KR20140123174A - 센서 모듈 및 이를 구비하는 로봇 청소기 - Google Patents

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KR20140123174A
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Abstract

본 발명은 발광부에서 발광된 광이 센서 창의 내측면에 의해 반사되어 로봇 청소기의 전방의 장애물이 오감지되는 것을 방지함으로써 장애물을 정확하게 감지할 수 있는 센서 모듈 및 로봇 청소기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는, 바닥면의 이물질을 제거하는 청소유닛 및 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠 유닛을 포함하는 본체, 상기 본체의 상부를 커버하는 커버, 상기 본체에 장착되어 장애물을 감지하는 장애물 감지센서를 포함하는 센서모듈 및 상기 센서모듈의 일측에 구비되는 센서창을 포함하고, 상기 센서모듈은, 상기 센서창을 통과해 외부로 광을 조사하는 발광소자, 상기 발광소자로부터 발광된 광이 장애물에 의해 반사되어 입사되는 수광 반사경 및 상기 발광소자와 상기 수광 반사경 사이에 게재되어 상기 발광소자로부터 발광된 광이 상기 센서창의 내측 표면에서 반사되어 상기 수광 반사경로 입사되는 것을 차단하는 차광부를 포함한다.

Description

센서 모듈 및 이를 구비하는 로봇 청소기{Sensor module and robot cleaner having the same}
본 발명은 장애물을 감지할 수 있는 센서가 구비되고, 센서가 장애물을 오감지하는 것을 방지할 수 있는 센서 모듈 및 이를 구비하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
로봇 청소기는 사용자의 조작없이 청소 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소 작업을 수행하는 기기이다. 로봇 청소기는 장애물 감지 센서를 통해 청소 구역 내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 로봇 청소기의 좌륜 모터와 우륜 모터를 선택적으로 구동시킴으로써 스스로 방향을 전환해가면서 청소 구역을 청소한다.
로봇 청소기의 장애물 감지 센서는 광 센서일 수 있다. 장애물 감지 센서는 광을 조사하는 발광부 및 발광부에서 조사된 광이 장애물에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부를 포함한다. 장애물로부터 반사되어 수광부에 결상되는 광의 위치에 따라 장애물과의 거리가 측정될 수 있다.
로봇 청소기의 외관을 형성하는 하우징에는 투명한 센서 창이 형성되고, 센서 창을 통해 발광부에서 발광된 광이 외부로 조사될 수 있다. 이때 발광부에서 발광된 광이 외부로 조사되지 않고 센서 창의 내측면에 의해 반사되어 수광부로 입사될 수 있다. 센서 창에서 반사된 광이 수광부로 입사되면, 로봇 청소기의 전방에 장애물이 존재하지 않음에도 불구하고 장애물이 있는 것으로 오감지되는 등 장애물 감지가 정확하게 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광부에서 발광된 광이 센서 창의 내측면에 의해 반사되어 로봇 청소기의 전방의 장애물이 오감지되는 것을 방지함으로써 장애물을 정확하게 감지할 수 있는 센서 모듈 및 로봇 청소기를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는, 바닥면의 이물질을 제거하는 청소유닛 및 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠 유닛을 포함하는 본체; 상기 본체의 상부를 커버하는 커버; 상기 본체에 장착되어 장애물을 감지하는 장애물 감지센서를 포함하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈의 일측에 구비되는 센서창;을 포함하고, 상기 센서모듈은, 상기 센서창을 통과해 외부로 광을 조사하는 발광소자; 상기 발광소자로부터 발광된 광이 장애물에 의해 반사되어 입사되는 수광 반사경; 및 상기 발광소자와 상기 수광 반사경 사이에 게재되어 상기 발광소자로부터 발광된 광이 상기 센서창의 내측 표면에서 반사되어 상기 수광 반사경로 입사되는 것을 차단하는 차광부;를 포함한다.
상기 센서모듈은 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임과 결합하는 어퍼 프레임을 포함한다.
상기 어퍼 프레임의 전방 일측에 형성된 슬릿이 형성되고, 상기 차단부는 상기 슬릿을 형성하는 상기 어퍼 프레임의 상부면이다.
상기 발광소자는 상기 슬릿의 위치에 대응되도록 상기 베이스 프레임에 장착되고, 상기 발광소자로부터 발광된 광은 상기 슬릿을 통해 전방으로 조사된다.
상기 어퍼 프레임의 전방 상부면에는 단차부가 형성되어 근접한 장애물이 감지되지 않는 것을 방지할 수 있다.
상기 수광 반사경는 상기 어퍼 프레임에 장착된다.
상기 어퍼 프레임에는 상부로 돌출된 마운트부가 구비되고, 상기 수광 반사경는 상기 마운트부의 상측에 안착된다.
상기 어퍼 프레임에는 상기 마운트부의 하부에 해당하는 위치에 홀이 형성된다.
상기 베이스 프레임에는, 상기 수광 반사경에 입사된 반사광에 관한 정보를 수신하는 수광부 카메라가 상기 수광 반사경와 마주하도록 구비된다.
상기 마운트부에는, 도킹 스테이션에 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 도킹센서가 장착된다.
상기 도킹 센서는 상기 수광 반사경의 상부에 위치한다.
상기 도킹 센서와 상기 수광 반사경의 사이에는 상기 도킹센서와 상기 수광 반사경를 이격시키는 브라켓이 게재된다.
상기 베이스 프레임에는, 리모컨의 신호를 수신할 수 있는 리모컨 수신부가 구비된다.
상기 베이스 프레임에는 상기 발광소자가 장착되고, 상기 어퍼 프레임에는 상기 수광 반사경가 장착되고, 상기 베이스 프레임과 상기 어퍼 프레임이 결합됨으로써 상기 센서모듈이 하나의 유닛으로 모듈화되어 상기 본체의 전방에 장착된다.
상기 센서창과 상기 센서모듈이 일체의 구조로 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 장착되는 다수의 발광소자; 상기 발광소자의 상부에 위치하는 차광부; 상기 차광부의 상부에 구비되는 수광 반사경; 및 상기 베이스 프레임에 장착되고, 상기 수광 반사경의 하부에서 상기 수광 반사경에 입사된 광에 관한 이미지를 수신하는 수광부 카메라;가 일체형 구조로 구비된다.
상기 차광부의 일측에는 슬릿이 형성되고, 상기 발광소자는 상기 슬릿에 대응되는 위치에 구비되어 상기 발광소자로부터 발광된 빛은 상기 슬릿을 통해 외부로 조사된다.
상기 베이스 프레임 또는 상기 차광부에 결합되는 센서창이 더 구비된다.
상기 베이스 프레임, 상기 차광부 및 상기 센서창은 일체형 구조로 구비된다.
상기 차광부의 전방 상부면에는 단차부가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈 및 로봇 청소기는, 전방에 존재하지 않는 장애물이 존재하는 것으로 오감지되는 것을 방지함으로써 센서가 정확하게 장애물을 감지하도록 할 수 있다. 또한 센서가 모듈화되어 로봇 청소기에 장착됨으로써, 로봇 청소기의 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 커버가 제거된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 센서 모듈이 분해된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈이 장애물을 감지하는 모습을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈의 일부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈이 장애물을 감지하는 모습을 도시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 모듈을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈 및 이를 구비하는 로봇 청소기에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 커버가 제거된 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기의 센서 모듈이 분해된 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기(1)는 커버(10) 및 본체(20)를 포함한다. 커버(10)는 본체(20)의 상부를 커버할 수 있다.
본체(20)에는 바닥면의 이물질을 제거하는 청소유닛, 로봇 청소기(1)를 주행시키는 휠 유닛 및 휠 유닛에 동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다. 휠 유닛은 한 개 이상의 휠을 포함한다. 휠은 모터로부터 동력을 전달받아 회전함으로써 로봇 청소기(1)를 주행시킬 수 있다. 휠 유닛 및 모터를 구동유닛이라 할 수 있다.
상세히, 로봇 청소기(1)는 구동전원을 공급하는 전원부를 포함한다. 전원부는 본체(20)에 장착된 각종 부품을 구동시키기 위한 각 구동장치와 전기적으로 연결되어 구동전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 배터리는 재충전이 가능한 2차 배터리로 마련되며, 본체(20)가 청소 과정을 완료하고 도킹 스테이션(미도시)에 결합된 경우 도킹 스테이션(미도시)으로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다.
로봇 청소기(1)는 전원부로부터 구동력을 전달받아 회전하는 휠을 포함한다. 휠은 본체(20) 하부의 중앙 영역의 좌우 가장자리에 서로 대칭적으로 두 개가 배치될 수 있다. 휠은 주행하는 과정에서 로봇 청소기(1)가 전진, 후진 및 회전주행 등의 이동 동작을 할 수 있도록 한다. 휠의 동작에 의해 로봇 청소기(1)는 이동하면서 바닥면을 청소할 수 있다.
주행 방향을 기준으로 본체(20)의 하부 전방 가장자리에는 캐스터가 더 설치될 수 있다. 캐스터가 설치됨으로써 로봇 청소기(1)가 주행 중에도 안정된 자세를 유지할 수 있다.
로봇 청소기(1)는 청소 유닛을 포함한다. 청소 유닛은 본체의 하측에 형성된 흡입구 측에 구비되는 브러시 유닛을 포함할 수 있다. 본체(20)의 하부에는 집진장치와 연결된 유입구가 형성되고, 브러시 유닛이 회전하여 바닥면에 쌓인 먼지가 흡입구 측으로 유도될 수 있다.
로봇 청소기(1)의 본체(20) 내에는 먼지의 흡입을 위한 흡입력을 발생시키는 송풍장치가 구비될 수 있다. 송풍장치는 흡입모터와 송풍팬을 포함한다. 흡입구 측으로 유도된 먼지는 송풍 장치에 의해 집진장치로 이동할 수 있다.
로봇 청소기(1) 내의 집진장치에 먼지가 어느 정도 모이면, 로봇 청소기(1)는 도킹 스테이션 측으로 이동하여 도킹한다. 로봇 청소기(1)와 도킹 스테이션이 도킹되면 로봇 청소기(1) 내의 집진장치에 집진된 먼지가 도킹 스테이션 내의 집진 장치로 흡입될 수 있다. 로봇 청소기(1) 내의 집진장치에 집진된 먼지는 사용자가 집진장치를 분리하여 버릴 수도 있다. 이로써 로봇 청소기(1)의 집진장치가 비워질 수 있다.
본체(20) 내부에는 먼지량 감지센서가 구비되어 집진장치 내의 먼지의 양을 감지할 수 있다. 먼지량 감지센서에 의해 집진 장치 내의 먼지가 기준량 이상 집진된 것으로 감지되면 제어부는 휠을 구동하여 로봇 청소기(1)를 이동시켜 도킹 스테이션과 도킹되도록 할 수 있다. 도킹 스테이션과 로봇 청소기가 도킹되면, 로봇 청소기(1) 내의 집진장치에 집진된 먼지는 도킹 스테이션에 구비된 집진장치로 흡입될 수 있다.
본체(20)의 일측에는 센서 모듈(30)이 장착될 수 있다. 센서 모듈(30)은 장애물 감지 센서를 포함한다. 장애물 감지센서는 로봇 청소기(1)의 전방에 위치한 장애물을 감지할 수 있다. 장애물 감지센서에 의해 로봇 청소기(1)의 전방에 장애물이 있음이 감지되면, 제어부는 로봇 청소기(1)의 본체(2)를 회전시켜 로봇 청소기(1)의 주행방향을 변경할 수 있다. 이로써 로봇 청소기(1)는 장애물을 회피하여 주행하며 청소 작업을 계속 수행할 수 있다.
로봇 청소기(1)의 주행 방향을 기준으로 전방에 장애물이 감지되면 로봇 청소기(1)가 제자리에서 특정 방향으로 회전하여 방향을 전환하므로 로봇 청소기(1)의 특정 위치가 주행방향의 전방을 향하게 된다. 따라서 센서 모듈(30) 또는 장애물 감지센서는 로봇 청소기(1)의 전방을 향하는 상기 특정 위치에 장착될 수 있다. 센서 모듈(30)이 장착되는 특정 위치를 로봇 청소기(1)의 전방이라 할 수 있다.
본체(20)의 전방에는 센서창(11)이 장착될 수 있다. 센서창(11)은 장애물 감지센서로부터 방출된 광이 투과될 수 있는 소재로 구비될 수 있다. 장애물 감지센서에 의해 발광된 빛은 센서창(11)을 통과하여 외부로 조사될 수 있다.
본체(20)에는 로봇 청소기(1)의 동작에 관련된 정보가 수신되고 로봇 청소기(1)가 특정 동작을 수행하게 하도록 정보가 송신되는 피시비 회로부(21)가 구비될 수 있다. 피씨비 회로부(21)는 본체(20)의 상부에 안착되어 구비될 수 있다. 피씨비 회로부(21)의 상부면은 커버(10)에 의해 커버될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(30)의 구체적인 구성에 관하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(30)은 베이스 프레임(31), 어퍼 프레임(32) 및 센서 어셈블리를 포함한다. 센서 어셈블리는 발광소자(310), 수광 반사경부(34) 및 수광부 카메라(311)를 포함한다. 센서 어셈블리의 발광소자(310), 수광 반사경부(34) 및 수광부 카메라(311)는 베이스 프레임(31) 또는 어퍼 프레임(32)에 장착되고, 베이스 프레임(31)과 어퍼 프레임(32)이 체결부재 등에 의해 결합됨으로써 센서 모듈(30)이 하나의 모듈로 제조될 수 있다. 이로써 로봇 청소기(1)의 양산 조립성이 향상될 수 있다.
베이스 프레임(31)에는 발광 소자(310) 및 수광부 카메라(311)가 장착될 수 있다. 발광소자(310)는 다수 개가 구비되어 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 수광부 카메라(311)는 어퍼 프레임(32)에 장착되는 수광 반사경부(34)에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
발광 소자(310)는 다수 개가 구비되어 베이스 프레임(31)에 장착될 수 있다. 일례로 발광소자(310)는 적외선을 발광하는 적외선 발광다이오드 소자일 수 있다. 발광 소자(310)의 전방에는 발광 소자(310)에서 발광되는 광을 라인 광으로 변환시켜주는 광각렌즈(311)가 장착될 수 있다. 광각렌즈(311)는 발광 소자(310)의 시야각을 넓혀줄 수 있다. 즉, 발광 소자(310)에서 발광된 광은 광각렌즈(311)에 의해 좌우로 더 큰 각도로 조사되므로, 하나의 발광 소자(310)에서 발광되는 광에 의해 보다 넓은 공간에 위치한 장애물을 감지할 수 있도록 한다. 이로써 다수 개의 발광 소자(310)가 일정 간격을 두고 배치되더라도 로봇 청소기(1)의 전방에 위치한 장애물이 감지되지 않는 사각지대가 발생하지 않을 수 있다. 발광소자(310) 또는 광각렌즈(311)의 일측에는 라인 광을 모아줄 수 있는 렌티큘러 렌즈가 더 구비될 수 있다.
베이스 프레임(31)의 일측에는 리모컨 수신부(313)가 장착될 수 있다. 리모컨 수신부(313)는 리모컨의 신호를 전송받아 제어부로 전송하고, 제어부는 로봇 청소기(1)가 리모컨의 신호에 대응되는 동작을 수행하게 한다.
어퍼 프레임(32)의 전방 일측에는 다수의 슬릿(321)이 형성될 수 있다. 발광소자(310)는 슬릿(321)에 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 발광 소자(310)는 슬릿(321)의 후방 또는 내측에 구비될 수 있고, 발광소자(310)에서 발광되는 광은 슬릿(321)을 통해 로봇 청소기(1)의 전방으로 조사될 수 있다.
슬릿(321)은 발광소자(310)에서 발광된 광이 로봇 청소기(1)의 전방으로 조사될 수 있도록 모아주는 역할을 할 수 있다. 또한 슬릿(321)에 의해 발광소자(310)의 상측이 차광될 수 있다. 발광소자(310)의 상측이 차광됨으로써 발광소자(310)에서 발광된 광이 센서 창(11)의 내측 표면에서 반사되어 발광소자(310)의 상부에 위치한 수광 반사경(340)로 입사됨으로써 로봇 청소기(1)의 전방에 장애물이 존재하지 않음에도 불구하고 장애물이 있는 것으로 오감지되는 것을 방지할 수 있다.
어퍼 프레임(32)에는 마운트부(330)가 상부로 돌출되어 구비될 수 있다. 마운트부(330)는, 어퍼 프레임(32)과 일체로 사출성형될 수 있고, 별개도 제조되어 어퍼 프레임(32)에 장착될 수도 있다. 마운트부(330)의 상측에는 수광 반사경(340)가 장착될 수 있는 안착부(332)가 구비될 수 있다. 안착부(332)에는 수광 반사경(340)가 통과할 수 있는 홀(331)이 형성될 수 있다.
수광 반사경(340)에는 렌즈 프레임(341)이 장착될 수 있다. 렌즈 프레임(341)은 안착부(332)에 안착될 수 있다. 이때 수광 반사경(340)는 홀(331)을 통해 안착부(332) 하부로 돌출될 수 있다. 이로써 수광 반사경(340)가 노출되도록 어퍼프레임(32)에 장착될 수 있다.
수광 반사경(340)의 하부에 위치한 어퍼 프레임(32)에는 홀(320)이 형성될 수 있다. 홀(320)의 하부 또는 홀(320)의 내측에는 수광부 카메라(311)가 구비될 수 있다. 수광 반사경(340)에 반사광이 입사되면 수광부 카메라(311)는 수광 반사경(340)에 입사된 반사광에 관한 정보를 수신하여 제어부로 전송할 수 있다.
수광 반사경(340)는 원뿔 형태로 구비될 수 있다. 렌즈 프레임(341)이 안착부(332)에 안착되어 수광 반사경(340)가 어퍼 프레임(32)에 장착되면, 원뿔의 바닥면은 상부를 향하고 원뿔의 꼭지점은 하부를 향하도록 구비될 수 있다. 수광 반사경(340) 또는 수광부 카메라(311)에는 수신부의 분해능을 개선시킬 수 있는 렌티큘러 렌즈가 더 구비될 수 있다.
마운트부(330)에는 도킹 센서(37)가 장착될 수 있다. 도킹 센서(37)는 로봇 청소기(1)의 도킹 스테이션(미도시)에 구비된 신호 수신부에 신호를 송신할 수 있다. 로봇 청소기(1) 내에 수집된 먼지를 비울 필요가 있거나 충전이 필요할 때, 도킹 센서(37)에 의해 로봇 청소기(1)의 위치가 감지되어 도킹 스테이션으로 안내될 수 있다.
마운트부(330)에는 터릿(36)이 장착될 수 있다. 터릿(36)은 센서 장착부(360) 및 상부 커버(361)를 포함한다. 센서 장착부(360)는 마운트부(330)에 장착될 수 있다. 센서 장착부(360)에는 도킹 센서(37)가 삽입될 수 있는 홀(362)이 형성될 수 있다. 도킹 센서(37)는 홀(362)에 삽입되어 고정될 수 있다. 상부 커버(361)는 센서 장착부(360)의 상부를 커버하도록 장착되어 도킹 센서(37)가 노출되지 않도록 한다.
센서 장착부(360)가 수광 반사경부(34)의 상측에 위치되는 경우, 수광 반사경(340)와 도킹 센서(37)를 이격시키기 위해 수광 반사경부(34)와 도킹센서(37) 사이에 브라켓(35)이 게재될 수 있다. 브라켓(35)에는 돌출된 리브(350)가 구비될 수 있다. 브라켓(35)은 마운트부(330) 또는 안착부(332)에 장착되어, 수광 반사경부(34)와 도킹센서(37) 사이에 위치되고, 돌출된 리브(350)에 의해 수광 반사경부(34)와 도킹센서(37)가 이격되어 구비될 수 있다.
상기와 같은 구조에 의해, 센서 어셈블리, 리모컨 수신부(313), 도킹 센서(37)를 포함하는 센서 모듈(30)이 하나의 유닛으로 모듈화되어 구비될 수 있다. 이로써 로봇 청소기(1)의 조립 효율이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈이 장애물을 감지하는 모습을 도시한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(30)의 발광소자(310)로부터 발광된 광은 로봇 청소기(1)의 전방에 위치한 장애물(T)의 표면(P)에서 반사되어 수광 반사경(340)의 P' 지점에 입사될 수 있다. 수광 반사경(340)에 입사된 광의 이미지는 수광 반사경(340)의 하부에 위치한 수광부 카메라(311)에 입력되고, 수광부 카메라(311)는 수광 반사경(340)에 입사된 광의 이미지에 관한 정보를 제어부(미도시)에 전송한다. 이로써 로봇 청소기(1)의 전방에 장애물(T)이 위치하고 있음이 감지될 수 있다.
한편, 발광소자(310)로부터 발광된 빛의 일부는 센서창(11)의 내측면(f)에서 반사될 수 있다. 센서창(11)의 내측면(f)에서 반사된 광은 슬릿(321)을 형성하는 어퍼 프레임(32)의 상부 내측면에 의해 수광 반사경(340) 측으로 입사되는 것이 방지된다. 이로써 센서창(11)의 내측면(f)에서 반사된 광에 의해 장애물이 오감지되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 어퍼 프레임(32)으로부터 상부로 돌출되어 구비된 마운트부(330)에 수광 반사경(340)이 구비되고, 수광 반사경(340)의 하부에 수광 카메라(311)가 구비되는 일 실시예에 관하여 설명하였다. 상기의 일 실시예에 따르면, 발광소자(310)로부터 발광된 광이 반사되어 수광 반사경(340)에 입사되고, 수광 반사경(340)에 입사된 광의 이미지에 관한 정보가 수광 카메라(311)를 통해 제어부(미도시)로 전송된다.
상기와 다르게, 어퍼 프레임(43)의 상부로 돌출되어 구비된 마운트부(330)에 수광 카메라(311)가 구비되어 발광소자(310)로부터 발광된 광이 반사되어 직접 수광 카메라(311)로 입사되는 것도 가능하다. 이 경우, 발광 소자(310)로부터 발광된 광이 반사되어 수광 카메라(311)로 입사되고, 수광 카메라(311)는 입사된 이미지에 관한 정보를 제어부(미도시)로 전달할 수 있다.
이러한 경우에도, 발광소자(310)로부터 발광된 광은 슬릿(321)을 통해 로봇 청소기(1)의 전방으로 조사될 수 있고, 발광 소자(310)의 상측이 차광될 수 있다. 발광소자(310)의 상측이 차광됨으로서 발광소자(310)에서 발광된 광이 센서창(11)의 내측 표면에서 반사되어 발광소자(310)의 상부에 위치한 수광 카메라(311)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이로써 발광소자(310)의 광이 슬릿(321)을 통해 라인 광의 형태로 로봇 청소기(1)의 전방으로 조사될 수 있고, 로봇 청소기(1)의 전방에 장애물이 존재하지 않음에도 불구하고 장애물이 있는 것으로 오감지되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈의 일부를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈을 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈이 장애물을 감지하는 모습을 도시한 개략도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 모듈(30)의 어퍼 프레임(32)에는 단차부(322)가 형성될 수 있다. 단차부(322)는 어퍼 프레임(32)의 전방 상측면에 형성될 수 있다. 상세히 단차부(322)는 슬릿(321)을 형성하는 어퍼 프레임(32)의 상측면에 형성될 수 있다. 단차부(322)가 형성됨으로써 로봇 청소기(1)에 근접한 장애물에 의해 반사된 광이 슬릿(321)을 형성하는 어퍼 프레임(32)의 상측면에 의해 간섭되어 수광 반사경(340)로 입사되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 로봇 청소기(1)의 전방에 근접하게 위치된 장애물(T)이 존재할 때, 발광소자(310)로부터 발광된 광은 장애물(T)에 조사되고, 장애물(T)의 표면(R)에서 반사된 광은 수광 반사경(340)의 R'에 수광될 수 있다. 이때 어퍼 프레임(32)의 전방 상측면에는 단차부(322)가 형성되어 있으므로, 슬릿(321)을 형성하는 어퍼 프레임(32)의 상측면에 의해 장애물(T)의 표면(R)에서 반사된 광의 진입 경로가 방해받지 않는다. 이로써 어퍼 프레임(32)이 발광소자(310)가 장착된 위치로부터 상측 전방으로 돌출되어 형성됨에도 불구하고 로봇 청소기(1)에 근접하게 위치된 장애물(T)이 정확하게 감지될 수 있다.
장애물(T)과 로봇 청소기(1)의 거리가 근접할수록 수광 반사경(340)의 꼭지점으로부터 장애물(T)로부터 반사된 광이 입사되는 지점의 거리가 가까울 수 있다. 도 5 및 도 8을 참조하면, 도 5에 도시된 장애물(T)과 로봇 청소기(1) 간의 거리(L1)는 도 8에 도시된 장애물(T)과 로봇 청소기(1) 간의 거리(L2)보다 멀다. 도 5에 도시된 장애물(T)에서 반사된 광은 수광 반사경(340)의 P'지점에 입사될 수 있다. 수광 반사경(340)의 꼭지점(A)으로부터 P'까지의 거리는 D1 이라 할 수 있다. 도 8에 도시된 장애물(T)에서 반사된 광은 수광 반사경(340)의 R' 지점에 입사될 수 있다. 수광 반사경(340)의 꼭지점(A)으로부터 R'까지의 거리는 D2라 할 수 있다. 여기서 D1은 D2보다 길다. 상기와 같이 수광 반사경(340)의 꼭지점(A)으로부터 장애물(T)로부터 반사된 광이 입사되든 지점까지의 거리에 의해 로봇 청소기(1)로부터 장애물(T)까지의 거리가 측정될 수 있다. 수광부 카메라(311)는 수광 반사경(340)에 입사된 광에 관한 정보를 제어부에 전송하고 제어부는 상기 광이 입사된 위치에 관한 정보를 이용하여 장애물(T)의 위치를 측정하고 로봇 청소기(1)의 이동방향 등을 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 모듈을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 모듈(30)은 베이스 프레임(31), 차광패널(38) 및 센서창(11)을 포함한다. 베이스 프레임(31)은 차광패널(38)과 결합될 수 있고, 센서창(11)은 베이스 프레임(31) 또는 차광패널(38)과 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 모듈(30)과 유사하게, 베이스 프레임(31)에는 발광소자(310), 수광부 카메라(311)가 장착될 수 있고, 차광패널(38)에 수광 반사경부(34), 도킹 센서(37)가 장착될 수 있다.
차광패널(38)은 베이스 프레임(31)에 장착된 발광소자(310)의 상부에 위치된다. 차광패널(38)에 의해 발광소자(310)에서 발광된 광이 센서창(11)의 내측 표면에서 반사되어 수광 반사경(340)에 입사되는 것이 방지될 수 있다. 이로써 로봇 청소기(1)의 전방에 장애물이 오감지되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 차광패널(38)에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 어퍼 프레임(32)에 형성된 단차부(322)와 유사하게 전방 상부면에 단차부가 형성될 수도 있다. 이로써 로봇 청소기(1)의 전방에 근접한 장애물이 정확히 감지될 수 있다.
센서창(11)과 함께 모듈화될 수 있다. 즉, 센서모듈(30)은 센서창(11)을 포함한다. 따라서 로봇 청소기(1)의 조립시 센서창(11)을 별도로 조립할 필요가 없으므로 로봇 청소기(1)의 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
센서창(11)은 차광 패널(38)과 일체로 구비되어 조립될 수 있다. 즉, 센서 모듈(30)과 차광 패널(38)은 일체로 하나의 유닛으로 구비되어 조립될 수 있다. 센서 모듈(30)과 차광 패널(38)이 일체로 구비되어 조립됨으로써 로봇 청소기의 조립 효율을 높일 수 있다.
발광소자(310)로부터 발광된 광이 센서창(11)의 내측 표면에서 반사되어 수광 반사경(340)로 입사되는 것을 방지할 수 있도록 구비된 어퍼 프레임(32)의 슬릿(321) 또는 차광패널(38)의 구성을 차광부라 이름할 수 있다.
상기와 같이 장애물을 감지하는 센서가 모듈화되어 로봇 청소기(1)에 장착됨으로써 로봇 청소기(1)의 조립 효율을 향상시킬 수 있다. 센서모듈은, 센서모듈의 발광소자로부터 발광된 광이 센서창의 내측에서 반사되어 수광 반사경에 입사되는 것을 방지할 수 있는 차광부가 구비됨으로써 장애물이 오감지되는 것을 방지할 수 있다. 차광부의 전방 상부면에는 단차부가 형성되어 로봇 청소기의 근접하게 위치한 장애물을 정확히 감지할 수 있다.
1 : 로봇 청소기 11: 센서창
20 : 본체 30 : 센서모듈
31 : 베이스 프레임 32 : 어퍼 프레임
310 : 발광소자 321 : 슬릿
340 : 수광 반사경

Claims (20)

  1. 바닥면의 이물질을 제거하는 청소유닛 및 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 휠 유닛을 포함하는 본체;
    상기 본체의 상부를 커버하는 커버;
    상기 본체에 장착되어 장애물을 감지하는 장애물 감지센서를 포함하는 센서모듈; 및
    상기 센서모듈의 일측에 구비되는 센서창;을 포함하고,
    상기 센서모듈은, 상기 센서창을 통과해 외부로 광을 조사하는 발광소자;
    상기 발광소자로부터 발광된 광이 장애물에 의해 반사되어 입사되는 수광 반사경; 및
    상기 발광소자와 상기 수광 반사경 사이에 게재되어 상기 발광소자로부터 발광된 광이 상기 센서창의 내측 표면에서 반사되어 상기 수광 반사경로 입사되는 것을 차단하는 차광부;를 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서모듈은 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임과 결합하는 어퍼 프레임을 포함하는 로봇 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 어퍼 프레임의 전방 일측에 형성된 슬릿이 형성되고, 상기 차단부는 상기 슬릿을 형성하는 상기 어퍼 프레임의 상부면인 로봇 청소기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 슬릿의 위치에 대응되도록 상기 베이스 프레임에 장착되고, 상기 발광소자로부터 발광된 광은 상기 슬릿을 통해 전방으로 조사되는 로봇 청소기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 어퍼 프레임의 전방 상부면에는 단차부가 형성되어 근접한 장애물이 감지되지 않는 것을 방지할 수 있는 로봇 청소기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 수광 반사경는 상기 어퍼 프레임에 장착되는 로봇 청소기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 어퍼 프레임에는 상부로 돌출된 마운트부가 구비되고, 상기 수광 반사경는 상기 마운트부의 상측에 안착되는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 어퍼 프레임에는 상기 마운트부의 하부에 해당하는 위치에 홀이 형성되는 로봇 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에는, 상기 수광 반사경에 입사된 반사광에 관한 정보를 수신하는 수광부 카메라가 상기 수광 반사경와 마주하도록 구비되는 로봇 청소기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 마운트부에는, 도킹 스테이션에 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 도킹센서가 장착되는 로봇 청소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도킹 센서는 상기 수광 반사경의 상부에 위치하는 로봇 청소기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도킹 센서와 상기 수광 반사경의 사이에는 상기 도킹센서와 상기 수광 반사경를 이격시키는 브라켓이 게재되는 로봇 청소기.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에는, 리모컨의 신호를 수신할 수 있는 리모컨 수신부가 구비되는 로봇 청소기.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에는 상기 발광소자가 장착되고, 상기 어퍼 프레임에는 상기 수광 반사경가 장착되고, 상기 베이스 프레임과 상기 어퍼 프레임이 결합됨으로써 상기 센서모듈이 하나의 유닛으로 모듈화되어 상기 본체의 전방에 장착되는 로봇 청소기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 센서창과 상기 센서모듈이 일체의 구조로 구비되는 로봇 청소기.
  16. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 장착되는 다수의 발광소자;
    상기 발광소자의 상부에 위치하는 차광부;
    상기 차광부의 상부에 구비되는 수광 반사경; 및
    상기 베이스 프레임에 장착되고, 상기 수광 반사경의 하부에서 상기 수광 반사경에 입사된 광에 관한 이미지를 수신하는 수광부 카메라;가 일체형 구조로 구비되는 센서 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차광부의 일측에는 슬릿이 형성되고, 상기 발광소자는 상기 슬릿에 대응되는 위치에 구비되어 상기 발광소자로부터 발광된 빛은 상기 슬릿을 통해 외부로 조사되는 센서모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 프레임 또는 상기 차광부에 결합되는 센서창이 더 구비되는 센서모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 베이스 프레임, 상기 차광부 및 상기 센서창은 일체형 구조로 구비되는 센서모듈.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 차광부의 전방 상부면에는 단차부가 형성되는 센서모듈.
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