WO2017188627A1 - 로봇청소기 - Google Patents

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WO2017188627A1
WO2017188627A1 PCT/KR2017/003920 KR2017003920W WO2017188627A1 WO 2017188627 A1 WO2017188627 A1 WO 2017188627A1 KR 2017003920 W KR2017003920 W KR 2017003920W WO 2017188627 A1 WO2017188627 A1 WO 2017188627A1
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WO
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shutter
suction
robot cleaner
drive motor
driving device
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PCT/KR2017/003920
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English (en)
French (fr)
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정경한
김병찬
오우람
이규하
이병인
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to EP17789812.9A priority patent/EP3427626B1/en
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    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a robot cleaner, and more particularly to a robot cleaner capable of sucking dust more efficiently.
  • a robot cleaner is a device that automatically cleans an area to be cleaned by inhaling foreign substances such as dust from the ground while driving the area to be cleaned according to a preset program without a user's manipulation.
  • Such a robot cleaner includes a fan motor generating a suction force therein, and the maximum suction force of the robot cleaner is constant according to the capacity of the fan motor.
  • One aspect of the present invention is to provide a robot cleaner that can suck dust more efficiently by varying the suction force with a fan motor of a predetermined capacity.
  • a robot cleaner includes: a suction unit having an air suction port formed on a lower surface thereof, a shutter installed vertically in front of the suction port, a shutter driving device for vertically moving the shutter; It includes a controller for controlling the vertical movement of the shutter drive device.
  • the suction unit may include a plurality of suction guide grooves provided at a lower surface thereof and provided at a front side of the suction port to guide the air flowing into the suction port.
  • the shutter moves up and down to open and close the rear sides of the suction guide grooves.
  • the suction port extends in the width direction of the suction unit, and the shutter includes a plurality of shutter portions respectively corresponding to the plurality of suction guide grooves.
  • the shutter includes a lifting guide part for guiding the lifting of the shutter, and the shutter parts extend downward from the lifting guide part.
  • the suction unit may further include a suction part having a hollow semi-cylindrical shape whose axis extends in a horizontal direction, and having a lower side forming the suction hole, and the lifting guide part having an arc-shaped cross section corresponding to an outer circumferential surface of the suction part.
  • the suction unit may further include a lower frame having a lower surface and provided with the suction port and the suction guide groove, wherein the lower frame is provided between the suction port and the suction guide groove to allow the plurality of shutter parts to pass therethrough. It includes a plurality of through holes.
  • shutter guide parts for guiding vertical movement of the shutter unit are provided at both sides of the plurality of through holes.
  • the shutter includes at least one rack portion
  • the shutter driving apparatus includes a drive motor, a drive gear rotated by the drive motor, at least one driven gear bited into the at least one rack portion, It includes a timing belt for transmitting from the drive gear to the driven gear.
  • the shutter includes a rack unit
  • the shutter driving device includes a drive motor, and a pinion which is sewed by the rack unit and rotated by the drive motor.
  • the shutter includes a cam hole extending inclined toward one side upward
  • the shutter driving device is a cam shaft installed to be movable toward one side, and a cam protrusion protruding from the cam shaft and inserted into the cam hole. It includes.
  • the shutter driving device includes an actuator for moving the cam shaft in one direction.
  • the shutter driving device includes a drive motor, gears rotated by the drive motor, a worm gear that rotates by receiving a rotational force through the gears, and a rack gear installed on the camshaft and meshed with the worm gear. It includes.
  • the shutter drive device includes a drive motor, and a rotating cam that rotates forward and backward by the drive motor and moves the cam shaft forward and backward.
  • controller controls the shutter driving device to repeat the state in which the shutter is moved upward and the state in which the shutter is moved downward.
  • the holding time of the state where the shutter is moved downward is set longer than the holding time of the state where the shutter is moving upward.
  • the apparatus may further include a sensor for detecting a wall, and the controller may control the shutter driving device to move the shutter downward when it is detected that the wall surface is adjacent through the sensor.
  • the apparatus may further include a sensor for detecting a carpet, and the controller controls the shutter driving device to detect the carpet being cleaned by the sensor so that the shutter moves downward.
  • the apparatus may further include a sensor configured to detect the size of the dust, and the controller may control the shutter driving device to move the shutter upward when the sensor detects that a large amount of dust or more exists on the ground.
  • the apparatus may further include an input unit for allowing a user to directly control the shutter driving device, wherein the controller controls the shutter driving device to move the shutter according to a user instruction input through the input unit.
  • the robot cleaner according to an aspect of the present invention may adjust the flow rate of the sucked air by adjusting the area of the flow path through which the dust is sucked by moving the shutter.
  • the robot cleaner according to an aspect of the present invention can move the shutter downward, so that the flow of air flowing into the suction port is made in a position closer to the bottom surface to suck the dust of the ground more efficiently.
  • FIG. 1 is a perspective view of a robot cleaner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom perspective view of a suction unit applied to the robot cleaner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of a shutter and a shutter driving device applied to the robot cleaner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a control block diagram of the robot cleaner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 6 and 7 are front views showing the operation of the shutter in the robot cleaner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a shutter and a shutter driving device applied to a robot cleaner according to a second embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are schematic views showing the operation of the shutter and the shutter driving device applied to the robot cleaner according to the third embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are schematic views showing the operation of the shutter and the shutter driving device applied to the robot cleaner according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG 13 and 14 are schematic views showing the operation of the shutter and the shutter driving device applied to the robot cleaner according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a robot cleaner 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the robot cleaner 1 includes a main body 10 forming an appearance and a suction unit 20 coupled to the front side of the main body 10 and sucking air from the floor.
  • the main body 10 includes a fan motor 11 for generating a suction force and a dust collecting chamber 12 for storing foreign substances such as dust filtered from the air sucked through the suction unit 20, and both sides of the main body 10.
  • the wheels 13 are rotated by a wheel driving device (not shown) included in the main body 10 and installed to allow the robot cleaner 1 to travel, respectively.
  • the suction unit 20 sucks foreign matters from the ground together with air through the suction force transmitted from the fan motor 11.
  • the suction unit 20 is formed by combining the lower frame 21 forming the lower surface and the upper frame 22 forming the upper surface up and down with each other.
  • the lower surface of the lower frame 21 is provided with a suction port 21a for sucking dust together with air from the ground as shown in FIG.
  • the lower frame 21 is provided with a suction part 21b which is formed in a hollow semi-cylindrical shape extending in the left and right width directions of the robot cleaner 1 and whose lower surface forms the suction port 21a, and the suction part 21b.
  • the brush 23 is rotatably provided in the inside, and the brush 23 rotates and sweeps up the dust of the ground.
  • the lower surface of the lower frame 21 is provided with a suction guide groove 21c provided on the front side of the suction port 21a to guide the air sucked into the suction port 21a.
  • the suction guide grooves 21c are provided to be spaced apart from each other in the left and right width directions of the robot cleaner 1.
  • the suction guide groove 21c is formed to have a width gradually decreasing toward the rear side, so that the flow rate of air passing through the suction guide groove 21c increases toward the rear side.
  • the robot cleaner 1 uses a fan motor 11 having a predetermined capacity as shown in FIG. 3, but more efficiently, a shutter 30 and a shutter driving device 40 for sucking dust on the ground. ).
  • the shutter 30 is installed in the lower frame 21 of the suction unit 20 to be moved up and down, and moves up and down to adjust the flow path area of the air sucked into the suction port 21a.
  • the shutter 30 receives an electric power from the shutter driving device 40 so that the shutter 30 moves upward and downward, and the flow path area in which air is sucked by extending downward from the elevator guide 31. It includes a shutter unit 32 for adjusting.
  • the lifting guide portion 31 is formed to have an arc-shaped cross section so as to correspond to the outer circumferential surface of the suction portion 21b and moves along the outer circumferential surface of the suction portion 21b, and the shutter driving device is provided on both sides of the lifting guide portion 31.
  • a pair of rack portions 33 are provided to receive power from the 40.
  • the shutter unit 32 is formed of a flexible material so as to smoothly move along the through-hole 21d to be described later, and the plurality of shutter units 32 are arranged in the left and right width directions of the robot cleaner 1 so as to correspond to the plurality of suction guide grooves 21c. It is arranged to be spaced apart. Therefore, the rear side of the suction guide groove 21c is opened or closed in accordance with the vertical movement of the shutter 30.
  • the lower frame 21 is provided with a plurality of through holes 21d so that the shutter unit 32 can protrude downward through the lower frame 21, and each through hole 21d is provided.
  • Shutter guide parts 21e are provided on both sides of the shutter guide part 32 so as to support the both ends of the shutter part 32 so as to be movable.
  • the through holes 21d extend in the left and right width directions of the robot cleaner 1 and are formed to have a wider width than the thickness of the shutter unit 32.
  • the shutter unit 32 is installed to be disposed adjacent to the rear surface of the surfaces forming the through hole 21d.
  • the shutter drive device 40 includes a drive motor 41 that generates rotational force, a drive gear 42 that is rotated by the drive motor 41, and a rack portion 33 of the shutter 30.
  • a pair of driven gears 43 are rotated and are rotated by receiving rotational force through a timing belt.
  • the pair of driven gears 43 are connected to each other via the connecting shaft 44 so as to rotate together.
  • the connecting shaft 44 is rotatably installed in the lower frame 21 through a pair of shaft support brackets 45 fixed to the lower bracket 21.
  • the robot cleaner 1 checks the position of the controller 100 for controlling the operation of the robot cleaner, the surrounding features and the robot cleaner 1, or increases the speed of the wheel 13, as shown in FIG. 5.
  • the controller 100 controls the shutter driving device 40 to move the shutter 30 upward as shown in FIG. 6. Since the suction guide grooves 21c are opened when the shutter 30 moves upward, suction of air and dust is performed through the suction guide grooves 21c.
  • the controller 100 controls the shutter driving device 40 to control the shutter 30 as shown in FIG. 7. Move down. Since the suction guide grooves 21c are closed when the shutter 30 moves downward, air and dust are sucked into a narrow space between the bottom of the shutter unit 32 and the ground. Therefore, since the air passes through the narrow space between the lower end of the shutter unit 32 and the ground at a higher speed, dust on the ground is more easily sucked into the robot cleaner 1.
  • the controller 100 may control the shutter driver 40 to move the shutter 30 downward only when the robot cleaner 1 is adjacent to the corner of the indoor space instead of an area adjacent to the wall. That is, when it is recognized by the sensor 110 that the robot cleaner 1 is adjacent to the two walls at the same time, the robot cleaner 1 causes the controller 100 to recognize that the position is adjacent to the corner where the walls meet. It is also possible to move the shutter 30 downward only when the robot cleaner 1 is adjacent to the corner portion.
  • the suction guide groove 21c is opened by the shutter 30 or the suction guide groove 21c is opened by the shutter 30. While cleaning the ground in a closed state, if it is detected that it is located near a wall or an edge, it is possible to periodically move the shutter 30 up and down.
  • the robot cleaner 1 cleans the general ground, While maintaining the state in which the shutter 30 moves upward, when the robot cleaner 1 detects that the robot cleaner 1 cleans the area where the carpet is located, the shutter 30 moves downward. It is possible.
  • the shutter 30 serves to speed up the air flow rate and guide the air to an area adjacent to the carpet, thereby effectively cleaning the carpet. Can be done.
  • the controller 100 controls the shutter driving device 40 to clean the ground while the shutter 30 is moved downward for a predetermined time, and then after the predetermined time elapses.
  • the 30 is moved upward and the ground is cleaned while the shutter 30 is moved upward. Therefore, the dust having a smaller size than a certain amount passes through the narrow space between the lower end of the shutter 30 and the ground in the state where the shutter 30 moves downward, and is sucked into the suction port 21a, and has a predetermined size or more.
  • Foreign substances such as dust of a large size that cannot pass through the narrow space between the bottom of the shutter 30 and the ground are sucked into the suction port 21a through the suction guide groove 21c while the shutter 30 moves upward. .
  • the time for maintaining the state in which the shutter 30 is moved downward is formed longer than the time for maintaining the state in which the shutter 30 is moved upward. This is because the shutter 30 moves downward. This is because a longer suction force acts on the ground in one state, and thus a longer holding time in the state where the shutter 30 is moved downward is advantageous for more efficiently inhaling dust and foreign matter on the ground.
  • the user may directly operate the shutter driving device 40 through the input unit 120 such as a button provided in the robot cleaner 1 or the remote controller. That is, when the user directly checks the state of the ground with the eyes, and the user instruction is input to the controller 100 through the input unit 120 such as a button provided in the robot cleaner 1 or the remote controller, the controller 100 releases the shutter.
  • the driving device 40 to allow the shutter 30 to perform the operation of opening the suction guide groove 21c or the shutter 30 to close the suction guide groove 21c according to the input user's instruction. Can be done.
  • the robot cleaner 1 may include a sensor 110 for detecting the size of the dust.
  • the robot cleaner 1 including the sensor 110 for detecting the size of dust may operate as follows.
  • the controller 100 controls the shutter driving device 40 to move the shutter 30 downward, and dust having a predetermined size or less rapidly flows through the narrow space between the bottom of the shutter 30 and the ground together with air. Is inhaled.
  • the controller 100 controls the shutter driving device 40 to move the shutter 30 upward, whereby the suction guide groove 21c is opened. Therefore, large dust of a predetermined size or more is sucked into the suction port 21a through the suction guide groove 21c.
  • the shutter drive device 40 includes a drive motor 41, a drive gear 42, a driven gear 43, and a timing belt.
  • the shutter driving device 40-1 includes the drive motor 41-1 and the pinion 42-1, and the shutter 30-1 is the pinion 42-1. It is also possible to include only one rack portion 33-1 to be sewed.
  • the shutter 30-3 includes the cam holes 31 a provided in the lifting guide part 31-3, and the shutter driving device 40 as shown in the third embodiment of the present invention.
  • -2 extends in the left and right width directions of the actuator 41-2 having the plunger 42-2 and moves in the left and right direction by the plunger 42-2 of the actuator 41-2. It is also possible to include the cam shaft 43-2.
  • the cam holes 31a extend inclined toward the upper side of the lifting guide part 31 toward the upper side, and the cam shaft 43-2 includes a cam protrusion 43a which is installed to be movable in the cam holes 31a, respectively. do. Therefore, as the cam shaft 43-2 is moved left and right by the plunger 42-2 of the actuator 41-2, the shutter 30-2 passes through the cam protrusion 43a and the cam hole 31a. It moves up and down by receiving force.
  • the cam shaft 43-2 is moved forward and backward by the actuator 41-2, but is not limited thereto, as shown in FIGS. 11 and 12 as a fourth embodiment of the present invention.
  • the shutter drive device 40-3 includes a drive motor 41-3, gears 42-3 and 43-3 rotated by the drive motor 41-3, and a worm gear 44-3.
  • the shutter drive device 40-4 is driven through the drive motor 41-4 and the gears 42-4 and 43-4. It is also possible to include the rotary cam 44-4 which rotates by receiving the rotational force from the motor 41-4, and the cam shaft 45-4 which moves back and forth according to the rotation angle of the rotary cam 44-4. Do.
  • the robot cleaner is composed of the main body 10 and the suction unit 20, and the suction port 21a is provided on the lower surface of the suction unit 20, which shows an example, without a configuration corresponding to the suction unit. It is also possible to form a suction port on the lower surface of the main body.

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Abstract

본 발명에 따른 로봇 청소기는 셔터 및 셔터를 동작시키는 셔터 구동장치를 통해 흡입구로 흡입되는 공기의 흡입 면적을 조절할 수 있으며 그에 따라 공기의 유속을 조절할 수 있으므로, 일정 용량의 팬 모터로 보다 효율적으로 공기 및 공기에 포함된 먼지를 흡입할 수 있다.

Description

로봇청소기
본 발명은 로봇청소기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 먼지를 보다 효율적으로 흡입할 수 있는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 미리 설정된 프로그램에 따라 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 지면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.
이러한 로봇청소기는 내부에 흡입력을 발생시키는 팬 모터를 포함하고 있는데, 이러한 팬 모터의 용량에 따라 로봇 청소기의 최대 흡입력은 일정하게 정해진다.
본 발명의 일 측면은 일정 용량의 팬 모터로 흡입력을 가변하여 보다 효율적으로 먼지를 흡입할 수 있는 로봇청소기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 로봇청소기는 하면에 공기가 흡입되는 흡입구가 마련된 흡입유닛과, 상기 흡입구의 전방측에 상하 이동 가능하게 설치되는 셔터와, 상기 셔터를 상하 이동 시키는 셔터 구동장치와, 상기 셔터 구동장치의 상하 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 흡입유닛은 그 하면에 마련되되 상기 흡입구의 전방측에 마련되어 상기 흡입구로 유입되는 공기를 안내하는 복수의 흡입 가이드홈들을 포함하며,
*상기 셔터는 상하 이동하며 상기 흡입 가이드홈들의 후방측을 개방 및 폐쇄한다.
또한, 상기 흡입구는 상기 흡입유닛의 폭 방향으로 길게 연장되며, 상기 셔터는 상기 복수의 흡입 가이드홈들과 각각 대응하는 복수의 셔터부를 포함한다.
또한, 상기 셔터는 상기 셔터의 승강을 안내하는 승강 가이드부를 포함하며, 상기 셔터부들은 상기 승강 가이드부로부터 하측으로 연장된다.
또한, 상기 흡입유닛은 그 축이 수평 방향으로 연장된 중공의 반원통형으로 형성되어 하측이 상기 흡입구를 형성하는 흡입부를 더 포함하며, 상기 승강 가이드부는 상기 흡입부의 외주면과 대응하도록 호 형상의 단면을 갖는다.
또한, 상기 흡입유닛은 그 하면을 형성하며 상기 흡입구 및 상기 흡입 가이드홈이 마련된 하부 프레임을 더 포함하며, 상기 하부 프레임은 상기 복수의 셔터부가 통과할 수 있도록 상기 흡입구와 상기 흡입 가이드홈 사이에 마련된 복수의 관통공들을 포함한다.
또한, 상기 복수의 관통공들의 양측에는 상기 셔터부의 상하 이동을 안내하는 셔터 가이드부가 각각 마련된다.
또한, 상기 셔터는 적어도 하나의 랙부를 포함하며, 상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 구동 기어와, 상기 적어도 하나의 랙부에 이물림된 적어도 하나의 종동 기어와, 동력을 상기 구동기어에서 상기 종동기어로 전달하는 타이밍 벨트를 포함한다.
또한, 상기 셔터는 랙부를 포함하며, 상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 랙부에 이물림되며 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언을 포함한다.
또한, 상기 셔터는 일 측방 상측을 향해 경사지게 연장된 캠 홀을 포함하며, 상기 셔터 구동장치는 일 측방을 향해 이동 가능하게 설치된 캠 축과, 상기 캠 축으로부터 돌출되며 상기 캠 홀에 삽입되는 캠 돌기를 포함한다.
또한, 상기 셔터 구동장치는 상기 캠 축을 일 방향으로 이동 시키는 액추에이터를 포함한다.
또한, 상기 셔터 구동장치는 구동 모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 기어들과, 상기 기어들을 통해 회전력을 전달받아 회전하는 워엄기어와, 상기 캠축에 설치되며 상기 워엄기어에 이물림되는 랙 기어를 포함한다.
또한, 상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 의해 정역 회전하며 상기 캠 축을 진퇴 이동시키는 회전 캠을 포함한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 셔터가 상측으로 이동한 상태와, 상기 셔터가 하측으로 이동한 상태를 반복하도록 상기 셔터 구동장치를 제어한다.
또한, 상기 셔터가 하측으로 이동한 상태의 유지 시간이 상기 셔터가 상측으로 이동한 상태의 유지 시간에 비해 길게 설정된다.
또한, 벽을 감지하는 센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 센서를 통해 벽면이 인접한 것이 감지될 경우 상기 셔터 구동장치를 제어하여 상기 셔터가 하측으로 이동하도록 한다.
또한, 카펫을 감지하는 센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 센서를 통해 카펫을 청소 중인 것을 감지할 경우 상기 셔터 구동장치를 제어하여 상기 셔터가 하측으로 이동하도록 한다.
또한, 먼지의 크기를 감지하는 센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 센서에 의해 지면에 일정 이상의 큰 먼지가 존재하는 것이 감지될 경우 상기 셔터 구동장치를 제어하여 상기 셔터를 상측으로 이동시킨다.
또한, 사용자가 상기 셔터 구동장치를 직접 제어할 수 있도록 하는 입력부를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 입력부를 통해 입력된 사용자 지시에 따라 상기 셔터 구동장치를 제어하여 상기 셔터를 이동시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기는 셔터를 이동시킴으로써 먼지가 흡입되는 유로의 면적을 조절하여 흡입되는 공기의 유속을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 로봇 청소기는 셔터를 하측으로 이동시켜, 흡입구로 유입되는 공기의 유동이 보다 바닥면과 인접한 위치에서 이루어지도록 함으로써 지면의 먼지를 보다 효율적으로 흡입할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 흡입유닛의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 셔터 및 셔터 구동장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기의 제어 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기에 있어서 셔터의 동작을 보인 정면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 셔터 및 셔터 구동장치의 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 셔터 및 셔터 구동장치의 동작을 보인 개략도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 셔터 및 셔터 구동장치의 동작을 보인 개략도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 로봇 청소기에 적용된 셔터 및 셔터 구동장치의 동작을 보인 개략도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로봇 청소기(1)가 도시되어 있다.
로봇청소기(1)는 외관을 형성하는 본체(10)와, 본체(10)의 전방측에 결합되며 바닥으로부터 공기를 흡입하는 흡입유닛(20)을 포함한다.
본체(10)는 흡입력을 발생시키는 팬 모터(11)와, 흡입유닛(20)을 통해 흡입된 공기로부터 걸러진 먼지 등의 이물질을 저장하는 집진통(12)을 포함하며, 본체(10)의 양측에는 본체(10) 내부에 포함된 휠 구동장치(미도시)에 의해 회전하며 로봇 청소기(1)가 주행할 수 있도록 하는 휠(13)이 각각 설치된다.
흡입유닛(20)은 팬 모터(11)에서 전달된 흡입력을 통해 공기와 함께 지면의 이물질을 흡입한다. 흡입유닛(20)은 하면을 형성하는 하부 프레임(21)과 상면을 형성하는 상부 프레임(22)이 상하로 서로 결합되어 형성된다. 하부 프레임(21)의 하면에는 도 2에 도시한 바와 같이 지면으로부터 공기와 함께 먼지를 흡입하는 흡입구(21a)가 마련된다. 하부 프레임(21)에는 로봇 청소기(1)의 좌우 폭 방향으로 연장된 중공의 반원통 형상으로 형성되어 그 하면이 흡입구(21a)를 형성하는 흡입부(21b)가 마련되며, 흡입부(21b) 내에는 브러시(23)가 회전 가능하게 설치되어 브러시(23)가 회전하면서 지면의 먼지를 쓸어 올리도록 되어 있다.
또한 하부 프레임(21)의 하면에는 흡입구(21a)의 전방측에 마련되어 흡입구(21a)로 흡입되는 공기를 안내하는 흡입 가이드홈(21c)이 마련된다. 흡입 가이드홈(21c)은 복수개가 로봇 청소기(1)의 좌우 폭 방향으로 서로 이격되게 마련된다. 또한 흡입 가이드홈(21c)은 후방측으로 진행하며 점진적으로 줄어드는 폭을 갖도록 형성되어, 흡입 가이드홈(21c)을 통과하는 공기의 유속이 후방측으로 진행하며 증가하도록 되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇 청소기(1)는 도 3에 도시한 바와 같이 일정 용량의 팬 모터(11)를 사용하면서도 보다 효율적으로 지면의 먼지를 흡입하기 위한 셔터(30) 및 셔터 구동장치(40)를 포함한다.
셔터(30)는 흡입유닛(20)의 하부 프레임(21)에 상하로 이동 가능하게 설치되어 상하로 이동하며 흡입구(21a)로 흡입되는 공기의 유로 면적을 조절한다. 셔터(30)는 셔터 구동장치(40)로부터 동력을 전달받아 셔터(30)가 상하 이동하도록 하는 승강 가이드부(31)와, 승강 가이드부(31)로부터 하측으로 연장되어 공기가 흡입되는 유로 면적을 조절하는 셔터부(32)를 포함한다.
승강 가이드부(31)는 흡입부(21b)의 외주면과 대응하도록 호 형상 단면을 갖도록 형성되어 흡입부(21b)의 외주면을 따라 이동하도록 되어 있으며, 승강 가이드부(31)의 양측에는 셔터 구동장치(40)로부터 동력을 전달받는 한 쌍의 랙부(33)들이 마련된다.
셔터부(32)는 후술할 관통공(21d)을 따라 원활하게 이동할 수 있도록 유연한 재질로 형성되며, 복수의 흡입 가이드홈(21c)과 대응하도록 복수개가 로봇 청소기(1)의 좌우 폭 방향으로 서로 이격되게 마련된다. 따라서, 셔터(30)의 상하 이동에 따라 흡입 가이드홈(21c)의 후방측이 개방되거나 폐쇄된다.
하부 프레임(21)에는 도 4에 도시한 바와 같이 셔터부(32)가 하부 프레임(21)을 관통하여 하측으로 돌출될 수 있도록 복수의 관통공(21d)들이 마련되며, 각 관통공(21d)의 양측에는 셔터부(32)의 양측단을 이동 가능하게 지지하여 셔터부(32)의 상하 이동을 안내하는 셔터 가이드부(21e)가 마련된다. 관통공(21d)들은 로봇 청소기(1)의 좌우 폭 방향으로 길게 연장되되, 셔터부(32)의 두께에 비해 넓은 폭을 갖도록 형성된다. 이때 셔터부(32)는 관통공(21d)을 형성하는 면들 중 후면에 인접하게 배치되도록 설치된다.
셔터 구동장치(40)는 도 3에 도시한 바와 같이 회전력을 발생시키는 구동모터(41)와, 구동모터(41)에 의해 회전하는 구동기어(42)와, 셔터(30)의 랙부(33)에 이물림되며 타이밍 벨트를 통해 회전력을 전달받아 회전하는 한 쌍의 종동기어(43)를 포함한다. 한 쌍의 종동기어(43)는 연결축(44)을 통해 서로 연결되어 함께 회전하도록 되어 있다. 연결축(44)은 하부 브래킷(21)에 고정되는 한 쌍의 축 지지브래킷(45)을 통해 하부 프레임(21)에 회전 가능하게 설치된다.
따라서, 셔터(30)가 셔터 구동장치(40)에 의해 상측으로 이동한 상태에서는 흡입 가이드홈(21c)이 개방되어 있으므로 공기가 흡입 가이드홈(21c)을 통해 흡입구(21a)로 흡입되며, 셔터(30)가 셔터 구동장치(40)에 의해 하측으로 이동한 상태에서는 흡입 가이드홈(21c)이 폐쇄되므로, 공기가 셔터(30)의 하단과 지면 사이의 좁은 공간을 통해서 흡입된다.
또한, 로봇 청소기(1)는 도 5에 도시한 바와 같이 로봇 청소기의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(100)와, 주변 지형 지물 및 로봇 청소기(1)의 위치를 확인하거나 휠(13)의 속도를 감지하는 각종 센서(110)와, 사용자가 로봇 청소기(1)의 동작을 선택할 수 있도록 마련된 버튼이나 리모컨과 같은 각종 입력부(120)를 포함한다.
*따라서 로봇 청소기(1)가 벽과 이격되어 있는 위치를 청소할 경우, 컨트롤러(100)는 셔터 구동장치(40)를 제어하여 도 6에 도시한 바와 같이 셔터(30)를 상측으로 이동시킨다. 셔터(30)가 상측으로 이동하면 흡입 가이드홈(21c)들이 개방되므로 흡입 가이드홈(21c)들을 통해 공기 및 먼지의 흡입이 이루어진다.
또한, 센서(110) 등에 의해 로봇 청소기(1)가 벽에 인접한 위치에 위치한 것이 감지되면, 컨트롤러(100)는 셔터 구동장치(40)를 제어하여 도 7에 도시한 바와 같이 셔터(30)를 하측으로 이동시킨다. 셔터(30)가 하측으로 이동하면 흡입 가이드홈(21c)들은 폐쇄되므로, 공기 및 먼지는 셔터부(32)의 하단과 지면 사이의 좁은 공간으로 흡입된다. 따라서 공기는 셔터부(32)의 하단과 지면 사이의 좁은 공간을 보다 빠른 속도로 통과하게 되므로, 지면의 먼지는 보다 보다 용이하게 로봇 청소기(1)로 흡입된다.
또한, 벽과 인접한 부위 대신 로봇 청소기(1)가 실내 공간의 모서리에 인접한 경우에만 컨트롤러(100)가 셔터 구동장치(40)를 제어하여 셔터(30)를 하측으로 이동 시키도록 하는 것도 가능하다. 즉, 센서(110)에 의해 로봇 청소기(1)가 2개의 벽과 동시에 인접한 것이 인식될 경우 로봇 청소기(1)는 벽들이 만나는 모서리부와 인접한 위치라는 것이 컨트롤러(100)에 의해 인식되도록 하고, 로봇 청소기(1)가 모서리부에 인접한 경우에만 셔터(30)가 하측으로 이동하도록 하는 것도 가능하다.
또는 로봇 청소기(1)가 벽이나 모서리부로부터 이격되어 있는 위치를 청소할 경우에는 셔터(30)에 의해 흡입 가이드홈(21c)이 개방된 상태 또는 셔터(30)에 의해 흡입 가이드홈(21c)이 폐쇄된 상태로 지면을 청소하다가, 벽이나 모서리부와 인접한 위치에 위치한 것이 감지되면, 셔터(30)가 주기적으로 상하 이동하도록 하는 것도 가능하다.또는 로봇 청소기(1)가 일반적인 지면을 청소할 경우에는 셔터(30)가 상측으로 이동한 상태를 유지하도록 하다가, 센서(110) 등에 의해 로봇 청소기(1)가 카펫이 위치한 영역을 청소한다는 것이 감지될 경우에는 셔터(30)가 하측으로 이동하도록 하는 것도 가능하다.
이와 같이 카펫을 통과할 경우 셔터(30)를 하측으로 이동시키면 셔터(30)는 공기의 유속을 빠르게 하는 역할과 공기를 카펫과 인접한 영역으로 안내하는 역할을 동시에 수행하므로, 카펫의 청소는 효율적으로 이루어질 수 있다.
또한, 일반적인 지면을 청소할 경우에도 셔터(30)를 주기적으로 상하 이동 시키는 것도 가능하다. 즉, 컨트롤러(100)를 통해 셔터 구동장치(40)를 제어하여 셔터(30)를 일정 시간 동안 셔터(30)를 하측으로 이동한 상태에서 지면의 청소가 이루어지도록 하다가, 일정 시간 경과 후에는 셔터(30)를 상측으로 이동시키고 셔터(30)가 상측으로 이동한 상태에서 지면의 청소가 이루어지도록 한다. 따라서, 일정 이하의 작은 크기를 갖는 먼지는 셔터(30)가 하측으로 이동한 상태에서 셔터(30) 하단과 지면 사이의 좁은 공간을 통과하여, 흡입구(21a)로 흡입되며, 일정 이상의 크기를 가져 셔터(30) 하단과 지면 사이의 좁은 공간을 통과할 수 없는 큰 크기의 먼지 등의 이물질은 셔터(30)가 상측으로 이동한 상태에서 흡입 가이드홈(21c)을 통해 흡입구(21a)로 흡입된다.
즉, 셔터(30)가 하측으로 이동한 상태에서는 지면의 작은 크기의 먼지를 빠른 속도로 흡입하여 작은 크기의 먼지가 효율적으로 흡입하여 청소되도록 하고, 하측으로 이동한 셔터(30)의 하단에 걸리는 큰 먼지 등의 이물질은 셔터(30)가 상측으로 이동한 상태에서 청소될 수 있다.
이때, 셔터(30)가 하측으로 이동한 상태를 유지하는 시간이 셔터(30)가 상측으로 이동한 상태를 유지하는 시간에 비해 길게 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 셔터(30)가 하측으로 이동한 상태에서 보다 큰 흡입력이 지면에 작용하므로 셔터(30)가 하측으로 이동한 상태의 유지 시간이 긴 것이 보다 효율적으로 지면의 먼지 및 이물질을 흡입하는데 유리하기 때문이다.
또한, 사용자가 로봇 청소기(1)나 리모컨에 마련된 버튼과 같은 입력부(120)를 통해 셔터 구동장치(40)를 직접 동작시킬 수도 있다. 즉, 사용자가 지면의 상태를 눈으로 직접 확인하여, 로봇 청소기(1) 또는 리모컨에 마련된 버튼 등의 입력부(120)를 통해 컨트롤러(100)에 사용자 지시가 입력되도록 하면, 컨트롤러(100)가 셔터 구동장치(40)를 제어하여 입력된 사용자 지시에 따라 셔터(30)가 흡입 가이드홈(21c)을 개방하는 동작을 수행하도록 하거나, 셔터(30)가 흡입 가이드홈(21c)을 폐쇄하는 동작을 수행하도록 할 수 있다. 또한, 셔터(30)가 흡입 가이드홈(21c)의 일정 시간 개방 동작 및 일정 시간 폐쇄 동작이 반복 수행되도록 하는 것도 가능하다.
또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 로봇 청소기(1)는 먼지의 크기를 감지하는 센서(110)를 포함할 수 있다.
이와 같이 먼지의 크기를 감지하는 센서(110)를 포함하는 로봇 청소기(1)는 아래와 같이 동작할 수 있다.
먼저, 지면에 일정 크기 이하의 작은 먼지만이 존재할 경우, 먼저 센서(110)에 의해 먼지의 크기가 일정 크기 이하라는 것이 감지되어 컨트롤러(100)에 전달된다. 컨트롤러(100)는 셔터 구동장치(40)를 제어하여 셔터(30)를 하측으로 이동시키며, 일정 크기 이하의 먼지는 공기와 함께 셔터(30)의 하단과 지면 사이의 좁은 공간을 통해서 빠른 속도로 흡입된다.
다음으로, 지면에 일정 크기 이상의 큰 먼지 또는 이물질이 존재할 경우, 센서(110)에 의해 먼지의 크기가 일정 이상인 것이 감지되어 컨트롤러(100)에 전달된다. 컨트롤러(100)는 셔터 구동장치(40)를 제어하여 셔터(30)를 상측으로 이동시키며, 그에 따라 흡입 가이드홈(21c)은 개방된다. 따라서, 일정 크기 이상의 큰 먼지는 흡입 가이드홈(21c)을 통해 흡입구(21a)로 흡입된다.
상기의 제 1 실시예에서 셔터 구동장치(40)는 구동모터(41), 구동기어(42), 종동기어(43) 및 타이밍 벨트를 포함하나, 이는 일례를 보인 것으로, 도 8 에 본 발명의 제 2 실시예로 도시한 바와 같이 셔터 구동장치(40-1)가 구동모터(41-1), 피니언(42-1)을 포함하도록 하고, 셔터(30-1)는 피니언(42-1)이 이물림 되는 하나의 랙부(33-1)만을 포함하도록 하는 것도 가능하다.
또한 도 9 및 도 10에 본 발명의 제 3 실시예로 도시한 바와 같이 셔터(30-3)가 승강 가이드부(31-3)에 마련된 캠홀(31a)들을 포함하도록 하고, 셔터 구동장치(40-2)가 플런저(42-2)를 갖는 액추에이터(41-2)와, 로봇 청소기(1)의 좌우 폭 방향으로 연장되며 액추에이터(41-2)의 플런저(42-2) 의해 좌우 방향으로 이동하는 캠 축(43-2)을 포함하도록 하는 것도 가능하다.
캠 홀(31a)들은 승강 가이드부(31)에 일 측방 상측을 향해 경사지게 연장되며, 캠 축(43-2)은 캠 홀(31a)들에 각각 이동 가능하게 설치되는 캠 돌기(43a)를 포함한다. 따라서, 액추에이터(41-2)의 플런저(42-2)에 의해 캠 축(43-2)이 좌우로 이동함에 따라 셔터(30-2)가 캠 돌기(43a) 및 캠 홀(31a)을 통해 힘을 전달받아 상하로 이동한다.
상기의 제 3 실시예에서 캠 축(43-2)은 액추에이터(41-2)에 의해 진퇴이동 하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 11 및 도 12에 본 발명의 제 4 실시예로 도시한 바와 같이 셔터 구동장치(40-3)가 구동모터(41-3)와, 구동모터(41-3)에 의해 회전하는 기어(42-3, 43-3)들 및 워엄기어(44-3)와, 워엄기어(44-3)에 이물림된 랙 기어(45-3)와, 로봇 청소기(1)의 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치되며 랙 기어(45-3)가 설치된 캠 축(46-3)을 포함하도록 하는 것도 가능하다.
이와 같은 경우에도 캠 축(46-3)이 좌우로 이동함에 따라 셔터(30-3)가 캠 돌기(46a) 및 캠 홀(31a)을 통해 힘을 전달받아 상하로 이동한다.
또한 도 13 및 도 14에 본 발명의 제 5 실시예로 도시한 바와 같이 셔터 구동장치(40-4)가 구동모터(41-4)와, 기어(42-4, 43-4)들을 통해 구동모터(41-4)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전 캠(44-4)과, 회전 캠(44-4)의 회전 각도에 따라 진퇴 이동하는 캠 축(45-4)을 포함하도록 하는 것도 가능하다.
이와 같은 경우에도 캠 축(45-4)이 좌우로 이동함에 따라 셔터(30-4)가 캠 돌기(45a) 및 캠 홀(31a)을 통해 힘을 전달받아 상하로 이동한다.
상기의 실시예들에서 로봇 청소기는 본체(10) 및 흡입유닛(20)으로 이루어지고 흡입구(21a)는 흡입유닛(20)의 하면에 마련되어 있으나, 이는 일례를 보인 것으로 흡입유닛에 대응하는 구성없이 본체의 하면에 흡입구가 형성되도록 하는 것도 가능하다.
상기에서는 여러 실시예들을 통해 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예들에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 하면에 공기가 흡입되는 흡입구 마련된 흡입유닛과,
    상기 흡입구의 전방측에 상하 이동 가능하게 설치되는 셔터와,
    상기 셔터를 상하 이동 시키는 셔터 구동장치와,
    상기 셔터 구동장치의 상하 이동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 로봇 청소기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입유닛은 그 하면에 마련되되 상기 흡입구의 전방측에 마련되어 상기흡입구로 유입되는 공기를 안내하는 복수의 흡입 가이드홈들을 포함하며,
    상기 셔터는 상하 이동하며 상기 흡입 가이드홈들의 후방측을 개방 및 폐쇄하는 로봇 청소기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 흡입유닛의 폭 방향으로 길게 연장되며,
    상기 셔터는 상기 복수의 흡입 가이드홈들과 각각 대응하는 복수의 셔터부를 포함하는 로봇 청소기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 셔터는 상기 셔터의 승강을 안내하는 승강 가이드부를 포함하며,
    상기 셔터부들은 상기 승강 가이드부로부터 하측으로 연장되는 로봇 청소기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡입유닛은 그 축이 수평 방향으로 연장된 중공의 반원통형으로 형성되어 하측이 상기 흡입구를 형성하는 흡입부를 더 포함하며,
    상기 승강 가이드부는 상기 흡입부의 외주면과 대응하도록 호 형상의 단면을 갖는 로봇 청소기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡입유닛은 그 하면을 형성하며 상기 흡입구 및 상기 흡입 가이드홈이 마련된 하부 프레임을 더 포함하며,
    상기 하부 프레임은 상기 복수의 셔터부가 통과할 수 있도록 상기 흡입구와 상기 흡입 가이드홈 사이에 마련된 복수의 관통공들을 포함하는 로봇 청소기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 관통공들의 양측에는 상기 셔터부의 상하 이동을 안내하는 셔터 가이드부가 각각 마련되는 로봇 청소기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 셔터는 적어도 하나의 랙부를 포함하며,
    상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 구동 기어와, 상기 적어도 하나의 랙부에 이물림된 적어도 하나의 종동 기어와, 동력을 상기 구동기어에서 상기 종동기어로 전달하는 타이밍 벨트를 포함하는 로봇 청소기.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 셔터는 랙부를 포함하며,
    상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 랙부에 이물림되며 상기 구동모터에 의해 회전하는 피니언을 포함하는 로봇 청소기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 셔터는 일 측방 상측을 향해 경사지게 연장된 캠 홀을 포함하며,
    상기 셔터 구동장치는 일 측방을 향해 이동 가능하게 설치된 캠 축과,
    상기 캠 축으로부터 돌출되며 상기 캠 홀에 삽입되는 캠 돌기를 포함하는 로봇 청소기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 셔터 구동장치는 상기 캠 축을 일 방향으로 이동 시키는 액추에이터를 포함하는 로봇 청소기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 셔터 구동장치는 구동 모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 기어들과, 상기 기어들을 통해 회전력을 전달받아 회전하는 워엄기어와, 상기 캠축에 설치되며 상기 워엄기어에 이물림되는 랙 기어를 포함하는 로봇 청소기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 셔터 구동장치는 구동모터와, 상기 구동모터의 의해 정역 회전하며 상기 캠 축을 진퇴 이동시키는 회전 캠을 포함하는 로봇 청소기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 셔터가 상측으로 이동한 상태와, 상기 셔터가 하측으로 이동한 상태를 반복하도록 상기 셔터 구동장치를 제어하는 로봇 청소기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 셔터가 하측으로 이동한 상태의 유지 시간이 상기 셔터가 상측으로 이동한 상태의 유지 시간에 비해 길게 설정되는 로봇 청소기.
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