KR20110048375A - 로봇청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본체의 하부에 구비되어 본체를 이동시키는 바퀴; 상기 본체의 하부에 장착되어 상기 바퀴와 함께 본체를 지지하는 캐스터; 및 상기 캐스터의 회전을 감지하는 센서;를 포함하여, 상기 캐스터의 회전을 감지함으로써 상기 바퀴의 미끄러짐 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기에 관한 것이다. 본 발명의 상기 캐스터는 로봇청소기 본체가 이동할 때 지면과의 접촉하여 마찰로 인해 회전하게 되는데, 로봇청소기의 바퀴가 미끄러지는 경우에는 회전을 하지 않게 됨으로써 이를 감지하여 바퀴의 미끄러짐 여부를 감지하게 되는 것이다.

로봇청소기, 바퀴, 캐스터, 마그넷, 홀센서

Description

로봇청소기{ROBOT CLEANER}

본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 특히 로봇청소기가 장애물과 부딪혀서 바퀴가 미끄러지는 것을 감지할 수 있는 수단을 구비한 로봇청소기에 관한 것이다.

일반적으로, 진공 청소기는 본체 내부에 구비되어 공기 흡입력을 발생시키는 모터와 팬 등으로 구성되는 공기 흡입장치의 구동에 의해 이물질이 포함된 공기를 외부로부터 흡입한 후, 이물질을 분리하여 집진하고, 이물질이 분리된 정화공기를 상기 청소기 외부로 배출하는 장치이다. 그런데, 이러한 진공 청소기 중에서 사용자의 조작 없이 스스로 이동하면서 청소를 수행하는 것을 로봇 청소기라고 한다.

로봇 청소기에는 청소구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 감지하는 거리센서, 그리고 상기 로봇 청소기의 이동을 위한 좌, 우측 바퀴가 구비된다. 여기서, 상기 좌, 우측 바퀴는 각각 좌륜모터와 우륜모터에 의해 회전하도록 구성되어, 상기 좌륜모터와 우륜모터의 구동에 따라 상기 로봇 청소기가 스스로 방향 전환을 하면서 실내의 청소를 수행한다. 그리고, 로봇 청소기 본체의 내부에는 흡입수단이 구비되고, 하면에는 상기 먼지가 흡입되는 흡입구가 된다. 더욱이, 상기 흡입구에는 상기 청소구역 바닥면의 먼지를 쓸어 올리는 에지테이터 가 회전가능하게 장착된다.

또한, 상기 로봇 청소기 내부의 공기 유동 경로 상에는 바닥에서 흡입된 공기 중의 이물질을 여과하여 공기를 정화하는 필터가 구비된다. 따라서, 상기 로봇 청소기는 청소 구역 내를 이동하면서 상기 흡입수단에 의한 흡입력 및 상기 에지테이터의 회전을 통하여 바닥의 먼지를 본체 내부로 흡입하여 상기 필터에 집진함으로써 자동으로 청소를 수행한다. 그리고, 집진된 먼지는 로봇청소기 내부의 집진부에 저장된다.

그리고, 로봇 청소기는 그 진행 경로에 위치한 장애물과 부딪히게 되면 청소기에 구비된 충돌감지장치에서 이를 감지하고, 로봇청소기는 그 장애물을 피해서 주행하면서 청소를 수행하게 된다. 로봇 청소기가 장애물에 가까이 붙어서 동작하거나 코너 등을 돌 때에는, 로봇 청소기가 장애물에 붙은 상태에서 전진 또는 회전하려는 동작을 하는 경우가 발생하고, 이때 바퀴는 슬립이 발생하면서 전진을 못하게 된다. 그런데, 종래의 로봇청소기의 범퍼는 장애물과 부딪히는 경우에 그 충격에 의해서 장애물의 존재를 인식하는 방식이기 때문에, 기계식 범프로서의 물리적인 특성상 이러한 상황을 정확히 감지하기가 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 로봇 청소기가 동작 중에 장애물에 접촉한 상태에서 바퀴가 미끄러지면서 전진을 하지 못하는 것을 감지할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 하며, 구체적으로는 로봇청소기 바퀴가 미끄러지는 것을 청소기 본체의 하부에 장착된 캐스터를 이용하여 감지할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 본체의 하부에 구비되어 본체를 이동시키는 바퀴; 상기 본체의 하부에 장착되어 상기 바퀴와 함께 본체를 지지하는 캐스터; 및 상기 캐스터의 회전을 감지하는 센서;를 포함하여, 상기 캐스터의 회전을 감지함으로써 상기 바퀴의 미끄러짐 여부를 판단하는 로봇 청소기를 제공한다.

또한, 본 발명의 로봇청소기는 상기 청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 자유롭게 회전할 수 있는 캐스터 장착부재를 더 포함하고, 상기 캐스터는 상기 캐스터 장착부재에 장착되어서 상기 청소기 본체의 이동시 지면과의 마찰로 인해 회전하게 된다.

그리고, 상기 캐스터에는 마그넷이 장착되고, 상기 마그넷의 회전을 감지하는 홀센서를 더 포함할 수 있다.

또는, 상기 캐스터의 표면은 복수개의 색으로 도색되고, 상기 캐스터 표면의 색을 감지하는 포토센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 청소기 본체와 캐스터 장착부재 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄 성력을 제공하는 스프링이 구비될 수 있다.

그리고, 본 발명은 본체의 하부에 구비되어 본체를 이동시키는 바퀴; 상기 본체의 하부에 장착되어 상기 바퀴와 함께 본체를 지지하며, 본체의 이동시 지면과의 마찰로 인해 회전하는 캐스터; 상기 캐스터의 회전력을 전달받아 회전하는 롤러; 및 상기 롤러의 회전을 감지하는 센서;를 포함하여, 상기 롤러의 회전을 감지함으로써, 상기 바퀴의 미끄러짐 여부를 판단하는 로봇 청소기를 제공한다.

본 발명의 로봇청소기는 상기 청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 자유롭게 회전할 수 있는 캐스터 장착부재를 더 포함하고, 상기 캐스터 및 롤러는 상기 캐스터 장착부재에 장착될 수 있다.

그리고, 상기 롤러에는 마그넷이 장착되고, 상기 마그넷의 회전을 감지하는 홀센서를 더 포함할 수 있고, 또는 롤러의 표면은 복수개의 색으로 도색되고, 상기 롤러 표면의 색을 감지하는 포토센서를 더 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 캐스터의 회전력은 벨트나 기어를 이용하여 상기 롤러로 전달할 수 있고, 상기 로봇청소기 본체와 캐스터 장착부재 사이에는 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링이 구비되어 있다.

본 발명은 상기 구성에 의해서, 로봇 청소기가 장애물에 붙어서 전진이나 회전동작을 못하면서 바퀴가 미끄러지는 것을 용이하게 감지할 수 있는 효과가 발생한다. 또한 모든 로봇청소기는 바퀴와 함께 청소기 본체를 지지하여 이동시키기 위해서 본체의 하부에 캐스터를 구비하고 있으므로 이러한 캐스터를 이용하여 바퀴의 미끄러짐을 감지할 수 있어서 추가적인 비용이나 추가적인 구성이 요구되지 않는 유리한 효과가 발생한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 외관 모습이며, 도 2는 도 1의 로봇청소기의 하부면의 모습이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 로봇청소기(10)는, 외관을 형성하는 청소기 본체(11) 내부에 청소구역의 오물을 흡입하여 이를 저장하는 구성들이 내부에 구비되어 있다. 청소기 본체(11)를 보면, 지름에 비해 상대적으로 높이가 낮은 원통형 즉, 납작한 원통형으로 이루어지고, 상기 청소기 본체(11) 내부에는 흡입장치, 상기 흡입장치의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입 노즐, 그리고 상기 흡입 노즐에서 흡입된 공기 중의 이물질을 집진하는 집진부 등이 장착되어 있다. 이러한 로봇청소기 내부의 구성들은 위에서 설명한 종래의 일반적인 로봇청소기의 구성과 유사하므로 이에 대해서는 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 청소기 본체(11)의 외주면에는 실내의 벽이나 장애물과의 거리를 감지하는 센서(12)와 충돌시 충격을 완충하는 범퍼(13)가 구비되고, 상기 청소기 본체(11)의 양측 하부에는 각각, 상기 로봇청소기(10)의 이동을 위한 좌측 및 우측 구동 바퀴(15,16)가 구비된다. 여기서, 상기 좌, 우측 구동 바퀴(15,16)는 각각, 제어부(미도시)에 의해 제어되는 별개의 두 개의 모터에 의해서 회전하도록 제어됨으로써, 로봇청소기(10)가 스스로 방향 전환을 하면서 실내의 청소를 수행한다.

그리고, 상기 청소기 본체(11)의 하부면에는 적어도 하나의 캐스터유닛(100)이 구비되어, 상기 로봇 청소기 본체를 지지함과 동시에 청소기 본체와 바닥 사이의 마찰을 최소화하면서 상기 로봇청소기의 움직임을 안내한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 캐스터유닛(100)를 도시하고 있다.

본 발명에 일 실시예에 따른 캐스터유닛(100)는, 로봇청소기 본체의 좌우측에 구비된 바퀴(15,16)와 함께 로봇청소기 본체를 지지하면서 로봇청소기 이동시 지면과의 마찰로 회전하는 캐스터(120)와 상기 캐스터를 본체에 연결하는 캐스터 장착부재(110)를 포함한다. 상기 캐스터(120)는 대략 원통형상이며 지면과 접촉하면서 자유롭게 회전할 수 있도록 상기 캐스터 장착부재(110)에 장착된다. 그리고, 상기 캐스터 장착부재(110)는 로봇청소기 본체(11)에 장착되되, 본체(11)의 하부면에 수직한 축을 기준으로 360도 회전 자유롭게 장착된다. 이러한 구성에 의해서, 상기 캐스터(120)는 로봇청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 회전이 자유로우면서, 또한 로봇청소기 이동시 캐스터 장착부재를 기준으로도 자유롭게 회전할 수 있는 구조가 된다.

본 발명의 상기 캐스터유닛(100)은 상기 캐스터 장착부재(110)의 상측에 캐스터의 회전을 감지하는 감지센서를 장착하기 위한 센서 장착부재(130)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 캐스터(120)에는 마그넷(125)이 구비되고, 상기 센서 장착부재(130)에는 홀센서(135)가 구비된다. 로봇청소기의 바퀴(15,16)가 회전하여 로봇청소기 본체(11)가 이동하게 되면, 상기 캐스터(120)는 지면과 접촉하면서 회전하게 되고, 상기 캐스터의 내부에 구비된 마그넷(125)이 형성하는 자계가 변화하 게 된다. 그러면, 이러한 자계의 변화를 상기 센서 장차부재(130)에 장착된 홀센서(135)가 감지하여서 이를 로봇청소기의 제어부(미도시)로 전송하게 된다. 그리고, 로봇청소기가 이동하는 중에는 홀센서가 감지하는 신호는 지속적으로 변화하거나 일정한 패턴을 보이게 되나, 로봇청소기가 정지한 상태에서는 캐스터가 회전하지 않으므로 홀센서가 감지하는 신호가 변화가 없게 된다. 이러한 차이를 이용하여, 상기 홀센서가 상기 마그넷이 형성하는 자계를 감지함으로써, 로봇청소기의 제어부는 상기 캐스터(120)가 회전하는지 여부를 인식할 수 있게 되는 것이다.

만약에 로봇청소기가 이동중에 장애물을 만나거나 기타 다른 상황으로 로봇청소기 본체(11)는 정지한 상태에서 로봇청소기 하부의 바퀴(15,16)가 회전하는 상황이라면 즉, 로봇청소기의 바퀴(15,16)는 미끄러지면서 회전하되 본체(11)는 제자리에 있는 상황이라면, 이때는 상기 캐스터(120)도 회전을 멈추게 되므로 홀센서가 마그넷이 형성하는 자계를 감지하여 청소기 본체가 미끄러짐 상태(즉, 청소기 본체 멈춤 상태)라는 것을 알 수 있게 된다.

상기 마그넷(125)과 홀센서(135)는 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 캐스터(120)에 구비되는 마그넷(125)은 캐스터의 내부에 캐스터 길이방향을 따라 복수개 구비될 수도 있고, 상기 홀센서(135)는 상기 센서 장착부재(130)에 방사상으로 복수개 구비될 수도 있을 것이다.

또한, 상기 청소기 본체(11)와 캐스터 장착부재(110) 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링(미도시)이 구비될 수 있다. 로봇청소기가 바닥에 굴곡이 있는 지역을 이동할 때, 상기 스프링에 의해서 상기 캐스터 장착부재(110) 는 상하로 탄성력을 받으면서 움직일 수 있게 되고, 따라서 상기 개스터(120)는 항상 지면과 접촉한 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 캐스터(120)의 표면을 복수개의 색깔로 도색하고, 상기 센서 장착부재(130)에는 상기 도색된 색깔의 변화를 감지하는 포토센서를 구비하여, 상기 포토센서가 상기 캐스터 회전에 따른 캐스터 표면의 색 변화를 감지함으로써, 상기 캐스터의 회전여부를 감지할 수도 있을 것이다. 로봇청소기가 상기 캐스터의 회전여부를 감지하여 로봇청소기의 바퀴의 미끄러짐 여부를 감지하는 방법은 위에서 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캐스터유닛(200)의 사시도이며, 도 5는 상기 캐스터유닛의 측면도이며, 도 6은 상기 캐스터유닛을 아래쪽에서 바라본 모습이다.

본 실시예에 따른 캐스터유닛(200)는, 로봇청소기 본체의 좌우측에 구비된 바퀴(15,16)와 함께 로봇청소기 본체를 지지하면서 로봇청소기 이동시 지면과의 마찰로 회전하는 캐스터(221)와 상기 캐스터를 본체에 연결하는 캐스터 장착부재(210)를 포함한다. 그리고, 상기 캐스터 장착부재(210)는 로봇청소기 본체(11)에 장착되되, 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 360도 회전 자유롭게 장착된다. 이러한 구성에 의해서, 상기 캐스터(221)는 로봇청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 회전이 자유로우면서, 또한 로봇청소기 이동시 캐스터 장착부재를 기준으로도 자유롭게 회전할 수 있는 구조가 된다. 또한, 상기 청소기 본체와 캐스터 장착부재(110) 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링(미도시)이 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 캐스터 장착부재(210)에는, 상기 캐스터(221)가 회전하면 상기 캐스터로부터 회전력을 전달받아서 함께 회전할 수 있는 롤러(223)가 일측에 구비된다. 상기 롤러(223)는 상기 캐스터와 벨트(225)에 의해서 서로 연결되어서 회전력을 전달받는다. 상기 캐스터와 롤러는 각각 일측에 벨트(225)를 연결할 수 있는 벨트연결부(222,224)를 구비하고 있다. 본 실시예에서는 상기 캐스터와 상기 롤러가 서로 벨트에 의해서 연결되어서 회전력을 전달받는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 캐스터의 회전력이 기어 전동방식에 의해서 상기 롤러로 전달되는 것도 가능하다. 다만, 상기 롤러는 바닥의 오물들이 묻지 않도록 바닥에는 직접 접촉하지 않도록 일정거리 이격되어 있는 상태가 바람직하다.

그리고, 상기 캐스터 장착부재(210)의 상측에 캐스터의 회전을 감지하는 감지센서를 장착하기 위한 센서 장착부재(230)를 더 포함한다. 그리고, 상기 롤러(223)에는 마그넷(미도시)이 구비되고, 상기 센서 장착부재(230)에는 홀센서(미도시)가 구비된다. 로봇청소기의 바퀴(15,16)가 회전하여 로봇청소기 본체(11)가 이동하게 되면, 상기 캐스터(221)는 지면과 접촉하면서 회전하게 되고, 상기 캐스터의 회전은 벨트(225)에 의해서 상기 롤러(223)로 전달되어 롤러가 회전한다. 그러면, 상기 롤러의 내부에 구비된 마그넷이 형성하는 자계가 변화하게 되고, 이러한 자계의 변화를 상기 센서 장차부재(230)에 장착된 홀센서가 감지하게 된다. 그 리고, 로봇청소기가 이동하는 중에는 홀센서가 감지하는 신호는 지속적으로 변화하거나 일정한 패턴을 보이게 되나, 로봇청소기가 정지한 상태에서는 캐스터가 회전하지 않으므로 홀센서가 감지하는 신호가 변화가 없게 된다. 이러한 차이를 이용하여, 상기 캐스터(221)가 회전하는지 여부를 인식할 수 있게 되는 것이다.

이러한 원리로, 로봇청소기 본체(11)는 정지한 상태에서 로봇청소기 하부의 바퀴(15,16)가 회전한다면 즉, 로봇청소기의 바퀴(15,16)는 미끄러지면서 회전하되 본체(11)는 제자리에 있는 상황이라면, 상기 롤러(223)도 회전을 멈추게 되므로 홀센서가 마그넷이 형성하는 자계를 감지하여 청소기 본체가 미끄러짐 상태(즉, 청소기 본체 멈춤 상태)라는 것을 알 수 있게 된다.

그리고, 상기 롤러(223)의 표면을 복수개의 색깔로 도색하고, 상기 센서 장착부재(230)에는 상기 도색된 색깔의 변화를 감지하는 포토센서를 구비하여 상기 로봇청소기 바퀴가 미끄럼 상태인지 여부를 감지할 수도 있다. 또한, 상기 청소기 본체와 캐스터 장착부재(210) 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링(240)이 구비될 수 있다. 이러한 포토센서 및 스프링을 이용하여 로봇청소기의 바퀴 미끄럼 상태를 판단하는 원리는 위에서 설명한 내용과 동일하거나 유사하므로 의 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

로봇청소기 하부면에서 지면과 직접 접촉하는 캐스터에 마그넷이나 도색이 된 경우에는 캐스터 표면에 지면의 오물이 묻거나 도색이 훼손되면, 캐스터 회전을 감지하는 센서의 감지 성능이 떨어지게 되는데, 본 실시예에 따르면, 마그넷이나 도색이 바닥에 직접 접촉하는 캐스터가 아니라 바닥에서 이격된 롤러에 설치됨으로 써 이러한 문제를 예방할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기의 외관 모습이며,

도 2는 도 1의 로봇청소기의 하부면의 모습이며,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 로봇청소기에 장착되는 캐스터유닛의 사시도이며,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 로봇청소기에 장착되는 캐스터유닛의 사시도이며,

도 5는 도 4의 측면도이며,

도 6은 도 4의 상기 캐스터유닛을 아래쪽에서 바라본 모습이다.

Claims (11)

1. 본체의 하부에 구비되어 본체를 이동시키는 바퀴;

   상기 본체의 하부에 장착되어 상기 바퀴와 함께 본체를 지지하는 캐스터; 및

   상기 캐스터의 회전을 감지하는 센서;를 포함하여,

   상기 캐스터의 회전을 감지함으로써, 상기 바퀴의 미끄러짐 여부를 판단하는 로봇 청소기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 자유롭게 회전할 수 있는 캐스터 장착부재를 더 포함하고,

   상기 캐스터는 상기 캐스터 장착부재에 장착되어, 상기 청소기 본체의 이동시 지면과의 마찰로 인해 회전하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 캐스터에는 마그넷이 장착되고,

   상기 마그넷의 회전을 감지하는 홀센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 캐스터의 표면은 복수개의 색으로 도색되고,

   상기 캐스터 표면의 색을 감지하는 포토센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 청소기 본체와 캐스터 장착부재 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
6. 본체의 하부에 구비되어 본체를 이동시키는 바퀴;

   상기 본체의 하부에 장착되어 상기 바퀴와 함께 본체를 지지하며, 본체의 이동시 지면과의 마찰로 인해 회전하는 캐스터;

   상기 캐스터의 회전력을 전달받아 회전하는 롤러; 및

   상기 롤러의 회전을 감지하는 센서;를 포함하여,

   상기 롤러의 회전을 감지함으로써, 상기 바퀴의 미끄러짐 여부를 판단하는 로봇 청소기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 청소기 본체의 하부면에 수직한 축을 기준으로 자유롭게 회전할 수 있는 캐스터 장착부재를 더 포함하고,

   상기 캐스터와 롤러는 상기 캐스터 장착부재에 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 롤러에는 마그넷이 장착되고,

   상기 마그넷의 회전을 감지하는 홀센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 롤러의 표면은 복수개의 색으로 도색되고,

   상기 롤러 표면의 색을 감지하는 포토센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 캐스터의 회전력을 상기 롤러로 전달하기 위한 벨트 또는 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 본체와 캐스터 장착부재 사이에는, 캐스터 장착부재에 탄성력을 제공하는 스프링이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.

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