KR20000002305A - 로봇청소기용 주행로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇청소기용 주행로봇에 관한 것으로, 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출됨과 더불어 상부에 설치된 핸디청소기(200)와 연통되는 흡인관(102)을 통해 먼지등이 유입되도록 흡입부(101)를 갖춘 로봇청소기용 주행로봇에 있어서, 상기 흡입부에 상부가 상하로 슬라이드되도록 탄력적으로 끼워짐과 더불어하부 양단이 구름마찰하면서 청소바닥면의 먼지 등을 유입할 수 있도록 연통된 흡입장치(600)가 설치된 구조로, 문턱과 같은 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있음은 물론 장애물의 통과가 용이하도록 된 것이다.

Description

로봇청소기용 주행로봇

본 발명은 로봇청소기용 주행로봇에 관한 것으로, 특히 문턱과 같은 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있음은 물론, 장애물을 쉽게 통과할 수 있도록 된 로봇청소기용 주행로봇에 관한 것이다.

일반적으로 로봇청소기란 사용자가 조작하지 않아도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇청소기는 거리센서를 통해 청소구역내에 설치된 가구나 사무용품, 벽 등의 장애물까지의 거리를 판별하고, 이에 따라 로봇청소기의 좌륜모터와 우륜모터를 선택적으로 구동시킴으로써, 스스로 방향을 전환해가면서 청소구역을 청소한다.

종래 로봇청소기의 제어장치는 도 1에 도시된 것과 같이, 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)로 이루어진 로봇청소기와 개인용 컴퓨터(500)로 이루어지는 한편, 상기 로봇청소기와 개인용 컴퓨터(500)에는 무선통신 가능하도록 안테나(180,510) 및 무선송수신부(미도시)가 각각 구비되어 있다.

도 2는 종래 로봇청소기를 나타내는 개략적인 정면도이고, 도 3은 도 2의 배면도로서, 본 발명에 따른 로봇청소기는, 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)로 이루어지는데, 상기 핸디청소기(200)는 상기 주행로봇(100)와 결합/분리 가능하도록 되어 있고, 상기 주행로봇(100)에는 먼지등의 이물질을 흡입하기 위한 흡입부(101)와 흡입관(102), 주행로봇(100)의 주행 안정성을 높이기 위한 뒷바퀴(103), 주행로봇(100)의 밧데리(미도시)로 충전용 전원을 공급하기 위한 전원단자(104)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 흡입관(102)은 상기 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시 상기 핸디청소기(200)의 흡입구(미도시)와 상기 흡입부(101)를 연통시키도록 형성되어 있다.

여기서 상기 흡입부(101)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 주행로봇(100)의 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출된 연장돌기(101a)와 이 연장돌기의 중앙에 상기 흡인관(102)과 연통되어 상기 핸디청소기(200)의 흡입력에 의해 먼지와 이물질이 유입되도록 4각구멍(101a)이 형성된 구조로 되어 있다.

또한, 상기 주행로봇(100)의 전면에는 장애물을 감지하기 위한 복수개의 적외선송신소자(106)와 적외선수신소자(107)로 이루어진 와이드센서(105)가 구비되어 있고, 상기 주행로봇(100)의 상부에는 CCD카메라(110)와 레이저광송출소자(130) 및 안테나(180)가 구비되어 있으며, 상기 주행로봇(100)의 하부에는 좌륜(141)과 우륜(156)을 각각 구동시키는 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)와, 상기 좌륜모터(140)와 우륜모터(155)의 회전상태를 감지하는 좌륜엔코더(150)와 우륜엔코더(165)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 핸디청소기(200)에는 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시 상기 주행로봇(100)의 흡입관(102)과 연통되는 흡입구(미도시)와, 흡입력을 발생하는 흡입모터(미도시) 및, 상기 흡입모터에 의해 발생된 흡입력에 의해 흡입된 먼지등의 이물질이 저장되는 집진실(미도시)이 구비되어 있다.

한편, 로봇청소기를 도 5를 참조로 설명하면, 주행로봇(100)과, 핸디청소기(200) 및, 상기 핸디청소기(200)를 상기 주행로봇(100)에 결합시 상기 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)를 전기적으로 연결하는 전원콘넥터(302)와 제어신호콘넥터(304)로 이루어진 콘넥터부(300)를 포함하는 로봇청소기와, 개인용 컴퓨터(500)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 주행로봇(100)은, 와이드센서(105)와, CCD카메라(110), CCD카메라구동부(115), 카메라모터(120), 카메라모터구동부(125), 레이저광송출소자(130), 레이저광송출소자구동부(135), 좌륜모터(140), 좌륜모터구동부(145), 좌륜엔코더(150), 우륜모터(155), 우륜모터구동부(160), 우륜엔코더(165), 주행로봇 제어부(170), 주행로봇 밧데리(175), 안테나(180) 및, 제1무선송수신부(185)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 와이드센서(105)는 주행로봇(100)의 전면에 위치한 장애물을 감지하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하는 것으로, 가로로 배열된 복수개의 적외선송신소자(106)와, 이 적외선송신소자(106)에서 송출된 적외선이 장애물에 반사된 적외선을 수신하는 적외선수신소자(107)로 이루어져 있다.

상기 CCD카메라구동부(115)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 상기 CCD카메라(110)를 구동시켜 CCD카메라(110)가 청소구역의 주변환경을 촬영하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 하고, 상기 카메라모터구동부(125)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 상기 카메라모터(120)를 구동시켜 상기 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 소정각도로 회전시키도록 되어 있다.

상기 카메라모터(120)는 상기 주행로봇 제어부(170)가 원하는 각도로 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 정확하게 회전시키기 용이하도록 스텝핑모터로 구현된다.

그리고, 상기 레이저광송출소자구동부(135)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 레이저광송출소자(130)를 구동시켜 상기 CCD카메라(110)가 촬영하는 청소영역의 주변환경에 레이저광포인트를 형성시키도록 되어 있다.

이때, 상기 레이저광송출소자(130)는 상기 CCD카메라(110)와 일체로 회전하도록 고정되어 있음과 동시에 상기 CCD카메라(110)가 촬영하는 주변환경에 레이저광포인트를 형성하도록 전면을 향해 소정각도로 고정되어 있다.

상기 좌륜모터구동부(145) 및 우륜모터구동부(160)는 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어에 따라 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)를 구동시켜 주행로봇(100)을 주행시키도록 되어 있고, 상기 좌륜엔코더(150) 및 우륜엔코더(165)는 상기 좌륜모터(140) 및 우륜모터(155)의 회전상태를 감지하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 설치되어 있다.

상기 주행로봇 제어부(170)는 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)에 결합된 상태에서 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 상기 핸디청소기(200)의 청소기 제어부(220)로부터 청소시작신호를 입력받아 주행로봇(100)의 전체 동작을 제어하도록 되어 있는 것으로, 상기 청소기 제어부(220)로부터 청소시작신호가 입력되면 레이저광송출소자구동부(135)를 제어하여 레이저광송출소자(130)가 주변환경을 향해 레이저광을 송출하도록 하고, 상기 CCD카메라구동부(115) 및 카메라모터구동부(125)를 제어하여 CCD카메라(110) 및 레이저광송출소자(130)를 소정각도로 회전시키면서 청소구역의 주변환경을 촬영하고, 상기 CCD카메라(110)가 촬영한 영상데이터를 상기 제1무선송수신부(185)로 입력하는 한편, 상기 제1무선송수신부(185)로부터 영상데이터 분석결과를 입력받아 주행로봇(100)의 전체동작을 제어한다.

또, 상기 주행로봇 제어부(170)는 주행로봇(100)을 주행시킬 때, 상기 와이드센서(105)와, 좌륜엔코더(150), 우륜엔코더(165)로부터 입력된 신호에 따라 좌륜모터구동부(145) 및 우륜모터구동부(160)를 제어하여 주행로봇(100)이 주행경로를 따라 정확하게 주행하도록 제어한다.

그리고, 상기 주행로봇 밧데리(175)는 충전용 전원단자(104)를 통해 외부 충전장치로부터 전원을 입력받아 충전하였다가 상기 주행로봇(100)을 구동시키는데 필요한 전원을 공급함과 동시에, 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)에 결합되면 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 상기 핸디청소기(200)로 전원을 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 제1무선송수신부(185)는 상기 CCD카메라(110)에 의해 촬영된 영상데이터를 상기 주행로봇 제어부(170)로부터 입력받아 안테나(180)를 통해 개인용 컴퓨터(500)로 송신하고, 상기 개인용 컴퓨터(500)로부터 송신된 영상데이터 분석결과를 안테나(180)를 통해 수신하여 상기 주행로봇 제어부(170)로 입력하도록 되어 있다.

한편, 상기 핸디청소기(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 조작부(205)와 흡입모터(210), 흡입모터구동부(215), 청소기 제어부(220) 및, 청소기 밧데리(225)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 조작부(205)는 사용자의 조작에 따라 핸디청소기(200)를 동작시키는 위한 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하도록 되어 있고, 상기 청소기 제어부(220)는 상기 조작부(205)로부터 청소시작신호가 입력되면 흡입모터(210)를 구동시키도록 흡입모터구동부(215)를 제어함과 동시에 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 상기 주행로봇 제어부(170)로 청소시작신호를 입력하는 한편, 상기 주행로봇 제어부(170)로부터 청소완료신호가 입력되면 흡입모터(210)를 정지시키도록 흡입모터구동부(215)를 제어한다.

상기 흡입모터 구동부(215)는 상기 청소기 제어부(220)의 제어에 따라 흡입모터(210)를 구동시켜 흡입력을 발생시키고, 상기 청소기 밧데리(225)는 상기 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 상기 주행로봇(100)의 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원을 공급받아 충전되도록 되어 있다.

한편, 상기 개인용 컴퓨터(500)는 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나(510)와, 제2무선송수신부(515) 및, 데이터처리부(520)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 제2무선송수신부(515)는 상기 제1무선송수신부(185)로부터 송신된 영상데이터를 안테나(510)를 통해 수신하여 데이터처리부(520)로 입력하고, 상기 데이터처리부(520)로부터 입력된 영상데이터 분석결과를 안테나(510)를 통해 상기 제1무선송수신부(185)로 송신하도록 되어 있다.

상기 데이터처리부(520)는 상기 제2무선송수신부(515)로부터 영상데이터를 입력받아 영상데이터를 분석하고, 영상데이터 분석결과를 상기 제2무선송수신부(515)로 입력하는 것으로, 상기 제2무선송수신부(515)로부터 영상데이터를 입력받아 영상에 형성된 레이저광포이트의 높이에 따라 주변환경까지의 거리를 측정하고, 이와 같이 측정된 복수개의 거리정보로부터 청소구역의 형태를 인식하여 주행로봇(100)의 주행경로를 결정하고, 상기 주행경로를 상기 제2무선송수신부(515)로 입력하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 로봇청소기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시키면, 콘넥터부(300)의 전원콘넥터(302)를 통해 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)의 전원라인이 서로 접속되고, 콘넥터부(300)의 제어신호콘넥터(304)를 통해 주행로봇(100)과 핸디청소기(200)의 신호라인이 서로 접속된다.

상기와 같이 주행로봇(100)에 핸디청소기(200)가 결합되면 상기 주행로봇(100)의 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원이 전원콘넥터(302)를 통해 핸디청소기(200)로 공급되는데, 이때 핸디청소기(200)의 청소기 밧데리(225)가 전원콘넥터(302)에 접속되어 있음에 따라 상기 주행로봇 밧데리(175)로부터 전원을 공급받아 충전된다.

이와 같이 청소기 밧데리(225)가 충전됨에 따라 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)으로부터 분리시키더라도 상기 청소기 밧데리(225)에 충전된 전원에 의해 핸디청소기(200)가 독립적으로 동작할 수 있다.

즉, 핸디청소기(200)가 주행로봇(100)으로부터 분리된 상태에서, 사용자가 조작부(205)를 조작하여 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하면 상기 청소기 제어부(220)는 흡입모터(210)를 구동하도록 흡입모터구동부(215)를 제어하고, 이에 따라 흡입모터구동부(215)가 청소기 밧데리(225)의 전원을 흡입모터(210)로 공급함으로써, 흡입모터(210)를 구동시켜 핸디청소기(200)를 동작시키는 것이다.

한편, 핸디청소기(200)를 주행로봇(100)에 결합시킨 상태에서, 사용자가 조작부(205)를 조작하여 청소시작신호를 청소기 제어부(220)로 입력하면 핸디청소기(200)와 주행로봇(100)이 주행로봇 제어부(170)의 제어신호에 의해 동작하게 된다.

이때 상기 흡입부(101)는 청소바닥면과 일정간격을 유지하면서 바닥면의 이물질이 상기 핸디청소기(200)로 집진되도록 하는 입구역할을 하게 된다.

그러나, 이러한 흡입부는 바닥면과 일정간격을 두고 돌출되어 있기 때문에 문턱과 같은 곳을 넘을 수 없음은 물론, 넘는다 하더라도 충격을 감쇠하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 흡입부 및 흡입관에 탄력적으로 슬라이드되도록 연통되어 먼지 등을 흡입할 수 있음은 물론 좌우측은 회전가능하도록 외륜이 설치된 흡입장치가 설치되어, 문턱과 같은 장애물의 통과가 용이함은 물론 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있도록 된 로봇청소기용 주행로봇를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 로봇청소기용 제어장치의 개략도,

도 2는 종래 로봇청소기용 주행로봇의 개략적인 정면도,

도 3은 도 2의 배면도,

도 4는 도 2의 흡입부를 나타내는 상세도,

도 5는 종래 로봇청소기 제어장치의 개략적인 블록도,

도 6은 본 발명에 따라 로봇청소기용 주행로봇에 흡입장치가 설치된 상태를 나타내는 요부단면도,

도 7은 도 6의 A - A선 단면도,

도 8은 도 6의 B - B선 단면도로 문턱을 넘을 때를 설명하는 설명도,

도 9는 본 발명의 흡입장치가 흡입관에 설치되는 다른 실시예를 나타내는 요부단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 주행로봇 101 : 흡입부

101a: 연장돌기 101b: 4각구멍

102 : 흡입관 200 : 핸디청소기

600 : 흡입장치 610 : 고정내륜

611,631: 장공 612 : 원주돌기

613 : 반구돌기 620 : 탄성부재

630 : 외륜 632 : 내주돌기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출됨과 더불어 상부에 설치된 핸디청소기와 연통되는 흡인관을 통해 먼지등이 유입되도록 흡입부를 갖춘 로봇청소기용 주행로봇에 있어서, 상기 흡입부에 상부가 상하로 슬라이드되도록 탄력적으로 끼워짐과 더불어하부 양단이 구름마찰하면서 청소바닥면의 먼지 등을 유입할 수 있도록 연통된 흡입장치가 설치된 구조로 되어 있다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명에 따라 로봇청소기용 주행로봇에 흡입장치가 설치된 상태를 나타내는 요부단면도이고, 도 7은 도 6의 A - A선 단면도이며, 도 8은 도 6의 B - B선 단면도로 문턱을 넘을 때를 설명하는 설명도로서, 종래 기술을 설명하는 도 1 내지 도 5와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략한다.

본 발명은, 주행로봇(100)의 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출된 연장돌기(101a)와 이 연장돌기의 중앙에 상기 흡인관(102)과 연통되어 상기 핸디청소기(200)의 흡입력에 의해 먼지와 이물질이 유입되도록 4각구멍(101b)이 형성된 흡입부를 갖춘 로봇청소기용 주행로봇에 있어서, 상기 4각구멍(101b)에 상부가 끼워짐과 더불어 상하로 탄력적으로 슬라이드되는 한편 청소바닥면과 구름마찰을 할 수 있도록 된 흡입장치(600)가 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 흡입장치(600)는, 상기 4각구멍(101b)에 끼워져 상하로 슬라이드되도록 됨과 더불어 양쪽 하부에는 상기 흡입관(102)과 연통되는 장공(611)이 형성된 Ｔ자 파이프형상의 고정내륜(610)과, 이 고정내륜(610)에 끼워짐과 더불어 상기 연장돌기(101a)의 하부에 갖춰진 플랜지(101c)에 탄력적으로 밀착되도록 배치된 탄성부재(도 6에서는 압축스프링;620)과, 상기 고정내륜(610)의 하부 양단에 끼워져 회동가능하게 설치됨과 더불어 상기 장공(611)으로 바닥면의 이물질이 흡입될 수 있도록 다수개의 장공(631)이 형성된 외륜(630)으로 이루어져 있다.

그리고 상기 고정내륜(610)에 형성된 장공(611)의 좌우측에 일정간격을 두고 원주방향으로 소정폭의 원주돌기(612)가 외륜(630)과의 마찰을 줄일 수 있도록 일체로 형성됨과 더불어 좌우측면의 중앙에는 반구돌기(613)가 형성되어 있다.

또한 상기 외륜(630)의 내주면에는 상기 원주돌기(612)에 걸려 고정내륜(610)에서 빠지지 않도록 내주돌기(632)가 형성되어 있다.

한편 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 흡입관(102)에 끼워지는 고정내륜(610)의 상부외면에 실링(640)이 끼워지게 되면 흡입력이 향상되게 된다.

따라서, 상기 주행로봇 제어부(170)의 제어신호에 의해 구동되는 좌우륜모터구동부(145,160)의 신호로 좌우륜모터(140,155)가 좌륜(141)과 우륜(156)을 회전시켜 주행할 때, 주행로봇(100)이 문턱 등을 지나치면서 발생되는 충격을 상기 탄성부재(620)를 매개로 감쇄하게 됨과 더불어 외륜(630)의 회동에 문턱과 같은 장애물을 넘기가 용이하게 된다.

좀더 상세히 설명하면, 문턱 등을 통과 할 때 상기 외륜(630)이 고정내륜(610)에 대해 회동되어 타고 넘을 수 있음은 물론, 넘고난 후에도 상기 탄성부재(620)의 탄발력에 의해 넘고난 후 발생되는 충격이 감쇠되게 된다.

또한 상기 흡입관(102)에 발생된 흡입력은 고정내륜(610)의 장공(611)과 외륜(630)의 장공(631)을 통해 이물질을 흡입하게 된다.

또 상기 고정내륜(610)의 원주돌기(612)와 반구돌기(613)에 의해 상기 외륜(630)이 회전될 때 고정내륜(610)의 양측 외주면과 외륜(630)의 내주면에서 발생되는 마찰력을 최소화하여 회전이 용이하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 흡입부 및 흡입관에 탄력적으로 슬라이드되도록 연통되어 먼지 등을 흡입할 수 있음은 물론 좌우측은 구름마찰이 이루어지도록 된 흡입장치가 설치됨으로써, 문턱과 같은 장애물의 통과가 용이함은 물론 장애물의 통과시에 발생되는 충격을 감쇠할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 하부에 청소바닥면과 일정간격을 유지할 수 있도록 돌출됨과 더불어 상부에 설치된 핸디청소기와 연통되는 흡인관을 통해 먼지등이 유입되도록 흡입부를 갖춘 로봇청소기용 주행로봇에 있어서,

   상기 흡입부에 상부가 상하로 슬라이드되도록 탄력적으로 끼워짐과 더불어하부 양단이 구름마찰하면서 청소바닥면의 먼지 등을 유입할 수 있도록 연통된 흡입장치가 설치된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇.
2. 제 1항에 있어서, 상기 흡입장치는, 상기 흡입부에 끼워져 상하로 슬라이드되도록 됨과 더불어 양쪽 하부에는 상기 흡입관과 연통되는 장공이 형성된 Ｔ자 파이프형상의 고정내륜과, 이 고정내륜에 끼워짐과 더불어 상기 흡입부의 하부에 갖춰진 플랜지에 탄력적으로 밀착되도록 배치된 탄성부재와, 상기 고정내륜의 하부 양단에 끼워져 회동가능하게 설치됨과 더불어 상기 장공으로 바닥면의 이물질이 흡입될 수 있도록 다수개의 장공이 형성된 외륜으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇.
3. 제 2항에 있어서, 상기 고정내륜에 형성된 장공의 좌우에는, 일정간격을 두고 원주방향으로 소정폭의 원주돌기가 형성됨과 더불어, 상기 고정내륜의 좌우측면의 중앙에는 반구돌기가 형성되는 한편, 외륜의 내주면에는 상기 원주돌기에 걸려 고정내륜에서 빠지지 않도록 내주돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 흡입관에 끼워지는 고정내륜의 상부외면에 흡입력이 향상되도록 실링이 설치된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 주행로봇.