KR20130022357A - 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠 구동 청소로봇를 개시한다. 보다 상세하게는 본 발명은 접착식 롤 테이프가 장착되어 주행에 따라 지면을 이동하고, 일정거리 진행 후 별도의 접착식 롤 테이프의 교체작업 없이 사용자의 의도에 따라 청소를 수행하는 접착 테이프 조립체를 포함하는 기계식 휠 구동 청소로봇에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 구동바퀴를 구비하는 몸체와, 그 몸체 내에 일방향으로 회전가능하도록 장착되고, 접착면이 몸체의 개구부를 통해 지면으로 노출되는 접착식 롤 테이프를 구비하고, 접착식 롤 테이프의 끝단과 연결되고 제1 및 제2 구동바퀴 중 어느 하나에 기계적으로 결합되어 구동바퀴의 회전이 일정한 방향 및 구간으로 진행되면 롤 테이프의 접착면을 교체하는 기어부재를 포함한다.
따라서, 본 발명은 휠 구동 청소로봇에 휠 구동부의 회전정도에 따라 노출된 접착식 롤 테이프를 자동으로 권취하는 기어부재를 실장함으로서, 기존의 건식 및 습식청소 방식의 단점을 개선하고, 청소부재를 단순 기계방식으로 구현하여 청소로봇의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇{WHEEL DRIVING CLEARING ROBOT INCLUDING ADHESIVE TAPE ASSEMBLY}

본 발명은 휠 구동 청소로봇에 관한 것으로, 특히 접착식 롤 테이프가 장착되어 주행에 따라 지면을 이동하고, 일정거리 진행 후 별도의 접착식 롤 테이프의 교체작업 없이 사용자의 의도에 따라 청소를 수행하는 접착 테이프 조립체를 포함하는 기계식 휠 구동 청소로봇에 관한 것이다.

청소로봇은 미리 프로그램된 설정값에 따라 사용자의 간단한 조작만으로 설정된 구역을 스스로 주행하면서 먼지 등의 이물질을 제거하는 장치이다. 이렇게 스스로 청소를 수행한다는 점에서 사람이 청소를 직접하는 방식에 비해 매우 편리하다는 장점이 있어, 일반 가정 및 회사 등에서 널리 이용되고 있다.

통상적으로 이러한 이동 청소로봇은 본체에 구비된 청소수단과, 경로제어수단과, 각종 센서, 그리고 센서에 의해 수신된 신호에 의해 경로제어수단을 제어하여 최적의 경로에 따라 이동하면서 청소부재를 통해 청소를 실시한다.

이러한 이동 청소로봇은 청소수단의 형태에 따라 크게 진공으로 파티클을 흡입하는 건식방식과, 세척액이 포함된 면직부재를 이용한 습식방식으로 분류할 수 있다.

그러나, 건식청소의 경우에는 바닥에 강하게 붙어있는 먼지 등을 모두 제거하는 데는 한계가 있고, 그 구동소음이 상당히 높다는 단점이 있으며, 습식청소는 2차 오염물이 발생하거나 더러워진 면직부재를 수시로 교체해야 하고 그 교체절차가 복잡하다는 단점이 있다.

특히, 미세 오염물질에 민감한 반도체 및 액정표시장치 FAB(fabrication facility)등의 반도체 및 액정표시장치 생산 및 제조 시설에는 전술한 방식의 청소로봇을 도입하는 데는 어려움이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반도체 및 액정표시장치 FAB 등에서 이용되는 이동 청소로봇의 청소수단으로 접착식 롤 테이프를 적용하여 기존의 건식 및 습식방식의 단점을 개선한 접착 테이프 조립체 를 포함하는 휠 구동 청소로봇을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 접착식 롤 테이프와 바닥면의 마찰력에 의해 접착 데이프 조립체가 파손되는 문제를 해결한 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 청소방식에 따라, 높은 청소효율을 가지며, 청소지역의 사각이 없도록 한 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇은, 제1 및 제2 구동바퀴를 구비하는 몸체; 상기 몸체 내에 일방향으로 회전가능하도록 장착되고, 접착면이 상기 몸체의 개구부를 통해 지면으로 노출되는 접착식 롤 테이프; 및 상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 어느 하나에 기계적으로 결합되어 회전이 일정한 방향 및 구간으로 진행되면 상기 롤 테이프의 접착면을 교체하는 기어부재를 포함한다.

상기 제1 구동바퀴는 이의 전진, 후진, 정지 및 방향 전환을 제어하는 구동제어부와 샤프트를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부에 구비되어 상기 접착식 롤 테이프를 지면에 닿도록 압착하는 쿠션부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기어부재는, 상기 제2 구동바퀴와 결합되고, 상기 제2 구동바퀴가 제1 방향으로 회전하면 동일방향으로 회전하고, 제2 방향으로 회전하면 정지상태를 유지하는 제1 기어; 상기 제1 기어와 이물림되고, 상기 제1 기어의 회전여부에 따라 상기 제2 방향으로 회전하는 제2 기어; 및, 상기 제2 기어의 회전에 따라 결합된 권취롤러에 상기 접착식 롤 테이프를 권취하는 제3 기어를 포함한다.

상기 제1 기어는, 상기 제2 구동바퀴와 동일한 방향으로 회전하고, 끝단이 상기 제1 방향으로 구부러진 캠 부재와 결합되고, 길이방향이 할선방향으로 형성된 긴 통로인 홀; 상기 홀의 내부로 내부로 삽입되고, 상기 캠 부재 방향으로 소정거리 돌출되어 상기 캠 부재가 제1 방향으로 이동시 상기 캠 부재에 의해 당겨지는 구동힘 연결부를 포함한다.

상기 제2 기어는, 상기 제3 기어의 회전경로 이탈을 방지하는 가이드부; 및, 상기 제3 기어를 회전시키는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 기어는, 복수의 'ㄱ'자형의 돌출영역 사이에 복수의 홀이 형성되고, 상기 걸림부가 상기 홀에 진입하면 회전하는 십자형돌출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 기어는, 회전 비가 5:1 인 것을 특징으로 한다.

상기 제2 및 제3 기어는, 회전 비가 4:1 인 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇은, 상기 개구부에 구비되어 상기 접착식 롤 테이프를 지면에 닿도록 압착하는 복수의 쿠션부를 포함하고, 상기 복수의 쿠션부 중, 적어도 하나를 승하강 시키는 분할구조 쿠션부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분할구조 쿠션부는, 상기 제1 및 제2 구동바퀴에 기계적으로 결합되는 제1 베벨기어; 상기 제1 베벨기어와 수직으로 이물림하는 제2 베벨기어; 상기 제2 베벨기어의 중심축에 연결된 샤프트; 및, 상기 샤프트의 중앙부에 고정되고, 상기 복수의 쿠션을 그룹별로 승하강 시키는 복수의 쿠션기어을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분할구조 쿠션부는, 상기 복수의 쿠션의 적어도 하나의 측면에 형성된 단차부; 상기 돌출부에 하부방향으로 힘을 가하는 스프링; 및, 상기 스프링을 지지하는 스톱범퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 쿠션기어는, 완만한 형태로 둘레의 일부가 돌출되어 상기 단차부를 상부로 밀어올리는 돌출부가 형성되고, 복수의 그룹으로 구분되며, 하나의 그룹내의 쿠션기어는 상기 돌출부가 서로 다른 위치에 배치되도록 고정되되, 그룹간의 쿠션기어의 배치형태는 동일한 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇은, 상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 적어도 하나에 기계적으로 결합되어, 상기 구동바퀴의 회전에 따라, 수평방향으로 회전하여 측면의 오물을 상기 접착식 롤 테이프 방향으로 쓸어모으는 회전식 브러쉬부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전식 브러쉬부는, 상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 적어도 하나에 기계적으로 결합되는 제1 베벨기어; 상기 제1 베벨기어와 기계적으로 결합하는 확장 기어부; 상기 확장기어부와 결합하고, 상기 몸체 하부면에 수평방향으로 배치되는 디스크 기어; 몸체 하부 외측면에 배치되어 홀을 통해 상기 디스크기어의 중심축에 연결되는 회전원판; 및 상기 회전원판에 고정되는 적어도 하나의 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 확장 기어부는, 상기 제1 베벨기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하는 제1 확장기어; 상기 제1 확장기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하는 제2 확장기어; 상기 제2 확장기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하고, 수직방향으로 상기 디스크기어의 내측에 삽입되어 이물림하는 제3 확장기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 휠 구동 청소로봇에 휠 구동부의 회전정도에 따라 노출된 접착식 롤 테이프를 자동으로 권취하는 기어부재를 실장함으로서, 기존의 건식 및 습식청소 방식의 단점을 개선하고, 청소부재를 단순 기계방식으로 구현하여 청소로봇의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예 따르면, 노출된 접착식 롤 테이프의 일부영역만을 바닥면에 닿도록 눌러줌으로서, 바닥면과 접착식 롤 테이프간의 마찰력에 의한 파손을 방지할 수 있는 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 하부에 회전식 브러쉬를 구비함으로서, 청소로봇의 이동경로 주변의 이물까지 쓸어 중앙부분으로 모아줌으로서, 청소구역의 사각지대를 없애고 높은 효율로 청소를 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇을 저면에서 바라본 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 휠 구동 청소 로봇의 측단면도 및 정단면도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 접착 테이프 조립체 중 기어부재를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도4c는 청소로봇의 전진에 따라 각각 본 발명의 접착 테이프 조립체의 제1 기어의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도5c는 청소로봇의 후진에 따라 각각 본 발명의 접착 테이프 조립체의 제1 기어의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 기어부재의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휠 구동 청소 로봇의 측단면도 및 정단면도를 도시한 도면이고, 도 7d는 도 7b의 A부분을 상부에서 바라본 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 분할구조 쿠션부의 정면 및 측면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 휠 구동 청소 로봇의 청소방식에 따른 진행횟수 및 그 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a은 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 저면에 바라본 도시한 도면이고, 도 10b의 휠 구동 청소로봇의 측단면도를 도시한 도면이다.
도 11a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 회전식 브러쉬부의 구조를 보다 상세하게 도시한 도면이고, 도 11b는 도 11a의 회전식 브러쉬부의 일부를 사시도 형태로 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 저면에 바라본 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 휠 구동 청소로봇은 외부에서 보았을 때, 로봇 몸체(100), 제1 구동바퀴(140) 및 제2 구동바퀴(180) 및 권출된 접착 테이프(160)을 포함한다.

상세하게는, 로봇 몸체(100)는 전방이 기울어진 직육면체형으로 형성된다. 특히 로봇의 전진방향으로는 상부로 갈수록 기울어지는 경사면이 형성되며, 도시하지는 않았지만, 로봇 진행시 장애물과의 충돌에 대비하여 둘레를 감싸는 범퍼부재(미도시)가 장착될 수 있다. 도면에서는 로봇 몸체의 외형이 직육면체형의 일 예를 도시하였지만, 그 밖에 원통형 또는 원반형 등의 통상의 청소 로봇과 유사한 형태로도 형성될 수 있다.

제1 및 제2 구동바퀴(140, 180)은 로봇 몸체(100)의 좌우에 각각 장착되어 로봇 몸체의 전후좌우 균형을 유지한다. 특히, 전방의 제1 구동바퀴(140)는 로봇의 주행 중 방향전환을 위해 그 각도가 가변 가능하도록 장착될 수 있으며, 구동제어부(미도시)와 연결되어 로봇 몸체(100)를 이동시키게 된다. 또한 후방의 제2 구동바퀴(180)의 내부로는 후술하는 기어부재(미도시)가 구비되어 제2 구동바퀴(180)의 회전방향 및 정도에 대응하여 권출된 접착식 테이프(160)의 권취를 기계적으로 제어한다.

또한, 로봇 몸체(100)의 저면에는 긴 슬롯 형태의 개구부(105)가 형성되어 있으며, 그 개구부(105)에 의해 권출된 접착식 테이프(160)의 일부가 노출된다. 접착 테이프(160)는 접착면이 외측을 향하도록 지관에 권취되어 있으며, 끝단이 권출되어 개구부(105)을 통해 돌출되도록 펼쳐져 있다.

이러한 구조에 따라, 전방을 향해 로봇몸체(100)가 진행하면서 개구부(105)를 통해 돌출된 접착식 테이프(160)에 지면에 위치한 파티클 등이 부착되어 청소가 진행되며, 일정거리를 진행하게 되면 제2 구동바퀴(180)의 회전수에 비례하여 접착 테이프(160)가 더 권취됨으로서 오염된 부분이 교체되게 된다.

또한, 전술한 접착식 테이프 및 이를 권취하는 기어부재는 별도의 모듈로 제작되어 통상의 휠 구동로봇의 저면에 장착되는 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 이하의 실시예에서 설명하는 바와 같이 휠 구동 청소로봇내에 본 발명의 기술적 구성인 접착식 테이프 및 이를 권취하는 기어부재를 내장한 형태로 구현하거나, 또는 별도로 접착식 테이프 및 이를 권취하는 기어부재를 구현하고, 일반적인 휠 구동 청소로봇의 저면에 장착하는 형태로 구현할 수도 있다.

이하, 본 발명의 휠 구동 청소로봇의 단면도를 참조하여 내부구조를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 휠 구동 청소 로봇의 측단면도 및 정단면도를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 휠 구동 청소 로봇은 로봇 몸체(100)내 정면측에 제1 구동바퀴(140), 구동제어부(150) 및 테이프 공급롤러(161)가 장착되고, 후면측에 제2 구동바퀴(180) 및 기어부재(200)가 장착된다.

또한, 로봇 몸체(100)의 정면은 개폐가 가능한 형태이며, 사용자가 내부의 접착식 롤 테이프(160) 와 권취롤러(290)를 탈착할 수 있도록 손잡이(110)가 구비될 수 있다.

상세하게는, 전방의 제1 구동바퀴(140)는 한쌍이 소정의 모터를 포함하는 구동제어부(150)와 샤프트(145)를 통해 연결되어 구동제어부(150)의 제어에 따라 전진, 후진, 방향전환 및 정지구동을 수행하게 된다. 또한, 후방의 제2 구동바퀴(180)는 샤프트(미도시)를 통해 기어부재(200)와 연결되어, 제1 구동바퀴(140)의 전진 및 후진에 대응하여 동시에 회전하게 된다.

구동제어부(150)는 하나 이상의 센서를 포함하며 초기 주행 방향에서 벽면 및 장애물을 인식하여 벽면 정보를 출력하는 벽면 인식모듈, 초기 주행 방향과 벽면 정보를 근거로 주행 경로를 설정하는 제어모듈을 포함하고, 센서로부터 출력된 거리 정보를 근거로 하여 제1 구동바퀴(140)와 모터를 제어하여 휠 구동 청소 로봇을 제어한다.

여기서, 전술한 센서로는 초음파 센서, 적외선 삼각 측량 방식을 이용하여 거리를 정확히 산출할 수 있는 PSD (Position Sensitive Device) 센서, 또는 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 레이저 거리 측정기(Laser Range Finder; LRF) 중 어느 하나가 이용될 수 있다.

접착식 롤 테이프(160)는 일단이 지관에 감겨 공급롤러(161)에 회전가능하도록 고정되어 있으며 소정길이만큼 권취되고, 쿠션부재(170)에 의해 일부가 로봇몸체(100)의 저면 개구부(105)를 통해 지면과 맞닿을 수 있을 높이로 돌출된다.

또한, 권출된 접착식 롤 테이프(160)는 타단이 복수의 제1 내지 제3 지지대(172,174,176)에 의해 청소로봇의 후방 제3 기어와 연결되는 권취롤러에 연결된다.

여기서, 전술한 접착식 롤 테이프(160)는 테이프의 일면에 접착제를 도포하여 지관에 롤 타입으로 권취된 구성을 가진다. 이러한 접착식 테이프는 합성수지 원단필름의 일면 전체에 접착제를 도포하여 접착제에 의해 부착될 수 있도록 가공된 것으로, 합성수지 원단필름으로는 셀로판, 셀룰로우즈 및 그 유도체, 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리아미드(PI) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 지지대(172, 174)는 각각 쿠션부재(170)의 양 측면부근에 형성되어, 노출되는 접착식 롤 테이프(160a, 160b)가 쿠션부재(170)와 맞닿는 부분의 마진폭을 넓혀주어 접착식 롤 테이프(160)의 교체시에 보다 원할하게 테이프가 진행할 수 있도록 한다. 그리고, 제3 지지대(176)는 제2 지지대(174)와 권취롤러(미도시)사이에 배치되어 접착식 롤 테이프(160)가 권취롤러에 감기는 마진폭을 확보할 수 있도록 한다.

전술한 제1 내지 제3 지지대(172, 174, 176)은 고정된 형태가 아닌 회전식 롤러 형태로 구현될 수도 있다.

기어부재(200)는 로봇 몸체(100)의 내측으로 적어도 하나의 측면에 구비되며, 전술한 바와 같이 제2 구동바퀴(180)와 소정의 샤프트(미도시)를 통해 기계적으로 연결된다. 특히, 기어부재(200)는 회전비가 서로 다른 복수의 기어들로 구성되며, 각각 20:5:1 회전비를 가진다.

상세하게는, 기어부재(200)는 제2 구동바퀴(180)와 샤프트를 통해 기계적으로 연결되는 제1 기어(220)와, 제1 기어(220)와 이물림하며 1/5 회전비를 갖는 제2 기어(230)와, 제2 기어(230)와 스톱-워크(stop-work) 방식으로 결합하며, 1/4 회전비를 갖는 제3 기어(260)을 포함한다.

먼저, 제1 기어(220)는 캠 기어(cam gear)로서, 일면에 제1 구동바퀴(180)와 동일하게 회전하는 캠(210)과 연결되며, 캠(210)의 회전방향에 따라 제2 기어(230)를 회전시킨다. 이때, 전술한 회전비에 따라, 제1 기어(220)가 5회 회전하는 동안 제2 기어(230)는 1회 회전하게 되며, 로봇 몸체(100)가 전진하는 방향, 즉 제2 구동바퀴(180)가 반시계 방향으로 5 회전하면 제2 기어(230)가 1회전하게 된다. 만약 로봇 몸체(100)가 후진하는 방향, 즉 제2 구동바퀴(180)가 시계방향으로 회전하면, 제1 기어(220)와 연결된 캠(210)이 제1 기어(220)를 잡아주지 못해 회전하지 않게 되어, 각 기어들은 현재 상태를 유지하게 된다.

제2 기어(230)는 제1 기어(220)와 이물림되며, 일면으로 제3 기어(260)의 회전을 제어하는 가이드부(230) 및 걸림부(236)가 돌출되어 있어 제1 기어(220)의 회전에 따라 제3 기어(260)을 회전시킨다. 제2 기어(230)와 제3 기어(260)의 회전비는 4:1 로써, 제2 기어(230)가 4회전하는 동안 제3 기어(260)는 1회전하게 된다. 즉, 제3 기어(260)는 로봇 몸체(100)가 전진하는 방향, 즉 제2 기어(230)가 시계방향으로 1회전하면 반시계 방향으로 1/4회전하게 된다. 만약 로봇 몸체(100)가 후진하면, 제1 기어(220) 및 제2 기어(230)는 회전하지 않게 되어 제3 기어(260) 역시 회전하지 않게 된다.

제3 기어(260)는 스톱-워크(stop-work) 구조로서, 하부가 제2 기어(230)와 맞닿아 있으며, 일면에 4개의 홈을 가지는 십자돌출부(265)가 형성되어 제2 기어(230)의 걸림부(236)가 그 홈사이로 진입 및 후퇴를 반복하여 제3 기어(260)를 회전시키는 구조이다. 또한 제3 기어(260)내측으로 권취롤러(290)와 결합되어, 제3 기어(260)의 회전에 따라 권취롤러(290)가 회전하여 접착식 롤 테이프(160)를 수거하게 된다.

전술한 구조에 따라, 제1 기어(220)가 전방방향, 반시계방향으로 20회전을 하게 되면, 제2 기어(230)가 1회 회전하면서 접착식 롤 테이프(160)를 권취하여 자동으로 오물이 묻어있는 접착식 롤 테이프(160b)를 수거하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 접착 테이프 조립체 중 기어부재를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 접착 테이프 조립체 중 기어부재를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 기어부재(200)는 제2 구동바퀴(180)와 기계적으로 결합하며, 이의 회전에 대응하여 회전이 제어되는 제1 기어(220)와, 제1 기어(220)의 회전에 따라 1/5의 회전비로 회전하는 제2 기어(230)와, 제2 기어(230)의 회전에 따라 1/4의 회전비로 회전하는 제3 기어(260)를 포함한다.

제1 기어(220)는 제2 구동바퀴(180)와 나란하게 배치되어 샤프트(미도시)를 통해 연결된다. 도시하지는 않았지만 제1 기어(220)와 제2 구동바퀴(180) 사이에는 제2 구동바퀴(180)와 동일한 회전주기를 갖는 캠 부재(도 2b의 210)가 배치되고, 그 캠 부재의 회전에 따라 측면으로 이물림된 제2 기어(220)가 회전되는 구조이다. 여기서, 제1 기어(220)는 캠 부재에 의해 제2 구동바퀴(180)의 역회전에 의해서는 회전하지 않게 되는 특징이 있다.

또한, 제2 기어(230)는 이물림된 제1 기어(220)의 회전에 따라 반대방향으로 회전하되, 일면에 돌출된 가이드부(232) 및 걸림부(236) 또한 함께 이동하게 된다. 여기서 가이드부(232)는 결합된 제3 기어(265)의 이탈을 방지하는 역할을 하며, 걸림부(236)는 제3 기어(260)의 십자돌출부(265)의 홈(262)으로 진입 및 후퇴를 반복하여 제3 기어(265)를 회전시키게 된다.

제 3기어(265)는 측면방향에서 일부분이 제2 기어(230)와 중첩되며, 특히 십자돌출부(265)는 제2 기어(230)의 걸림부(236) 방향으로 형성되어 있어 제2 기어(230)의 회전에 따라 걸림부(236)가 진입하면 이에 따라 동일방향으로 회전한다. 전술한 십자돌출부(265)는 'ㄱ'자형의 4개의 돌출영역이 십자형태로 배치된 것으로, 각 'ㄱ'자 사이에 홈(262)이 형성되어 그 사이로 걸림부(236)가 진입 및 후퇴를 수행하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 전진 또는 후진에 따른 접착 테이프 조립체의 구동방식을 설명하면 다음과 같다.

도 4a 및 도4c는 청소로봇의 전진에 따라 각각 본 발명의 접착 테이프 조립체의 제1 기어의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 도면에 도시된 부호 중 'ℓ'은 제1 기어(220)의 회전방향의 식별을 용이하게 하기 위한 보조선이다.

먼저 도 4a를 설명하면, 도시한 바와 같이 본 발명의 접착 테이프 조립체의 제1 기어(220)는 제2 구동바퀴 방향으로 캠 부재(215)가 구비되며, 전면 및 후면을 관통하는 홀(222)이 형성되어 있다. 또한, 홀(222)의 내부에는 일자 막대형태의 구동힘 연결부(225)가 삽입되어 있다.

전술한 캠 부재(215)는 회전축이 제1 기어(220)와 동일하나 제1 기어에 고정되어 있는 것이 아니며, 제2 구동바퀴(미도시)에 고정되어 있어 그 회전에 동일하게 제1 기어(220)상에서 회전하게 되는 데, 이러한 캠 부재는 회전축과 연결되는 부분의 두께가 크고, 바깥방향으로 점점 더 그 두께가 작아지는 형태이며, 그 끝이 'ㄱ'자형으로 휘어진 고리형태이다.

또한, 홀(222)은 길이방향이 제1 기어(220)의 할선방향으로 형성된 긴 통로이고, 그 내부로 삽입되는 구동힘 연결부(225)는 홀(222)의 내부에서 자유롭게 상하 이동을 할 수 있으며, 캠 부재(215) 방향으로 소정거리 돌출되어 있다.

이러한 구조에 따라, 청소로봇이 전진하면 제2 구동바퀴가 반시계방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 제2 구동바퀴 및 제1 기어(220) 사이에 연결된 캠 부재(215) 또한 제2 구동바퀴와 동일한 궤적을 그리며 반시계방향으로 회전하게 된다. 이때, 제1 기어(220)는 아직 회전하지 않고 정지상태이다.

이후, 도 4b를 참조하면 반시계방향으로 회전하던 캠 부재(215)가 진행하면서 홀(222)내부로부터 돌출된 구동힘 연결부(225)와 충돌하게 되고, 진행방향으로 구부러진 캠 부재(215)의 내측으로 구동힘 연결부(225)가 걸리게 된다.

따라서, 도 4c를 참조하면 캠 부재(215)는 계속 반시계 방향으로 회전하게 되고, 이에 걸린 구동힘 연결부(225)를 당기게 되어 결국 제1 기어(220) 또한 반시계 방향으로 함께 회전하게 된다. 이하, 청소로봇의 후진시 본 발명의 접착 테이프 조립체의 구동방식을 설명하면 다음과 같다.

도 5a 및 도5c는 청소로봇의 후진에 따라 각각 본 발명의 접착 테이프 조립체의 제1 기어의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 청소로봇이 후진하면 제2 구동바퀴가 시계방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 제2 구동바퀴 및 제1 기어(220) 사이에 연결된 캠 부재(215) 또한 제2 구동바퀴와 동일한 궤적을 그리며 시계방향으로 회전하게 된다. 이때, 제1 기어(220)는 초기상태 그대로인 정지상태이다.

이후, 도 5b를 참조하면 시계방향으로 회전하던 캠 부재(215)가 진행하면서 홀(222)내부로부터 돌출된 구동힘 연결부(225)와 충돌하게 되나, 진행방향과는 반대로 구부러진 캠 부재(215)의 외측표면을 타고 구동힘 연결부(225)가 승강하게 된다.

따라서, 도 5c를 참조하면 캠 부재(215)는 계속 시계 방향으로 회전하게 되고, 구동힘 연결부(225)는 캠 부재(215)에 의해 홀(222)의 상부 끝까지 승강한 후, 캠 부재(215)가 지나가면 다시 중력에 의해 하강하게 되어 결국 제1 기어(220) 는 초기상태와 동일하게 정지상태를 계속 유지하게 된다. 이하, 청소로봇의 전진시 본 발명의 접착 테이프 조립체의 기어부재 전체의 구동방식을 설명하면 다음과 같다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 기어부재의 구동방식을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 도면에 도시된 부호 중 'ℓ1','ℓ2','ℓ3'은 각각 제1, 제2, 제3 기어(220, 230, 260)의 회전방향의 식별을 용이하게 하기 위한 보조선이다.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 기어부재는 제2 구동바퀴와 기계적으로 결합하는 제1 기어(220)와, 제1 기어(220)와 이물림되는 제2 기어(230)와, 제2 기어(230)와 일부분이 중첩되는 제3 기어(260)를 포함한다. 또한, 도시하지는 않았지만 제2 구동바퀴와 제1 기어(220) 사이에 캠 부재(미도시)가 배치된다.

또한, 제3 기어(260)의 일면에는 'ㄱ' 자형의 4개의 돌출영역이 십자형태로 배치되는 십자돌출부(265)가 형성되어 있으며, 각 'ㄱ'자 사이에 홈이 형성되어 그 사이로 제2 기어(230)의 일면에 형성된 걸림부(236)가 진입 및 후퇴를 수행하게 된다.

이러한 구조에 따라, 청소 로봇이 전진하면, 제2 구동바퀴는 반시계 방향으로 회전하게 되고, 이와 동일한 회전주기를 갖는 캠 부재 또한 함께 회전하게 된다.

이후, 도 6b에 도시한 바와 같이, 회전하는 캠 부재에 의해 제1 기어(220)의 구동힘 연결부가 당겨지면, 제1 기어(220) 또한 반시계 방향으로 회전하게 되고, 제1 기어(220)의 측면으로 이물림된 제2 기어(220)는 시계방향으로 회전하게 된다. 이때, 제1 기어(220)가 1회전하는 동안 제2 기어(230)는 1/5회전을 하게 된다.

또한, 제2 기어(230)가 시계방향으로 회전하게 되면, 그 일면에 돌출된 가이드부(232) 및 걸림부(236) 또한 함께 이동하게 된다. 여기서 가이드부(232)는 결합된 제3 기어(265)의 이탈을 방지하고, 걸림부(236)는 제3 기어(260)의 십자돌출부(265)의 홈으로 진입하게 하게 된다.

다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이 걸림부(236)가 십자돌출부(265)의 홀에 진입하면 십자돌출부(265)는 반시계 방향으로 회전하게 되며, 약 90°를 이동하게 되면 걸림부(236)는 십자돌출부(265)로부터 빠져 나오게 되어 제3 기어(260)는 다시 정지상태가 된다. 이때, 제2 기어(230)의 1 회전동안 제3 기어(260)은 십자돌출부(265)에 의해 약 90°가 이동됨에 따라, 제2 기어(230)가 1 회전하는 동안 제3 기어(260)는 1/4 회전하게 된다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇은 접착 테이프 조립체에 의해 청소로봇은 전진구동시, 소정거리를 진행할 때마다 자동으로 접착식 롤 테이프를 교체하게 되며, 후진구동시에는 테이프의 교체를 정지하게 된다.

한편, 전술한 제1 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동로봇은 구동시 접착식 롤 테이프의 접착력에 바닥의 이물을 부착하여 바닥과의 마찰력에 의해 롤 테이프(160)가 붙어버려 훼손되거나, 또는 이물이 접착식 롤 테이프의 일부분에만 집중적으로 부착되어 제대로 청소가 이루어지지 않는 문제가 발생 할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 전술한 문제점을 해결한 본 발명의 제2 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇을 설명한다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휠 구동 청소 로봇의 측단면도 및 정단면도를 도시한 도면이고, 도 7d는 도 7b의 A부분을 상부에서 바라본 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 휠 구동 청소로봇은 외부에서 보았을 때, 로봇 몸체(100), 제1 및 제2 구동바퀴(140, 180) 및 권출된 접착 테이프(160)와, 1 및 제2 구동바퀴(140, 180) 사이에 배치되는 보조바퀴(190)를 포함한다.

상세하게는, 로봇 몸체(100)는 전방이 기울어진 직육면체형으로 형성되며, 제1 및 제2 구동바퀴(140, 180)은 로봇 몸체(100)의 좌우에 각각 장착되어 로봇 몸체의 전후 좌우 균형을 유지한다. 이러한 로봇 몸체(100)는 전술한 제1 실시예와 비교하여 후방이 소정 길이만큼 더 연장되어 있다.

또한, 로봇 몸체(100)의 저면에는 긴 슬롯 형태의 개구부(105)가 형성되어 있으며, 그 개구부(105)에 의해 권출된 접착식 테이프(160)의 일부가 노출된다. 접착 테이프(160)는 접착면이 외측을 향하도록 지관에 권취되어 있으며, 끝단이 권출되어 개구부(105)을 통해 돌출되도록 펼쳐져 있다.

그리고, 개구부(105)와 제2 구동바퀴(180) 사이에는 각 구동바퀴보다 서로 간 간격이 더 좁은 보조바퀴(190)가 구비되어 있다. 이러한 보조바퀴는 접착식 데이프(160)를 국부적으로 가압하기 위한 복수의 쿠션기어(미도시)를 제어하기 위한 것으로, 제1 구동바퀴(140)와 베벨기어 방식으로 결합되어 전술한 쿠션기어에 회전력을 전달하게 된다. 이러한 보조바퀴의 연결구조에 대한 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다. 또한, 휠 구동 청소 로봇은 로봇 몸체(100)내 정면측에 제1 구동바퀴(140), 구동제어부(150) 및 테이프 공급롤러(161)가 장착되고, 후면측에 제2 구동바퀴(180) 및 기어부재(200)가 장착되며, 사용자가 내부의 접착식 롤 테이프(160) 와 권취롤러(290)를 탈착할 수 있도록 손잡이(110)가 구비될 수 있다.

전방의 제1 구동바퀴(140)는 한 쌍이 구동제어부(150)와 샤프트(145)를 통해 연결되어 전진, 후진, 방향전환 및 정지구동을 수행하고, 후방의 제2 구동바퀴(180)는 샤프트(미도시)를 통해 기어부재(200)와 연결되어 회전하게 된다.

접착식 롤 테이프(160)는 일단이 지관에 감겨 공급롤러(161)에 회전가능 하도록 고정되어 있으며 소정길이만큼 권취되고, 후술하는 분할구조 쿠션부(400)에 의해 일부가 로봇몸체(100)의 저면 개구부(105)를 통해 지면과 맞닿을 수 있을 높이로 돌출되어 바닥의 이물을 부착한다.

여기서, 전술한 분할구조 쿠션부(400)는 제1 샤프트(410a,b), 제2 샤프트(420), 쿠션기어(450), 분할 쿠션(470) 및 스톱범퍼(480)로 이루어진다.

상세하게는, 제1 샤프트(410a,b)는 제1 구동바퀴 및 보조 바퀴(140, 190)와 제1 베벨기어(415a,b)를 연결한다.

제1 베벨기어(415a,b)는 그 중심축이 구동바퀴(140, 190)와 연결되며, 수직방향으로 제2 샤프트(420)와 연결된 제2 베벨기어(425a,b)과 이물림 된다. 이에 따라, 보조 구동바퀴(190)가 시계방향으로 회전하면, 후면에서 보았을 때 제2 베벨기어(425a,b)을 시계방향으로 회전시키게 된다(A).

제2 샤프트(420)는 휠 구동 청소로봇의 각 측면의 제1 및 보조 구동바퀴(140, 190)에 인접하여 두 개가 배치되며, 중앙부에 복수의 특수 캠 기어(450)가 결합되어 있고, 제2 베벨기어(425a,b)의 회전에 따라, 시계 및 반시가 방향으로 회전되며, 중앙부의 복수의 쿠션기어(450)가 함께 회전하게 된다.

쿠션기어(450)는 외측면이 소정의 단차부를 갖는 복수의 원형 기어로서, 측면으로 배치된 복수의 쿠션(470)이 배치된다.

복수의 쿠션(470)은 쿠션기어(450)와 대응하도록 소정개로 분할 되어 있으며(451, 452, 453), 쿠션기어(450) 방향으로 돌출부(475)가 형성되어 있다. 전술한 돌출부(475)는 상부의 스톱범퍼(480)에 의해서 지지되며, 그 사이에 스프링에 의해 하부방향으로 눌리는 형태이다.

전술한 구조에 따라, 분할구조 쿠션부(400)는 구동 바퀴(140, 190)가 회전하게 되면, 각 베벨기어(415, 425) 및 샤프트(410, 420)가 회전하게 되고, 쿠션기어(450)가 일정한 순서로 쿠션(470)을 승하강 시킴으로서, 접착식 롤 테이프(160)의 노출영역 중 일부를 눌러주게 되어 바닥의 오물을 제거하게 된다.

또한, 접착식 롤 테이프(160) 및 기어부재(200)의 구조는 전술한 제1 실시예에 동일하며, 제1 기어(220)가 전방방향, 반시계 방향으로 20회 회전을 하게 되면, 제2 기어(230)가 1회 회전하면서 접착식 롤 테이프(160)를 권취하여 자동으로 오물이 묻어있는 접착식 롤 테이프(160b)를 수거하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇의 분할구조 쿠션부(400)를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 분할구조 쿠션부의 정면 및 측면을 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 편의상 도 7d를 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 휠 구동 청소로봇의 분할구조 쿠션부(400)는 제1 샤프트(410a,b), 제2 샤프트(420a,b), 쿠션기어(450a,b), 분할 쿠션(470) 및 스톱범퍼(480)로 이루어진다.

상세하게는, 제1 샤프트(410a,b)는 각각 제1 및 보조 구동바퀴(140, 190)와 제1 베벨기어(415a,b)를 연결하는 역할을 하며, 각 구동바퀴(140, 190)의 회전력을 제1 베벨기어(415a,b)에 전달하게 된다.

제1 베벨기어(415a,b)는 그 중심축이 구동바퀴(140,190)와 연결되어 회전하게 되며, 수직방향으로 제2 샤프트(420)와 연결된 제2 베벨기어(425a,b)과 이물림되어 회전축의 방향을 수직방향으로 전환하게 된다. 즉, 휠 구동 청소로봇의 전진구동에 따라 보조 구동바퀴(190)가 시계방향으로 회전하면, 후면에서 보았을 때 제2 베벨기어(425a,b)을 시계방향으로 회전시키게 된다

제2 샤프트(420)는 휠 구동 청소로봇의 각 측면의 제1 및 보조 구동바퀴(140, 190)에 인접하여 두 개가 배치되며, 중앙부에 복수의 특수 캠 기어인 쿠션기어(450)가 결합되어 있고, 양 끝단에는 제2 베벨기어(425a,b)가 구비되어 있다.

제2 베벨기어(425a,b)는 제2 샤프트(420)의 양 끝단에 형성되어 제1 베벨기어(415a,b)의 회전에 따라 두 개의 제2 샤프트(420)를 시계 및 반시계 방향으로 회전시킨다.

이에 따라, 제2 샤프트(420)는 정면에서 보았을 때, 우측 및 좌측에 구비된 제2 샤프트(420)는 각각 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하게 되며, 중앙부의 복수의 쿠션기어(450a,b)가 함께 회전하게 된다.

쿠션기어(450a,b)는 외측면이 소정의 단차부(450a',b')를 갖는 복수의 원형 기어로서, 복수개가 나란히 제2 샤프트(420)의 중앙부에 배치되며, 또한 이웃한 쿠션기어(450)의 단차부(450a',b')는 높이가 다르도록 형성되며, 완만한 굴곡을 이루도록 형성된다.

또한, 일 쿠션기어(450a)의 단차부(450a')는 대향하는 타 쿠션기어(450b)의 단차부(450b')와 동일한 높이를 가지도록 배치된다.

전술한 두 쿠션기어(450a,b)의 사이에는 복수의 쿠션(470)이 인접하여 배치된다.

복수의 쿠션(470)은 양 측면이 쿠션기어(450a,b)와 대응하도록 소정개로 분할 되어 그룹화(471, 472, 473)되어 있다. 여기서, 하나의 쿠션그룹(471)에서 각 쿠션은 단차부가 서로 다르도록 형성되나, 각 쿠션그룹간에는 동일한 형태를 갖게 된다.

또한, 복수의 쿠션(470)은 양측면에 쿠션기어(450) 방향으로 돌출부(475)가 형성되어 있다. 전술한 돌출부(475)는 상부의 스톱범퍼(480)에 의해서 지지되며, 그 사이에 스프링에 의해 하부방향으로 눌리는 형태이다.

이러한 구조에 따라, 구동 바퀴(140, 190)의 회전시, 각 베벨기어(415, 425) 및 샤프트(420)가 회전하게 되고, 쿠션기어(450a,b)가 일정한 순서로 복수의 쿠션(470)을 각각 별도의 높이를 갖도록 승하강 시킴으로서, 모든 쿠션(470) 동시에 바닥면과 닿게 되는 것이 아닌, 각 쿠션그룹(471, 472, 473)에서 적어도 하나만이 동시에 바닥면과 닿게 된다. 따라서, 쿠션(470)의 하부에 배치되는 접착식 테이프의 일부영역들을 동시에 눌러주게 되어 바닥면을 국부적으로 청소함과 동시에 마찰력을 최소화 시키게 된다.

한편, 전술한 실시예들에 따른 접착 테이프 조립체를 포함하는 휠 구동 청소로봇은 한번의 이동에 하부면의 접착식 테이프의 너비만큼을 청소하게 되며, 청소대상지역이 그보다 넓은 경우 반복이동을 통해 청소를 진행하게 된다.

이때, 휠 구동 청소로봇의 진행코스가 이웃한 영역과 중첩되도록 설정되면 오물제거는 거의 완벽하게 수행되는 반면 동일면적에서의 이동거리가 증가하여 청소효율이 떨어지게 되며, 이웃한 영역과 중첩되지 않도록 성정되면 청소효율을 증가하나, 오물이 제거되지 않는 사각구역이 형성되게 된다.

예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 소정의 청소지역에 대하여 보다 완벽한 오물제거를 위해 청소가 완료된 일 영역(L1)과, 이에 이웃한 영역(L2) 일부가 중첩되도록 청소를 진행하는 경우, 그 중첩영역(L3)만큼 더 로봇이 이용하여야 하므로, 10회의 이동이 필요하다.

그러나, 이와 동일면적의 청소영역에 대하여 이웃한 청소영역(M1, M2)에서 중첩영역이 없도록 청소를 진행하는 경우, 중첩영역(L3)이 없으므로 8회 정도의 이동에 의해 청소를 종료할 수 있으나, 완벽하게 청소가 이루어지지 않고 일부 청소 사각영역(M3)이 발생하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 전술한 문제점을 해결한 본 발명의 제3 실시예를 설명하도록 한다.

도 10a은 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 저면에 바라본 도시한 도면이고, 도 10b의 휠 구동 청소로봇의 측단면도를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 휠 구동 청소로봇은 외부에서 보았을 때, 로봇 몸체(100), 제1 및 제2 구동바퀴(140, 180), 권출된 접착 테이프(160), 보조바퀴(190) 및 회전식 브러쉬부(500)를 포함한다.

상세하게는, 로봇 몸체(100)는 전방이 기울어진 직육면체형으로 형성되며, 제1 및 제2 구동바퀴(140, 180)은 로봇 몸체(100)의 좌우에 각각 장착되어 로봇 몸체의 전후 좌우 균형을 유지한다. 이러한 로봇 몸체(100)는 전술한 제1 실시예와 비교하여 전방이 소정 길이만큼 더 연장되어 있다.

또한, 제1 구동바퀴(140)의 앞쪽으로 소정거리 이격되어 회전식 브러쉬부(500)가 구비된다. 이러한 회전식 브러쉬부(500)는 회전가능한 원형판에 소정개의 브러쉬(530)가 고정되어 있는 것으로, 브러쉬(530)는 적어도 하나가 구비되며, 상부에서 보았을 때 로봇 몸체(100)의 외측으로 돌출되는 형상이다.

전술한 회전식 브러쉬부(500)는 제1 구동바퀴(140)의 앞쪽뿐만 아니라, 제2 구동바퀴의 뒤쪽에도 구비될 수 있다.

또한, 로봇 몸체(100)의 저면에는 긴 슬롯 형태의 개구부(105)가 형성되어 있으며, 그 개구부(105)에 의해 권출된 접착식 테이프(160)의 일부가 노출된다. 접착 테이프(160)는 접착면이 외측을 향하도록 지관에 권취되어 있으며, 끝단이 권출되어 개구부(105)을 통해 돌출되도록 펼쳐져 있다.

그리고, 개구부(105)와 제2 구동바퀴(180) 사이에는 각 구동바퀴보다 서로 간 간격이 더 좁은 보조바퀴(190)가 구비되어 있다. 이러한 보조바퀴는 접착식 데이프(160)를 국부적으로 가압하기 위한 복수의 쿠션기어(미도시)를 제어하기 위한 것으로, 제1 구동바퀴(140)와 베벨기어 방식으로 결합되어 전술한 쿠션기어에 회전력을 전달하게 된다.

이러한 구조에 따라, 전방을 향해 로봇몸체(100)가 진행하면서 개구부(105)를 통해 돌출된 접착식 테이프(160)에 지면에 위치한 파티클 등이 부착되어 청소가 진행되며, 일정거리를 진행하게 되면 제2 구동바퀴(180)의 회전수에 비례하여 접착 테이프(160)가 더 권취됨으로서 오염된 부분이 교체되게 된다.

또한, 로봇몸체(100)의 진행에 따라, 제1 구동바퀴(140)의 앞쪽에 구비된 회전식 브러쉬부(500)가 회전하면서, 접착식 테이프(160)의 각 측면과 인접하여 닿지않는 영역의 오물을 안쪽으로 쓸어 모으게 되어 로봇의 진행방향으로 이동시켜 접착식 데이프(160)에 의해 제거되도록 한다.

이러한 회전식 브러쉬부에 의해 휠 구동 로봇의 이동경로의 주변에 산개되어 있는 오물을 안쪽으로 모음으로서 청소의 사각영역을 줄이고 청소영역에 대한 중첩진행 없이 효율적으로 청소를 완료할 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 단면도를 참조하여 내부구조를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 10b에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소 로봇은 전술한 제1 및 제2 실시예에 대비하여 볼 때, 로봇 몸체(100)내 정면측에 구비되는 제1 구동바퀴(140), 구동제어부(150) 및 테이프 공급롤러(161)와, 후면측에 제2 구동바퀴(180) 및 기어부재(200), 그리고 분할구조 쿠션부(400)와 기타 내부 구조는 동일하다.

이러한 구조에서, 제1 구동바퀴(140)의 앞쪽으로 소정거리 이격된 위치에는, 디스크형 베벨기어(520)가 배치되며, 로봇몸체(100)의 저면에 형성된 홀을 통해 하부의 중심원판과 연결되는 회전식 브러쉬부(500)가 구비된다.

특히, 회전식 브러쉬부(500)는 제1 구동바퀴(140)와 복수의 베벨기어로 이루어지는 확장기어부(540)를 통해 제1 구동바퀴(140)의 내측에 구비되는 제1 베벨기어(미도시)와 연결되어 그 회전력을 전달받아 회전하는 구조이다. 여기서, 디스크형 베벨기어(510)는 확장기어부(540)와 수직방향으로 이물림되어 측면방향에서의 회전을 평면방향에서의 회전으로 전환하게 되며, 하부에서 중심축이 회전원판(520)이 연결된다.

회전원판(520)은 측면에 적어도 하나의 일자형 브러쉬(530)가 고정되어 있으며, 일자형 브러쉬(530)는 그 길이가 로봇몸체(100)를 벗어나도록 길게 연장되어 형성되되, 적어도 제1 구동바퀴(140)에는 닿지 않는 거리까지 형성되어 있다. 이러한 회전식 브러쉬부(500)의 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소 로봇은 접착 테이프 조립체에 의해 청소로봇은 전진구동시, 소정거리를 진행할 때마다 접착식 롤 테이프를 자동으로 교체하는 기능이 있으며, 분할구조의 쿠션부에 의해 쿠션의 일부를 승하강 시킴으로서, 국부적으로 바닥의 오물을 제거하게 된다. 또한, 구동바퀴에 인접하여 구비된 회전식 브러쉬부(500)에 의해 청소로봇의 주변영역의 오물까지 모아서 제거함으로서 청소 사각영역을 없애고, 청소효율을 높일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 회전식 브러쉬부의 구조를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 11a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휠 구동 청소로봇의 회전식 브러쉬부의 구조를 보다 상세하게 도시한 도면이고, 도 11b는 도 11a의 회전식 브러쉬부의 일부를 사시도 형태로 도시한 도면이다.

도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 휠 구동 청소 로봇의 회전식 브러쉬부는, 로봇 몸체의 바닥면에 배치되고, 홀을 통해 외측의 회전원판(미도시)와 중심축이 연결되는 디스크 기어(510)와, 회전원판에 고정되고 디스크 기어(510)의 회전에 따라 오물을 청소로봇의 중앙부로 쓸어 모으는 복수의 브러쉬(530)와, 제1 베벨기어(415)와 이물림되는 복수의 베벨기어로 이루어지는 확장기어부(540)로 이루어진다.

상세하게는, 제1 구동바퀴(140)는 내측으로 제1 샤프트(410)을 통해 제1 베벨기어(415)와 연결되며, 그 회전력에 따라 제1 베벨기어(415)를 동일한 방향으로 회전시킨다. 따라서, 제1 구동바퀴(140)가 시계방향으로 회전할 경우, 제1 베벨기어(415)는 시계방향으로 회전하게 된다.

전술한 제1 베벨기어(415)는 수직방향으로 제2 베벨기어(425)와 이물림되고, 제2 베벨기어(415)는 제1 베벨기어(415)의 회전에 대응하여 제2 샤프트(420)를 회전시키게 된다.

또한, 제1 베벨기어(415)는 제2 베벨기어(420)와 대향하는 위치에서 복수의 베벨기어로 구성되는 확장기어부(540)와 나란한 방향으로 이물림한다.

확장기어부(540)는 복수의 베벨기어(541 내지 543)으로 구성된다. 이러한 확장기어부(540)는 전술한 구동바퀴(140)와 브러쉬(530)간의 거리를 확보하고, 회전방향을 수직한 방향으로 전환하기 위해 구비되는 것으로, 구동바퀴(140)와 브러쉬(530)간 간격을 충분히 확보할 수 있다면 그 개수에는 제한이 없다.

그리고, 확장기어부(540)의 제1 내지 제3 확장 베벨기어(541 내지 543)은 각각 서로 중심축과 연결된 샤프트가 엇갈리게 배치되며, 도면에서는 제1 베벨기어(415)의 회전력을 제1 확장 베벨기어(541)가 제2 확장 베벨기어(542)을 통해 디스크 기어(510)에 이물림된 제3 확장 베벨기어(543)에 전달하는 구조의 일 예가 도시되어 있다.

측면에서 보았을 때, 제1 베벨기어(415)가 시계방향으로 회전시, 제1 확장 베벨기어(541)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 이와 이물림된 제2 확장 베벨기어(542)는 다시 시계방향으로 회전하게 된다. 또한, 제2 확장 베벨기어(542)가 시계방향으로 회전하고 있으므로, 이와 이물림된 제3 확장 베벨기어(543)은 반시계방향으로 회전하게 된다.

여기서, 제3 확장 베벨기어(543)는 바닥면과 수평하게 놓여진 디스크 기어(510)의 내측으로 삽입된다. 이러한 디스크 기어(510)는 기어 이가 내측으로 형성된 나선형 베벨기어로서, 내측 상부 수직한 방향으로 제3 확장 베벨기어(543)가 이물림된다.

이때, 제3 확장 베벨기어(543)가 반시계방향으로 회전하고 있으므로, 디스크 기어는 상부에서 보았을 때, 반시계방향으로 회전하게 되고, 하부로 연결된 브러쉬(530)는 주변의 이물을 청소로봇의 전진방향의 중앙부로 쓸어 모으게 된다.

도면에서는 청소로봇의 전방 오른쪽 바퀴에 구비된 회전식 브러쉬부의 일 예를 도시하였으나, 이와 대향하도록 전방 왼쪽 바퀴에도 동일한 구조의 회전식 브러쉬부가 배치되어 시계방향으로 회전함으로서, 휠 구동 청소로봇의 양측 주변의 이물을 전진방향의 중앙부로 모음으로서, 로봇의 이동경로의 중첩없이 효과적으로 이물을 제거하게 된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 몸체 105 : 개구부
110 : 손잡이 140 : 제1 구동바퀴
145 : 샤프트 150 : 구동제어부
160, 160a, 160b : 접착식 롤 테이프
161 : 테이프 공급롤러 170 : 쿠션부재
172, 174, 176 : 제1, 제2, 제3 지지대
180 : 제2 구동바퀴 200 : 기어부재
220 : 제1 기어 230 : 제2 기어
232 : 가이드부 236 : 걸림부
260 : 제3 기어 265 : 십자돌출부

Claims (16)

1. 제1 및 제2 구동바퀴를 구비하는 몸체;
   상기 몸체 내에 일방향으로 회전가능하도록 장착되고, 접착면이 상기 몸체의 개구부를 통해 지면으로 노출되는 접착식 롤 테이프; 및
   상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 어느 하나에 기계적으로 결합되어 회전이 일정한 방향 및 구간으로 진행되면 상기 롤 테이프의 접착면을 교체하는 기어부재
   를 포함하는 휠 구동 청소로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 구동바퀴는 이의 전진, 후진, 정지 및 방향 전환을 제어하는 구동제어부와 샤프트를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 개구부에 구비되어 상기 접착식 롤 테이프를 지면에 닿도록 압착하는 쿠션부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기어부재는,
   상기 제2 구동바퀴와 결합되고, 상기 제2 구동바퀴가 제1 방향으로 회전하면 동일방향으로 회전하고, 제2 방향으로 회전하면 정지상태를 유지하는 제1 기어;
   상기 제1 기어와 이물림되고, 상기 제1 기어의 회전여부에 따라 상기 제2 방향으로 회전하는 제2 기어; 및
   상기 제2 기어의 회전에 따라 결합된 권취롤러에 상기 접착식 롤 테이프를 권취하는 제3 기어
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 기어는,
   상기 제2 구동바퀴와 동일한 방향으로 회전하고, 끝단이 상기 제1 방향으로 구부러진 캠 부재와 결합되고,
   길이방향이 할선방향으로 형성된 긴 통로인 홀; 및
   상기 홀의 내부로 내부로 삽입되고, 상기 캠 부재 방향으로 소정거리 돌출되어 상기 캠 부재가 제1 방향으로 이동시 상기 캠 부재에 의해 당겨지는 구동힘 연결부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 기어는,
   상기 제3 기어의 회전경로 이탈을 방지하는 가이드부; 및,
   상기 제3 기어를 회전시키는 걸림부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제3 기어는,
   복수의 'ㄱ'자형의 돌출영역 사이에 복수의 홀이 형성되고, 상기 걸림부가 상기 홀에 진입하면 회전하는 십자형돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 기어는,
   회전 비가 5:1 인 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 및 제3 기어는,
   회전 비가 4:1 인 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부에 구비되어 상기 접착식 롤 테이프를 지면에 닿도록 압착하는 복수의 쿠션부; 및
    상기 개구부 및 제2 구동바퀴사이에 구비되는 보조 바퀴를 포함하고,
    상기 복수의 쿠션부 중, 적어도 하나를 승하강 시키는 분할구조 쿠션부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분할구조 쿠션부는,
    상기 제1 및 보조 구동바퀴에 기계적으로 결합되는 제1 베벨기어;
    상기 제1 베벨기어와 수직으로 이물림하는 제2 베벨기어;
    상기 제2 베벨기어의 중심축에 연결된 샤프트; 및
    상기 샤프트의 중앙부에 고정되고, 상기 복수의 쿠션을 그룹별로 승하강 시키는 복수의 쿠션기어
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분할구조 쿠션부는,
    상기 복수의 쿠션의 적어도 하나의 측면에 형성된 단차부;
    상기 돌출부에 하부방향으로 힘을 가하는 스프링; 및
    상기 스프링을 지지하는 스톱범퍼
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 쿠션기어는,
    완만한 형태로 둘레의 일부가 돌출되어 상기 단차부를 상부로 밀어올리는 돌출부가 형성되고,
    복수의 그룹으로 구분되며, 하나의 그룹내의 쿠션기어는 상기 돌출부가 서로 다른 위치에 배치되도록 고정되되, 그룹간의 쿠션기어의 배치형태는 동일한 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 적어도 하나에 기계적으로 결합되어, 상기 구동바퀴의 회전에 따라, 수평방향으로 회전하여 측면의 오물을 상기 접착식 롤 테이프 방향으로 쓸어모으는 회전식 브러쉬부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전식 브러쉬부는,
    상기 제1 및 제2 구동바퀴 중 적어도 하나에 기계적으로 결합되는 제1 베벨기어;
    상기 제1 베벨기어와 기계적으로 결합하는 확장 기어부;
    상기 확장기어부와 결합하고, 상기 몸체 하부면에 수평방향으로 배치되는 디스크 기어;
    몸체 하부 외측면에 배치되어 홀을 통해 상기 디스크기어의 중심축에 연결되는 회전원판; 및
    상기 회전원판에 고정되는 적어도 하나의 브러쉬
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 확장 기어부는,
    상기 제1 베벨기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하는 제1 확장기어;
    상기 제1 확장기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하는 제2 확장기어;
    상기 제2 확장기어와 마주보는 방향으로 나란히 이물림하고, 수직방향으로 상기 디스크기어의 내측에 삽입되어 이물림하는 제3 확장기어
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 구동 청소로봇.

Images