KR101467341B1

KR101467341B1 - 보조 로봇을 갖는 로봇청소기 시스템

Info

Publication number: KR101467341B1
Application number: KR1020120033703A
Authority: KR
Inventors: 이연숙
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2014-12-03
Also published as: KR20120113188A

Abstract

본 발명은 로봇청소기 시스템에 관한 것으로, 넓은 공간과 좁은 공간을 원할하게 청소할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 제1흡입장치와 제1집진장치 및 제1먼지유입구와 제1먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 넓은 공간을 이동하면서 바닥의 먼지를 흡입하고 제2청소로봇의 탑승이 가능한 도킹 스테이션을 내부 공간의 일측에 구비하여 제2청소로봇을 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차시키는 제1청소로봇, 제2흡입장치와 제2집진장치 및 제2먼지유입구와 제2먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 좁은 공간을 이동하면서 구석 부분의 먼지를 흡입하고 좁은 공간으로의 이동 및 제1청소로봇의 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 소형으로 구성되어 제1청소로봇의 제어에 의해 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차되는 제2청소로봇으로 구성되는 로봇청소기 시스템을 제공하여, 넓은 공간과 좁은 공간을 원할하게 청소하고 소형 청소로봇의 배터리 충전 및 먼지 제거가 이루어질 수 있게 한다.

Description

보조 로봇을 갖는 로봇청소기 시스템{Robot cleaner system having a sub-robot for corner cleaning}

본 발명은 보조 로봇을 갖는 로봇청소기 시스템에 관한 것으로, 특히 좁은 공간을 청소할 수 있는 소형 청소로봇의 탑승 또는 하차가 가능한 도킹 스테이션을 주 청소로봇에 구비하여 두 청소로봇 간의 양방향 무선통신을 통해 넓은 공간과 좁은 공간에서의 청소가 원할히 이루어질 수 있도록 하며, 소형 청소로봇이 주 청소로봇에 탑승한 상태에서 소형 청소로봇의 배터리 충전 및 먼지 제거가 자동으로 이루어질 수 있도록 한 구석 청소용 소형 청소로봇을 갖는 로봇 청소기 시스템에 관한 것이다.

청소기는 실내의 이물질을 제거하여 청결하게 하는 기구로서, 흡입력을 이용하여 이물질을 빨아들이는 진공청소기가 일반적으로 사용된다. 근래에는 사용자의 노동력 없이도 자동 주행 기능을 통해 스스로 이동하면서 바닥의 이물질을 제거하는 로봇청소기가 개발되고 있다.

일반적으로 로봇 청소기는 자동 주행 기능을 이용하여 실내공간을 이동하면서 바닥을 청소하는 청소로봇과, 실내의 특정 장소에 위치되어 청소로봇의 충전이나 청소로봇 내에 저장된 먼지를 비우는 기능을 담당하는 스테이션(이하 '도킹 스테이션'이라 한다)과 함께 하나의 로봇 청소기 시스템을 이루어 사용된다.

이러한 로봇 청소기 시스템의 예는 미국 공개특허 제2005-0150519호에 개시되어 있다. 이 로봇 청소기 시스템에 의하면, 로봇 청소기의 하부에는 먼지의 흡입을 위한 흡입구가 마련되고, 이 흡입구에 브러쉬가 회전 가능하도록 설치된다. 도킹 스테이션에는 로봇청소기가 올라설 수 있도록 경사면이 형성된 받침대가 구비되고, 그 경사면의 일측에는 먼지의 흡입을 위한 흡입구가 마련된다. 따라서 로봇청소기가 경사면을 따라 올라와서 도킹 위치에 이르면 경사면의 흡입구와 로봇청소기의 흡입구가 서로 마주보게 되고, 이때 흡입 유닛이 동작하여 로봇청소기 내에 저장된 먼지를 제거할 수 있게 된다.

위와 같은 로봇청소기 시스템에 의한 로봇 청소기는 공간이 좁은 구석 부분에 대한 청소가 완전하게 이루어지지 못하게 됨에 따라, 최근에는 로봇청소기에 의해 좁은 공간의 구석 부분에 대한 청소가 가능하도록 하기 위해 구석 부분에 대한 청소가 가능한 별도의 장치가 더 구비되는 로봇청소기들이 개발되고 있다.

그러나 이와 같은 구석 청소용 장치가 더 구비되는 경우 로봇 청소기의 내부 구성이 매우 복잡해지는 등의 문제점이 뒤따른다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 주 청소로봇에 도킹 스테이션을 구비하여 구석 등의 좁은 공간을 청소할 수 있는 부 청소로봇이 탑승 또는 하차 가능하도록 하고, 두 청소로봇 간의 양방향 무선통신을 통해 넓은 공간과 좁은 공간을 원할하게 청소할 수 있도록 한 로봇청소기 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 소형 청소로봇이 주 청소로봇의 도킹 스테이션에 탑승한 상태에서 소형 청소로봇의 배터리 충전 및 먼지 제거가 이루어질 수 있는 로봇청소기 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비하되, 도킹 스테이션의 하부 일측에는 제2청소로봇의 탑승 또는 하차, 및 도킹 스테이션의 내부 공간의 개폐를 위한 도킹플랫폼이 회동 가능하게 설치되는 로봇청소기 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비하되, 제1청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하며, 적외선 센서나 초음파 센서로 이루진 제1센서부를 구비하며, 제1청소로봇 연산처리부는 제1센서부로부터 수신된 장애물 신호로부터 청소해야할 면적을 추정하되, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작은지를 판단하여, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작다면 청소명령신호와 함께 청소할 위치 신호를 제2청소로봇으로 전송하며, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 크다면, 제1모터제어신호 및 제1흡진 제어신호를 생성하도록 이루어진 로봇청소기 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 제1흡입장치와 제1집진장치 및 제1먼지유입구와 제1먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 넓은 공간을 이동하면서 바닥의 먼지를 흡입하고 제2청소로봇의 탑승이 가능한 도킹 스테이션을 내부 공간의 일측에 구비하여 필요에 따라 제2청소로봇을 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차시키는 제1청소로봇, 제2흡입장치와 제2집진장치 및 제2먼지유입구와 제2먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 좁은 공간을 이동하면서 구석 부분의 먼지를 흡입하고 좁은 공간으로의 이동 및 제1청소로봇의 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 소형으로 구성되어 제1청소로봇의 제어에 의해 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차되는 제2청소로봇으로 구성되는 로봇청소기 시스템이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 제2청소로봇에 제1청소로봇으로부터 동작전원을 공급받기 위한 충전 배터리와 외부 돌출형 충전단자가 더 구비되고 제1청소로봇에 제2청소로봇의 충전단자에 대응하는 전원공급단자가 더 구비되어 제1청소로봇에 제2청소로봇이 탑승시 제2청소로봇의 배터리 충전이 이루어지도록 구성되는 로봇청소기 시스템이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는, 제2청소로봇이 도킹 스테이션에 탑승된 상태에서 제2집진장치에 누적된 먼지를 제1집진장치로 흡입할 수 있도록 먼지 흡입구와 흡입 유로가 연설된 도킹부가 제1청소로봇에 더 구비되어 제2청소로봇의 먼지 제거가 이루어지도록 구성되는 로봇청소기 시스템이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비한 로봇청소기 시스템에 있어서, 상기 제1청소로봇은, 제1청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하는 제1센서부; 상기 제1센서부로부터 수신된 장애물 신호로부터 청소해야할 면적을 추정하고, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작은지를 판단하여, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작다면 청소명령신호와 함께 청소할 위치 신호를 제2청소로봇으로 전송하며, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 크다면, 제1모터제어신호 및 제1흡진 제어신호를 생성하는 제1청소로봇 연산처리부; 상기 제1청소로봇 연산처리부로부터 수신된 제1모터제어신호에 따라, 제1청소로봇모터를 구동시키는 제1청소로봇 모터구동부; 제1흡입장치, 제1집진장치를 포함하며, 제1흡진 제어신호에 따라 흡입모터를 구동하여 먼지를 포함하는 오물을 흡입하여 제1집진장치에 집진하는 제1청소로봇 흡진부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템이다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비한 로봇청소기 시스템에 있어서, 상기 제2 청소로봇은, 제2청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하는 제2센서부; 상기 제2센서부로부터 수신된 장애물 신호에 따라 제2청소로봇이 청소를 하도록 하는 제2모터제어신호 및 제2흡진 제어신호를 생성하며, 제2청소로봇의 청소가 종료되었을 때에서는 청소 종료신호를 생성하는 제2청소로봇 연산처리부; 상기 제2청소로봇 연산처리부로부터 수신된 청소 종료신호를 제1청소로봇으로 무선 전송하는 제2청소로봇 송수신부; 상기 제2청소로봇 연산처리부로부터 수신된 제2모터제어신호에 따라, 제2청소로봇모터를 구동시키는 제2청소로봇 모터구동부; 제2흡입장치, 제2집진장치를 포함하며, 제2흡진 제어신호에 따라 흡입모터를 구동하여 먼지를 포함하는 오물을 흡입하여 제2집진장치에 집진하는 제2청소로봇 흡진부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템이다.

제2청소로봇 연산처리부는, 제2청소로봇의 청소가 종료되었을 때, 도킹 스테이션으로 탑승하기 위해 제2청소로봇이 이동되도록하는 제2모터제어신호를 생성하여 제2청소로봇 모터구동부로 출력한다.

제1청소로봇은, 제2 청소로봇의 배터리를 충전하기위한 배터리 충전부와, 제2 청소로봇의 배터리를 주기적으로 잔량을 체크하기위한 배터리 첵크부를 더 구비한다.

제2청소로봇은, 도킹 스테이션으로 탑승되었을 경우, 제2청소로봇의 제2집진장치의 오물을 제1청소로봇의 제2집진장치로 이송하도록 이루어진다.

본 발명에 의하면, 좁은 공간을 청소할 수 있는 소형 청소로봇의 탑승 또는 하차가 가능한 도킹 스테이션을 주 청소로봇에 구비하여 두 청소로봇 간의 양방향 무선통신을 통해 넓은 공간과 좁은 공간에서의 청소가 원활히 이루어질 수 있게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 소형 청소로봇이 주 청소로봇에 탑승한 상태에서 소형 청소로봇의 배터리 충전 및 먼지 제거가 자동으로 이루어질 수 있게 되므로 편리한 사용을 가능하게 하는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비하되, 도킹 스테이션의 하부 일측에는 제2청소로봇의 탑승 또는 하차, 및 도킹 스테이션의 내부 공간의 개폐를 위한 도킹플랫폼이 회동 가능하게 설치된다.
또한 본 발명은, 도킹 스테이션을 구비한 제1청소로봇과, 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 제2 청소로봇을 구비하되, 제1청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하며, 적외선 센서나 초음파 센서로 이루진 제1센서부를 구비하며, 제1청소로봇 연산처리부는 제1센서부로부터 수신된 장애물 신호로부터 청소해야할 면적을 추정하되, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작은지를 판단하여, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작다면 청소명령신호와 함께 청소할 위치 신호를 제2청소로봇으로 전송하며, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 크다면, 제1모터제어신호 및 제1흡진 제어신호를 생성하도록 이루어진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 2와 도 3은 도 1의 로봇청소기 시스템에서 제1청소로봇과 제2청소로봇의 구성을 각각 구별하여 예시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 제1청소로봇의 도킹 플랫폼의 회전동작에 의해 제2청소로봇이 제1청소로봇의 도킹 스테이션에 수납되는 동작상태를 설명하기 위하여 예시한 참고도이다.
도 5a와 도 5b는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 링크부재의 회전동작에 의해 제1청소로봇의 도킹부가 승강운동하는 동작을 설명하기 위하여 예시한 도킹부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 로봇청소기 시스템 중 제1청소로봇의 구성을 개략적으로 제시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 로봇청소기 시스템 중 제2청소로봇의 구성을 개략적으로 제시한 블럭도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 로봇청소기 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 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 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 로봇청소기 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 예시한 단면도이고, 도 2와 도 3은 도 1의 로봇청소기 시스템에서 제1청소로봇과 제2청소로봇의 구성을 각각 구별하여 예시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 로봇청소기 시스템은 자동 주행기능을 통해 넓은 공간을 이동하면서 바닥의 먼지를 흡입하는 제1청소로봇 (즉, 주 청소로봇)(100)과, 제1청소로봇에 탑재 가능하도록 소형으로 구성되어 제1청소로봇의 제어에 의해 자동 주행기능을 통해 좁은 공간을 이동하면서 구석 부분의 먼지를 흡입하는 제2청소로봇(즉, 부 청소로봇)(200)으로 구성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1청소로봇(100)은 일반적인 자동 주행기능을 통해 넓은 공간을 이동할 수 있도록, 모터에 의해 동작하여 로봇을 이동시키는 구동륜(105)과 구동륜에 의해 회전하는 보조륜(106)을 구비하고, 바닥의 먼지를 흡입하여 제거할 수 있도록 제1흡입장치(101), 제1집진장치(102)와, 입구에 제1브러쉬(103a)가 회전 가능하게 설치되는 제1먼지유입구(103), 먼지를 외부로 배출할 수 있도록 연설되는 제1먼지배출구(104)를 구비한다. 제1흡입장치(101)는 먼지의 흡입을 위한 흡입력을 발생시키는 장치로서, 흡입모터(미도시)와 송풍팬(미도시)를 포함하여 구성된다. 제1집진장치(102)는 흡입력에 의해 유입되는 먼지를 수집하여 저장하며 그 내부에는 제1흡입장치(101)로 먼지가 유입되는 것을 방지하기 위한 필터(102a)와, 흡입 유로(111b)와 제1먼지유입구(103) 및 제1먼지배출구(104)를 자동으로 각각 걔폐하는 제1개폐부재(102b)와 제2개폐부재(102c) 및 제3개폐부재(102d), 누적된 먼지의 양을 감지하기 위한 센서(도면에는 미도시됨)가 더 설치될 수 있다. 여기서 제1개폐부재(102b)와 제2개폐부재(102c) 및 제3개폐부재(102d)는, 제1청소로봇(100)이 청소할 때에는 제2개폐부재(102c)가 개방되고 제1개폐부재(102b)와 제3개폐부재(102d)는 폐쇄되어 제1흡입장치(101)의 흡입력이 흡입 유로(111b) 및 제1먼지배출구(104)를 통해 누설되는 것을 방지하고, 제1청소로봇(100)이 제2청소로봇(200)의 먼지를 흡입할 때에는 제1개폐부재(102b)는 개방되고 제2개폐부재(102c)와 제3개폐부재(102d)가 폐쇄되어 제1흡입장치(101)의 흡입력이 제1먼지유입구(103) 및 제1먼지배출구(104)를 통해 누설되는 것을 방지하며, 제1집진장치(102)에 누적된 먼지를 외부로 배출할 때에는 제3개폐부재(102)만 개방되고 제1개폐부재(102b)와 제2개폐부재(102c)는 폐쇄되어 외부의 흡입력이 흡입유로(111b) 및 제1먼지유입구(103)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한 이러한 각각의 개폐부재(102b-102d)는 일단이 제1청소로봇(100)의 케이스에 힌지 결합되는 것이 바람직하며, 제1집진장치(102)를 폐쇄하는 방향으로 각각의 개폐부재(102b-102d)를 탄성 바이어스시키는 스프링(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또 제1청소로봇(100)의 외측에는 적외선 센서나 초음파 센서 등과 같은 장애물 감지센서(도면에는 미도시됨)가 설치된다. 이 장애물 감지센서는 제1청소로봇(100) 주위에 위치하는 장애물과의 거리를 측정하여 제1청소로봇(100)이 장애물을 피해갈 수 있도록 한다.

그리고 상기 제1청소로봇(100)의 내부 공간 일측에는 제2청소로봇(200)의 탑승이 가능한 도킹 스테이션(110)을 구비하고, 도킹 스테이션(110)의 하부 일측에는 제2청소로봇(200)의 탑승 또는 하차, 및 도킹 스테이션(110)의 내부 공간의 개폐를 위한 도킹 플랫폼(112)이 회동 가능하게 설치되어 필요에 따라 제2청소로봇(200)을 도킹 스테이션(110)에 탑승 또는 하차시킬 수 있도록 구성된다. 이 도킹 플랫폼(112)은 제1청소로봇(100)의 제어부(도면에는 미도시됨)에 의해 자동으로 개폐되도록 구성할 수 있다.

또한 도킹 스테이션(110)의 일측에는 제2청소로봇(200)이 탑승된 상태에서 배터리 충전이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 제2청소로봇(200)의 대응위치에 전원공급단자(116)를 구비한다. 이로써 제1청소로봇(100)에 제2청소로봇(200)이 탑승하게 되면 제1청소로봇(100)의 전원공급단자(116)를 통해 제2청소로봇(200)의 배터리 충전이 이루어질 수 있게 된다. 또한 제1청소로봇(100)은 도킹 스테이션(110)에 제2청소로봇(200)이 탑승된 상태에서 제2청소로봇(200)의 집진장치에 누적된 먼지를 흡입할 수 있도록 하기 위하여 도킹 스테이션(110)의 상부에 도킹부(111)를 구한다. 이 도킹부(111)는 먼지 흡입구(111a)와 신축성 이음관(111c) 및 흡입 유로(111b)가 연설되어 신축성 이음관(111c)에 의해 도킹부(111)의 전체의 길이 신장 또는 축소가 가능하도록 구성된다. 또한 먼지 흡입구(111a)의 단부에는 제2청소로봇(200)의 제2먼지배출구(204)와 접촉시 틈새를 완전하게 밀폐할 수 있는 실링부재(115)가 더 구비된다. 이 실링부재(115)는 도킹부(111)의 먼지흡입구(111a)를 둘러싸도록 설치되어 도킹부(111)의 먼지 흡입구(111a)와 제2청소로봇(200)의 제2먼지배출구(204)가 밀착되더라도 먼지 흡입구(111a)와 제2먼지 배출구(204) 사이에 틈새가 생기지 않도록 하며, 따라서 이 실링부재(115)는 그러한 틈새로 흡입력이 손실되는 것을 방지할 수 있게 한다.

한편, 도킹부(111)의 측면에는 제2청소로봇(200)의 탑승 및 하차에 따라 도킹부(111)의 승강 운동을 기계적으로 유발시킬 수 있는 링크부재(113)가 연결된다. 이 링크부재(113)는 도킹 스테이션(110)의 측면 상부에서 회동 가능하게 설치되며, 일측 단부가 소정 각도만큼 회전되는 경우 다른측 단부에 직선 운동이 유발될 수 있도록 하기 위하여 몸체의 중간부분이 절곡된 형태로 이루어지고 아울러 그 몸체의 중간 부분이 결합핀(114)에 의해 회전 가능하게 고정되어 설치된다. 또한 이 링크부재(113)의 단부에는 도킹 스테이션에 탑승되는 제2청소로봇과의 접촉을 위한 접촉부(113a)가 구비되며, 이 접촉부(113a)에는 제2청소로봇(200)에 의한 접촉부(113a)의 회전 동작을 유연하게 하기 위하여 그 단부에 회전 롤러(113b)가 더 설치되어 구성된다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제2청소로봇(200)은 좁은 공간으로의 이동 및 상기 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(110)에 탑승 또는 하차 가능하도록 소형으로 구성되어 상기 제1청소로봇(100)의 제어에 의해 상기 도킹 스테이션(110)에 탑승 또는 하차되며, 모터에 의해 동작하는 구동륜(205)과 구동륜에 의해 회전하는 보조륜(206)을 구비하고, 바닥의 먼지를 흡입하여 제거할 수 있도록 제2흡입장치(201)와, 제2필터(202a)와 집진센서(202b)를 내장한 제2집진장치(202)와, 입구에 제2브러쉬(203a)가 설치된 제2먼지유입구(203), 먼지를 외부로 배출할 수 있도록 연설되는 제2먼지배출구(204), 제2먼지배출구를 자동으로 걔폐하는 제4개폐부재(214)를 구비하여 자동 주행기능을 통해 좁은 공간을 이동하면서 구석 부분의 먼지를 흡입할 수 있도록 구성된다. 특히 제2청소로봇(200)은 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(110)에 탑승시 전원공급단자(116)를 통해 동작전원을 공급받기 위한 충전 배터리(215)와 외부 돌출형 충전단자(216)를 구비한다.

또 제2청소로봇(200)의 외측에는 적외선 센서나 초음파 센서 등과 같은 장애물 감지센서(209)가 설치된다. 이 장애물 감지센서는 제2청소로봇(200) 주위에 위치하는 장애물과의 거리를 측정하여 제2청소로봇(200)이 장애물을 피해갈 수 있도록 한다.

한편, 상기 제4개폐부재(214)는 제2청소로봇(200)이 청소할 때에는 폐쇄되어 제2흡입장치(201)의 흡입력이 제2먼지배출구(204)를 통해 누설되는 것을 방지하며, 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(100)에 도킹되어 제2집진장치(202) 내의 먼지가 제거될 때에는 제2먼지배출구(204)를 개방하여 제2집진장치(202) 내의 먼지가 제1청소로봇(100)의 제1집진장치(102) 쪽으로 이동할 수 있도록 한다. 이러한 제4개폐부재(214)는 일단이 제2청소로봇(200)의 케이스에 힌지 결합되는 것이 바람직하며, 제2먼지배출구(204)를 폐쇄하는 방향으로 제4개폐부재(214)를 탄성 바이어스시키는 스프링(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 특히 제1청소로봇(100)과 제2청소로봇(200)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 양방향 통신이 가능한 무선 통신부(108,208)를 각각 구비하여, 양방향 무선통신을 통해 넓은 공간과 좁은 공간을 각각 구분하여 선택적으로 이동하도록 구성되는 것이 바람직하며, 또한 제1청소로봇(100)은 제2청소로봇(200)과의 양방향 통신을 통해 제2청소로봇(200)의 동작상태를 검출하여 그 결과를 표시하는 표시부(도면에는 미도시됨)를 케이스의 윗부분에 더 구비할 수 있다.

도 4는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 제1청소로봇의 도킹 플랫폼의 회전동작에 의해 제2청소로봇이 제1청소로봇의 도킹 스테이션에 수납되는 동작상태를 설명하기 위하여 예시한 참고도이고, 도 5a와 도 5b는 도 1의 로봇청소기 시스템에서 링크부재의 회전동작에 의해 제1청소로봇의 도킹부가 승강운동하는 동작을 설명하기 위하여 예시한 도킹부 확대도로서, 이들 도면을 참고하여 본 발명에 따른 로봇청소기 시스템의 전체적인 동작을 설명한다.

먼저, 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(110)에 제2청소로봇(200)이 탑승 및 하차하는 과정을 설명한다. 도 4의 우측에 도시된 바와 같이, 제1청소로봇(100)의 제어부(도면에 미도시됨)에 의해 도킹 플랫폼(112)이 시계방향으로 90도 만큼 회전 제어되어 'ㄴ'자 형상으로 위치하게 되면 제2청소로봇(200)이 도킹 플랫폼(112) 위쪽으로 올라갈 수 있는 상태로 되며, 이 상태에서 제2청소로봇(200)에 도킹 플랫폼(112) 위에 안착되면 다시 제1청소로봇(100)의 제어부에서는 도킹 플랫폼(112)이 반시계 방향으로 90도 만큼 회전되도록 동작을 제어하여 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(110) 내부로 제2청소로봇(200)을 안전하게 안착시킬 수 있게 된다. 이때 도킹 플랫폼(112)의 회전동작에 의해 제2청소로봇(200)이 옆으로 눕게 되면서 아울러 동시에 링크부재(113)의 접촉부(113a)에 설치된 회전 롤러(113b)를 도킹 스테이션(110)의 내부 쪽으로 밀어주게 된다. 따라서 링크부재(113)의 다른쪽 단부에 연결된 도킹부(111)의 먼지 흡입구(111a)가 하부 쪽으로 당겨지게 되고 동시에 이음관(111c)이 늘어나면서 도킹부(111)의 먼지 흡입구(111a)는 실링부재(115)를 매개체로 하여 제2청소로봇(200)의 제2먼지배출구(204)에 밀착될 수 있게 된다.

위와 같이 도킹부(111)의 먼지 흡입구(111a)와 제2청소로봇(200)의 제2먼지배출구(204) 간의 밀착이 완료되면 제1개폐부재(102b)는 개방되고 제2개폐부재(102c)와 제3개폐부재(102d)가 폐쇄되면서 제1청소로봇(100)의 제1흡입장치(101)가 동작하고, 제1흡입장치(101)의 흡입력에 의해 제2청소로봇(200)의 제4개폐부재(214)가 개방되면서 제2청소로봇(200)의 제2집진장치(202)에 저장되어 있던 먼지가 제2먼지배출구(204), 도킹부(111)의 먼지흡입구(111a), 이음관(111c) 및 흡입 유로(111b)를 순차적으로 통과하여 제1집진장치(102) 쪽으로 흡입된다. 이와 아울러 제2청소로봇(200)의 충전단자(216)는 제1청소로봇(100)의 전원공급단자(116)에 접속되어 제2청소로봇(200)의 충전배터리(215)가 충전된다. 이러한 충전 동작은 제1청소로봇(100)이 청소동작을 실시하지 않을 때 이루어질 수 있게 된다.

다음으로 제1청소로봇(100)을 이용하여 청소를 실시하고자 하는 경우에는 제2개폐부재(102c)가 개방되고 제1개폐부재(102b)와 제3개폐부재(102d)는 폐쇄되면서 청소가 시작되고, 이어서 제1청소로봇(100)은 자율적으로 이동하면서 바닥을 청소하게 되며, 따라서 바닥의 먼지는 제1먼지유입구(103)를 통해 흡입되어 제1집진장치(102)에 수집된다.

이때 넓은 공간을 청소하는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 제1청소로봇(100)은 도킹 스테이션(110)에 제2청소로봇(200)이 탑승된 상태로 청소를 하게 된다. 이와 같은 탑승상태에서는 제2청소로봇(200)의 충전단자(216)가 제1청소로봇(100)의 전원공급단자(116)에 전기적으로 접촉할 수 있게 되므로 제2청소로봇(200)의 작동에 필요한 전원을 충전 배터리(215)를 충전할 수 있게 된다. 또한 이러한 상태에서 청소 구역을 자율적으로 이동하며 청소를 하다가 좁은 공간에 도달하게 되면 제1청소로봇(100)은 도킹 플랫폼(112)를 개방(도 2를 참고로 설명하면 도면상의 시계방향으로 90도 만큼 회전)하여 제2청소로봇(200)이 제1청소로봇(100)의 도킹 스테이션(110)으로부터 분리될 수 있도록 하고, 아울러 무선 통신부(108,208)를 통해 제2청소로봇(200)을 구동하여 제2청소로봇(200)에 의해 좁은 공간에서의 청소가 이루어질 수 있도록 제어한다.

따라서 좁은 공간에서의 청소는 제2청소로봇(200)에 의해 이루어질 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 로봇청소기 시스템 중 제1청소로봇의 구성을 개략적으로 제시한 블럭도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 로봇청소기 시스템 중 제2청소로봇의 구성을 개략적으로 제시한 블럭도이다.

제1청소로봇(100)은 제1청소로봇 연산처리부(320), 센서부(330), 메모리부(370), 키스위치부(380), 송수신부(390), 제1청소로봇 모터구동부(340), 제1청소로봇모터(350), 제1청소로봇 흡진부(360), 배터리 충전부(385), 배터리 첵크부(387)를 포함하여 이루어진다.

센서부(330)는 제1청소로봇(100)의 장애물을 감지하는 장애물 감지센서로, 적외선 센서나 초음파 센서로 이루어질 수 있다.

제1청소로봇 연산처리부(320)는 센서부(330)로부터 수신된 장애물 신호를 수신하고, 장애물 신호로부터 청소해야할 면적을 추정하고, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작은지를 판단하여, 작다면 제2청소로봇(200)으로 청소하도록 청소명령신호와 함께 청소할 위치 신호를 전송한다. 만약 청소면적 기준치보다 크거나 같다면, 제1청소로봇(100)이 청소를 하도록 제1모터제어신호 및 흡진 제어신호를 생성하여, 제1청소로봇 모터구동부(340)와 제1청소로봇 흡진부(360)로 각각 전송한다.

또한, 제1청소로봇 연산처리부(320)는 배터리 첵크부(387)로부터 제2청소로봇(200)의 배터리(495)를 주기적으로 검사한 결과를 수신하고, 그 결과에 따라 배터리 충전제어신호를 생성하여, 배터리 충전부(385)로 전송한다.

메모리부(370)는 청소면적 기준치 등을 저장하고 있으며, 제2청소로봇(200)의 배터리 검지 이력을 저장하고 있다.

키스위치부(380)는 청소 개시/종료키 등을 구비하여, 사용자가 청소를 개시하거나 종료하도록 설정하는 수단이다. 경우에 따라서 이는 리모콘(미도시)에 의해 대행될 수 있다.

송수신부(390)는 제2청소로봇(200)과 신호를 송수신하기 위한 수단으로, 블루투스, 적외선 통신 등을 사용할 수 있다. 또한 송수신부(390)는 리모콘(미도시)과 신호를 송수신하기 위해 사용될 수 있다.

제1청소로봇 모터구동부(340)는 제1청소로봇 연산처리부(320)로부터 수신된 제1모터제어신호에 따라, 제1청소로봇모터(350)을 구동시킨다.

제1청소로봇모터(350)는 제1청소로봇 모터구동부(340)에 의해 구동되어, 청소를 위해 제1청소로봇(100)을 이동시킨다.

제1청소로봇 흡진부(360)는 제1흡입장치(101), 제1집진장치(102)를 포함하여, 청소시 먼지 등의 오물을 포집하기 위한 수단으로, 흡입모터(미도시)를 구비하여 오물을 본체 하우징 내부로 흡입하기 위한 제1흡입장치(101) 및 본체 하우징 내부로 흡입된 오물을 집진하기 위한 제1집진장치(102)를 포함하여 구성된다.

배터리 충전부(385)는 제1청소로봇 연산처리부(320)의 충전명령신호에 따라, 제2청소로봇(200)의 배터리(495)를 충전한다.

배터리 첵크부(387)는 제2청소로봇(200)의 배터리를 주기적으로 첵크하여 제1청소로봇 연산처리부(320)로 전송한다.

제2청소로봇(200)은 제2청소로봇 연산처리부(420), 센서부(430), 메모리부(470), 송수신부(490), 제2청소로봇 모터구동부(440), 제2청소로봇 모터(450), 제2청소로봇 흡진부(460), 배터리부(495)를 포함하여 이루어진다.

센서부(430)는 제2청소로봇(200)의 장애물을 감지하는 장애물 감지센서로, 적외선 센서나 초음파 센서로 이루어질 수 있다.

제2청소로봇 연산처리부(420)는 센서부(430)로부터 수신된 장애물 신호를 수신하고, 제2청소로봇(200)이 청소를 하도록 제2모터제어신호 및 흡진 제어신호를 생성하여, 제2청소로봇 모터구동부(440)와 제2청소로봇 흡진부(460)로 각각 전송한다. 제2청소로봇 연산처리부(420)는 제2청소로봇(200)이 청소가 끝나면 제1청소로봇(100)으로 청소종료 신호를 전송하고, 제1청소로봇(100)의 도킹스테이션(1100으로 제2청소로봇(200)를 이동시키기위한 제2모터제어신호를 제2청소로봇 모터구동부(440)로 전송한다.

메모리부(470)는 제2청소로봇(200)의 배터리 검지 이력을 저장하고 있다. 경우에 따라서 메모리부(470)은 생략될 수 있다.

송수신부(490)는 제1청소로봇(100)과 신호를 송수신하기 위한 수단으로, 블루투스, 적외선 통신 등을 사용할 수 있다.

제2청소로봇 모터구동부(440)는 제2청소로봇 연산처리부(420)로부터 수신된 제2모터제어신호에 따라, 제2청소로봇모터(450)을 구동시킨다.

제2청소로봇모터(450)는 제2청소로봇 모터구동부(440)에 의해 구동되어, 청소를 위해 제2청소로봇(200)을 이동시킨다.

제2청소로봇 흡진부(460)는 청소시 먼지 등의 오물을 포집하기 위한 수단으로, 흡입모터(미도시)를 구비하여 오물을 본체 하우징 내부로 흡입하기 위한 제2흡입장치(201) 및 본체 하우징 내부로 흡입된 오물을 집진하기 위한 제2집진장치(202)를 포함하여 구성된다. 또한, 제2청소로봇(200)은 청소후, 제1청소로봇(100)에 안착된 후 제2흡입장치(201)의 오물을 제1집진장치(102)로 이송한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100:제1청소로봇 101:제1흡입장치
102:제1집진장치 102b-102d:개폐부재
103: 제1먼지유입구 103a:제1브러쉬
104:제1먼지배출구 105:구동륜
106:보조륜 110: 도킹 스테이션
111:도킹부 111a: 먼지흡입구
111b:흡입 유로 111c:신축성 이음관
115:실링부재 116:전원공급단자
201:제2흡입장치 202:제2집진장치
202a:제2필터 202b:집진센서
203:제2먼지유입구 203a: 제2브러쉬
204:제2먼지배출구 214:제4개폐부재
320:제1청소로봇 연산처리부 330:센서부
340:제1청소로봇 모터구동부 350:제1청소로봇모터
360:흡진부 370:메모리부
380:키스위치부 385:배터리 충전부
390:송수신부 420:제2청소로봇 연산처리부
430:센서부 440:제2청소로봇 모터구동
450:제2청소로봇 모터 460:제2청소로봇 흡진부
470:메모리부 490:송수신부
495:배터리부

Claims

삭제
제1흡입장치와 제1집진장치 및 제1먼지유입구와 제1먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 넓은 공간을 이동하면서 바닥의 먼지를 흡입하고, 제2청소로봇의 탑승이 가능한 도킹 스테이션을 내부 공간의 일측에 구비하여, 제2청소로봇을 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차시키는 제1청소로봇;
제2흡입장치와 제2집진장치 및 제2먼지유입구와 제2먼지배출구를 구비하여 자동 주행기능을 통해 좁은 공간을 이동하면서 구석 부분의 먼지를 흡입하고, 좁은 공간으로의 이동 및 상기 제1청소로봇의 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차 가능하도록 소형으로 구성되어 상기 제1청소로봇의 제어에 의해 상기 도킹 스테이션에 탑승 또는 하차되는 제2청소로봇;으로 구성되고,
상기 제2청소로봇은 상기 제1청소로봇으로부터 동작전원을 공급받기 위한 충전 배터리와 외부 돌출형 충전단자를 구비하고, 상기 제1청소로봇은 상기 도킹 스테이션에 탑승된 상태의 제2청소로봇의 대응위치에 전원공급단자를 구비하여, 상기 제1청소로봇에 제2청소로봇이 탑승시 제2청소로봇의 배터리 충전이 이루어지도록 구성되며,
상기 제1청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하며, 적외선 센서나 초음파 센서로 이루진 제1센서부를 구비하며,
상기 도킹 스테이션의 하부 일측에는 제2청소로봇의 탑승 또는 하차, 및 도킹 스테이션의 내부 공간의 개폐를 위한 도킹플랫폼이 회동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1청소로봇과 제2청소로봇은 서로 양방향 통신이 가능한 무선 통신부를 각각 내장하여, 양방향 무선통신을 통해 넓은 공간과 좁은 공간을 각각 구분하여 선택적으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1청소로봇은 제2청소로봇과의 양방향 통신을 통해 상기 제2청소로봇의 동작상태를 검출하여 그 결과를 표시하는 표시부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1청소로봇은 상기 제2청소로봇이 상기 도킹 스테이션에 탑승된 상태에서 상기 제2집진장치에 누적된 먼지를 상기 제1집진장치로 흡입할 수 있도록 먼지 흡입구와 흡입 유로가 연설된 도킹부가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제5항에 있어서,
상기 도킹부는 상기 도킹 스테이션의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
삭제
제5항에 있어서,
상기 도킹부는 상기 도킹 스테이션의 상부에 회동 가능하게 설치되는 링크부재에 의해 상,하부로 유동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제8항에 있어서,
상기 링크부재의 일단부에는 상기 제2청소로봇과 접촉하는 접촉부가 구비되고, 상기 링크부재의 타단부에는 도킹부가 연결되되, 상기 접촉부의 회전동작에 따라 도킹부가 승강하도록 상기 링크부재의 중간부분이 결합핀에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제9항에 있어서,
상기 접촉부에는 상기 제2청소로봇에 접촉하여 회전하는 롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제5항에 있어서, 상기 도킹부는,
일단은 상기 먼지 흡입구에 연통되고, 타단은 상기 흡입 유로에 고정되는 신축성 이음관을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제5항에 있어서, 상기 도킹부는,
상기 제2청소로봇의 제2먼지배출구와 상기 먼지흡입구 사이를 밀폐하는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1청소로봇은,
제1센서부로부터 수신된 장애물 신호로부터 청소해야할 면적을 추정하고, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작은지를 판단하여, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 작다면 청소명령신호와 함께 청소할 위치 신호를 제2청소로봇으로 전송하며, 청소해야할 면적이 기설정된 청소면적 기준치보다 크다면, 제1모터제어신호 및 제1흡진 제어신호를 생성하는 제1청소로봇 연산처리부;
상기 제1청소로봇 연산처리부로부터 수신된 제1모터제어신호에 따라, 제1청소로봇모터를 구동시키는 제1청소로봇 모터구동부;
제1흡입장치, 제1집진장치를 포함하며, 제1흡진 제어신호에 따라 흡입모터를 구동하여 먼지를 포함하는 오물을 흡입하여 제1집진장치에 집진하는 제1청소로봇 흡진부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2 청소로봇은,
제2청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하는 제2센서부;
상기 제2센서부로부터 수신된 장애물 신호에 따라 제2청소로봇이 청소를 하도록 하는 제2모터제어신호 및 제2흡진 제어신호를 생성하며, 제2청소로봇의 청소가 종료되었을 때에서는 청소 종료신호를 생성하는 제2청소로봇 연산처리부;
상기 제2청소로봇 연산처리부로부터 수신된 청소 종료신호를 제1청소로봇으로 무선 전송하는 제2청소로봇 송수신부;
상기 제2청소로봇 연산처리부로부터 수신된 제2모터제어신호에 따라, 제2청소로봇모터를 구동시키는 제2청소로봇 모터구동부;
제2흡입장치, 제2집진장치를 포함하며, 제2흡진 제어신호에 따라 흡입모터를 구동하여 먼지를 포함하는 오물을 흡입하여 제2집진장치에 집진하는 제2청소로봇 흡진부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제2청소로봇 연산처리부는,
제2청소로봇의 청소가 종료되었을 때, 도킹 스테이션으로 탑승하기 위해 제2청소로봇이 이동되도록하는 제2모터제어신호를 생성하여 제2청소로봇 모터구동부로 출력하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제2 청소로봇은
제2청소로봇에 장착되어 장애물을 감지하는 제2센서부;
상기 제2센서부로부터 수신된 장애물 신호에 따라 제2청소로봇이 청소를 하도록 하는 제2모터제어신호 및 제2흡진 제어신호를 생성하는 제2청소로봇 연산처리부;
상기 제2청소로봇 연산처리부로부터 수신된 제2모터제어신호에 따라, 제2청소로봇모터를 구동시키는 제2청소로봇 모터구동부;
제2흡입장치, 제2집진장치를 포함하며, 제2흡진 제어신호에 따라 흡입모터를 구동하여 먼지를 포함하는 오물을 흡입하여 제2집진장치에 집진하는 제2청소로봇 흡진부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제1청소로봇은,
제2 청소로봇의 배터리를 충전하기위한 배터리 충전부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제17항에 있어서,
제1청소로봇은,
제2 청소로봇의 배터리를 주기적으로 잔량을 체크하기위한 배터리 첵크부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.
제15항에 있어서,
제2청소로봇은, 도킹 스테이션으로 탑승되었을 경우, 제2청소로봇의 제2집진장치의 오물을 제1청소로봇의 제2집진장치로 이송하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기 시스템.