KR20150139732A - 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는 외관을 형성하는 본체; 모터에 의해 회전하는 주바퀴를 지지하면서 일부가 상기 본체에 고정되고 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어지는 것을 가리키는 휠 드롭 여부에 따라 상기 일부가 아닌 다른 일부의 위치가 바뀌는 휠 어셈블리; 회전하면서 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서; 및 상기 거리 센서가 검출한 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부를 결정하기 위한 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는 집진되는 먼지를 저장하기 위한 것으로 반사판이 부착되는 먼지통을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 거리 센서는 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위 중 소정 각도 범위에서 상기 휠 어셈블리를 구성하는 다른 일부와의 거리 데이터를 측정하거나 상기 반사판이 부착된 위치에 대응되는 각도 범위에서 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부 또는 상기 먼지통의 장착 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 로봇 청소기에 채용되는 센서의 수를 줄여 구조를 간단하게 하고, 제품 조립 공정을 단순화할 수 있게 되고, 생산 가격을 절감할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

로봇 청소기 {Robot cleaner}

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전하는 거리 측정 센서를 이용하여 일부 스위치를 제거하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

노령 인구의 증가, 웰빙 열풍, 힘든 일 기피 현상 등으로 인해 로봇 청소기와 같은 가사 도우미 로봇에 대한 수요가 증가하고 서비스 로봇 시장이 성장세를 보이고 있다.

로봇 청소기는, 미리 입력된 프로그램에 의하여 사용자의 간단한 조작만으로 일정 영역을 스스로 주행하면서 주변의 먼지 또는 이물질을 흡입하여 청소하는 전자 기기이다. 이러한 로봇 청소기는 자율 주행을 전제로 하기 때문에 각종 센서를 구비하여 자신의 위치를 파악하고 실내 구성물 환경을 인식하여 실내 지형 지도를 작성, 즉 장애물이나 벽을 감지하고 피하고 청소 영역을 결정하고 최적 경로에 따라 스스로 이동하면서 청소할 수 있다.

이러한 자율 주행과 청소 동작과 관련하여, 상부/하부 카메라, 전방/후방 거리 센서, 장애물 센서, 낭떠러지 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 휠 센서, 휠 드롭 감지 센서, 먼지통 인식 스위치 등 여러 센서가 로봇 청소기에 장착되고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 상황을 반영하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 일부 센서를 적용하지 않고 그 기능을 대체하여 수행하기 위한 로봇 청소기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기는, 외관을 형성하는 본체; 모터에 의해 회전하는 주바퀴를 지지하면서 일부가 상기 본체에 고정되고 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어지는 것을 가리키는 휠 드롭 여부에 따라 상기 일부가 아닌 다른 일부의 위치가 바뀌는 휠 어셈블리; 회전하면서 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서; 및 상기 거리 센서가 검출한 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부를 결정하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 거리 센서는 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위에서 상기 로봇 청소기의 밖에 있는 물체와의 거리를 측정하고 나머지 각도 범위 중 소정 각도 범위에서 상기 휠 어셈블리를 구성하는 다른 일부와의 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 다른 일부의 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휠 어셈블리의 다른 일부에 반사판이 부착될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 반사판은 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어진 상태와 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어지지 않은 상태 중 한 상태에서 상기 거리 센터에 대향하고 다른 상태에서 상기 거리 센터에 대향하지 않도록 상기 다른 일부에 부착될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 휠 어셈블리는 상기 주바퀴에 탄성에 의한 압력을 가하는 복귀 스프링, 상기 복귀 스프링을 고정하기 위한 스프링 고정부 및 상기 본체와 힌지 결합하기 위한 힌지 결합부를 포함하여 구성되고, 상기 일부는 상기 힌지 결합부에 해당하고 상기 다른 일부는 상기 스프링 고정부에 해당할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로봇 청소기는 집진되는 먼지를 저장하기 위한 것으로 반사판이 부착되는 먼지통을 더 포함하여 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 반사판은 상기 먼지통에서 상기 거리 센서를 대향하는 면에 부착될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 거리 센서는 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위 중 상기 반사판이 부착된 위치에 대응되는 각도 범위에서 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 측정된 거리 데이터를 근거로 상기 먼지통의 장착 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 거리 센서는 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위에서 상기 로봇 청소기의 밖에 있는 물체와의 거리를 측정하고, 상기 제어부는 각 회전마다 상기 제1 각도 범위에서 측정한 거리 데이터로부터 선분을 추출하고 이전 회전에서 추출한 선분과 현재 회전에서 추출한 선분을 비교하여 상기 흴 드롭 여부를 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇 청소기는, 회전하면서 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서; 집진되는 먼지를 저장하기 위한 것으로 상기 거리 센서를 대향하는 면에 반사판이 부착되는 먼지통; 및 상기 거리 센서가 검출한 거리 데이터를 근거로 상기 먼지통의 장착 여부를 결정하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 로봇 청소기에 채용되는 센서의 수를 줄여 구조를 간단하게 하고, 제품 조립 공정을 단순화할 수 있게 되고, 생산 가격을 절감할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 로봇 청소기의 외관, 하부 및 내부를 도시한 것이고,
도 2는 휠 어셈블리에 채용되는 작동 스위치를 도시한 것이고,
도 3a와 3b는 종래 휠 어셈블리에서 휠 드롭을 검출하는 동작을 설명하는 도면이고,
도 4a와 도 4b는 회전하면서 거리를 측정하는 회전 거리 센서의 외관과 거리 센서 모듈을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 내부를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 일단에 반사 재질이 부착되는 휠 어셈블리를 도시한 것이고,
도 7은 회전하면서 거리를 측정하는 회전 거리 센서를 이용하여 휠 드롭을 검출하는 방법을 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 로봇 청소기에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 로봇 청소기의 외관, 하부 및 내부를 도시한 것으로, 도 1을 참조하여 로봇 청소기에 대해서 설명한다.

로봇 청소기는, 기능을 기준으로 크게, 입력부, 출력부, 센싱부, 제어부, 구동부, 청소부, 저장부, 전원부 등으로 구성될 수 있다. 도 1a에서 로봇 청소기의 상부에는, 사용자의 명령을 입력할 수 있는 단추나 리모콘 수신부와 같은 입력부(10), 로봇 청소기의 상태, 예를 들어 예약 정보, 배터리 상태, 청소 방식이나 주행 방식 등을 화면에 표시하거나 소리로 출력하기 위한 출력부(20), 상방이나 전방을 향하도록 설치되어 주변을 촬영하기 위한 상부 카메라(31) 등이 장착될 수 있다.

상부 카메라(31)는 센싱부의 일부 역할을 수행하고, 제어부는 상부 카메라 센서가 촬영한 영상 데이터로부터 특징점을 추출하고 추출된 특징점을 이용하여 로봇 청소기의 위치를 인식할 수 있고 청소 영역에 대한 청소 지도를 작성할 수 있다.

도 1b는 로봇 청소기의 하부에 대한 배면도를 도시하고 있는데, 로봇 청소기의 하부에는, 이동 중 바닥면을 촬영하여 로봇 청소기의 미끄러짐과 무관하게 로봇 청소기의 위치를 검출할 수 있도록 하는 하부 카메라(34), 낭떠러지를 감지하고 그 깊이를 분석하고 지면 상태를 파악하기 위한 낭떠러지 센서(35) 등의 센싱 장치가 장착될 수 있다.

또한, 로봇 청소기의 하부에는, 로봇 청소기를 이동시킬 수 있도록 휠 어셈블리에 장착되고 휠 모터에 의해 구동되는 2개의 주바퀴(51) 및 로봇 청소기를 지지하고 주바퀴(51)의 회전에 따라 바닥에 접촉하여 회전하여 로봇 청소기와 바다면 사이 마찰을 줄여 로봇 청소기의 이동을 원활하게 하기 위한 하나 이상의 보조 바퀴(58)로 구성되는 구동부가 장착될 수 있다.

또한, 로봇 청소기의 하부에는, 로봇 청소기 본체의 좌우 방향의 축을 중심으로 회전하면서 바닥의 먼지를 공기 중으로 부유시키기 위한 회전솔(61), 본체의 수직 방향의 회전 축을 중심으로 회전하면서 모서리나 구석 등을 청소하기 위한 사이드 브러쉬(62) 등으로 구성되는 청소부가 장착될 수 있다.

또한, 로봇 청소기의 하부에는, 로봇 청소기에 전원을 공급하고 충전 가능한 배터리(71)가 장착될 수 있는데, 배터리(71)는 배터리(71)를 충전하기 위한 충전부와 함께 전원부를 형성할 수 있다.

도 1c는 로봇 청소기의 내부에 대한 단면도를 도시하고 있는데, 로봇 청소기의 내부에는, 외주면에 일정 간격으로 복수 개가 장착되어 로봇 청소기가 이동하는 방향에 존재하는 물체를 검출하기 위한 전방 센서(32), 전방 센서(32)와 함께 로봇 청소기의 외주면에 설치되어 전방이나 측면에 존재하는 장애물을 감지하기 위한 장애물 센서(33)가 장착될 수 있는데, 로봇 청소기는 전방 센서(32)나 장애물 센서(33)를 이용하여 벽면과의 거리를 일정하게 유지하면서 이동할 수 있다.

로봇 청소기의 내부에는 제어부(40)가 장착될 수 있는데, 입력부나 센싱부로부터의 입력 신호에 따라 구동부, 청소부 등을 제어하여 로봇 청소기의 주행, 청소 동작을 수행하기 위한 마이크로 프로세서, 메모리, 입출력 장치 등이 탑재된 보드 형태로 구현될 수 있다.

로봇 청소기의 내부에는 2개의 휠 어셈블리(50)가 장착되는데, 각 휠 어셈블리(50)에는 주바퀴(51), 휠 모터, 휠 센서, 휠 드롭 스위치 등이 구비될 수 있다. 휠 모터는 주바퀴(51)에 연결되어 주바퀴(51)를 회전시킬 수 있고 양방향으로 회전할 수 있고, 휠 센서는 주바퀴의 회전 수, 회전 방향을 감지할 수 있고, 휠 드롭 스위치는 주바퀴(51)가 바닥면으로부터 들리는 것을 알리기 위한 것으로 도 2에 도시한 것과 같이 접점 형식의 기계식 스위치로 구현될 수 있다.

기계식 휠 드롭 스위치(55)는, 몸체(55a), 복원력을 갖고 몸체에(55a)에 고정되는 판 스프링(55b), 판 스프링(55b)의 다른 끝단에 힌지 구속되고 마찰 등에 의해 가해지는 힘에 의해 판 스프링(55b)이 변형되는 것을 줄이기 위한 고무 롤러(55c) 및 스위칭 상태를 출력하기 위한 버튼(55d)를 포함하여 구성될 수 있는데, 고무 롤러(55c)에 가해지는 힘에 의해 판 스프링(55b)이 변형하면서 판 스프링(55b)이 버튼(55d)을 눌러 온 신호를 출력하고 가해진 힘이 없어지면 판 스프링(55b)의 복원력에 의해 원래 위치로 복귀되면서 오프 신호를 출력할 수 있다.

로봇 청소기의 내부에는 청소부를 구성하는 부품들이 장착될 수 있는데, 집진된 먼지를 저장하기 위한 먼지통(68), 먼지를 흡입하는 동력을 제공하기 위한 흡입 팬(64), 흡입 팬(64)을 회전시키기 위한 흡입 모터(63), 회전솔(61)을 회전시키기 위한 브러쉬 모터(65), 회전솔(61)의 회전력을 사이드 브러쉬(62)에 전달하기 위한 전동 수단(66) 등이 장착될 수 있다.

먼지통(68)이 로봇 청소기에 장착되어 있는지 또는 탈착되어 있는지 상태를 감지하기 위한 먼지통 인식 센서(미도시)가 먼지통(68)이 장착되는 먼지통 장착부에 설치되어, 로봇 청소기가 먼지통(68)이 장착되지 않은 상태로 청소하는 오동작을 막을 수 있다.

도 3a와 3b는 종래 휠 어셈블리에서 휠 드롭을 검출하는 동작을 설명하는 도면이다.

휠 어셈블리(50)는 주바퀴(51)가 회전 가능하도록 지지하고, 휠 모터가 설치되어 있고 내부에 휠 모터의 회전을 주바퀴(51)에 전달하기 위한 하나 이상의 기어가 내장될 수도 있다. 휠 어셈블리(50)는 한쪽이 그 위치를 바꿀 수 있도록, 예를 들어 상하 방향으로 회동할 수 있도록 힌지 결합부(미도시)가 로봇 청소기에 마련된 회전 축(미도시)에 힌지 결합될 수 있다.

휠 어셈블리(50)에는 복귀 스프링(52)이 마련되어 주바퀴(51)가 바닥에 접촉되는 방향으로 힘을 받도록 탄성적으로 압력을 주는데, 복귀 스프링(52)은 한쪽은 로봇 청소기 몸체 걸이부(미도시)에 고정되고 다른 쪽은 휠 어셈블리(50)에 마련된 스프링 걸이부(53)에 고정될 수 있다.

또한, 휠 어셈블리(50)에는 로봇 청소기의 몸체에 설치된 휠 드롭 스위치(55)의 고무 롤러(55c)에 휠 어셈블리(50)의 회전에 따른 힘을 전달하기 위한 스위치 터치부(54)가 돌출하여 마련될 수 있다.

로봇 청소기가 바닥에 닿은 상태에서는, 로봇 청소기 자중에 의해 휠 어셈블리(50)가 로봇 청소기에 구성된 회전 축을 중심으로 회전하여 스위치 터치부(54)가 휠 드롭 스위치(55)에서 이격(접점이 떨어져)되어 휠 드롭 스위치(55)가 오프 신호를 출력하고 이에 따라 제어부(40)가 청소 등 주어진 임무를 수행할 수 있다.

로봇 청소기가 지면에서 떨어지면 복귀 스프링(52)의 복원력으로 휠 어셈블리(50)의 스위치 터치부(54)가 휠 드롭 스위치(55)의 판 스프링(55b)에 힘을 가하여 휠 드롭 스위치(55)가 온 신호를 출력하고 이에 따라 제어부(40)가 주바퀴(51)의 구동을 정지시켜 주바퀴(51)의 회전에 의해 사용자의 옷감 등이 말려 들어가지 않도록 할 수 있다.

한편, 도 1에서 전방 센서(32), 장애물 센서(33), 낭떠러지 센서(35) 등은 삼각 측량법이나 ToF(Time of Flight) 방식 등의 거리 측정 원리에 따라 장애물과의 거리를 측정하는데, 삼각 측량법을 이용하는 적외선 센서 모듈은 적외선을 방사하기 위한 발광부와 발광부가 방사한 적외선이 대상 물체에서 반사되어 되돌아오는 반사광을 검출하기 위한 수광부로 구성될 수 있다.

발광부는 가시광선 밖의 적외선을 발생하기 위한 레이저 다이오드(Laser Diode)와 레이저 빔을 평행광으로 출력하기 위한 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)로 구성될 수 있고, 수광부는 다양한 각도에서 입사되는 빔을 일정 크기와 모양으로 출력하기 위한 텔레센트릭 렌즈(Telecentric Lens), 레이저 다이오드가 출사한 레이저 빔의 파장대를 수광하기 위한 밴드패스 필터(Bandpass Filter) 및 거리 검출을 위한 CMOS 센서로 구성될 수 있다. CMOS 센서는 피측정물의 위치에 따라 반사광이 맺히는 위치가 달라지고 그 위치를 검출하고 삼각 측량법을 통해 피측정물까지의 거리를 측정할 수 있다.

도 4a와 도 4b는 회전하면서 거리를 측정하는 회전 거리 센서의 외관과 거리 센서 모듈을 도시한 것이다.

회전 거리 센서(80)는 몸체(81), 거리 센서 모듈(85)이 장착되고 회전할 수 있는 회전부(82), 회전부(82)를 회전시키기 위한 모터(83), 회전부(82)를 덮기 위한 커버(84)로 구성될 수 있다.

회전부(82)는 모터(83)와 벨트나 기어를 통해 연결되어 360도 또는 360도보다 작은 각도 범위 내에서 회전할 수 있고, 360도 전체 범위에서 거리를 측정하거나 360도보다 작은 각도 범위 내에서, 예를 들어 180도 범위에서 거리를 측정할 수도 있다.

모터(83)는 스텝 모터나 DC 모터 등 제한되지 않고 자체적으로 인코더를 포함하여 회전부(82)의 회전 각도를 인식할 수 있다. 또한, 도 4a에서 모터(83)가 회전부(82)와 별개로 구성되어 벨트나 기어를 통해 회전부(82)를 구동하는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 회전부(82)의 아래에 장착되어 벨트나 기어 없이 직접 회전부(82)의 회전을 구동할 수도 있다.

커버(84)는 회전부(82)의 상단에 장착되어 회전부(83)와 함께 회전하여 외부 충격이나 먼지로부터 거리 센서 모듈(85)을 보호할 수 있는데, 빔이 지나가는 영역에는 창이 형성될 수 있다.

거리 센서 모듈(85)의 발광부와 수광부는 베이스(85a)에 장착되는데, 발광부는 적외선 영역의 레이저 빔을 발광하는 레이저 다이오드와 같은 발광 광원(85b)과 레이저 빔을 평행 광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(85c)를 포함하여 구성되고, 수광부는 여러 각도에서 입사되는 빔을 일정 크기와 모양으로 출력하는 텔레센트릭 렌즈(85d), 발광 광원(85b)이 출사한 레이저 빔의 파장대를 수광하기 위한 밴드패스 필터(85e) 및 물체에서 반사되는 반사광을 수신하여 반사광의 위치를 검출하기 위한 수광 센서(85f)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4와 같이 회전하면서 공간을 스캔하는 회전 거리 센서는 로봇 청소기의 부분적으로 돌출된 전면에 장착되어 360도 또는 360도보다 작은 각도 범위 내에서 회전하면서 360도 이내 범위에 있는 물체에 대한 거리를 측정함으로써, 도 1의 전방 센서(32)와 장애물 센서(33)의 전부 또는 일부를 대체할 수 있다.

도 4의 회전 거리 센서가 로봇 청소기에 장착될 때 주로 로봇 청소기의 전면에 있는 물체와의 거리만을 측정하고, 즉 주바퀴(51)이 앞으로 진행하는 방향에 해당하는 전방 0~180도 범위의 거리만을 활용하고 나머지 후방 180~360도 범위에서 측정되는 데이터는 활용하지 않는다.

본 발명에서는, 로봇 청소기의 기능을 위해 사용되는 작동 스위치를 삭제하기 위하여 회전 거리 센서를 통해 활용하지 않는 후방 각도에서 측정된 데이터를 통해 삭제된 작동 스위치의 기능을 수행할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 로봇 청소기의 내부를 도시한 것이다.

도 5의 로봇 청소기(100)는, 전방 센서(32)와 장애물 센서(33)가 도 4의 회전 거리 센서(80)으로 대체되고 휠 어셈블리 반사판(56)과 먼지통 반사판(69)이 새로 추가된 것을 제외하고는, 도 1c와 거의 동일하다. 또한, 도 5에서 2개의 휠 어셈블리(50)에는 스위치 터치부(54)와 휠 드롭 스위치(55)가 생략될 수 있고, 먼지통 인식 센서도 생략될 수 있다.

도 4의 회전 거리 센서(80)는 로봇 청소기의 두 개의 주바퀴(51)가 앞으로 진행하는 전면에 가까운 내부에 장착되고, 회전 거리 센서(80)의 회전부(82)의 중앙이 좌우 방향(두 개의 주바퀴(51)를 서로 연결하는 선과 평행한 방향)을 기준으로 중앙에 장착될 수 있다.

회전 거리 센서(80)는 거리를 스캔할 수 있는 전체 각도인 360도에서 전방 180도 범위(좌우 방향의 한 방향을 기준 각도인 0도라 할 때 0~180도)에서는 물체의 거리를 측정하여 전방 센서(32)와 장애물 센서(33)의 역할을 수행하고, 후방 180도 범위(180~360도)에서는 2개의 휠 드롭 스위치(55) 또는 먼지통 인식 센서 중 하나 이상의 역할을 대신 수행할 수 있다.

회전 거리 센서(80)는 후방 180도 범위(180~360도)에서 회전하면서 소정 각도에서 소정 거리의 물체가 검출될 때 휠 어셈블리(50)에서 휠 드롭 여부나 먼지통(68)의 장착 여부를 결정할 수 있다.

도 3을 참조로 앞서 설명한 것과 같이, 휠 어셈블리(50)는 로봇 청소기가 바닥으로부터 들리면 주바퀴(51)가 아래 방향으로 내려와(휠 드롭 발생) 휠 어셈블리(50)가 로봇 청소기에 마련된 회전 축을 중심으로 제1 방향으로 회전하고, 반대로 로봇 청소기가 바닥에 놓이면 아래 방향으로 내려왔던 주바퀴(51)가 위 방향으로 올라오고 휠 어셈블리(50)가 로봇 청소기에 마련된 회전 축을 중심으로 제1 방향과 반대 방향으로 회전하게 된다.

휠 어셈블리(50)에서 로봇 청소기의 내부에 드러나는 부분 중에서 주바퀴(51)의 드롭 여부에 따라 회전하는 부분 또는 그 위치가 변하는 부분에 반사 재질로 칠하거나 반사판 또는 시트를 붙일 수 있는데, 도 3에서 복귀 스프링(52)을 고정하는 스프링 걸이부(53)가 주바퀴(51)의 상하 방향의 이동에 따라 회전하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 일단에 반사 재질이 부착되는 휠 어셈블리를 도시한 것이다. 예를 들어, 휠 어셈블리(50)의 스프링 걸이부(53)에 휠 어셈블리 반사판(56)을 설치하되 회전 거리 센서(80)에 대향하는 방향으로 설치하여, 회전 거리 센서(80)가 휠 어셈블리(50)의 상태를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 휠 어셈블리(50)가 휠 드롭 상태일 때 휠 어셈블리 반사판(56)이 회전 거리 센서(80)에 정면으로 대향하도록 하고 휠 어셈블리(50)가 휠 드롭 상태가 아닐 때 휠 어셈블리 반사판(56)이 회전 거리 센서(80)와 어긋나게 되도록 하거나 또는 그 반대로 할 수도 있다.

따라서, 로봇 청소기가 지면에 닿아 있으면 회전 거리 센서(80)에서 나간 빔이 산란되어 회전 거리 센서(80)에 되돌아오지 않고, 지면에서 떨어지면 복귀 스프링(52)의 복원력으로 특정 위치로 돌아왔을 때 휠 어셈블리 반사판(56)에서 반사되는 반사광이 회전 거리 센서(80)에서 검출되므로, 이를 통해 휠 어셈블리(50)의 상태를 확인할 수 있다.

휠 어셈블리(50)은 2개가 장착되므로, 제어부(40)는 로봇 청소기가 진행하는 방향을 기준으로 대칭되는 소정의 각도에서 측정되는 거리 정보를 기준으로 휠 어셈블리(50)의 상태를 확인할 수 있다.

또한, 먼지통(68)이 로봇 청소기에 장착될 때 회전 거리 센서(80)를 대향하는 면에 먼지통 반사판(69)을 부착하면, 먼지통(68)이 장착되지 않을 때보다 먼지통 반사판(69)이 장착된 먼지통(68)이 장착되었을 때 소정 각도 구간(먼지통 반사판(69)이 장착되는 위치에 대응되는 각도)에서의 거리가 더 짧게 검출될 수 있다. 따라서, 회전 거리 센서(80)는 후방 범위 중에서 해당 각도 구간에서 물체까지의 거리를 측정하고, 제어부(40)는 이를 근거로 먼지통(68)의 장착 여부를 결정할 수 있다.

한편, 도 7은 회전하면서 거리를 측정하는 회전 거리 센서를 이용하여 휠 드롭을 검출하는 방법을 도시한 것이다.

제어부(40)는, 회전 거리 센서(80)가 주바퀴(51)이 앞으로 진행하는 방향에 해당하는 0~180도의 전방 범위에서 측정한 거리 데이터를 이용하여 휠 드롭 또는 로봇 청소기의 들림을 검출할 수 있는데, 로봇 청소기가 동작하면 공간 내의 주변 장애물로부터 감지한 거리 데이터로부터 일정 선분을 추출할 수 있고, 추출된 일정 선분에 대해 1회전할 때마다 전후 비교를 수행하다가 추출 선분의 틀어짐 량 또는 틀어짐 패턴을 기준으로 로봇 청소기의 자세 변화가 발생했는지 알 수 있다.

제어부(40)는, 회전 거리 센서(80)의 회전부(82)를 회전시키면서 전면 방향으로 물체의 거리를 측정하고, 전방에 위치하는 장애물 또는 가구, 벽 등 실내 환경에 대해 측정한 거리 데이터를 근거로 로봇 청소기의 들림 여부를 판단하는데, 선분을 얻기 위한 선분 취출용 데이터가 n개 확보된 상황에서 예를 들어 사용자가 로봇 청소기를 한쪽 방향에서 들어 이전에 취득된 데이터와 다른 변화가 생긴 것을 감지하고 그 변화율을 계산하여 사전에 설정된 변화율 이상인 경우 로봇 청소기가 들린 것으로 판단하여 휠 동작을 정지시킬 수 있다.

이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

50: 휠 어셈블리 56: 휠 어셈블리 반사판
68: 먼지통 69: 먼지통 반사판
80: 회전 거리 센서 100: 로봇 청소기

Claims (11)

1. 외관을 형성하는 본체;
   모터에 의해 회전하는 주바퀴를 지지하면서 일부가 상기 본체에 고정되고 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어지는 것을 가리키는 휠 드롭 여부에 따라 상기 일부가 아닌 다른 일부의 위치가 바뀌는 휠 어셈블리;
   회전하면서 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서; 및
   상기 거리 센서가 검출한 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부를 결정하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 로봇 청소기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 거리 센서는, 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위에서 상기 로봇 청소기의 밖에 있는 물체와의 거리를 측정하고, 나머지 각도 범위 중 소정 각도 범위에서 상기 휠 어셈블리를 구성하는 다른 일부와의 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 다른 일부의 거리 데이터를 근거로 상기 휠 드롭 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 휠 어셈블리의 다른 일부에 반사판이 부착되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 반사판은, 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어진 상태와 상기 주바퀴가 바닥으로부터 떨어지지 않은 상태 중 한 상태에서 상기 거리 센터에 대향하고 다른 상태에서 상기 거리 센터에 대향하지 않도록 상기 다른 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 휠 어셈블리는, 상기 주바퀴에 탄성에 의한 압력을 가하는 복귀 스프링, 상기 복귀 스프링을 고정하기 위한 스프링 고정부 및 상기 본체와 힌지 결합하기 위한 힌지 결합부를 포함하여 구성되고,
   상기 일부는 상기 힌지 결합부에 해당하고 상기 다른 일부는 상기 스프링 고정부에 해당하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
6. 제 1항에 있어서,
   집진되는 먼지를 저장하기 위한 것으로 반사판이 부착되는 먼지통을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 반사판은 상기 먼지통에서 상기 거리 센서를 대향하는 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 거리 센서는, 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위를 제외한 나머지 각도 범위 중 상기 반사판이 부착된 위치에 대응되는 각도 범위에서 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 측정된 거리 데이터를 근거로 상기 먼지통의 장착 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 거리 센서는 상기 주바퀴가 앞으로 진행하는 전방에 해당하는 제1 각도 범위에서 상기 로봇 청소기의 밖에 있는 물체와의 거리를 측정하고,
   상기 제어부는 각 회전마다 상기 제1 각도 범위에서 측정한 거리 데이터로부터 선분을 추출하고 이전 회전에서 추출한 선분과 현재 회전에서 추출한 선분을 비교하여 상기 흴 드롭 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
10. 회전하면서 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서;
    집진되는 먼지를 저장하기 위한 것으로 상기 거리 센서를 대향하는 면에 반사판이 부착되는 먼지통; 및
    상기 거리 센서가 검출한 거리 데이터를 근거로 상기 먼지통의 장착 여부를 결정하기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 로봇 청소기.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 거리 센서는 상기 반사판이 부착된 위치에 대응되는 각도 범위에서 거리 데이터를 측정하고, 상기 제어부는 상기 각도 범위에서 측정된 거리 데이터를 근거로 상기 먼지통의 장착 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.

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