KR20120018248A - 진공 청소기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체에 대한 핸들부의 상대위치 및 상대위치 변화를 인식하여 핸들부에 이동에 따라서 상기 본체가 자동적으로 이동할 수 있는 진공청소기에 관한 것이다.

Description

진공 청소기{ A vacuum cleaner}
본 발명은 진공청소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체에 대한 핸들부의 상대위치 및 상대위치 변화를 인식하여 핸들부에 이동에 따라서 상기 본체가 자동적으로 이동할 수 있는 진공청소기에 관한 것이다.
진공청소기는 본체에 마련되는 진공모터의 진공압에 의하여 피청소면에 존재하는 이물질을 흡입하여 제거하는 전기제품이다.
진공청소기는 그 구조에 따라서 업라이트 타입과, 캐니스터 타입이 있다. 업라이트 타입은 흡입노즐과 본체가 한 몸체로 되어 있는 진공청소기이며, 상기 캐니스터 타입은 흡입노즐과 본체가 탄성재질의 연결호스으로 연결되어 있는 경우이다.
캐니스터 타입의 경우, 핸들이 본체에 마련되어 있으며, 통상적으로 본체를 밀면서 피청소면을 청소한다.
반대로, 캐니스터 타입은 핸들부가 본체와 이격되어 있다. 따라서, 사용자가 핸들부를 움직여 흡입노즐의 이동방향을 조절하면, 연결호스에 의하여 핸들부와 연결된 본체가 끌어당겨지면서 핸들부 이동방향으로 이동한다.
이와 같은 캐니스터 타입의 경우, 본체의 무게로 인하여 사용자가 원하는 만큼 본체 및 흡입노즐의 이동이 이루어지기 어려운 단점이 있다.
또한, 통상적으로 본체가 사용자보다 뒤에 존재하는데, 사용자가 뒷걸음질치다가 상기 본체에 걸리는 경우가 있기 때문에 사용자의 불편함을 초래한다는 문제점도 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 핸들부 조작에 대응하여 자동적으로 움직일 수 있는 본체를 구비한 진공청소기를 제공하여 사용자의 편의성을 높이는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 흡입노즐과 연결되는 핸들부와;상기 핸들부와 연결호스에 의하여 연결되는 본체와; 상기 본체에 마련되는 바퀴를 구동시키는 구동부와; 상기 핸들부과 상기 본체에 각각 마련되어 상호 간에 초음파를 이용하여 통신하는 송신부 및 수신부와;상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하고, 상기 초음파 통신결과로부터 도출되는 상기 송신부와 상기 수신부 간의 거리 데이터를 삼변측량법에 적용하여 상기 본체에 대한 상기 핸들부의 상대위치 및 상대위치의 변화를 인식하며, 상기 핸들부의 상대위치 변화에 대응하여 상기 본체가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신부는 복수개로 구성되되, 상호 이격되는 상태로 상기 본체에 구비되고, 상기 송신부는 적어도 1개 이상으로 구성되어 상기 핸들부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 송신부로부터 송신되어 상기 수신부에서 수신되는 초음파의 속도를 상기 송신부의 송신시간부터 상기 수신부 까지의 수신시간까지의 시간으로 나누어 상기 송신부와 상기 수신부간의 거리를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 본체에 구비되는 각 수신부는 상기 송신부와 동시에 통신을 수행하거나 또는 교번적으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신부는 복수 개로 구성되며, 상호 이격되어 배치되는 제1송신부와 제2송신부로 구성되되, 상기 제1 송신부와 상기 제2송신부는 상기 핸들부에 마련되 지지대의 양 측에 상호 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지대는 상기 핸들부에 고정되어 배치되어, 상기 핸들부의 이동궤적에 따라 움직일 수 있도록 마련되되,
상기 제어부는 상기 제1송신부의 상기 본체에 대한 상대위치 및 상기 제2송신부의 상기 본체에 대한 상대위치를 비교하여 상기 핸들부의 회전여부 및 회전방향을 감지하여 그에 따라서 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 본체에 마련되어 상기 본체 외부로 초음파를 방출하는 보조 송신부를 더 포함하고, 상기 수신부는 상기 보조 송신부로부터 방출되어 상기 본체 외부의 장애물에 부딪혀 반사되는 초음파를 수신하도록 마련되되,
상기 제어부는 상기 장애물에 부딪혀 반사되는 초음파를 수신하여 상기 본체 주위의 장애물의 위치를 인식하고, 상기 구동부를 제어하여 장애물과 접촉하여 충돌하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신부에서 방출되는 초음파와 , 상기 보조 송신부에서 방출되는 초음파 간에 충돌이 발생하지 않도록 상기 제어부는 상기 송신부와 상기 보조 송신부에서 상호 비동시적으로 초음파를 방출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 송신부와 상기 수신부간의 초음파 통신으로 인하여 상기 본체에 대한 핸들부의 상태 위치 인식이 종료된 이후에, 상기 보조 송신부에서 초음파가 방출되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 핸들부에 마련되고, 상기 제어부와 연결되어 상기 핸들부의 이동궤적을 감지하는 모션센서를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 모션센서에서 전달된 상기 핸들부의 이동방향 또는 회전방향 정보에 따라서 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신부는 복수 개로 구성되되, 상호 이격되는 상태로 상기 본체에 구비되고, 상기 수신부는 적어도 1개 이상으로 구성되어 상기 핸들부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 각 수신부와 상기 송신부간의 초음파 통신이 순차적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 핸들부와 상기 본체간의 거리가 소정기준 범위를 초과한 경우, 상기 구동부를 제어하여 상기 본체를 상기 핸들부 방향으로 이동시키도록 제어하고, 상기 핸들부와 상기 본체간의 거리가 소정 기준범위 미만인 경우, 상기 구동부를 제어하여 상기 본체를 핸들부 반대방향으로 이동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
본 발명에 의한 진공청소기는 사용자가 핸들부를 이동시키는 경우, 본체가 상기 핸들부를 따라서 자동으로 이동하기 때문에 사용자가 힘들여 끌 필요 없다는 장점이 있다.
또한, 사용자가 뒷걸음질 칠 때, 본체가 자동적으로 이동하기 때문에 사용자가 걸릴 염려도 없어진다.
그리고, 용이하게 장애물 위치를 파악하고, 장애물과 본체와의 거리를 감지 하여 장애물 회피함으로써 장애물과의 충돌로 인한 본체의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 핸들부의 회전방향 감지을 감지하여 사용자가 본체를 회전시키지 않아도 자동적으로 회전하여 사용자의 편의성을 높인다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예의 사시도이다.
도2a와 도2b는 삼변측량법의 개념도이다.
도3은 본 발명의 제어부의 제어블록도이다
도4는 본 발명의 제1실시예의 제어블록도이다
도5는 본 발명의 제2실시예의 제어블록도이다.
도6은 본 발명의 제3실시예의 사시도이다.
도7은 본 발명의 제3실시예의 제어블록도이다.
도8은 본 발명의 제4실시예의 제어블록도이다.
도9는 본 발명에서 사용자의 동작에 따른 청소기 본체의 동작을 나타낸 도면이다.
도10은 본 발명의 제5실시예의 제어블록도이다.
도11은 본 발명에서 본체가 전후 방향으로 움직이는 것을 도시한 측면도이다.
도12와 도13은 본 발명의 제어흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.
도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공청소기는 본체(10)와, 흡입노즐(20)과, 상기 흡입노즐(20)와 연결되어 그 길이가 축소 또는 연장될 수 있는 연장관(30)과, 연장관(30)의 일측에 마련되는 핸들부(40)와, 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10)를 연결하는 연결호스(50)를 포함한다.
상기 핸들부(40)는 사용자가 파지 가능할 수 있는 형태로 마련된다.
상기 본체(10)와 상기 핸들부(40)에는 상호간에 초음파를 이용하여 통신할 수 있는 송신부(100)와 수신부(200)가 각각 장착된다.
상기 본체(10)에 송신부(100)가 장착되는 경우, 상기 핸들부(40)에 수신부(200)가 장착되고, 상기 핸들부(40)에 송신부(100)가 장착되는 경우, 상기 본체(10)에 수신부(200)가 장착된다.
상기 본체(10)에는 상기 송신부(100)에서의 초음파 방출 및, 상기 수신부(200)에서의 초음파 수신을 제어하는 제어부(미도시)가 마련된다.
상기 본체(10) 내부와 상기 핸들부(40)는 상기 연결호스(50) 내부에 배치되는 전선(60)에 의하여 연결되는데, 상기 전선(60)에 의하여 상기 제어부(미도시)와 상기 핸들부(40)에 마련되는 송신부(100) 또는 수신부(200)가 연결된다.
그리고, 상기 본체(10) 내부에 마련되는 상기 송신부(100) 또는 수신부(200)도 상기 제어부(미도시)와 연결되어 상기 제어부의 동작명령을 수행한다.
상기 본체(10) 내부의 옆에는 상기 본체의 이동을 담당하는 바퀴(11)가 마련되는데, 상기 바퀴(11)는 상기 본체 내부에 마련되는 모터와 같은 구동부(미도시)에 연결되고, 상기 구동부(미도시)는 상기 제어부(미도시)에 연결되어 상기 제어부의 명령에 근거하여 상기 바퀴(11)를 구동시켜 상기 본체(10)를 이동시킨다.
여기서, 상기 본체(10)에 수신부(200) 또는 송신부(100)가 장착되는 경우에는 상기 본체(10)의 전방측에 2개가 배치되고, 상기 본체의 후방 측에 1개가 배치되는 것이 바람직하나, 이러한 배치형태에만 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 상기 본체(10)에 배치된 상기 수신부(200) 또는 송신부(100)는 상기 핸들부(40)에 마련되는 송신부(100) 또는 수신부(200) 와 초음파 통신을 한다.
상기 핸들부(40)의 송신부(100)가 상기 수신부(200) 방향으로 초음파를 송신하면(또는, 상기 본체(10)에 마련되는 송신부(100)가 상기 핸들부(40)의 수신부(200) 방향으로 초음파를 송신하면), 초음파의 도달거리 및 시간을 근거로 송신부(100)와 수신부(200) 간의 거리를 계산하여, 그 거리 데이터를 삼변측량법에 적용하여 상기 본체에 대한 상기 핸들부(40)의 위치를 인식할 수 있다.
도2(a)에 근거한 삼변측량법의 개요는 아래와 같다.
삼변측량은 삼각형 기하학을 이용하여 물체의 상대위치를 구하는 방법이다. 삼변측량에서 목표의 위치를 알기 위해서는 두개 이상의 기준점과 물체와 각 기준점과의 거리를 이용한다.
삼변측량만으로 2차원에서의 상대위치를 정확하고 유일하게 결정하기 위해서는 최소한 3개의 기준점이 필요하다.
각 기준점 P1, P2, P3으로부터 T점의 상대적 위치를 알고자 하는 경우, 우선 P1으로부터 T 까지의 거리 r1과, P2으로부터 T 까지의 거리 r2와, P3으로부터 T 까지의 거리 r3를 구한다.
그러면, 상기 T점은 반지름이 r1인 구 S1과, r2인 구 S2과, r3인 구 S3의 교점이 된다. 그러면, 상기 T점의 x축, y축, z축 상의 위치는 아래와 같이 정해진다.
Figure pat00001
여기서, x, y, z 는 T점의 각각 x축, y축, z축 상의 위치이고, d는 P1점과 P2점 간의 x축 상의 거리이며, i는 P1점과 P3점 간의 x축 상의 거리, j는 P1점과 P3점의 y축 상의 거리이다. 여기서, z축은 양의 값만 사용한다.
도2(b)는 본 발명의 청소기에서 삼변측량법에 핸들부(40)에 마련되는 송신부(100)와 본체에 마련되는 수신부(200) 간의 초음파 통신에 근거한 거리 데이터를 적용하여 핸들부(40)의 위치를 인식하는 것을 도시하는 것이다.
본 도면에서는 상기 핸들부(40)에 송신부(100)가 장착되고, 본체(10)에 수신부(200)가 장착되는 것을 위주로 설명할 것이나, 위치가 바뀌어도 무방하다.
여기서, 상기 본체(10)에 마련되는 수신부(200)의 위치는 기준점 P1, P2, P3의 위치에 설치되며, 상기 핸들부(40)에 마련되는 송신부(100)의 위치는 T점이다.
여기서, 각각 P1,P2,P3와 상기 T점 사이의 거리(도달속도/도달시간)를 계산하여 인식하고, 상술한 삼변측량법을 이용하면 상기 T점에 대한 정확한 위치가 나온다.
위와 같이 삼변측량법을 이용하여 T점의 위치가 나오면, 이를 본체 전단부를 기준원점(F)으로 하는 본체(10)의 좌표계 상의 위치로 변환하는 과정을 수행한다.
여기서, 상기 기준원점(F)과, P1~P3, 그리고, 상기 T점의 위치를 모두 알기 때문에 삼변측량법에서 구해진 T점의 위치를 상기 본체(10)의 좌표계 상에서의 위치로 변환하는 것은 용이하다.
따라서, 상기 본체(10)의 좌표계의 기준원점(F)에 대한 상기 T점, 즉 핸들부(40)의 상대 위치 및 거리가 정해진다.
여기서 주로 중요한 것은 본체의 좌표계상의 X축과 Y축 상의 핸들부(40)의 상대위치 인데, 이는 핸들부(40)의 회전방향 및 회전정도, 그리고 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10) 간의 거리를 계산하는데 중요한 요소이기 때문이다.
즉, 상기 본체(10)의 좌표계 상에서의 T점의 위치 변동을 인식하여, 종전 T점과 현재 T점과 비교하고, 이를 통해 핸들부(40)의 위치 변화 및 핸들부(40)와 본체(10) 간의 이격거리를 알 수 있는 것이다.
도3는 본 발명에 의한 진공청소기에서 사용되는 제어부(300) 내부의 블록선도인데, 상기 제어부(300)는 상기 진공청소기 본체가 존재하고자 하는 핸들부로부터의 상대위치, 즉 기준점의 위치(XS, YS, ZS)와 실제 본체의 상대위치(X,Y,Z)의 차이인 E(EX, EY, EZ)를 입력으로 하고, 본체가 이동할 선-속도(V)와, 각속도(W)(또는 양 바퀴의 속도)를 출력으로 한다.
도4는 본 발명의 제1실시예를 도시한 것이다.
제1실시예에서 상기 핸들부(40)에는 하나의 송신부(100)가 장착되며, 상기 본체에는 3개의 수신부(200)가 장착되어 배치된다. 그리고, 상기 송신부(100)와 상기 수신부(200)는 상기 본체(10)에 마련되는 제어부(300)에 연결된다.
상기 수신부(100)는 상기 본체(10) 내부의 배선에 의하여 상기 제어부(300)와 연결되고, 상기 송신부(100)는 상기 연결호스 내부에 배치되는 전선(60)에 의하여 상기 제어부(300)와 연결된다.
상기 제어부(300)의 명령에 의하여 상기 송신부(100)는 상기 각 수신부(200)로 초음파를 방출하고, 방출된 초음파는 상기 수신부(200)에 의하여 수신된다.
상기 각 수신부(200)는 상기 송신부(100)와 동시에 통신을 수행하거나, 또는 교번적으로 송신부(100)와 통신을 수행하는 것이 바람직하며, 이는 상기 제어부(300)에 의한 제어에 따른다.
여기서, 초음파의 속도는 대략 340m/s이고, 이를 송신부(100)에서 각 수신부(200)에 도달하는 시간으로 나누면 송신부(100)와 각 수신부(200) 간의 거리가 도출된다.
그리고, 이렇게 도출된 송신부(100)와 각 수신부(200)와의 거리 및 각 수신부(200) 간의 거리 데이터를 상술한 삼변측량법에 적용하여 상기 송신부의 위치를 계산하고, 상기 송신부(100)의 위치를 다시 상기 본체의 좌표계에 적용하여, 상기 본체의 좌표계의 기준점(본체의 최전방부)에 대한 상기 송신부(100)의 상대위치를 도출할 수 있다.
상기 송신부(100)가 상기 핸들부(40)에 장착되어 있으므로, 위와 같은 과정을 거치면서 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10)간의 거리를 도출할 수 있다.
한편, 상기 제어부(300)에는 상기 구동부(400)가 연결되는데, 상기 구동부(400)는 구동모터와 같은 구성요소로 이루어지고, 상기 본체(10)를 이동시키는 바퀴(도1참조, 11)와 연결된다.
따라서, 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10)간의 거리가 적절하지 않은 경우, 상기 제어부(300)는 상기 구동부(400)를 제어하여 상기 바퀴(11)를 회전시켜 상기 본체(10)를 상기 핸들부(40)에 인접하게 이동시키거나, 또는 상기 핸들부(40)로부터 더 이격되도록 이동시킨다.
그리고, 상기 핸들부(40)의 위치가 좌우로 움직이거나 회전하는 경우, 상기 제어부(300)는 상기 송신부(100)의 위치의 변화를 감지하여 그에 따라 상기 구동부 (400)및 상기 바퀴(11)를 제어하여 상기 본체(10)가 상기 핸들부(40)의 이동궤적에 대응되게 회전하거나, 좌우 방향으로 움직일 수 있도록 제어한다.
도5는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다.
여기서 상기 제1실시예와 비교할 때 다른 점은 상기 핸들부(40)에 수신부(200)가 배치되고, 상기 본체(10)에 복수개의 송신부(100)가 배치된다는 점이며, 이를 제외한 나머지 부분은 제1실시예와 동일하다.
여기서, 송신부(100)가 3개 배치된 경우, 각각의 송신부(100)를 제1송신부(101), 제2송신부(102), 제3송신부(103)라고 하면, 상기 제1 내지 제3송신부(101~103) 및 상기 수신부(200) 사이의 거리 데이터 및, 각 송신부 간의 거리 데이터를 삼변측량법에 적용하여 상기 핸들부(40)에 배치되는 수신부(200)의 위치를 정의할 수 있으며, 이후, 상기 본체 좌표계에 수신부(200)의 위치를 적용하여, 상기 본체(10)의 좌표계의 기준원점에 대한 상기 수신부(200)의 상대 위치 및 거리를 도출할 수 있다.
그리하여, 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10) 간의 거리 및 상대 위치를 인식할 수 있고, 이를 토대로 제1실시예와 같이 상기 제어부(300)의 명령에 의하여 상기 구동부(400) 및 상기 바퀴(도1참조, 11)가 작동하여 상기 본체(10)와 상기 핸들부(40) 간의 거리 조정 및 본체(10)의 회전운동이 가능할 수 있도록 한다.
즉, 제1실시예와 비교할 때, 송신부(100)와 수신부(200)의 위치 및 수량이 바뀌었을 뿐 핸들부(40)와 본체(10) 간의 상대 위치, 거리, 회전방향에 근거한 본체(10)의 이동 제어 방식은 동일하다.
한편, 제2실시예와 같이, 상기 송신부(100)가 상기 수신부(200) 보다 많은 경우, 상기 송신부(100)가 동시에 상기 수신부(20)로 초음파를 방출하면, 신호 수신의 충돌이 있을 수 있다.
따라서, 각 송신부(100)와 상기 수신부(200)간의 통신이 순차적으로 이루어져야 한다.
이를 구체적으로 보면, 우선, 상기 제1송신부(101)가 초음파를 송신하면, 상기 수신부(200)는 이를 수신하고, 상기 제어부(300)는 상기 제1송신부(101)와 상기 수신부(200)간의 거리를 도출한다.
이후, 상기 제2송신부(102)가 초음파를 송신하면, 상기 수신부(200)는 이를 수신하고, 상기 제어부(300)는 상기 제2송신부(102)와 상기 수신부(200)간의 거리를 도출한다.
그 다음, 상기 제3송신부(103)가 초음파를 송신하면, 상기 수신부(200)는 이를 수신하고, 상기 제어부(300)는 상기 제3송신부(103)와 상기 수신부(200)간의 거리를 도출한다.
그리고, 이미 알고 있는 상기 제1~3 송신부(101~103) 간의 거리 데이터와 상술한 것 처럼 도출된 각 송신부(100;101~103)와 상기 수신부(200) 간의 거리 데이터를 삼변측량법에 대입하여 상기 수신부(200)가 있는 상기 핸들부(40)의 위치를 정의할 수 있는 것이다.
도6은 본 발명의 제3실시예에 따른 진공청소기의 사시도이다.
본 발명에 의한 제3실시예와 제1실시예의 차이점은 제1실시예는 상기 핸들부(40)에 하나의 송신부(100)가 장착되나, 제3실시예에서는 상기 핸들부(40)에 송신부(100)가 2개가 장착이 되는 것이다. 상기 사항을 제외하고는 모든 구조는 제1실시예와 동일하다.
상기 핸들부(40)에는 지지대(550)가 고정되게 설치되고, 상기 지지대(550)의 양측에는 상기 송신부(100)가 상호 이격되게 배치된다. 상기 두 개의 송신부(100)는 상기 본체(10)에 배치되는 복수의 수신부(200)와 각각 초음파 통신을 한다.
상기 지지대(550)는 상기 핸들부(40)로부터 연장되는 제1지지대(551)와, 상기 제1지지대(551)의 단부로부터 양측으로 연장되어 각 송신부(100)가 장착되는 제2지지대(552)를 포함한다.
따라서, 각 송신부(100)의 위치는 삼변측량법에 의하여 도출되고, 상기 본체(10)와의 상대위치 및 거리도 도출될 수 있다.
이 상태에서, 사용자가 상기 핸들부(40)를 회전하면, 상기 각 송신부(100)의 위치변화를 통하여 상기 핸들부(40)의 회전방향 및 회전정도를 인식할 수 있다.
왜냐하면, 상기 지지대(100)가 상기 핸들부(550)에 고정설치 되어 있기 때문에 상기 핸들부(550)의 이동궤적과 상기 지지대(550)의 이동궤적이 동일해지고, 그에 따라서 상기 각 송신부(100)의 이동궤적도 상기 핸들부(40)의 이동궤적에 대응되기 때문이다.
이를 토대로 상기 제어부(도7참조, 300)는 상기 본체(10)의 회전방향 및 회전정도를 결정하여 그에 따라서 본체(10)를 이동시킬 수 있다.
다만, 여기서, 상기 송신부(100)와 수신부(200)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
도7은 제3실시예의 제어블록도이다.
상술한 바와 같이, 상기 핸들부(40)에는 제1송신부(110)와 제2송신부(120)가 장착되고, 상기 본체(10)에는 상기 수신부(200)가 복수개가 마련되는데, 상기 수신부(200)가 3개가 마련되는 경우, 제1수신부(201)와, 제2수신부(202), 그리고 제3수신부(203)로 구성된다.
그리고, 상기 제1~2송신부(110. 120)와 상기 제어부(300)는 상기 연결호스 내부의 전선(60)에 의하여 연결되고, 상기 제1~3수신부(201~203)와 상기 제어부(300)는 상기 본체(10) 내부의 배선에 의하여 연결된다.
여기서, 통신의 혼선을 방지하기 위해서, 우선 상기 제1송신부(110)와 상기 제1~3수신부(201~203)와의 초음파 통신이 수행되고, 제1송신부(110) 및 상기 제1~3 수신부(201~203) 간의 거리가 도출된다.
이후, 상기 제2송신부(120)와 상기 제1~3수신부(201~203)와 초음파 통신이 수행되고, 제2송신부(120) 및 상기 제1~3수신부(201~203) 간의 거리가 도출된다.
상기 제어부(300)는 이러한 과정을 지속적으로 수행하고, 그러한 거리 데이터를 삼변측량법에 대입하여 상기 제1송신부(201)와 제2송신부(202)의 위치를 정의하고, 그 위치 변화 및 상기 본체에 대한 거리 변화를 토대로 상기 핸들부(40)의 움직임을 포착하여, 그에 따른 본체(10)의 이동을 제어한다.
다만, 상기 송신부(100)의 위치 및 수량과 수신부(200)의 위치 및 수량이 바뀌는 것도 본 발명의 보호 범주에 들어간다.
도8은 본 발명의 제4실시예의 제어블록도이다.
제4실시예와 제1실시예의 차이점은 상기 핸들부(40)에 모션센서(600)를 장착하여, 핸들부(40)의 회전운동을 보다 정확하게 감지할 수 있다는 점이다.
상기 모션센서(600)는 휴대 전화 단말기 등에서 사용되어 물체의 운동에 의한 위치변화를 인식할 수 있는 센서이다.
상기 모션센서(600)는 상기 연결호스에 마련되는 전선(60)에 의하여 상기 제어부(300)와 연결되기 때문에, 상기 모션센서(600)에 의하여 감지된 상기 핸들부(40)의 회전방향 및 회전정도는 상기 제어부(300)에 전달되어 상기 본체(10)의 제어를 위한 기본 자료가 된다.
한편, 상기 제4실시예에서도 상기 핸들부(40)에 상기 송신부(100)가 장착되고, 본체(10)에 제1~3수신부(200; 201~203)가 장착되는데, 이들간의 초음파 통신 작용 및, 거리산출, 삼변측량법에 의한 위치 도출은 이미 기술하였으므로 생략하기로 하겠다.
도9(a)와 도9(b)는 상기 제3실시예 및 제4실시에에서 상기 핸들부(40)가 회전하는 경우 이에 대응하여 본체의 자세 변화가 일어나는 것을 도시한 것이다.
상기 제3실시예에서의 상기 핸들부(40)에 마련되는 상기 지지대(도6참조, 550)에 배치되는 2개의 송신부(100)의 위치 변화 상태를 통한 상기 핸들부(40)의 회전상태 감지가 일어나거나, 또는 제4실시예에서의 상기 핸들부(40)에 마련되는 상기 모션센서(도8참조 600)를 통하여 상기 핸들부(40)의 회전상태의 감지가 일어날 수 있다.
통상적으로 상기 핸들부(40)을 크게 회전시키면, 사용자가 상기 핸들부(40)의 회전방향을 향하는 경우가 대부분이다.
즉, 도9(a)의 좌측 상태 또는 도9(b)의 좌측와 같이, 상기 핸들부(40)가 상기 본체(10)의 전방영역 중 소정 영역에서 움직이는 경우에는 상기 본체(10)가 전방을 향하게 되고, 이때에는 사용자도 전방을 보고 있을 것이다.
그런데, 도9(a)의 우측상태와 같이, 사용자가 좌측방향으로 몸을 틀어 움직이고, 그에 따라서 상기 핸들부(40)의 위치도 그에 따라 변화하게 되면, 상기 본체(10) 또한 그 방향을 향하여 움직여야 한다.
따라서 도9(b)의 우측상태와 같이, 상기 제어부(도8참조, 300)의 동작에 의하여 상기 본체(10)는 상기 핸들부(40)의 회전방향 및 회전정도, 그리고, 핸들부와의 상대 거리를 고려하여 움직이게 된다.
도10은 본 발명의 제5실시예의 제어블록도를 도시한 것이다.
여기서, 상기 제1실시예와 제5실시예의 차이점은 상기 본체(100)에 보조 송신부(150)가 장착된다는 점이다.
상기 보조송신부(150)는 상기 제어부(300)와 연결되어 상기 제어부(300)의 제어에 따라 초음파를 상기 본체(100) 외부로 방출한다.
상기 보조 송신부(150)의 역할은 상기 본체(10) 주위에 배치되는 장애물을 위치 및 상기 장애물과 상기 본체(10)와의 거리를 측정하기 위한 초음파를 방출하는 것이다.
따라서, 상기 보조송신부(150)에서 방출된 초음파는 상기 본체(10) 주위에 있는 장애물과 부딪힌 후 상기 본체(10)에 마련되는 수신부(200)로 수신된다.
이는 박쥐가 초음파를 방출하고 반사되는 초음파를 수신하여 주위의 장애물을 인식하고, 장애물과의 거리를 인식하는 메커니즘과 유사하다.
따라서, 상기 수신부(200)에 수신된 반사된 초음파가 수신되면, 상기 제어부(300)는 상기 본체(10) 주위의 장애물의 존재 및 위치를 인식하고, 장애물과 본체(10)와의 거리를 측정한다.
이와 같이, 장애물을 인식하고, 장애물과 상기 본체(10)와의 거리를 측정하상기 본체(10)와 장애물간의 거리가 소정 거리 이내라고 판단되면, 상기 제어부(300)는 상기 구동부(400) 및 상기 바퀴(도1참조, 11)를 작동시켜 상기 본체(10)를 상기 장애물로 소정 거리 이상 이격시킨다.
그리하여 상기 본체(10)가 장애물과 접촉하여 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 송신부(100)와 상기 수신부(200)들과의 통신 및 상기 보조 송신부(150)와 상기 수신부(200)들과의 통신 간에 충돌이 발생하는 것을 방지하는 것이 필요하다
따라서, 우선 상기 송신부(10)에서 초음파를 발산하여 상기 수신부(200)에 이를 수신하고, 상기 제어부(300)가 이들 간의 거리를 인식하고, 이를 삼변측량법에 대입하여 상기 송신부(100)가 배치된 상기 핸들부(40)의 위치가 도출되도록 한다.
상기 송신부(100)에서의 초음파 송신이 종료된 이후, 상기 보조송신부(150)로부터 초음파가 상기 본체(10) 주위로 발산되고, 발산된 초음파 중 일부는 본체(10) 주위의 장애물에 부딪힌 후 상기 수신부(200)에 수신된다.
그리하여 반사된 초음파를 이용하여 상기 제어부(300)는 장애물의 위치와 본체(10)와의 거리를 인식하여, 그에 따라 상기 본체(10)의 위치를 제어한다.
그리고 위와 같은 과정을 반복하여, 상기 핸들부(200)의 위치 및 장애물의 위치를 지속적으로 도출하는 과정을 거친다.
도11에서 도시한 바와 같이, 사용자가 상기 핸들부(40)을 잡고 청소를 수행하는 경우, 상기 핸들부(40)에 마련되는 상기 송신부(100)(또는 수신부(200))와, 상기 본체(10)에 마련되는 상기 수신부(200)(또는 송신부(100)) 간의 통신을 수행한다.
그리하여 상기 송신부(100)와 수신부(200) 간의 거리가 측정되고, 그 거리 데이터에 근거하여 삼변측량법에 의하여 상기 핸들부(40)와 상기 본체(10)와의 거리 및 핸들부(40)의 위치가 도출된다.
따라서, 현재 본체(10)와 핸들부(40)와의 거리가 소정 기준 거리(D) 이상이 되는 경우, 상기 본체(10)가 상기 핸들부(40) 방향으로 이동하여 상기 본체(10)와 핸들부(40)와의 거리가 소정 기준거리가 되도록 한다.
또한, 상기 본체(10)와 상기 핸들부(40)와의 거리가 소정 기준 거리(D) 미만이 되는 경우, 상기 본체(10)가 상기 핸들부(40)의 반대방향으로 이동하여 상기 본체(10)와 핸들부(40)와의 거리가 소정 기준거리가 되도록 한다.
도12 내지 도13은 본 발명에 의한 진공청소기의 제어흐름도이다.
우선, 송신부에서 초음파를 발산하여 송신한다(S1201). 그리고 수신기에서 상기 송신기에서 송신된 초음파를 수신한다(S1202).
이와 같이 초음파가 수신되면, 수신부와 송신부 간의 거리가 측정이 되고, 측정된 거리를 삼변측량법에 적용하여, 핸들에 부착된 송신부 또는 수신부의 위치를 도출하여, 핸들부의 위치를 도출해 낸다(S1203).
그리고, 도출된 핸들부의 위치를 상기 본체의 좌표계에 적용하여, 상기 본체의 좌표계의 기준원점으로부터 상기 핸들부의 상대적인 위치 및 본체와의 거리를 파악한다.
이와 같이 상기 핸들부와 본체와의 거리가 도출되면, 우선, 핸들부와 본체와의 거리가 소정 기준범위를 초과하는지 또는 미달인지 여부를 판단한다(S1204).
판단결과, 거리가 소정 기준범위를 초과한다면, 본체와 핸들부와의 거리가 지나치게 먼 것이므로 이를 줄이기 위하여 상기 본체를 상기 핸들부 방향으로 이동시킨다(S1205).
한편, 거리가 소정 기준범위를 초과하지 않고 오히려 기준범위에 미달되는 경우에는 본체와 핸들부가 지나치게 가까워서 사용자에게 걸릴 우려가 있기 때문에 본체를 핸들부의 반대방향으로 이동시킨다(S1206).
한편, 핸들과 본체와의 거리가 소정 기준범위에 있는 경우에는 현재 상태를 유지한다(S1207).
한편, 상기 본체 이동 후, 다시 상기 핸들과 본체와의 거리가 소정 기준범위에 있는지 판단하여(S1208), 그러하다면, 본체가 정지된다(S1209)
핸들부가 회전하였는지는 상기 모션센서 감지에 의하여 또는 핸들에 배치되는 송신부 또는 수신부의 이동 회전 전 위치와 회전 후 위치를 비교에 의하여 알 수 있다.
그리하여, 상기 핸들부가 회전하였는지 판단하고(S1301), 회전하였다면,
핸들부의 회전방향 및 회전방향을 인식하고(S1302), 상기 핸들부의 회전방향 및 회전정도에 대응하여 본체를 상기 회전방향 및 회전정도에 맞게 이동시킨다(S1303).
한편, 상술한 바와 같이, 보조 송신부와 수신부의 초음파 통신으로 인하여 본체로부터 장애물이 소정거리내에 있는지 판단한다.(S1304)
. 그리하여, 상기 본체에서 소정 거리내에 장애물이 있다고 판단되는 경우에는 상기 본체가 상기 장애물로부터 소정거리 이상 이격될 수 있도록 상기 본체를 이동시킨다.
그리고, 상기 본체가 상기 장애물로부터 소정거리 이상 이격된 경우에는 상기 본체를 정지시킨다(S1305).
도12 내지 도13에서는 상기 핸들부의 전후 이동에 따른 본체의 이동과, 상기 핸들부의 회전에 따른 본체의 이동, 그리고 상기 장애물로 인한 본체의 이동이 하나의 프로세스로 되는 것을 도시하였으나, 각각 상황에서의 본체의 이동은 서로 독립적으로 수행될 수 있다.
10: 본체 40: 핸들부
100: 송신부 150: 보조송신부
200: 수신부 300: 제어부
400: 구동부 550: 지지대
600: 모션센서

Claims (13)

  1. 흡입노즐과 연결되는 핸들부와;
    상기 핸들부와 연결호스에 의하여 연결되는 본체와;
    상기 본체에 마련되는 바퀴를 구동시키는 구동부와;
    상기 핸들부과 상기 본체에 각각 마련되어 상호 간에 초음파를 이용하여 통신하는 송신부 및 수신부와;
    상기 송신부 및 상기 수신부를 제어하고, 상기 초음파 통신결과로부터 도출되는 상기 송신부와 상기 수신부 간의 거리 데이터를 삼변측량법에 적용하여, 상기 본체에 대한 상기 핸들부의 상대위치 및 그 변화에 대응하여 상기 본체가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 복수개로 구성되되, 상호 이격되는 상태로 상기 본체에 구비되고, 상기 송신부는 적어도 1개 이상으로 구성되어 상기 핸들부에 구비되는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신부로부터 송신되어 상기 수신부에서 수신되는 초음파의 속도를 상기 송신부의 송신시간부터 상기 수신부 까지의 수신시간까지의 시간으로 나누어 상기 송신부와 상기 수신부간의 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 본체에 구비되는 각 수신부는 상기 송신부와 동시에 통신을 수행하거나 또는 교번적으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 송신부는 복수 개로 구성되며, 상호 이격되어 배치되는 제1송신부와 제2송신부로 구성되되,
    상기 제1 송신부와 상기 제2송신부는 상기 핸들부에 마련되 지지대의 양 측에 상호 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 핸들부에 고정되어 배치되어, 상기 핸들부의 이동궤적에 따라 움직일 수 있도록 마련되되,
    상기 제어부는 상기 제1송신부의 상기 본체에 대한 상대위치 및 상기 제2송신부의 상기 본체에 대한 상대위치를 비교하여 상기 핸들부의 회전여부 및 회전방향을 감지하여 그에 따라서 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 본체에 마련되어 상기 본체 외부로 초음파를 방출하는 보조 송신부를 더 포함하고, 상기 수신부는 상기 보조 송신부로부터 방출되어 상기 본체 외부의 장애물에 부딪혀 반사되는 초음파를 수신하도록 마련되되,
    상기 제어부는 상기 장애물에 부딪혀 반사되는 초음파를 수신하여 상기 본체 주위의 장애물의 위치를 인식하고, 상기 구동부를 제어하여 상기 본체가 장애물과 접촉하여 충돌하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신부에서 방출되는 초음파와 , 상기 보조 송신부에서 방출되는 초음파 간에 충돌이 발생하지 않도록 상기 제어부는 상기 송신부와 상기 보조 송신부에서 상호 비동시적으로 초음파를 방출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 송신부와 상기 수신부간의 초음파 통신으로 인하여 상기 본체에 대한 핸들부의 상태 위치 인식이 종료된 이후에, 상기 보조 송신부에서 초음파가 방출되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 핸들부에 마련되고, 상기 제어부와 연결되어 상기 핸들부의 이동궤적을 감지하는 모션센서를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 모션센서에서 전달된 상기 핸들부의 이동방향 또는 회전방향 정보에 따라서 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는 복수 개로 구성되되, 상호 이격되는 상태로 상기 본체에 구비되고, 상기 수신부는 적어도 1개 이상으로 구성되어 상기 핸들부에 구비되는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 각 수신부와 상기 송신부간의 초음파 통신이 순차적으로 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 핸들부와 상기 본체간의 거리가 소정기준 범위를 초과한 경우, 상기 구동부를 제어하여 상기 본체를 상기 핸들부 방향으로 이동시키도록 제어하고, 상기 핸들부와 상기 본체간의 거리가 소정 기준범위 미만인 경우, 상기 구동부를 제어하여 상기 본체를 핸들부 반대방향으로 이동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진공청소기.
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