KR20110048384A - 로봇가습기 충전과 물공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율적으로 이동하면서 가습처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 로봇가습기에 관한 것으로, 로봇가습기의 동작을 원격에서 제어하기 위한 원격 제어신호를 발생하는 리모컨과, 각방 주변의 온도를 검출하는 온도센서와 주변의 습도를 검출하는 습도센서를 구비하고, 상기센서의 제어부와 상기 제어부에서 생성한 신호를 로봇가습기로 전송하는 것을 포함하는 센서모듈과, 물 자동공급과 자동충전 기능을 가지는 빌트인 방식의 충전장치를 포함하고; 자율이동을 위한 구동부와 온도 및 습도등 환경적 특성을 검출하기 위한 환경센서와 물을 저장할 수 있는 물 저장부와 상기센서 모듈에서 전송하는 신호를 수신할 수 있는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇가습기를 제공한다.

로봇가습기, 빌트인

Description

로봇가습기 충전과 물공급 시스템{Robot humidifier charging and water supply system}

본 발명은 실내 전체의 온도와 습도를 센서모듈(경제지표)로 검출하여 이를 무선신호로 이동로봇에 전달하는 센서모듈과 물공급과 충전을 자동으로 제어하는 로봇 가습기를 제공하는 데 있다.

본 발명은 자동 물공급장치를 구비한 로봇가습기에 관한 것으로, 특히 충전과 물공급을 자동으로 해주고 주변의 온도와 습도를 검출하여 로봇으로 전송하는 센서모듈; 룸인디게이터를 포함하는 로봇가습기에 관한 것이다.

일반적으로, 가습기는 건조한 실내공간을 적정한 습도로 유지시켜 주기 위해 습기를 분무하는 장치로서, 물을 증발시키는 원리에 따라 원심분리식, 초음파식, 가열식, 필터기화식, 복합식 등이 있다.

상기 원심분무식 가습기는 흡인한 물을 원심력으로 날려서 내벽에 부딪히게 함으로써 물을 증발시키며, 상기 초음파 가습기는 소정 주파수의 전기신호를 물속에 놓인 진동자로 전달하여 진동자를 진동시킴으로써 물을 증발시킨다. 상기 가열식은 히터나 전극봉으로 물을 가열시켜 증기를 발생시키며, 필터 기화식 가습기는 젖은 필터로 공기를 통과시켜 바람으로 물을 증발시키며, 복합식은 상기 두 가지 이상의 방식을 혼용하여 사용하는 가습 방식이다.

이러한 가습기들은 실내의 적정습도를 유지하여 쾌적한 실내환경을 만들기 위한 것으로, 대부분 실내의 어느 한 부분에 고정시켜 사용되나 가습기를 어느 한 부분에 고정시켜 사용할 경우, 특별한 대류현상을 발생시키지 않는 한 가습기가 설치된 일정부분에 국한된다. 따라서 실내의 습도가 불균일하게 되어 가습의 효율성이 떨어지게 된다.

한편, 종래에는 로봇청소기라 하여 일정 구역의 바닥면을 먼지 등의 이물질을 흡입 청소하는 청소기능을 갖는 로봇이 많이 상용화되어 사용되고 있으나, 이동하며 습도 조절기능을 갖고 균일하게 가습하며, 습도 조절 기능을 갖는 이동로봇과 통신기능을 갖추고 온도 및 습도 센서 모듈을 각 방 및 여러 지역에 배치하여 검출된 습도 신호를 로봇으로 보내 호출하는 로봇, 즉 로봇가습기 및 온도, 습도 센서를 포함한 룸인디게이터는 아직 제안 및 개발되지 않은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로, 실내 전체를 균일하게 가습할 수 있는 이동로봇을 제공하며, 빌트인 정수기를 충전대로 활용하여 자동 물공급 및 자동 충전을 하고 온도와 습도센서를 포함하는 센서모듈을 여러 장소에 분산 배치하여 얻은 습도 정보를 로봇에 전송하여 습도가 낮은 지역을 우선 가습하며 가습 방향을 조절하는 로봇가습기의 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

로봇가습기의 동작을 원격에서 설정 및 제어하기 위한 리모컨과, 로봇 가습기 주변의 습도를 검출하기 위한 습도센서와 온도센서를 장착하고, 로봇 주변의 장애물을 검출하기 위한 장애물 감지센서와 낭떠러지를 회피하기 위한 감지센서와, 상기 로봇 가습기의 동작을 설정 및 제어하기 위한 키 신호를 발생하는 키 조작부와, 각 방의 온도와 습도를 검출하여 로봇가습기를 호출하기 위한 통신장비를 구비한 센서모듈 시스템인 룸인디게이터를 포함하며, 이때 상기 룸인디게이터에서는 로봇을 호출하여 근접지역으로 유도하기 위한 적외선, 자력, 초음파센서 등을 사용하며 오염감지, 습도감지, 가스감지, VOC감지 기능을 갖추고 있다. 상술한 룸인디게이터들은 각기 다른 무선신호를 송출하며 근접신호인 적외선센서 정보로 위치를 파악할 수 있는 위치인식 기능을 겸비하고 있다. 로봇가습기의 가습방식은 필터를 통해 유입되는 정화된 공기를 기화식 필터에 바람을 송풍하여 공기정화 기능이 있 으며, 물의 오염을 검출하는 오염센서와, 공기필터의 오염상태 및 교환주기를 검출하는 센서가 있으며, 물의 오염을 막기 위해 Water Filter System으로 자동세척과 자동살균 기능을 제공한다. 상술한 저수통은 수위 조절센서로 물의 양을 파악하여 물이 부족할 경우 물공급 기능과 자동 충전기능이 있는 충전스테이션으로 이동하여 물을 자동 공급받는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동충전과 물공급 스테이션을 구비한 로봇가습기에 의하면, 이동로봇에 물공급과 동시에 충전하고, 충전 및 물 공급중일 때도 가습을 함으로써 로봇 가습기의 지속적인 가습이 가능하다.

또한, 빌트인 방식의 충전스테이션 정수기의 정화된 물을 사용하여 가습함으로써 별도의 정화장치 없이도 위생적인 가습이 가능하고, 로봇 주변의 습도를 검출하여 가습의 강약을 자동제어 할 뿐만 아니라 센서 모듈인 인디게이터를 사용함으로써 로봇과 먼 거리의 습도를 검출하여 로봇에 전달함으로써 실내 전체를 돌아다니며 골고루 가습이 가능하다. 로봇가습기가 이동중 가습 된 공기를 배출함에 있어 배출방향을 제어하여 전기, 전자, 가전제품의 금속장치 주변을 인식하여 공기 배출 방향을 제어하여 가습방향을 변경하는 효율적인 가습을 할 수 있다.

이상에서 실시 예를 통해 설명한 본 발명의 기술적 범위는 상기 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청 구 범위에 기재된 범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 자율주행하는 이동로봇; 상기 로봇이 이동하게 지지하며, 상기 본체를 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 상기 로봇 본체에 설치되는 가습부; 주변의 온도, 습도, 오염도를 검출하는 센서부; 장애물과 낭떠러지 인식하는 센서부; 로봇과 충전스테이션, 리모컨, 인디게이터와 무선통신하는 통신부; 가습하기 위한 물을 저장하는 저수통; 을 포함한다.

이동 로봇이 물공급 및 충전을 하기 위한 충전스테이션은, 로봇과 통신하기 위한 통신부; 충전부와 인디게이터가 전원선으로 통신하기 위한 PLC부; 이동로봇 가습기에 물을 공급하기 위한 물 공급부; 저장된 물을 정화 및 소독하기 위한 정화부; 물공급과 동시에 충전하기 위한 충전부; 를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1, 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇가습기는, 로봇 본체(도 1), 상기 본체와 결합하는 표시부(1), 조작부(2), 오염검출센서(3), 구동부(4), 가습부(5), 유무선 송수신부(6), 온도 습도센서(7), 물조절부(8), 충전부(9), 장애물 감지부(14), 물저장탱크(15), 수위조절부(8), 충전부(9), IR송수신부(13)를 포함한다.

구동부(4)는 도 2에서 표시된 바와 같이 로봇가습기가 원활하게 이동할 수 있는 수단으로, 한 쌍의 구동바퀴(4)를 각각 회전 구동시키는 한 쌍의 구동모터(미도시)와, 모터제어부로 구성되고 이동가능하게 전방과 후방에서 지지하는 보조바퀴 한쌍(미도시)를 포함한다.

장애물감지부(14)는 이동식 로봇이 이동을 시작하고자 하는 경우, 혹은 이동중인 경우에 이동방향에 존재하는 장애물의 존재를 인식한다. 장애물감지부(14)는 반사 가능한 신호를 송신하고 송신된 신호가 장애물에 부딪혀 반사되어 되돌아와서 수신된 경우, 신호가 송신된 후부터 수신되기까지 소요된 시간을 산출한다. 장애물감지부(14)는 이렇게 산출된 시간이 미리 설정되어 이동로봇에 저장되어 있는 한계 시간보다 작으면 장애물이 존재하는 것으로 인식한다.

이를 위해, 장애물감지부(14)는 초음파를 이용하여 로봇가습기의 이동방향을 중심으로 전방 180도 범위 내에 존재하는 장애물을 감지할 수 있다. 또한, 장애물 감지부(14)는 적외선(Infra Red;IR)신호를 함께 이용하여 초음파 신호에 의해 인식되지 않는 작은 크기의 장애물이나 로봇가습기로부터 근거리에 위치한 장애물을 인식할 수 있다.

또한, 장애물감지부(14)는 위치감지장치(Position Sensing Device;PSD)를 이용하여 로봇가습기의 이동방향에 존재하는 바닥면의 높낮이를 인식해 로봇가습기 시스템이 계단 등에서 추락하는 상황 등이 방지되도록 할 수 있다. 이러한 장애물 감지장치는 일반적인 기술에 의한 것으로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하도록 한다.

구동부(4)는 장애물감지부(14)가 로봇가습기의 이동 방향에 존재하는 것으로 인식한 장애물을 회피하여 로봇가습기를 이동시킨다. 이러한 이동은 직립보행 로봇의 경우 두 개 혹은 그 이상의 다리를 이용하여 이루어질 수도 있고, 바퀴가 부착 된 로봇의 경우 바퀴와 모터 및 방향키를 이용하여 이루어질 수도 있다.

구동부(4)는 로봇가습기의 목적지가 특정되지 않은 경우 단순히 장애물과 로봇가습기가 충돌하지 않도록 이동 방향을 전환 시킬 수 있다.

물 조절부(8)는 마그네틱 센서와 IR센서로 물의 양을 확인하여 부족할 경우 충전스테이션에서 물을 보충받으며 충전을 하며 물로 가습을 하기 위한 장치로 초음파진동자(5)로 물을 진동시켜 가습을 하는 역할을 수행한다. 물 조절부(8)는 물 저장탱크(15) 및 초음파 진동자(5)를 포함할 수 있다.

습도제어부(7)는 로봇가습기가 이동중인 공간에서 공기 중 습도가 허용 가능한 것으로 설정된 습도 이하인 경우 공기 중 습도를 높인다. 예를 들어, 이동중인 공간에서 습도와 온도를 파악하여 미리 저장된 온도 대비 적당한 습도를 맞추며, 습도가 40% 이하인 경우 위 지역에서 습도가 60% 이상이 될 때까지 위 지역의 습도를 높일 수 있다.

표시부(1)는 로봇시스템의 상태를 나타내는 곳으로 온도,습도(7),오염상태(2) 표시와 충전량(9), 물 조절부(8)의 물의 양과 조작부(3)을 포함한다.

유무선 송수신부(6)는 RF리모컨 송수신부와 충전스테이션(12)와 인디게이터부와의 유무선통신을 하며, 특히 충전스테이션과 인디게이터간의 전력선통신(44) PLC(Power Line Communication)을 통하여 인디게이터의 센서정보를 무선뿐만 아니라 유선으로 네트워크 통신이 가능하다.

도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 그림과 그 구성을 도시한 블록선도이다. 구체적으로 도 1, 도 2는 로봇가습기에 관한 것이고, 도 3, 도 4,도5 는 로봇 물과 전원을 보충하는 충전스테이션과 외부감지장치 기능을 수행하는 것에 관한 것이다.

도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇가습기의 충전스테이션은 조작부(32), 온습도센서(35), 물공급을 제어하는 유압밸브를 포함하는 물공급부(40), IR 송신부(33, 34), 충전단자(36), 유무선송수신부(37), 전원부(38)로 구성되어 있다.

도 4의 조작부는 표시부를 포함하고 있으며 충전스테이션 상태와 주변의 온습도의 상태를 LED로 나타낸다.

상기 IR송수신부(33, 34)는 IR원거리 송신부(33)와 IR근거리 송신부(34)로 나누어 로봇가습기가 충전스테이션에 도킹하기 위해 우선 원거리 송신부로부터 신호를 받아 충전스테이션 유도하고 근접한 로봇가습기를 정확하게 도킹하기 위해 IR 근거리 송신부(34)를 활용한다.

상술한 IR 송수신부는 로봇의 배터리 전원이 부족할 경우 충전스테이션 무선 송수신부(37)로 데이터를 보내면 충전스테이션은 로봇이 도킹할 수 있는 IR 원거리 신호와 IR근거리 신호를 보내 로봇을 유도한다.

충전단자(36)는 전원부(38)를 포함하고 있으며 전원부(38)는 AC전원을 로봇이 사용하는 DC전원으로 변경하여 로봇이 충전할 수 있게 하며, 충전단자 3개 중 하나는 RS-232 통신으로 로봇이 제대로 도킹하였는지를 확인한 후 로봇에 이 정보를 보냄과 동시에 충전스테이션은 전원 공급과 더불어 물공급을 시작한다.

도 6 은 빌트인 방식의 충전스테이션으로 일반 정수기를 활용하여 깨끗한 양 질의 물을 로봇가습기가 공급받을 수 있는데 그 구성은 정수기(51), 정수된 물을 보관하는 물통(52), 로봇에 물을 공급하는 물공급부(53), 로봇에 물을 보관하는 물통(54)으로 구성되어 있다.

도 7 과 도 8은 상술한 인디게이터로서 조작부(61), IR원거리 송신부(62), IR근거리 송신부(63), 유무선 송수신부(64), 전원부(65), 환경센서(66)를 포함한다.

상술한 조작부(61)는 가습이 필요할 때 로봇을 호출하는 수동모드와 주변의 습도 및 온도, 오염상태를 자동으로 파악하는 자동 모드로 되어 있고, IR원거리 송신부(62)는 앞서 상술한 바와 같이 로봇을 먼 거리로부터 식별하여 유도하는 기능과 가까운 거리에서 유도하기 위해 IR근거리송신부(63)을 사용하며, IR송신부는 로봇가습기를 호출하는 시점부터 작동하게 된다.

유무선 송수신부는(64) 로봇을 호출하기 위한 RF통신과 인디게이터와 충전스테이션이 서로 PLC(Power Line Communication)통신으로 각 지역의 습도와 오염정보를 교환하여 가장 습도가 낮고 오염이 심한 지역부터 가습 및 정화하기 위해 로봇을 호출한다.

상술한 충전기 또는 인디게이터에서 송신하는 원거리 및 근거리 적외선 신호를 기초로 통신영역 및 위치를 구분한다. 즉 충전기의 'A' 신호의 경우 '10XX0000', 'B'신호는 '10XX0000', 제 1인디게이터 'C'신호의 경우 '10XX0001', 'D'신호의 경우 '01XX0001'등과 같이 설정함으로써 충전기와 각 인디게이터 각각을 구분한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예로서, 로봇 가습기가 인디게이터에 의해 호출되었을 때 인디게이터가 설치된 지역으로 이동하고 상기 지역을 가습하는 방법의 흐름도를 도시한다.

로봇 가습기는 사용자의 작업지시나, 환경센서의 호출이 없는 경우에는 충전 및 베이스스테이션에 충전단자를 접촉한 상태로 대기하면서(S111), 로봇가습기 본체의 센서에 의해 가습이 필요하다고 판단되면(S112) 가습을 시작한다(S116).

현 위치의 가습이 불필요하고, 인디게이터로부터 호출신호를 수신하면(S113), 환경센서가 설치된 지역으로 이동하고(S115), 인디게이터에서 송출되는 신호를 감지하면 이동 완료로 판단하고(S115), 가습을 시작한다(S116).

가습 처리 중에 적정습도라고 판단할 수 있는 상태가 되거나(S117), 혹은 가습을 위한 물이 부족하다고 판단되면(S118) 가습모드를 해제하고(S119), 충전 및 베이스 스테이션으로 이동한다(S120). 충전 및 베이스스테이션으로 이동이 완료되면 물 보충을 시작한다(S121).

물공급이 완료되고, 이전 가습 처리 중이던 지역에 대한 처리 완료되지 않은 상태이면(S122), 해당 지역으로 복귀하여 가습처리를 완료하고 충전 및 물공급 베이스스테이션으로 재복귀하여 종료한다.

이상에서 실시 예를 통해 설명한 본 발명의 기술적 범위는 상기 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구 범위에 기재된 발명의 범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 로봇가습기의 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 로봇가습기의 후면도,

도 3은 도 1에 도시된 로봇가습기의 제어시스템을 설명하기 위한 블록도,

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 충전스테이션의 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 충전스테이션의 제어시스템을 설명하기 위한 블록도,

도 6은 도 4의 정수기 빌트인 충전스테이션의 사시도,

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인디게이터의 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 인디게이터의 제어시스템을 설명하기 위한 블록도,

도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 방법을 도시한 흐름도.

Claims (6)

1. 이동하는 방향에 존재하는 장애물의 존재를 인식하는 수단;

   이동하는 방향에 존재하는 낭떠러지의 존재를 인식하는 수단;

   상기 인식되는 장애물을 회피하며 이동하는 수단;

   저수통 물의 수위 조절센서와,

   습도와 온도를 검출하는 센서와,

   주간, 야간을 인식하는 센서와,

   이동로봇에 물을 저장하는 저수통과,

   상기 이동중인 공간에서 공기 중의 습도와 온도를 검출 가능한 것으로 설정된 습도 이하인 경우 가습과 공기 청정을 하는 수단과 이동로봇에 저수통을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동로봇을 이용한 가습 시스템;
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이동식 로봇을 이용한 가습 시스템은 이동 중인 공간에서 물과 전원이 부족할 경우 자동 급수 및 자동충전을 하는 수단; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 가습 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 물의 오염을 방지하는 필터 시스템과 자외선 램프로 자동살균하는 것을 특징으로 하는 로봇 가습기.
4. 제 2항에 있어서 기존의 타워형 정수기에 자동충전 기능을 추가하여 빌트인 하는 것을 특징으로 하는 가습 시스템.
5. 제 1항에 있어서 센서모듈은,

   주변의 온도를 검출하는 온도센서와,

   주변의 습도를 검출하는 습도센서와,

   주변 공기의 오염을 검출하는 오염센서와,

   로봇을 호출하는 무선통신 장치와,

   근접한 로봇을 유도하는 적외선 센서를 구비한 센서모듈을 여러 지역에 분산 배치하여 각 지역의 온도, 습도, 오염도를 판단하여 로봇을 호출 그 지역을 가습 및 청정하는 이동 로봇.
6. 제 1항에 있어서 가습방향의 조정부는,

   물 조절부에서 유체를 증발시키는 증발기에서 배출관용 홀의 방향을 제어하여 가습 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 로봇 가습기.

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