WO2020197124A1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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WO2020197124A1
WO2020197124A1 PCT/KR2020/003163 KR2020003163W WO2020197124A1 WO 2020197124 A1 WO2020197124 A1 WO 2020197124A1 KR 2020003163 W KR2020003163 W KR 2020003163W WO 2020197124 A1 WO2020197124 A1 WO 2020197124A1
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WO
WIPO (PCT)
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cleaner body
disposed
sensing unit
cleaner
robot cleaner
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/003163
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
손병곤
고우라겐타로
송영국
Original Assignee
엘지전자 주식회사
가부시키가이샤 마키타
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사, 가부시키가이샤 마키타 filed Critical 엘지전자 주식회사
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the present invention relates to a robot cleaner that performs a function of cleaning a floor while traveling by itself in a certain area.
  • a robot cleaner is configured to autonomously drive a certain area, recognize the surrounding environment by itself, and perform a cleaning function suitable for the environment.
  • the cleaning function performed by the robot cleaner may include a function of sucking and removing dust or foreign matter existing in the floor area.
  • the robot cleaner can be used in various environments such as warehouses, homes, and offices.
  • autonomous driving which is one of the core technologies of the robot cleaner, can be achieved by accurately recognizing the current position of the robot cleaner in the working environment.
  • a method for a robot cleaner to recognize its current location is implemented by performing a SLAM (Simultaneous Localization And Map-Building) task using information acquired through various sensors, and using the map information created through it.
  • SLAM Simultaneous Localization And Map-Building
  • the robot cleaner may perform a function of photographing and monitoring the interior of the house by using the autonomous driving characteristic.
  • a first object of the present invention is to provide a structure of a sensing unit capable of capturing obstacles existing above and below the front of the robot cleaner while reducing dead zones among the proximity areas of the front and lower portions of the robot cleaner. In having to.
  • a second object of the present invention is to provide a structure of a sensing unit that detects a lower terrain of a robot cleaner so as not to cause deterioration in function by other components disposed on the bottom side of the robot cleaner.
  • a robot cleaner includes: a cleaner body having a control unit for controlling autonomous driving; A first sensing unit fixed to the cleaner body and photographing a front side of the cleaner body; And a bumper disposed to cover at least a portion of the cleaner body, formed to absorb an impact by being pressurized when contacting an obstacle, and having a through hole for photographing the first sensing unit, wherein the first sensing unit , It is disposed on the inside of the bumper, the optical axis is disposed to be inclined toward the front lower side of the cleaner body.
  • the first sensing unit may be disposed such that an intersection point at which the optical axis and the lens surface intersect is positioned above a reference line passing through the center of the through hole.
  • the through hole may include a first portion formed at an upper portion based on the intersection point; And a second portion formed below the intersection point and having a larger area than the first portion.
  • the first sensing unit may be disposed above the cleaner body based on a central height in the vertical direction.
  • the first sensing unit may include a camera; And a window disposed to cover the camera and having the same inclination as the camera toward the front and lower sides of the cleaner body.
  • the window may be made of a material that selectively transmits a specific wavelength region.
  • a first sensor and a second sensor are provided between the first and second side brushes of the bottom-side front end of the cleaner body, and the first sensor and the second sensor include the It may be disposed at a position symmetrical to the left and right from the front center line of the cleaner body.
  • It may further include a front caster disposed between the first and second sensors among the bottom-side front end of the cleaner body and configured to support the cleaner body while driving and to be rotatable along the ground.
  • a suction unit configured to suck air containing dust and disposed in a first half region of the cleaner body may be further included, and the first and second sensors may be disposed in front of the suction unit.
  • the second sensing unit may further include a third sensor disposed at a rear end of the bottom side of the cleaner body.
  • the second sensing unit may further include fourth and fifth sensors respectively disposed on both sides of the bottom side of the cleaner body.
  • the first sensing unit may capture a depth image including distance information about an object in the photographing area.
  • It may further include an ultrasonic sensing unit disposed on one surface of the front side of the bumper, and sensing an obstacle positioned around the front of the cleaner body by using the reflected ultrasonic wave after sending ultrasonic waves around the front of the cleaner body.
  • a robot cleaner includes: a cleaner body including a control unit for controlling autonomous driving; A first side brush and a second side brush respectively provided on both sides of the bottom-side front end of the cleaner body to sweep dust off the floor; And a second sensing unit disposed on the bottom side of the cleaner body and configured to detect a lower terrain by irradiating light downward of the cleaner body, and the second sensing unit includes the irradiated light being the first and second
  • a first sensor and a second sensor disposed between the first and second side brushes of the bottom-side front end of the cleaner body are provided so as not to overlap with the brush, and the first sensor and the second sensor may include the cleaner It is arranged at a position symmetrical left and right from the front center line of the main body.
  • the robot cleaner may further include a front caster disposed between the first and second sensors of the lower front end of the cleaner body, supporting the cleaner body while driving, and configured to be rotatable along the ground. .
  • the optical axis of the first sensing unit which is fixed to the cleaner body and disposed inside the bumper to photograph the front of the cleaner body, is obliquely disposed to face the front and lower sides of the cleaner body, thereby preventing a photographing area occurring in the front lower part of the robot cleaner.
  • the cleaner body is formed to cover at least a part of the cleaner body and is disposed inside the bumper that absorbs the impact when it collides with an obstacle, so that the first sensing unit is fixed to the cleaner body, so that it stably Can maintain performance.
  • the first sensor and the second sensor provided in the second sensing unit are disposed between the first and second side brushes so as not to overlap the first side brush and the second side brush, and are symmetrical from the front center line of the cleaner body. It is disposed at a position that is not disturbed by other components of the robot cleaner such as a side brush, and a function of detecting a lower terrain of the robot cleaner to prevent a fall can be performed more stably.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a front view of the robot cleaner shown in Figure 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the robot cleaner shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a first sensing unit in the robot cleaner illustrated in FIG. 4;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the robot cleaner shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a view showing a first sensing unit separated from the robot cleaner illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the first sensing unit shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a view showing the bottom of the robot cleaner shown in FIG.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a bottom-side front end of the robot cleaner shown in FIG. 9;
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot cleaner 100 according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the robot cleaner 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a robot cleaner 100 shown in FIG. It is a front view of.
  • the robot cleaner 100 autonomously travels in a certain area and recognizes the surrounding environment by itself and performs a cleaning function suitable for the environment.
  • the cleaning function referred to herein includes a function of sucking and removing dust or foreign matter existing in the floor area.
  • the robot cleaner 100 can be used in various environments such as warehouses, homes, and offices.
  • the robot cleaner 100 includes a cleaner body 110, a first sensing unit 120 and a bumper 130.
  • the cleaner body 110 includes a control unit (not shown) that controls the autonomous driving of the robot cleaner 100.
  • the cleaner body 110 includes a wheel unit 117 for driving the robot cleaner 100.
  • the robot cleaner 100 may be moved on the ground G by the wheel part 117.
  • the wheel part 117 is disposed to be in contact with the ground G at the bottom of the cleaner body 110, and is rotatable about an axis perpendicular to the cleaner body 110 in order to change the moving direction of the robot cleaner 100. Done.
  • the wheel unit 117 may be configured in a plurality of the cleaner body 110, and each may be independently driven.
  • a first battery 111a and a second battery 111b supplying power for driving the robot cleaner 100 may be coupled to the cleaner body 110.
  • the first and second batteries 111a and 111b may be separately configured and separately charged with respect to the cleaner body 110, or may be charged while being mounted on the cleaner body 110.
  • a display unit 112 may be disposed on the upper surface of the cleaner body 110 to display various state information related to the driving of the robot cleaner 100 and provide the user with information.
  • the state information may include various information such as a power state, a cleaning state, a cleaning mode, an operation time, and a failure.
  • the cleaning mode is a mode in which a space without many obstacles, such as a warehouse or a long corridor, is cleaned by driving in a certain pattern, and a mode in which a space with many various obstacles such as an office is autonomously driven without a certain pattern and cleaning is performed It may include.
  • a lamp 113 may be disposed on the upper surface of the cleaner body 110 to display the state of the robot cleaner 110 in another form together with the display unit 112.
  • the lamp 113 may be configured to emit light of various colors in various ways.
  • the lamp 113 may display light in different colors, brightness of light, and flickering form of light. Accordingly, even in a situation where it is difficult for the user to check the status information of the robot cleaner 100 through the display unit 112, the status information of the robot cleaner 100 is more intuitively provided through the light emitted from the lamp 113 I can receive it. Further, in the present invention, the case where the lamp 113 is configured as one has been described as an example, but may be configured as a plurality and disposed adjacent to each other.
  • first side brush 141 and a second side brush 142 may be provided on both sides of the bottom portion of the cleaner body 110, respectively.
  • the first and second side brushes 141 and 142 are configured to be rotatable about an axis perpendicular to the robot cleaner 100, and sweep the dust existing on the floor of the outer area of the robot cleaner 100 to the robot cleaner 100 It performs a function of moving to the suction unit 170 of.
  • a plurality of first brushes 141a and second brushes 142a are formed on outer circumferential surfaces of the first and second side brushes 141 and 142, respectively, for separating foreign substances on the ground G from the floor.
  • the first sensing unit 120 is fixed to the cleaner body 110 and is configured to photograph the front of the cleaner body 110.
  • the front of the robot cleaner 100 means the side on which the cleaner body 110 travels in the forward direction (F), that is, the front of the cleaner body 110, and the rear of the robot cleaner 100 (ie, the forward direction (F)
  • the reverse direction (R) opposite to) means the rear side of the cleaner body 110.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the robot cleaner 100 shown in FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the robot cleaner 100 shown in FIG. 4, enlarged around the first sensing unit 120.
  • the bumper 130 is disposed to cover at least a part of the cleaner body 110.
  • the bumper 130 may be disposed to cover a first half area of the cleaner body 110 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the first half means the front half of the whole divided in half.
  • the bumper 130 is formed to absorb the shock by being pressurized when it comes into contact with an obstacle facing the robot cleaner 100 while driving, and as shown in FIG. 5, the first sensing unit 120 penetrates for photographing. It has a hole (131).
  • the first sensing unit 120 is fixed to the cleaner body 110 and may be disposed at a position corresponding to the through hole 131 from the inside of the bumper 130.
  • the first sensing unit 120 includes a reference line HC at which an intersection point OC at which the optical axis 120a of the first sensing unit 120 and the lens surface 120b intersect passes through the center of the through hole 131. It can be located higher.
  • the reference line HC is formed at a center height H'/2 of the total height H'of the through hole 131.
  • the through hole 131 may include a first portion P1 and a second portion P2 that are formed asymmetrically from each other, as illustrated in FIG. 5.
  • the first part P1 is formed on the upper part based on the intersection point OC where the optical axis 120a of the first sensing unit 120 and the lens surface 120b intersect.
  • the second portion P2 is formed below the intersection point OC, and may be formed to have a larger area than the first portion P1.
  • the first sensing unit 120 is disposed close to the uppermost portion of the cleaner body 110 to detect obstacles in the front and upper portions of the robot cleaner 100, and The sensing range can be extended.
  • the vertical asymmetric shape of the through hole 131 it is possible to secure the detection performance of the first sensing unit 120 and suppress the performance degradation of the bumper 130.
  • the size of the through hole 131 it is possible to suppress the performance degradation of the bumper 130.
  • the optical axis 120a of the first sensing unit 120 is disposed to be inclined toward the front and lower sides of the cleaner body 110.
  • the first sensing unit 120 may be configured to have an angle of view, that is, a range capable of capturing an image including from the bottom area G to the top height area H.
  • the first sensing unit 120 may be configured to be capable of capturing a depth image including distance information about an object existing in the photographing area while the robot cleaner 100 is running or stopped. Accordingly, it is possible to further increase the precision of detection of an obstacle through the first sensing unit 120.
  • the first sensing unit 120 may detect a small and thin obstacle or a threshold located in front of the robot cleaner 100 using the depth image, and may detect an object or a black object having a weak reflectivity. Some transparent objects can be recognized.
  • an image photographed through the first sensing unit 120 may be obtained and used in color or black and white.
  • a dead zone (D) that occurs in the front and lower portions of the robot cleaner 100 is reduced and the robot cleaner 100 is An obstacle on the floor (G) existing in a closer area may be sensed, and an obstacle existing at a height in which the robot cleaner 100 cannot pass may be sensed from an upper front side of the robot cleaner 100.
  • the robot cleaner 100 may further include a third sensing unit 180.
  • the third sensing unit 180 is disposed to protrude from the upper surface of the cleaner body 110 by a predetermined height.
  • the third sensing unit 180 irradiates a laser to the periphery of the cleaner main body 110 to prevent an obstacle such as a wall located around the cleaner main body 110 in a traveling state or a stop state of the robot cleaner 100. Is made to detect.
  • the third sensing unit 180 may be formed of LiDAR.
  • the radar is a device that accurately draws the surroundings by emitting a laser pulse, receiving the light reflected from and returning from the surrounding target object, and measuring the distance to the target object.
  • the first sensing unit 120 may be disposed on the top based on the vertical center height H/2 of the cleaner body. According to this configuration of the first sensing unit 120, even when the optical axis 120a of the first sensing unit 120 is disposed to be inclined toward the front and lower sides of the cleaner body 110, the robot cleaner 100 By detecting an obstacle existing in an area closer to the front and upper side, the autonomous driving function of the robot cleaner 100 may be performed more smoothly.
  • a plurality of ultrasonic sensing units 193 may be disposed on one surface of the front side of the bumper 130.
  • the ultrasonic sensing unit 193 may transmit ultrasonic waves to the front of the robot cleaner 100 and receive reflected ultrasonic waves to sense a distance and a direction to an obstacle.
  • the robot cleaner 100 includes a fourth sensing unit 191 that is disposed to be inclined with respect to the side and the upper surface of the upper edge portion of the cleaner body 110 and photographs the side direction and the upper side of the cleaner body 110 together. It may contain more.
  • the fourth sensing unit 191 may include a first camera unit 191a and a second camera unit 191b that are respectively obliquely disposed at one side and the other side of the upper edge region of the cleaner body 110.
  • control unit may be configured to detect a current position in the driving area of the robot cleaner 100 by using images captured by the first and second camera units 191a and 191b.
  • the position detection of the robot cleaner 100 performs a SLAM (Simultaneous Localization And Map-Building) task using image information acquired through the first and second camera units 191a and 191b, and It can be implemented by using map information.
  • SLAM Simultaneous Localization And Map-Building
  • a dust box 118 for accommodating foreign substances collected into the cleaner body 110 through the suction unit 170 of the robot cleaner 100 as shown in FIG. 4.
  • the dust box 118 may include a first accommodating portion 118a and a second accommodating portion 118b that are partitioned to collect relatively large foreign matter and relatively small foreign matter, respectively.
  • a dust filter 119 for filtering foreign matter or dust in the air discharged to the outside of the dust box 118 may be mounted on the top of the dust box 118.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the robot cleaner 100 illustrated in FIG. 1
  • FIG. 7 is a view showing the first sensing unit 120 separated from the robot cleaner 100 illustrated in FIG. 6, and FIG. An exploded perspective view of the first sensing unit 120 shown in FIG. 7.
  • the first sensing unit 120 may include a camera 121 and a window 123.
  • the camera 121 is configured to photograph the front of the cleaner body 110 through the through hole 131.
  • the window 123 may be disposed so as to cover the camera 121 and may be disposed to have an inclination ⁇ equal to the inclination ⁇ of the camera 121 toward the front and lower sides of the cleaner body 110.
  • the window 123 may be made of a material that selectively transmits a specific wavelength region.
  • the window 123 may be made of a material that selectively transmits an infrared region, and may provide a certain portion of image information about the surrounding environment even when the environment in which the robot cleaner 100 operates is dark.
  • the window 123 may separately include a filter layer (not shown) that selectively transmits a specific wavelength region.
  • the camera 121 and the window 123 may be fixed to the case 125 and mounted on the cleaner body 110.
  • the case 125 may include a front case 125a and a rear case 125b that are coupled to each other such that the window 123 is disposed in the middle portion.
  • the camera 121 may be disposed on the rear side of the rear case 125b, and a first fixing member 121a for fixing the camera 121 to the rear case 125b may be provided.
  • the first sensing unit 120 may include a second fixing member 125b ′ for fixing the first sensing unit 120 to the cleaner body 110.
  • FIG. 9 is a view showing the bottom of the robot cleaner 100 shown in FIG. 1, and FIG. 10 is an enlarged view of the lower front end of the robot cleaner 100 shown in FIG. 9.
  • the robot cleaner 100 prevents a fall of the first side brush 141 and the second side brush 142 and the robot cleaner 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 It further includes a second sensing unit 150 for performing.
  • the second sensing unit 150 is disposed on the bottom side of the cleaner body 110 and is configured to detect the topography under the cleaner body 110 by irradiating light downward of the cleaner body 110.
  • the second sensing unit 150 includes a light-emitting unit and a light-receiving unit, and measures a time when the light irradiated from the light-emitting unit to the lower surface G of the robot cleaner 100 is received again to the light-receiving unit, It may be configured to measure a distance between the sensing unit 150 and the floor G.
  • the second sensing unit 150 may include a first sensor 151 and a second sensor 152.
  • the first sensor 151 and the second sensor 152 are configured to prevent the light irradiated from the first and second sensors 151 and 152 from overlapping with the adjacent first and second side brushes 141 and 142, respectively, so that the cleaner body ( It may be disposed between the first and second side brushes 141 and 142 of the bottom-side front end of 110).
  • the first sensor 151 and the second sensor 152 may be disposed at a position symmetrical to the left and right from the front center line FC of the cleaner body 110.
  • the light irradiated from the first and second sensors 151 and 152 is first and second including the first and second brushes 141a and 142a. Without being disturbed by other components of the robot cleaner 100 such as the side brushes 141 and 142, the function of detecting the lower terrain of the robot cleaner 100 can be performed more stably.
  • the robot cleaner 100 may further include a front caster 160.
  • the front caster 160 is disposed between the first and second sensors 151 and 152 of the bottom-side front end of the cleaner body 110, and the cleaner body 110 together with the wheel part 117 when the robot cleaner 100 is traveling. ) And can be configured to be rotatable along the ground (G).
  • the front caster 160 may include a caster wheel 160a that rotates along the ground G.
  • the caster wheel 160a is a second reference line that is a rear part of the first reference line S1. It can be placed on (S2). Accordingly, a situation in which the caster wheel 160a falls into a cliff terrain while the robot cleaner 100 is traveling can be prevented in advance.
  • the first rear caster 161 supports the cleaner body 110, like the front caster 160, and assists the driving of the robot cleaner 100, and
  • the second rear casters 162 may be disposed.
  • the second sensing unit 150 includes a third sensor 153 disposed at a rear end of the bottom side of the cleaner body 110 and a fourth sensor disposed at both left and right sides of the bottom side of the cleaner body 110. 154 and a fifth sensor 155 may be further provided. Accordingly, irrespective of the driving direction of the robot cleaner 100, the detection function of the lower terrain of the robot cleaner 100 can be stably performed.
  • the robot cleaner 100 is configured to suck and clean air containing dust, and further includes a suction unit 170 disposed in the overall area on the bottom side of the cleaner body 110 as shown in FIG. 9. can do. According to the structure of the suction unit 170 as described above, it is possible to be closer to the foreign matter existing in the corner of the area of the floor G, and thus the cleaning effect can be further improved.
  • the present invention can be used in an industrial field related to a robot cleaner having an autonomous driving function.

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Abstract

본 발명은, 자율 주행을 제어하는 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 고정되며, 상기 청소기 본체의 전방을 촬영하는 제1 센싱부; 및 상기 청소기 본체의 적어도 일부를 덮도록 배치되며, 장애물과의 접촉 시 가압되어 충격을 흡수하도록 형성되고, 상기 제1 센싱부의 촬영을 위한 관통홀을 구비하는 범퍼를 포함하고, 상기 제1 센싱부는, 상기 범퍼의 내측에 배치되며, 광축이 상기 청소기 본체의 전방 하측을 향하여 경사지게 배치되는 로봇 청소기를 개시한다.

Description

로봇 청소기
본 발명은 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 청소기는 일정 영역을 자율 주행하면서 스스로 주변 환경을 인식하고 그 환경에 적합한 청소 기능을 수행하도록 이루어진다. 로봇 청소기가 수행하는 청소 기능에는 대표적으로 바닥 영역에 존재하는 먼지 또는 이물질을 흡입하여 제거하는 기능을 들 수 있다. 또한, 로봇 청소기는 창고, 가정, 사무실 등 다양한 환경에서 사용될 수 있다.
한편, 로봇 청소기의 핵심 기술 중 하나인 자율 주행은, 로봇 청소기가 작업하는 환경 상에서 자신의 현재 위치를 정확하게 인식함으로써 이루어질 수 있다.
일반적으로 로봇 청소기가 자신의 현재 위치를 인식하는 방법은, 각종 센서를 통해 획득한 정보들을 이용하여 SLAM(Simultaneous Localization And Map-Building)작업을 수행하고, 이를 통해 만들어지는 지도 정보를 이용하는 것으로 구현될 수 있다. 또한, 로봇 청소기는 자율 주행 특성을 이용하여 집안 내부를 촬영, 감시하는 기능 등을 수행하기도 한다.
아울러, 로봇 청소기의 자율 주행이 원활하게 이루어지기 위해서는 주행 영역 내에 존재하는 장애물과 추락 위험이 있는 절벽 지형을 감지하는 기술의 개발이 필요하다.
이에 따라, 한국 공개특허공보 제10-2017-0131172호(2017.11.29.)와, 미국 등록특허공보 US 9,038,233호(2015.05.26.)에 게재된 바와 같이 로봇 청소기의 전방 영역을 촬영하거나, 로봇 청소기의 하방 지형을 감지하는 센서의 적용이 다양하게 시도되고 있다.
하지만, 로봇 청소기의 전방을 촬영하는 센서의 경우 로봇 청소기의 전방 하부 영역 중에서 촬영이 불가능한 영역(dead zone)이 발생하고, 또한 로봇 청소기의 하방 지형을 감지하는 센서의 경우에는 로봇 청소기의 저부측에 배치되는 다른 구성요소에 의해 정상적인 기능 수행이 불가능한 상황이 발생하게 된다. 따라서, 로봇 청소기에 구비되는 센서들의 기능을 보다 개선할 수 있는 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 로봇 청소기의 전방 하부의 근접 영역 중 촬영이 불가능한 영역(dead zone)을 줄이는 한편, 로봇 청소기의 전방 상부와 하부에 존재하는 장애물을 함께 촬영할 수 있는 센싱부의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 로봇 청소기의 하방 지형을 감지하는 센싱부가, 로봇 청소기의 저부측에 배치되는 다른 구성요소에 의해 기능 저하를 일으키지 않도록 하는 센싱부의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 로봇 청소기는, 자율 주행을 제어하는 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 고정되며, 상기 청소기 본체의 전방을 촬영하는 제1 센싱부; 및 상기 청소기 본체의 적어도 일부를 덮도록 배치되며, 장애물과의 접촉 시 가압되어 충격을 흡수하도록 형성되고, 상기 제1 센싱부의 촬영을 위한 관통홀을 구비하는 범퍼를 포함하고, 상기 제1 센싱부는, 상기 범퍼의 내측에 배치되며, 광축이 상기 청소기 본체의 전방 하측을 향하여 경사지게 배치된다.
상기 제1 센싱부는, 광축과 렌즈면이 교차하는 교차점이 상기 관통홀의 중심을 지나는 기준선 보다 상부에 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 관통홀은, 상기 교차점을 기준으로 상부에 형성되는 제1 부분; 및 상기 교차점을 기준으로 하부에 형성되며, 상기 제1 부분보다 넓은 면적을 가지는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 센싱부는, 상기 청소기 본체의 상하 방향 중앙 높이를 기준으로 상부에 배치될 수 있다.
상기 제1 센싱부는, 카메라; 및 상기 카메라를 덮도록 배치되며, 상기 청소기 본체의 전방 하측을 향하여 상기 카메라와 같은 기울기를 갖는 윈도우를 구비할 수 있다.
상기 윈도우는, 특정 파장 영역을 선택적으로 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다.
상기 청소기 본체의 저부측 전단부의 양 측에 각각 구비되어 바닥의 먼지를 쓸어주는 제1 사이드 브러시와 제2 사이드 브러시; 및 상기 청소기 본체의 저부측에 배치되며, 상기 청소기 본체의 하방으로 광을 조사하여 하방의 지형을 감지하는 제2 센싱부를 더 포함하고, 상기 제2 센싱부는, 조사되는 광이 상기 제1 및 제2 브러시와 겹치지 않도록, 상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 사이드 브러시 사이에 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하고, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상기 청소기 본체의 전방 중심선으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 센서 사이에 배치되고, 주행 시 상기 청소기 본체를 지지하며 지면을 따라 회전 가능하도록 구성되는 프론트 캐스터를 더 포함할 수 있다.
먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 구성되고, 상기 청소기 본체의 저부측 전반(first half) 영역에 배치되는 흡입부를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 센서는 상기 흡입부 전방에 배치될 수 있다.
상기 제2 센싱부는, 상기 청소기 본체의 저부측 후단부에 배치되는 제3 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 제2 센싱부는, 상기 청소기 본체의 저부측 양 측에 각각 배치되는 제4 센서와 제5 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 센싱부는, 촬영영역 내의 물체에 대한 거리 정보를 포함하는 뎁스 영상(depth image)를 촬영할 수 있다.
상기 범퍼의 전방 측 일면에 배치되고, 상기 청소기 본체의 전방 주변으로 초음파를 보낸 후 반사되는 초음파를 이용하여 상기 청소기 본체의 전방 주변에 위치하는 장애물을 감지하는 초음파 센싱부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 로봇 청소기는, 자율 주행을 제어하는 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 저부측 전단부의 양 측에 각각 구비되어 바닥의 먼지를 쓸어주는 제1 사이드 브러시와 제2 사이드 브러시; 및 상기 청소기 본체의 저부측에 배치되며, 상기 청소기 본체의 하방으로 광을 조사하여 하방의 지형을 감지하는 제2 센싱부를 포함하고, 상기 제2 센싱부는, 조사되는 광이 상기 제1 및 제2 브러시와 겹치지 않도록, 상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 사이드 브러시 사이에 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하고, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상기 청소기 본체의 전방 중심선으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치된다.
상기 로봇 청소기는, 상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 센서 사이에 배치되고, 주행 시 상기 청소기 본체를 지지하며 지면을 따라 회전 가능하도록 구성되는 프론트 캐스터를 더 포함할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 청소기 본체에 고정되며 범퍼의 내측에 배치되어 청소기 본체의 전방을 촬영하는 제1 센싱부의 광축을, 청소기 본체의 전방 하측을 향하도록 경사지게 배치시킴으로써, 로봇 청소기의 전방 하부에 발생하는 촬영 불가 영역(dead zone)을 줄여 로봇 청소기에 보다 근접한 영역에 존재하는 바닥 장애물을 감지할 수 있는 한편, 로봇 청소기가 통과할 수 없는 높이에 존재하는 장애물을 감지할 수 있다. 결과적으로, 로봇 청소기의 전방에 존재하는 장애물에 대한 감지 성능을 향상시킬 수 있다.
아울러, 청소기 본체의 적어도 일부를 덮도록 형성되며 장애물과의 충돌 시 그 충격을 흡수하는 범퍼의 내측에, 제1 센싱부가 청소기 본체에 고정된 상태로 배치되어, 장애물과의 충돌 시에도 안정적으로 그 성능을 유지할 수 있다.
둘째, 제2 센싱부에 구비되는 제1 센서와 제2 센서가, 제1 사이드 브러시와 제2 사이드 브러시와 겹치지 않도록 제1 및 제2 사이드 브러시 사이에 배치되며, 청소기 본체의 전방 중심선으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치되어, 사이드 브러시와 같은 로봇 청소기의 다른 구성요소에 의해 방해받지 않고, 로봇 청소기의 하방 지형을 감지하여 추락을 방지하는 기능을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 로봇 청소기의 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 로봇 청소기에서 제1 센싱부를 중심으로 확대한 단면도.
도 6은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 분해 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 로봇 청소기에서, 제1 센싱부를 분리하여 보인 도면.
도 8은 도 7에 도시된 제1 센싱부의 분해 사시도.
도 9는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 저부를 보인 도면.
도 10은 도 9에 도시된 로봇 청소기의 저부측 전단부를 확대한 도면.
이하, 본 발명에 관련된 로봇 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 자율 주행하면서 스스로 주변 환경을 인식하고 그 환경에 적합한 청소 기능을 수행한다. 여기서 말하는 청소 기능에는, 바닥 영역에 존재하는 먼지 또는 이물질을 흡입하여 제거하는 기능이 포함된다. 또한, 로봇 청소기(100)는 창고, 가정, 사무실 등 다양한 환경에서 사용될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 제1 센싱부(120) 및 범퍼(130)를 포함한다.
청소기 본체(110)는 로봇 청소기(100)의 자율 주행을 제어하는 제어부(미도시)를 구비한다. 또한, 청소기 본체(110)는 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 부(117)를 구비한다. 상기 휠 부(117)에 의해 로봇 청소기(100)는 지면(G) 상에서 이동될 수 있다.
휠 부(117)는 청소기 본체(110)의 하부에서 지면(G)과 접하도록 배치되고, 로봇 청소기(100)의 이동 방향의 전환을 위하여 청소기 본체(110)와 수직한 축을 중심으로 회전 가능하도록 이루어진다. 휠 부(117)는 청소기 본체(110)에 복수로 구성될 수 있으며, 각각 독립적으로 구동될 수 있다.
한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 구동을 위한 전원을 공급하는 제1 배터리(111a)와 제2 배터리(111b)가 체결될 수 있다. 제1 및 제2 배터리(111a,111b)는, 청소기 본체(110)에 대하여 각각 분리 가능하도록 구성되어 별도로 충전되거나, 청소기 본체(110)에 장착된 상태에서 충전 가능하도록 이루어질 수 있다.
또한, 청소기 본체(110)의 상면 상에는 로봇 청소기(100)의 구동과 관련한 여러 가지 상태 정보를 표시하여 사용자에게 제공하는 디스플레이부(112)가 배치될 수 있다. 상기 상태 정보는, 전원 상태, 청소 상태, 청소 모드, 동작 시간, 고장 여부 등의 다양한 정보를 포함할 수 있다. 상기 청소 모드는 창고나 긴 복도 같은 공간처럼 장애물이 많지 않은 공간을 일정한 패턴으로 주행하며 청소하는 모드와, 사무실과 같이 여러 가지 장애물이 많이 존재하는 공간을 일정한 패턴 없이 자율 주행하며 청소를 수행하는 모드를 포함할 수 있다.
또한, 청소기 본체(110)의 상면에는 상기 디스플레이부(112)와 함께 로봇 청소기(110)의 상태를 또 다른 형태로 표시하는 램프(113)가 배치될 수 있다. 상기 램프(113)는 여러 가지 색상의 빛을 여러 가지 방식으로 발산하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 램프(113)는 빛을 색상, 빛의 밝기, 빛이 깜빡거리는 형태 등을 서로 다르게 하여 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이부(112)를 통한 로봇 청소기(100)의 상태 정보의 확인이 어려운 상황에서도, 램프(113)에서 발산되는 빛을 통해 로봇 청소기(100)의 상태 정보를 보다 직관적으로 제공받을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 램프(113)가 한 개로 구성되는 경우를 예로 설명하였으나, 복수로 구성되어 서로 인접하게 배치될 수 있다.
또한, 청소기 본체(110)의 저면부의 양 측에는 각각 제1 사이드 브러시(141)와 제2 사이드 브러시(142)가 구비될 수 있다. 제1 및 제2 사이드 브러시(141,142)는 로봇 청소기(100)에 대해 수직한 축을 중심으로 회전 가능하게 구성되며, 로봇 청소기(100)의 외측 영역의 바닥에 존재하는 먼지를 쓸어 로봇 청소기(100)의 흡입부(170)로 옮겨주는 기능을 수행한다. 제1 및 제2 사이드 브러시(141,142)의 외주면에는 지면(G)의 이물질을 바닥으로부터 분리시키기 위한 복수의 제1 브러시(141a)와 제2 브러시(142a)가 각각 형성된다.
제1 센싱부(120)는, 청소기 본체(110)에 고정되고, 청소기 본체(110)의 전방을 촬영하도록 이루어진다. 한편, 로봇 청소기(100)의 전방은 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽을 의미하고, 로봇 청소기(100)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]은 청소기 본체(110)의 뒷쪽을 의미한다.
이하, 제1 센싱부(120)의 특징에 대하여 도 1 내지 도 3과 함께 도 4 및 도 5를 더 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 로봇 청소기(100)의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 로봇 청소기(100)에서 제1 센싱부(120)를 중심으로 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 범퍼(130)는, 청소기 본체(110)의 적어도 일부를 덮도록 배치된다. 예를 들어, 범퍼(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 청소기 본체(110)의 전반(first half) 영역을 덮도록 배치될 수 있다. 상기 전반은 전체를 반씩 둘로 나눈 것의 앞쪽 반을 의미한다. 그리고, 범퍼(130)는, 로봇 청소기(100)의 주행 중 마주하는 장애물과 접촉 시 가압되어 충격을 흡수하도록 형성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 센싱부(120)의 촬영을 위한 관통홀(131)을 구비한다. 여기서, 제1 센싱부(120)는 상기 청소기 본체(110)에 고정되며, 범퍼(130)의 내측에서 관통홀(131)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 로봇 청소기(100)가 주행 중 장애물과 충돌하는 경우에도, 제1 센싱부(120)에는 직접적인 충격이 가해지지 않으므로, 제1 센싱부(120)를 통해 촬영되는 영상 이미지의 손상을 방지할 수 있으며, 충격에 의한 제1 센싱부(120) 자체의 파손도 예방할 수 있다.
또한, 제1 센싱부(120)는, 제1 센싱부(120)의 광축(120a)과 렌즈면(120b)이 교차하는 교차점(OC)이 관통홀(131)의 중심을 지나는 기준선(HC)보다 상부에 위치할 수 있다. 상기 기준선(HC)은, 관통홀(131)의 전체 높이(H') 중 중앙 높이(H'/2)에 형성된다.
또한, 관통홀(131)은, 도 5에 도시된 바와 같이 서로 비대칭으로 형성되는 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(P1)은 제1 센싱부(120)의 광축(120a)과 렌즈면(120b)이 교차하는 교차점(OC)을 기준으로 상부에 형성된다. 그리고, 제2 부분(P2)은 상기 교차점(OC)을 기준으로 하부에 형성되며, 상기 제1 부분(P1)보다 넓은 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 관통홀(131)의 구조에 의하면, 제1 센싱부(120)를 청소기 본체(110)의 최상부에 근접하게 배치시켜 로봇 청소기(100) 전방 상부의 장애물 감지가 가능하고, 전방 하부 영역의 감지 범위를 확장할 수 있다. 또한, 관통홀(131)의 상하 비대칭 형상의 의해, 제1 센싱부(120)의 감지 성능을 확보하고 범퍼(130)의 성능 저하를 억제할 수 있다. 아울러, 관통홀(131)의 크기를 작게 형성하여 범퍼(130)의 성능 저하를 억제할 수 있다.
제1 센싱부(120)는, 제1 센싱부(120)의 광축(120a)이 청소기 본체(110)의 전방 하측을 향하여 경사지게 배치된다. 예를 들어, 제1 센싱부(120)는 바닥영역(G)부터 최상부 높이영역(H)까지 포함하는 영상을 촬영할 수 있는 범위 즉 화각(angle of view)을 갖도록 이루어질 수 있다. 한편, 제1 센싱부(120)는, 로봇 청소기(100)의 주행 또는 정지 상태에서 촬영영역 내에 존재하는 물체에 대한 거리 정보를 포함하는 뎁스 영상(depth image)이 촬영 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱부(120)를 통해 이루어지는 장애물 감지의 정밀도를 보다 높일 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱부(120)는 상기 뎁스 영상을 이용하여 로봇 청소기(100)의 전방에 위치하는 작고 얇은 장애물이나 문턱 등을 감지할 수 있으며, 반사도가 약한 검은색을 띠는 물체나 투명한 물체도 일부분 인식 가능하다.
또한, 제1 센싱부(120)를 통해 촬영되는 영상은 컬러 또는 흑백으로 획득되어 이용될 수 있다.
이와 같은, 제1 센싱부(120)의 구성에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 로봇 청소기(100)의 전방 하부에 발생하는 촬영 불가 영역(dead zone, D)을 줄여 로봇 청소기(100)에 보다 근접한 영역에 존재하는 바닥의(G) 장애물을 감지할 수 있으며, 로봇 청소기(100)의 전방 상측으로는, 로봇 청소기(100)가 통과할 수 없는 높이에 존재하는 장애물을 감지할 수 있다.
한편, 로봇 청소기(100)는 제3 센싱부(180)를 더 포함할 수 있다.
제3 센싱부(180)는, 청소기 본체(110)의 상면으로부터 일정 높이만큼 돌출되어 배치된다. 그리고, 제3 센싱부(180)는, 청소기 본체(110)의 주변으로 레이저를 조사하여 로봇 청소기(100)의 주행 상태 또는 정지 상태에서, 청소기 본체(110)의 주변에 위치하는 벽과 같은 장애물을 감지하도록 이루어진다. 예를 들어, 제3 센싱부(180)는 라이다(LiDAR)로 구성될 수 있다. 상기 라이다는 레이저 펄스를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 대상 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다.
또한, 제1 센싱부(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 청소기 본체의 상하 방향 중앙 높이(H/2)를 기준으로 상부에 배치될 수 있다. 제1 센싱부(120)의 이와 같은 구성에 의하면, 제1 센싱부(120)의 광축(120a)이 청소기 본체(110)의 전방 하측을 향하여 기울어지게 배치된 경우에도, 로봇 청소기(100)의 전방 상측으로 보다 근접한 영역에 존재하는 장애물을 감지하여, 로봇 청소기(100)의 자율 주행 기능이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 범퍼(130)의 전방 측 일면에는 복수의 초음파 센싱부(193)가 배치될 수 있다. 초음파 센싱부(193)는 로봇 청소기(100)의 전방으로 초음파를 보내고 반사되는 초음파를 수신하여 장애물과의 거리, 방향을 감지할 수 있다.
또한, 로봇 청소기(100)는, 청소기 본체(110)의 상측 모서리 부분의 측면과 상면에 대해 각각 경사지게 배치되어 청소기 본체(110)의 측면 방향과 상방을 함께 촬영하는 제4 센싱부(191)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제4 센싱부(191)는, 청소기 본체(110)의 상측 모서리 영역의 일측과 타측에서 각각 경사지게 배치되는 제1 카메라부(191a)와 제2 카메라부(191b)를 구비할 수 있다.
또한, 제어부는 제1 및 제2 카메라부(191a,191b)에서 촬영된 영상을 이용하여 로봇 청소기(100)의 주행 영역 내의 현재 위치를 감지하도록 이루어질 수 있다. 이러한, 로봇 청소기(100)의 위치 감지는 제1 및 제2 카메라부(191a,191b)를 통해 획득하는 영상 정보를 이용하여 SLAM(Simultaneous Localization And Map-Building)작업을 수행하고, 이를 통해 만들어지는 지도 정보를 이용하는 것으로 구현될 수 있다.
한편, 청소기 본체(110)의 내부에는, 도 4에 도시된 바와 같이 로봇 청소기(100)의 흡입부(170)를 통해 청소기 본체(110) 내부로 모여지는 이물질을 수용하기 위한 먼지박스(118)가 배치될 수 있다. 또한, 먼지박스(118)는, 비교적 입자가 큰 이물질과 비교적 입자가 작은 이물질을 각각 집진하도록 구획 형성되는 제1 수용부(118a)와 제2 수용부(118b)를 구비할 수 있다. 또한, 먼지박스(118)의 상부에는 먼지박스(118)의 외부로 배출되는 공기 중의 이물이나 먼지를 필터링하는 먼지필터(119)가 장착될 수 있다.
이하, 도 5와 함께 도 6 내지 도 8을 더 참조하여, 제1 센싱부(120)의 특징에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 로봇 청소기(100)에서, 제1 센싱부(120)를 분리하여 보인 도면이며, 도 8은 도 7에 도시된 제1 센싱부(120)의 분해 사시도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 제1 센싱부(120)는 카메라(121) 및 윈도우(123)를 구비할 수 있다.
카메라(121)는 관통홀(131)을 통해 청소기 본체(110)의 전방을 촬영하도록 이루어진다.
윈도우(123)는, 상기 카메라(121)를 덮도록 배치되고, 청소기 본체(110)의 전방 하측을 향하여 상기 카메라(121)의 기울기(α)와 같은 기울기(β)를 갖도록 배치될 수 있다. 또한, 윈도우(123)는, 특정 파장 영역을 선택적으로 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(123)는 적외선 영역을 선택적으로 투과시키는 물질로 이루어져, 로봇 청소기(100)가 동작하는 환경이 어두운 경우에도 주변 환경에 대한 영상 정보를 일정 부분 제공할 수 있다. 그리고, 윈도우(123)는 특정 파장 영역을 선택적으로 투과시키는 필터층(미도시)을 별도로 구비할 수도 있다.
또한, 카메라(121)와 윈도우(123)는 케이스(125)에 고정되어, 청소기 본체(110)에 장착될 수 있다. 케이스(125)는 중간 부분에 윈도우(123)가 배치되도록 상호 결합되는 프론트 케이스(125a)와 리어 케이스(125b)를 구비할 수 있다. 또한, 리어 케이스(125b)의 후면측으로는 카메라(121)가 배치될 수 있으며, 카메라(121)를 리어 케이스(125b)에 고정시키기 위한 제1 고정부재(121a)가 구비될 수 있다. 그리고, 제1 센싱부(120)는 제1 센싱부(120)를 청소기 본체(110)에 고정시키기 위한 제2 고정부재(125b')를 구비할 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 센싱부(150)의 특징에 대하여 설명한다.
도 9는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 저부를 보인 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 로봇 청소기(100)의 저부측 전단부를 확대한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 제1 사이드 브러시(141) 및 제2 사이드 브러시(142)와, 로봇 청소기(100)의 추락을 방지하기 위한 제2 센싱부(150)를 더 포함한다.
제2 센싱부(150)는 청소기 본체(110)의 저부측에 배치되고, 청소기 본체(110)의 하방으로 광을 조사하여 청소기 본체(110) 하방의 지형을 감지하도록 이루어진다. 예를 들어, 제2 센싱부(150)는 발광부와 수광부를 구비하고, 발광부에서 로봇 청소기(100)의 하방 지면(G)으로 조사된 광이 다시 수광부로 수신되는 시간을 측정하여 제2 센싱부(150)와 바닥(G) 간의 거리를 측정하도록 이루어질 수 있다.
여기서, 제2 센싱부(150)는, 제1 센서(151)와 제2 센서(152)를 구비할 수 있다.
제1 센서(151)와 제2 센서(152)는, 제1 및 제2 센서(151,152)로부터 각각 조사되는 광이 인접하는 상기 제1 및 제2 사이드 브러시(141,142)와 겹치지 않도록, 청소기 본체(110)의 저부측 전단부 중 제1 및 제2 사이드 브러시(141,142) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 센서(151)와 제2 센서(152)는, 청소기 본체(110)의 전방 중심선(FC)으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치될 수 있다.
이와 같은, 제1 및 제2 센서(151,152)의 구조에 의하면, 제1 및 제2 센서(151,152)에서 조사되는 광이 제1 및 제2 브러시(141a,142a)를 포함하는 제1 및 제2 사이드 브러시(141,142)와 같은 로봇 청소기(100)의 다른 구성요소에 의해 방해받지 않고, 로봇 청소기(100)의 하방 지형을 감지하는 기능을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.
한편, 로봇 청소기(100)는 프론트 캐스터(160)를 더 포함할 수 있다.
프론트 캐스터(160)는 청소기 본체(110)의 저부측 전단부 중 제1 및 제2 센서(151,152) 사이에 배치되며, 로봇 청소기(100)의 주행 시 휠 부(117)와 함께 청소기 본체(110)를 지지하며 지면(G)을 따라 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
한편, 프론트 캐스터(160)는 지면(G)을 따라 회전하는 캐스터휠(160a)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 센서(151,152)는, 도 10에 도시된 바와 같이 제 1 기준선(S1)에 배치될 때, 캐스터휠(160a)은 제 1 기준선(S1) 보다 후방부인 제2 기준선(S2) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 로봇 청소기(100)의 주행 중 캐스터휠(160a)이 절벽 지형에 빠지는 상황을 사전에 예방할 수 있다.
또한, 청소기 본체(110)의 저부측 후단부의 양측에는, 상기 프론트 캐스터(160)와 같이 청소기 본체(110)를 지지하며, 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하는 제1 리어 캐스터(161)와 제2 리어 캐스터(162)가 배치될 수 있다.
이와 같은 제1 및 제2 센서(151,152)의 구조에 의하면, 로봇 청소기(100)의 전방 측 절벽 지형 뿐만 아니라, 도 10에 도시된 바와 같이 로봇 청소기(100)의 전방 주행 시에 대각선 방향의 절벽 지형(C)까지도 감지할 수 있다.
한편, 제2 센싱부(150)는, 청소기 본체(110)의 저부측 후단부에 배치되는 제3 센서(153)와, 청소기 본체(110)의 저부측 좌우 양 측에 각각 배치되는 제4 센서(154) 및 제5 센서(155)를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 로봇 청소기(100)의 주행 방향에 관계없이, 로봇 청소기(100)의 하방 지형에 대한 감지 기능을 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 로봇 청소기(100)는, 먼지가 포함된 공기를 흡입하여 청소하도록 구성되고, 도 9에 도시된 바와 같이 청소기 본체(110)의 저부측 전반 영역에 배치되는 흡입부(170)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 흡입부(170)의 구조에 의하면, 바닥(G) 영역 중 구석 부분에 존재하는 이물질에 보다 근접할 수 있어, 청소 효과를 보다 높일 수 있다.
본 발명은 자율 주행 기능을 갖는 로봇 청소기와 관련된 산업 분야에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 자율 주행을 제어하는 제어부를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 고정되며, 상기 청소기 본체의 전방을 촬영하는 제1 센싱부; 및
    상기 청소기 본체의 적어도 일부를 덮도록 배치되며, 장애물과의 접촉 시 가압되어 충격을 흡수하도록 형성되고, 상기 제1 센싱부의 촬영을 위한 관통홀을 구비하는 범퍼를 포함하고,
    상기 제1 센싱부는, 상기 범퍼의 내측에 배치되며, 광축이 상기 청소기 본체의 전방 하측을 향하여 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱부는, 광축과 렌즈면이 교차하는 교차점이 상기 관통홀의 중심을 지나는 기준선 보다 상부에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통홀은,
    상기 교차점을 기준으로 상부에 형성되는 제1 부분; 및
    상기 교차점을 기준으로 하부에 형성되며, 상기 제1 부분보다 넓은 면적을 가지는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱부는, 상기 청소기 본체의 상하 방향 중앙 높이를 기준으로 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱부는,
    카메라; 및
    상기 카메라를 덮도록 배치되며, 상기 청소기 본체의 전방 하측을 향하여 상기 카메라와 같은 기울기를 갖는 윈도우를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윈도우는, 특정 파장 영역을 선택적으로 투과시키는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 저부측 전단부의 양 측에 각각 구비되어 바닥의 먼지를 쓸어주는 제1 사이드 브러시와 제2 사이드 브러시; 및
    상기 청소기 본체의 저부측에 배치되며, 상기 청소기 본체의 하방으로 광을 조사하여 하방의 지형을 감지하는 제2 센싱부를 더 포함하고,
    상기 제2 센싱부는,
    조사되는 광이 상기 제1 및 제2 브러시와 겹치지 않도록, 상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 사이드 브러시 사이에 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하고,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상기 청소기 본체의 전방 중심선으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 센서 사이에 배치되고, 주행 시 상기 청소기 본체를 지지하며 지면을 따라 회전 가능하도록 구성되는 프론트 캐스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제7항에 있어서,
    먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 구성되고, 상기 청소기 본체의 저부측 전반(first half) 영역에 배치되는 흡입부를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 센서는 상기 흡입부 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 센싱부는, 상기 청소기 본체의 저부측 후단부에 배치되는 제3 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 센싱부는, 상기 청소기 본체의 저부측 양 측에 각각 배치되는 제4 센서와 제5 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센싱부는, 촬영영역 내의 물체에 대한 거리 정보를 포함하는 뎁스 영상(depth image)를 촬영하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 범퍼의 전방 측 일면에 배치되고, 상기 청소기 본체의 전방 주변으로 초음파를 보낸 후 반사되는 초음파를 이용하여 상기 청소기 본체의 전방 주변에 위치하는 장애물을 감지하는 초음파 센싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  14. 자율 주행을 제어하는 제어부를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체의 저부측 전단부의 양 측에 각각 구비되어 바닥의 먼지를 쓸어주는 제1 사이드 브러시와 제2 사이드 브러시; 및
    상기 청소기 본체의 저부측에 배치되며, 상기 청소기 본체의 하방으로 광을 조사하여 하방의 지형을 감지하는 제2 센싱부를 포함하고,
    상기 제2 센싱부는,
    조사되는 광이 상기 제1 및 제2 브러시와 겹치지 않도록, 상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 사이드 브러시 사이에 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하고,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상기 청소기 본체의 전방 중심선으로부터 좌우 대칭하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 저부측 전단부 중 상기 제1 및 제2 센서 사이에 배치되고, 주행 시 상기 청소기 본체를 지지하며 지면을 따라 회전 가능하도록 구성되는 프론트 캐스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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