KR20060027721A - 로봇청소기의 배터리 자동 교환 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇 청소기의 배터리 자동교환시스템 및 방법에 관한 것으로,로봇 청소기에 내장된 배터리의 방전 상태를 감지하여 배터리 교환이 필요하면, 충전대에 복귀하여 자동으로 현재 내장된 배터리를 이탈시켜 충전대에 접속시키고, 그 충전대에서 충전된 배터리를 자동으로 장착함으로써, 배터리의 충전에 따른 대기시간을 감소시켜 사용자의 편의성 및 로봇 청소기의 청소 효율을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 자율주행기능을 구비한 로봇청소기에 있어서, 배터리의 잔여전압을 검출하고 그 검출결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음, 충전대로 복귀하여, 충전된 배터리를 삽입하면서 방전된 배터리를 이탈시키는 로봇 청소기와; 상기 로봇청소기가 복귀하면 충전된 배터리를 로봇청소기에 삽입시키고, 이탈된 배터리를 충전단자에 삽입하여 충전시키는 충전대를 포함하여 구성한다.

Description

로봇청소기의 배터리 자동 교환 시스템 및 방법{BATTERY AUTO CHANGE SYSTEM AND METHOD FOR ROBOT CLEANER}

도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도

도3은 본 발명 로봇 청소기의 배터리 자동 교환 시스템의 구성을 보인 블록도.

도4는 본 발명 로봇 청소기의 배터리 자동 교환방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

100:로봇 청소기 101:배터리 삽입수단

102:배터리 잔여전압 검지수단 103:마이크로컴퓨터

200:충전대 201:배터리 교환수단

202:제어수단

본 발명은 로봇 청소기에 관한 것으로, 특히 로봇 청소기에 내장된 배터리의 방전 상태를 감지하여 배터리 교환이 필요하면, 충전대에 복귀하여 자동으로 현재 내장된 배터리를 이탈시켜 충전대에 접속시키고, 그 충전대에서 충전된 배터리를 자동으로 장착함으로써, 배터리의 충전에 따른 대기시간을 감소시키도록 한 로봇 청소기의 배터리 자동 교환 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 로봇청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기를 말한다.

이러한 로봇청소기는 내장된 프로그램에 따라 미리 설정된 청소경로를 주행하면서 청소동작을 수행하도록 되어 있는데, 이와 같이 기설정된 청소 경로를 자동적으로 주행하면서 청소동작을 수행하기 위해서는 로봇청소기의 위치와 주행거리 및 장애물등을 감지하기 위해 많은 수의 센서들이 사용된다.

그러나, 이러한 로봇 청소기는, 설정된 청소 경로를 정확하게 주행하여 청소를 수행하기 위해 수많은 고가의 센서들이 설치되기 때문에 내부 구조가 복잡해지고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 랜덤 방식에 의해 임의의 청소경로를 주행하여 청소를 수행하는 로봇 청소기가 개발되었다.

도1은 종래 로봇 청소기의 주행장치에 대한 구성을 보인 블록도이다.

도1에 도시된 바와같이, 로봇 청소기가 일정 영역을 직진하다가, 충돌이 발생하면 그 충돌에 의해 장애물을 감지하는 장애물 감지부(1)와; 상기 장애물 감지부(1)에서 출력되는 신호에 의해, 로봇 청소기의 주행을 정지시킨 다음, 랜덤 방식 으로 랜덤 각도를 생성하고, 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 적용하여 로봇 청소기를 회전시키는 제어부(2)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 좌륜모터(5)를 일정 속도로 구동하는 좌륜모터 구동부(3)와; 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해, 우륜 모터(6)를 일정 속도로 구동하는 우륜모터 구동부(4)를 포함하여 구성한다.

도2는 종래 로봇 청소기의 주행방법에 대한 동작흐름도이다.

도2에 도시된 바와같이, 사용자에 의해, 청소명령이 발생하면 로봇 청소기를 직진시키면서, 장애물이 감지되는지를 판단하는 과정(SP1~SP3)과; 상기 판단결과, 장애물이 감지되면 로봇 청소기를 정지시킨후, 랜덤 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하는 과정(SP4)과; 상기 단계에서 생성된 랜덤각도를 회전각도로 하여, 로봇 청소기를 회전시키는 과정(SP5)과; 상기 회전된 로봇 청소기를 직진시키면서, 청소 완료를 판단하여, 청소완료이면 주행을 정지하는 과정(SP7)으로 이루어지며, 이와같은 종래 기술을 설명한다.

먼저, 사용자에 의해 청소 명령이 발생하면(SP1), 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키기 위하여, 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 구동속도를 일치시키기 위한 제어신호를 출력한다.

이에 따라, 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시킨다.

이에 따라, 로봇 청소기는 직진한다(SP2).

이때, 장애물 감지부(1)는, 로봇 청소기가 임의의 장애물에 충돌하는 경우에 발생하는 충격량으로 장애물을 감지하여 그에 따른 장애물 감지신호를 상기 제어부 (2)에 인가한다.

이에 따라, 상기 제어부(2)는, 상기 장애물 감지신호에 의해 주행을 정지시킨 다음, 랜던 방식에 의해 임의의 랜덤각도를 생성하고(SP4), 그 랜덤각도를 로봇 청소기의 회전각도로 하기 위한 제어신호를 출력하는데, 이때 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 회전 방향에 따라 좌륜모터(5)와 우륜모터(6)의 속도를 달리하도록 하는 제어신호를 좌륜모터 구동부(3) 및 우륜 모터 구동부(4)에 출력한다.

이에 따라, 상기 좌륜모터 구동부(3)는 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 좌륜모터(5)를 구동시키고, 우륜모터 구동부(4)는, 상기 제어부(2)의 제어신호에 의해 우륜모터(6)를 구동시켜, 로봇 청소기를 임의의 랜덤 각도로 회전시킨다 (SP5).

그 다음, 상기 제어부(2)는 로봇 청소기를 직진시키면서(SP6), 청소 완료로 판단되면 청소를 종료하고(SP7), 청소 완료가 되지 않았으면 상기 동작을 반복 수행한다.

이때, 상기 로봇 청소기는, 소정의 작업구간에서 청소를 수행하다가, 배터리의 잔여전압이 기준전압 이하로 떨어지면, 청소 작업을 중지하고, 충전대에 복귀하여 배터리를 충전시킨다.

이에 따라, 로봇 청소기가 청소가 완료되지 않은 상태에서 배터리가 기준전압 이하로 방전되면 그 충전시간 만큼 청소가 늦어짐과 아울러, 보안과 관련된 연 속적인 작업인 경우에 충전시간 만큼 공백이 생겨 보안에 치명적인 문제가 발생한다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은, 로봇 청소기에 내장된 배터리의 방전 상태를 감지하여 배터리 교환이 필요하면, 충전대에 복귀하여 자동으로 현재 내장된 배터리를 이탈시켜 충전대에 접속시키고, 그 충전대에서 충전된 배터리를 자동으로 장착함으로써, 배터리의 충전에 따른 대기시간을 감소시켜 사용자의 편의성 및 로봇 청소기의 청소 효율을 향상시키도록 한 로봇 청소기의 배터리 자동 교환 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자율주행기능을 구비한 로봇청소기에 있어서, 배터리의 잔여전압을 검출하고 그 검출결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음, 충전대로 복귀하여, 충전된 배터리를 삽입하면서 방전된 배터리를 이탈시키는 로봇 청소기와;

상기 로봇청소기가 복귀하면 충전된 배터리를 로봇청소기에 삽입시키고, 이탈된 배터리를 충전단자에 삽입하여 충전시키는 충전대를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 로봇 청소기는,

두개의 배터리가 각기 삽입 고정되는 구조로 이루어지고, 그 두개의 배터리가 한개씩 교번으로 삽입되어, 배터리 전원을 공급하는 배터리 삽입수단과;

상기 배터리 삽입수단에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하는 배터리 잔여전압 검지수단과;

상기 배터리 잔여전압검지수단의 잔여전압에 근거하여 충전모드로 전환시키고, 방전된 배터리를 이탈시킨 다음, 충전된 배터리를 삽입시키는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한다.

상기 충전대는,

상기 로봇청소기의 배터리 삽입수단과 충전단자가 동일축에 정렬되도록 배치되는 배터리 교환수단과,

상기 배터리 교환수단에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하고, 그 검지결과에 근거하여 배터리를 충전시키고,

삽입된 배터리에 충전이 완료되면 전원공급을 차단하는 제어수단을 포함하여 구성한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자율주행기능을 구비한 로봇청소기에 있어서, 소정 작업을 수행하면서, 배터리의 잔여전압을 검출하는 과정과; 상기 배터리의 잔여전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음,충전대로 복귀하여 충전단자에 도킹하는 과정과; 로봇청소기와 충전대가 서로 충전된 배터리와 방전된 배터리를 교환하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 로봇 청소기의 배터리 자동교환 시스템 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도3은 본 발명 로봇 청소기의 청소툴 자동 교환 시스템에 대한 구성을 보인 블록도이다.

도3에 도시한 바와 같이 본 발명은, 배터리의 잔여전압을 검출하고 그 검출결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음, 충전대(200)로 복귀하여, 충전된 배터리를 삽입하면서 방전된 배터리를 이탈시키는 로봇 청소기(100)와; 상기 로봇청소기(100)가 복귀하면 충전된 배터리를 로봇청소기(100)에 삽입시키고, 이탈된 배터리를 충전단자에 삽입하여 충전시키는 충전대(200)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 로봇 청소기(100)는, 두개의 배터리가 각기 삽입 고정되는 구조로 이루어지고, 그 두개의 배터리가 한개씩 교번으로 삽입되어, 배터리 전원을 공급하는 배터리 삽입수단(101)과; 상기 배터리 삽입수단(101)에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하는 배터리 잔여전압 검지수단(102)과; 상기 배터리 잔여전압 검지수단(102)의 잔여전압에 근거하여 충전모드로 전환시키고, 방전된 배터리를 이탈시킨 다음, 충전된 배터리를 삽입시키는 마이크로컴퓨터(103)를 포함하여 구성한다.

상기 충전대(200)는, 상기 로봇 청소기(100)의 배터리 삽입수단(101)과 충전단자가 동일축에 정렬되도록 배치되는 배터리 교환수단(201)과, 상기 배터리 교환수단(201)에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하고, 그 검지결과에 근거하여 배터리를 충전시키고, 삽입된 배터리에 충전이 완료되면 전원공급을 차단하는 제어수단(202)을 포함하여 구성한다.

여기서, 상기 제어수단(202)은, 로봇청소기(100)의 배터리 교환 동작이 감지 되면, 해당 배터리 교환 동작중에, 충전대(200)에서 직접 전원을 로봇청소기(100)에 공급하도록 제어한다.

이와같이 구성한 본 발명의 동작을 도4를 참조하여 설명한다.

우선, 로봇 청소기(100)가, 소정 작업을 수행하면서(SP1), 로봇 청소기(100)의 배터리 잔여전압 검지수단(102)에 의해 배터리의 잔여전압을 검출하여 그 검출전압을 마이크로컴퓨터(103)에 인가한다(SP2).

이에 따라, 상기 로봇 청소기(100)의 마이크로컴퓨터(103)는, 상기 배터리의 잔여전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과, 잔여전압이 기준전압보다 작으면 로봇청소기(100)의 현재모드를 충전모드로 전환한 다음(SP3,SP4), 그 로봇 청소기(100)를 충전대(200)로 복귀시켜, 충전대(200)의 센서와 통신하여 충전단자에 도킹하도록 제어한다(SP5).

상기 도킹시, 상기 로봇청소기(100)의 배터리 삽입수단(101)과 배터리 교환수단(201)의 충전단자가 동일축에 정렬 배치되도록, 로봇청소기(100)의 이동을 제어하여 충전대(200)에 도킹한다.

그 다음, 로봇 청소기(100)와 충전대(200)가 서로 충전된 배터리와 방전된 배터리를 교환한다(SP6).

즉, 충전대(200)의 제어수단(202)에서 충전중인 배터리의 충전상태를 확인한 다음, 그 확인결과 배터리가 만충전 상태이면 그 충전 배터리를 로봇청소기(100)에 삽입 장착하고, 상기 로봇청소기(100)의 방전 배터리를 이탈시켜 충전대(200)의 배터리 교환수단(200)에 삽입 장착한다.

여기서, 충전대(200)의 배터리 교환수단(201)에 위치하는 배터리의 잔여전압이 제1 기준전압 이하이면, 소정시간 대기하여 배터리를 충전시키고, 그 충전된 배터리의 잔여전압이 제2 기준전압보다 크면 그 충전된 배터리를 로봇청소기(100)에 삽입 장착한다.

이때, 상기 제2 기준전압은, 로봇 청소기(100)의 작업공간의 크기 및 작업 내용에 따라, 사용자가 기설정한다.

한편, 상기 로봇청소기(200)의 배터리 교환 동작이 감지되면, 해당 배터리 교환 동작중에, 충전대(200)에서 직접 전원을 로봇청소기(100)에 공급한다.

이때, 상기 충전대(200)의 제어수단(202)은 배터리 교환수단(201)에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하여, 그 검지결과에 근거하여 배터리를 충전시키고, 그 상기 충전대(200)의 배터리 교환수단(201)에 삽입된 배터리에 충전이 완료되면 전원공급을 차단한다.

다시 말해서, 본 발명은 로봇 청소기에 내장된 배터리의 방전 상태를 감지하여 배터리 교환이 필요하면, 충전대에 복귀하여 자동으로 현재 내장된 배터리를 이탈시켜 충전대에 접속시키고, 그 충전대에서 충전된 배터리를 자동으로 장착시키도로 한 것이다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 로봇 청소기에 내장된 배터리의 방전 상태를 감지하여 배터리 교환이 필요하면, 충전대에 복귀하여 자동으로 현재 내장된 배터리를 이탈시켜 충전대에 접속시키고, 그 충전대에서 충전된 배터리를 자동으로 장착함으로써, 배터리의 충전에 따른 대기시간을 감소시켜 사용자의 편의성 및 청소효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 자율주행기능을 구비한 로봇청소기에 있어서,

   배터리의 잔여전압을 검출하고 그 검출결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음, 충전대로 복귀하여, 충전된 배터리를 삽입하면서 방전된 배터리를 이탈시키는 로봇 청소기와;

   상기 로봇청소기가 복귀하면 충전된 배터리를 로봇청소기에 삽입시키고, 이탈된 배터리를 충전단자에 삽입하여 충전시키는 충전대를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동 교환 시스템.
2. 제1 항에 있어서,로봇 청소기는,

   두개의 배터리가 각기 삽입 고정되는 구조로 이루어지고, 그 두개의 배터리가 한개씩 교번으로 삽입되어, 배터리 전원을 공급하는 배터리 삽입수단과;

   상기 배터리 삽입수단에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하는 배터리 잔여전압 검지수단과;

   상기 배터리 잔여전압검지수단의 잔여전압에 근거하여 충전모드로 전환시키고, 방전된 배터리를 이탈시킨 다음, 충전된 배터리를 삽입시키는 마이크로컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동 교환시스템.
3. 제 1항에 있어서, 충전대는,

   상기 로봇청소기의 배터리 삽입수단과 충전단자가 동일축에 정렬되도록 배치되는 배터리 교환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동 교환시스템.
4. 제1 항에 있어서, 충전대는,

   상기 배터리 교환수단에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하고, 그 검지결과에 근거하여 배터리를 충전시키고,

   삽입된 배터리에 충전이 완료되면 전원공급을 차단하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동 교환시스템.
5. 제4 항에 있어서, 제어수단은,

   로봇청소기의 배터리 교환 동작이 감지되면, 해당 배터리 교환 동작중에, 충전대에서 직접 전원을 로봇청소기에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동 교환시스템.
6. 자율주행기능을 구비한 로봇청소기에 있어서,

   소정 작업을 수행하면서, 배터리의 잔여전압을 검출하는 과정과;

   상기 배터리의 잔여전압을 기준전압과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 충전모드로 전환한 다음,충전대로 복귀하여 충전단자에 도킹하는 과정과;

   로봇청소기와 충전대가 서로 충전된 배터리와 방전된 배터리를 교환하는 과 정을 수행함을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동 교환방법.
7. 제6 항에 있어서, 배터리를 교환하는 과정은,

   로봇청소기의 배터리 교환 동작이 감지되면, 해당 배터리 교환 동작중에, 충전대에서 직접 전원을 로봇청소기에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동교환방법.
8. 제6 항에 있어서, 배터리를 교환하는 과정은,

   충전대의 배터리 교환수단에 삽입된 배터리의 잔여전압을 검지하고, 그 검지결과에 근거하여 배터리를 충전시키는 단계와;

   상기 충전대의 배터리 교환수단에 삽입된 배터리에 충전이 완료되면 전원공급을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동교환방법.
9. 제6 항에 있어서, 배터리를 교환하는 과정은,

   충전대에서 충전중인 배터리의 충전상태를 확인하는 단계와;

   상기 확인결과 배터리가 만충전 상태이면 그 충전 배터리를 로봇청소기에 삽입 장착하는 단계와;

   상기 로봇청소기의 방전 배터리를 이탈시켜 충전대의 배터리 교환수단에 삽입 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동교환방 법.
10. 제9 항에 있어서,

    배터리의 잔여전압이 제1 기준전압 이하이면, 소정시간 대기하여 배터리를 충전시키는 단계와;

    상기 충전된 배터리의 잔여전압이 제2 기준전압보다 크면 그 충전된 배터리를 로봇청소기에 삽입 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동교환방법.
11. 제10 항에 있어서,

    제2 기준전압은, 로봇 청소기의 작업공간의 크기 및 작업 내용에 따라, 사용자가 기설정하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기의 배터리 자동 교환방법.
12. 제6 항에 있어서, 도킹하는 과정은,

    상기 로봇청소기의 배터리 삽입수단과 충전대의 배터리 교환수단이 동일축에 정렬 배치되도록, 로봇청소기의 이동을 제어하여 충전대에 도킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 배터리 자동교환방법.

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