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KR20220054180A - 로봇걸레청소기 - Google Patents

로봇걸레청소기 Download PDF

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KR20220054180A
KR20220054180A KR1020210123667A KR20210123667A KR20220054180A KR 20220054180 A KR20220054180 A KR 20220054180A KR 1020210123667 A KR1020210123667 A KR 1020210123667A KR 20210123667 A KR20210123667 A KR 20210123667A KR 20220054180 A KR20220054180 A KR 20220054180A
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KR
South Korea
Prior art keywords
unit
cleaning body
charging
mop
light sensor
Prior art date
Application number
KR1020210123667A
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English (en)
Inventor
배혜경
Original Assignee
(주)쓰리엠탑
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 로봇걸레청소기에 관한 것으로서, 직진형 광센서 및 로봇 걸레청소기의 자체회전을 통해서 주변을 감지하고 지도데이터화 하는것으로 별도의 라이다센서를 구비하지 않아 비용절감 및 오작동감소가 된다. 또한, 충전을 위해서 충전스테이션 근접하게 이동하게 되면 무선으로 충전되어 오동작 및 누전, 감전방지가 된다. 또한, 벽면에 기대어 슬라이드시에 걸레주행부의 부하가 커져서 이동속도가 감소되며 걸레청소 회전수가 늘어나 면밀하게 청소되는 것이다.

Description

로봇걸레청소기{ROBOT CLEANER}
본 발명은 로봇걸레청소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 청소몸체가 원형으로 형성되어 장애물에 부딪혀도 이동회피가 쉽게 되며 로봇걸레청소기가 360˚ 회전하며 주변의 장애물을 매핑하고 이를 지도데이터화하여 저장하고, 주행정보로 이용하며, 충전스테이션과 쌍방향 통신을 통하여 충전을 위한 주행 및 배터리를 무선충전시키는 로봇걸레청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 청소기는 자동으로 주변을 진공청소하거나, 청소면과 마찰 접촉을 통하여 자가주행을 하며 청소면을 걸레로 자동으로 청소를 하는 것이다.
이상과 같은 로봇 청소기는 내부에 진공청소하는 진공흡입부. 바퀴휠로 주행및 조향하는 주행부, 장애물을 감지하는 근접센서부, 주행방향 및 주행을 제어하는 제어부 및 전원공급하는 전원부로 구성된다.
또는, 청소몸체와 청소면과 마찰접촉에 의하여 청소와 이동 추진력을 유발하는 2개의 몹, 상기 몹을 회전시키는 몹구동모터, 청소몸체의 외부에 구비되어 장애물을 감지하는 센서부, 상기 센서부의 감지에 따라 몹구동모터의 회전을 제어하는 제어부, 상기 제어부의 사용자의 조작신호를 입력하는 조작부 및 동작전원을 공급할 수 있게 구비되는 전원부 및 거리광센서부로 구성되는 것이다.
이와 같은 로봇 걸레 청소기는 2개의 몹이 제어부의 제어에 따라 회전되면서 청소면을 청소한다.
한편, 상기한 바와 같은 로봇 걸레 청소기는 몹에 물탱크를 구비하고 상기 몹에서 공급되는 물을 걸레가 흡수하여 청소면을 물걸레 청소하게 된다.
또한 종래의 로봇 걸체 청소기를 충전하는 방법은 충전스테이션에 직접접촉하여 배터리 충전을 한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 청소기는, 길죽한 장방형원의 모양으로 형성되어 장애물의 이동회피하기 어려운 단점이 있으며, 종래청소기는 라이다센서부를 설치하여 사용되는 것으로, 상기 라이다센서부는 고속회전을 위한 구성을 포함하고, 이에 따라서 고장율이 높아지며, 비용이 증가하는 단점이 있다.
충전을 위하여 충전스테이션에 직접접촉하기 위하는 과정에서 오동작이 있으며, 누전이 발생하는 단점이 있다.
또한, 본체의 표면이 매끄러워 벽면에 미끌어지듯 움직이게 되고, 걸레질의 특성상 바깥쪽으로 이물질이 쏠려 벽면에 몰리는 단점이 있다.
대한민국 특허등록 제0486578호
이에, 본 발명은 원형으로 형성된 청소몸체를 구비하며, 직진형 광센서 및 로봇 걸레청소기의 자체회전을 통해서 주변을 감지하고 지도데이터화 하는것으로 별도의 라이다센서를 구비하지 않는 것이다.
또한, 충전을 위해서 충전스테이션에 접촉하여 충전하는 방식이 아닌 무선충전부를 구비하는 것이다.
또한, 벽면에 기대어 슬라이드시에 걸레주행부의 부하가 커져서 이동속도가 감소되며 걸레청소 회전수가 늘어나 면밀하게 청소하기 위해 벽면과 닿는 본체의 표면의 마찰계수를 높이는 것이다.
즉, 본 발명은 원형의 청소몸체와 상기 청소몸체에 구비되는 이동주행하는 걸레주행부, 이동주행을 제어하고 주변장애물을 감지하여 지도데이터화하는 제어부, 주행을 조작하는 조작부, 지도데이터를 저장하는 데이터저장부, 전원공급하는 전원부, 외부전원을 공급받아 전원부에 충전시키는 충전부, 측면에서 근접장애물을 감지하는 근접감지센서부를 포함하는 로봇 걸레청소기에 있어서,
외부 또는 내부에서 주변장애물을 감지하는 거리광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 거리광센서가 주변을 360˚회전동작하여 주변 장애물을 인식하고 거리광센서의 중심이 회전중심이 되는 중심회전동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리광센서는 청소몸체의 중심에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 청소몸체 외면에는 벽면과 마찰되는 마찰부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 따라서, 본 발명은 청소몸체가 원형으로 형성하여 장애물에 부딪혀도 이동회피가 쉽게 된다.
또한, 본 발명은 직진형 광센서 및 로봇 걸레청소기의 자체회전을 통해서 주변을 감지하고 지도데이터화 하는것으로 별도의 라이다센서를 구비하지 않는 것이다. 또한, 충전을 위해서 충전스테이션 근접하게 이동하게 되면 무선으로 충전되어 오동작 및 누전, 감전방지의 효과가 있다. 벽면과 닿는 본체의 표면의 마찰계수를 높이는 것이다. 벽면에 기대어 슬라이드시에 걸레주행부의 부하가 커져서 이동속도가 감소되며 걸레청소 회전수가 늘어나 면밀하게 청소되는 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시 예를 보인 사시 예시도.
도 4 내지 5는 본 발명의 다른 일 실시 예를 보인 사시 예시도.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시 예를 보인 중심회전동작 예시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 보인 청소몸체 내부에 거리광센서부를 내장한 측면예시도.
도 9은 본 발명의 일 실시 예를 보인 블록도.
도 10은 본 발명의 실시 예를 보인 중심회전동작을 보인 예시도.
도 11은 본 발명의 실시 예를 보인 배터리충전동작을 보인 예시도.
도 12는 본 발명의 실시 예를 보인 충전스테이션을 보인 예시 사시도.
도 13은 본 발명의 실시 예를 보인 무선충전을 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 로봇 걸레청소기의 원형으로 형성하고, 원형의 본체 외주면과 벽면에 닿는 부위에 마찰력을 높여서 벽면쪽 바닥의 청소능력을 높인 것으로서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
즉, 본 발명은 청소몸체(100)와 상기 청소몸체(100)에 구비되는 이동주행하는 걸레주행부(140), 이동주행을 제어하고 주변장애물을 감지하여 지도데이터화하는 제어부(150), 주행을 조작하는 조작부(160), 지도데이터를 저장하는 데이터저장부(130), 전원공급하는 전원부(170), 외부전원을 공급받아 전원부(170)에 충전시키는 충전부(190), 측면에서 근접장애물을 감지하는 근접감지센서부(151)를 포함하는 로봇 걸레청소기에 있어서,
상기 청소몸체(100)는 원형 또는 타원형으로 형성된다. 그리고 상기 걸레주행부(140)는 청소몸체(100)보다 작거나 동일 또는 살짝 크게 형성되어서 상기 청소몸체(100)가 외부에 닿게 형성된다.
상기 청소몸체(100)가 원형 또는 타원형으로 형성되면 장애물에 부딪힐때 걸림이없어 회피이동하기 쉬워진다. 또한 장애물과 접촉시 간섭이 적어 회전하기 용이하게 된다.
상기 청소몸체(100)의 바깥면은 마찰계수를 높인 마찰부(110)를 형성하여 벽면에 마찰될때 마찰력으로 인하여 걸레주행부(140)에 부하를 주어 걸레청소를 더 면밀하게 하게 되는 것이다.
상기 청소몸체(100) 내부 또는 상부에 직진형 광센서를 통해서 주변을 인식하는 거리광센서부(180)를 구비한다 .상기 청소몸체(100) 일측에서 직진형 광센서를 통해서 주변을 인식하는 거리광센서부(180)를 구비한다.
여기에서 상기 걸레주행부(140)에는 한쌍의 걸레부 또는 3개의 걸레부가 형성되어 걸레의 지면마찰로 주행하는 것을 포함한다.
또는, 상기 걸레주행부(140)는 지면에 마찰하는 하나의 걸레부와 이동주행하는 이동주행부가 포함된다.
특히 상기 3개의 걸레부가 형성되는 걸레주행부(140)는 청소몸체(100)가 삼각형으로 형성되는 것을 포함하고, 3개의 걸레부가 유기적으로 연결되어 주행 및 방향전환을 하게 된다. 예컨데 2개의 걸레부는 주행을 나머지 걸레부는 조향을 할 수 있다.
그리고 상기 거리광센서부(180)는 직진형 광센서로 예컨데 레이져센서, TOF(Time of Flight), 적외선센서가 포함될 수 있다.
상기 거리광센서부(180)에는 초음파센서가 더 포함될 수 있다.
상기 거리광센서부(180)에는 일반적으로 광 송수신부가 포함되고 제어부(150)와 연결되고, 상기 제어부(150)에는 거리광센서부(180)의 정보를 저장하는 데이터저장부(130)가 포함된다.
상기 거리광센서부(180)에서 360˚회전시키는 걸레주행부(140)가 하게 된다.
상기 거리광센서부(180)가 내부에 형성되는 경우에는 내부에서 외부로 센싱할 수있도록 청소몸체(100)의 일측이 뚫려있는 관통공이 형성된다.
상기 거리광센서부(180)에서 센싱된 정보는 제어부(150)를 통해서 실시간으로 장애물의 지도를 데이터화하여 데이터저장부(130)에 저장된다.
또한, 상기 거리광센서부(180)에서 센싱된 정보는 제어부(150)를 통해서 실시간으로 주변을 탐색하여 주행정보로 이용한다.
상기 거리광센서부(180)는 청소몸체(100)의 바깥측에 구성되며, 상기 제어부(150)는 상기 걸레주행부(140)가 동시에 회전되어 청소몸체(100)가 360˚회전되되 거리광센서부(180)의 중심이 회전중심이 되는 중심회전동작(10s)을 포함한다.
상기 중심회전동작(10s)은 걸레주행부(140)가 서로 상호 작용하여 청소몸체(100) 중심에서 일정한 각속도로 회전하게 된다.
예컨데 걸레주행부(140)를 동작시키는 각각의 청소구동모터의 부하를 제어부(150)가 감지하여 청소구동모터의 회전속도를 증감시켜 청소몸체(100) 중심에서 일정한 각속도를 유지하게 할 수 있다.
또한,상기 걸레주행부(140)의 주행정보를 감지하는 주행감지부(120)를 설치할수 있다.
상기 주행감지부(120)는 걸레주행부(140)의 전동기 회전수를 감지하는 회전감지부(121), 상기 청소몸체(100) 내부 일측에 각속도를 감지하는 자이로센서부(122), 가속도를 감지하는 가속도센서부(123)를 포함하여서 상기 제어부(150)가 각 정보를 이용하여 로봇걸레청소기의 위치보정의 정보로 이용하는 위치보정동작(20s)을 더 포함하게 된다.
즉 상기 위치보정동작(20s)은 로봇걸레청소기의 이동주행시, 중심회전동작(10s)시, 이동주행하며 주변의 장애물을 지도데이터화 할 때 위치보정동작(20s)의 위치정보를 반영하여서 오차를 줄여 정확도를 높이게 된다.
상기 회전감지부(121)는 예컨데 홀센서가 될 수 있다.
또한, 청소몸체(100)에는 일측에 무선충전부(190)가 설치되며, 제어부(150)는 로봇걸레청소기의 배터리가 부족하면 충전스테이션(200)을 찾아 이동하여 배터리충전하는 배터리충전동작(30s)을 하게된다.
상기 배터리충전동작(30s)은 충전스테이션(200)을 검색하여 찾는 위치검색과정(31s), 충전스테이션(200)의 위치로 이동하는 경로이동과정(32s), 충전스테이션(200)의 근처에서 충전을 위해 근접하게 이동하는 충전스테이션충전접근과정(33s)으로 이루어진다.
이때 상기 위치검색과정(31s)에서는 충전스테이션(200)에 도킹을 위한 도킹광센서(210)부가 포함되고, 상기 도킹광센서(210)부와 청소몸체(100)의 거리광센서부(180) 서로 쌍방향 통신하여 서로 위치를 찾게된다.
이때, 로봇걸레청소기는 중심회전동작(10s)을 통해서 청소스테이션을 검색하게 된다. 서로 쌍방향 통신되지 않을때 주변을 이동하면서 중심회전동작(10s) 하여 검색하게 된다.
또한, 저장된 장애물지도데이터를 이용하여 현재 중심회전동작(10s)을 통해 검색되는 영역과, 검색되지 않은 영역을 구분하게 되고, 검색되는 영역에서 청소스테이션이 발견되지 않을경우 검색되지 않은 영역으로 이동하여 중심회전동작(10s)을 통해 청소스테이션을 검색하는 영역별검색과정이 더 포함 될 수 있다.
상기 경로이동과정(32s)은 위치검색과정(31s)을 통해서 충전스테이션(200)을 위치를 찾으면 로봇 걸레청소기는 충전스테이션(200)을 향해 이동하게 된다.
이때 상기 로봇 걸레청소기는 저장된 장애물지도데이터를 이용하여 최적경로를 검색하여 이동하는 최적경로검색과정이 더 포함 될 수 있다.
상기 충전스테이션충전접근과정(33s)은 상기 경로이동과정(32s)을 통해 로봇 걸레청소기가 충전스테이션(200)에 접근하였을 때 무선으로 충전가능한 위치로 이동하는 과정이다. 이 때 상기 도킹광센서(210)부는 충전스테이션(200)에 구비된 도킹충전부(220)의 일측에 형성되고, 중심에는 메인 광센서와 상기 메인 광센서의 좌우측에 각각 보조광센서(212)가 설치되어 로봇 걸레청소기의 거리광센서부(180)와 쌍방향 통신으로 충전가능한 위치로 근접하게 유도하게 된다.
여기에서 상기 보조광센서(212)는 적외선 센서가 될수 있다.
이하, 본 발명의 적용실시에 따른 작용효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
청소몸체(100)가 원형 또는 타원형으로 형성되며, 주행중 청소몸체(100)가 벽면에 어느쪽 청소몸체던지 쉽게 접촉되어 슬라이드되어 이동되고, 상기 청소몸체(100)에 마찰부(110)가 구비되면 벽면 사이에서 발생된 마찰력으로 걸레주행부에 부하를 주어 걸레바닥청소를 더 면밀히 할수 있게 되는 것이다.
거리광센서부(180)는 청소몸체(100)의 중심에 구성되며, 제어부(150)가 걸레주행부(140)를 회전시켜 거리광센서부(180)를 중심으로 청소몸체(100)가 360˚로 회전시키는 중심회전동작(10s)을 통하여 주변장애물을 감지하여 지도데이터화하게 된다. 따라서 거리광센서부(180)는 별도의 회전장치가 필요없으며 걸레주행부(140)가 서로 상호작용하여 회전되고 거리광센서부(180)를 중심으로 청소몸체(100)가 회전되어 외부를 감지하고 데이터화하여 주행정보로 사용되는 것이다.
또한, 충전을 위해서 충전스테이션(200) 근접하게 이동하게 되면 무선으로 충전되어 오동작 및 누전, 감전방지가 되는 것이다.
100 : 청소몸체 110 : 마찰부
120 : 주행감지부 121 : 회전감지부
122 : 자이로센서부 123 : 가속도센서부
130 : 데이터저장부
140 : 걸레주행부
150 : 제어부 151 : 근접감지센서부
160 : 조작부
170 : 전원부
180 : 거리광센서부 190 : 충전부
200 : 충전스테이션 210 : 도킹광센서
211 : 메인광센서 212 : 보조광센서
220 : 도킹충전부
10s : 중심회전동작 11s : 주변장애물감지과정
12s : 주변장애물지도데이터화과정
20s : 위치보정동작
30s : 배터리충전동작 31s : 위치검색과정
32s : 경로이동과정 33s : 충전스테이션충전접근과정

Claims (5)

  1. 로봇 걸레청소기에 있어서;
    청소몸체와 상기 청소몸체에 구비되는 이동주행하는 걸레주행부, 이동주행을 제어하고 주변장애물을 감지하여 지도데이터화하는 제어부, 주행을 조작하는 조작부, 지도데이터를 저장하는 데이터저장부, 전원공급하는 전원부, 외부전원을 공급받아 전원부에 충전시키는 충전부, 측면에서 근접장애물을 감지하는 근접감지센서부를 포함하는 로봇 걸레청소기에 있어서,
    상기 청소몸체는 장애물에도 걸림없이 회피가능하게 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇걸레청소기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 청소몸체의 외면은 마찰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇걸레청소기.
  3. 제 1항에 있어서
    상기 청소몸체에 바깥측에서 주변장애물을 감지하는 거리광센서를 포함하며, 상기 제어부는 거리광센서가 주변을 360˚회전동작하여 주변 장애물을 인식하고 거리광센서의 중심이 회전중심이 되는 중심회전동작을 포함하며,
    상기 거리광센서부는 청소몸체 상부면에 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇걸레청소기
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 거리광센서부는 청소몸체 내부에 구비되며, 거리광센서부가 외부를 감지할 수 있게 청소몸체 일부가 관통되거나 투명막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇걸레청소기
  5. 제 1항에 있어서,
    청소몸체 일측에 배터리를 충전하는 무선충전부가 구비되고, 유선으로 공급받은 전력을 청소몸체에 무선으로 공급하는 충전스테이션이 포함되며,
    상기 충전스테이션의 일측에는 청소몸체의 거리광센서와 쌍방향 통신하는 도킹광센서부와 도킹되어 무선전력공급 하는 도킹충전부가 포함되며,
    상기 제어부가 배터리가 부족하면 충전스테이션을 찾아 이동하여 배터리충전하는 배터리충전동작을 하는 것을 특징으로 하는 로봇걸레청소기.
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