KR20210117810A - 로봇 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로서, 차폐모듈은 청소기 본체의 하부에 구비되고, 차폐모듈은 동일 회전축을 중심으로 동일 위상각을 갖고 회전하는 캠과 가림판을 구비한다. 가림판의 중심과 회전축 중심 간의 거리는 범퍼의 가이드 돌기가 접촉되는 캠의 경사면의 접촉지점과 회전축 중심 간의 거리에 비해 더 크게 이루어진다. 이로 인해, 범퍼의 내측 이동속도 대비 클리프 센서를 가리도록 회전하는 가림판의 회전 이동속도가 훨씬 더 빠르다. 이에 의하면, 클리프 센서를 이용하여 범퍼와 장애물 간의 충돌 감지에 대한 민감도를 향상시킬 수 있다.

Description

로봇 청소기{ROBOT VACUUM CLEANER}

본 발명은 클리프 센서를 이용하여 범퍼의 충돌을 감지하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 우주 항공 로봇, 의료용 로봇뿐만 아니라, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.

가정용 로봇의 대표적인 예로 로봇 청소기를 들 수 있다. 로봇 청소기는 일정 영역을 자율 주행하면서 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하는 진공 청소 기능 또는 걸레질을 통한 걸레 청소 기능을 수행한다. 이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리 및 주행 중 장애물을 회피할 수 있는 장애물 감지센서를 구비하여 자율 주행하며 청소할 수 있다.

경우에 따라, 로봇 청소기는 주행 중 장애물을 미처 회피하지 못하고 장애물과 충돌하기도 한다. 장애물과의 충돌을 감지하기 위하여, 청소기 본체에는 장애물과의 접촉시 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼 및 범퍼의 내측 이동을 감지하는 감지수단을 포함하는 충돌 감지부가 구비된다.

US 2007/0017061 A1 (2007.01.25. 공개; 이하, 특허문헌 1)은 주행 중 바닥면 끝에 도달하거나 장애물을 만날 때 조향을 바꾸도록 구동되는 로봇 청소기용 조향 제어 센서가 개시되어 있다.

조향 제어 센서는 로봇 청소기의 전방 저면에 장착된다. 조향 제어 센서는 케이싱 내부에 수용되고 스프링에 의해 이동 가능하게 탄성 지지되는 접촉부재와, 상기 접촉부재의 이동에 따라 선택적으로 노출되는 포토 센서를 포함한다.

접촉부재가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 접촉부재가 개방 위치로 이동하면 포토 센서는 관통홀을 통해 바닥면에서 반사되는 빛을 감지할 수 있다.

로봇 청소기가 전방에 장애물을 만나서, 접촉부재가 외부 압력에 의해 폐쇄 위치로 이동하면 접촉부재가 바닥면에서 반사되는 빛을 막아, 포토 센서가 반사된 빛의 신호를 받지 못함으로, 로봇 청소기는 장애물과의 충돌을 인지할 수 있다.

특허문헌 1은 접촉부재가 범퍼에 일체화되어, 범퍼가 유효 거리만큼 충분히 후퇴하여야 센서가 범핑 동작을 인식할 수 있다.

그러나, 범퍼가 유효 거리만큼 후퇴하지 않을 경우에 센서는 범핑 동작을 인식하지 못하는 문제가 있다.

또한, WO 2018/169180 A1(2018년 9월 20일 공개; 이하, 특허문헌 2)에는 로봇 청소기가 개시되어 있다.

특허문헌 2의 로봇 청소기는 외력에 의해 내측으로 이동 가능하게 구성되는 범퍼와, 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서를 포함한다. 클리프 센서는 발광부와 수광부를 구비하며, 제어부는 발광부에서 하방으로 조사된 광이 수광부에서 수신된 시간을 측정하여 하방의 지형을 감지하도록 이루어진다.

특허문헌 2는 범퍼가 외력에 의해 내측으로 이동된 상태에서 상기 범퍼는 클리프 센서를 가리도록 배치되어, 클리프 센서가 범퍼의 범핑 동작을 인식할 수 있다.

그러나, 범퍼가 유효 거리만큼 충분히 후퇴하지 못하는 경우에 센서가 범핑 동작을 인식하지 못하는 문제가 있다.

따라서, 특허문헌 1과 2 둘 다 센서가 범핑 동작을 인식하는데 있어서 민감도를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 범퍼의 충돌 감지 수단으로 범퍼의 내측 이동이 클리프 센서를 가리는 구조와 달리 새로운 충돌 감지 구조를 제공할 수 있는 로봇 청소기를 제공하는데 첫번째 목적이 있다.

또한, 본 발명은 범퍼의 충돌 감지에 대한 민감도를 향상시킬 수 있는 로봇 청소기를 제공하는데 두번째 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 범퍼의 충돌 감지에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 로봇 청소기를 제공하는데 세번째 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 로봇 청소기는, 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 청소기 본체; 외력에 의해 상기 청소기 본체의 내측을 향해 이동 가능하도록, 상기 청소기 본체의 전면부에 장착되는 범퍼; 하방의 지형을 감지하도록, 상기 청소기 본체의 저부에 하방으로 개방된 개구부의 내측에 장착되는 클리프 센서; 및 상기 범퍼와 장애물의 충돌 감지를 위해, 상기 청소기 본체의 저부에 배치되는 차폐모듈을 포함하고, 상기 차폐모듈은, 상기 범퍼와 연동 가능하게 상기 범퍼에서 내측으로 돌출되는 가이드 돌기와 접촉되고, 상기 청소기 본체의 저부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 캠; 상기 캠과 위상각을 유지하며 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되어, 상기 클리프 센서를 선택적으로 노출시키는 가림판을 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가림판은 상기 범퍼와 장애물의 충돌 전 상기 클리프 센서를 노출시키도록 배치되는 제1위치와 상기 충돌 후 상기 범퍼의 내측 이동에 의해 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되는 제2위치 사이에서 왕복 회전운동하고, 상기 차폐모듈은, 상기 가림판을 상기 제2위치에서 상기 제1위치로 복원시키는 탄성 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 탄성 수단은 상기 범퍼와 상기 개구부 사이에 배치되고, 상기 가림판이 상기 개구부와 상하방향으로 미중첩되도록 상기 가림판을 탄성 가압할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈은, 상기 범퍼의 내측 이동에 따라 회전하는 상기 가림판을 원래 위치로 복원시키는 탄성 수단을 더 포함하고, 상기 탄성 수단은 스프링으로 구현될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈은, 상기 범퍼의 내측 이동에 따라 회전하는 상기 가림판을 원래 위치로 복원시키는 탄성 수단; 및 상기 청소기 본체의 저부에 설치되고, 상기 차폐모듈의 장착을 가이드하는 장착 가이드를 더 포함하고, 상기 탄성 수단의 일측은 상기 장착 가이드에 형성되는 제1고정돌기에 의해 지지되고, 상기 탄성 수단의 타측은 상기 가림판에 형성되는 제2고정돌기에 의해 지지될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈은, 상기 회전축에 힌지 결합되고, 상기 캠과 상기 가림판을 지지하도록 상기 캠과 상기 가림판에 연결되는 힌지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 캠은, 상기 범퍼와 상기 장애물의 정면 또는 측면 충돌에 대하여 전후방향과 좌우 측방향에 교차하는 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 가이드 돌기과의 접촉이 이루어지는 경사면을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가림판의 중심과 상기 회전축의 중심 간의 거리는 상기 가이드 돌기와 접촉되는 상기 캠의 접촉지점과 상기 회전축의 중심 간의 거리보다 더 크게 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈은, 상기 청소기 본체의 저면에 설치되고, 상기 차폐모듈의 장착을 가이드하는 장착 가이드를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 장착 가이드는, 상기 범퍼의 이동 범위를 제한하는 가이드 홀을 구비하고, 상기 가이드 돌기는, 상기 범퍼의 내측 이동에 따라 상기 가이드 홀의 내부에 수용된 상태에서 전후방향 또는 좌우방향으로 이동할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 범퍼는, 상기 범퍼에서 상기 장착 가이드를 향해 돌출되게 형성되는 돌출부를 더 포함하고, 상기 장착 가이드는, 상기 개구부와 상하방향으로 미중첩되게 배치되는 상기 가림판을 수용하는 제1수용부; 및 상기 돌출부를 이동 가능하게 지지하도록 상기 돌출부를 수용하는 제2수용부을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 장착 가이드는 상기 범퍼와 상기 개구부 사이에 배치되고, 상기 장착 가이드는, 상기 제1수용부와 상기 제2수용부를 구획하도록, 상기 장착 가이드의 외측과 내측을 가로지르는 방향으로 연장되는 격벽; 상기 가림판과 마주보는 방향으로 상기 제1수용부를 개방하도록, 상기 격벽의 일단에서 상기 제1수용부의 외측 테두리를 따라 연장되는 제1차폐벽; 및 상기 범퍼와 마주보는 방향으로 상기 제2수용부를 개방하도록, 상기 격벽의 타단에서 상기 제2수용부의 내측 테두리를 따라 연장되는 제2차폐벽을 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 클리프 센서는, 상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부; 및 반사광을 수신하는 수광부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈은, 상기 청소기 본체의 중심을 전후방향으로 지나는 전후방향 중심선을 중심으로 상기 청소기 본체의 좌우 양측에 각각 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 범퍼를 상기 청소기 본체에 대하여 전후방향 및 좌우 측방향으로 이동 가능하게 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 범퍼는, 상기 지지부에 매달리게 지지되도록 상기 범퍼의 상단에서 상기 내측을 향해 돌출되게 형성되는 걸림후크를 더 포함하고, 상기 지지부는, 상기 걸림후크가 슬라이드 가능하게 상기 청소기 본체의 전방 테두리를 따라 연장되는 지지바디; 상기 걸림후크가 걸리도록 상기 지지바디의 전단에서 돌출되게 형성되는 걸림턱; 및 상기 지지바디를 상기 청소기 본체에 끼움 결합하는 복수의 끼움부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 청소기 본체의 내부에 수용되게 장착되는 브러시 모듈 또는 걸레 모듈을 포함하고, 상기 개구부는 상기 브러시 모듈 또는 걸레 모듈의 전방에 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 차폐모듈의 장착을 가이드 하는 장착 가이드를 더 포함하고, 상기 장착 가이드는, 상기 가이드 돌기의 이동범위를 제한하는 가이드 홀을 구비하고, 상기 가이드 홀은, 상기 장착 가이드의 외측에서 내측으로 갈수록 후방을 향하여 경사지게 형성되어, 상기 가이드 돌기가 상기 캠을 후방으로 가압하여 회전시킬 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 클리프 센서는 상기 가이드 홀의 후방에 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 캠은, 상기 가이드 돌기와의 접촉이 이루어지도록 상기 장착 가이드의 내측에서 외측으로 갈수록 후방을 향해 경사지게 형성되는 경사면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 로봇 청소기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

첫째, 범퍼와 별개로 청소기 본체의 하부에 구비되는 차폐모듈이 범퍼의 내측 이동과 연동하여 클리프 센서를 선택적으로 노출시킴으로써, 범퍼와 장애물 간의 충돌을 감지할 수 있다.

둘째, 차폐모듈은 동일 회전축을 중심으로 동일 위상각을 갖고 회전하는 캠과 가림판을 구비한다. 가림판의 중심과 회전축 중심 간의 거리는 범퍼의 가이드 돌기가 접촉되는 캠의 경사면의 접촉지점과 회전축 중심 간의 거리에 비해 더 크게 이루어진다. 이로 인해, 범퍼의 내측 이동속도 대비 클리프 센서를 가리도록 회전하는 가림판의 회전 이동속도가 훨씬 더 빠르다. 이에 의하면, 클리프 센서를 이용하여 범퍼와 장애물 간의 충돌 감지에 대한 민감도가 향상된다.

셋째, 범퍼의 내측면에서 돌출되는 가이드 돌기가 범퍼에 구비되고, 차폐모듈은 가이드 돌기의 이동범위를 제한하는 가이드 홀을 구비한다. 가이드 홀은 범퍼의 정면 충돌 시는 물론 범퍼의 측면 충돌 시에도 가이드 돌기가 캠의 경사면을 후방으로 이동 가능하도록 경사지게 형성된다. 이로 인해, 범퍼의 모든 충돌방향에 대하여 가림판이 클리프 센서를 가리도록 유도하여 충돌 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 II-II를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 저면도이다.
도 4는 도 3에서 IV-IV를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 3에서 청소기 본체의 전방면에 장착된 충돌 감지부를 저면에서 바라본 모습을 보여주는 조립도이다.
도 6은 도 5에서, 범퍼, 지지부, 클리프 센서 및 차폐모듈(장착 가이드, 가림판, 캠)의 분해도이다.
도 7은 도 6에서 장착 가이드를 보여주는 저면도이다.
도 8은 도 6에서 가림판, 캠 및 회전축을 보여주는 저면도이다.
도 9는 도 5에서 IX-IX를 확대하여 차폐모듈이 청소기 본체의 저면에 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 10은 범퍼와 장애물의 충돌 전 가림판이 클리프 센서를 노출시키도록 제1위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 11은 도 10에서 XI-XI를 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 10에서 범퍼가 장애물과 정면 충돌 후 가림판이 클리프 센서를 가리도록 제2위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 13은 도 12에서 XIII-XIII를 따라 취한 단면도이다.
도 14는 도 10에서 범퍼가 장애물과 측면 충돌 후 가림판이 클리프 센서를 가리도록 제2위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 외관을 보여주는 사시도이다.

도 2는 도 1에서 II-II를 따라 취한 단면도이다.

도 3은 도 1의 저면도이다.

도 4는 도 3에서 IV-IV를 따라 취한 단면도이다.

로봇 청소기는 일정 영역을 자율 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하도록 구성된다. 여기서, 바닥의 청소라 함은 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

본 예에서는 로봇 청소기가 일정 영역을 자율 주행하면서 바닥의 공기를 흡입하고 흡입된 공기에서 먼지와 이물질을 분리하여 집진하는 진공 청소 기능을 수행하도록 구성된 모습을 보여준다.

로봇 청소기는 청소기 본체(100)를 포함하여 구성된다. 청소기의 외관을 형성한다. 청소기 본체(100)에는 청소기의 제어를 위한 제어부를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다.

청소기 본체(100)에는 제어부를 구성하는 회로기판(미도시)이 배치될 수 있다. 각종 모듈, 예를 들면 브러시 모듈(102) 또는 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(100)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

청소기 본체(100)의 저면에 구동휠(104)이 구비된다. 구동휠(104)은 구동모터(미도시)로부터 구동력을 전달받아 회전되도록 구성된다. 구동모터는 제어부로부터 제어신호를 받아 그 구동이 제어될 수 있다.

구동휠(104)은 청소기 본체(100)의 저면에 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 각 구동휠(104)의 독립적인 구동을 위하여 각 구동휠(104)마다 상기 구동모터가 연결될 수 있다.

청소기 본체(100)는 구동휠(104)의 회전에 의해 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.

청소기 본체(100)의 저면에는 보조휠(105)이 추가로 구비될 수 있다. 보조휠(105)은 바닥에 대한 구름 기능만을 가진다는 점에서 구동휠(104)과 구별될 수 있다.

보조휠(105)은 구동휠(104)과 함께 청소기 본체(100)를 지지할 수 있다. 보조휠(105)은 청소기 본체(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다.

복수의 보조휠(105)은 복수의 구동휠(104)의 중심을 지나는 측방향 중심선을 중심으로 청소기 본체(100)의 전방과 후방 각각의 중앙에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

청소기 본체(100)에는 로봇 청소기에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(100)의 저면부에 탈착 가능하게 구성될 수 있다.

청소기 본체(100)에는 센싱 유닛(103)이 배치될 수 있다. 센싱 유닛(103)은 청소기 본체(100)의 전방에 배치될 수 있다. 센싱 유닛(103)은 청소기 본체(100)의 전방면에서 일정한 높이에 위치할 수 있다.

센싱 유닛(103)은 초음파를 이용하여 청소기 본체(100)가 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 구성될 수 있다.

로봇 청소기가 진공 청소 기능을 수행하도록 구성되는 경우, 청소기 본체(100)의 저부에 형성된 개구를 통하여 먼지와 이물질이 포함된 공기가 흡입될 수 있다.

상기 개구에는 바닥의 먼지와 이물을 쓸어 담는 브러시 모듈(102)이 장착될 수 있다.

브러시 모듈(102)이 청소기 본체(100)에서 분리되면, 분리된 브러시 모듈(102)을 대체하여 걸레 모듈이 청소기 본체(100)의 저면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

사용자는 청소하고자 하는 목적에 따라 청소기 본체(100)에 브러시 모듈(102) 또는 걸레 모듈을 선택적으로 장착할 수 있다.

제어부는 청소기 본체(100)에 장착된 모듈을 인식하여 이에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 청소기 본체(100)에 브러시 모듈(102)이 장착된 경우, 제어부는 모터와 팬을 구동시켜 바닥의 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 발생시킬 수 있다. 또한, 회전 구동부(미도시)를 구동시켜 회전 구동부에 연결된 브러시 모듈(102)이 바닥의 먼지와 이물질을 쓸어 담도록 할 수 있다.

청소기 본체(100) 걸레 모듈이 장착된 경우, 제어부는 회전 구동부를 구동시킬 수 있다. 회전 구동부의 구동에 의해 회전 구동부에 연결된 걸레 모듈은 회전하며 바닥을 닦도록 이루어진다. 제어부는 청소기 본체(100)에 걸레 모듈이 장착된 상태에서는 모터와 팬을 구동시키지 않도록 제어한다.

브러시 모듈(102)을 통해 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 필터링되어, 먼지통(미도시)에 집진되고, 먼지와 이물질이 분리된 공기는 청소기 본체(100)의 외부로 배출된다.

청소기 본체(100)의 내부에는 개구를 통해 유입된 공기를 먼지통까지 안내하는 흡입 유로(미도시)와 먼지통에서 청소기 본체(100)의 외부까지 공기의 유동을 안내하는 배기 유로(미도시)가 형성될 수 있다.

먼지통은 청소기 본체(100)의 내부에 탈착 가능하게 수용될 수 있다.

먼지통에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터 또는 사이클론 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.

청소기 본체(100)가 주행 중 장애물과 충돌할 경우, 상기 충돌은 주로 청소기 본체(100)의 전면부 또는 좌우 양측 단부에서 이루어질 수 있다.

청소기 본체(100)의 전방에는 장애물과 충돌 시 충격을 완화하기 위해 범퍼(110)가 청소기 본체(100)의 전면에 장착될 수 있다.

범퍼(110)는 청소기 본체(100)의 전면 및 좌우 양측 단부를 감싸도록 청소기 본체(100)의 좌우 둘레를 따라 길게 연장될 수 있다.

범퍼(110)는 청소기 본체(100)의 상하방향으로 연장될 수 있다. 범퍼(110)는 일정한 높이를 갖는다.

범퍼(110)의 하단은 청소기 본체(100)의 저면보다 높게 위치할 수 있다.

범퍼(110)의 상단은 센싱 유닛(103)보다 낮게 위치할 수 있다.

범퍼(110)는 청소기 본체(100)가 장애물과의 충돌 시 충격을 흡수하도록 탄성 재질을 포함하여 형성될 수 있다.

범퍼(110)는 장애물과의 충돌 시 지지부(120)에 의해 청소기 본체(100)의 내측방향으로 이동 가능하게 지지되도록 구성된다.

지지부(120)는 범퍼(110)가 청소기 본체(100)에 대하여 청소기 본체(100)의 전후방향으로 이동 가능하도록 범퍼(110)를 지지할 수 있다.

범퍼(110)는 상단부가 지지부(120)에 거치된 상태로 매달리게 장착될 수 있다.

이를 위해, 범퍼(110)의 상단에 걸림후크(111)가 지지부(120)의 상부로 돌출되게 형성될 수 있다. 걸림후크(111)의 후단부는 지지부(120)에 걸리도록 하방으로 구부려진 형태로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 걸림후크(111)는 지지부(120)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

지지부(120)는 범퍼(110)와 청소기 본체(100)의 전면부 사이에 배치될 수 있다. 지지부(120)는 청소기 본체(100)의 전면부 및 좌우 양측 둘레를 따라 곡면 형태로 형성될 수 있다.

지지부(120)는 지지바디(121), 걸림턱(122) 및 끼움부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.

지지바디(121)의 후단부는 청소기 본체(100)의 전면부에 지지되고, 지지바디(121)가 외팔보 형태로 전방으로 수평하게 연장될 수 있다.

걸림턱(122)은 지지바디(121)의 전단에서 상방향으로 돌출되게 형성되어, 걸림후크(111)가 걸리도록 이루어진다. 걸림턱(122)은 지지부(120)의 좌우 둘레를 따라 길게 연장될 수 있다.

걸림후크(111)의 돌출 길이는 지지바디(121)의 돌출길이와 대응되게 형성될 수 있다.

걸림후크(111)의 적어도 일부는 지지바디(121)와 상하방향으로 중첩되게 배치된다.

이러한 구성에 의하면, 걸림후크(111)의 단부는 지지바디(121)의 상면에서 전후방향으로 이동 가능함으로, 범퍼(110)의 상단부가 지지부(120)에 매달린 상태로 지지부(120)에 의해 전후좌우로 이동 가능하게 지지될 수 있다.

끼움부(123)는 지지바디(121)의 후단부에 구비될 수 있다. 끼움부(123)는 지지바디(121)의 둘레를 따라 복수 개로 이격되게 배치될 수 있다.

끼움부(123)는 중간격벽을 사이에 두고 좌우 양측면에 끼움홈을 각각 구비할 수 있다. 끼움부(123)는 H 또는 I자 형태로 형성될 수 있다. 청소기 본체(100)의 전면에 복수의 슬릿이 형성될 수 있다.

끼움부(123)의 중간격벽은 슬릿을 따라 끼워지고, 청소기 본체(100)의 슬릿의 좌우 양단부가 양측의 끼움홈에 끼워짐으로, 지지부(120)가 청소기 본체(100)에 결합될 수 있다.

범퍼(110)의 상단부가 지지부(120)에 매달린 상태에서, 범퍼(110)의 하단부가 범퍼(110)의 상단부보다 청소기 본체(100)의 내측을 향해 기울어지지 않고, 범퍼(110)의 전면이 수직방향을 유지하도록, 범퍼(110)의 하단에 복수의 돌출부(113)가 형성될 수 있다.

돌출부(113)는 청소기 본체(100)의 내측을 향해 수평하게 돌출되게 형성될 수 있다.

복수의 돌출부(113)는 범퍼(110)의 둘레를 따라 좌우 양측에 이격 배치될 수 있다. 복수의 돌출부(113)는 범퍼(110)의 길이방향 중심을 전후방향으로 지나는 전후방향 중심선을 중심으로 좌우 양측에 서로 대칭되게 이격 배치될 수 있다. 복수의 돌출부(113)는 상기 전후방향 중심선을 중심으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

돌출부(113)는 범퍼(110)의 좌우 둘레의 일부 구간을 따라 연장될 수 있다. 돌출부(113)의 일측면은 범퍼(110)의 곡면에 대하여 수직하게 곡률 반경방향으로 돌출되고, 돌출부(113)의 타측면은 범퍼(110)의 곡면에 대하여 경사지게 돌출되게 형성될 수 있다.

돌출부(113)의 외측 둘레 길이는 돌출부(113)의 내측 둘레 길이보다 더 길게 연장될 수 있다. 돌출부(113)는 사다리꼴 형상의 판 구조로 형성될 수 있다.

돌출부(113)는 후술할 장착 가이드(150)의 일측에 수용되어 장착 가이드(150)에 의해 청소기 본체(100)의 내측으로 이동 가능하게 지지될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 돌출부(113)는 장착 가이드(150)의 일측에 형성된 제2수용부(153)에 수용되어, 범퍼(110)의 이동을 안정적으로 가이드할 수 있다.

센싱 유닛(103)이 청소기 본체(100)의 전방의 장애물을 감지하기는 하지만, 센싱 유닛(103)이 센싱하지 못하는 사각지대에 장애물이 있거나 갑자기 장애물이 출현하는 경우에는 로봇 청소기와 장애물 간의 충돌이 발생할 수 있다.

이러한 충돌이 일어난 경우, 청소기 본체(100)가 후퇴 내지는 방향 전환을 통한 장애물과 떨어지도록 제어되어야 한다. 이를 위해서는 우선적으로 장애물과의 충돌에 대한 감지가 요구된다.

이하에서는 장애물과의 충돌을 감지하는 충돌 감지부에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 도 3에서 청소기 본체(100)의 전방면에 장착된 충돌 감지부를 저면에서 바라본 모습을 보여주는 조립도이다.

도 6은 도 5에서, 범퍼(110), 지지부(120), 클리프 센서(130) 및 차폐모듈(140)(장착 가이드(150), 가림판(142), 캠(141))의 분해도이다.

도 7은 도 6에서 장착 가이드(150)를 보여주는 저면도이다.

도 8은 도 6에서 가림판(142), 캠(141) 및 회전축(145)을 보여주는 저면도이다.

도 9는 도 5에서 IX-IX를 확대하여 차폐모듈(140)이 청소기 본체(100)의 저면에 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.

청소기 본체(100)의 저면에 개구부(101)가 하방으로 개방되게 형성된다. 개구부(101)는 청소기 본체(100)의 저면에서 브러시 모듈(102) 또는 걸레 모듈을 사이에 두고 좌우 양측에 형성될 수 있다.

개구부(101)의 내측에는 하방의 지형을 감지하는 클리프 센서(130)가 배치될 수 있다. 클리프 센서(130)는 개구부(101)의 상부에 배치될 수 있다. 클리프 센서(130)는 청소기 본체(100)의 내부에 장착될 수 있다.

클리프 센서(130)는 개구부(101)를 통해 청소기 본체(100)의 하방으로 노출될 수 있다.

클리프 센서(130)는 센서 하우징, 하우징 커버, 발광부(131), 수광부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

센서 하우징의 양측 단부에서 체결부가 돌출 형성될 수 있다. 체결부는 내측에 체결홀이 형성된 링 형태로 형성될 수 있다. 체결부는 체결홀을 관통하는 스크류 등의 체결부재를 이용하여 센서 하우징의 양측을 청소기 본체(100)에 체결할 수 있다.

하우징 커버는 센서 하우징의 개방된 하부를 덮도록 장착된다.

발광부(131)는 개구부(101)의 하방으로 광(예, 적외선)을 조사하도록 구성된다.

수광부(132)는 바닥으로부터 반사된 반사광을 수신하도록 구성된다.

이러한 구성에 의하면, 광이 발광부(131)에서 개구부(101)를 통해 하방으로 조사되고, 반사광이 바닥에서 반사되어 수광부(132)로 수신된다.

제어부는 광이 발광부(131)으로부터 조사되는 시점부터 수광부(132)로 수신완료되기까지의 걸린 시간을 측정하여 클리프 센서(130)와 바닥 간의 거리를 측정할 수 있다.

따라서, 청소기 본체(100)의 전방에 급격하게 낮아지는 단턱이 있는 경우에 반사광의 수신 시간이 급격히 증가하고, 전방에 낭떠러지가 있는 경우에는 수광부(132)로 반사광이 수신되지 않게 된다.

발광부(131)는 전방 하측의 바닥을 향하여 광을 조사하도록, 클리프 센서(130)는 청소기 본체(100)의 저면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 클리프 센서(130)는 청소기 본체(100)의 전방 하측의 지형을 감지할 수 있고, 이에 따라 청소기 본체(100)의 예상 경로 상의 지형지물을 보다 미리 감지하여 회피 기동할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

클리프 센서(130)의 경사진 배치 구조와 달리, 클리프 센서(130)가 청소기 본체(100)의 저면에 수직하게 배치되어, 발광부(131)가 청소기 본체(100)가 지지되는 바닥에 수직하게 광을 조사하도록 구성될 수도 있다.

제어부는 클리프 센서(130)를 통하여 하방의 지형이 일정 수준 이상으로 낮아지는 것이 감지되면, 구동휠(104)의 제어를 기설정된 방식으로 변경하도록 이루어질 수 있다.

예를 들어, 제어부는 로봇 청소기가 회전하도록 구동모터를 제어하여 어느 하나의 구동휠(104)만을 구동시키거나 양측 구동휠(104)을 서로 다른 방향으로 구동시킬 수 있다.

또는 제어부는 로봇 청소기가 역방향으로 후진하도록 구동휠(104)을 반대방향으로 구동할 수 있다.

한편, 청소기 본체(100)에는 장애물과의 물리적 충돌을 감지하는 충돌 감지부가 구비된다. 충돌 감지부는 상술한 범퍼(110)와 클리프 센서(130)를 포함한다.

범퍼(110)는 지지부(120)에 이동 가능하게 장착되며, 외력을 받지 않은 상태에서 범퍼(110)는 청소기 본체(100)의 전면으로부터 전방으로 돌출되게 배치된다.

범퍼(110)는 장애물과의 충돌 시 외력에 의해 가압되어 범퍼(110)의 일부가 청소기 본체(100)의 내측을 향해 이동 가능하게 구성된다.

범퍼(110)가 장애물로부터 이격되면, 범퍼(110)는 청소기 본체(100)의 외측, 즉 청소기 본체(100)의 전방으로 이동되어 다시 원래의 위치, 예를 들면 범퍼(110)가 청소기 본체(100)의 전면으로부터 전방으로 돌출된 위치로 복귀하게 된다.

이러한 범퍼(110)의 내외측 이동을 위하여, 범퍼(110)와 청소기 본체(100) 사이에는 탄성부재(미도시)가 배치될 수 있다. 탄성부재는 범퍼(110)를 청소기 본체(100)의 외측으로 탄성 가압하도록 구성될 수 있다.

이와 달리, 범퍼(110)는 청소기 본체(100)에 탄성적으로 지지되어, 내측으로 이동 가능하게 구성될 수도 있다.

이를 위해, 범퍼(110)에는 청소기 본체(100)에 탄성적으로 지지되는 탄성 지지부(120)가 구비될 수 있다. 이 경우 탄성부재가 불필요하다는 점에서 생산 비용 절감 및 구조 단순화의 이점이 있다.

종래의 로봇 청소기에는 범퍼(110)의 내측 이동을 감지하는 감지수단, 예를 들면 마이크로 스위치 및 적외선 센서 등이 범퍼(110)의 내측에 구비되었다. 그러나, 이 경우 감지수단으로 인한 생산 비용의 증가 및 감지수단의 장착으로 인한 청소기 본체(100)의 부피 증대라는 문제가 발생하였다.

본 발명은 장애물과의 충돌 시 범퍼(110)의 내측 이동을 감지하는 수단으로 상술한 클리프 센서(130)와 차폐모듈(140)을 제공한다.

이하에서는 이에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

복수의 차폐모듈(140)은 청소기 본체(100)의 중심을 전후방향으로 지나는 전후방향 중심선을 중심으로 좌우 양측에 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 복수의 차폐모듈(140)은 범퍼(110)의 좌우 양측 단부에 각각 인접하게 배치될 수 있다.

차폐모듈(140)은 범퍼(110)와 연동하여 클리프 센서(130)를 선택적으로 노출시키도록 이루어진다.

차폐모듈(140)은 장착 가이드(150), 캠(141), 가림판(142), 회전축(145), 탄성 수단(146)을 포함하여 구성될 수 있다.

장착 가이드(150)는 원호 형상의 판 형태로 이루어질 수 있다.

장착 가이드(150)는 청소기 본체(100)의 저면에 장착된다. 장착 가이드(150)의 원주방향으로 전단부와 후단부에 결합부(1501)가 돌출되게 형성될 수 있다. 결합부(1501)의 내측에 결합홀이 형성될 수 있다. 결합부(1501)는 결합홀을 통해 스크류 등의 체결부를 관통시킴으로 장착 가이드(150)와 청소기 본체(100)를 체결할 수 있다.

장착 가이드(150)는 범퍼(110)와 개구부(101) 사이에 배치될 수 있다.

장착 가이드(150)의 외주 테두리부는 범퍼(110)와 인접하게 배치되고, 장착 가이드(150)의 내주 테두리부는 개구부(101)와 인접하게 배치될 수 있다.

장착 가이드(150)의 일측에 제1수용부(151)가 오목하게 형성되고, 장착 가이드(150)의 타측에 제2수용부(153)가 오목하게 형성될 수 있다. 제1수용부(151)와 제2수용부(153)는 격벽(154)에 의해 구획될 수 있다.

제1수용부(151)는 캠(141)과 가림판(142)을 수용하도록 이루어진다. 캠(141)은 범퍼(110)와 접촉되도록 이루어진다. 가림판(142)은 클리프 센서(130)를 선택적으로 노출시키도록 이루어진다.

캠(141)과 가림판(142)은 동일한 회전축(145)을 중심으로 함께 회전하는 구조로 이루어진다. 캠(141)과 가림판(142)은 회전축(145)을 감싸는 힌지부(143)에 의해 서로 연결될 수 있다.

힌지부(143)는 링 형태로 형성될 수 있다. 힌지부(143)의 내측에 힌지홀이 형성될 수 있다. 힌지부(143)는 힌지홀을 통해 회전축(145)을 관통시켜 회전축(145)에 힌지 결합될 수 있다.

캠(141)과 가림판(142)은 기설정된 위상각을 사이에 두고 회전 반경방향으로 연장될 수 있다. 여기서, 위상각은 90도 보다 작은 예각일 수 있다.

캠(141)의 일측은 힌지부(143)의 일측에 연결되어 지지될 수 있다.

가림판(142)의 일측은 힌지부(143)의 타측에 연결되어 지지될 수 있다. 힌지부(143)의 일측은 범퍼(110)를 향해 힌지부(143)의 타측보다 앞쪽에 위치할 수 있다. 가림판(142)과 힌지부(143) 사이에 연결부가 연장되어, 가림판(142)과 힌지부(143)가 연결부에 의해 연결될 수 있다. 연결부는 개구부(101)의 일측 모서리를 감싸도록 곡선 형태로 연장될 수 있다.

캠(141)은 직각삼각형 형태로 형성될 수 있다. 캠(141)의 모서리 중 직각으로 만나는 모서리 부분이 힌지부(143)에 연결될 수 있다.

캠(141)의 테두리면은 3면, 즉 경사면(1411), 밑면(1412), 높이면(1413)으로 구성될 수 있다.

경사면(1411)은 밑면(1412)과 높이면(1413)에 대하여 경사지게 형성된다.

경사면(1411)은 범퍼(110)에서 돌출되게 형성된 가이드 돌기(112)와 접촉되도록 이루어진다. 가이드 돌기(112)는 연결리브에 의해 범퍼(110)에 일체로 연결될 수 있다.

연결리브는 제1연결리브와 제2연결리브로 구성될 수 있다.

제1연결리브는 범퍼(110)의 내측면에서 청소기 본체(100)의 내측을 향해 범퍼(110)의 곡률반경방향으로 연장될 수 있다.

제2연결리브는 제1연결리브의 내측단에서 원주방향으로 연장되게 형성될 수 있다.

가이드 돌기(112)는 제2연결리브에서 하방향으로 돌출되게 형성된다. 가이드 돌기(112)는 단면 형상이 사각형, 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

캠(141)의 3면은 범퍼(110)의 범핑 동작이 발생하기 전인 초기 위치에서 다음과 같은 방향으로 연장될 수 있다(도 8 기준).

밑면(1412)은 청소기 본체(100)의 좌우 측방향으로 연장될 수 있다.

높이면(1413)은 청소기 본체(100)의 전후방향으로 연장될 수 있다.

경사면(1411)은 상기 밑면(1412)과 높이면(1413)에 교차하는 방향으로 경사지게 연장될 수 있다.

밑면(1412)의 길이는 높이면(1413)에 길이에 비해 더 길게 형성될 수 있다.

경사면(1411)은 범퍼(110)의 이동과 연동되도록 범퍼(110)의 가이드 돌기(112)와 접촉이 이루어진다.

경사면(1411)은 가이드 돌기(112)의 이동방향과 교차하는 방향으로 연장된다.

밑면(1412) 및 높이면(1413)과 만나는 경사면(1411)의 양측 모서리부는 곡면 형태로 라운드지게 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 범퍼(110)가 장애물과의 충돌 시 가이드 돌기(112)가 경사면(1411)에 어느 방향으로 가압하더라도 캠(141)을 회전축(145)을 중심으로 회전시킬 수 있다.

또한, 캠(141)의 경사면(1411)은 가이드 돌기(112)의 직선 운동을 캠(141)의 회전운동으로 전환하는 역할을 할 수 있다.

가림판(142)은 직사각형 판 형태로 형성될 수 있다. 가림판(142)은 개구부(101)의 개구면적보다 작게 형성될 수 있다. 가림판(142)의 각 모서리부는 곡면 형태로 라운드지게 형성될 수 있다.

가림판(142)은 연결부에 의해 힌지부(143)에 연결될 수 있다. 연결부의 일측은 가림판(142)의 일측 모서리부에 연결되고, 연결부의 타측은 힌지부(143)의 타측에 연결되게 연장될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 가림판(142)은 범퍼(110)와 장애물의 충돌 전과 충돌 후 클리프 센서(130)를 선택적으로 노출시킬 수 있다.

예를 들면, 회전축(145)을 중심으로 제1위치와 제2위치 사이에서 왕복 회전운동 가능하게 배치된다.

제1위치는 범퍼(110)가 장애물과 충돌하기 전 상태에서 가림판(142)의 위치이다. 제1위치에서 가림판(142)은 개구부(101)와 상하방향으로 미중첩되게 배치된다. 가림판(142)의 일측면은 개구부(101)의 일측 경계선 상에 배치될 수 있다.

제1위치에서 가림판(142)은 클리프 센서(130)를 노출시킬 수 있다. 클리프 센서(130)는 개구부(101)를 통해 광을 하방으로 조사한 후 바닥으로부터 반사되는 반사광을 수신함으로, 범퍼(110)의 내측 이동(범핑 동작)을 인식하지 못한다.

제2위치는 범퍼(110)가 장애물과 충돌한 후 상태에서 가림판(142)의 위치이다.

제2위치에서 가림판(142)은 개구부(101)와 상하방향으로 중첩되게 배치된다.

제2위치에서 가림판(142)은 클리프 센서(130)를 가릴 수 있다. 클리프 센서(130)는 개구부(101)를 통해 광을 하방으로 조사한 후, 상기 광이 바닥에 도달하기 전에 가림판(142)에 의해 반사되는 반사광을 수신함으로, 범퍼(110)의 내측 이동(범핑 동작)을 인식할 수 있다.

이때, 가림판(142)에 의해 반사되는 반사광의 수신 시간은 바닥에 의해 반사되는 반사광의 수신 시간에 비해 급격히 단축됨으로, 제어부는 범핑 동작을 인식하는 것이다.

가림판(142)에 의한 반사광의 수신 시간은 단턱에 의한 반사광의 수신 시간에 비해 더 단축될 수 있다. 가림판(142)과 바닥면 간의 높이는 범퍼(110)의 하부를 통과할 수 있는 단턱 상단의 높이보다 더 높게 위치한다.

회전축(145)의 중심으로부터 가장 멀리 떨어진 가림판(142)의 최외곽부 사이의 거리는 가이드 돌기(112)가 접촉되는 캠(141)의 경사면(1411)의 접촉지점과 회전축(145) 중심 사이의 거리보다 더 길다. 예를 들면, 회전축(145)의 중심으로부터 가장 멀리 떨어진 가림판(142)의 최외곽부 사이의 거리는 가이드 돌기(112)가 접촉되는 캠(141)의 경사면(1411)의 접촉지점과 회전축(145)의 중심 사이의 거리 대비 2배 내지 3배 더 클 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 범퍼(110)의 내측 이동 시 동일한 시간동안 가림판(142)의 회전이동 거리는 가이드 돌기(112)의 이동 거리보다 더 큼으로, 가림판(142)의 이동 속도가 범퍼(110)의 이동 속도에 비해 훨씬 더 빠르게 되어, 범퍼(110)의 내측 이동에 대한 인식 속도를 높일 수 있다.

또한, 범퍼(110)의 내측 이동 시 동일한 시간동안 가림판(142)의 회전량이 가이드 돌기(112)의 가압에 의한 캠(141)의 회전량 대비 훨씬 더 큼으로, 범퍼(110)의 내측 이동 인식에 대한 민감도를 향상시킬 수 있다.

제2수용부(153)는 범퍼(110)의 하측에서 돌출되는 돌출부(113)를 수용하도록 이루어진다.

제2수용부(153)는 평판 형태로 형성될 수 있다. 돌출부(113)도 평판 형태로 형성될 수 있다. 돌출부(113)는 제2수용부(153)에 면접촉할 수 있다. 돌출부(113)는 범퍼(110)의 내측 이동 시 제2수용부(153)를 따라 슬라이딩 가능하게 이루어진다.

돌출부(113)가 제2수용부(153)에 삽입되도록 이루어짐으로써, 장착 가이드(150)는 범퍼(110)의 장착을 가이드하여 조립성을 향상시킬 수 있다.

제2수용부(153)는 원주방향으로 제1수용부(151)의 전방에 배치될 수 있다.

격벽(154)은 제1수용부(151)와 제2수용부(153) 사이에 배치될 수 있다. 격벽(154)은 장착 가이드(150)의 외측 테두리부와 내측 테두리부를 가로지르는 방향으로 연장될 수 있다.

제1수용부(151)와 제2수용부(153)는 서로 반대방향으로 개방되게 형성될 수 있다.

범퍼(110)의 돌출부(113)는 제1수용부(151)의 외측에서 내측으로 수용됨에 따라, 제1수용부(151)는 범퍼(110)의 돌출부(113)의 돌출방향과 마주보게 개방되게 형성될 수 있다. 범퍼(110)의 돌출부(113)의 일부는 제1수용부(151)와 상하방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

캠(141)과 가림판(142)은 제2수용부(153)의 내측에서 개구부(101)를 향해 회전 이동됨에 따라, 제2수용부(153)는 캠(141)과 가림판(142)의 회전방향(클리프 센서(130)를 덮는 방향)으로 개방되게 형성될 수 있다.

제1차폐벽(155)은 장착 가이드(150)의 외측 테두리부를 따라 격벽(154)의 일단(외측)에서 장착 가이드(150)의 일단(후단)을 향해 연장될 수 있다. 제1차폐벽(155)은 제1수용부(151)의 외측 경계를 가로 막도록 이루어진다. 제1차폐벽(155)은 제1수용부(151)의 내측 경계를 개방시키도록 이루어진다.

제2차폐벽(156)은 장착 가이드(150)의 내측 테두리부를 따라 격벽(154)의 타단(내측)에서 장착 가이드(150)의 타단(전단을 향해 연장될 수 있다. 제2차폐벽(156)은 제2수용부(153)의 내측 경계를 가로 막도록 이루어진다. 제2차폐벽(156)은 제2수용부(153)의 외측 경계를 개방시키도록 이루어진다.

이러한 구성에 의하면, 제1차폐벽(155)은 캠(141)과 가림판(142)이 제1수용부(151)에서 제1수용부(151)의 외측으로 이탈하는 것을 차단할 수 있다.

제2차폐벽(156)은 범퍼(110)의 내측 이동 시 돌출부(113)가 제2수용부(153)로 과도하게 삽입되어 제2수용부(153)에서 청소기 본체(100)의 내측으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

장착 가이드(150)는 가이드 돌기(112)의 이동범위를 제한하기 위한 가이드 홀(152)을 구비한다.

가이드 홀(152)은 제1수용부(151)에 상하방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 가이드 홀(152)은 가이드 돌기(112)와 상하방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 가이드 돌기(112)는 가이드 홀(152)을 관통하여 제1수용부(151)의 내측에 삽입될 수 있다. 가이드 홀(152)을 관통한 가이드 돌기(112)는 제1수용부(151)의 내측에서 캠(141)의 경사면(1411)과 접촉되도록 이루어진다.

가이드 홀(152)은 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 가이드 홀(152)은 원주방향 폭이 장착 가이드(150)의 외측에서 내측으로 갈수록 넓어지게 형성될 수 있다.

가이드 홀(152)의 둘레면 중 내측면은 상기 둘레면 중 외측면에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

가이드 홀(152)은 반경방향 폭이 장착 가이드(150)의 전방에서 후방으로 갈수록 넓어지게 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 가이드 돌기(112)의 불필요한 이동 범위를 제한할 뿐만 아니라, 가이드 돌기(112)가 캠(141)의 경사면(1411)을 가압 시 경사면(1411)에 가압력을 충분히 전달하기 위한 가이드 돌기(112)의 유효 거리를 확보할 수 있다.

장착 가이드(150)는 회전축(145)과의 결합을 위한 축 결합부(1502)를 구비한다.

축 결합부(1502)는 장착 가이드(150)의 내측면에서 원형의 링 형태로 돌출되게 형성될 수 있다. 축 결합부(1502)에 관통홀이 상하방향으로 관통되게 형성될 수 있다.

장착 가이드(150)의 축 결합부(1502)와 힌지부(143)는 상하방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

회전축(145)은 튜브 형태로 형성될 수 있다. 회전축(145)은 힌지부(143)의 힌지홀과 축 결합부(1502)의 관통홀에 삽입 결합될 수 있다. 회전축(145)은 힌지부(143)와 함께 축 결합부(1502)에 대하여 회전 가능하게 청소기 본체(100)에 지지되도록 구성될 수 있다.

차폐모듈(140)은 가림판(142)을 원래 위치로 복원시키기 위한 탄성 수단(146)을 포함한다.

탄성 수단(146)은 가림판(142)을 제2위치(클리프 센서(130)를 가림)에서 제1위치(클리프 센서(130)를 노출시킴)로 복원시키도록 구성된다.

탄성 수단(146)은 스프링으로 구현될 수 있다.

스프링의 일단은 장착 가이드(150)에 고정될 수 있다. 스프링의 타단은 가림판(142)에 고정될 수 있다.

장착 가이드(150)의 제1차폐벽(155)에 제1고정돌기(157)가 돌출되게 형성되어, 스프링의 일단이 제1고정돌기(157)에 고정될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 스프링의 일단은 청소기 본체(100)에 고정될 수 있다.

가림판(142)에 제2고정돌기(158)가 돌출되게 형성되어, 스프링의 타단이 제2고정돌기(158)에 고정될 수 있다.

이하, 범퍼(110)의 장애물 충돌 시 본 발명에 따른 차폐모듈(140)과 클리프 센서(130)의 충돌 인식 방법을 상세하게 설명하기로 한다.

도 10은 범퍼(110)와 장애물의 충돌 전 가림판(142)이 클리프 센서(130)를 노출시키도록 제1위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.

도 11은 도 10에서 XI-XI를 따라 취한 단면도이다.

도 12는 도 10에서 범퍼(110)가 장애물과 정면 충돌 후 가림판(142)이 클리프 센서(130)를 가리도록 제2위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.

도 13은 도 12에서 XIII-XIII를 따라 취한 단면도이다.

도 14는 도 10에서 범퍼(110)가 장애물과 측면 충돌 후 가림판(142)이 클리프 센서(130)를 가리도록 제2위치에 있는 모습을 보여주는 개념도이다.

도 10을 참조하면, 범퍼(110)가 장애물과 충돌하기 전에 가림판(142)은 제1위치, 즉 개구부(101)를 통해 클리프 센서(130)를 하방으로 노출시킨다.

이 경우에 도 11에 도시된 바와 같이, 클리프 센서(130)의 발광부(131)는 하부 지형으로 광을 조사하고, 클리프 센서(130)의 수광부(132)는 하부 지형에서 반사된 반사광을 수신한다.

제어부는 클리프 센서(130)로부터 감지신호를 입력받아 수광부(132)에서 수신된 시간을 측정하여 하방의 지형을 감지할 수 있다.

도 12를 참고하면, 범퍼(110)가 장애물과 정면 충돌한 후 범퍼(110)는 후방으로 밀리게 된다.

범퍼(110)의 가이드 돌기(112)는 장착 가이드(150)의 가이드 홀(152)에 수용된 상태에서 캠(141)의 경사면(1411)에 접촉하여 캠(141)을 후방으로 가압한다. 캠(141)은 회전축(145)을 중심으로 도면을 기준으로 시계방향으로 회전한다.

가림판(142)은 회전축(145)을 중심으로 캠(141)과 일정한 위상각을 유지하면서 제1위치에서 제2위치로 회전 이동한다. 제1위치는 클리프 센서(130)가 개구부(101)를 통해 노출되는 위치이고, 제2위치는 클리프 센서(130)가 가림판(142)에 의해 가려지는 위치이다. 제2위치에서 가림판(142)과 클리프 센서(130)는 상하방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

범퍼(110)가 장애물과 정면 충돌함에 따라, 가림판(142)이 개구부(101)의 적어도 일부를 덮음으로 클리프 센서(130)를 가릴 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 클리프 센서(130)의 발광부(131)는 가림판(142)으로 광을 조사하고, 클리프 센서(130)의 수광부(132)는 가림판(142)에서 반사된 반사광을 수신한다. 가림판(142)은 하부 지형(청소기가 주행하는 바닥)보다 더 높게 위치한다.

제어부는 클리프 센서(130)로부터 감지신호를 입력받아 수광부(132)에서 수신된 시간을 측정하고, 기설정된 시간값과 측정된 시간값을 비교하여, 측정된 시간값이 기설정된 시간값보다 급격히 작아진 것으로 판단되면, 범퍼(110)가 장애물과 정면 충돌하였음을 인식할 수 있다.

여기서, 가림판(142)의 중심과 회전축(145) 중심 간의 거리(h)는 가이드 돌기(112)가 접촉되는 캠(141)의 경사면(1411)의 접촉지점과 회전축(145) 중심 간의 거리(g)보다 2배 이상 크다.

가림판(142)의 회전이동거리(회전량)가 가이드 돌기(112)에 의해 가압되는 캠(141)의 회전이동거리(회전량)보다 훨씬 더 커서, 가림판(142)의 회전속도가 캠(141)의 회전속도 대비 휠씬 더 빠르다.

이는 가림판(142)의 회전속도가 범퍼(110)의 내측 이동속도보다 더 빠르다는 것을 의미한다.

따라서, 가림판(142)의 회전속도가 가속됨에 따라, 클리프 센서(130)를 이용한 충돌 감지의 민감도를 향상시킬 수 있다.

도 14를 참고하면, 범퍼(110)가 장애물에 측면 충돌 시 범퍼(110)의 가이드 돌기(112)는 가이드 홀(152)에 수용된 상태에서 도면 기준으로 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하되, 가이드 홀(152)의 일측면은 오른쪽에서 왼쪽 후방을 향해 경사지게 형성되어, 가이드 돌기(112)가 가이드 홀(152)에 의해 가이드되어 오른쪽에서 왼쪽 후방으로 이동하게 된다.

범퍼(110)와 장애물 간의 측면 충돌은 가이드 돌기(112)의 이동 방향이 가이드 홀(152)에 의해 가이드되어 오른쪽에서 왼쪽 후방으로 이동한다는 점에서 범퍼(110)와 장애물 간의 정면 충돌과 다르다.

기타 캠(141)과 가림판(142) 등의 작용 및 효과는 상술한 도 12 및 도 13의 실시예과 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 범퍼(110)와 별개로 청소기 본체(100)의 하부에 구비되는 차폐모듈(140)이 범퍼(110)의 내측 이동과 연동하여 클리프 센서(130)를 선택적으로 노출시킴으로써, 범퍼(110)와 장애물 간의 충돌을 감지할 수 있다.

또한, 차폐모듈(140)은 동일 회전축(145)을 중심으로 동일 위상각을 갖고 회전하는 캠(141)과 가림판(142)을 구비한다. 가림판(142)의 중심과 회전축(145) 중심 간의 거리는 범퍼(110)의 가이드 돌기(112)가 접촉되는 캠(141)의 경사면(1411)의 접촉지점과 회전축(145) 중심 간의 거리에 비해 더 크게 이루어진다. 이로 인해, 범퍼(110)의 내측 이동속도 대비 클리프 센서(130)를 가리도록 회전하는 가림판(142)의 회전 이동속도가 훨씬 더 빠르다. 이에 의하면, 클리프 센서(130)를 이용하여 범퍼(110)와 장애물 간의 충돌 감지에 대한 민감도가 향상된다.

아울러, 범퍼(110)의 내측면에서 돌출되는 가이드 돌기(112)가 범퍼(110)에 구비되고, 차폐모듈(140)은 가이드 돌기(112)의 이동범위를 제한하는 가이드 홀(152)을 구비한다. 가이드 홀(152)은 범퍼(110)의 정면 충돌 시는 물론 범퍼(110)의 측면 충돌 시에도 가이드 돌기(112)가 캠(141)의 경사면(1411)을 후방으로 이동 가능하도록 경사지게 형성된다. 이로 인해, 범퍼(110)의 모든 충돌방향에 대하여 가림판(142)이 클리프 센서(130)를 가리도록 유도하여 충돌 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

100 : 청소기 본체 101 : 개구부
102 : 브러시 모듈 103 : 센싱 유닛
104 : 구동휠 105 : 보조휠
110 : 범퍼 111 : 걸림후크
112 : 가이드 돌기 113 : 돌출부
120 : 지지부 121 : 지지바디
122 : 걸림턱 123 : 끼움부
130 : 클리프 센서 131 : 발광부
132 : 수광부 140 : 차폐모듈
141 : 캠 1411 : 경사면
1412 : 밑면 1413 : 높이면
142 : 가림판 143 : 힌지부
145 : 회전축 146 : 탄성 수단
150 : 장착 가이드 1501 : 결합부
1502 : 축결합부 151 : 제1수용부
152 : 가이드 홀 153 : 제2수용부
154 : 격벽 155 : 제1차폐벽
156 : 제2차폐벽 157 : 제1고정돌기
158 : 제2고정돌기

Claims (20)

1. 제어부와, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 구동휠을 구비하는 청소기 본체;
   외력에 의해 상기 청소기 본체의 내측을 향해 이동 가능하도록, 상기 청소기 본체의 전면부에 장착되는 범퍼;
   하방의 지형을 감지하도록, 상기 청소기 본체의 저부에 하방으로 개방된 개구부의 내측에 장착되는 클리프 센서; 및
   상기 범퍼와 장애물의 충돌 감지를 위해, 상기 청소기 본체의 저부에 배치되는 차폐모듈을 포함하고,
   상기 차폐모듈은,
   상기 범퍼와 연동 가능하게 상기 범퍼에서 내측으로 돌출되는 가이드 돌기와 접촉되고, 상기 청소기 본체의 저부에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되는 캠;
   상기 캠과 위상각을 유지하며 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착되어, 상기 클리프 센서를 선택적으로 노출시키는 가림판을 포함하는 로봇 청소기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가림판은 상기 범퍼와 장애물의 충돌 전 상기 클리프 센서를 노출시키도록 배치되는 제1위치와 상기 충돌 후 상기 범퍼의 내측 이동에 의해 상기 클리프 센서를 가리도록 배치되는 제2위치 사이에서 왕복 회전운동하고,
   상기 차폐모듈은,
   상기 가림판을 상기 제2위치에서 상기 제1위치로 복원시키는 탄성 수단을 더 포함하는 로봇 청소기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탄성 수단은 상기 범퍼와 상기 개구부 사이에 배치되고, 상기 가림판이 상기 개구부와 상하방향으로 미중첩되도록 상기 가림판을 탄성 가압하는 로봇 청소기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 차폐모듈은,
   상기 범퍼의 내측 이동에 따라 회전하는 상기 가림판을 원래 위치로 복원시키는 탄성 수단을 더 포함하고, 상기 탄성 수단은 스프링으로 구현되는 로봇 청소기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 차폐모듈은,
   상기 범퍼의 내측 이동에 따라 회전하는 상기 가림판을 원래 위치로 복원시키는 탄성 수단; 및
   상기 청소기 본체의 저부에 설치되고, 상기 차폐모듈의 장착을 가이드하는 장착 가이드를 더 포함하고,
   상기 탄성 수단의 일측은 상기 장착 가이드에 형성되는 제1고정돌기에 의해 지지되고, 상기 탄성 수단의 타측은 상기 가림판에 형성되는 제2고정돌기에 의해 지지되는 로봇 청소기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차폐모듈은,
   상기 회전축에 힌지 결합되고, 상기 캠과 상기 가림판을 지지하도록 상기 캠과 상기 가림판에 연결되는 힌지부를 더 포함하는 로봇 청소기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 캠은,
   상기 범퍼와 상기 장애물의 정면 또는 측면 충돌에 대하여 전후방향과 좌우 측방향에 교차하는 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 가이드 돌기와의 접촉이 이루어지는 경사면을 포함하는 로봇 청소기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 가림판의 중심과 상기 회전축의 중심 간의 거리는 상기 가이드 돌기와 접촉되는 상기 캠의 접촉지점과 상기 회전축의 중심 간의 거리보다 더 크게 구성되는 로봇 청소기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 차폐모듈은,
   상기 청소기 본체의 저면에 설치되고, 상기 차폐모듈의 장착을 가이드하는 장착 가이드를 더 포함하는 로봇 청소기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 장착 가이드는,
    상기 범퍼의 이동 범위를 제한하는 가이드 홀을 구비하고,
    상기 가이드 돌기는,
    상기 범퍼의 내측 이동에 따라 상기 가이드 홀의 내부에 수용된 상태에서 전후방향 또는 좌우방향으로 이동하는 로봇 청소기.
11. 제9항에 있어서,
    상기 범퍼는,
    상기 범퍼에서 상기 장착 가이드를 향해 돌출되게 형성되는 돌출부를 더 포함하고,
    상기 장착 가이드는,
    상기 개구부와 상하방향으로 미중첩되게 배치되는 상기 가림판을 수용하는 제1수용부; 및
    상기 돌출부를 이동 가능하게 지지하도록 상기 돌출부를 수용하는 제2수용부을 포함하는 로봇 청소기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 장착 가이드는 상기 범퍼와 상기 개구부 사이에 배치되고,
    상기 장착 가이드는,
    상기 제1수용부와 상기 제2수용부를 구획하도록, 상기 장착 가이드의 외측과 내측을 가로지르는 방향으로 연장되는 격벽;
    상기 가림판과 마주보는 방향으로 상기 제1수용부를 개방하도록, 상기 격벽의 일단에서 상기 제1수용부의 외측 테두리를 따라 연장되는 제1차폐벽; 및
    상기 범퍼와 마주보는 방향으로 상기 제2수용부를 개방하도록, 상기 격벽의 타단에서 상기 제2수용부의 내측 테두리를 따라 연장되는 제2차폐벽을 더 포함하는 로봇 청소기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 클리프 센서는,
    상기 개구부의 하방으로 광을 조사하는 발광부; 및
    반사광을 수신하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
14. 제11항에 있어서,
    상기 차폐모듈은,
    상기 청소기 본체의 중심을 전후방향으로 지나는 전후방향 중심선을 중심으로 상기 청소기 본체의 좌우 양측에 각각 서로 대칭되게 배치되는 로봇 청소기.
15. 제1항에 있어서,
    상기 범퍼를 상기 청소기 본체에 대하여 전후방향 및 좌우 측방향으로 이동 가능하게 지지하는 지지부를 더 포함하는 로봇 청소기.
16. 제15항에 있어서,
    상기 범퍼는,
    상기 범퍼의 상단부가 상기 지지부에 매달리게 지지되도록 상기 범퍼의 상단에서 상기 내측을 향해 돌출되게 형성되는 걸림후크를 더 포함하고,
    상기 지지부는,
    상기 걸림후크가 슬라이드 가능하게 상기 청소기 본체의 전방 테두리를 따라 연장되는 지지바디;
    상기 걸림후크가 걸리도록 상기 지지바디의 전단에서 돌출되게 형성되는 걸림턱; 및
    상기 지지바디를 상기 청소기 본체에 끼움 결합하는 복수의 끼움부를 포함하는 로봇 청소기.
17. 제1항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 내부에 수용되게 장착되는 브러시 모듈 또는 걸레 모듈을 포함하고,
    상기 개구부는 상기 브러시 모듈 또는 걸레 모듈의 전방에 형성되는 로봇 청소기.
18. 제1항에 있어서,
    상기 차폐모듈의 장착을 가이드 하는 장착 가이드를 더 포함하고,
    상기 장착 가이드는,
    상기 가이드 돌기의 이동범위를 제한하는 가이드 홀을 구비하고,
    상기 가이드 홀은,
    상기 장착 가이드의 외측에서 내측으로 갈수록 후방을 향하여 경사지게 형성되어, 상기 가이드 돌기가 상기 캠을 후방으로 가압하여 회전시키는 로봇 청소기.
19. 제18항에 있어서,
    상기 클리프 센서는 상기 가이드 홀의 후방에 배치되는 로봇 청소기.
20. 제18항에 있어서,
    상기 캠은,
    상기 가이드 돌기와의 접촉이 이루어지도록 상기 장착 가이드의 내측에서 외측으로 갈수록 후방을 향해 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 로봇 청소기.

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