KR20180079166A - 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 로봇 청소기는, 청소기 본체의 바닥 부분을 형성하고, 로봇 청소기의 구성 요소들을 수용하도록 형성되는 베이스 바디; 상기 베이스 바디의 좌측과 우측에 서로 이격되게 설치되며, 상기 베이스 바디를 이동 가능하게 지지하는 제1 휠 모듈과 제2 휠 모듈; 상기 제1 휠 모듈과 상기 제2 휠 모듈의 사이에 배치되는 흡입 모터 모듈과 배터리 모듈; 및 상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈의 전방에 배치되며, 청소 대상 영역의 공기의 흡입하도록 형성되는 흡입 노즐 모듈을 포함하고, 상기 베이스 바디에는 상기 로봇 청소기의 하측을 향해 개구된 다수의 모듈 수용부가 형성되고, 상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 상기 흡입 노즐 모듈은 상기 베이스 바디의 하측에서 상측 방향으로 각각의 상기 모듈 수용부에 나란하게 삽입된다.

Description

로봇 청소기{ROBOT CLEANER}

본 발명은 위생적으로 관리 가능한 흡입 노즐 모듈을 구비하는 로봇 청소기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 조립 공정의 용이성과 청소기의 생산성을 제고할 수 있는 구성의 로봇 청소기에 관한 것이다.

청소기는 흡입된 공기에서 먼지와 이물질을 분리하여 집진하는 진공 청소 기능 또는 걸레질을 통한 걸레 청소 기능을 수행하는 장치이다. 특히 로봇 청소기는 자율 주행을 통해 스스로 청소 대상 영역을 청소한다.

청소기는 먼지와 공기를 동시에 흡입하며, 흡입된 공기로부터 먼지를 분리하게 된다. 공기로부터 분리된 먼지는 집진장치에 집진되고, 공기는 청소기의 외부로 배출되게 된다. 이 과정에서 필연적으로 집진장치뿐만 아니라 청소기 내부의 곳곳에 먼지가 누적된다.

따라서, 청소기를 깨끗하게 관리하고 청소 성능을 유지시키기 위해서는 청소기의 관리가 필요하다. 청소기의 관리란 집진장치에 집진된 먼지의 주기적인 배출, 집진장치 외에 청소기의 곳곳에 누적된 먼지의 제거 등을 가리킨다.

청소기의 관리를 위해서는 청소기의 부품들을 청소기 본체로부터 분리해야 한다. 그런데 이 과정에서 사용자가 불가피하게 청소기의 부품들을 손으로 만져야 하며, 청소기에 누적된 먼지까지 손으로 만지게 될 우려가 있다. 사용자가 먼지를 손으로 만지는 것은 위생상의 문제가 있다.

예를 들어 미국 등록특허 US 8,720,001 B2 (2014.05.13.)에서는 아지테이터(agitator)가 청소기 본체로부터 분리 가능하게 이루어진 구성을 보이고 있다. 상기 특허문헌에서는 아지테이터를 분해하기 위해서는 청소기를 뒤집어서 손으로 잡아 꺼내야 하는 구조를 개시하였다. 따라서 상기 특허문헌에는 아지테이터에 누적된 먼지까지도 사용자가 손으로 만져야 하는 위생상의 문제가 있다.

최근에는 진공 청소 기능과 걸레 청소 기능을 모두 구비하는 청소기도 개발되고 있다. 이러한 청소기에서, 사용자는 청소하고자 하는 유형에 따라 브러시 조립체 또는 걸레 조립체를 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합시켜 사용하게 된다. 그런데 장착된 조립체와 연동하여 청소기의 청소 모드가 변경되지는 않았다.

한편, 공장에서 청소기가 제조되기 위해서는 여러 조립 공정을 거쳐야 한다. 조립 공정의 수나 다양성이 증가할수록 조립 공정의 용이성과 청소기의 생산성은 낮아지게 마련이다. 따라서 조립 공정이 용이성과 청소기의 생산성을 제고하기 위해서는 조립 공정의 수를 줄이고 가능한 획일적인 방법에 의해 생산 가능한 구조의 청소기가 제안되어야 한다.

또한 로봇 청소기는 크기의 제한으로 인해 방열 구조와 유로 구조가 확보되기 어려운 문제가 있다. 특히 조립 공정을 개선하기 위한 구조와 상기 방열 및 유로 구조가 서로 간섭을 일으키는 경우가 발생할 수 있다.

미국 등록특허 US 8,720,001 B2 (2014.05.13.)

본 발명은 청소기의 관리 등에 사용자의 위생을 고려한 청소기를 제안하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 사용자가 청소기 본체로부터 일부 부품을 분해 또는 분리하는 과정에서 먼지를 손으로 만지지 않고도 부품을 분해 또는 분리할 수 있는 구조의 청소기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 청소기 본체에 결합되는 청소 부재의 종류를 선택적으로 교체 가능하며, 용이한 교체 구조를 갖는 청소기를 제안하기 위한 것이다.

본 발명은 청소기 본체에 장착되는 청소 부재의 종류를 자동으로 인식할 수 있는 구조의 청소기를 제안하기 위한 것이다.

본 발명은 청소기를 제조하는 조립 공정의 수를 기존보다 줄이기 위해 한 방향에서 다수의 모듈들이 청소기 본체에 체결되는 구조의 로봇 청소기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 다수의 모듈들이 청소기 본체에 물리적으로 체결됨에 따라 자연스럽게 전기적 연결도 이루어지는 구조의 로봇 청소기를 제안하기 위한 것이다.

본 발명은 로봇 청소기의 조립 공정을 개선하기 위한 구조와 간섭을 일으키지 않는 방열 구조와 유로 구조를 제시하기 위한 것이다.

본 발명은, 지지 부재와 청소 모듈이 서로 결합되어 둘이 함께 청소기 본체에 결합되거나 청소기 본체로부터 분리되는 구조의 청소기를 제공한다.

본 발명의 청소기는 모듈 장착부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 저부를 통해 상기 모듈 장착부에 삽입 및 장착되고, 상기 청소기 본체의 저부를 통해 상기 모듈 장착부로부터 분리 및 인출되는 지지 부재; 및 상기 지지 부재의 삽입 또는 인출 시 상기 지지 부재와 함께 삽입 또는 인출되도록 상기 지지 부재에 결합되는 청소 모듈을 포함한다.

상기 청소 모듈은, 상기 지지 부재에 의해 회전 가능하게 지지되고, 상기 모듈 장착부에 삽입됨에 따라 상기 회전 구동부의 회전 구동부에 결합되는 회전봉; 및 상기 회전봉의 외주면에 결합되며, 상기 회전 구동부로부터 전달되는 회전 구동력에 의해 상기 회전봉이 회전하게 되면 상기 회전봉과 함께 회전하여 바닥을 청소하도록 이루어지는 청소 부재를 포함한다.

상기 회전봉은, 상기 회전봉의 회전축 방향의 일단을 통해 노출되고, 상기 회전봉의 내부로 눌려지도록 형성되는 회전 결합 부재; 상기 회전봉의 내부로 눌려진 상기 회전 결합 부재를 초기 위치로 복원시키도록 탄성력을 제공하는 탄성 부재를 포함한다.

상기 모듈 장착부는, 비스듬히 경사진 면 상에서 상기 회전 결합 부재를 미끄러지게 하도록 상기 청소 모듈의 장착 과정 동안 상기 회전 결합 부재와 접촉되는 위치에 형성되고, 상기 청소 모듈의 장착 과정 동안 상기 회전 결합 부재를 점진적으로 상기 회전봉 내부로 눌려지게 하는 경사면을 포함한다.

상기 경사면은 상기 모듈 장착부의 내측으로 갈수록 상기 회전 결합 부재에 가까워지도록 형성된다.

상기 회전 구동부는 상기 회전 결합 부재를 수용하도록 형성되고, 상기 청소 모듈이 상기 모듈 장착부에 장착된 상태에서 상기 회전 결합 부재는 상기 탄성 부재로부터 제공되는 탄성력에 의해 가압되어 상기 회전 구동부에 삽입된다.

상기 회전 구동부는 상기 회전 결합 부재를 수용하도록 형성되고, 상기 청소 모듈의 장착 과정 동안 상기 회전 결합 부재는 상기 경사면, 상기 모듈 장착부의 내측 평면을 순차적으로 지나간 후, 상기 탄성 부재로부터 제공되는 탄성력에 의해 초기 위치로 복윈되어 상기 회전 구동부에 삽입된다.

상기 지지 부재는, 상기 회전봉을 상대 회전 가능하게 지지하도록 상기 회전봉의 일 단부를 감싸는 제1 지지부와 상기 회전봉의 타 단부를 감싸는 제2 지지부; 및 상호 이격되게 배치되어 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 연결하도록 이루어지는 제1 연결부와 제2 연결부를 포함하며, 상기 청소 부재는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이의 공간으로 노출되어 바닥을 청소하도록 이루어진다.

상기 모듈 장착부는 상기 지지 부재를 향해 돌출되는 돌기를 구비하고, 상기 지지 부재는 상기 모듈 장착부로부터 이탈되는 것을 방지하도록 상기 돌기에 걸림되는 후크 결합부를 구비한다.

상기 후크 결합부는, 상기 지지 부재의 일 단으로부터 상기 모듈 장착부의 내측을 향해 돌출되는 제1 부분; 상기 제1 부분에서 벤딩되어 상기 모듈 장착부의 외측을 향해 돌출되는 제2 부분; 상기 후크 결합부의 조작을 가능하게 하도록 상기 제2 부분의 단부에서 돌출되는 조작부; 및 상기 지지 부재가 상기 모듈 장착부에 삽입되면 상기 돌기에 걸리도록 상기 제2 부분의 중간 부분으로부터 상기 돌기를 향해 돌출되는 걸림 돌기를 포함한다.

상기 걸림 돌기는, 상기 지지 부재의 삽입 과정 동안 상기 돌기와 접촉되며, 상기 돌기의 표면을 따라 미끄러지도록 이루어지는 경사면; 및 상기 경사면의 반대쪽에 형성되며, 상기 지지 부재가 상기 모듈 장착부에 장착된 상태에서 상기 돌기에 접촉되도록 이루어지는 걸림면을 포함한다.

상기 지지 부재가 상기 모듈 장착부에 장착된 상태에서, 상기 조작부는 상기 청소기 본체를 향해 누름 조작 가능하도록 상기 청소기 본체로부터 이격된다.

상기 조작부가 상기 회전봉의 축 방향을 따라 가압되면, 상기 돌기와 상기 걸림 돌기의 결합이 해제되도록 형성된다.

상기 후크 결합부는 상기 회전 결합 부재의 반대쪽에 형성되고, 상기 돌기와 상기 걸림 돌기의 결합이 해제되면, 상기 지지 부재와 상기 청소 모듈은 상기 회전 결합 부재를 중심으로 틸팅되어 상기 모듈 장착부로부터 분리된다.

상기 청소 모듈은 선택적으로 상기 지지 부재에 장착 가능한 제1종 청소 모듈과 제2종 청소 모듈을 포함하고, 상기 제1종 청소 모듈의 회전봉과 상기 제2종 청소 모듈의 회전봉은 동일한 위치에 서로 다른 수의 접점 단자를 구비하며, 상기 회전 구동부는 상기 접점 단자와 접촉되는 위치에 접점 스위치를 구비한다.

상기 청소기의 제어부는 상기 접점 스위치에 접촉되는 접점 단자의 수에 따라 상기 모듈 장착부에 결합된 청소 모듈의 종류를 인식하며, 인식된 청소 모듈의 종류에 근거하여 청소기의 청소 알고리즘을 선택하도록 이루어진다.

본 발명의 로봇 청소기는, 청소기 본체의 바닥 부분을 형성하는 베이스 바디; 상기 베이스 바디를 이동 가능하게 지지하는 휠 모듈, 흡입 모터 모듈, 배터리 모듈, 청소 대상 영역의 공기를 흡입하도록 형성되는 흡입 노즐 모듈을 포함하고, 상기 베이스 바디에는 상기 로봇 청소기의 하측을 향해 개구된 다수의 모듈 수용부가 형성되고, 상기 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 상기 흡입 노즐 모듈은 상기 베이스 바디의 하측에서 상측 방향으로 각각의 상기 모듈 수용부에 나란하게 삽입된다.

상기 베이스 바디는 로봇 청소기의 구성 요소들을 수용하도록 형성된다.

상기 휠 모듈은 두 개가 구비되며, 이 중 제1 휠 모듈은 상기 베이스 바디의 좌측과 우측 중 어느 한쪽에 설치되고, 제2 휠 모듈은 다른 한 쪽에 설치된다. 제1 휠 모듈과 제2 휠 모듈은 서로 이격되게 설치된다.

상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈은 상기 제1 휠 모듈과 상기 제2 휠 모듈의 사이에 배치된다.

상기 흡입 노즐 모듈은 상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈의 전방에 배치된다.

상기 모듈 수용부의 내측에는 상기 청소기 본체의 상하 방향을 향해 개구된 구멍이 형성되며, 상기 로봇 청소기는, 상기 청소기 본체의 내부에 설치되고, 상기 모듈 수용부보다 위에 배치되는 메인 인쇄회로기판; 및 상기 메인 인쇄회로기판의 하면에 설치되며, 상기 구멍을 통해 상기 모듈 수용부의 내측에 노출되는 소켓을 더 포함하고, 상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 및 상기 흡입 노즐 모듈은 각각 상기 소켓과 대응되는 위치에 형성되는 커넥터를 구비하고, 상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 및 상기 흡입 노즐 모듈이 상기 수용부에 삽입됨에 띠라, 상기 커넥터는 상기 소켓과 연결된다.

상기 로봇 청소기는 상기 베이스 바디의 상측에서 상기 베이스 바디에 결합되는 중간 바디(middle body)를 더 포함하고, 상기 메인 인쇄회로기판은 상기 중간 바디의 위에 배치되어 상기 중간 바디에 의해 지지되며, 상기 중간 바디에는 상기 베이스 바디의 구멍과 대응되는 위치에 상기 소켓을 상기 모듈 수용부에 노출되기 하는 구멍이 형성된다.

상기 로봇 청소기는, 상기 베이스 바디의 상측에서 상기 베이스 바디에 결합되는 중간 바디; 및 상기 중간 바디를 감싸도록 형성되고, 상기 청소기 본체의 외관을 형성하는 아우터 커버(outer cover)를 더 포함하고, 상기 중간 바디는, 상기 메인 인쇄회로기판을 지지하도록 형성되며, 상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 및 상기 배터리 모듈을 덮도록 형성되는 내측 덮개부; 상기 내측 덮개부의 외곽 테두리에서 상기 베이스 바디를 향해 하측으로 돌출되는 내측 측면부; 및 상기 내측 측면부에 형성되며, 상기 청소기 본체의 상하 방향을 향해 연장되는 슬롯을 포함하고, 상기 아우터 커버는, 상기 메인 인쇄회로기판을 덮도록 형성되는 외측 덮개부; 상기 외측 덮개부의 외곽 테두리에서 상기 베이스 바디를 향해 하측으로 돌출되며, 상기 내측 측면부를 감싸도록 형성되는 외측 측면부; 및 상기 외측 측면부의 내주면에 형성되며, 상기 아우터 커버가 상기 중간 바디에 결합됨에 따라 상측에서 하측 방향으로 상기 슬롯에 삽입되는 후크 결합부를 포함한다.

상기 후크 결합부의 삽입을 가이드 하도록, 상기 슬롯의 폭은 하측에서 상측으로 갈수록 점차 확장된다.

상기 슬롯에 삽입되는 상기 후크 결합부를 통과시키도록, 상기 내측 덮개부의 외곽 테두리에는 상기 슬롯과 만나는 위치에 리세스가 형성된다.

상기 슬롯은 복수로 형성되고, 서로 이격된다.

상기 중간 바디와 상기 아우터 커버 중 적어도 하나는 돌기를 더 포함하고, 상기 돌기는 상기 내측 측면부와 상기 외측 측면부를 서로 이격시키도록 상기 내측 측면부와 상기 외측 측면부 중 어느 하나로부터 다른 하나를 향해 돌출된다.

상기 중간 바디는 상기 슬롯의 하단에 상기 슬롯의 좌우를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 외측 측면부는 상기 연결부의 외측을 마주보도록 배치되고, 상기 후크 결합부는 상기 외측 측면부의 내주면에서 돌출되어 상기 연결부의 내측을 마주보는 위치까지 연장된다.

상기 아우터 커버는 상기 외측 측면부로부터 상기 연결부를 향해 돌출되는 돌기를 더 포함하고, 상기 연결부는 상기 후크 결합부와 상기 돌기의 사이에 배치된다.

상기 흡입 모터 모듈은 탄성 재질의 댐퍼를 포함하고,

상기 댐퍼는 상기 흡입 모터 모듈이 삽입되는 모듈 수용부의 입구에 결합되며, 상기 베이스 부재와 함께 상기 청소기 본체의 바닥면을 형성하도록 상기 모듈 수용부의 입구를 막는다.

상기 로봇 청소기는, 상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈의 후방에 배치되는 먼지통; 및 상기 흡입 노즐 모듈과 상기 먼지통을 연결하며, 상기 먼지통과 상기 흡입 모터 모듈을 연결하는 연결 유로부를 더 포함하고, 상기 연결 유로부는, 상기 흡입 노즐 모듈에 연결되는 상류측 부재; 및 상기 상류측 부재와 상기 먼지통의 입구에 연결되고, 상기 먼지통의 출구와 상기 흡입 모터 모듈에 연결되는 하류측 부재에 의해 형성된다.

상기 상류측 부재는 상기 청소기 본체의 상하 방향에서 비스듬한 방향으로 상기 흡입 모터 모듈의 일측을 우회하여 상기 하류측 부재에 연결된다.

상기 하류측 부재는, 일단이 상기 흡입 모터 모듈의 일측에서 상기 상류측 부재에 연결되고, 타단이 상기 먼지통의 입구에 연결되는 흡기 유로; 일단이 상기 먼지통의 출구에 연결되고, 타단이 상기 흡입 모터 모듈의 상부에 연결되는 배기 유로; 및 상기 베이스 바디에 의해 지지되도록 상기 베이스 바디에 안착되며, 상기 먼지통의 외주면에 밀착 가능하게 형성되는 위치 고정부를 포함하고, 상기 흡기 유로는 상기 배기 유로와 상기 위치 고정부의 사이에 배치된다.

상기 상류측 부재와 상기 하류측 부재 중 적어도 하나에는 상기 연결 유로부를 지나가는 먼지의 유량을 측정하도록 형성되는 유량 센서가 설치된다.

본 발명과 같이 청소 모듈이 지지 부재와 함께 모듈 장착부에 삽입 및 장착되고, 지지 부재와 함께 모듈 장착부로부터 분리 및 인출되면 위생적인 측면에서 장점을 갖는다. 대부분의 먼지는 지지 부재보다는 청소 모듈에 누적되게 되는데, 사용자가 청소 모듈을 만지지 않아도 청소 모듈을 모듈 장착부에 장착하거나 모듈 장착부로부터 분리할 수 있기 때문이다.

또한 지지 부재와 청소 모듈의 삽입 및 인출이 청소기 본체의 저부에서 상하 방향을 따라 이루어지기 때문에, 상기 지지 부재와 청소 모듈의 장착 및/또는 분리의 편의성이 증대될 수 있다. 이를테면, 사용자가 후크 결합부의 조작부를 가압한 상태에서 청소기 본체를 들어 올리면, 지지 부재와 청소 모듈이 자중에 의해 모듈 결합부로부터 자연스럽게 분리될 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 청소기 본체를 뒤집어야 하는 불편함을 해소할 수 있다.

본 발명에 의하면 청소 모듈의 종류가 자동적으로 인식되며, 인식된 청소 모듈의 종류에 따라 청소 알고리즘이 선택되므로, 자율 주행 및 자동 청소 기능을 갖는 로봇 청소기의 성능이 향상될 수 있다.

본 발명은 청소기를 구성하는 각종 모듈들이 모두 베이스 바디의 하측에 개구된 다수의 모듈 수용부를 향해 베이스 바디의 하측에서 상측으로 삽입된다. 각종 모듈들의 조립 방향이 한 방향으로 동일하므로, 본 발명의 구조에 의하면 로봇 청소기를 제조하는 조립 공정의 수를 종래보다 줄일 수 있다. 또한 각종 모듈들의 조립 방법이 모두 동일하므로 획일적인 조립 공정을 통해 로봇 청소기의 조립성이 제고될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 다수의 모듈들이 모듈 수용부에 물리적으로 삽입됨에 따라 메인 인쇄회로기판과 모듈 간의 전기적 연결도 자연스럽게 이루어진다. 따라서 물리적 결합과 전기적 연결을 하나의 공정으로 처리하여 로봇 청소기의 조립성이 제고될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 중간 바디에 형성되는 슬롯을 통해 방열이 이루어지고, 슬롯은 중간 바디의 테두리를 따라 형성된다. 따라서 슬롯을 비롯한 방열 구조는 다수의 모듈들이 한 방향으로 삽입되는 조립 구조와 간섭을 일으키지 않는다.

상기 방열 구조의 슬롯은 경사진 모양을 통해 아우터 커버의 결합을 가이드 하는 역할도 한다.

또한 본 발명에 의하면 두 개의 부재에 의해 청소기 본체 내측의 유로가 형성되고, 유로는 비스듬한 방향으로 흡입 모터 모듈의 일측을 우회하여 먼지통에 연결된다. 따라서 두 개의 부재를 비롯한 유로 구조는 다수의 모듈들이 한 방향으로 삽입되는 조립 구조와 간섭을 일으키지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 청소기의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 청소기의 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 흡입 노즐 모듈의 저부를 보인 개념도.
도 4는 도 1에 도시된 청소기 본체와 상기 청소기 본체로부터 분리된 지지 부재와 브러시 모듈을 보인 개념도.
도 5는 도 4에 도시된 지지 부재와 브러시 모듈의 분해 사시도.
도 6은 지지 부재와 걸레 모듈의 분해 사시도.
도 7은 청소기 본체에 브러시 모듈이 장착되는 과정을 보인 개념도.
도 8은 도 1에 도시된 라인 B-B를 따라 취한 단면도.
도 9는 도 1에 도시된 라인 C-C를 따라 취한 단면도.
도 10은 청소기 본체로부터 브러시 모듈이 분리되는 과정을 보인 개념도.
도 11은 청소기 본체, 흡입 노즐 모듈, 및 휠 모듈을 분리하여 보인 사시도.
도 12는 청소기 본체와 휠 모듈의 물리적 및 전기적 결합 구조를 설명하기 위한 개념도.
도 13과 도 14는 스위치 커버가 노출되는 메인 하우징의 외관을 부분적으로 도시한 개념도들.
도 15는 전원 스위치와 스위치 커버의 내부 구조를 보인 단면도.
도 16은 로봇 청소기의 분해 사시도.
도 17은 아우터 커버의 내측을 보인 개념도.
도 18은 아우터 커버와 중간 바디를 분리하고 남은 청소기 본체의 내측을 보인 개념도.

먼저, 로봇 청소기의 외관에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 청소기의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 청소기의 측면도이다.

로봇 청소기(100)는 바닥의 먼지를 흡입하는 기능뿐만 아니라, 바닥을 걸레질하는 기능을 함께 수행하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110) 및 흡입 노즐 모듈(120)을 포함한다.

청소기 본체(110)와 흡입 노즐 모듈(120)은 로봇 청소기(100)의 외관을 형성한다. 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다. 그리고 흡입 노즐 모듈(120)에는 청소 대상 영역의 청소를 위한 각종 부품들이 장착된다.

청소기 본체(110)의 외관은 아우터 커버(111)와 베이스 바디(112)에 의해 형성된다.

아우터 커버(111)와 베이스 바디(112)는 서로 결합되어 청소기 본체(110)의 외관을 형성한다. 베이스 바디(112)는 청소기 본체(110)의 바닥 부분을 형성하고, 로봇 청소기(100)의 구성 요소들을 수용하도록 형성된다. 그리고 아우터 커버(111)는 베이스 바디(112)의 위에 결합된다.

청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠(160, 160')이 구비된다. 휠(160, 160')은 청소기 본체(110)나 흡입 노즐 모듈(120)의 아랫 부분에 각각 구비될 수 있다. 휠(160, 160')에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.

일 예로, 로봇 청소기(100)와 같이 자율 주행 기능을 가지는 경우, 휠(160, 160')은 구동 모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 휠 모듈(160)로 구성될 수 있다. 다른 일 예로, 청소기 본체(110)가 사용자의 조작에 의해 이동되는 경우라면, 휠(160, 160')은 통상적인 바닥에 대한 구름 기능만을 가지도록 구성될 수도 있다.

청소기 본체(110)에는 보조휠(160')이 추가로 구비될 수 있다. 보조휠(160')은 휠 모듈(160)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 수동적인 회전만 가능하게 구성될 수 있다. 보조휠(160')은 휠 모듈(160)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다.

먼지통(170)은 청소기 본체(110)의 후방에 장착된다. 청소기 본체(110)는 먼지통(170)을 수용하면서도 원형의 외관을 유지하기 위해 부분적으로 오목한(recessed) 형상을 가질 수 있다. 먼지통(170)에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터 또는 사이클론 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.

로봇 청소기(100)는 먼지통(170)을 덮는 먼지통 덮개(171)를 구비할 수 있다. 먼지통 덮개(171)가 먼지통(170)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(171)가 먼지통을 구속할 수 있다. 따라서 먼지통(170)이 청소기 본체(110)로부터 임의로 분리되는 것을 먼지통 덮개(171)가 방지할 수 있다.

도 2에서는 먼지통 덮개(171)가 청소기 본체(110)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성된 것을 예시하고 있다. 먼지통 덮개(171)는 먼지통(170) 또는 청소기 본체(110)에 고정되어 먼지통(170)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다.

로봇 청소기(100)가 로봇 청소기와 같이 자율 주행 기능을 가지는 경우, 청소기 본체(110)에는 주변 상황을 센싱하기 위한 센싱 유닛(118)이 구비될 수 있다. 메인 인쇄회로기판(180, 도 16 참조) 등으로 구성되는 제어부는 센싱 유닛(118)을 통하여 장애물을 감지하거나, 지형 지물을 감지하거나, 주행 영역의 지도를 전자적으로 생성할 수 있다.

흡입 노즐 모듈(120)은 청소기 본체(110)의 전방에 돌출된 형태로 결합된다. 흡입 노즐 모듈(120)의 외관은 모듈 장착 하우징(121)에 의해 형성되며, 상기 모듈 장착 하우징(121)의 내측에는 청소 모듈 장착부(121a)가 형성된다. 청소 모듈 장착부(121a)에는 브러시 모듈 또는 걸레 모듈 등으로 구성되는 청소 모듈(A)이 착탈 가능하게 장착된다.

흡입 노즐 모듈(120)의 외측에는 물리적 충돌을 감지하는 범퍼 스위치(122)가 설치될 수 있다. 범퍼 스위치(122)는 장애물과의 물리적 충돌에 의해 흡입 노즐 모듈(120)의 내측으로 이동되는 범퍼 부재(122a) 및 상기 범퍼 부재(122a)가 내측으로 이동 시 가압되는 스위치(122b)를 포함할 수 있다(도 7 참조).

본 도면에서는, 흡입 노즐 모듈(120)에 범퍼 스위치(122)가 구비된 것을 보이고 있다. 범퍼 스위치(122)는 흡입 노즐 모듈(120)의 전방에 배치되며, 경우에 따라서는 도시된 바와 같이 전방뿐만 아니라 양측방에도 각각 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이 흡입 노즐 모듈(120)이 청소기 본체(110)으로부터 돌출된 형태로 배치되는 경우, 로봇 청소기(100)의 안정적인 주행을 위하여 상술한 보조휠(160')은 흡입 노즐 모듈(120)의 바닥에도 구비될 수 있다.

청소 모듈 장착부(121a)에 착탈 가능하게 장착되는 청소 모듈(A)은 청소 대상 영역을 청소하도록 이루어진다. 청소 모듈(A)을 통하여 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 청소기 본체나 먼지통에 구비되는 필터나 사이클론에 의해 공기로부터 분리되며, 먼지통(170)에 집진된다. 그리고 먼지와 이물질로부터 분리된 공기는 청소기 본체(110)의 외부로 배출된다. 청소기 본체(110)의 내부에는 청소 모듈 장착부(121a)에서 먼지통(170)까지 공기의 유동을 안내하는 흡기 유로(미도시)가 형성될 수 있다. 또한, 청소기 본체(110)의 내부에는 먼지통(170)에서 청소기 본체(110)의 외부까지 공기의 유동을 안내하는 배기 유로(미도시)가 형성될 수 있다.

청소 모듈(A)은 선택적으로 서로 다른 종류의 청소 부재를 포함할 수 있다. 청소 부재란 브러시(brush), 걸레(rag 또는 mop) 등을 가리킨다. 청소 부재의 종류에 따라 청소 모듈(A)의 종류가 구분될 수 있다.

예를 들어, 브러시를 구비하는 청소 모듈(A)은 브러시 모듈(140, 도 5 참조)로 구분되고, 걸레를 구비하는 청소 모듈(A)은 걸레 모듈(150, 도 6 참조)로 구분될 수 있다. 브러시 모듈과 걸레 모듈 중 어느 하나가 청소 모듈 장착부(121a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 사용자는 청소하고자 하는 목적에 따라 청소 부재를 교체하거나 청소 모듈(A)을 교체할 수 있다.

청소 부재의 종류가 브러시나 걸레에 한정되는 것은 아니다. 따라서 서로 다른 종류의 청소 부재를 갖는 청소 모듈을 일반화하여 제1종 청소 모듈과 제2종 청소 모듈로 명명할 수 있다. 제1 청소 모듈은 제1종 청소 부재를 포함하며, 제1종 청소 부재는 예를 들어 브러시를 의미할 수 있다. 마찬가지로 제2종 청소 모듈은 제2종 청소 부재를 포함하며, 제2종 청소 부재는 브러시 외에 걸레 등을 의미할 수 있다.

다음으로는 흡입 노즐 모듈(120)에 대해 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 흡입 노즐 모듈(120)의 저부를 보인 개념도이다.

청소기 본체(110)의 저부에는 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서(123)가 구비될 수 있다. 본 도면에서는, 흡입 노즐 모듈(120)의 저부에 클리프 센서(123)가 배치된 것을 보이고 있다. 클리프 센서(123)는 청소기 본체(110)의 저부에도 배치될 수 있다.

클리프 센서(123)는 발광부와 수광부를 구비하며, 발광부에서 바닥으로 조사된 광이 수광부에서 수신된 시간을 측정하여 클리프 센서(123)와 바닥 간의 거리를 측정하도록 이루어진다. 따라서, 전방에 급격하게 낮아지는 단턱이 있는 경우에는, 상기 수신된 시간이 급격히 증가하게 된다. 전방에 낭떠러지가 있는 경우에는, 수광부로 광이 수신되지 않게 된다.

제어부는 클리프 센서(123)를 통하여 하방의 지형이 일정 수준 이상으로 낮아지는 것이 감지되면, 휠 모듈(160, 도 1 참조)의 구동을 제어하도록 이루어진다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 반대방향으로 주행하도록 휠 모듈(160)에 반대 방향의 구동 신호를 인가할 수 있다. 또는, 제어부는 로봇 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 휠 모듈(160)에만 구동 신호를 인가하거나, 좌우 양측 휠 모듈(160)에 서로 다른 구동 신호를 인가할 수 있다.

청소 모듈은 바닥을 청소하기 위한 구성으로, 청소기 본체(110)의 청소 모듈 장착부(121a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 본 도면에서는, 청소 모듈의 일 예로 브러시 모듈(140)을 보이고 있다. 다만 본 발명에서 브러시 모듈(140)에 대한 설명은 후술하는 걸레 모듈 등 일반적인 청소 모듈에도 동일하게 적용될 수 있다.

지지 부재(130)는 브러시 모듈(140)을 지지하도록 이루어진다. 지지 부재(130)는 일측에 후크 결합부(138)를 구비한다. 후크 결합부(138)를 조작함에 따라 지지 부재(130)는 모듈 장착 하우징(121)으로 분리될 수 있다.

지지 부재(130)는 상호 이격되게 배치되는 제1 연결부(133)와 제2 연결부(134)를 포함한다. 제1 연결부(133)는 브러시 모듈(140)의 전방에 배치되고, 제2 연결부(134)는 브러시 모듈(140)의 후방에 배치된다. 브러시 모듈(140)은 제1 연결부(133)와 제2 연결부(134) 사이의 공간(135)으로 노출되어 바닥을 청소하게 된다.

다음으로 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)에 대하여 설명한다.

도 4는 도 1에 도시된 청소기 본체(110)와 상기 청소기 본체(110)로부터 분리된 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)을 보인 개념도다.

지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)은 모듈 장착 하우징(121)의 저부에 형성된 청소 모듈 장착부(121a, 도 1 참조)에 착탈 가능하게 장착되는 구조를 갖는다. 구체적으로 브러시 모듈(140)은 상기 지지 부재(130)에 결합되고, 지지 부재(130)는 청소 모듈 장착부에 장착 가능하게 형성된다.

지지 부재(130)는 모듈 장착 하우징(121)의 저부를 통해 청소 모듈 장착부에 삽입 및 장착된다. 또한, 지지 부재(130)는 상기 모듈 장착 하우징(121)의 저부를 통해 청소 모듈 장착부로부터 분리 및 인출된다.

브러시 모듈(140)은 지지 부재(130)에 결합되어 있으므로, 지지 부재와 브러시 모듈은 또 하나의 모듈(A1)을 형성한다. 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부에 삽입 및 장착되면, 브러시 모듈(140)은 지지 부재(130)와 함께 청소 모듈 장착부에 삽입 및 장착된다. 마찬가지로 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부로부터 분리 및 인출되면, 브러시 모듈(140)도 지지 부재(130)와 함께 청소 모듈 장착부로부터 분리 및 인출된다.

도 4에 도시된 바와 같이 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)이 청소 모듈 장착부에 삽입 및 장착되는 방향은 상하 방향이다. 따라서 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)이 청소 모듈 장착부로부터 분리되는 경우, 외력을 가하지 않고도 지지 부재와 브러시 모듈의 자중에 의해 상기 청소 모듈 장착부로부터 인출될 수 있다.

여기서는 지지 부재(130)가 브러시 모듈(140)을 회전 가능하게 지지한 상태로 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합되는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 브러시 모듈(140)은 지지 부재(130) 없이 청소기 본체(110)에 직접 착탈 가능하게 결합될 수도 있다. 이 경우, 청소기 본체(110)의 청소 모듈 장착부에는 지지 부재(130)에 대응되는 구성이 구비될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)의 분해 사시도다.

지지 부재(130)는 브러시 모듈(140)을 회전 가능하게 지지하도록 형성된다. 지지 부재(130)는 제1 지지부(131), 제2 지지부(132), 제1 연결부(133) 및 제2 연결부(134)를 포함한다.

제1 지지부(131)와 제2 지지부(132)는 지지 부재(130)의 양 단부에 서로 마주보도록 배치된다. 제1 지지부(131)와 제2 지지부(132)의 이격 거리는 회전봉(141)의 길이와 동일할 수 있다.

제1 지지부(131)와 제2 지지부(132)는 브러시 모듈(140)을 상대 회전 가능하게 지지하도록 회전봉(141)의 양 단부를 감싼다. 구체적으로 제1 지지부(131)는 회전봉(141)의 일 단부를 감싸고, 제2 지지부(132)는 회전봉(141)의 타 단부를 감싼다.

제1 연결부(133)와 제2 연결부(134)는 제1 지지부(131)와 제2 지지부(132)를 서로 연결하도록 이루어진다. 제1 연결부(133)와 제2 연결부(134)는 브러시 모듈(140)의 전방과 후방에 상호 이격되게 배치될 수 있다. 브러시 모듈(140)의 브러시(142)는 제1 연결부(133)와 제2 연결부(134) 사이의 공간(135)으로 노출되어 바닥을 청소하도록 이루어진다.

지지 부재(130)는 청소기 본체(110)의 청소 모듈 장착부(121a)에 착탈 가능하게 결합된다. 상기 결합을 위하여, 지지 부재(130)에는 청소 모듈 장착부에 걸림 가능하게 구성되는 적어도 하나의 후크(136)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서는 지지 부재(130)의 일단에 후크(136)가 형성되는 구성을 보이고 있다.

후크(136)는 제1 지지부(131)의 외측면으로부터 돌출된다. 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부에 삽입되면, 상기 청소 모듈 장착부의 내측면에 형성된 돌기(미도시)에 후크(136)가 걸리게 된다. 이에 따라 후크(136)는 지지 부재(130)의 임의 이탈을 방지하게 된다.

제2 연결부(134)의 후방에는 지지 부재(130)의 삽입 방향을 따라 돌출되는 돌출부(137)가 형성된다. 돌출부(137)는 청소 모듈 장착부의 내측을 향해 돌출된다. 로봇 청소기(100, 도 1 참조)가 전방을 향해 이동하게 되면, 제1 연결부(133)와 제2 연결부(134)는 지속적으로 로봇 청소기의 후방쪽으로 외력을 받게 된다. 이때 제1 연결부(133)의 후방에는 브러시 모듈(140)이 결합되어 있으므로, 브러시 모듈(140)에 의해 제1 연결부(133)가 지지될 수 있다.

그러나, 제2 연결부(134)의 후방에는 브러시 모듈(140)이 없기 때문에 지속적인 외력에 의해 제2 연결부(134)가 파손될 우려가 존재한다. 이를 방지하기 위해 돌출부(137)는 제2 연결부(134)를 지지하도록 이루어진다.

청소 모듈 장착부의 내측면에는 돌출부(137)에 대응되는 홈(미도시)이 형성되고, 상기 돌출부(137)는 상기 홈에 삽입된다. 돌출부(137)가 지지 부재(130)의 삽입 방향을 따라 돌출되어 있으며, 로봇 청소기의 이동 방향은 상기 삽입 방향에 교차하는 방향이다. 따라서 돌출부(137)는 제2 연결부(134)의 전후좌우 방향 이동을 방지하여 그 위치를 고정할 수 있다. 이에 따라 제2 연결부(134)의 파손 또한 방지될 수 있다.

브러시 모듈(140)은 회전봉(141)과 브러시(142)를 포함한다.

회전봉(141)은 일방향으로 연장 형성된다. 회전봉(141)의 회전축은 청소기 본체(110)의 정주행 방향에 직교하도록 배치될 수 있다. 회전봉(141)은 청소기 본체(110)에 장착 시 회전 구동부(124, 도 7 참조)와 연결되어 적어도 일방향으로 회전 가능하게 구성된다.

회전봉(141)은 지지 부재(130)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 회전봉(141)은 지지 부재(130)에 구속된 상태에서 회전 가능하도록 이루어진다. 따라서, 회전봉(141)의 회전 위치가 지지 부재(130)에 의해 고정될 수 있다.

회전 결합 부재(141a)는 회전봉(141)의 일 단부에 구비된다. 회전 결합 부재(141a)는 회전봉(141)의 회전축 방향의 일 단을 통해 노출된다. 브러시 모듈이 청소기 본체의 청소 모듈 장착부에 장착되면, 상기 회전 결합 부재(141a)는 회전 구동부(124, 도 7 참조)에 결합된다. 이에 따라 회전 구동부(124)의 구동 시 회전 결합 부재(141a)는 회전 구동부(124)로부터 회전봉(141)으로 구동력을 전달하게 된다.

회전 결합 부재(141a)는 회전봉(141)의 일 단부를 통해 돌출되며, 회전봉(141)의 내부로 눌려지도록 형성된다. 회전 결합 부재(141a)는 후술하게 될 탄성 부재(141b, 도 7 참조)에 의해 탄성력을 제공받는다. 따라서 회전 결합 부재(141a)를 회전봉(141)의 내부로 누름 조작 하더라도, 외력을 제거하게 되면, 회전 결합 부재(141a)는 초기 위치로 복원된다.

제1 지지부(131)와 제2 지지부(132) 간의 이격 거리가, 회전봉(141)의 길이와 동일하다면, 회전 결합 부재(141a)로 인해 브러시 모듈(140)을 지지 부재(130)에 결합하기 어려울 수 있다. 회전 결합 부재(141a)가 회전봉(141)의 일 단부에 돌출되어 있기 때문이다. 그러나, 회전 결합 부재(141a)는 누름 조작 가능하기 때문에, 이러한 브러시 모듈(140)과 지지 부재(130) 간의 결합의 어려움을 해소할 수 있다.

회전봉(141)의 타 단부에는 회전 지지부(141c)가 설치된다. 회전 지지부(141c)는 지지 부재(130)의 제2 지지부(132)에 구속된 상태에서 회전 가능하도록 곡면으로 이루어지는 외주면을 가질 수 있다. 회전 지지부(141c)는 베어링(141c', 도 7 참조)을 포함할 수 있다.

회전 지지부(141c)는 지지 부재(130)의 제2 지지부(132)에 의해 상대 회전 가능하게 지지된다. 구체적으로 제2 회전 지지부(141c)의 외주면은 제2 지지부(132)에 의해 감싸인다. 회전 지지부(141c)가 제2 지지부(132)에 의해 지지됨에 의해, 회전봉(141)의 회전축이 회전 구동부(124)의 회전축과 일치되게 놓일 수 있다.

참고로, 회전봉(141)이 지지 부재(130) 없이 바로 청소 모듈 장착부(121a)에 장착되는 구조를 가지는 경우라면, 청소 모듈 장착부(121a)에는 회전봉(141)을 회전 가능하게 지지하는 회전 지지부가 별도로 형성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 회전봉(141)은 지지 부재(130)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 본 도면에서는, 제1 지지부(131)가 회전봉(141)이 삽입되는 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀을 통하여 노출된는 회전봉(141)의 일 단부에 회전 결합 부재(141a)가 돌출 형성된 것을 보이고 있다.

브러시(142)는 회전봉(141)의 외주면에 결합된다. 회전봉(141)의 외주면에 홈(141')이 형성되며, 브러시(142)는 상기 홈(141')에 회전봉(141)의 길이 방향을 따라 삽입될 수 있다.

브러시(142)는 먼지를 가운데로 모으기 위해 회전봉(141)의 중앙에서 예각을 형성하도록 배치될 수 있다. 청소기 본체로부터 제공되는 흡입 모터의 흡입력은 회전봉(141)의 중앙에서 가장 크기 때문이다.

브러시(142)는 회전봉(141)의 회전에 따라 상기 회전봉(141)과 함께 회전하여 바닥을 청소하도록 이루어진다. 브러시(142)는 청소 부재의 일 예에 해당한다. 따라서 브러시(142)는 걸레 등의 다른 청소 부재로 교체될 수 있다. 사용자는 선택에 따라 청소 부재를 교체하거나 청소 모듈을 교체할 수 있다.

브러시 모듈(140)은 접점 단자(143)를 더 포함할 수 있다. 도 5에서는 접점 단자(143)가 회전봉(141)의 일 단부를 통해 노출되는 회전 결합 부재(141a)의 표면에 형성되는 구성을 보이고 있다. 그러나 접점 단자(143)의 위치는 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 브러시 모듈(140)과 청소기 본체의 결합에 의해 자연스럽게 청소기 본체의 접점 스위치(125, 도 7 참조)와 접촉될 수 위치면 족하다.

접점 단자(143)가 회전 결합 부재(141a)의 표면에 형성되면, 회전 구동부(124, 도 7 참조)는 상기 접점 단자(143)와 접촉되는 위치에 접점 스위치(125)를 구비한다. 따라서 브러시 모듈(140)이 청소기 본체(110, 도 1 참조)에 장착되면, 회전봉(141)의 회전 결합 부재(141a)는 회전 구동부에 삽입된다. 그리고, 회전 결합 부재(141a)의 표면에 형성된 접점 단자(143)는 접점 스위치와 자연스럽게 접촉하게 된다. 회전 결합 부재(141a)가 탄성 부재(141b, 도 7 참조)에 의해 탄성력을 제공받기 때문이다.

로봇 청소기의 제어부는 접점 스위치에 접촉되는 접점 단자(143)의 수에 따라 청소 모듈 장착부에 장착된 청소 모듈의 종류를 인식할 수 있다. 예를 들어 도 5에는 접점 단자(143)의 수가 3개 구비되고, 후술하게 될 도 6에는 접점 단자(153)가 2개 구비되어 있다. 따라서 제어부는 접점 스위치와 접촉하게 되는 접점 단자가 3개라면 브러시 모듈(140)로 인식할 수 있고, 2개라면 걸레 모듈(150, 도 6 참조)로 인식할 수 있다.

제어부는 인식된 청소 모듈의 종류에 근거하여 로봇 청소기의 청소 알고리즘을 선택하도록 이루어진다. 예를 들어 인식된 청소 모듈이 브러시 모듈(140)이라면, 제어부가 브러시 모듈(140)의 회전과 동시에 흡입 모터와 팬을 구동시켜 흡입력을 발생시킬 수 있다. 반면, 인식된 청소 모듈이 걸레 모듈(150)이라면, 먼지 흡입 동작은 하지 않고, 걸레 모듈만 회전시킬 수 있다.

이어서 청소 모듈의 다른 예로 걸레 모듈에 대하여 설명한다.

도 6은 지지 부재(130)와 걸레 모듈(150)의 분해 사시도다.

지지 부재(130)에 대한 설명은 도 5의 설명으로 갈음하고, 여기서는 걸레 모듈(150)에 대하여 설명한다. 걸레 모듈(150)에 대한 설명도 브러시 모듈(140)과 중복되는 설명은 생략한다. 지지 부재(130)와 걸레 모듈(150)이 결합되면 다시 하나의 모듈(A2)이 형성된다.

회전봉(151)의 내부에는 물 수용부(151d)가 형성된다. 그리고 회전봉(151)의 외주면에는 상기 물 수용부(151d)를 물을 주입할 수 있도록 마개(151e)가 형성된다. 사용자가 물 수용부(151d)의 내부에 물을 보충하고자 하는 경우, 마개(151e)를 개방하여 물 수용부(151d)에 물을 주입할 수 있다.

또한 회전봉(151)의 외주에는 물 수용부(151d)와 연통되는 물 배출구(151f)가 형성된다. 물 수용부(151d)에 채워진 물은 물 배출구(151f)를 통하여 배출된다.

물 배출구(151f)는 복수 개로 구비되어 일정 간격을 두고 이격 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 물 배출구(151f)가 회전봉(151)의 길이방향 및 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 배치된 것을 보이고 있다. 이와 달리 물 배출구(151f)는 회전봉(151)의 길이방향을 따라 길게 연장 형성될 수도 있다.

모든 청소 모듈은 서로 호환성을 갖는다. 따라서 걸레 모듈(150)도 브러시 모듈(140, 도 5 참조)과 마찬가지로 청소 모듈 장착부(121a, 도 7 참조)에 장착되어, 회전 구동부(124, 도 7 참조)의 구동에 따라 회전 가능하게 구성된다. 따라서, 걸레 모듈(150)의 회전 시 회전봉(151)에는 원심력이 작용하게 된다.

이를 이용하여, 걸레 모듈(150)의 회전 시에만 물 수용부(151d)에 채워진 물이 원심력에 의해 물 배출구(151f)를 통하여 배출되도록, 물 배출구(151f)는 기설정된 크기를 가질 수 있다. 즉, 청소 모듈(150)이 회전되지 않을 때에는 물 배출구(151f)를 통하여 물이 배출되지 않도록 구성될 수 있다.

걸레 모듈(150)의 회전봉(151)은 브러시 모듈(140)의 회전봉(141)과 동일한 위치에 접점 단자(153)를 구비한다. 다만, 걸레 모듈(150)의 회전봉(151)에 구비되는 접점 단자(153)의 수는 브러시 모듈의 회전봉(141)에 구비되는 접점 단자(143)의 수와 다르다. 로봇 청소기의 제어부가 접점 스위치(125, 도 7 참조)에 접촉되는 접점 단자의 수에 근거하여 청소 모듈의 종류를 인식하도록 이루어지기 때문이다. 이와 관련된 설명은 전술한 도 5를 참조한다.

브러시 모듈(140)과 걸레 모듈(150)을 각각 제1종 청소 모듈과 제2종 청소 모듈로 일반화하면, 로봇 청소기에 구비되는 청소 모듈은 선택적으로 지지 부재에 장착 가능한 제1종 청소 모듈과 제2종 청소 모듈로 이루어진다. 제1종 청소 모듈의 회전봉과 제2종 청소 모듈의 회전봉은 동일한 위치에 서로 다른 수의 접점 단자를 구비한다.

또한 로봇 청소기는 접점 단자(153)와 접촉되는 위치에 접점 스위치를 구비한다. 로봇 청소기의 제어부는 접점 스위치에 접촉되는 점점 단자의 수에 따라 청소 모듈 장착부에 결합된 청소 모듈의 종류를 인식한다. 그리고 인식된 청소 모듈의 종류에 근거하여 로봇 청소기의 청소 알고리즘이 선택된다.

특히 접점 단자(153)와 접점 스위치의 접촉 위치가 서로 일치하기 위해 각 접점 단자(153)는 회전 결합 부재(151a)의 중심을 기준으로 동일한 거리 상에 배치되는 것이 바람직하다. 그래야 회전 결합 부재(151a)가 회전 구동부에 삽입되는 각도에 관계없이 접점 단자(153)와 접점 스위치가 접촉될 수 있기 때문이다.

걸레(152)는 회전봉(151)의 외주를 감싸도록 형성된다. 걸레(152)는 청소 부재의 일 예에 해당한다. 걸레(152)가 회전봉(151)에 결합되면, 청소 모듈은 걸레 모듈(150)로 구분된다.

걸레(152)는 마개(151e)를 덮지 않도록 구성될 수 있다. 본 도면에서는, 걸레(152)가 마개(151e)에 대응되는 절개부(152a)를 구비하는 구조를 보이고 있다.

마개(151e)가 걸레(152)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출되도록 구성됨으로써, 물의 보충이 필요할 때 걸레(152)를 회전봉(151)으로부터 분리시키지 않고도 물 수용부(151d)에 물을 주입할 수 있다는 이점이 있다.

걸레(152)는 도시된 바와 같이 회전봉(151)에 대응되는 중공부를 구비하고, 길이 방향의 양단이 개구된 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 또는, 걸레(152)는 회전봉(151)의 외주에 감긴 후 양 단부가 벨크로(velcro)에 의해 접착되도록 구성될 수도 있다.

걸레(152)는 물 배출구(151f)를 덮도록 배치되어, 물 배출구(151f)에서 배출되는 물이 걸레(152)를 적시도록 이루어질 수 있다.

걸레(152)는 연질의 직물 재질로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 형태 유지를 위한 경질의 베이스부 상에 연질의 직물부가 형성된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 베이스부는 회전봉(151)의 외주를 감싸도록 이루어지며, 물 배출구(151f)에서 배출된 물이 투과 가능하게 구성된다.

도 6에서 미설명된 도면부호 151c는 회전 지지부를 가리킨다.

다음으로 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)의 장착 구조에 대하여 설명한다.

도 7은 청소기 본체(110)에 브러시 모듈(140)이 장착되는 과정을 보인 개념도다. 도 8은 도 1에 도시된 라인 B-B를 따라 취한 단면도다. 도 9는 도 1에 도시된 라인 C-C를 따라 취한 단면도다. 도 8과 도 9는 청소 모듈 장착부(121a)에 지지 부재와 브러시 모듈(140)의 장착이 완료된 상태를 보이고 있다.

여기서는 먼저 앞서 설명된 도면에서 미설명된 구성들에 대하여 추가로 설명하고, 이어서 청소기 본체(110)에 브러시 모듈(140)이 장착되는 과정을 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 회전 결합 부재(141a)는 회전봉(141)의 내부로 눌려지도록 형성된다. 회전봉(141)은 탄성 부재(141b)를 더 포함하며, 탄성 부재(141b)는 회전봉(141)의 내부로 눌려진 회전 결합 부재(141a)를 초기 위치로 복원시키도록 탄성력을 제공한다. 초기 위치란 회전 결합 부재(141a)가 외력에 의해 회전봉(141)의 내부로 눌려지기 전의 상태, 또는 회전 결합 부재(141a)에 가해진 외력이 제거된 상태에서의 위치를 가리킨다.

회전 결합 부재(141a)는 외주면에 이탈 방지부(141a')를 구비한다. 이탈 방지부(141a')는 회전 결합 부재(141a)의 외주면을 따라 돌출된다. 회전 결합 부재(141a)를 노출시키는 회전봉(141)의 구멍은 이탈 방지부(141a')보다 작으므로, 이탈 방지부(141a')는 회전 결합 부재(141a)가 회전봉(141)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 도 7을 참조하면 탄성 부재(141b)는 이탈 방지부(141a')를 가압하도록 이루어짐을 알 수 있다.

회전 구동부(124)는 청소 모듈 장착부(121a)의 일측에 구비된다. 회전 구동부(124)의 위치는, 회전봉(141)의 회전 결합 부재(141a)와 대응되는 위치다. 따라서 브러시 모듈(140)이 청소 모듈 장착부(121a)에 장착된 상태에서, 회전 결합 부재(141a)는 탄성 부재(141b)로부터 제공되는 탄성력에 의해 가압되어 자연스럽게 회전 구동부(124)에 삽입된다.

청소 모듈 장착부(121a)의 입구에는 경사면(126)이 형성된다. 경사면(126)의 위치는 회전 결합 부재(141a)를 브러시 모듈(140)의 장착 과정 동안 회전 결합 부재(141a)와 접촉되는 위치다. 따라서 브러시 모듈(140)의 장착 과정 동안 회전 결합 부재(141a)는 경사면(126)을 따라 미끄러지면서 자연스럽게 회전봉(141)의 내부로 눌려질 수 있다.

경사면(126)은 청소 모듈 장착부(121a)의 내측으로 갈수록 회전 결합 부재(141a)에 가까워지도록 형성된다. 이에 따라 브러시 모듈(140)의 장착 과정 동안 경사면(126)은 회전 결합 부재(141a)를 점진적으로 회전봉(141) 내부로 눌려지게 할 수 있다.

회전봉(141)의 타 단부를 살펴보면, 회전 지지부(141c)는 베어링(141c')을 구비한다. 베어링(141c')은 회전봉(141)의 타 단부를 통해 노출된다. 지지 부재(130)의 제2 지지부(132)는 베어링(141c')의 외주면을 감싼다. 그리고, 제2 지지부(132)는 베어링(141c')의 외곽에서 회전 지지부(141c)를 감싼다. 따라서 회전봉(141)은 제2 지지부(132)에 의해 구속된 상태에서 회전하게 된다.

지지 부재(130)는 청소 모듈 장착부(121a)로부터 임의적으로 이탈되는 것을 방지하기 위해 후크 결합부(138)를 구비한다. 후크 결합부(138)는 청소 모듈 장착부(121a)의 돌기(127)에 걸림된다. 도 7을 참조하면, 돌기(127)는 청소 모듈 장착부(121a)의 입구에서 지지 부재(130)를 향해 돌출된다.

후크 결합부(138)는 제1 부분(138a), 제2 부분(138b), 걸림 돌기(138c) 및 조작부(138d)를 포함한다.

제1 부분(138a)은 지지 부재(130)의 일 단으로부터 청소 모듈 장착부(121a)의 내측을 향해 돌출된다. 도 7을 참조하면, 청소 모듈 장착부(121a)의 내측 방향이란 위로 향하는 방향을 가리킨다. 그리고 제2 부분(138b)은 제1 부분(138a)에서 벤딩되어 청소 모듈 장착부(121a)의 외측을 향해 돌출된다. 도 7을 참조하면, 청소 모듈 장착부(121a)의 외측 방향이란 아래로 향하는 방향을 가리킨다.

제1 부분(138a)과 제2 부분(138b)의 돌출 방향이 서로 다름에 따라 제1 부분(138a)과 제2 부분(138b) 사이에서는 외력에 의해 굽힘 응력이 발생하게 된다. 굽힘 응력이란 굽힘 모멘트가 가해짐에 따라 재료의 내부에 발생하는 저항력을 의미한다. 따라서 상기 굽힘 응력에 의해 제1 부분(138a)과 제2 부분(138b)은 외력이 가해지기 전의 상태로 복원되려고 하는 성질을 갖는다.

조작부(138d)는 후크 결합부(138)의 조작을 가능하게 하도록 제2 부분(138b)의 단부에서 돌출된다. 조작부(138d)는 청소기 본체(110)의 저부를 통해 노출되므로, 사용자가 손가락을 이용하여 조작부(138d)를 조작할 수 있다.

걸림 돌기(138c)는 청소 모듈 장착부(121a)의 돌기(127)에 걸리도록 제2 부분(138b)의 중간 부분으로부터 돌기(127)를 향해 돌출된다. 따라서 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입되면, 걸림 돌기(138c)는 청소 모듈 장착부(121a)의 돌기(127)에 걸리게 된다. 걸림 돌기(138c)와 돌기(127)에 의해 지지 부재(130)의 임의 이탈이 방지될 수 있다.

걸림 돌기(138c)는 경사면(138c1)과 걸림면(138c2)을 포함한다.

경사면(138c1)은 지지 부재(130)의 삽입 과정 동안 돌기(127)와 접촉되며, 돌기(127)의 표면을 따라 미끄러지도록 이루어진다. 이에 따라 지지 부재(130)의 삽입 과정에서 경사면(138c1)은 돌기(127)와 접촉되면서 돌기(127)를 지나가게 된다.

걸림면(138c2)은 경사면(138c1)의 반대쪽에 형성된다. 걸림면(138c2)은 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부(121a)에 장착된 상태에서 돌기(127)에 걸리도록 이루어진다. 임의적인 걸림 해제를 방지하기 위해 돌기(127)는 청소 모듈 장착부(121a)의 내측을 향해 돌출되고, 걸림면(138c2)은 돌기(127)에 면접촉 하는 것이 바람직하다.

상기 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부(121a)에 장착된 상태에서 조작부(138d)는 누름 조작 가능하도록 청소기 본체(110)로부터 이격된다. 도 7을 기준으로 청소기 본체(110)란 돌기(127)의 배면을 의미한다. 만일 조작부(138d)가 돌기(127)의 배면에 밀착되어 있으면, 조작부(138d)를 가압하여 걸림 돌기(138c)와 돌기(127)의 걸림을 해제할 수 없다.

지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)을 청소 모듈 장착부(121a)에 장착하기 위해서는, 우선 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)을 서로 결합한다. 그리고 청소기 본체(110)의 저부를 통해 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)을 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입한다.

지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)의 장착 과정 동안 회전봉(141)에 구비되는 회전 결합 부재(141a)는 경사면(126)을 만나게 된다. 그리고, 지지 부재(130)에 구비되는 후크 결합부(138)는 돌기(127)를 만나게 된다.

브러시 모듈(140)의 장착 과정 동안 경사면(126)에 접촉되는 회전 결합 부재(141a)는 경사면(126)을 따라 미끄러지게 된다. 브러시 모듈(140)이 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입될수록 회전 결합 부재(141a)는 경사면(126)에 의해 점진적으로 회전봉(141) 내부로 눌려진다. 계속해서 브러시 모듈(140)이 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입되면 회전 결합 부재(141a)는 경사면(126)을 지나 청소 모듈 장착부(121a)의 내측 평면을 지나가게 된다. 청소 모듈 장착부(121a)의 내측 평면을 지나가는 동안에도 회전 결합 부재(141a)는 상기 내측 평면에 의해 회전봉(141) 내부로 눌려진 상태를 유지한다.

회전 구동부(124)는 회전 결합 부재(141a)를 수용하도록 형성된다. 브러시 모듈(140)이 계속해서 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입되면, 회전 결합 부재(141a)는 회전 구동부(124)를 마주하는 위치에 도달하게 된다. 이때 탄성 부재(141b)로부터 제공되는 탄성력에 의해 회전 결합 부재(141a)는 초기 위치로 복원되어 회전 구동부(124)에 삽입된다.

회전 결합 부재(141a)가 회전 구동부(124)에 삽입되기까지의 과정 동안 동시에 후크 결합부(138)와 돌기(127)의 결합도 이루어진다. 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입되는 과정 동안 후크 결합부(138)의 걸림 돌기(138c)는 청소 모듈 장착부(121a)의 돌기(127)를 만나게 되고, 돌기(127)에 의해 가압된다. 돌기(127)에 의해 걸림 돌기(138c)와 제2 부분(138b)은 제1 부분(138a)을 향하는 방향으로 가압된다. 지지 부재(130)에 외력이 추가로 가해져 지지 부재(130)가 청소 모듈 장착부(121a)에 더욱 깊이 삽입되면, 걸림 돌기(138c)의 경사면(126)은 돌기(127)에 의한 저항력을 극복하게 된다. 그리고 걸림 돌기(138c)가 돌기(127)에 걸림된다.

도 8과 도 9는 청소 모듈 장착부(121a)에 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)의 장착이 완료된 상태를 보이고 있다. 지지 부재(130)는 제1 지지부(131)의 하단에 가림막(131a)을 구비한다. 청소 모듈 장착부(121a)에 형성되는 경사면(126)에 의해 지지 부재(130)와 청소 모듈 장착부(121a) 사이의 공간이 외부로 노출될 수 있다. 그러나 가림막(131a)은 지지 부재(130)의 일 단부로부터 돌출되어 상기 공간을 가리도록 이루어진다. 이에 따라 상기 공간에 먼지 등의 이물질이 누적되는 것을 방지할 수 있다.

또한 브러시 모듈(140)의 장착이 완료되면 브러시 모듈(140)에 구비되는 접점 단자(143, 도 5 참조)와 회전 구동부(124)에 구비되는 접점 스위치(125) 간의 접촉이 자연스럽게 이루어짐을 앞서 설명한 바 있다.

다음으로 지지 부재와 브러시 모듈의 분리 구조에 대하여 설명한다.

도 10은 청소기 본체(110)로부터 브러시 모듈(140)이 분리되는 과정을 보인 개념도다.

청소기 본체(110)로부터 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)이 분리되는 과정은 장착 과정의 반대로 이해할 수 있다.

먼저 후크 결합부(138)의 조작부(138d)가 회전봉(141)의 축 방향을 따라 가압되면, 제2 부분(138b)과 걸림 돌기(138c)는 제1 부분(138a)에 가까워지는 방향으로 밀려나게 된다. 이에 따라 돌기(127)와 걸림 돌기(138c) 간의 결합이 해제된다. 이에 따라 후크 결합부(138) 쪽은 자유단이 된다.

돌기(127)와 걸림 돌기(138c) 간의 결합이 해제되면, 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)은 회전 결합 부재(141a)를 중심으로 틸팅되어 청소 모듈 장착부(121a)로부터 분리된다. 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)이 원 위치로부터 기울어진 상태에서 회전봉(141)의 회전축 방향을 따라 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)을 당기면, 상기 지지 부재(130)와 브러시 모듈(140)은 청소 모듈 장착부(121a)로부터 인출된다.

본 발명과 같이 청소 모듈(120, 도 2 참조)이 지지 부재(130)와 함께 청소 모듈 장착부(121a)에 삽입 및 장착되고, 지지 부재(130)와 함께 청소 모듈 장착부(121a)로부터 분리 및 인출되면 위생적인 측면에서 장점을 갖는다. 대부분의 먼지는 청소 모듈에 누적되게 되는데, 사용자가 청소 모듈을 만지지 않아도 지지 부재(130)만을 잡고 청소 모듈을 청소 모듈 장착부(121a)에 장착하거나 청소 모듈 장착부(121a)로부터 분리할 수 있기 때문이다.

또한 지지 부재(130)와 청소 모듈의 삽입 및 인출이 청소기 본체(110)의 저부에서 상하 방향을 따라 이루어지기 때문에, 상기 지지 부재(130)와 청소 모듈의 장착 및/또는 분리의 편의성이 증대될 수 있다. 이를테면, 사용자가 후크 결합부(138)의 조작부(138d)를 가압한 상태에서 청소기 본체(110)를 들어 올리면, 지지 부재(130)와 청소 모듈이 자중에 의해 청소 모듈 장착부(121a)로부터 자연스럽게 분리될 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 청소기 본체(110)를 뒤집어야 하는 불편함을 해소할 수 있다.

마지막으로 본 발명에 의하면 청소 모듈의 종류가 자동적으로 인식되며, 인식된 청소 모듈의 종류에 따라 청소 알고리즘이 선택되므로, 자율 주행 및 자동 청소 기능을 갖는 로봇 청소기의 성능이 향상될 수 있다.

다음으로 청소기 본체(110)에 대하여 설명한다. 특히 휠 모듈(160)과 흡입 노즐 모듈(120)이 청소기 본체(110)에 물리적 및 전기적으로 결합되는 구조에 대하여 설명한다.

도 11은 청소기 본체(110), 휠 모듈(160), 및 흡입 노즐 모듈(120)을 분리하여 보인 사시도다. 도 12는 청소기 본체(110)와 휠 모듈(160)의 물리적 및 전기적 결합 구조를 설명하기 위한 개념도다.

앞서 설명한 바와 같이 청소기 본체(110)의 외관은 아우터 커버(111)와 베이스 바디(112)에 의해 형성된다. 아우터 커버(111)는 청소기 본체(110)의 상부와 측면 외관을 형성한다. 베이스 바디(112)는 청소기 본체(110)의 하부 외관을 형성한다. 따라서 도 11에 도시된 바와 같이 청소기 본체(110)를 뒤집으면, 베이스 바디(112)의 저면이 노출된다.

베이스 바디(112)에는 로봇 청소기(100)의 하측을 향해 개구된 다수의 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)가 형성된다. 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)는 청소기 본체(110)에 결합되는 모듈의 수만큼 구비될 수 있다. 또한 각 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)의 형상은 그 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 장착하고자 하는 모듈에 대응되는 형상을 갖는다.

도 11에서는 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 흡입 노즐 모듈(120)이 장착되는 구성을 보이고 있다.

휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 흡입 노즐 모듈(120)은 청소기 본체(110)에 결합 및 분리 가능한 모듈로 이루어진다. 모듈이란 기계 또는 시스템 등의 구성 단위로서 부품들의 집합을 의미하며, 여러 전자 부품이나 기계 부품으로 조립되어 특정 기능을 갖는 독립된 장치를 가리킨다.

휠 모듈(160)은 청소기 본체(110)의 좌측과 우측에 서로 이격되게 설치된다. 설명의 편의를 위해 두 휠 모듈 중 하나가 제1 휠 모듈로 지칭되고, 나머지 하나가 제2 휠 모듈로 지칭될 수 있다. 두 휠 모듈(160)은 베이스 바디(112)를 이동 가능하게 지지하도록 형성된다.

하나의 모듈로서 각 휠 모듈(160)은 메인 휠(161), 모터(162), 휠 커버(163), 각종 센서(164a, 164b), 서브 커넥터(165a, 165b, 165c), 및 메인 커넥터(166)를 포함한다.

메인 휠(161)의 외주면에는 지면과의 마찰력을 향상시키기 위한 요철이 형성된다. 메인 휠(161)과 지면 간의 마찰력이 충분하지 않으면 로봇 청소기가 경사면에서 미끄러지거나 의도한 방향으로 이동 또는 회전하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 메인 휠(161)과 지면 간에는 충분한 마찰력이 형성되어야 한다.

이론적으로 마찰력은 접촉 면적에는 무관하고, 접촉면의 거칠기와 물체의 무게에 따라 달라진다. 따라서 메인 휠(161)의 외주면에 요철이 존재하게 되면, 접촉면의 거칠기가 증가되어 충분한 마찰력이 확보될 수 있다.

모터(162)는 메인 휠(161)의 내측면에 결합된다. 모터(162)에 구비되는 회전축(S)이 메인 휠(161)을 향해 연장되어 메인 휠(161)의 중심에 연결된다. 모터(162)는 좌우측 휠 모듈(160)에 각각 구비될 수 있다. 이에 따라 좌우측 휠 모듈(160)의 독립적인 구동이 이루어질 수 있다.

휠 커버(163)는 메인 휠(161)의 보호, 모터(162)와 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)의 지지, 및 휠 모듈(160)의 장착을 위한 것이다.

휠 커버(163)는 메인 휠(161)의 적어도 일부를 감싸도록 형성된다. 도 11를 참조하면 휠 커버(163)가 메인 휠(161)의 외주면과 내측면을 감싼다. 메인 휠(161)의 외측면은 휠 커버(163)에 의해 감싸이지 않지만, 청소기 본체(110)에 의해 감싸이게 될 것임을 알 수 있다. 다만, 메인 휠(161)의 회전을 방해하지 않기 위해 휠 커버(163)의 내주면은 메인 휠(161)로부터 이격되어 있다. 또한, 휠 모듈(160)이 청소기 본체(110)에 장착되었을 때, 휠 커버(163)는 지면으로부터 이격된다.

휠 커버(163)는 모터(162)를 지지하도록 이루어진다. 휠 커버(163)에는 모터(162)의 장착을 위한 공간(미도시)이 마련되고, 메인 휠(161)과 결합된 모터(162)는 이 공간에 삽입된다.

도 12를 참조하면, 휠 커버(163)에는 보스부(163')가 형성될 수 있다. 그리고, 청소기 본체(110)의 저면부에는 상기 보스부(163')에 대응되는 체결부재 삽입홀(111b)이 형성된다. 베이스 바디(112)에 마련된 모듈 수용부(112a)으로 휠 모듈(160)이 삽입되고, 상기 보스부(163')와 체결부재 삽입홀(111b)에 체결 부재(F)가 결합되면, 휠 모듈(160)이 베이스 바디(112)에 장착된다.

휠 모듈(160)에는 선택적으로 각종 센서(164a, 164b)가 설치될 수 있다. 도 11에서는 클리프 센서(164a)와 휠 낙하 센서(164b)가 휠 커버(163)에 설치된 구성을 보이고 있다.

클리프 센서(164a)에 대하여는 앞서 설명한 바 있다. 다만, 클리프 센서(164a)의 위치는 설계에 따라 변경 가능하다. 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 클리프 센서(164a)는 휠 커버(163)의 저부에 설치될 수 있다.

휠 낙하 센서(164b)도 휠 커버(163)에 설치될 수 있다. 휠 낙하 센서(164b)는 메인 휠(161)의 처짐을 감지하도록 링크(L)와 스위치(미도시)로 이루어진다. 메인 휠(161)이 본래의 위치에서 하 방향으로 이동하게 되면, 이때 메인 휠(161)에 연결된 링크(L)가 회전하여 스위치를 가압하게 된다. 그리고, 스위치는 로봇 청소기의 제어부로 가압 신호를 전달하게 된다.

휠 낙하 센서(164b)는 메인 휠(161)의 구동 제어 및 장애물 탈출 제어에 이용될 수 있다.

예를 들어 사용자가 로봇 청소기를 들어 올렸을 때, 자연스럽게 양측 메인 휠(161)이 본래의 위치에서 하방향으로 이동하게 된다. 제어부는 스위치로부터 전달되는 가압 신호에 근거하여 양측 메인 휠(161)의 구동을 정지시킬 수 있다.

또한 좌우측 메인 휠(161) 중 어느 하나의 스위치로부터 가압 신호가 전달되면, 제어부는 메인 휠(161)을 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 이는 청소기 본체110)가 장애물에 걸려 한쪽 메인 휠(161)이 헛돌고 있을 때 장애물을 탈출하기 위한 제어에 해당한다.

이와 같은 각종 센서들(164a, 164b)은 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)에 의해 메인 커넥터(166)에 전기적으로 연결된다.

서브 커넥터(165a, 165b, 165c)는 휠 모듈(160)에 구비되는 각종 전자 부품들을 메인 커넥터(166)에 전기적으로 연결하도록 이루어진다. 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)는 전선(C)과 연결 단자(T)로 이루어질 수 있다. 전선(C)은 메인 커넥터(166)로부터 돌출되며, 연결 단자(T)는 전선(C)의 끝에 설치된다. 휠 커버(163)는 전선(C)의 배치 영역을 형성할 수 있으며, 전선(C)을 고정하는 케이블 홀더(미도시)를 구비할 수 있다.

도 11에서는 휠 커버(163)의 외부면에 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)들이 노출되는 것으로 도시되었다. 그러나 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)들은 휠 커버(163)에 의해 가려지도록 배치되는 것도 가능하다.

휠 커버(163)에 결합되는 모터(162) 또는 센서(164a, 164b)에는 전기적 연결을 위한 연결 소켓(미도시)이 구비된다. 서브 커넥터(165a, 165b, 165c)의 연결 단자(T)가 상기 연결 소켓에 삽입되면, 모터(162)와 메인 커넥터(166)의 전기적 연결, 센서(164a, 164b)와 메인 커넥터(166)의 전기적 연결이 이루어진다. 이렇게 휠 모듈(160)에 구비되는 각 구성들 간의 물리적 연결과 전기적 연결이 이루어지면, 휠 모듈(160)이 하나의 모듈로 형성될 수 있다.

메인 커넥터(166)는 휠 커버(163)로부터 모듈 수용부(112a)의 내측을 향해 돌출될 수 있다. 메인 커넥터(166)가 휠 커버(163)로부터 돌출되는 방향은 휠 모듈(160)이 청소기 본체(110)에 삽입되는 방향과 동일하다. 청소기 본체(110)에는 휠 모듈(160)의 장착을 위한 모듈 수용부(112a)가 마련되고, 휠 모듈(160)은 상기 모듈 수용부(112a)에 삽입된다. 청소기 본체(110)의 내부에는 메인 인쇄회로기판(180)이 내장되며, 메인 인쇄회로기판(180)의 일 면은 휠 모듈(160)의 결합을 위한 모듈 수용부(112a)의 구멍을 통해 노출된다.

메인 인쇄회로기판(180)의 일 면에는 소켓(181)이 구비되며, 이 소켓(181)은 메인 커넥터(166)와 대응되는 위치에 배치된다. 그리고 메인 커넥터(166)는 메인 인쇄회로기판(180)의 소켓(181)에 대응되는 형상으로 이루어진다.

따라서 휠 모듈(160)이 청소기 본체(110)에 삽입되면, 자연스럽게 메인 인쇄회로기판(180)의 소켓(181)이 메인 커넥터(166)의 연결 소켓에 삽입되게 된다. 이에 따라 메인 인쇄회로기판(180)과 휠 모듈(160)의 전기적 연결이 이루어진다. 매안 커넥터(166)와 소켓(181)의 위치는 서로 바뀌는 것도 가능하다. 추가적으로 체결 부재(F)가 휠 커버(163)와 베이스 바디(112)를 체결하도록 이루어질 수 있다.

이와 같은 휠 모듈(160)의 물리적 및 전기적 연결 구조는 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 흡입 노즐 모듈(120)에도 동일하게 적용 가능하다. 도 11에는 흡입 노즐 모듈(120)에도 휠 모듈(160)과 유사한 메인 커넥터(128)가 구비되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 메인 커넥터(128)는 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)에도 각각 구비된다.

예를 들어, 흡입 노즐 모듈(120)의 메인 커넥터(128) 또한 서브 커넥터(미도시)를 통해 흡입 노즐 모듈(120)에 구비되는 다양한 전자 부품들과 전기적으로 연결된다. 흡입 노즐 모듈(120)이 베이스 바디(112)의 모듈 수용부(112b)에 장착되면, 자연스럽게 흡입 노즐 모듈(120)의 메인 커넥터(128)가 메인 인쇄회로기판(180)의 소켓(181)에 물리적 및 전기적으로 결합될 수 있다.

특히 메인 커넥터(128)가 모듈 장착 하우징(121)으로부터 돌출되는 방향은 흡입 노즐 모듈(120)이 베이스 바디(112)의 모듈 수용부(112b)에 삽입되는 방향과 동일하다.

휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 흡입 노즐 모듈(120)은 모두 베이스 바디(112)의 하측에서 상측 방향으로 각각의 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 나란하게 삽입된다. 도 11에서는 베이스 바디(112)가 뒤집어져 있는 상태이므로, 도 11을 기준으로는 각각의 모듈(160, 172, 173, 120)들은 위에서 아래 방향으로 베이스 바디(112)의 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 삽입된다.

이와 같이 로봇 청소기(100)의 각 모듈(160, 172, 173, 120)들이 한 방향에서 각 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 삽입되게 되면, 청소기 본체(110)의 위치나 방향을 고정한 채로 로봇 청소기(100)를 조립 가능하다. 또한 각 모듈(160, 172, 173, 120)들은 한 방향으로 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 삽입하는 획일적인 방법으로 로봇 청소기(100)를 조립 가능하다. 이에 따라 로봇 청소기(100)의 조립에 필요한 공정의 수가 줄어들고, 단순화 되어 로봇 청소기(100)의 조립성이 제고될 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명의 구조에 의하면 각 모듈(160, 172, 173, 120)의 유지 보수가 필요한 경우에도 청소기 본체(110)를 분해하지 않고도, 청소기 본체의 바닥을 통해 각 모듈(160, 172, 173, 120)을 분리 및 인출 가능하다. 이에 따라 로봇 청소기(100)의 유지 보수 편의성 또한 제고될 수 있다.

휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 흡입 노즐 모듈(120)이 모두 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 삽입되고 나면, 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)은 두 휠 모듈(160)의 사이에 배치된다. 그리고, 흡입 노즐 모듈(120)은 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)의 전방에 배치된다. 먼지통(170)이 청소기 본체의 후방에 배치되기 때문에 이와 같은 구성은 로봇 청소기(100) 전체의 무게를 균형 잡히게 한다.

본 발명의 물리적 및 전기적 연결 구조에 의하면, 휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173), 및 흡입 노즐 모듈(120)이 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)에 물리적으로 삽입됨에 따라 전기적 연결 또한 자연스럽게 이루어진다. 이에 따라 각 모듈과 청소기 본체(110) 간의 조립이 용이해지고, 각 모듈(160, 172, 173, 120) 중 일부를 베이스 바디(112)로부터 분해하는 경우에도 다른 모듈이나 부품들에는 영향을 주지 않게 되어 2차 불량을 예방할 수 있다.

만일 본 발명과 달리 각종 모듈을 1차적으로 청소기 본체(110)에 물리적으로 결합하고, 이어서 2차적으로 전기적 연결을 하게 된다면 조립의 어려움, 2차 불량의 문제가 발생하게 된다. 1회성 공정이 아니라 2회성 공정에 의해 물리적 및 전기적 연결이 이루어져야 하므로 조립 횟수가 증가하게 된다. 또한 1차 불량에 의해 로봇 청소기를 분해하는 경우에 다른 모듈이나 부품에 영향을 주어 2차 불량이 발생할 수 있다.

특히 본 발명과 같은 물리적 및 전기적 연결 구조는 자동화에 의한 대량 생산에 유리하다. 현대화된 로봇 청소기의 생산 공정은 기계적으로 작동하는 로봇에 의해 정밀하게 이루어지며, 그 과정에서 사람의 부정확한 개입은 배제되는 방향으로 발전해 가고 있다.

본 발명과 같이 물리적 및 전기적 연결 구조가 로봇 청소기에 적용되면, 1회성 자동화 공정에 의해 청소기 본체(110)와 각 모듈 간의 조립이 완성될 수 있다. 또한 여기서 조립이란 단순히 물리적 연결뿐만 아니라 전기적 연결도 함께 이루어지는 것이다. 메인 커넥터(166)의 돌출 방향과 휠 모듈(160)의 삽입 방향이 동일하기 때문에 모듈 간의 물리적 결합 방향과 전기적 연결 방향이 동일한 것으로 이해될 수 있다. 따라서 본 발명의 구조는 사람의 개입이 없는 자동화 공정에 대단히 유리하다.

도 11 및 도 12에서 미설명된 도면부호들은 앞서 설명으로 갈음한다. 다만, 도면부호 114는 스위치 커버를 가리키는 것으로 이하에서는 로봇 청소기의 전원 스위치 구조에 대하여 설명한다.

도 13과 도 14는 스위치 커버(114)가 노출되는 청소기 본체(110)의 외관을 부분적으로 도시한 개념도들이다. 도 15는 전원 스위치(115)와 스위치 커버(114)의 내부 구조를 보인 단면도다.

전원 스위치(115)는 로봇 청소기의 전원을 켜고 끄기 위한 것이다. 도 15를 참조하면, 전원 스위치(115)는 토글 스위치로 이루어져 있다. 그리고 도 13과 도 14를 참조하면, 전원 스위치(115)의 바깥쪽에 스위치 커버(114)가 설치되어 있다. 스위치 커버(114)는 청소기 본체(110)의 외관에 노출되도록 배치되며, 전원 스위치(115)를 덮도록 이루어진다.

로봇 청소기는 정해진 알고리즘에 따라 일정 영역을 돌아다니면서 자율적으로 청소를 수행하기 때문에, 청소기 본체(110)로부터 특정 부분이 돌출되는 것은 바람직하지 않다. 예컨대 스위치 커버(114)가 청소기 본체(110)로부터 과도하게 돌출된다면, 로봇 청소기가 움직이면서 벽, 문 등의 물체에 스위치 커버(114)가 걸리게 될 우려가 있다.

또한 로봇 청소기의 미려한 외관을 위해서도 스위치 커버(114)가 청소기 본체(110)로부터 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 특히 스위치 커버(114)가 청소기 본체(110)로부터 돌출되지 말아야 하는 것은, 특히 전원 스위치(115)가 켜져 있을 때이다.

본 발명의 스위치 커버(114)는 청소기 본체(110)의 외면과 함께 일정한 곡률의 곡면을 형성하거나, 청소기 본체(110)의 외면과 함께 평면을 형성하도록 이루어진다. 도 13과 도 15를 참조하면, 전원 스위치(115)가 켜져 있을 때(I 부분이 눌려져 있을 때) 스위치 커버(114)가 청소기 본체(110)의 외면과 함께 일정한 곡률의 곡면을 형성하고 있음을 알 수 있다.

반면, 도 14를 참조하면 전원 스위치(115)가 꺼져 있을 때(O 부분이 눌려져 있을 때)는 스위치 커버(114)의 I 부분이 청소기 본체(110)의 외면으로부터 돌출되어 있는 것을 알 수 있다. 만일 전원 스위치(115)가 푸시 버튼 스위치로 이루어지고, 스위치 커버(114)에 탄성부재가 결합된다면, 전원 스위치(115)의 켜짐과 꺼짐에 관계 없이 스위치 커버(114)가 청소기 본체(110)로부터 돌출되지 않는 구조를 구현할 수 있다.

이하에서는 청소기 본체(110)의 내부 구조에 대하여 설명한다.

도 16은 로봇 청소기(100)의 분해 사시도다. 도 17은 아우터 커버(111)의 내측을 보인 개념도다. 도 18은 아우터 커버(111)와 중간 바디(113)를 분리하고 남은 청소기 본체(110)의 내측을 보인 개념도다.

아우터 커버(111)와 베이스 바디(112)의 결합에 의해 형성되는 청소기 본체(110)의 내부에는 중간 바디(113)가 설치된다. 로봇 청소기(100)의 제어부를 구성하는 메인 인쇄회로기판(180)은 아우터 커버(111)와 중간 바디(113)의 사이에 배치될 수 있으며, 중간 바디(113)에 의해 지지될 수 있다.

아우터 커버(111)는 외측 덮개부(111a)와 외측 측면부(111b)를 포함한다.

외측 덮개부(111a)는 메인 인쇄회로기판(180)을 덮도록 형성된다. 외측 덮개부(111a)는 먼지통 덮개(171)의 설치 공간을 제외한 청소기 본체(110)의 나머지 영역을 덮는다.

외측 측면부(111b)는 외측 덮개부(111a)의 외곽 테두리에서 베이스 바디(112)를 향해 하측으로 돌출된다. 외측 측면부(111b)는 청소기 본체(110)의 측면 외관을 형성한다.

외측 덮개부(111a)와 외측 측면부(111b)는 중간 바디(113)를 감싸도록 형성된다.

중간 바디(113)는 아우터 커버(111)와 유사한 형상을 갖는다. 중간 바디(113)는 베이스 바디(112)의 상측에서 베이스 바디(112)에 결합되며, 내측 덮개부(113a)와 내측 측면부(113b)를 포함한다.

내측 덮개부(113a)는 메인 인쇄회로기판(180)을 지지하도록 형성된다. 메인 인쇄회로기판(180)은 내측 덮개부(113a) 위에 안착된다. 또한 내측 덮개부(113a)는 베이스 바디(112)에 결합되는 두 휠 모듈(160), 흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173)을 덮도록 형성된다. 내측 덮개부(113a)는 먼지통(170)의 설치 공간을 제외한 청소기 본체(110) 내부의 나머지 영역을 덮는다.

내측 측면부(113b)는 외측 측면부(111b)를 마주보도록 내측 덮개부(113a)의 외곽 테두리에서 베이스 바디(112)를 향해 하측으로 돌출된다.

내측 측면부(113b)에는 슬롯(113c)이 형성된다. 슬롯(113c)은 청소기 본체(110)의 상하 방향을 향해 연장된다. 아우터 커버(111)의 외측 측면부(111b)에는 슬롯(113c)에 대응되는 후크 결합부(111c)가 형성된다. 슬롯(113c)은 내측 측면부(113b)에 복수로 구비되며, 서로 이격되게 배치된다. 후크 결합부(111c)도 슬롯(113c)에 대응하여 외측 측면부(111b)에 복수로 구비되며, 서로 이격되게 배치된다.

후크 결합부(111c)는 외측 측면부(111b)의 내주면에 형성된다. 아우터 커버(111)가 중간 바디(113)의 상측에서 하측 방향으로 상기 중간 바디(113)에 결합됨에 따라 후크 결합부(111c)도 상측에서 하측 방향으로 슬롯(113c)에 삽입된다.

슬롯(113c)의 폭은 하측에서 상측으로 갈수록 점차 확장된다. 이를테면 슬롯(113c)이 후크 결합부(111c)의 삽입을 가이드 하기 위해 양측에 경사를 갖는 것이다. 따라서 아우터 커버(111)와 중간 바디(113)의 결합 각도가 살짝 어긋나더라도 후크 결합부(111c)가 슬롯(113c)의 경사를 따라 슬롯(113c)에 삽입 가능하다.

내측 덮개부(113a)의 외곽 테두리에는 슬롯(113c)과 만나는 위치에 리세스(113e)가 형성된다. 리세스(113e)는 내측 덮개부(113a)의 안쪽으로 만입된 구조를 갖는다. 따라서 후크 결합부(111c)가 위에서 아래로 슬롯(113c)을 향해 접근하더라도 내측 덮개부(113a)에 의해 간섭받지 않고 리세스(113e)를 지나 슬롯(113c)에 삽입 가능하다.

슬롯(113g)은 중간 바디(113)에서 먼지통(170)을 감싸는 부분에도 형성될 수 있다. 그리고 아우터 커버(111)에도 이에 대응되는 후크 결합부(111e)가 먼지통(170)을 감싸는 부분에 추가로 형성될 수 있다. 후크 결합부(111c, 111e)는 아우터 커버(111)의 외곽을 따라 형성되는 것으로 이해될 수 있으며, 이는 후크 결합부(111c, 111e)가 아우터 커버(111)와 중간 바디(113)의 임의적인 분리를 방지하기 위한 구성이기 때문이다. 후크 결합부(111c, 111e)의 위치는 도 17을 참조한다.

중간 바디(113)는 슬롯(113c)의 하단에 슬롯(113c)의 좌우를 연결하는 연결부(113d)를 포함한다. 따라서 슬롯(113c)의 하단은 완전히 개방되어 있는 것이 아니라 연결부(113d)에 의해 그 모양과 크기가 제한되어 있다.

외측 측면부(111b)를 연결부(113d)의 외측을 마주보도록 배치된다. 후크 결합부(111c)는 청소기 본체(110)의 내측을 향해 1차 돌출되고, 다시 베이스 바디(112)를 향해 하측으로 2차 돌출된 구조를 갖는다. 따라서 후크 결합부(111c)는 연결부(113d)의 내측을 마주보는 위치까지 연장된다.

아우터 커버(111)의 외측 측면부(111b)에는 연결(113d)부를 향해 돌출되는 돌기(113d)가 형성된다. 돌기(113d)는 외측 측면부(111b)와 내측 측면부(113b)를 서로 이격시킨다. 따라서 외측 측면부(111b)와 내측 측면부(113b)는 돌기(113d)에 대응되는 만큼 서로 이격된다. 외측 측면부(111b)와 내측 측면부(113b)가 서로 이격됨에 따라 청소기 본체(110)의 내부에서 발생된 열이 외측 측면부(111b)와 내측 측면부(113b) 사이의 틈을 통해 배출될 수 있다.

방열을 위한 구멍은 종종 먼지의 누적을 유발하기도 한다. 그러나 본 발명과 같이 중간 바디(113)에 형성되는 슬롯(113c)이 아우터 커버(111)에 의해 가려져 있으면, 먼지가 슬롯(113c)을 통해 청소기 본체(110)의 내측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

반면, 열은 온도 구배를 따라 전달되기 때문에 약간의 틈만 있더라도, 방열이 이루어질 수 있다. 돌기(113d)에 의해 중간 바디(113)와 아우터 커버(111) 사이에 틈이 마련되므로, 슬롯(113c)과 이 틈을 통해 방열이 이루어질 수 있다.

돌기(113d)는 외측 측면부(111b)가 아니라 내측 측면부(113b)에 형성되는 것도 가능하다.

한편, 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)의 내측에는 청소기 본체(110)의 상하 방향을 향해 개구된 구멍(H1, H2, H3, H4)이 형성된다. 그리고, 중간 바디(113)에는 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)의 구멍(H1, H2, H3, H4)에 대응되는 구멍(H5, H6, H7, H8, H9)이 형성된다. 그리고 메인 인쇄회로기판(180)의 하면에 설치되는 소켓(181)은 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)의 구멍(H1, H2, H3, H4)과 중간 바디(113)의 구멍(H5, H6, H7, H8, H9)을 통해 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)의 내측에 노출된다. 따라서 모듈 수용부(112a, 112b, 112c, 112d)와 청소기 본체(110)의 내부가 서로 격리되어 있는 것이 아니라 상기 구멍들(H1 내지 H9)을 통해 서로 통하도록 형성된다. 이는 각 모듈(160, 172, 173, 120)의 물리적 결합과 이에 자연스럽게 수반되는 전기적 결합을 위한 구성으로 앞서 설명한 바 있다.

흡입 모터 모듈(172)은 청소 대상 영역의 공기를 흡입하는 흡입력을 발생시키기 위한 것으로, 흡입 모터(172a)와 흡입 팬(172b)을 포함한다. 흡입 모터(172a)와 흡입 팬(172b)이 작동하게 되면, 진동이 발생하게 된다. 흡입 모터 모듈(172)은 진동의 억제를 위해 댐퍼(172d)를 포함한다.

댐퍼(172d)는 탄성 재질로 형성된다. 댐퍼(172d)는 흡입 모터 모듈(172)이 삽입되는 모듈 수용부(112c)의 입구에 결합된다. 댐퍼(172d)는 베이스 바디(112)와 함께 청소기 본체(110)의 바닥면을 형성하도록 모듈 수용부(112c)의 입구를 막는다. 댐퍼(172d)는 모듈 수용부(112c)의 입구의 테두리와 밀착된다. 흡입 모터(172a)가 댐퍼(172d)의 위에 결합되는 것으로 이해될 수 있다. 댐퍼(172d)가 탄성 재질로 형성되기 때문에 댐퍼(172d)는 흡입 모터 모듈(172)에서 발생되는 진동을 억제할 수 있다.

배터리 모듈(173)은 로봇 청소기(100)의 작동에 필요한 전력을 제공한다. 배터리 모듈(173)과 흡입 모터 모듈(172)은 두 휠 모듈(160) 사이에 나란하게 배치될 수 있다.

흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)에도 휠 모듈(160)이나 흡입 노즐 모듈(120)에 구비되는 것과 같은 메인 커넥터(172c, 173a)가 구비된다. 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)이 각 모듈 수용부(112c, 112d)에 삽입됨에 따라 베이스 바디(112)의 구멍(H3, H4) 과 중간 바디(113)의 구멍(H7, H8)을 통해 노출되어 있는 메인 인쇄회로기판(180)의 소켓(181)에 메인 커넥터(172c, 173a)가 자연스럽게 결합됨을 앞서 설명하였다.

흡입 모터 모듈(172), 배터리 모듈(173)이 모듈 수용부(112c, 112d)에 삽입된 상태에서 흡입 노즐 모듈(120)이 모듈 수용부(112b)에 삽입된다. 흡입 노즐 모듈(120)에는 가림판(129)이 구비되어 있으며, 가림판(129)은 모듈 장착 하우징(121)에서 후방으로 돌출된 형상을 갖는다. 가림판(129)은 청소기 본체(110)의 하부를 통해 흡입 모터 모듈(172)이나 배터리 모듈(173)이 시각적으로 노출되는 것을 방지한다.

흡입 노즐 모듈(120)은 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)의 전방에 배치되고, 먼지통(170)이 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)의 후방에 배치된다. 따라서 흡입 노즐 모듈(120)과 먼지통(170)을 서로 연결하는 연결 유로부(116, 117)는 상기 흡입 모터 모듈(172)과 배터리 모듈(173)을 우회하여야 한다.

본 발명에서 연결 유로부(116, 117) 흡입 노즐 모듈(120)과 먼지통(170)을 연결하는 유로, 먼지통(170)과 흡입 모터 모듈(172)을 연결하는 유로를 포함하는 개념이다. 연결 유로부(116, 117)는 두 개의 부재에 의해 형성될 수 있다.

먼저 상류측 부재(116)는 흡입 노즐 모듈(120)에 연결된다. 그리고 하류측 부재(117)는 상류측 부재(116)와 먼지통(170)의 입구(170a)에 연결되고, 또한 먼지통(170)의 출구(170b)와 흡입 모터 모듈(172)에 연결된다. 하류측 부재(117)는 하나의 부재가 흡기 유로(117a)와 배기 유로(117b)를 모두 형성하는 것으로, 여기서 흡기 유로(117a)와 배기 유로(117b)는 먼지통(170)을 기준으로 구획된다.

상류측 부재(116)는 청소기 본체(110)의 상하 방향에서 비스듬한 방향으로 흡입 모터 모듈(172)의 일측을 우회하여 하류측 부재(117)에 연결된다.

흡기 유로(117a)의 일단은 흡입 모터 모듈(172)의 일측에서 상류측 부재(116)에 연결되고, 흡기 유로(117a)의 타단은 먼지통(170)의 입구(170a)에 연결된다. 그리고 배기 유로(117b)의 일단은 먼지통(170)의 출구(170b)에 연결되고, 배기 유로(117b)의 타단은 흡입 모터 모듈(172)의 상부에 연결된다.

흡기 유로(117a)를 기준으로 배기 유로(117b)의 반대측에는 위치 고정부(117c)가 형성된다. 흡기 유로(117a)는 배기 유로(117b)와 위치 고정부(117c)의 사이에 배치된다. 위치 고정부(117c)는 베이스 바디(112)에 의해 지지되도록 베이스 바디(112)에 안착된다.

상류측 부재(116)와 하류측 부재(117) 중 적어도 하나에는 연결 유로부(116, 117)를 지나가는 먼지의 유량을 측정하도록 형성되는 유량 센서(117d)가 설치된다. 상기 유량 센서(117d)는 연결 유로부(116, 117)를 지나가는 먼지의 유량을 연속적 또는 단계적으로 측정할 수 있다. 유량 센서(117d)가 먼지의 유량을 단계적으로 측정하는 경우에는 누적적으로 일정량 이상의 먼지가 연결 유로부(116, 117)를 지나갈 때마다 신호가 발생될 수 있으며, 이 신호의 발생 횟수를 근거로 먼지의 총 유량이 측정될 수 있다.

흡입 모터 모듈(172)에서 생성되는 흡입력은 연결 유로부(116, 117)와 먼지통(170)을 통해 흡입 노즐 모듈(120)의 청소 모듈 장착부(121a)까지 전달된다. 청소 모듈 장착부(121a)를 통해 흡입되는 공기는 흡입 노즐 모듈(120)의 출구(121b)를 통해 상류측 부재(116)로 유입되고, 상류측 부재(116)와 하류측 부재(117)의 흡기 유로(117a)를 통해 먼지통(170)으로 유입된다.

공기는 먼지통(170)에서 먼지와 분리된다. 먼지는 먼지통(170)에 집진되고, 공기는 먼지통(170)의 출구(170b)를 통해 배출된다. 먼지통(170)의 출구(170b)를 통해 배출되는 먼지는 배기 유로(117b)를 통해 흡입 모터 모듈(172)로 유입되고, 흡입 모터 모듈(172)과 필터(119)를 통과해 청소기 본체(110)의 외부로 배출된다.

이상에서 설명된 로봇 청소기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

1. 청소기 본체의 바닥 부분을 형성하고, 로봇 청소기의 구성 요소들을 수용하도록 형성되는 베이스 바디;
   상기 베이스 바디의 좌측과 우측에 서로 이격되게 설치되며, 상기 베이스 바디를 이동 가능하게 지지하는 제1 휠 모듈과 제2 휠 모듈;
   상기 제1 휠 모듈과 상기 제2 휠 모듈의 사이에 배치되는 흡입 모터 모듈과 배터리 모듈; 및
   상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈의 전방에 배치되며, 청소 대상 영역의 공기의 흡입하도록 형성되는 흡입 노즐 모듈을 포함하고,
   상기 베이스 바디에는 상기 로봇 청소기의 하측을 향해 개구된 다수의 모듈 수용부가 형성되고,
   상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 상기 흡입 노즐 모듈은 상기 베이스 바디의 하측에서 상측 방향으로 각각의 상기 모듈 수용부에 나란하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모듈 수용부의 내측에는 상기 청소기 본체의 상하 방향을 향해 개구된 구멍이 형성되며,
   상기 로봇 청소기는,
   상기 청소기 본체의 내부에 설치되고, 상기 모듈 수용부보다 위에 배치되는 메인 인쇄회로기판; 및
   상기 메인 인쇄회로기판의 하면에 설치되며, 상기 구멍을 통해 상기 모듈 수용부의 내측에 노출되는 소켓을 더 포함하고,
   상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 및 상기 흡입 노즐 모듈은 각각 상기 소켓과 대응되는 위치에 형성되는 커넥터를 구비하고,
   상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 상기 배터리 모듈, 및 상기 흡입 노즐 모듈이 상기 수용부에 삽입됨에 띠라, 상기 커넥터는 상기 소켓과 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 로봇 청소기는 상기 베이스 바디의 상측에서 상기 베이스 바디에 결합되는 중간 바디(middle body)를 더 포함하고,
   상기 메인 인쇄회로기판은 상기 중간 바디의 위에 배치되어 상기 중간 바디에 의해 지지되며,
   상기 중간 바디에는 상기 베이스 바디의 구멍과 대응되는 위치에 상기 소켓을 상기 모듈 수용부에 노출되기 하는 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 로봇 청소기는,
   상기 베이스 바디의 상측에서 상기 베이스 바디에 결합되는 중간 바디; 및
   상기 중간 바디를 감싸도록 형성되고, 상기 청소기 본체의 외관을 형성하는 아우터 커버(outer cover)를 더 포함하고,
   상기 중간 바디는,
   상기 메인 인쇄회로기판을 지지하도록 형성되며, 상기 제1 휠 모듈, 상기 제2 휠 모듈, 상기 흡입 모터 모듈, 및 상기 배터리 모듈을 덮도록 형성되는 내측 덮개부;
   상기 내측 덮개부의 외곽 테두리에서 상기 베이스 바디를 향해 하측으로 돌출되는 내측 측면부; 및
   상기 내측 측면부에 형성되며, 상기 청소기 본체의 상하 방향을 향해 연장되는 슬롯을 포함하고,
   상기 아우터 커버는,
   상기 메인 인쇄회로기판을 덮도록 형성되는 외측 덮개부;
   상기 외측 덮개부의 외곽 테두리에서 상기 베이스 바디를 향해 하측으로 돌출되며, 상기 내측 측면부를 감싸도록 형성되는 외측 측면부; 및
   상기 외측 측면부의 내주면에 형성되며, 상기 아우터 커버가 상기 중간 바디에 결합됨에 따라 상측에서 하측 방향으로 상기 슬롯에 삽입되는 후크 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 후크 결합부의 삽입을 가이드 하도록, 상기 슬롯의 폭은 하측에서 상측으로 갈수록 점차 확장되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 슬롯에 삽입되는 상기 후크 결합부를 통과시키도록, 상기 내측 덮개부의 외곽 테두리에는 상기 슬롯과 만나는 위치에 리세스가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 슬롯은 복수로 형성되고, 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
8. 제4항에 있어서,
   상기 중간 바디와 상기 아우터 커버 중 적어도 하나는 돌기를 더 포함하고,
   상기 돌기는 상기 내측 측면부와 상기 외측 측면부를 서로 이격시키도록 상기 내측 측면부와 상기 외측 측면부 중 어느 하나로부터 다른 하나를 향해 돌출되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
9. 제4항에 있어서,
   상기 중간 바디는 상기 슬롯의 하단에 상기 슬롯의 좌우를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
   상기 외측 측면부는 상기 연결부의 외측을 마주보도록 배치되고,
   상기 후크 결합부는 상기 외측 측면부의 내주면에서 돌출되어 상기 연결부의 내측을 마주보는 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 아우터 커버는 상기 외측 측면부로부터 상기 연결부를 향해 돌출되는 돌기를 더 포함하고,
    상기 연결부는 상기 후크 결합부와 상기 돌기의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 흡입 모터 모듈은 탄성 재질의 댐퍼를 포함하고,
    상기 댐퍼는 상기 흡입 모터 모듈이 삽입되는 모듈 수용부의 입구에 결합되며, 상기 베이스 부재와 함께 상기 청소기 본체의 바닥면을 형성하도록 상기 모듈 수용부의 입구를 막는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 청소기는,
    상기 청소기 본체에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 흡입 모터 모듈과 상기 배터리 모듈의 후방에 배치되는 먼지통; 및
    상기 흡입 노즐 모듈과 상기 먼지통을 연결하며, 상기 먼지통과 상기 흡입 모터 모듈을 연결하는 연결 유로부를 더 포함하고,
    상기 연결 유로부는,
    상기 흡입 노즐 모듈에 연결되는 상류측 부재; 및
    상기 상류측 부재와 상기 먼지통의 입구에 연결되고, 상기 먼지통의 출구와 상기 흡입 모터 모듈에 연결되는 하류측 부재에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 상류측 부재는 상기 청소기 본체의 상하 방향에서 비스듬한 방향으로 상기 흡입 모터 모듈의 일측을 우회하여 상기 하류측 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
14. 제12항에 있어서,
    상기 하류측 부재는,
    일단이 상기 흡입 모터 모듈의 일측에서 상기 상류측 부재에 연결되고, 타단이 상기 먼지통의 입구에 연결되는 흡기 유로;
    일단이 상기 먼지통의 출구에 연결되고, 타단이 상기 흡입 모터 모듈의 상부에 연결되는 배기 유로; 및
    상기 베이스 바디에 의해 지지되도록 상기 베이스 바디에 안착되며, 상기 먼지통의 외주면에 밀착 가능하게 형성되는 위치 고정부를 포함하고,
    상기 흡기 유로는 상기 배기 유로와 상기 위치 고정부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
15. 제12항에 있어서,
    상기 상류측 부재와 상기 하류측 부재 중 적어도 하나에는 상기 연결 유로부를 지나가는 먼지의 유량을 측정하도록 형성되는 유량 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.

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