KR20090007906A - 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법 - Google Patents

로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법 Download PDF

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KR20090007906A
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임승현
권혁민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 실시예는 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 로봇 청소기의 배터리가 무선으로 충전되도록 하는 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템은 배터리가 구비되는 로봇 청소기; 상기 로봇 청소기로 전원을 무선 공급하는 충전 장치가 포함되고, 상기 충전 장치는 전원을 전파로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 신호를 송신하는 송신부가 포함되고, 상기 로봇 청소기는 상기 송신부에서 송신된 전파를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환시키는 변환부와, 상기 배터리와 연결되는 제어부가 포함되며, 상기 수신부에서 전파가 수신되는 경우 상기 제어부는 상기 배터리의 충전 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
로봇 청소기, 전파, 충전

Description

로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법{Charging system of robot cleaner and charging method therof}
도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템을 보여주는 블럭도
도 2는 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 배터리의 충전 과정을 설명하는 흐름도.
도 3은 제 2 실시에에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템을 보여주는 블럭도.
도 4는 제 2 실시예에 따른 로봇 청소기의 배터리의 충전 과정을 설명하는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 충전 장치 20 : 로봇 청소기
본 실시예는 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 로봇 청소기의 배터리가 무선으로 충전되도록 하는 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법에 관한 것이다.
일반적으로 진공 청소기는 청소기 본체 내부에 장착되는 흡입 모터에 의하여 발생되는 진공압을 이용하여, 먼지가 포함되어 있는 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 이물질을 필터링하는 장치이다.
이러한 진공 청소기는 사용자에 의해 직접 조작되는 수동 진공 청소기와 사용자의 조작없이 스스로 청소를 수행하는 로봇 청소기로 분류된다.
한편, 로봇 청소기는 충전된 배터리를 동력원으로, 입력된 프로그램을 따라 청소하고자 하는 구역의 바닥을 이동하면서 스스로 청소를 수행하는 장치이다.
그리고, 일반적으로 본체에 설치된 센서를 통하여 벽이나 장애물로 둘러싸인 청소영역의 외곽을 주행하여 청소할 영역을 결정하고 결정된 청소 영역을 청소하기 위한 청소 경로를 계획한다. 그런 다음, 바퀴의 회전수 및 회전각도를 검출하는 센서를 통해 검출된 신호로부터 주행거리 및 현재 위치를 산출하면서 계획된 청소경로를 주행할 수 있도록 바퀴를 구동시킨다.
이러한 청소 과정에서 청소기의 배터리의 전력이 소모된 경우 충전을 하여야 하며, 이에 따라 상기 청소기에는 필요시 배터리를 충전시키기 위하여 실내의 바닥면에 구비되는 충전 장치와 접속되는 단자부가 구비되며, 상기 충전 장치에는 상기 단자부와 접속되는 충전 단자가 구비된다.
따라서, 상기 청소기가 상기 충전 장치로 이동되어 상기 청소기의 단자부가 상기 충전 장치의 충전 단자와 접속되면, 상기 충전 단자로부터 전류가 흘려 상기 배터리의 충전이 이루어지게 된다.
그런데, 종래의 충전 장치에는 상기 충전 단자가 외부로 노출되어 있고, 상기 충전 단자에는 항상 전류가 흐르고 있으므로, 사용자의 부주의로 인하여 상기 충전 단자를 만지는 경우 사용자가 감전될 수 있는 문제가 있다.
또한, 상기 충전 장치와 청소기가 물리적으로 접촉하여야 충전을 수행할 수 있으므로, 상기 청소기가 상기 충전 장치로 도킹하는 과정에서 상기 충전 장치가 넘어지거나 위치가 변경되는 경우 충전을 하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 충전 단자와 상기 단자부의 접속 과정에서 채터링 현상이 발생되는 문제가 있고, 상기 단자부 및 충전 단자가 외부로 노출되어 있으므로, 산화 또는 부식되어 상기 충전 장치 또는 청소기의 고장이 발생하게 되는 문제가 있다.
본 실시예는 상기되는 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 로봇 청소기의 배터리가 무선으로 충전되도록 하는 로봇 청소기의 충전 시스템 및 충전 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템은 배터리가 구비되는 로봇 청소기; 상기 로봇 청소기로 전원을 무선 공급하는 충전 장치가 포함되고, 상기 충전 장치는 전원을 전파로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 신호를 송신하는 송신부가 포함되고, 상기 로봇 청소기는 상기 송신부에서 송신된 전파를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환시키는 변환부와, 상기 배터리와 연결되는 제어부가 포함되며, 상기 수신부에서 전파가 수신되는 경우 상기 제어부는 상기 배터리의 충전 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템은 배터리가 구비되는 로봇 청소기; 상기 로봇 청소기로 전원을 무선 공급하는 충전 장치가 포함되고, 상기 충전 장치는 전원을 전파로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 신호를 송신하는 송신부가 포함되고, 상기 로봇 청소기는 상기 송신부에서 송신된 전파를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환시키는 변환부와, 상기 배터리와 연결되는 제어부가 포함되며, 상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 로봇 청소기는 상기 충전 장치 측으로 이동하여 상기 배터리가 충전되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에 따른 로봇 청소기의 충전 방법은 로봇 청소기의 청소 수행 중, 상기 로봇 청소기로 전파가 수신되는지 여부가 판단되는 단계; 상기 로봇 청소기로 전파가 수신되는 경우, 상기 배터리의 충전 여부가 판단되는 단계; 및 상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 단계가 포함된다.
또 다른 측면에 따른 로봇 청소기의 충전 방법은 로봇 청소기의 배터리 충전 여부가 판단되는 단계; 상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 로봇 청소기가 충전 장치로부터 송신되는 전파를 수신할 수 있는 영역으로 이동하는 단계; 및 상기 충전 장치로부터 송신된 전파를 수신하고, 이를 전원으로 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 단계가 포함된다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템을 보여주는 블럭도이 다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템(1)은, 스스로 이동하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기(20)와, 상기 로봇 청소기(20)로 무선으로 전력을 송신하는 충전 장치(10)가 포함된다.
상세히, 상기 충전 장치(10)는 전원 공급부(110)와, 상기 전원 공급부(110)로부터 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 AC/DC변환부(120)와, 상기 AC/DC변환부(120)에 의해서 변환된 직류 전원을 전파(Radio frequencty : RF)로 변환시키는 DC/RF 변환부(130)와, 상기 DC/RF 변환부(130)에서 변환된 전파를 송신하는 송신부(140)가 포함된다.
상기 로봇 청소기(20)는 상기 송신부(140)로부터 송신된 전파를 수신하는 수신부(210)와, 상기 수신부(210)에서 수신된 전파를 직류 전원으로 변환시키는 RF/DC변환부(220)와, 상기 RF/DC변환부(220)에서 변환된 직류 전원에 의해서 충전되는 배터리(230)와, 상기 배터리(230)와 연결되는 제어부(240)가 포함된다.
또한, 상기 로봇 청소기(20)는 상기 수신부(210)에서 전파의 수신이 가능하다는 것을 외부로 표시하는 점등부(242)와, 사용자가 배터리의 충전을 조작하기 위한 충전 조작부(244)가 포함된다.
더욱 상세히, 상기 송신부(140)에서 송신되는 전파로는 마이크로파가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 수신부(210)는 상기 송신부(140)와 일정 거리 범위 내에 위치한 상태에서 상기 송신부(140)에서 송신되는 전파를 수신한다.
상기 제어부(240)는 상기 배터리(230)와 연결되어 상기 배터리(230)의 잔량 을 감지하여 상기 배터리(230)의 충전 여부를 결정한다.
여기서, 본 실시예는 수신부(210)와 RF/DC변환부(220)가 구비되나, 이와 달리 렉테나(Rectenna)가 구비될 수도 있다. 상기 렉테나(Rectenna)는 정류기(Retifier)와 안테나(Antenna)를 합성한 조어로서, 이는 공지의 기술이므로, 자세한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 표시부(242)는 상기 로봇 청소기(20)의 외측에 제공되며, 상기 수신부(210)에서 전파가 수신되는 경우 이를 외부로 표시한다. 그리고, 상기 표시부(242)로는 LED가 사용될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 표시부(242)는 상기 배터리(230)의 충전이 완료된 경우에도 이를 외부로 표시하도록 한다. 이 때, 상기 표시부(242)에서는 전파의 수신 상태와, 배터리(230)의 충전이 완료된 상태가 서로 다른 색상으로 표시되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 충전 조작부(244)는 상기 표시부(242)가 점등된 경우, 사용자가 상기 배터리(230)의 충전 여부를 선택하도록 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 배터리의 충전 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 상기 로봇 청소기(20)가 작동되면, 상기 로봇 청소기(20)는 미리 계획된 경로를 주행하면서 바닥면을 청소하게 된다(S1).
그리고, 상기 로봇 청소기(20)의 주행 중, 상기 제어부(240)는 상기 로봇 청소기가 상기 송신부(140)로부터 전파를 수신할 수 있는 일정 영역에 위치하는지 여 부를 판단한다(S2).
여기서, 상기 로봇 청소기(20)가 상기 충전 장치(10)와 일정 거리에 있는 경우 상기 수신부(210)에서 전파가 수신되므로, 상기 일정 영역의 판단은 전파의 수신 여부를 판단하는 것이다.
그리고, 상기 로봇 청소기(20)가 전파를 수신할 수 있는 일정 영역에 위치하였다고 판단되면, 상기 제어부(240)는 상기 표시부(242)가 점등되도록 한다(S3). 그러면, 사용자는 상기 표시부(242)의 점등에 의해서 상기 수신부(210)에서 전파의 수신이 가능한 것을 확인할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제어부(240)는, 상기 표시부(242)가 점등된 후 일정 시간이 경과하기 까지 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(242)의 충전 명령이 입력되는지 여부를 판단한다(S4).
만약, 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(242)의 충전 명령이 입력되었다고 판단되면, 상기 제어부(240)는 상기 충전 장치(10)로부터 전파를 수신하여 상기 배터리(230)의 충전이 이루어지도록 한다(S6).
반면, 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(230)의 충전 명령이 입력되지 않았다고 판단되면, 상기 제어부(240)는 일정 시간이 경과한 후, 상기 배터리(170)의 충전이 요구되는지 여부를 판단한다(S5).
만약, 상기 배터리(230)의 충전이 요구되지 않는 경우에는 단계 (S1)으로 복귀하여 이전 단계가 수행된다. 반면, 상기 배터리(230)의 충전이 요구되는 경우에는 상기 충전 장치(10)로부터 전파를 수신하여 충전이 이루어지도록 한다(S6).
이 때, 상기 배터리(230)의 충전 중에는 상기 로봇 청소기(20)가 정지된 상태를 유지하고, 충전이 완료된 후에 다시 청소를 수행할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 표시부(242)가 점등되는 경우, 사용자는 필요에 따라 상기 충전 조작부(244)를 조작하여 상기 배터리(230)가 충전되도록 할 수 있다. 이러한 경우 상기 배터리(230)의 충전 필요 여부와 무관하게 상기 배터리(230)가 충전되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 충전 조작부(244)를 사용자가 조작하지 않은 경우에는, 상기 제어부(240)가 상기 배터리(230)의 충전 여부를 판단함으로써, 상기 배터리의 충전이 가능하게 된다.
도 3은 제 2 실시에에 따른 로봇 청소기의 충전 시스템을 보여주는 블럭도이고, 도 4는 제 2 실시예에 따른 로봇 청소기의 배터리의 충전 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에서 상기 충전 장치(10)는 원 실시예의 구성에 더하여, 제 1 신호송신센서(150)와 제 1 신호수신센서(160)가 포함된다. 그리고, 상기 제 1 신호수신센서로부터 수신된 신호에 따라 상기 충전 장치(10)의 작동을 제어하는 제어부(170)가 더 포함된다.
그리고, 상기 로봇 청소기(20)는 원 실시예의 구성에 더하여, 상기 제 1 신호송신센서(150)로부터 신호를 수신하는 제 2 신호수신센서(260)와, 상기 제 1 신호수신센서(160)로 신호를 송신하는 제 2 신호송신센서(150)가 포함된다.
상세히, 상기 제 1 신호송신센서(150)는 상기 로봇 청소기(20)가 상기 충전 장치(10) 측으로 이동되도록 신호를 송신하는 부분이다.
그리고, 상기 제 2 신호송신센서(250)는, 상기 충전 장치(10)에서 상기 로봇 청소기(20)로 전파를 송신하라는 신호를 송신하는 부분이다.
상기되는 구성에 의해서, 상기 로봇 청소기(20)가 작동되면, 상기 로봇 청소기(20)는 미리 계획된 경로를 주행하면서 바닥면을 청소하게 된다(S11).
그리고, 상기 로봇 청소기(20)의 청소 수행 중에 상기 제어부(240)는 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(230)의 충전 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다.
만약, 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(242)의 충전 명령이 입력되었다고 판단되면, 상기 로봇 청소기(20)는 충전을 위하여 상기 충전 장치(10) 측으로 이동된다(S14).
상세히, 상기 로봇 청소기(20)는 제 2 신호수신센서(260)로 수신되는 상기 제 1 신호송신센서(150)의 신호에 의해서 상기 충전 장치(10)의 위치를 파악하여, 상기 충전 장치(10) 측으로 이동된다.
그리고, 상기 로봇 청소기(100)가 상기 배터리(230)의 충전이 가능한 일정 영역 내로 이동되었는지 여부가 판단된다(S15). 상기 일정 영역은 상술한 바와 같이 상기 송신부(140)로부터 전파를 수신할 수 있는 영역을 말한다.
그리고, 상기 로봇 청소기가 상기 일정 영역 내로 이동되었다고 판단되면, 상기 제 2 신호송신센서(250)에서 상기 충전 장치(10)의 제 1 신호수신센서(160)로 충전 명령 신호를 송출한다. 그리고, 상기 표시부(244)는 점등된다.
그러면, 상기 충전 장치(10)는 충전 명령 신호에 의해서 상기 로봇 청소기(20)로 전파를 송신하게 되고, 수신된 전파에 의해서 배터리(230)가 충전된다.
한편, 단계 (S12)에서, 상기 충전 조작부(244)로부터 상기 배터리(230)의 충전 명령이 입력되지 않았다고 판단되면, 상기 제어부(240)는 배터리(230)의 충전이 요구되는지 여부를 판단한다(S13).
만약, 상기 배터리(230)의 충전이 요구되지 않는 경우에는 단계 (S11)로 복귀하여 상기 로봇 청소기는 지속적으로 청소를 수행한다. 반면, 상기 배터리(230)의 충전이 요구되는 경우에는 상기 로봇 청소기(1)는 상술한 단계 S14~S17를 수행하여 상기 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.
제안되는 바와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 충전 장치에서 송신되는 전파를 전원으로 변환시켜 배터리를 충전시킴에 따라 상기 로봇 청소기와 상기 충전 장치의 물리적 접촉 없이도 상기 배터리의 충전이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 상기 충전 장치와 로봇 청소기의 물리적 접촉없이도 상기 배터리의 충전이 이루어질 수 있으므로, 상기 충전 장치의 설치 위치 제약이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 상기 충전 조작부를 통하여 충전 명령을 입력할 수 있도록 함으로써, 상기 배터리의 충전 여부와 무관하게 상기 배터리의 충전을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 배터리가 구비되는 로봇 청소기;
    상기 로봇 청소기로 전원을 무선 공급하는 충전 장치가 포함되고,
    상기 충전 장치는 전원을 전파로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 신호를 송신하는 송신부가 포함되고,
    상기 로봇 청소기는 상기 송신부에서 송신된 전파를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환시키는 변환부와, 상기 배터리와 연결되는 제어부가 포함되며,
    상기 수신부에서 전파가 수신되는 경우 상기 제어부는 상기 배터리의 충전 여부를 판단하는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신부에서 전파가 수신되는 상태를 외부로 표시하는 표시부가 더 포함되는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 명령을 입력하기 위한 충전 조작부가 더 포함되는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  4. 배터리가 구비되는 로봇 청소기;
    상기 로봇 청소기로 전원을 무선 공급하는 충전 장치가 포함되고,
    상기 충전 장치는 전원을 전파로 변환시키는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 신호를 송신하는 송신부가 포함되고,
    상기 로봇 청소기는 상기 송신부에서 송신된 전파를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환시키는 변환부와, 상기 배터리와 연결되는 제어부가 포함되며,
    상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 로봇 청소기는 상기 충전 장치 측으로 이동하여 상기 배터리가 충전되도록 하는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전 장치는 제 1 신호송신센서 및 제 1 신호수신센서가 포함되고,
    상기 로봇 청소기는 상기 제 1 신호송신센서로부터 송신된 신호를 수신하는 제 2 신호수신센서와, 상기 제 1 신호수신센서로 신호를 송신하는 제 2 신호송신센서가 포함되며,
    상기 제 2 신호수신센서로 수신된 신호에 의해서 상기 로봇 청소기가 상기 충전 장치 측으로 이동되고,
    상기 제 1 신호송신센서에서 수신된 신호에 의해서 상기 송신부에서 전파를 송신하는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 명령을 입력하기 위한 충전 조작부가 더 포함되는 로봇 청소기의 충전 시스템.
  7. 로봇 청소기의 청소 수행 중, 상기 로봇 청소기로 전파가 수신되는지 여부가 판단되는 단계;
    상기 로봇 청소기로 전파가 수신되는 경우, 상기 배터리의 충전 여부가 판단되는 단계; 및
    상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 수신된 전파를 전원으로 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 단계가 포함되는 로봇 청소기의 충전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부의 자체적인 판단 또는 상기 로봇 청소기에 제공되는 충전 조작부를 통한 충전 명령 입력 여부에 의해서, 상기 배터리의 충전 여부가 판단되는 로봇 청소기의 충전 방법.
  9. 로봇 청소기의 배터리 충전 여부가 판단되는 단계;
    상기 배터리의 충전이 필요한 경우, 상기 로봇 청소기가 충전 장치로부터 송신되는 전파를 수신할 수 있는 영역으로 이동하는 단계; 및
    상기 충전 장치로부터 송신된 전파를 수신하고, 이를 전원으로 변환하여 상 기 배터리를 충전시키는 단계가 포함되는 로봇 청소기의 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부의 자체적인 판단 또는 상기 로봇 청소기에 제공되는 충전 조작부를 통한 충전 명령 입력 여부에 의해서, 상기 배터리의 충전 여부가 판단되는 로봇 청소기의 충전 방법.
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