉하여 눌러질 때 커버에 의해 동작하도록 청소기 본체에 설치되고, 장애물을 감지하는 센서부, 및 센서부로부터의 신호에 따라 로봇 청소기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 커버의 상면은 평면 또는 곡면일 수 있다.

커버는 로봇 청소기의 오물수거통의 오물수거쳄버를 개폐하는 커버인 것이 바람직하다. 이때, 센서부는, 오물수거통의 오물수거쳄버에 설치되고 커버에 형성된 스위칭 돌기에 의해 동작하는 마이크로 스위치인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇 청소기의 끼임 방지장치를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 양호한 일실시예에 따른 끼임 방지장치가 적용되는 로봇청소기를 나타낸 측단면도 및 평단면도이다.

도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 로봇청소기(10)는 청소기 본체(11), 공기 흡입/회전부(30), 집진부(40), 및 본 발명의 일실시예에 따른 끼임 방지장치(60)를 포함한다.

청소기 본체(11)는 저면 후방에 공기흡입구(13)가 형성되어 있다. 공기흡입구(13)는 공기 흡입/회전부(30)의 공기흡입 가이드(17)와 연통하고, 피청소면으로부터 오물을 털어내는 드럼브러시(15)의 일부를 외부로 노출하고 있다. 청소기 본체(11)의 후면에는 공기배출구(21)가 형성되어 있다. 공기배출구(21)는 후술하는 오물수거통(41)의 오물수거쳄버(42)의 제2오물수거공간(45)과 연통하도록 형성된다. 청소기 본체(11)의 공기흡입구(13)와 공기배출구(21) 사이에는 공기 흡입/회전부(30)의 공기흡입 가이드(17)와 집진부(40)의 오물수거통(41)에 의해 규정되는 공기유로가 형성된다.

또, 청소기 본체(11) 내부에는 로봇 청소기(10)의 위치 및 장애물과의 거리를 감지하는 촬상부 또는 거리감지센서(도시하지 않음), 바퀴(19)를 구동하여 청소기 본체(11)를 주행시키는 구동부(도시하지 않음), 및 구동부에 전원을 공급하는 바테리(도시하지 않음)가 탑재되어 있다. 따라서, 로봇 청소기(10)는 청소시 이들 구성요소를 사용하여 자체 위치 및 장애물을 확인하면서 주행할 수 있다. 여기서, 거리감지센서, 구동부, 및 바테리의 구성은 공지의 로봇 청소기의 그것과 동일하므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.

공기 흡입/회전부(30)는 공기흡입구(13)를 통해 공기를 흡입함과 함께 공기를 회전시켜 집진부(40)로 공급한다. 이를 위해, 공기 흡입/회전부(30)는 공기흡입구(13)와 인접하게 배치된 공기흡입 가이드(17) 내에 배치되고, 임펠러(31)와 모터(33)를 구비한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 임펠러(31)는 공기흡입 가이드(17)내에 배치되고, 공기흡입 가이드(17)의 입구(17a)를 통해 유입된 공기의 유동방향을 90도로 전환하여 출구(17b)를 통해 오물수거쳄버(42)의 제1오물수거공간(43)으로 배출시킨다. 이때, 공기 중에 함유된 비교적 큰 오물은 임펠러(31)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 공기로부터 원심분리되면서 제1오물수거공간(43)으로 이동된다. 모터(33)는 공기가 모터를 직접 통과하지 않고 우회하는 바이패스 유로구조를 가지도록 공기흡입 가이드(17) 외부에서 임펠러(31)와 연결되어 있다.

다시 도 1을 참조하면, 집진부(40)는 공기 흡입/회전부(30)와 협력하여 오물을 분리할 수 있도록 공기 흡입/회전부(30)의 하류에 배치되고, 공기 흡입/회전부(30)에 의해 발생하는 원심력과 공기유동을 이용하여 오물을 공기로부터 분리하여 수거하는 오물수거통(41)을 구비한다.

오물수거통(41)은 청소기 본체(11)에 착탈 할 수 있게 설치되고, 커버(46)와 오물수거쳄버(42)를 구비한다.

커버(46)는 오물수거쳄버(42)를 밀폐하고, 오물수거쳄버(42)를 개폐하도록 후방 하부에서 오물수거쳄버(42)의 지지축(50)에 회전할 수 있게 힌지 결합되어 있다. 커버(46)는 지지축(50)에 설치된 토션스프링과 같은 탄성스프링(49)에 의해 오물수거쳄버(42)를 개방하는 방향으로 탄성적으로 가압되어 있다. 이를 위해, 탄성스프링(49)은 일단부는 커버(46)에 지지되고 타단부는 오물수거쳄버(42)에 지지된다. 따라서, 커버(46)가 록킹부(70; 도 2 및 도 도 4 참조)의 동작에 의해 오물수거쳄버(42)와의 록킹이 해제될 때, 커버(46)는 탄성스프링(49)의 탄성력에 의해 개방된다. 이러한 커버(46)는 후술하는 끼임 방지장치(60)의 부분을 구성한다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 록킹부(70)는 오물수거쳄버(42)의 전방벽(42a)의 일측에 설치되고, 록킹돌기(73) 및 누름레버(78)를 구비한다. 록킹돌기(73)는 전방벽(42a)에 형성된 설치홈(44)에 설치된다. 록킹돌기(73)는 선단부(73a)가 오물수거쳄버(42) 내부로 돌출하도록 후단부(73c)가 지지스프링(77)에 의해 탕성 지지되어 있다. 따라서, 커버(46)가 오물수거쳄버(42)를 밀폐하도록 닫혀질 때, 록킹돌기(73)의 선단부(73a)는 커버(46)에 록킹돌기(73)의 선단부(73a)와 대응하게 형성된 록킹홀(71)에 삽입된다.

누름레버(78)는 힌지축(79)에 회전할 수 있게 지지되어 있다. 누름레버(78)는 일단부(78a)는 설치홈(44)의 벽과 록킹돌기(73)의 환형부(73b) 사이에 위치하고 타단부(78b)는 전방벽(42a) 밖으로 돌출되어 있다. 따라서, 누름레버(78)의 타단부(78b)가 도 4에 도시한 상태에서 눌러지면, 누름레버(78)는 힌지축(79)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 선단부(78a)가 환형부(73b)를 전방으로 당기게 된다. 그 결과, 록킹돌기(73)의 선단부(73a)가 록킹홀(71)로부터 빠지게되고, 이에 따라 커버(46)는 탄성스프링(49)의 탄성력에 의해 개방된다.

오물수거쳄버(42)는 하부 전방에 공기흡입 가이드(17)의 출구(17b)와 결합되는 개구(42a)가 형성되어 있고, 제1오물수거공간(43), 제1필터(47), 제2오물수거공간(45), 및 제2필터(48)을 구비한다.

제1오물수거공간(43)은 임펠러(31)의 회전에 의해 발생하는 원심력과 공기유동에 의해 공기로부터 오물을 1차 수거한다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 비교적 큰 오물은 공기 흡입/회전부(30)의 임펠러(31)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 공기로부터 분리되어 오물의 자체 무게에 의해 제1오물수거공간(43)에 1차 수거되고, 비교적 미세한 오물은 공기흡입 가이드(17)의 출구(17b)를 통해 배출되는 공기유동에 의해 분리되어 먼지의 자체 무게에 의해 제1오물수거공간(43)에 1차 수거된다. 이때, 공기의 최대유속은 임펠러(31)가 4,000rpm으로 회전할 경우, 15m/sec이다.

제1필터(47)는 제1오물수거공간(43)으로 수거되지 않은 오물을 1차 필터링하기 위한 것으로, 제1오물수거공간(43)과 제2오물수거공간(45) 사이에는 배치된다. 제1필터(47)는 그물형태의 메시필터로 구성된다.

제2오물수거공간(45)은 제1필터(47)를 통과한 공기로부터 오물을 오물의 자체 무게에 의해 2차 수거한다. 즉, 제1오물수거공간(43) 및 제1필터(47)에 의해 수거 및 필터링되지 않은 비교적 큰 오물은 남아있는 원심력에 의해 공기로부터 분리되어 오물의 자체 무게에 의해 제2오물수거공간(45)에 2차 수거되고, 제1오물수거 공간(43) 및 제1필터(47)에 의해 수거 및 필터링되지 않은 비교적 미세한 오물은 공기유동에 의해 공기로부터 분리되어 오물의 자체 무게에 의해 제2오물수거공간(45)에 2차 수거된다.

제2필터(47)는 제2오물수거공간(45)에 의해 수거되지 않은 오물을 2차 필터링하여 외부로 배출하기 위한 것으로, 오물수거쳄버(42)의 후면에서 제2오물수거공간(45)과 공기배출구(21) 사이에 배치된다. 제2필터(47)은 임펠러(31)의 공기 흡입력에 영향을 주지 않는 범위에서, 스펀지형 필터, 헤파(HEPA) 필터, 또는 그 조합으로 구성될 수 있다.

이와 같이, 오물수거통(42)의 오물수거쳄버(42)는 임펠러(31)와 협력하여 공기로부터 먼지를 분리할 뿐 아니라 제1 및 제2필터(47,48)를 통해 먼지를 추가로 필터링한다.

도 1을 참조하면, 끼임 방지장치(60)는 로봇 청소기(10)가 주행시 로봇 청소기(10)의 높이 보다 약간 작거나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가지는 장애물(90; 도 5b 참조)을 감지하여 로봇 청소기(10)가 장애물(90)과 바닥 사이에 끼여서 움직이지 못하는 것을 방지하기 위한 것으로, 커버(46), 센서부(61), 제어부(63)를 포함한다.

커버(46)는 상술한 바와 같이 탄성스프링(49)에 의해 오물수거쳄버(42)를 개방하는 방향으로 탄성적으로 가압되어 지지축(50)에 설치된다. 커버(46)는 전방쪽으로 하향 경사진 상면(46a; 도 5a 및 도 5b 참조)을 구비한다. 상면(46a)은 완만한 곡면인 것이 바람직하지만, 평평한 평면으로도 형성될 수도 있다.

또, 커버(46)는, 록킹부(70)에 의해 록킹된 상태(도 4 참조)에서 선단 하부(46b)가 오물수거쳄버(42)로부터 소정 갭(g; 도 5a 참조) 만큼 간격을 두도록 형성된다. 따라서, 커버(46)는 도 5a에 도시한 위치에서부터 소정 갭(g) 만큼 아래로 눌러져 도 5b에 도시한 위치에 위치될 수 있다.

커버(46)의 선단 하면에는 스위칭 돌기(67)가 형성되어 있다. 스위칭 돌기(67)는 커버(46)가 소정 갭(g) 만큼 아래로 눌러질 때 후술하는 센서부(61)의 마이크로 스위치를 눌러 '온'시킨다.

센서부(61)는 도 5b에 도시한 바와 같이 커버(46)의 상면(46a)이 장애물(90)에 의해 눌러질 때 커버(46)의 스위칭 돌기(67)에 의해 동작하는 것으로, 오물수거통(41)의 오물수거쳄버(42)에 설치된 마이크로 스위치로 구성된다. 마이크로 스위치는 격벽(65; 도 2 참조)에 의해 제1오물수거공간(43)으로부터 격리되어 있다. 마이크로 스위치는 회로기판으로 구성된 제어부(63; 도 1 참조)에 연결되어 있다.

제어부(63)는 마이크로 스위치가 스위칭 돌기(67)에 의해 눌러져 '온'될 때 발생하는 '온'신호에 따라 장애물이 있음을 감지하고, 구동부를 제어하여 바퀴(19)가 계속 전진하는 것을 정지하고 후진시키거나, 도시하지 않은 디스플레이부와 스피커를 통해 장애물 있음을 사용자에게 알린다.

이상에서 본 발명의 양호한 일실시예에 따른 끼임 방지장치(60)는 임펠러(31)와 모터(33)로 구성된 공기 흡입/회전부(30)가 집진부(40) 상류에 배치된 로봇 청소기에 적용된 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를들면, 본 발명의 끼임 방지장치(60)는 임펠러(31)와 모터(33)로 구성된 공기 흡입/회전부(30) 대신, 흡입모터(도시하지 않음)가 집진부(40) 하류에 배치된 로봇 청소기에도 적용될 수도 있다.

이하에서는 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 양호한 일실시예에 따른 로봇청소기의 끼임 방지장치(60)의 작용을 도 1 내지 도 5b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

청소명령이 인가되면, 로봇청소기(10)는 구동부와 거리감지센서를 작동하여 미리 프로그램된 주행경로 또는 랜덤 주행경로를 따라 전방에 나타나는 장애물을 실시간으로 피하면서 이동한다.

이러한 주행중, 로봇청소기(10)가 로봇 청소기(10)의 높이 보다 약간 작거나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가지는 장애물(90)을 만나게 되면, 로봇청소기(10)는 장애물(90)의 하부공간으로 들어가게 되고, 이에 따라 로봇청소기(10)의 커버(46)의 상면(46a)은 장애물(90)의 하면과 접촉하게 된다. 그 결과, 커버(46)는, 선단 하부(46b)가 오물수거쳄버(42)로부터 소정 갭(g) 만큼 간격을 두도록 형성되어 있으므로, 장애물(90)의 하면에 의해 탄성스프링(49)의 탄성력에 대항하여 도 5a에 도시한 위치에서 도 5b에 도시한 위치까지 소정 갭(g) 만큼 아래로 눌려진다. 커버(46)가 소정 갭(g) 만큼 아래로 눌려짐에 따라, 커버(46)의 선단 하면에 형성된 스위칭 돌기(67)는 센서부(61)의 마이크로 스위치를 누르게 되고, 이에 따라, 마이크로 스위치는 '온'된다. 제어부(63)는 마이크로 스위치로부터 전송된 '온'신호에 따라, 전방에 장애물(90)이 있음을 감지하고, 구동부를 제어하여 로봇 청소기(10)를 후진시키거나, 디스플레이부와 스피커를 통해 사용자에게 장애물 있음을 알려 조치를 취하기를 기다린다. 그 결과, 로봇 청소기(10)는 로봇 청소기(10)의 높이 보다 약간 작거나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가지는 장애물(90)과 바닥 사이에 끼여서 움직이지 못하는 것이 방지된다.

또한, 이러한 주행중, 로봇청소기(10)는 내부에 장착된 공기 흡입/회전부(30)의 모터(33)를 작동시켜 청소를 수행한다. 모터(33)가 작동하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 외부 공기는 로봇청소기(10)의 이동에 따라 회전하는 드럼브러시(15)에 의해 피청소면으로부터 털려지는 오물과 함께 공기흡입구(13)를 통해 공기흡입 가이드(17) 내부로 흡입된다. 공기흡입 가이드(17) 내부로 흡입된 오물을 함유한 공기는 임펠러(31)에 의해 선회하면서 오물수거쳄버(41)의 제1오물수거공간(43)으로 배출된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1오물수거공간(43)으로 이동된 공기중 함유된 비교적 큰 오물 및 미세한 오물은 각각, 임펠러(31)의 회전에 의해 발생하는 원심력과 공기유동에 의해 분리되어 오물 자체 무게에 의해 제1오물수거공간(43)에 1차 수거된다.

그 다음, 제1오물수거공간(43)로 수거되지 않은 오물은 제1필터에 의해 1차 필터링된다. 이어서, 제1오물수거공간(43) 및 제1필터(47)에 의해 수거 및 필터링되지 않은 비교적 큰 오물 및 미세한 오물은 각각, 남아있는 원심력과 공기유동에 의해 공기로부터 분리되어 오물의 자체 무게에 의해 제2오물수거공간(45)에 2차 수거된다.

그후, 제2오물수거공간(45)으로 수거되지 않은 오물은 제2필터(48)에 의해 2차 필터링된 후, 공기배출구(21)를 통해 외부로 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로봇 청소기의 끼임 방지장치는 로봇 청소기의 상면에 설치되어, 로봇 청소기의 높이 보다 약간 작거나 거의 동일한 높이의 하부공간을 가지는 장애물과 접촉할 때 이를 감지하고, 로봇 청소기를 후진시키거나 사용자에게 장애물 있음을 알려 조치를 취하기를 기다린다. 따라서, 로봇 청소기가 장애물의 하면과 바닥 사이에 끼여서 움직이지 못하는 것이 방지될 수 있다.

이상에서, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

청소기 본체의 상부에 일정거리 유동할 수 있게 탄성적으로 고정되고, 전방으로 하향 경사진 상면을 구비하는 커버;

상기 커버의 상기 상면이 장애물과 접촉하여 눌러질 때 상기 커버에 의해 동작하도록 상기 청소기 본체에 설치되고, 장애물을 감지하는 센서부; 및

상기 센서부로부터의 신호에 따라 로봇 청소기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 끼임 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 커버의 상기 상면은 평면 및 곡면 중의 하나인 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 끼임 방지장치.
제1항에 있어서, 상기 커버는 상기 로봇 청소기의 오물수거통의 오물수거쳄버를 개폐하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 끼임 방지장치.
제3항에 있어서, 상기 센서부는, 상기 오물수거통의 상기 오물수거쳄버에 설치되고, 상기 커버에 형성된 스위칭 돌기에 의해 동작하는 마이크로 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 끼임 방지장치.