WO2011002114A1 - 로봇청소기 - Google Patents

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WO2011002114A1
WO2011002114A1 PCT/KR2009/003563 KR2009003563W WO2011002114A1 WO 2011002114 A1 WO2011002114 A1 WO 2011002114A1 KR 2009003563 W KR2009003563 W KR 2009003563W WO 2011002114 A1 WO2011002114 A1 WO 2011002114A1
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WO
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robot cleaner
sensor
variable frame
base
threshold
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PCT/KR2009/003563
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김성근
심인보
임병두
성지훈
김봉주
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LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the present invention relates to a robot cleaner.
  • the robot cleaner is a cleaning device for sucking and removing dust and foreign substances on the floor along with air while traveling by itself in the area to be cleaned without the continuous operation of the user.
  • the robot cleaner includes a plurality of sensors such as a sensor for detecting an obstacle and a sensor for detecting a floor and a threshold or a cliff.
  • the sensor for detecting the double bottom surface and the threshold or the cliff is provided in the base forming the lower part of the robot cleaner and transmits light or infrared light to the lower side and uses the received information to receive the bottom surface and the threshold or the cliff. It is controlled so that the avoidance driving can be made according to the classification result.
  • the robot cleaner when the sensor for detecting the bottom surface and the threshold or the cliff is malfunctioned, the robot cleaner may be damaged.
  • the present invention is to provide a robot cleaner in which a threshold or obstacle of a height of restricted driving is sensed by a lower shape of the base.
  • the present invention is to provide a robot cleaner provided with a caster for reducing the impact at the passage of the threshold or obstacle of the allowable running height.
  • an obstacle of a corresponding height so as not to exceed an obstacle of a certain height while driving the base forming the lower part of the main body. It is characterized in that the driving restriction interferes with the integrally formed on the base.
  • the robot cleaner according to the present embodiment is restricted by the travel limiter including a sensor accommodation groove formed in the base and a locking jaw protruding from the base.
  • the caster assisting the running of the robot cleaner is configured to be height-adjusted by elasticity. As a result, it is possible to reduce the impact on the robot cleaner when the obstacle passes through the height.
  • a sensing sensor for detecting an obstacle such as a cliff or a threshold is composed of a semiconductor photo sensor, and the sensing sensor is located inside a sensor receiving groove recessed into the base, so that the amount of light according to the presence or absence of an obstacle The degree of influx of can be significantly changed, the performance of the sensor can be improved.
  • the robot cleaner according to the present embodiment is provided with a mechanical driving restriction structure for improving the sensing performance of the sensor as well as to compensate for the malfunction of the sensor, and the impact applied to the robot cleaner when an obstacle passes by a caster whose position is variable. By effectively reducing the driving stability can be improved.
  • FIG. 1 is a side view of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a threshold avoidance driving state of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a driving state crossing the threshold of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a side view of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • the robot cleaner 1 is configured by the base 100 forming the lower part of the main body and the cover 200 shielding the upper side of the base 100 to form the upper part of the main body.
  • a suction motor, a dust container, and a plurality of electrical components for suction of dust are provided in the inner space formed by the combination of the base 100 and the cover 200.
  • the base 200 is provided with a sensor mounting part 300 that detects obstacles and walls by a plurality of sensors arranged at regular intervals along the edge and travels the cleaning area by avoiding them.
  • the base 100 has an agitator (see FIG. 2) and a side brush 400 to scatter foreign matters from the driving wheel 500, the caster 600, and the work area for the movement of the robot cleaner 1. Included.
  • FIG. 2 illustrates a partial bottom view of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • the agitator 160 is provided on the dust suction unit (not shown) formed on the lower surface of the base 100 so as to be rotatable, and is described above to the side of the agitator 160.
  • One side brush 400 is provided.
  • a driving wheel 500 for moving the robot cleaner 1 is provided to the rear side of the side brush 400, and a caster for assisting the movement of the robot cleaner 1 to the front side of the agitator 160. 600 is provided.
  • the base 100 is provided with a travel limiting unit 120 for limiting the running of the robot cleaner (1).
  • the driving limiter 120 structurally distinguishes an obstacle that the robot cleaner 1 can cross and an obstacle that cannot pass according to the height of the obstacle.
  • the driving limiting part 120 is relatively protruded while the sensor accommodation groove 124 and the sensor accommodation groove 124 formed by recessing a portion of the base 100 are partially obstructed while driving.
  • Interfering locking step 122 is included.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the portion A-A of FIG. 2.
  • the front side of the base 100 is formed in a shape that becomes thicker from the front to the rear.
  • the sensor accommodating groove 124 is formed in an arc shape on the front side of the driving wheel 500 along the edge of the base 100 to detect a threshold or a cliff. 126) to provide a mounting space.
  • the depth of the sensor accommodating groove 124 is formed to be deeper than the front side with respect to the bottom surface of the base 100, and the width is formed to correspond to the size of the sensor 126.
  • a plurality of sensor mounting holes are formed on the bottom of the sensor accommodating groove 124 to maintain positions spaced apart from each other by a predetermined interval, such that the sensor 126 may be fitted.
  • a semiconductor photo sensor that detects a cliff and a threshold through a resistance value that varies according to the amount of light may be used.
  • a cadmium sulfide (CdS) sensor is used.
  • the locking jaw 122 is formed as the sensor accommodation groove 124 is recessed, the protruding length is longer than the front side is formed by the shape of the base 100, the same as the sensor accommodation groove 124 It is formed along the front edge of the base 100.
  • the protruding height of the locking jaw 122 is determined when the base 100 is molded, and the protruding range may be determined in consideration of an obstacle passing range of the caster 600 provided at the front side.
  • the locking jaw 122 is to prevent the robot cleaner 1 from exceeding an obstacle that cannot be crossed, such as a threshold toward the front door or a toilet threshold, among the obstacles having a height that can be passed.
  • the wheel 610 of the caster 600 is approximately It may be desirable to protrude so that the end of the locking jaw 122 can be positioned at a position longer than the top height and shorter than the center height of the wheel 610.
  • the locking step 122 is formed to extend vertically downward to the mounting position of the detection sensor 126, it forms an inflow path of the light source detected by the detection sensor 126.
  • the light source behind the locking step 122 that is shielded from the locking step 122 by the small angle of incidence and does not flow into the detection sensor 126 is The gap between the bottom surface and the locking step 122 may be introduced into the detection sensor 126.
  • the base 100 is provided with a caster mounting portion 140 recessed inward so that the caster 600 to assist the running of the robot cleaner 1 is mounted.
  • the caster 600 of the robot cleaner 1 includes a main shaft 620 for rotating the wheel 610 and a variable frame 680 rotatably connected to the main shaft 620.
  • an elastic member 670 that elastically supports the variable frame 680 is included.
  • the caster mounting portion 140 provided on the base 100 is provided with a main shaft 620 that is rotatably fixed.
  • the main shaft 620 is located in the center portion of the caster mounting portion 140 so that the upper end is fitted so as to pass through the center portion of the caster mounting portion 140. In addition, by fixing the end of the main shaft 620 exposed to the outside of the caster mounting portion 140 using a separate fixing pin, the main shaft 620 is rotatable separately from the caster mounting portion 140.
  • the caster mounting portion 140 may further include a bush 640 in which the main shaft 620 is accommodated, and a bearing 640 provided in the bush 640.
  • the caster 600 may be smoothly rotated by 360 °.
  • the main frame 620 is fixed to the rotatable and the variable frame 680 is fixed through the shaft fixing pin 630 so that the wheel (Wheel, 610) rolling in contact with the floor or obstacles on one side can be connected. .
  • the shaft fixing pin 630 is fixed through the center of the variable frame 680 and the main shaft 620 to form a rotation center of the variable frame 680.
  • a member support 622 extending downward of the variable frame 680.
  • variable frame is formed between the other side of the variable frame 680 to which the wheel 610 is not connected, and the member support part 622 extending from the main shaft 620 and positioned below the variable frame 680.
  • An elastic member 670 for elastically supporting the 680 is provided.
  • the elastic member 670 is formed in a size in contact with the variable frame 680 and the member support 622, and can be used as long as it is an elastically compressible material.
  • a coil spring is used.
  • the elastic member 670 may be used in the form of a torsion spring. That is, the same effect may be generated by being connected to the shaft fixing pin 630 connecting the main shaft 620 and the variable frame 680.
  • the elastic member 670 having the above function When the elastic member 670 having the above function is provided, the restoring force of the elastic member 670 is exerted on the variable frame 680 so that the variable frame 680 is inclined to one side.
  • the main frame 620 is provided with a support frame 660 to maintain the horizontal state in the state that the variable frame 680 is not in contact with the obstacle.
  • the support frame 660 is fixed to the main shaft 620 at a position spaced a predetermined height above the variable frame 680 so as to secure a space in which the variable frame 680 is rotatable.
  • an end of the support frame 660 is bent to be positioned below the end of the variable frame 680 in a horizontal position in the direction in which the restoring force of the elastic member 670 acts.
  • variable frame 680 Even if the restoring force of the elastic member 670 continuously acts on the variable frame 680, the movement of the variable frame 680 in the restoring force acting direction is limited by the support frame 660 so that the variable frame 680 may be used. This horizontal position can be maintained.
  • FIG. 6 is a view showing a threshold avoidance driving state of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • FIG. 6A shows that the robot cleaner 1 continues to run toward the threshold T while the robot cleaner 1 reaches the threshold T during the cleaning operation and the robot cleaner 1 continues to the threshold T during the cleaning operation.
  • the threshold (T) is interrupted and stopped.
  • the robot cleaner 1 is an obstacle that should not exceed the threshold (T) Will be recognized.
  • the threshold T of such height may be located between the entrance and the living room or between the living room and the bathroom, and the space beyond the threshold T is excluded from the cleaning area of the robot cleaner 1.
  • the robot cleaner 1 first moves in a direction away from the threshold T as shown in B of FIG. 6, and when the robot cleaner 1 is spaced apart from the predetermined distance, the robot cleaner 1 is changed in a direction so as to avoid the cleaning. You will continue to drive through the area.
  • the robot cleaner 1 when the robot cleaner 1 approaches the threshold T at a low speed, the amount of light flowing into the detection sensor 126 before the locking step 122 and the threshold T is interfered with. Through the threshold (T) is first detected through, it may be able to travel by avoiding the threshold (T) before the engaging threshold 122 and the threshold (T) collide.
  • Figure 7 is a view showing a driving state over the threshold of the robot cleaner according to the present embodiment.
  • the robot cleaner 1 is traveling toward a threshold T or an obstacle having a relatively low height during a cleaning operation, and the height of the threshold T is greater than the protruding length of the locking jaw 122. Low, the robot cleaner 1 is capable of traveling beyond the threshold (T).
  • the threshold T of such height is often located between the room and the room or between the living room and the room, it can be included in the cleaning area of the robot cleaner 1.
  • the threshold T of the same height is passed to the robot cleaner 1 as shown in B of FIG. 7, in which the height of the caster 600 is changed and applied to the robot cleaner 1. The impact is reduced.
  • FIGS. 8 and 9 show a schematic view of the operation structure of the caster in the driving state of FIG. 7.
  • the robot cleaner 1 traveling toward the threshold T which is relatively low, does not interfere with the threshold 122.
  • the robot cleaner 1 continues to travel over the threshold T.
  • both the caster 600 and the driving wheel 500 cross the threshold T and come into contact with the bottom surface.
  • the caster 600 is released from the pressing state of the elastic member 670 by the movement of the wheel 610, the variable frame 680 by the restoring force of the elastic member 670 as shown in FIG. It will return to the initial position.
  • the elastic member 670 oscillates a number of times until the initial position stabilizes the position of the variable frame 680, and the stabilized variable frame 680 is initialized by the support frame 660. Can be stopped at
  • the driving stability may be improved.

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Abstract

본 발명은 로봇청소기에 관한 것이다. 본 실시 예에서는 다수의 센서와 흡입모터를 이용하여 장애물을 회피주행하면서 청소영역의 이물을 흡입하는 로봇청소기에 있어서, 본체 하부를 형성하는 베이스에는 주행 중 일정 높이의 장애물을 넘지 못하도록 해당 높이의 장애물과 간섭되는 주행제한부가 베이스에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 실시 예에 따르면, 로봇청소기의 문턱을 감지하기 위한 감지센서의 오작동 시에도 문턱감지가 가능하게 되어 로봇청소기의 주행안정성이 향상되는 이점이 있다.

Description

로봇청소기
본 발명은 로봇청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇청소기는 사용자의 지속적인 조작 없이도 청소하고자 하는 구역내를 스스로 주행하면서 바닥면에 존재하는 먼지 및 이물을 공기와 함께 흡입하여 제거하기 위한 청소장치이다.
이를 위해 로봇청소기에는 장애물 감지를 위한 센서와 바닥면과 문턱 또는 클리프(Cliff) 등을 감지하기 위한 센서 등 다수의 센서가 포함된다.
이중 바닥면과 문턱 또는 클리프를 감지하기 위한 센서는 로봇청소기의 하부를 형성하는 베이스에 구비되어 하측으로 빛 또는 적외선 등을 송출하여 수신되는 정보를 이용하여 수신값에 따라 바닥면과 문턱 또는 클리프 등을 구분하게 되고, 구분 결과에 따라 회피주행이 이루어질 수 있도록 제어된다.
그러나, 종래기술에 의한 로봇청소기에서는 상기와 같이 바닥면과 문턱 또는 클리프 등을 감지하기 위한 센서가 오작동하게 될 경우 로봇청소기의 파손이 발생될 우려가 높다.
즉, 센서의 오작동으로 인하여 문턱이 감지되지 않을 경우 로봇청소기가 요구되는 청소영역에서 벗어날 가능성이 있으며, 클리프가 감지되지 않을 경우 로봇청소기가 낙하하여 파손될 우려가 높다.
본 발명은 베이스의 하부형상에 의해 주행제한 높이의 문턱 또는 장애물이 감지되는 로봇청소기를 제공하는 것이다.
본 발명은 주행 허용 높이의 문턱이나 장애물의 통과시 충격을 경감시키기 위한 캐스터가 마련된 로봇청소기를 제공하는 것이다.
본 실시 예에서는 다수의 센서와 흡입모터를 이용하여 장애물을 회피주행하면서 청소영역의 이물을 흡입하는 로봇청소기에 있어서, 본체 하부를 형성하는 베이스에는 주행 중 일정 높이의 장애물을 넘지 못하도록 해당 높이의 장애물과 간섭되는 주행제한부가 베이스에 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 실시 예에 따른 로봇청소기는 베이스에 함몰 형성된 센서수용홈과 상기 베이스에서 돌출 형성되는 걸림턱이 포함되는 주행제한부에 의해 주행이 제한된다.
즉, 로봇청소기의 파손의 우려가 있어 넘어가서는 안될 문턱 또는 장애물과, 청소를 위해 넘어가도 되는 문턱 또는 장애물이 상기 주행제한부에 의해 구분되어 감지센서의 감지기능 오류나 오작동 시에도 로봇청소기의 주행이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 실시 예에서는 로봇청소기의 주행을 보조하는 캐스터가 탄성에 의해 높이조절이 이루어지도록 구성된다. 이로 인해 통과 가능한 높이의 장애물 통과 시 로봇청소기에 가해지는 충격을 경감시킬 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 클리프(Cliff) 또는 문턱과 같은 장애물을 감지하기 위한 감지센서가 반도체 포토센서로 구성되고, 이러한 감지센서가 베이스 내측으로 함몰 형성된 센서수용홈 내부에 위치됨으로써, 장애물의 존재 유무에 따른 광량의 유입정도가 현저하게 달라질 수 있게 되어 감지센서의 성능이 향상될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 로봇청소기는 센서의 감지성능 향상은 물론 센서의 오작동을 보완하기 위한 기구적인 주행제한구조가 마련되며, 위치가 가변되는 캐스터에 의해 장애물의 통과시 로봇청소기에 가해지는 충격을 효과적으로 줄일 수 있게 됨으로써 주행안정성이 향상될 수 있다.
도 1 은 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 측면도.
도 2 는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 부분 하면도.
도 3 은 도 2 의 A-A부 단면도.
도 4 및 도 5 는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 캐스터의 구조를 개략적으로 보인 도면.
도 6 은 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 문턱회피 주행상태를 보인 도면.
도 7 은 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 문턱을 넘어가는 주행상태를 보인 도면.
도 8 및 도 9 는 도 7 의 주행상태에서 캐스터의 작동구조를 개략적으로 보인 도면.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1 에는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 측면도가 도시된다.
도면을 참조하면 본 실시 예에 따른 로봇청소기(1)는 본체 하부를 형성하는 베이스(100)와 상기 베이스(100)의 상측을 차폐하여 본체 상부를 형성하는 커버(200)에 의해 외관이 구성되며, 상기 베이스(100) 및 커버(200)의 결합에 의해 형성된 내부공간에는 먼지의 흡입을 위한 흡입모터와 먼지통 및 다수의 전장부품 등이 구비된다.
그리고, 상기 베이스(200)에는 가장자리를 따라 일정 간격 배열되는 다수의 센서에 의해 장애물과 벽면 등을 감지하고 이를 회피하여 청소영역을 주행할 수 있도록 하는 센서장착부(300)가 구비된다.
또한, 상기 베이스(100)에는 로봇청소기(1)의 이동을 위한 구동바퀴(500)와 캐스터(600) 및 작업영역의 이물을 비산시키기 위한 아지테이터(160 도 2 참조)와 사이드 브러쉬(400)가 포함된다.
상세한 설명을 위해 도 2 에는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 부분 하면도가 도시된다.
도면을 참조하면, 상기 아지테이터(160)는 상기 베이스(100)의 하면에 형성된 먼지흡입부(도면부호 부여되지 않음)에 위치하여 회동가능하도록 구비되며, 상기 아지테이터(160)의 측방으로 전술한 사이드브러쉬(400)가 구비된다.
그리고, 상기 사이드브러쉬(400)의 후측으로 로봇청소기(1)의 이동을 위한 구동바퀴(500)가 구비되며, 상기 아지테이터(160)의 전측으로 로봇청소기(1)의 이동을 보조하기 위한 캐스터(600)가 구비된다.
한편, 상기 베이스(100)에는 로봇청소기(1)의 주행을 제한하기 위한 주행제한부(120)가 마련된다. 상기 주행제한부(120)는 장애물의 높이에 따라 로봇청소기(1)가 넘을 수 있는 장애물과 넘지 못하는 장애물을 구조적으로 구분하게 된다.
이를 위해 상기 주행제한부(120)에는 상기 베이스(100)의 일부분이 함몰되어 형성되는 센서수용홈(124)과, 상기 센서수용홈(124)이 함몰되면서 상대적으로 돌출되어, 주행 중 일부 장애물과 간섭되는 걸림턱(122)이 포함된다.
도 3 에는 도 2 의 A-A부 단면도가 도시된다.
도시된 바와 같이 상기 베이스(100)의 전측은 전방에서 후방으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 형상으로 형성된다.
그리고, 상기 센서수용홈(124)은 상기 베이스(100)의 가장자리를 따라 상기 구동바퀴(500)의 전측에 호(Arc) 형상으로 함몰 형성되어 문턱 또는 클리프(Cliff)를 감지하기 위한 감지센서(126)의 장착공간을 제공하게 된다.
따라서, 상기 센서수용홈(124)의 깊이는 상기 베이스(100) 하면을 기준으로 후측이 전측보다 더 깊게 형성되며, 폭은 상기 감지센서(126)의 크기와 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 센서수용홈(124)의 저면에는 다수의 센서장착홀(도면부호 부여되지 않음)이 일정 간격 이격된 위치를 유지하도록 형성되어, 상기 감지센서(126)가 끼움 장착될 수 있다.
상기 감지센서(126)로는 광량에 따라 가변되는 저항값을 통해 클리프(Cliff)와 문턱 등을 감지하는 반도체 포토센서가 사용될 수 있으며, 본 실시 예에서는 황화카드뮴(CdS) 센서가 사용된다.
한편, 상기 걸림턱(122)은 상기 센서수용홈(124)이 함몰 형성되면서, 베이스(100)의 형상에 의해 후측이 전측보다 돌출 길이가 길어져 형성되는 것으로, 상기 센서수용홈(124)과 마찬가지로 상기 베이스(100)의 전측 가장자리를 따라서 형성된다.
따라서, 상기 걸림턱(122)의 돌출 높이는 베이스(100)의 성형 시 결정되며 돌출 범위는 전측에 구비되는 캐스터(600)의 장애물 통과 가능범위를 고려하여 결정될 수 있다.
즉, 상기 걸림턱(122)은 로봇청소기(1)가 통과 가능한 높이의 장애물 중에서 현관을 향하는 문턱이나 화장실 문턱 등과 같이 넘어선 안될 장애물을 넘지 못하도록 하기 위한 것으로, 대략 상기 캐스터(600)의 휠(610) 상단 높이보다는 길고 휠(610) 중심 높이보다는 짧은 위치에 상기 걸림턱(122)의 단부가 위치될 수 있도록 돌출되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 걸림턱(122)은 상기 감지센서(126)의 장착위치 수직 하방으로 길게 형성되므로, 감지센서(126)에서 감지되는 광원의 유입경로를 형성하게 된다.
따라서, 상기 걸림턱(122)에 장애물이 접하게 되면 상기 걸림턱(122)의 후측에서 유입되는 광원이 차단되므로 상기 감지센서(126)로 유입되는 광량이 현저히 줄어들게 되어 감지센서(126)의 장애물 감지성능이 보다 향상될 수 있다.
그리고, 로봇청소기(1)가 클리프(Cliff)에 이르게 될 경우에도, 작은 입사각도에 의해 걸림턱(122)에서 차폐되어 상기 감지센서(126)로 유입되지 못하던 걸림턱(122) 후측의 광원이 바닥면과 걸림턱(122)의 간격이 멀어지면서 상기 감지센서(126)로 유입될 수 있다.
즉, 걸림턱(122)과 바닥면이 멀어지게 되면, 상대적으로 입사각이 큰 상당량의 광원이 감지센서(126)로 유입될 수 있으므로 광량의 변화 정도가 심화되어 감지센서(126)의 클리프 감지성능도 향상될 수 있다.
한편, 상기 베이스(100)에는 로봇청소기(1)의 주행을 보조하는 캐스터(600)가 장착될 수 있도록 내측으로 함몰 형성된 캐스터 장착부(140)가 마련된다.
이하에서는 도면을 참조하여 상기 캐스터(600)의 구조 및 작용에 대하여 상세히 살펴본다.
도 4 및 도 5 에는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 캐스터 구조를 개략적으로 보인 도면이 도시된다.
도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 로봇청소기(1)의 캐스터(600)에는 휠(610)의 360°회전을 위한 주축(620), 상기 주축(620)에 회동가능하게 연결되는 가변프레임(680) 그리고, 상기 가변프레임(680)을 탄성 지지하는 탄성부재(670)가 포함된다.
상세히, 상기 베이스(100)에 마련된 캐스터 장착부(140)에는 회전가능하게 고정되는 주축(620)이 구비된다.
상기 주축(620)은 상기 캐스터 장착부(140)의 중앙 부분에 위치되어 상단이 상기 캐스터 장착부(140)의 중앙 부분을 관통하도록 끼워지게된다. 그리고, 상기 캐스터 장착부(140)의 외측으로 노출된 주축(620)의 단부를 별도의 고정핀을 이용하여 고정시킴으로써, 주축(620)이 캐스터 장착부(140)와 개별적으로 회전가능하게 된다.
상기 주축(620)의 원활한 회전을 위해 상기 캐스터 장착부(140) 내측에는 주축(620)이 수용되는 부시(640)와, 부시(640) 내부에 구비되는 베어링(640)이 더 포함될 수 있다. 이로 인해 상기 캐스터(600)는 360°의 원활한 회전이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 주축(620)에는 회전가능하도록 고정되며 일측에 바닥 또는 장애물과 접하면서 구름운동하는 휠(Wheel, 610)이 연결될 수 있도록 가변프레임(680)이 축고정핀(630)을 통해 고정된다.
상기 축고정핀(630)은 상기 가변프레임(680)의 중앙과 상기 주축(620)을 통과하여 고정됨으로써 가변프레임(680)의 회전 중심을 형성하게 된다.
한편, 상기 주축(620)의 단부에는 상기 가변프레임(680)의 하측으로 연장 형성되는 부재지지부(622)가 형성된다.
그리고, 상기 휠(610)이 연결되지 않은 가변프레임(680)의 타측과, 상기 주축(620)에서 연장형성되어 상기 가변프레임(680)의 하측에 위치되는 부재지지부(622) 사이에는 상기 가변프레임(680)을 탄성지지하는 탄성부재(670)가 구비된다.
상기 탄성부재(670)는 상기 가변프레임(680)과 부재지지부(622)에 접하는 크기로 형성되어 탄성압축 가능한 재질이면 모두 사용가능하며, 본 실시 예에서는 코일스프링이 사용된다.
한편, 상기 탄성부재(670)는 토션스프링 형태로도 사용가능할 것이다. 즉, 상기 주축(620)과 가변프레임(680)을 연결하는 축고정핀(630)에 연결되어 동일한 효과를 발생시킬 수 있을 것이다.
상기와 같은 기능의 탄성부재(670)가 구비되면, 상기 가변프레임(680)에는 상기 탄성부재(670)의 복원력이 발휘되어 가변프레임(680)이 일측으로 기울어지게 된다.
따라서, 상기 주축(620)에는 상기 가변프레임(680)이 장애물과 접하지 않은 상태에서 수평상태를 유지할 수 있도록 하기 위한 지지프레임(660)이 구비된다.
상기 지지프레임(660)은 상기 가변프레임(680)이 회동 가능한 공간을 확보할 수 있도록 상기 가변프레임(680) 상측으로 소정 높이 이격된 위치에서 상기 주축(620)에 고정된다. 그리고, 상기 지지프레임(660)의 단부는 상기 탄성부재(670)의 복원력이 작용하는 방향에 대항하여 수평 위치의 가변프레임(680) 단부 하측에 위치될 수 있도록 절곡 형성된다.
따라서, 상기 탄성부재(670)의 복원력이 상기 가변프레임(680)에 지속적으로 작용하더라도 상기 지지프레임(660)에 의해 복원력 작용방향으로 가변프레임(680)의 이동이 제한되어 상기 가변프레임(680)이 수평위치를 유지할 수 있게 된다.
도 6 에는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 문턱회피 주행상태를 보인 도면이 도시된다.
도 6의 A는 로봇청소기(1)가 청소작업 중 문턱(T)에 이르러 정지된 상태로, 청소작업 중 문턱(T)을 향해 주행을 계속하는 로봇청소기(1)가 상기 문턱(T)에 접하게 되면 상기 걸림턱(122)에 문턱(T)이 간섭되면서 정지된다.
그리고, 상기와 같은 상태가 되면 상기 걸림턱(122)과 문턱(T)에 의해 상기 감지센서(126)로 유입되는 광량이 줄어들게 되어, 로봇청소기(1)에서는 상기 문턱(T)을 넘어서는 안되는 장애물로 인식하게 된다.
이와 같은 높이의 문턱(T)은 현관과 거실 사이 또는 거실과 화장실 사이에 위치될 수 있으며, 상기 문턱(T) 너머의 공간은 로봇청소기(1)의 청소영역에서 제외된다.
따라서, 로봇청소기(1)는 도 6의 B에 도시된 바와 같이 우선, 문턱(T)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 되고, 일정거리 이격되면 문턱(T)을 회피할 수 있도록 방향을 전환한 뒤 청소영역을 계속해서 주행하게 된다.
또한, 상기 로봇청소기(1)가 저속으로 상기 문턱(T)을 향해 접근하게 될 경우에는, 상기 걸림턱(122)과 문턱(T)이 간섭되기 이전에 상기 감지센서(126)로 유입되는 광량을 통해 문턱(T)을 먼저 감지하게 되고, 걸림턱(122)과 문턱(T)이 충돌하기 이전에 문턱(T)을 회피하여 주행할 수 있을 것이다.
한편, 도 7 에는 본 실시 예에 따른 로봇청소기의 문턱을 넘어가는 주행상태를 보인 도면이 도시된다.
도 7 의 A는 로봇청소기(1)가 청소작업 중 높이가 상대적으로 낮은 문턱(T) 또는 장애물을 향해 주행하고 있는 상태로, 상기 걸림턱(122)의 돌출 길이보다 상기 문턱(T)의 높이가 낮아 로봇청소기(1)가 문턱(T)을 넘어서 주행가능하게 된다.
이와 같은 높이의 문턱(T)은 방과 방 사이 또는 거실과 방 사이에 위치되는 경우가 많으므로 로봇청소기(1)의 청소영역에 포함될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 높이의 문턱(T)은 도 7의 B에 도시된 바와 같이 로봇청소기(1)가 넘어가게 되는데, 이때, 상기 캐스터(600)의 높이가 가변되면서 로봇청소기(1)에 가해지는 충격을 줄이게 된다.
상세히, 도 8 및 도 9 에는 도 7 의 주행상태에서 캐스터의 작동구조를 개략적으로 보인 도면이 도시된다.
전술한 바와 같이, 상대적으로 높이가 낮은 문턱(T)을 향해 주행하는 로봇청소기(1)는 상기 걸림턱(122)이 상기 문턱(T)과 간섭되지 않는다.
따라서, 상기 휠(610)이 상기 문턱(T)에 접한 이후에도 로봇청소기(1)의 주행이 계속되어 문턱(T)을 타고 넘어가게 된다.
이때, 상기 휠(610)이 상측으로 밀어올려지면서 이와 연결된 가변프레임(680)의 일측이 상측으로 회동하게 되고, 타측은 하측으로 회동하면서 상기 탄성부재(670)를 가압하여 도 9와 같은 상태가 된다.
상기와 같은 상태를 거쳐 로봇청소기(1)의 주행이 계속되면 캐스터(600)와 구동바퀴(500)가 모두 문턱(T)을 타고 넘어가서 바닥면과 접하게 된다.
이때, 상기 캐스터(600)는 휠(610)의 이동에 의해 탄성부재(670)의 가압상태가 해지되면서, 탄성부재(670)의 복원력에 의해 가변프레임(680)이 도 8 에 도시된 바와 같이 초기 위치로 복귀하게 된다.
복귀 과정에서는 상기 탄성부재(670)가 초기 위치에 이르기까지 다수회 진동하면서 가변프레임(680)의 위치를 안정화 시키게 되고, 안정화가 완료된 가변프레임(680)은 상기 지지프레임(660)에 의해 초기 위치에서 정지될 수 있다.
이로 인해 로봇청소기(1)에는 장애물 통과시의 충격이 줄어들게 되므로 주행안정성이 향상될 수 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 센서와 흡입모터를 이용하여 장애물을 회피주행하면서 청소영역의 이물을 흡입하는 로봇청소기에 있어서,
    본체 하부를 형성하는 베이스에는 주행 중 일정 높이의 장애물을 넘지 못하도록 해당 높이의 장애물과 간섭되는 주행제한부가 일체로 형성되는 로봇청소기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주행제한부에는,
    상기 베이스의 일부분이 함몰되어 문턱 또는 클리프(Cliff)를 감지하기 위한 감지센서의 장착공간을 제공하는 센서수용홈과,
    상기 센서수용홈이 함몰되면서 상기 베이스의 일부분이 상대적으로 돌출형성되어 상기 장애물과 간섭되도록 하는 걸림턱이 포함되는 로봇청소기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서수용홈에는 상기 감지센서의 장착을 위한 센서장착홀이 형성되는 로봇청소기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행제한부는 이동을 위한 구동바퀴의 전측에 위치하며, 상기 베이스의 가장자리를 따라 형성되는 로봇청소기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스에는,
    상기 주행제한부에 의해 간섭되지 않은 장애물을 넘어갈 때 위치가 가변되면서 이동 충격을 줄이는 캐스터가 포함되는 로봇청소기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 캐스터에는,
    상기 베이스에 회전가능하도록 고정되는 주축과,
    상기 주축에 회전가능하도록 고정되며, 일측에 휠(Wheel)이 연결되는 가변프레임과,
    상기 휠이 연결되지 않은 가변프레임의 타측과, 상기 주축에서 연장형성되어 상기 가변프레임의 하측에 위치되는 부재지지부 사이에 구비되어, 상기 가변프레임을 탄성지지하는 탄성부재가 포함되는 로봇청소기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주축에는 상기 휠이 연결된 가변프레임 일부를 구속하여 상기 가변프레임이 수평상태를 유지할 수 있도록 하는 지지프레임이 구비되는 로봇청소기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가변프레임의 중앙 부분에는 상기 주축과 가변프레임을 연결하여 회전중심을 형성하는 축고정핀이 끼움 장착되는 로봇청소기.
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