KR20180079876A - 후진 도킹이 가능한 로봇 청정기 및 이를 이용한 후진 도킹 방법 - Google Patents

후진 도킹이 가능한 로봇 청정기 및 이를 이용한 후진 도킹 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 로봇 청정기가 도킹부(300)에 미리 정해진 소정의 거리에 이르도록 전진하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에 따라 로봇 청정기가 상기 소정의 거리에 이른 후, 상기 도킹부(300)를 향하여 후진하는 단계; 및 (c) 로봇 청정기가 후진하여 상기 도킹부(300)에 도킹되는 단계를 포함하는, 후진 도킹 방법과, 이를 구현한 로봇 청정기를 제공한다.

Description

후진 도킹이 가능한 로봇 청정기 및 이를 이용한 후진 도킹 방법{Robot purifier capable of docking backward and method therefor}
본 발명은 로봇 청정기에 관한 것으로, 구체적으로 후진 도킹이 가능한 로봇 청정기와 이를 이용한 후진 도킹 방법에 관한 것이다.
자율 주행이 가능한 로봇이 청소의 기능을 수행하는 로봇 청소기(robot cleaner)가 널리 사용되고 있다. 또한, 자율 주행이 가능한 로봇이 공기 청정의 기능을 수행하는 로봇 청정기(robot purifier) 역시 한국실용신안번호 제20-0333880호 이후 지속적으로 개발되고 있다.
로봇 청소기와 달리, 로봇 청정기는 사용 공간의 모든 바닥면을 빠짐없이 주행할 필요가 없는 대신, 단위 공간(예를 들어, 일반 가정의 경우 방, 주방, 거실 등) 내 일 지점으로 주행하여 해당 공간의 공기 청정이 필요한 것으로 판단되면 공기 청정을 수행한다.
여기서, 단위 공간의 공기 청정이 필요한지 여부는, 단위 공간마다 공기질 센서가 구비된 별도의 인디케이터(indicator)를 각각 설치하여 판단하는 방식(미국특허 제9,392,920호), 또는 인디케이터 없이 로봇 청정기가 먼저 단위 공간에 주행한 후 로봇 청정기 자체에 포함된 공기질 센서를 통하여 공기 청정이 필요한지 여부를 판단하는 방식으로 구현될 수도 있다(일본특허 제2005-111432호).
한편, 로봇 청소기와 달리, 로봇 청정기는 신속한 이동이 필요하다. 특정 단위 공간의 공기질이 급격하게 저하된 경우, 로봇 청정기가 해당 단위 공간에 신속히 이동하여 공기 청정을 수행하여야 사용자의 호흡기 등을 보호할 수 있기 때문이다. 이를 통하여 신속한 가스 누출 감지, 화재 감지 등의 기능도 수행할 수도 있다.
그러나, 로봇 청정기의 신속한 이동을 저해하는 순간 중 하나는, 충전을 위하여 로봇 청정기가 도킹부에 도킹된 상태에서, 도킹을 해제하고 주행을 시작하는 순간이다.
공지된 기술 상의 로봇 청정기는 주된 주행 방향이 설정되어 있으며(이하, 이를 "전진" 방향으로 지칭) 전진하는 방향 그대로 도킹부에 도킹되는 것이 일반적이기에, 도킹을 해제하고 주행을 시작하는 경우 도킹부에서 분리된 로봇 청정기가 180도 회전하여 전진하는 과정이 반드시 필요하기 때문이다. 해당 동작 수행에 있어서 약 5초 내지 20초 정도의 시간 손실이 발생한다.
(특허문헌 1) KR 20-0333880 Y1
(특허문헌 2) US 9,392,920
(특허문헌 3) JP 2005-111432
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
구체적으로, 도킹부에 도킹된 상태의 로봇 청정기가 공기 청정이 필요한 단위 공간으로 이동을 시작하는 경우, 신속히 해당 단위 공간에 이동을 개시하기 위하여, 후진으로 도킹하는 방식이 구현된 로봇 청정기를 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, (a) 도킹부(300)와의 거리가 미리 정해진 소정의 거리에 이르도록 로봇 청정기가 전진하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에 따라 로봇 청정기가 상기 소정의 거리에 이른 후, 상기 도킹부(300)를 향하여 후진하는 단계; 및 (c) 로봇 청정기가 후진하여 상기 도킹부(300)에 도킹되는 단계를 포함하는, 후진 도킹 방법을 제공한다.
또한, 로봇 청정기와 상기 도킹부(300) 중 어느 하나에 센서가 구비되고 다른 하나에 식별자가 구비되며, 상기 (a) 단계는, (a1) 로봇 청정기와 상기 도킹부(300) 중 상기 어느 하나에 구비된 센서가 다른 하나에 구비된 식별자를 인지함으로써, 로봇 청정기가 상기 도킹부(300)에 상기 미리 정해진 소정의 거리에 이르렀는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계 이후, 상기 (b) 단계 이전에, (b1) 상기 (a) 단계에 따라 로봇 청정기가 상기 소정의 거리에 이른 후, 주바퀴(231) 또는 보조바퀴(232)를 이용하여 방향을 180도 전환하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b1) 단계 이후, 상기 (b) 단계 이전에, (b2) 로봇 청정기의 카메라(216)를 이용하여 촬영한 상기 도킹부(300)의 이미지가 미리 설정된 도킹 이미지에 상응하는 경우, 로봇 청정기가 상기 도킹부(300)를 향한 후진을 시작하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 공기 청정이 이루어지는 청정부(100); 상기 청정부(100)에 동력을 공급하며, 주행이 가능한 주행부(200); 및 상기 주행부(200)가 도킹되는 상기 도킹부(300)를 포함하며, 상기 주행부(200)의 하면의 베이스(230)에는 로봇 청정기의 후면을 향하여 형성된 도킹홈(233)이 구비되며, 상기 도킹홈(233)에 상기 도킹부(300)가 삽입되는, 로봇 청정기를 제공한다.
또한, 상기 주행부(200)의 후면에 상기 카메라(216)가 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스(230)에 주바퀴(231) 및 보조바퀴(232)가 위치하며, 상기 주바퀴(231) 또는 상기 보조바퀴(232) 중 어느 하나 이상에 의하여 로봇 청정기의 전진, 후진 및 방향 전환이 가능한 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 로봇 청정기의 후진 도킹이 구현된다.
이에 따라, 도킹부에 도킹된 상태에서 공기 청정을 위하여 도킹을 해제하고 주행을 시작하는데 있어서 시간 손실이 없다. 종래 기술과 비교하여 약 5초 내지 20초 정도 공기 청정이 필요한 공간으로 보다 신속하게 이동 가능하다.
이를 통하여 보다 빠르게 단위 공간의 공기 청정이 가능하여, 사용자의 호흡기 보호 효과가 강화된다. 빠른 이동을 인하여, 가스 누출 감지 또는 화재 감지와 같은 기능의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청정기의 전면 상측에서 바라본 사시도이며, 도 2는 후면 하측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 청정기의 전면 상측에서 바라본 분해 사시도이며, 도 4는 후면 하측에서 바라본 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 청정기의 후진 도킹 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
로봇 청정기에서 필터링된 공기가 토출되는 주면(main facade)이 존재하는바, 이하에서는 이를 "전면"이라 지칭한다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 베이스부에 화살표가 도시되는데, 화살표가 가리키는 방향이 전면이다. 전면을 기준으로 그 반대 방향을 "후면"으로 지칭한다. 도 1 내지 도 4에 전면과 후면은 물론 상면과 하면의 방향이 도시된다.
또한, "전면"이 진행하는 방향으로의 이동을 "전진"으로 지칭하고, 그 반대 방향으로의 이동을 "후진"으로 지칭한다.
로봇 청정기의 설명
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 로봇 청정기를 상세히 설명한다. 도 3 및 도 4는 분해 사시도를 도시하나, 설명을 위하여 내측에 실장되는 동력 부재, 센서, 배터리, 기판, 케이블 등 일부 부품은 도시를 생략하였다.
본 발명에 따른 로봇 청정기는, 청정부(100)와, 주행부(200)와, 도킹부(300)로 구분될 수 있다.
청정부(100)는 공기를 흡입하여 필터링한 후 토출하는 기능을 한다.
청정부(100)의 주요 부품은 상부 커버(111)와 하부 커버(112)로 보호되어 내측에 실장된다.
하부 커버(112)의 중앙에서 주행부(200)와 체결되는 부분에 윈도우 하부 커버(114)가 위치하며, 윈도우 하부 커버(114)에 일측에 윈도우 하부 커버(114)와 일체로 또는 별개로 기어 헤드(113)가 위치하다.
기어 헤드(113)의 외측 요철이 기어(222)의 내측 요철에 연결된다. 이에 따라 기어(222) 회전시 청정부(100)의 회전이 가능하다. 또한, 커넥터(225)가 기어 헤드(113)를 통과하여 청정부(100) 내측에 동력을 공급한다.
가이드팬 조립체(120)는 공기를 청정하는 부품이다.
가이드팬 조립체(120)의 팬(121)은 동력 부재(미도시)로부터 동력을 전달받아 회전하여, 공기를 양 측면에서 흡입하여 필터링되게 하고, 필터링된 공기를 토출 그릴(129)을 통하여 토출한다.
토출 그릴(129)이 위치하는 부분이 로봇 청정기의 전면을 구성한다. 즉, 본 발명에 따른 로봇 청정기의 전면에서 필터링된 공기가 토출되는 구성이다. 물론, 공기 토출구인 토출 그릴(129)이 전면이 아닌 상면 또는 후면에 위치하는 구성도 가능하다.
공기가 흡입되는 부분은 좌우 양쪽인데, 각각 가이드팬(122)과, 공기 청정 필터(123)와, 커버 필터(124)로 이루어진다.
커버 필터(124)는 청정부(100)의 외측에 드러나는 부품으로서, 다수의 미세 홀이 구비되어 흡입되는 공기를 1차 필터링함과 동시에 공기 청정 필터(123)를 보호한다.
공기 청정 필터(123)는 흡입된 공기를 필터링하는 핵심 부품으로서 종래 알려진 어떠한 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탈취 필터, 헤파 필터 등이 여기에 포함될 수 있다.
가이드팬(122)은 공기 청정 필터(123)를 통과한 공기를 내측으로 안내한다.
주행부(200)는 청정부(100)를 지지하며, 조건에 따라 자율 주행 기능을 수행하고, 도킹부(300)에 도킹되어 전원을 공급받는다.
주행부(200)의 외측에 바디(210)가 구비된다. 바디(210)는 내측에 실장된 배터리, 기판, 카메라, 동력 부재, 각종 센서 등을 보호한다.
바디(210)의 전면에 디스플레이부(211)가 위치한다. 디스플레이부(211)는 충전 상태, 필터 상태, 사용 모드 등의 다양한 정보를 출력한다.
바디(210)의 후면에는 카메라(216)가 위치한다.
주행부(200)의 내측에는 볼 베어링(221)과, 기어(222)와, LED 기판(223)과, 기판 커버(224)가 구비되며, 커넥터(225)에 의하여 청정부(100)와 연결된다.
볼 베어링(221)과 기어(222)에 의하여, 주행부(200) 상에서 청정부(100)의 회전이 가능하다.
기어(222)의 기엇니는 주행부(200) 내측의 동력 부재(미도시)의 다른 기어(미도시)에 연결됨으로써 회전 가능하다. 기어(222)의 내측 요철은 전술한 기어 헤드(113)의 외측 요철에 연결되어, 청정부(100)를 회전시킨다.
LED 기판(223) 상에는 방사 상으로 다수의 LED가 위치한다.
기판 커버(224)가 LED 기판(223) 상부에 놓여서 이를 보호한다. 기판 커버(224)의 일측에는 리드 스위치(미도시)가 구비된다. 기어(222)에는 자석이 위치하는데, 리드 스위치(미도시)를 이용하여 정위치를 확인할 수 있다. 마이크로 스위치 또는 광센서를 이용하여 정위치를 확인하는 방식 역시 가능하다.
커넥터(225)는 청정부(100)와 주행부(200)의 결합시 청정부(100)를 향하여 돌출되는 부분으로 기어 헤드(113)를 통과하게 된다. 커넥터(225) 내측에는 슬립링 와이어(미도시)가 구비되어, 청정부(100)의 360도 회전시에도 주행부(200)와 청정부(100)를 연결하는 케이블이 꼬이지 않도록 할 수 있으며, 또는 슬립링 와이어 없이, 정회전과 역회전이 반복되도록 설정하여 케이블의 꼬임을 방지할 수도 있다.
이와 같이, 커넥터(225)에 의하여 청정부(100)와 주행부(200)가 연결됨은 물론, 좌우 및 상하 회전에서도 청정부(100)와 주행부(200)의 분리 내지 이탈을 방지하고, 청정부(100)의 중심이 유지된다.
주행부(200)의 하면에는 베이스(230)가 위치한다.
베이스(230)에는 동력을 전달받아 주행부(200)를 이동시키는 주바퀴(231)와, 이를 보조하는 보조바퀴(232)가 구비된다.
주바퀴(231) 및 보조바퀴(232) 중 어느 하나에는 로봇 청정기의 진행 방향을 전환시키기 위한 별도의 방향 전환 부재(미도시)가 더 연결될 수 있다.
베이스(230)에는 도킹부(300)가 삽입될 수 있는 도킹홈(233)이 구비되고, 도킹홈(233) 내에 본체 접속 단자(238)가 구비된다. 본체 접속 단자(238)는 도킹부(300)의 도킹 접속 단자(308)에 접속될 수 있다.
도킹홈(233)은 로봇 청정기의 후면을 향하도록 형성된다.
도킹부(300)는 유선으로 외부에서 전력을 공급받으며, 도킹 접속 단자(308)를 통하여 주행부(200) 내의 배터리(미도시)에 동력을 공급한다.
도킹부(300) 또는 주행부(200) 중 어느 하나에 센서가 구비되고 다른 하나에 식별자가 구비될 수 있다. 이를 통하여, 도킹부(300)와 로봇 청정기 사이의 거리가 확인 가능하다.
후진 도킹 방법의 설명
도 5를 참조하여, 로봇 청정기의 후진 도킹 방법을 설명한다.
도킹부(300)에서 이격되어 공기 청정을 수행하던 로봇 청정기는, 배터리 잔량 등을 감지하여 도킹의 필요성이 판단되면 도킹부(300)를 향하여 전진하여 도킹부(300)에 근접한다(도 5의 (a)).
전진 동안에, 로봇 청정기와 도킹부(300) 중 어느 하나에 구비된 센서가 다른 하나에 구비된 식별자를 인지함으로써, 로봇 청정기가 도킹부(300) 사이의 거리가 판단된다(도 5의 (b)).
여기서, 센서와 식별자를 이용하는 방식 외에도, 적외선 감지 방식, 공간 인지 방식 등 종래에 알려진 어떠한 방식으로 거리를 확인할 수 있다.
로봇 청정기가 도킹부(300)에 미리 정해진 소정의 거리에 이른 것으로 판단된 경우, 주바퀴(231) 또는 보조바퀴(232)를 이용하여 로봇 청정기의 진행 방향을 180도 전환한다.
다음, 로봇 청정기는 후진하면서 도킹부(300)에 도킹하게 된다(도 5의 (c)). 도킹 방법은 종래 알려진 어떠한 방법이어도 무방하다.
예를 들어, 로봇 청정기의 카메라(216)를 이용하여 촬영한 도킹부(300)의 이미지가 미리 설정된 도킹 이미지에 상응하는 경우, 로봇 청정기가 도킹부(300)를 향한 후진을 시작할 수 있다. 본 발명에 따른 로봇 청정기에서는 이를 위하여 카메라(216)가 후면에 위치한다.
이러한 절차에 의하여 로봇 청정기가 후진하여 도킹부(300)에 도킹이 완료된다(도 5의 (d)).
이후, 공기 청정이 필요하여 로봇 청정기의 주행이 필요한 경우, 로봇 청정기는 별도의 방향 전환 없이 신속하게 전진하여 이동할 수 있다(도 5의 (e)).
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 청정부
111: 상부 커버
112: 하부 커버
113: 기어 헤드
114: 윈도우 하부 커버
120: 가이드팬 조립체
121: 팬
122: 가이드팬
123: 공기 청정 필터
124: 커버 필터
129: 토출 그릴
200: 주행부
210: 바디
211: 디스플레이부
216: 카메라
221: 볼 베어링
222: 기어
223: LED 기판
224: 기판 커버
225: 커넥터
230: 베이스
231: 주바퀴
232: 보조바퀴
233: 도킹홈
238: 본체 접속 단자
300: 도킹부
308: 도킹 접속 단자

Claims (7)

  1. (a) 도킹부(300)와의 거리가 미리 정해진 소정의 거리에 이르도록 로봇 청정기가 전진하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에 따라 로봇 청정기가 상기 소정의 거리에 이른 후, 상기 도킹부(300)를 향하여 후진하는 단계; 및
    (c) 로봇 청정기가 후진하여 상기 도킹부(300)에 도킹되는 단계를 포함하는,
    후진 도킹 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    로봇 청정기와 상기 도킹부(300) 중 어느 하나에 센서가 구비되고 다른 하나에 식별자가 구비되며,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 로봇 청정기와 상기 도킹부(300) 중 상기 어느 하나에 구비된 센서가 다른 하나에 구비된 식별자를 인지함으로써, 로봇 청정기가 상기 도킹부(300)에 상기 미리 정해진 소정의 거리에 이르렀는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    후진 도킹 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이후, 상기 (b) 단계 이전에,
    (b1) 상기 (a) 단계에 따라 로봇 청정기가 상기 소정의 거리에 이른 후, 주바퀴(231) 또는 보조바퀴(232)를 이용하여 방향을 180도 전환하는 단계를 더 포함하는,
    후진 도킹 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b1) 단계 이후, 상기 (b) 단계 이전에,
    (b2) 로봇 청정기의 카메라(216)를 이용하여 촬영한 상기 도킹부(300)의 이미지가 미리 설정된 도킹 이미지에 상응하는 경우, 로봇 청정기가 상기 도킹부(300)를 향한 후진을 시작하는 단계를 더 포함하는,
    후진 도킹 방법.
  5. 제 1 항에 따른 후진 도킹 방법이 구현된 로봇 청정기로서,
    상기 로봇 청정기는,
    공기 청정이 이루어지는 청정부(100);
    상기 청정부(100)에 동력을 공급하며, 주행이 가능한 주행부(200); 및
    상기 주행부(200)가 도킹되는 상기 도킹부(300)를 포함하며,
    상기 주행부(200)의 하면의 베이스(230)에는 로봇 청정기의 후면을 향하여 형성된 도킹홈(233)이 구비되며,
    상기 도킹홈(233)에 상기 도킹부(300)가 삽입되는,
    로봇 청정기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 주행부(200)의 후면에 카메라(216)가 위치하는,
    로봇 청정기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 베이스(230)에 주바퀴(231) 및 보조바퀴(232)가 위치하며,
    상기 주바퀴(231) 또는 상기 보조바퀴(232) 중 어느 하나 이상에 의하여 로봇 청정기의 전진, 후진 및 방향 전환이 가능한,
    로봇 청정기.
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