KR20090007907A - 로봇 청소기 - Google Patents

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KR20090007907A
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임승현
권혁민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 실시예는 로봇 청소기에 관한 것으로서, 상기 로봇 청소기는 본체; 및 상기 본체가 이동되도록 하는 바퀴 어셈블리가 포함되고, 상기 바퀴 어셈블리는, 이동 바퀴; 상기 이동 바퀴를 회전시키기 위한 회전 모터; 및 상기 회전 모터의 회전력을 상기 이동 바퀴로 전달하기 위한 동력 전달 장치가 포함되고, 상기 동력 전달 장치로서 타이밍 벨트가 사용되는 것을 특징으로 한다.
이동 바퀴, 동력 전달, 회전 모터

Description

로봇 청소기{Robot cleaner}
본 실시예는 스스로 이동하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 청소기는 본체 내부에 장착되는 흡입 모터에 의해서 발생되는 흡입력을 이용하여, 먼지가 포함된 공기를 흡입한 다음, 본체 내부에서 먼지를 필터링하는 장치이다.
이러한 청소기는 사용자에 의해 직접 조작되는 수동 청소기와, 사용자의 조작없이 스스로 청소를 수행하는 로봇 청소기로 분류된다.
한편, 일반적인 로봇 청소기는 충전된 배터리를 동력원으로 하여, 입력된 프로그램을 따라 청소하고자 하는 구역의 바닥을 이동하면서 스스로 청소를 수행하는 장치로서, 청소 시간을 단축하면서 편리함을 추구하는 현대인의 생활 욕구에 맞춰 여러 형태로 개발 및 사용되어지고 있다.
이러한 로봇 청소기는 외형을 이루는 본체와, 상기 본체가 이동되도록 하는 한 쌍의 이동 바퀴와, 상기 이동 바퀴가 회전될 수 있도록 구동력을 발생시키는 회전 모터가 포함된다.
그리고, 상기 회전 모터의 회전수 조절에 의해서 상기 로봇 청소기의 주행 방향이 결정되도록 한다.
본 실시예는 회전 모터의 회전력이 타이밍 벨트에 의해서 이동 바퀴로 전달되도록 하는 로봇 청소기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 실시예의 다른 목적은 회전 모터 측에 상기 회전 모터의 회전수를 측정하는 엔코더가 제공되도록 하는 로봇 청소기를 제안하는 것에 있다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 실시예에 따른 로봇 청소기는 본체; 및 상기 본체가 이동되도록 하는 바퀴 어셈블리가 포함되고, 상기 바퀴 어셈블리는, 이동 바퀴; 상기 이동 바퀴를 회전시키기 위한 회전 모터; 및 상기 회전 모터의 회전력을 상기 이동 바퀴로 전달하기 위한 동력 전달 장치가 포함되고, 상기 동력 전달 장치로서 타이밍 벨트가 사용되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 실시예에 따른 로봇 청소기는 본체; 상기 본체의 이동이 가능하도록 하는 이동 바퀴; 회전축이 상기 이동 바퀴의 축과 이격되어 위치하는 회전 모터; 상기 회전 모터의 회전수를 측정하는 엔코더; 및 상기 회전 모터의 회전동력을 상기 이동 바퀴로 전달하는 동력 전달 장치가 포함된다.
제안되는 실시예에 의하면, 엔코더가 상기 회전 모터 측에 제공되어 상기 회전 모터의 회전수를 측정하도록 구성되므로, 바퀴 어셈블리가 완전하게 조립되지 않은 상태에서 상기 회전 모터의 작동을 미리 테스트할 수 있게 된다.
또한, 엔코더가 상기 회전 모터의 회전수를 측정하도록 구성되는 경우, 상기 이동 바퀴 및 동력 전달 장치의 구조에 불문하고 로봇 청소기 내부에 설치될 수 있게 된다. 즉, 상기 엔코더의 설치에 제약이 없어지게 된다.
또한, 제 1 동력 전달부로 타이밍 벨트가 사용됨에 따라, 회전 모터의 회전 동력을 이동 바퀴로 간접적으로 전달하게 되므로, 상기 타이밍 벨트가 둘러지는 풀리의 크기 조절에 의해서 기어의 감속비를 조절할 수 있다.
또한, 상기 타이밍 벨트가 사용됨에 따라 상기 타이밍 벨트와 풀리의 슬립이 방지되어 상기 회전 모터의 회전력이 그대로 이동 바퀴로 전달될 수 있게 된다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하면 실시에에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 사시도이고, 도 2는 상기 로봇 청소기를 이동시키기 위한 바퀴 어셈블리의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시에에 따른 로봇 청소기(1)는, 외관을 형성하는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 내부에 구비되어 흡입력 발생시키는 흡입 장치(미도시)와, 상기 흡입 장치의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입부(미도시)와, 상기 흡입부에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진 장치(20)가 포함된다.
또한, 상기 로봇 청소기(1)는, 상기 본체(10)의 하부 양측에 구비되어 상기 로봇 청소기(1)의 이동이 가능하도록 하는 한 쌍의 바퀴 어셈블리(100)가 포함된 다.
상세히, 상기 본체(10)의 상측에는 상기 로봇 청소기(1)의 작동을 조작할 수 있는 다수 개의 조작 버튼(16)과, 상기 로봇 청소기(1)의 작동 상태 등을 표시하는 디스플레이부(14)가 형성된다. 그리고, 상기 본체(10)의 대략 중앙부에는 흡입된 공기가 배출되는 배출구(12)가 형성된다.
한편, 상기 바퀴 어셈블리(100)는, 이동 바퀴(120)와, 상기 이동 바퀴(120)를 보호하는 케이싱(110)과, 상기 케이싱(110)의 일측에 결합되는 회전 모터(140)와, 상기 회전 모터(140)의 회전력을 상기 이동 바퀴(120)에 전달하는 동력 전달 장치(후술함)와, 상기 회전 모터(140) 측에 제공되어, 상기 회전 모터(140)의 회전수를 측정하는 엔코더(150)가 포함된다.
즉, 본 실시에는 상기 회전 모터(140)의 축과 상기 이동 바퀴(120)의 축이 서로 이격된 위치에 제공되어 상기 회전 모터(140)의 회전 동력이 동력 전달 장치에 의해서 간접적으로 상기 이동 바퀴로 전달되도록 구성된다.
상기되는 구성에 의해서, 상기 로봇 청소기(1)가 작동되면, 상기 회전 모터(140)로 전원이 인가되어 상기 회전 모터(140)가 작동된다. 그리고, 상기 회전 모터(140)가 작동되면, 상기 회전 모터(140)의 회전력이 상기 동력 전달 장치에 의해서 상기 이동 바퀴(120)로 전달되어 상기 이동 바퀴(120)가 회전된다. 그리고, 상기 이동 바퀴(120)가 회전되는 경우 상기 로봇 청소는 미리 계획된 경로를 주행하면서 청소를 수행한다.
그리고, 상기 회전 모터(140)가 회전되는 중에, 상기 엔코더(150)에서 상기 회전 모터(140)의 회전수가 측정된다. 그리고, 제어부(미도시)는 측정된 회전수 정보를 이용하여, 상기 회전 모터(140)의 회전 속도를 결정함으로써, 상기 로봇 청소기의 전진, 후진, 및 방향 전환이 가능하도록 한다.
이와 같이 상기 엔코더(160)가 상기 회전 모터(140) 측에 제공되어 상기 회전 모터(140)의 회전수를 측정하도록 구성되는 경우, 상기 바퀴 어셈블리(100)가 완전하게 조립되지 않은 상태에서 상기 회전 모터(140)의 작동을 미리 테스트할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 상기 엔코더(160)가 상기 회전 모터(140)의 회전수를 측정하도록 구성되는 경우, 상기 이동 바퀴(120) 및 동력 전달 장치의 구조에 불문하고 상기 로봇 청소기(1) 내부에 설치될 수 있게 된다. 즉, 상기 엔코더(160)의 설치에 제약이 없어지게 된다.
이하에서는 상기 바퀴 어셈블리(100)에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 바퀴 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 유성 기어 모듈의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 바퀴 어셈블리(100)는, 이동 바퀴(120)와, 상기 이동 바퀴(120)를 보호하는 케이싱(110)과, 상기 케이싱(110)의 일측에 결합되는 회전 모터(140)와, 상기 회전 모터(140)의 회전력을 상기 이동 바퀴(120)에 전달하는 동력 전달 장치(후술함)가 포함된다.
상세히, 상기 케이싱(110)은, 외측 케이싱(111)과 상기 외측 케이싱(111)에 이동 바퀴(120)가 결합된 상태에서 상기 외측 케이싱(111)에 결합되는 내측 케이 싱(116)가 포함된다.
그리고, 상기 외측 케이싱(111)은, 바퀴 케이싱(112)과 모터 케이싱(120)이 포함된다. 그리고, 상기 모터 케이싱(140)에는 상기 회전 모터(140)에 결합되는 제 1 풀리(142)가 관통하는 관통홀(113a)이 형성된다.
한편, 상기 동력 전달 장치는, 상기 회전 모터(140)의 제 1 풀리(142)에 둘러지는 제 1 동력 전달부(160)와 상기 제 1 동력 전달부(160)로부터 전달받은 동력을 상기 이동 바퀴(120)로 전달하는 제 2 동력 전달부(180)가 포함된다.
상세히, 상기 회전 모터(140)로부터 발생되는 동력이 상기 이동 바퀴(120)로 원활히 전달될 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 1 동력 전달부(160)로 타이밍 벨트가 사용된다. 즉, 상기 타이밍 벨트에 의해서 상기 벨트와 풀리의 슬립이 방지되어 상기 회전 모터(140)의 회전력이 그대로 이동 바퀴(120)로 전달될 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 2 동력 전달부(180)로는 유성 기어 모듈이 사용된다. 그리고, 상기 타이밍 벨트는 상기 외측 케이싱(111)의 외부로 돌출된 제 1 풀리(142) 및 제 2 풀리(후술함)에 둘러진다.
이와 같이 상기 제 1 동력 전달부(160)로 벨트를 사용하는 경우 상기 회전 모터(140)의 회전 동력을 이동 바퀴(120)로 간접적으로 전달하게 되므로, 상기 각 풀리의 크기 조절에 의해서 기어의 감속비를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 각 풀리에 상기 타이밍 벨트가 둘러진 상태에서, 상기 타이밍 벨트를 보호하기 위한 벨트 커버(118)가 상기 외측 케이싱(111)에 결합된다.
한편, 상기 유성 기어 모듈은, 제 1 선기어(181)와, 제 2 선기어(182)와, 상 기 제 1 선기어(181)와 맞물리는 다수 개의 제 1 위성 기어(183)와, 상기 제 2 선기어(182)와 맞물리는 다수 개의 제 2 위성 기어(186)와, 내주면이 상기 각 위성 기어(183, 186)와 맞물리는 링 기어(195)와, 내측에 상기 링 기어(195)가 결합되고 외측에 상기 이동 바퀴(120)가 결합되는 바퀴 결합부(200)가 포함된다.
상세히, 상기 제 1 선기어(181)와 제 2 선기어(182)는 선기어 샤프트(181a)에 의해서 연결된다.
그리고, 상기 제 1 선기어(181)에는 상기 타이밍 벨트(160)가 둘러지기 위한 제 2 풀리(184)가 형성된다. 즉, 상기 제 1 선기어(181)와 상기 제 2 풀리(184)는 일체로 형성된다.
그리고, 상기 제 1 선기어(181)는 상기 외측 케이싱(111)에 형성된 관통공(112a)을 관통한다. 그러면, 상기 외측 케이싱(111)의 일측에는 상기 제 2 풀리(184)가 위치되고, 타측에는 상기 제 1 선기어(181)가 위치된다.
상기 다수 개의 제 1 위성 기어(183)는 상기 제 1 위성 기어(183)의 양측에 제공되는 제 1 캐리어(185) 및 제 2 캐리어(185a)에 제 1 샤프트(185b)에 의해서 지지된다. 이러한 제 1 캐리어(185) 및 제 2 캐리어(185a)는 상기 다수 개의 제 1 위성 기어(183)가 동시에 움직일 수 있도록 하는 역할을 한다.
그리고, 상기 제 1 캐리어(185)에는 상기 제 1 선기어(181)가 관통하는 관통홀(미도시)이 형성된다. 따라서, 상기 제 1 선기어(181)는 상기 관통홀(미도시)을 관통하여 상태에서 상기 제 1 위성 기어(183)와 맞물린다.
그리고, 상기 제 2 캐리어(185a)와 상기 제 2 선기어(182)는 일체로 형성된 다. 따라서, 상기 제 2 선기어(182)가 일 방향으로 회전시, 상기 제 2 캐리어(185b)가 동일한 방향으로 함께 회전된다.
상기 다수 개의 제 2 위성 기어(186)는 상기 제 2 위성 기어(186)의 양측에 제공되는 제 3 캐리어(187)와 제 4 캐리어(188)에 제 2 샤프트(186a)에 의해서 지지된다. 이러한 제 3 캐리어(187) 및 제 4 캐리어(188)는 상기 다수 개의 제 2 위성 기어(186)가 동시에 움직일 수 있도록 하는 역할을 한다.
그리고, 상기 제 3 캐리어(187)에는 상기 제 2 선기어(182)가 관통하는 관통홀(187a)이 형성된다. 따라서, 상기 제 2 선기어(182)는 상기 관통홀(187a)을 관통하여 상태에서 상기 제 2 위성 기어(186)와 맞물린다.
여기서, 상기와 같이 제 2 동력 전달부(180)로 유성 기어 모듈이 사용되는 경우, 하중이 상기 각 위성 기어로 분산될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 상기 선기어(181, 182) 및 위성 기어(183, 186)의 재질로 폭리옥시메틸렌(Polyoxymethylene : POM)이 사용된다.
이와 같이 상기 위성 기어(183, 186)의 재질로 폴리옥시메틸렌이 사용되는 경우 비용이 저렴해지고, 상기 위성 기어(183, 186)의 회전 과정에서 발생되는 소음이 저감될 수 있다.
이하에서는 바퀴 어셈블리(100)의 작용에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 실시예에 따른 바퀴 어셈블리 작동 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 로봇 청소기(1)가 작동되면, 상기 회전 모터(140)로 전원이 인가되어 상기 회전 모터(140)가 작동된다. 그리고, 상기 회전 모터(140)가 작 동되면, 상기 제 1 풀리(142)가 일 례로 시계 방향으로 회전된다.
그리고, 상기 제 1 풀리(142)가 시계 방향으로 회전되면, 상기 제 1 동력 전달부(160)에 의해서 상기 제 1 풀리(142)의 회전력이 상기 제 2 풀리(184)로 전달되어 상기 제 2 풀리(184)가 시계 방향으로 회전된다.
그리고, 상기 제 2 풀리(184)가 시계 방향으로 회전되면, 상기 제 1 선기어 (181)및 제 2 선기어(182)가 시계 방향으로 회전된다. 그리고, 상기 제 1 선기어(181) 및 제 2 선기어(182)의 회전과 함께 상기 각 캐리어(185, 185a, 187, 188)가 시계 방향으로 회전된다.
그리고, 상기 제 1 선기어(181) 및 제 2 선기어(182)와 맞물린 제 1 위성 기어(183) 및 제 2 위성 기어(186)는 반시계 방향으로 회전된다. 그리고, 상기 각 위성 기어(183, 186)가 반시계 방향으로 회전되면, 상기 링 기어(195)가 반시계 방향으로 회전된다.
그리고, 상기 링 기어(195)의 회전에 의해서 상기 이동 바퀴(120)가 반시계 방향으로 회전되고, 이에 따라 상기 로봇 청소기가 전전하게 된다.
여기서, 상기 로봇 청소기의 후진하는 과정은 상기의 설명과 역순이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 실시예에 따른 로봇 청소기의 사시도.
도 2는 상기 로봇 청소기를 이동시키기 위한 바퀴 어셈블리의 사시도.
도 3은 본 실시예에 따른 바퀴 어셈블리의 분해 사시도.
도 4는 본 실시예에 따른 유성 기어 모듈의 분해 사시도.
도 5는 본 실시예에 따른 바퀴 어셈블리 작동 상태를 보여주는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 바퀴 어셈블리 110 : 케이싱
120 : 이동 바퀴 140 : 회전 모터
150 : 엔코더 160 : 제 1 동력 전달부
180 : 제 2 동력 전달부

Claims (7)

  1. 본체; 및
    상기 본체가 이동되도록 하는 바퀴 어셈블리가 포함되고,
    상기 바퀴 어셈블리는, 이동 바퀴;
    상기 이동 바퀴를 회전시키기 위한 회전 모터; 및
    상기 회전 모터의 회전력을 상기 이동 바퀴로 전달하기 위한 동력 전달 장치가 포함되고,
    상기 동력 전달 장치로서 타이밍 벨트가 사용되는 로봇 청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 전달 장치는, 제 1 동력 전달부와,
    상기 제 1 동력 전달부로부터 전달받은 동력을 바퀴로 전달하는 제 2 동력 전달부가 포함되며,
    상기 제 1 동력 전달부는 타이밍 벨트이고, 상기 제 2 동력 전달부는 유성 기어 모듈인 로봇 청소기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유성 기어 모듈은, 적어도 하나의 선기어와,
    상기 선기어의 둘레에서 상기 선기어와 맞물리는 다수 개의 유성 기어가 포 함되며, 상기 각 기어의 재질은 폭리옥시메틸렌(Polyoxymethylene : POM)인 로봇 청소기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 바퀴 어셈블리는,
    상기 이동 바퀴 및 상기 회전 모터를 보호하는 케이싱과,
    상기 케이싱에 결합되며, 상기 타이밍 벨트를 보호하는 벨트 커버가 더 포합되는 로봇 청소기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 모터의 회전수를 감지하는 엔코더가 더 포함되는 로봇 청소기.
  6. 본체;
    상기 본체의 이동이 가능하도록 하는 이동 바퀴;
    회전축이 상기 이동 바퀴의 축과 이격되어 위치하는 회전 모터;
    상기 회전 모터의 회전수를 측정하는 엔코더; 및
    상기 회전 모터의 회전동력을 상기 이동 바퀴로 전달하는 동력 전달 장치가 포함되는 로봇 청소기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 동력 전달 장치는,
    상기 회전 모터에 의해서 회전되는 타이밍 벨트와,
    상기 타이밍 벨트로부터 동력을 전달받아 상기 이동 바퀴로 전달하는 유성 기어 모듈이 포함되는 로봇 청소기.
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