WO2021187723A1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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WO2021187723A1
WO2021187723A1 PCT/KR2020/017730 KR2020017730W WO2021187723A1 WO 2021187723 A1 WO2021187723 A1 WO 2021187723A1 KR 2020017730 W KR2020017730 W KR 2020017730W WO 2021187723 A1 WO2021187723 A1 WO 2021187723A1
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WO
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bumper
cleaner body
shielding plate
guide
shielding
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/017730
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English (en)
French (fr)
Inventor
홍우
이상익
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the present invention relates to a robot cleaner that detects a collision of a bumper using a cliff sensor.
  • robots have been developed for industrial use and have been responsible for a part of factory automation. Recently, the field of application of robots has been further expanded, and not only aerospace robots and medical robots, but also household robots that can be used in general households are being made.
  • a typical example of a household robot is a robot vacuum cleaner.
  • a robot vacuum cleaner performs a vacuum cleaning function that sucks in dust and foreign substances from the floor while autonomously driving in a certain area or a mop cleaning function through mopping.
  • These robot cleaners are generally equipped with a rechargeable battery and an obstacle detection sensor capable of avoiding obstacles while driving, so that they can be cleaned while autonomously driving.
  • the robot cleaner does not avoid the obstacle while driving and collides with the obstacle.
  • the cleaner body is provided with a collision detection unit including a bumper configured to be movable inward upon contact with the obstacle and a sensing means for sensing the inner movement of the bumper.
  • Patent Document 1 discloses a steering control sensor for a robot cleaner that is driven to change steering when reaching the end of a floor surface or meeting an obstacle while driving.
  • the steering control sensor is mounted on the front bottom of the robot vacuum cleaner.
  • the steering control sensor includes a contact member accommodated in the casing and movably elastically supported by a spring, and a photo sensor selectively exposed according to the movement of the contact member.
  • the contact member is movable between an open position and a closed position.
  • the photo sensor may detect light reflected from the bottom surface through the through hole.
  • the contact member is integrated with the bumper, and the bumper must be sufficiently retracted by the effective distance so that the sensor can recognize the bumping operation.
  • Patent Document 2 discloses a robot cleaner.
  • the robot cleaner of Patent Document 2 includes a bumper configured to be movable inwardly by an external force, and a cliff sensor for detecting the terrain below.
  • the cliff sensor includes a light emitting unit and a light receiving unit, and the control unit detects the terrain below by measuring the time the light irradiated downward from the light emitting unit is received by the light receiving unit.
  • the bumper is disposed to cover the cliff sensor in a state in which the bumper is moved inward by an external force, so that the cliff sensor can recognize the bumping operation of the bumper.
  • the present invention was created to solve the problems of the prior art, and the first object of the present invention is to provide a robot cleaner capable of providing a new collision detection structure, unlike the structure in which the inside movement of the bumper covers the cliff sensor as a collision detection means of the bumper. .
  • Another object of the present invention is to provide a robot cleaner capable of improving the sensitivity of bumpers to collision detection.
  • a third object of the present invention is to provide a robot cleaner capable of improving the reliability of bumper collision detection.
  • a robot cleaner includes: a cleaner body including a control unit and a driving wheel whose driving is controlled by the control unit; a bumper mounted on a front portion of the cleaner body to be movable toward the inside of the cleaner body by an external force; a cliff sensor mounted on the inside of an opening opened downwardly on the bottom of the cleaner body to detect the terrain below; and a shielding module disposed at the bottom of the cleaner body to detect a collision between the bumper and the obstacle, wherein the shielding module is in contact with a guide protrusion protruding inward from the bumper so as to be interlocked with the bumper, the cleaner a cam rotatably mounted to the bottom of the body about a rotation axis; and a shielding plate that is rotatably mounted about the rotation shaft while maintaining a phase angle with the cam, selectively exposing the clip sensor.
  • the shielding plate is disposed to cover the cliff sensor by moving the inside of the bumper after the first position and the first position disposed to expose the cliff sensor before the collision between the bumper and the obstacle
  • the reciprocating rotational movement between the second positions, the shielding module may further include an elastic means for restoring the shielding plate from the second position to the first position.
  • the elastic means may be disposed between the bumper and the opening, and may elastically press the shielding plate so that the shielding plate does not overlap the opening in the vertical direction.
  • the shielding module may further include an elastic means for restoring the shielding plate, which rotates according to the inner movement of the bumper, to an original position, and the elastic means may be implemented as a spring.
  • the shielding module may include: an elastic means for restoring the shielding plate, which rotates according to the inner movement of the bumper, to its original position; and a mounting guide installed at the bottom of the cleaner body and guiding the mounting of the shielding module, wherein one side of the elastic means is supported by a first fixing protrusion formed on the mounting guide, The other side may be supported by a second fixing protrusion formed on the shielding plate.
  • the shielding module may further include a hinge coupled to the rotation shaft and connected to the cam and the shielding plate to support the cam and the shielding plate.
  • the cam is formed to be inclined in a direction crossing the front-rear direction and left and right lateral directions with respect to the front or side collision of the bumper and the obstacle, and includes an inclined surface that makes contact with the guide protrusion can do.
  • the distance between the center of the shielding plate and the center of the rotation shaft may be greater than the distance between the contact point of the cam in contact with the guide protrusion and the center of the rotation shaft.
  • the shielding module may further include a mounting guide installed on the bottom surface of the cleaner body and guiding the installation of the shielding module.
  • the mounting guide includes a guide hole for limiting the movement range of the bumper, and the guide protrusion is accommodated in the guide hole according to the inner movement of the bumper in the front-rear direction Or it can move left and right.
  • the bumper further includes a protrusion formed to protrude from the bumper toward the mounting guide, and the mounting guide is the shielding plate disposed not to overlap the opening in the vertical direction.
  • a first accommodating unit for accommodating; and a second accommodating part accommodating the protrusion so as to movably support the protrusion.
  • the mounting guide is disposed between the bumper and the opening, and the mounting guide includes the outside and the inside of the mounting guide so as to partition the first receiving part and the second receiving part.
  • a bulkhead extending in a transverse direction; a first shielding wall extending along an outer edge of the first accommodating part from one end of the partition wall to open the first accommodating part in a direction facing the shielding plate; and a second shielding wall extending from the other end of the partition wall along an inner edge of the second accommodating part to open the second accommodating part in a direction facing the bumper.
  • the cliff sensor may include: a light emitting unit for irradiating light downward of the opening; and a light receiving unit for receiving reflected light.
  • the shielding module may be disposed symmetrically to each other on the left and right sides of the cleaner body with respect to a front-rear center line passing through the center of the cleaner body in the front-rear direction.
  • it may further include a support portion for movably supporting the bumper in the front-rear direction and left and right lateral directions with respect to the cleaner body.
  • the bumper further includes a locking hook formed to protrude inward from the top of the bumper so as to be supported by hanging on the support, and the support part, so that the locking hook is slidable a support body extending along a front edge of the cleaner body; a locking jaw formed to protrude from the front end of the support body so that the locking hook is caught; and a plurality of fitting parts fitting the support body to the cleaner body.
  • the present invention includes a brush module or a mop module mounted to be accommodated in the inside of the cleaner body, and the opening may be formed in front of the brush module or mop module.
  • the mounting guide for guiding the mounting of the shielding module, wherein the mounting guide has a guide hole for limiting the movement range of the guide protrusion, the guide hole,
  • the mounting guide is formed to be inclined from the outside toward the inside toward the rear, and the guide protrusion may rotate the cam by pressing the cam backward.
  • the cliff sensor may be disposed behind the guide hole.
  • the cam may include an inclined surface inclined toward the rear from the inside to the outside of the mounting guide to make contact with the guide protrusion.
  • a collision between the bumper and the obstacle can be detected by selectively exposing the cliff sensor in conjunction with the inner movement of the bumper by a shielding module provided on the lower part of the cleaner body separately from the bumper.
  • the shielding module includes a cam and a shielding plate that rotate with the same phase angle around the same rotational axis.
  • the distance between the center of the shielding plate and the center of the rotation shaft is made larger than the distance between the contact point of the inclined surface of the cam to which the guide projection of the bumper is in contact and the center of the rotation shaft. Due to this, the rotational movement speed of the shielding plate, which rotates to cover the clip sensor, is much faster than the inner movement speed of the bumper. According to this, the sensitivity to the collision detection between the bumper and the obstacle using the cliff sensor is improved.
  • a guide protrusion protruding from the inner surface of the bumper is provided on the bumper, and the shielding module has a guide hole for limiting the movement range of the guide protrusion.
  • the guide hole is formed to be inclined so that the guide protrusion can move the inclined surface of the cam to the rear when the bumper collides with the front as well as when the bumper collides with the side. For this reason, it is possible to increase the reliability of collision detection by inducing the shielding plate to cover the cliff sensor in all collision directions of the bumper.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the exterior of a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1 ;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is an assembly view showing the collision detection unit mounted on the front surface of the cleaner body as viewed from the bottom in FIG. 3 .
  • FIG. 6 is an exploded view of the bumper, the support part, the cliff sensor, and the shielding module (mounting guide, shielding plate, cam) in FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a bottom view showing the mounting guide in FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a bottom view showing the shielding plate, the cam, and the rotation shaft in FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a state in which the shielding module is mounted on the bottom surface of the cleaner body by enlarging IX-IX in FIG. 5 .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a state in which the shielding plate is in the first position to expose the cliff sensor before the collision between the bumper and the obstacle.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along XI-XI in FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a state in which the bumper is in a second position to cover the cliff sensor after the bumper in FIG. 10 collides head-on with the obstacle.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along XIII-XIII in FIG. 12 .
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a state in which the bumper is in a second position to cover the cliff sensor after the bumper in FIG. 10 collides with an obstacle.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the exterior of a robot cleaner according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along II-II in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1 ;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV in FIG. 3 .
  • the robot cleaner is configured to perform a function of cleaning the floor while autonomously driving in a predetermined area.
  • the cleaning of the floor may be understood as a concept including suctioning dust and foreign substances on the floor or mopping the floor.
  • the robot vacuum cleaner is configured to perform a vacuum cleaning function, which sucks air from the floor and separates dust and foreign substances from the sucked air while autonomously driving in a certain area.
  • the robot cleaner is configured to include a cleaner body 100 . Forms the appearance of the cleaner.
  • Various parts, including a control unit for controlling the cleaner, are built-in or mounted in the cleaner body 100 .
  • a circuit board (not shown) constituting the control unit may be disposed on the cleaner body 100 .
  • Various modules for example, a brush module 102 or a mop module (not shown) may be detachably coupled to the cleaner body 100 .
  • a driving wheel 104 is provided on the bottom surface of the cleaner body 100 .
  • the driving wheel 104 is configured to rotate by receiving driving force from a driving motor (not shown).
  • the driving motor may receive a control signal from the controller to control its driving.
  • the driving wheel 104 may be provided on the left and right sides of the bottom surface of the cleaner body 100, respectively.
  • the driving motor may be connected to each driving wheel 104 .
  • the cleaner body 100 may be moved or rotated forward, backward, left and right by the rotation of the driving wheel 104 .
  • An auxiliary wheel 105 may be additionally provided on the bottom surface of the cleaner body 100 .
  • the auxiliary wheel 105 can be distinguished from the driving wheel 104 in that it has only a rolling function for the floor.
  • the auxiliary wheel 105 may support the cleaner body 100 together with the driving wheel 104 .
  • the auxiliary wheel 105 is configured to assist the cleaner body 100 in running.
  • the plurality of auxiliary wheels 105 may be rotatably installed at the respective centers of the front and rear sides of the cleaner body 100 around a lateral center line passing through the centers of the plurality of driving wheels 104 .
  • a battery (not shown) for supplying power to the robot cleaner is mounted on the cleaner body 100 .
  • the battery is configured to be rechargeable, and may be configured to be detachably attached to the bottom of the cleaner body 100 .
  • a sensing unit 103 may be disposed in the cleaner body 100 .
  • the sensing unit 103 may be disposed in front of the cleaner body 100 .
  • the sensing unit 103 may be located at a predetermined height from the front surface of the cleaner body 100 .
  • the sensing unit 103 may be configured to detect an obstacle or a feature in front so that the cleaner body 100 does not collide with the obstacle using ultrasonic waves.
  • the robot cleaner When the robot cleaner is configured to perform a vacuum cleaning function, air containing dust and foreign substances may be sucked through an opening formed in the bottom of the cleaner body 100 .
  • the opening may be equipped with a brush module 102 that sweeps away dust and foreign matter on the floor.
  • the mop module may be detachably coupled to the bottom surface of the cleaner body 100 to replace the separated brush module 102 .
  • the user may selectively mount the brush module 102 or the mop module on the cleaner body 100 according to the purpose of cleaning.
  • the controller may recognize a module mounted on the cleaner body 100 and perform an operation corresponding thereto.
  • the controller may drive a motor and a fan to generate a suction force for sucking air from the floor.
  • the brush module 102 connected to the rotation driving unit may sweep up dust and foreign substances on the floor.
  • control unit may drive the rotation driving unit.
  • the mop module connected to the rotary drive unit is driven by the rotary drive unit to rotate and wipe the floor.
  • the control unit controls not to drive the motor and the fan while the mop module is mounted on the cleaner body 100 .
  • Dust and foreign substances in the air sucked in through the brush module 102 are filtered and collected in a dust container (not shown), and the air in which the dust and foreign substances are separated is discharged to the outside of the cleaner body 100 .
  • a suction flow path (not shown) for guiding air introduced through the opening to the dust container and an exhaust flow path (not shown) for guiding the flow of air from the dust container to the outside of the cleaner body 100 are formed inside the cleaner body 100 .
  • the dust container may be detachably accommodated inside the cleaner body 100 .
  • the dust container may include at least one of a filter and a cyclone for filtering dust and foreign substances in the sucked air.
  • the collision may be mainly performed at the front or left and right ends of the cleaner body 100 .
  • a bumper 110 may be mounted on the front side of the cleaner body 100 in order to mitigate impact when colliding with an obstacle.
  • the bumper 110 may extend long along the left and right circumferences of the cleaner body 100 to cover the front and left and right both ends of the cleaner body 100 .
  • the bumper 110 may extend in the vertical direction of the cleaner body 100 .
  • the bumper 110 has a constant height.
  • the lower end of the bumper 110 may be positioned higher than the bottom of the cleaner body 100 .
  • the upper end of the bumper 110 may be positioned lower than the sensing unit 103 .
  • the bumper 110 may be formed of an elastic material to absorb shock when the cleaner body 100 collides with an obstacle.
  • the bumper 110 is configured to be movably supported in the inner direction of the cleaner body 100 by the support unit 120 when it collides with an obstacle.
  • the support part 120 may support the bumper 110 so that the bumper 110 is movable in the front-rear direction of the cleaner body 100 with respect to the cleaner body 100 .
  • the bumper 110 may be mounted to be suspended with an upper end mounted on the support 120 .
  • a hook 111 on the upper end of the bumper 110 may be formed to protrude above the support part 120 .
  • the rear end of the engaging hook 111 may be formed in a downwardly bent shape to be caught by the support 120 .
  • the engaging hook 111 can be prevented from being separated from the support 120 .
  • the support part 120 may be disposed between the bumper 110 and the front part of the cleaner body 100 .
  • the support part 120 may be formed in a curved shape along the circumference of the front part and left and right sides of the cleaner body 100 .
  • the support part 120 may be configured to include a support body 121 , a locking jaw 122 and a fitting part 123 .
  • the rear end of the support body 121 is supported on the front portion of the cleaner body 100 , and the support body 121 may horizontally extend forward in a cantilever shape.
  • the locking jaw 122 is formed to protrude upward from the front end of the support body 121 so that the locking hook 111 is caught.
  • the locking jaw 122 may extend long along the left and right circumferences of the support unit 120 .
  • the protrusion length of the engaging hook 111 may be formed to correspond to the protrusion length of the support body 121 .
  • At least a portion of the engaging hook 111 is disposed to overlap the support body 121 in the vertical direction.
  • the end of the engaging hook 111 is movable in the front-rear direction on the upper surface of the support body 121 , so that the upper end of the bumper 110 is suspended from the support part 120 and is moved forward and backward by the support part 120 . It may be supported so as to be movable left and right.
  • the fitting part 123 may be provided at the rear end of the support body 121 .
  • a plurality of fitting portions 123 may be disposed to be spaced apart from each other along the circumference of the support body 121 .
  • the fitting portion 123 may be provided with fitting grooves on both left and right side surfaces with the intermediate partition wall interposed therebetween.
  • the fitting portion 123 may be formed in an H or I shape.
  • a plurality of slits may be formed on the front surface of the cleaner body 100 .
  • the middle partition wall of the fitting part 123 is fitted along the slit, and the left and right ends of the slit of the cleaner body 100 are fitted into the fitting grooves on both sides, so that the support part 120 can be coupled to the cleaner body 100 . .
  • a plurality of protrusions 113 may be formed at the lower end of the bumper 110 .
  • the protrusion 113 may be formed to protrude horizontally toward the inside of the cleaner body 100 .
  • the plurality of protrusions 113 may be spaced apart from each other on the left and right sides along the circumference of the bumper 110 .
  • the plurality of protrusions 113 may be symmetrically spaced apart from each other on both sides of the front-rear center line passing through the longitudinal center of the bumper 110 in the front-rear direction.
  • the plurality of protrusions 113 may be symmetrically formed with respect to the front-rear center line.
  • the protrusion 113 may extend along a partial section of the left and right circumferences of the bumper 110 .
  • One side of the protrusion 113 may protrude in a direction of curvature perpendicular to the curved surface of the bumper 110 , and the other side of the protrusion 113 may be formed to protrude obliquely with respect to the curved surface of the bumper 110 .
  • An outer circumferential length of the protrusion 113 may extend longer than an inner circumferential length of the protrusion 113 .
  • the protrusion 113 may have a trapezoidal plate structure.
  • the protrusion 113 may be accommodated on one side of the mounting guide 150 to be described later and movably supported inside the cleaner body 100 by the mounting guide 150 .
  • the protrusion 113 is accommodated in the second receiving portion 153 formed on one side of the mounting guide 150 , it is possible to stably guide the movement of the bumper 110 .
  • the sensing unit 103 detects an obstacle in front of the cleaner main body 100, if there is an obstacle in a blind spot that the sensing unit 103 cannot sense or an obstacle suddenly appears, a collision between the robot cleaner and the obstacle may occur. can occur
  • the cleaner body 100 When such a collision occurs, the cleaner body 100 needs to be controlled so as to be separated from the obstacle through the retreat or change of direction. For this, detection of a collision with an obstacle is required first.
  • FIG. 5 is an assembly view showing the collision detection unit mounted on the front surface of the cleaner body 100 as viewed from the bottom in FIG. 3 .
  • FIG. 6 is an exploded view of the bumper 110, the support unit 120, the cliff sensor 130, and the shielding module 140 (the mounting guide 150, the shielding plate 142, the cam 141) in FIG.
  • FIG. 7 is a bottom view showing the mounting guide 150 in FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a bottom view showing the shielding plate 142 , the cam 141 and the rotation shaft 145 in FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a state in which the shielding module 140 is mounted on the bottom surface of the cleaner body 100 by enlarging IX-IX in FIG. 5 .
  • the opening 101 is formed on the bottom surface of the cleaner body 100 to open downward.
  • the opening 101 may be formed on the left and right sides of the bottom surface of the cleaner body 100 with the brush module 102 or the mop module therebetween.
  • a cliff sensor 130 for detecting the terrain below may be disposed inside the opening 101 .
  • the cliff sensor 130 may be disposed on the opening 101 .
  • the clip sensor 130 may be mounted inside the cleaner body 100 .
  • the cliff sensor 130 may be exposed downward of the cleaner body 100 through the opening 101 .
  • the cliff sensor 130 may include a sensor housing, a housing cover, a light emitting unit 131 , and a light receiving unit 132 .
  • Fastening portions may protrude from both ends of the sensor housing.
  • the fastening part may be formed in the form of a ring having a fastening hole formed therein.
  • the fastening part may fasten both sides of the sensor housing to the cleaner body 100 using a fastening member such as a screw passing through the fastening hole.
  • the housing cover is mounted to cover the open lower part of the sensor housing.
  • the light emitting part 131 is configured to irradiate light (eg, infrared rays) downward of the opening 101 .
  • the light receiving unit 132 is configured to receive reflected light reflected from the floor.
  • the controller may measure the distance between the cliff sensor 130 and the floor by measuring the time taken from when the light is irradiated from the light emitting unit 131 to the completion of reception by the light receiving unit 132 .
  • the reception time of the reflected light is rapidly increased, and when there is a cliff in front, the reflected light is not received by the light receiving unit 132 .
  • the light emitting part 131 may be disposed at an angle with respect to the bottom surface of the cleaner body 100 so that the light emitting unit 131 irradiates light toward the bottom of the front lower side.
  • the cliff sensor 130 can detect the topography of the front and lower sides of the cleaner body 100, and accordingly, it is possible to avoid maneuvering by detecting the topography on the expected path of the cleaner body 100 in advance.
  • the cliff sensor 130 is vertically disposed on the bottom surface of the cleaner body 100 so that the light emitting part 131 is perpendicular to the floor on which the cleaner body 100 is supported. It may be configured to irradiate light.
  • the control unit may change the control of the driving wheel 104 in a preset manner.
  • the controller may control the driving motor to rotate the robot cleaner to drive only one driving wheel 104 or drive both driving wheels 104 in different directions.
  • the controller may drive the driving wheel 104 in the opposite direction so that the robot cleaner moves backward in the reverse direction.
  • the cleaner body 100 is provided with a collision detection unit for detecting a physical collision with an obstacle.
  • the collision detection unit includes the bumper 110 and the cliff sensor 130 described above.
  • the bumper 110 is movably mounted on the support 120 , and the bumper 110 is disposed to protrude forward from the front of the cleaner body 100 in a state where no external force is applied.
  • the bumper 110 is pressed by an external force when it collides with an obstacle so that a part of the bumper 110 is configured to move toward the inside of the cleaner body 100 .
  • the bumper 110 When the bumper 110 is spaced apart from the obstacle, the bumper 110 is moved to the outside of the cleaner body 100, that is, to the front of the cleaner body 100, so that the original position, for example, the bumper 110, is moved to the cleaner body ( 100) is returned to the position protruding forward from the front side.
  • an elastic member (not shown) may be disposed between the bumper 110 and the cleaner body 100 .
  • the elastic member may be configured to elastically press the bumper 110 to the outside of the cleaner body 100 .
  • the bumper 110 may be elastically supported by the cleaner body 100 to be movable inwardly.
  • the bumper 110 may be provided with an elastic support 120 elastically supported by the cleaner body 100 .
  • an elastic support 120 elastically supported by the cleaner body 100 .
  • sensing means for detecting the inner movement of the bumper 110 for example, a micro switch and an infrared sensor, are provided inside the bumper 110 .
  • a micro switch and an infrared sensor are provided inside the bumper 110 .
  • problems such as an increase in production cost due to the sensing means and an increase in the volume of the cleaner body 100 due to the mounting of the sensing means.
  • the present invention provides the above-described cliff sensor 130 and the shielding module 140 as means for detecting the inner movement of the bumper 110 upon collision with an obstacle.
  • the plurality of shielding modules 140 may be disposed symmetrically to each other on both sides of the front-rear center line passing through the center of the cleaner body 100 in the front-rear direction.
  • the plurality of shielding modules 140 may be disposed adjacent to the left and right both ends of the bumper 110 , respectively.
  • the shielding module 140 is configured to selectively expose the cliff sensor 130 in conjunction with the bumper 110 .
  • the shielding module 140 may include a mounting guide 150 , a cam 141 , a shielding plate 142 , a rotating shaft 145 , and an elastic means 146 .
  • the mounting guide 150 may be formed in the form of an arc-shaped plate.
  • the mounting guide 150 is mounted on the bottom surface of the cleaner body 100 .
  • the coupling portion 1501 may be formed to protrude from the front end and the rear end in the circumferential direction of the mounting guide 150 .
  • a coupling hole may be formed inside the coupling part 1501 .
  • the coupling part 1501 may fasten the mounting guide 150 and the cleaner body 100 by penetrating a coupling part such as a screw through the coupling hole.
  • the mounting guide 150 may be disposed between the bumper 110 and the opening 101 .
  • An outer peripheral edge of the mounting guide 150 may be disposed adjacent to the bumper 110 , and an inner peripheral edge of the mounting guide 150 may be disposed adjacent to the opening 101 .
  • the first accommodating part 151 may be concavely formed on one side of the mounting guide 150
  • the second accommodating part 153 may be concavely formed on the other side of the mounting guide 150
  • the first accommodating part 151 and the second accommodating part 153 may be partitioned by a partition wall 154 .
  • the first accommodating part 151 is configured to accommodate the cam 141 and the shielding plate 142 .
  • the cam 141 is made to contact the bumper 110 .
  • the shielding plate 142 is configured to selectively expose the clip sensor 130 .
  • the cam 141 and the shielding plate 142 are configured to rotate together around the same rotation shaft 145 .
  • the cam 141 and the shielding plate 142 may be connected to each other by a hinge part 143 surrounding the rotation shaft 145 .
  • the hinge part 143 may be formed in a ring shape.
  • a hinge hole may be formed inside the hinge part 143 .
  • the hinge part 143 may be hinge-coupled to the rotation shaft 145 by penetrating the rotation shaft 145 through the hinge hole.
  • the cam 141 and the shielding plate 142 may extend in a rotational radial direction with a predetermined phase angle therebetween.
  • the phase angle may be an acute angle smaller than 90 degrees.
  • One side of the cam 141 may be supported by being connected to one side of the hinge part 143 .
  • One side of the shielding plate 142 may be supported by being connected to the other side of the hinge part 143 .
  • One side of the hinge part 143 may be positioned in front of the other side of the hinge part 143 toward the bumper 110 .
  • a connection part may extend between the shielding plate 142 and the hinge part 143 , and the shielding plate 142 and the hinge part 143 may be connected to each other by the connection part.
  • the connection part may extend in a curved shape to surround one edge of the opening 101 .
  • the cam 141 may be formed in a right-angled triangle shape. Among the corners of the cam 141 , a corner portion that meets at a right angle may be connected to the hinge unit 143 .
  • the edge surface of the cam 141 may be composed of three surfaces, that is, an inclined surface 1411 , a bottom surface 1412 , and a height surface 1413 .
  • the inclined surface 1411 is inclined with respect to the bottom surface 1412 and the height surface 1413 .
  • the inclined surface 1411 is made to contact the guide protrusion 112 formed to protrude from the bumper 110 .
  • the guide protrusion 112 may be integrally connected to the bumper 110 by a connecting rib.
  • the connecting rib may include a first connecting rib and a second connecting rib.
  • the first connection rib may extend from the inner surface of the bumper 110 toward the inner side of the cleaner body 100 in the direction of the radius of curvature of the bumper 110 .
  • the second connecting rib may be formed to extend in the circumferential direction from the inner end of the first connecting rib.
  • the guide protrusion 112 is formed to protrude downward from the second connecting rib.
  • the guide protrusion 112 may be formed in various shapes, such as a rectangular shape, a circular cross-sectional shape, and the like.
  • the three surfaces of the cam 141 may extend in the following directions from the initial position before the bumping operation of the bumper 110 occurs (see FIG. 8 ).
  • the bottom surface 1412 may extend in the left and right lateral directions of the cleaner body 100 .
  • the height surface 1413 may extend in the front-rear direction of the cleaner body 100 .
  • the inclined surface 1411 may extend to be inclined in a direction crossing the bottom surface 1412 and the height surface 1413 .
  • the length of the bottom surface 1412 may be longer than the length of the height surface 1413 .
  • the inclined surface 1411 is in contact with the guide protrusion 112 of the bumper 110 to interlock with the movement of the bumper 110 .
  • the inclined surface 1411 extends in a direction crossing the moving direction of the guide protrusion 112 .
  • Both side corners of the inclined surface 1411 meeting the bottom surface 1412 and the height surface 1413 may be rounded in a curved shape.
  • the cam 141 when the bumper 110 collides with an obstacle, the cam 141 can be rotated about the rotation shaft 145 no matter which direction the guide protrusion 112 is pressed against the inclined surface 1411 .
  • the inclined surface 1411 of the cam 141 may serve to convert the linear motion of the guide protrusion 112 into the rotational motion of the cam 141 .
  • the shielding plate 142 may be formed in a rectangular plate shape.
  • the shielding plate 142 may be formed to be smaller than the opening area of the opening 101 .
  • Each corner of the shielding plate 142 may be formed to be rounded in a curved shape.
  • the shielding plate 142 may be connected to the hinge part 143 by a connection part.
  • One side of the connection part may be connected to one corner of the shielding plate 142 , and the other side of the connection part may extend to be connected to the other side of the hinge part 143 .
  • the shielding plate 142 can selectively expose the cliff sensor 130 before and after the collision between the bumper 110 and the obstacle.
  • it is arranged to be reciprocally rotatable between the first position and the second position about the rotation shaft 145 .
  • the first position is the position of the shielding plate 142 in a state before the bumper 110 collides with the obstacle.
  • the shielding plate 142 is disposed so as not to overlap the opening 101 in the vertical direction.
  • One side of the shielding plate 142 may be disposed on a boundary line of one side of the opening 101 .
  • the shielding plate 142 may expose the clip sensor 130 . Since the cliff sensor 130 receives the reflected light reflected from the floor after irradiating the light downward through the opening 101 , it does not recognize the inner movement (bumping operation) of the bumper 110 .
  • the second position is the position of the shielding plate 142 in the state after the bumper 110 collides with the obstacle.
  • the shielding plate 142 is disposed to overlap the opening 101 in the vertical direction.
  • the shielding plate 142 may cover the clip sensor 130 .
  • the cliff sensor 130 receives the reflected light reflected by the shielding plate 142 before the light reaches the floor, so that the bumper 110 moves inside (bumping). action) can be recognized.
  • the controller recognizes the bumping operation.
  • the reception time of the reflected light by the shielding plate 142 may be shorter than the reception time of the reflected light by the step.
  • the height between the shielding plate 142 and the bottom surface is located higher than the height of the top of the step that can pass through the lower part of the bumper 110 .
  • the distance between the outermost portion of the shielding plate 142 furthest from the center of the rotation shaft 145 is between the contact point of the inclined surface 1411 of the cam 141 to which the guide protrusion 112 is in contact and the center of the rotation shaft 145 . longer than the distance
  • the distance between the outermost portion of the shielding plate 142 furthest from the center of the rotation shaft 145 is the contact point of the inclined surface 1411 of the cam 141 to which the guide protrusion 112 is in contact and the rotation shaft 145 .
  • the rotational movement distance of the shielding plate 142 for the same time is greater than the movement distance of the guide protrusion 112 , so that the moving speed of the shielding plate 142 is the bumper 110 .
  • the recognition speed of the inner movement of the bumper 110 can be increased.
  • the amount of rotation of the shielding plate 142 for the same time is much greater than the amount of rotation of the cam 141 by the pressure of the guide protrusion 112 , so that the inner movement of the bumper 110 . It can improve the sensitivity to perception.
  • the second accommodating part 153 is configured to accommodate the protrusion 113 protruding from the lower side of the bumper 110 .
  • the second accommodating part 153 may be formed in a flat plate shape.
  • the protrusion 113 may also be formed in a flat plate shape.
  • the protrusion 113 may be in surface contact with the second accommodating part 153 .
  • the protrusion 113 is made to be slidable along the second accommodating part 153 when the bumper 110 moves inside.
  • the mounting guide 150 may guide the mounting of the bumper 110 to improve assembly.
  • the second accommodating part 153 may be disposed in front of the first accommodating part 151 in the circumferential direction.
  • the partition wall 154 may be disposed between the first accommodating part 151 and the second accommodating part 153 .
  • the partition wall 154 may extend in a direction crossing the outer edge portion and the inner edge portion of the mounting guide 150 .
  • the first accommodating part 151 and the second accommodating part 153 may be formed to open in opposite directions to each other.
  • the first accommodating part 151 is opened to face the protrusion direction of the protrusion 113 of the bumper 110 .
  • a portion of the protrusion 113 of the bumper 110 may be disposed to overlap the first accommodating part 151 in the vertical direction.
  • the second receiving part 153 is the cam 141 and the shielding plate 142 . It may be formed to be opened in the rotational direction of the (a direction covering the clip sensor 130).
  • the first shielding wall 155 may extend from one end (outside) of the partition wall 154 toward one end (rear end) of the mounting guide 150 along the outer edge of the mounting guide 150 .
  • the first shielding wall 155 is configured to block the outer boundary of the first accommodating part 151 .
  • the first shielding wall 155 is configured to open an inner boundary of the first accommodating part 151 .
  • the second shielding wall 156 may extend from the other end (inside) of the partition wall 154 toward the other end (front end) of the mounting guide 150 along the inner edge of the mounting guide 150.
  • the second shielding wall 156 ) is made to block the inner boundary of the second receiving portion 153.
  • the second shielding wall 156 is made to open the outer boundary of the second receiving portion (153).
  • the first shielding wall 155 may block the cam 141 and the shielding plate 142 from leaving the first accommodating part 151 to the outside of the first accommodating part 151 .
  • the protrusion 113 is excessively inserted into the second accommodating part 153 when the bumper 110 moves inside, and the second accommodating part 153 is separated from the inside of the cleaner body 100 . can be prevented from becoming
  • the mounting guide 150 has a guide hole 152 for limiting the movement range of the guide protrusion 112 .
  • the guide hole 152 may be formed to vertically penetrate through the first accommodating part 151 .
  • the guide hole 152 may be disposed to overlap the guide protrusion 112 in the vertical direction.
  • the guide protrusion 112 may pass through the guide hole 152 to be inserted into the first accommodating part 151 .
  • the guide protrusion 112 passing through the guide hole 152 is made to contact the inclined surface 1411 of the cam 141 inside the first receiving part 151 .
  • the guide hole 152 may be formed in a trapezoidal shape.
  • the guide hole 152 may be formed to have a width in the circumferential direction that becomes wider from the outside to the inside of the mounting guide 150 .
  • An inner side of the circumferential surface of the guide hole 152 may be formed to be inclined with respect to an outer side of the circumferential surface.
  • the guide hole 152 may be formed to have a radial width that becomes wider from the front to the rear of the mounting guide 150 .
  • the guide protrusion 112 not only limits the unnecessary movement range of the guide protrusion 112 , but also when the guide protrusion 112 presses the inclined surface 1411 of the cam 141 , the guide for sufficiently transmitting the pressing force to the inclined surface 1411 .
  • An effective distance of the protrusion 112 may be secured.
  • the mounting guide 150 includes a shaft coupling part 1502 for coupling with the rotation shaft 145 .
  • the shaft coupling part 1502 may be formed to protrude in a circular ring shape from the inner surface of the mounting guide 150 .
  • a through hole in the shaft coupling part 1502 may be formed to penetrate in the vertical direction.
  • the shaft coupling portion 1502 and the hinge portion 143 of the mounting guide 150 may be disposed to overlap in the vertical direction.
  • the rotation shaft 145 may be formed in a tube shape.
  • the rotating shaft 145 may be inserted and coupled to the hinge hole of the hinge part 143 and the through hole of the shaft coupling part 1502 .
  • the rotating shaft 145 may be configured to be rotatably supported by the cleaner body 100 with respect to the shaft coupling part 1502 together with the hinge part 143 .
  • the shielding module 140 includes an elastic means 146 for restoring the shielding plate 142 to its original position.
  • the resilient means 146 is configured to restore the shielding plate 142 from the second position (occludes the clip sensor 130) to the first position (exposes the clip sensor 130).
  • the elastic means 146 may be implemented as a spring.
  • One end of the spring may be fixed to the mounting guide 150 .
  • the other end of the spring may be fixed to the shielding plate 142 .
  • the first fixing protrusion 157 is formed to protrude from the first shielding wall 155 of the mounting guide 150 , so that one end of the spring may be fixed to the first fixing protrusion 157 .
  • the present invention is not limited thereto, and one end of the spring may be fixed to the cleaner body 100 .
  • the second fixing protrusion 158 is formed to protrude from the shielding plate 142 , and the other end of the spring may be fixed to the second fixing protrusion 158 .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a state in which the shielding plate 142 is in the first position to expose the cliff sensor 130 before the collision between the bumper 110 and the obstacle.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along XI-XI in FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a conceptual view illustrating a state in which the bumper 110 is in the second position so that the shielding plate 142 covers the cliff sensor 130 after the frontal collision with the obstacle in FIG. 10 .
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along XIII-XIII in FIG. 12 .
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a state in which the bumper 110 is in the second position so that the shielding plate 142 covers the cliff sensor 130 after a side collision with an obstacle in FIG. 10 .
  • the shielding plate 142 exposes the cliff sensor 130 downward through the first position, that is, the opening 101 .
  • the light emitting unit 131 of the cliff sensor 130 irradiates light to the lower terrain, and the light receiving unit 132 of the cliff sensor 130 receives the reflected light reflected from the lower terrain. do.
  • the control unit may receive a detection signal from the cliff sensor 130 and measure the time received by the light receiving unit 132 to detect the terrain below.
  • the bumper 110 collides head-on with the obstacle, the bumper 110 is pushed rearward.
  • the guide protrusion 112 of the bumper 110 contacts the inclined surface 1411 of the cam 141 while being accommodated in the guide hole 152 of the mounting guide 150 to press the cam 141 backward.
  • the cam 141 rotates clockwise based on the drawing about the rotation shaft 145 .
  • the shielding plate 142 rotates from the first position to the second position while maintaining a constant phase angle with the cam 141 about the rotation shaft 145 .
  • the first position is a position where the cliff sensor 130 is exposed through the opening 101
  • the second position is a position where the cliff sensor 130 is covered by the shielding plate 142 .
  • the shielding plate 142 and the clip sensor 130 may be disposed to overlap in the vertical direction.
  • the cover plate 142 may cover at least a portion of the opening 101 to cover the cliff sensor 130 .
  • the light emitting part 131 of the cliff sensor 130 irradiates light to the shielding plate 142 , and the light receiving part 132 of the cliff sensor 130 is reflected from the shielding plate 142 . receive reflected light.
  • the shielding plate 142 is positioned higher than the lower terrain (the floor on which the vacuum cleaner runs).
  • the control unit receives the detection signal from the cliff sensor 130, measures the time received by the light receiving unit 132, compares the preset time value with the measured time value, and the measured time value is abruptly smaller than the preset time value. If it is determined that it is lost, it can be recognized that the bumper 110 has collided with the obstacle head-on.
  • the distance h between the center of the shielding plate 142 and the center of the rotation shaft 145 is the distance between the contact point of the inclined surface 1411 of the cam 141 with the guide protrusion 112 and the center of the rotation shaft 145 ( g) more than twice as large.
  • the rotational movement distance (amount of rotation) of the shielding plate 142 is much larger than the rotational movement distance (amount of rotation) of the cam 141 pressed by the guide protrusion 112, so that the rotational speed of the shielding plate 142 is It is much faster than the rotation speed of (141).
  • the sensitivity of collision detection using the cliff sensor 130 may be improved.
  • the guide protrusion 112 of the bumper 110 moves from right to left based on the drawing in a state accommodated in the guide hole 152 , but the guide hole 152 ) is formed to be inclined from right to left rearward, and the guide protrusion 112 is guided by the guide hole 152 to move from right to left rearward.
  • the side collision between the bumper 110 and the obstacle is different from the front collision between the bumper 110 and the obstacle in that the moving direction of the guide protrusion 112 is guided by the guide hole 152 and moves from right to left rearward.
  • the shielding module 140 provided in the lower part of the cleaner body 100 separately from the bumper 110 interlocks with the inner movement of the bumper 110 to selectively expose the cliff sensor 130 . , a collision between the bumper 110 and an obstacle may be detected.
  • the shielding module 140 includes a cam 141 and a shielding plate 142 that rotate with the same phase angle around the same rotational shaft 145 .
  • the distance between the center of the shielding plate 142 and the center of the rotation shaft 145 is compared to the distance between the center of the rotation shaft 145 and the contact point of the inclined surface 1411 of the cam 141 to which the guide protrusion 112 of the bumper 110 is in contact. made bigger For this reason, the rotational movement speed of the shielding plate 142 rotating to cover the clip sensor 130 is much faster than the inner movement speed of the bumper 110 . Accordingly, the sensitivity to the collision detection between the bumper 110 and the obstacle using the cliff sensor 130 is improved.
  • a guide protrusion 112 protruding from the inner surface of the bumper 110 is provided on the bumper 110
  • the shielding module 140 is provided with a guide hole 152 for limiting the movement range of the guide protrusion 112 .
  • the guide hole 152 is inclined so that the guide protrusion 112 can move the inclined surface 1411 of the cam 141 to the rear during a frontal collision of the bumper 110 as well as a side collision of the bumper 110 . Accordingly, the blinding plate 142 is induced to cover the cliff sensor 130 in all collision directions of the bumper 110, thereby increasing the reliability of collision detection.

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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
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.

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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