JP4215757B2 - ロボット掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、安全性を向上させるための身体感知センサーが備えられたロボット掃除機に関する。

一般に、家事の中で掃除を行う時は真空掃除機を用いる場合が多い。しかし、真空掃除機を用いても掃除機を引きずりながら隅から隅まで掃除を行わなければならないので他の家事と比べて、掃除は手間がかかる作業である。

このため、家庭内で外部からの助けなしに自律的に判断し、走行及び掃除できるロボット掃除機の研究開発に工夫を凝らしている。一般に、ロボット掃除機はユーザが操作しなくても掃除する区域を自ら走行しながら被掃除面である床面からホコリなどのごみを吸い込んで、掃除する区域を自動的に掃除する機器である。

そのため、ロボット掃除機は、掃除区域を自動走行しながら、掃除区域内の人またはペット（以下、身体と称する）などと衝突して怪我を負わせる危険性がある。これを防止するため、障害物感知センサーをロボット掃除機に適用する研究が行われている。

しかし、前述した障害物感知センサーはロボットの進行方向である前方にある障害物しか感知することができない。そのため、前記障害物感知センサーは被掃除面と向かい合うロボット掃除機の底板の下面へ四肢のような身体の一部が接近または接触することを感知することができない。なお、ロボット掃除機の底板には、ロボット掃除機を駆動するための駆動モータ及び車輪などの危険要素が配されているため、怪我を負わせる危険性がある。従って、身体が前述した危険要素の配されているロボット掃除機の危険領域へ接近または接触することを防止できる安全装置が必要となる。特に、幼児がいる家庭の場合はなおさらである。
韓国公開特許公報１９９６−７００５２４５号 韓国公開特許公報１９９７−４８６６９号 韓国公開特許公報１９９４−２２１１２号 韓国登録実用新案公報３６２８０１号

本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は危険領域への身体の接近時または接触時に危険要素の駆動を停止させ、安全性が向上された安全装置を備えたロボット掃除機を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明によるロボット掃除機は、本体を移動可能に支持し、前記本体を移動させるための駆動力を提供する駆動部と、被掃除面のごみを吸い込む前記本体上に設けられる吸塵部と、身体の少なくとも一部が接近または接触しているか否かを感知することができる前記本体上に設けられる身体感知センサーと、前記身体感知センサーにより検出された信号に基づき前記駆動部のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を含む。

本発明の一実施形態によると、前記制御部は、前記身体感知センサーにより検出された信号に基づいて前記吸塵部のＯＮ／ＯＦＦも制御する。また、前記身体感知センサーは静電容量形タッチセンサーをなしており、前記静電容量形タッチセンサーは、身体の接近または接触の如何を感知する検出板と、前記検出板から感知された信号を処理し前記制御部へ伝送する信号処理部と、を含む。前記検出板は、身体の一部が接触すると怪我を負わせる可能性がある危険領域に近接するよう設置され、前記危険領域は前記駆動部を含む。

前記本体は、被掃除面と向かい合う底板と、前記底板を覆うカバーと、を含む。また、前記駆動部は、前記底板上に設けられる駆動モータと、前記駆動モータへ動力伝達可能に連結され、前記底板に設けられる複数の車輪と、を含み、前記検出板は、前記複数の車輪と前記駆動モータに近接するよう前記底板の前記カバーと向かい合う面に設けられる。一方、前記検出板は、導電体で製造される。

本発明によると、ロボット掃除機の危険領域に身体の一部が接触したり、ロボット掃除機の移動のためロボット掃除機を被掃除面から持ち上げる場合、駆動部及び吸塵部の電源をＯＦＦにすることでロボット掃除機の安全性が向上することはもとより、省エネルギーが図れる。

また、身体感知センサーの検出板をロボット掃除機の内部に設置することで湿気のような信号に誤差を生じさせる要因を減らすことができる。かかる誤差を減らすことにより、身体の接近及び接触がより精確に感知できる。

以下、添付した図面に示すように、本発明の一実施形態によるロボット掃除機に関して詳説する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態によるロボット掃除機は、本体１０、吸塵部２０、駆動部３０、上方カメラ４０、前方カメラ４２、障害物感知センサー５０、記憶装置６０、送受信部７０、制御部８０及び身体感知センサー９０を含む。但し、参照符号Ｉはロボット掃除機の前方を示す。

本体１０は、被掃除面（Ｇ、図５参照）と向かい合う底板１２と、底板１２を覆うカバー１４を含む。

吸塵部２０は、空気を吸い込みながら床のホコリを集塵することができるよう本体１０上に設置されている。該吸塵部２０は、ロボット掃除機が掃除機能を行うように設けられたもので、公知の多様なロボット掃除機の吸塵部を採用することができる。その一例として、吸塵部２０は、吸入モータ（図示せず）と、前記吸入モータの駆動により発生した吸入力で床面のごみを吸い込むよう本体１０に形成された吸入口（図示せず）と、前記吸入口を介して外部へ露出され、被掃除面（Ｇ、図５参照）のごみをかき出すブラシ（図示せず）及び前記吸入口を介して吸い込まれたごみを集塵する集塵室（図示せず）を含む。

駆動部３０（図４参照）は、駆動モータ３２、駆動輪３４、及び従動輪３６を含む。駆動モータ３２は、底板１２前方の両側に２つ設置され、電源供給部（図示せず）から電源が供給される。駆動輪３４は各駆動モータ３２と動力伝達可能に底板１２に２つ設置される。従動輪３６は、底板１２後方の両側に２つ設置され、動力伝達部材３８により駆動輪３４と連結されている。動力伝達部材３８は、本実施形態では、ベルトプーリー構造で構成されているが、タイミングベルトなど多様な公知部材が適用可能である。なお、本実施形態では駆動モータ３２が一対であることを示しているが、１つの駆動モータのみでも適用可能である。このように、駆動部３０はロボット掃除機を均衡を保ち支持しながら移動させることさえできれば、公知の多様な技術が適用可能である。一方、駆動部３０は制御部８０の制御信号により各駆動モータ３２を別々に正方向または逆方向へ回転駆動させる。また、走行方向は各駆動モータ３２の回転数を別々に制御することにより決まる。

上方カメラ４０は上方のイメージを撮像することができるよう底板１２上に設置され、撮像されたイメージを制御部８０へ出力する。好ましくは上方カメラ４０には魚眼レンズ（図示せず）が適用される。魚眼レンズの構造は韓国公開特許公報１９９６−７００５２４５号、韓国公開特許公報１９９７−４８６６９号、韓国公開特許公報１９９４−２２１１２号などに開示されており、多様なレンズ製造会社で市販しているためその説明は省略する。

前方カメラ４２は前方のイメージを撮像することができるよう底板１２上に設置され、撮像されたイメージを制御部８０へ出力する。

障害物感知センサー５０は外部へ信号を送出し、反射された信号が受信できるよう底板１２の側面周りに所定の間隔で配置されている。障害物感知センサー５０には光センサーまたは超音波センサーを用いることができる。障害物感知センサー５０は障害物または壁との距離を測定することもできる。

記憶装置６０は上方カメラ５０が撮像した上方イメージを保存した後、制御部８０が位置情報や走行情報が算出できるよう補助する。または、身体感知センサー９０から出力された信号値と比べるための基準値及び前記信号値と基準値とを比べるためのプログラムなどが保存される。

送受信部７０は送信対象データを制御部８０に設置された送受信装置（図示せず）を介して外部装置７２へ送出し、送受信装置（図示せず）を介して受信した外部装置７２の信号を制御部８０へ伝送する。外部装置７２は一般にデータを入出力できる無線中継器（図示せず）や遠隔制御器（図示せず）となる。

制御部８０は送受信部７０を介して受信した信号を処理し、その信号に応じて前述した各要素を制御する。本体１０上にロボット掃除機の機能を設定するための多数のキーが設けられたキー入力装置（図示せず）が更に備えられた場合、制御部８０はキー入力装置から入力されたキー信号を処理する。

また、制御部８０は上方カメラ５０により撮像した上方イメージから位置認識用で用いるため作業領域の天井に設けられた位置認識マークを抽出した後、その位置情報を用いてロボット掃除機の位置を認識し、認識した位置情報を用いて作業を行うよう各要素を制御する。

なお、制御部８０は身体感知センサー９０により出力された信号に基づき駆動部３０と吸塵部２０のＯＮ／ＯＦＦを制御するが、本実施形態とは異なって、駆動部３０及び吸塵部２０の１つだけが身体感知センサー９０により入力された信号に基づき制御されてもよい。

図３乃至図５に示すように、身体感知センサー９０は、本実施形態で誘電率の変化に応じて身体の接近または接触の如何を感知する静電容量形タッチセンサーに具現される。かかる静電容量形タッチセンサー９０の一例が韓国登録実用新案公報３６２８０１号に開示される。静電容量形タッチセンサー９０は、身体の接近または接触の如何を感知する検出板９１と、検出板９１からの感知信号を処理し制御部８０へ伝送する信号処理部９２を含む。

検出板９１は、底板１２のカバー１４と向かい合う面に設けられ、駆動部３０に近接するよう設置される。かかる検出板９１は、銅やアルミニウムなどの導電体で製造されることが好ましい。このように、駆動部３０に近接するよう検出板９１を設置することで、駆動部３０に身体の一部が接近または接触していることを感知することができる。また、検出板９１を底板１２のカバー１４と向かい合う面、即ち、本体１０の内部に設置することで、検出板９１は外部へ露出されずに済む。従って、外部の湿気などにより発生した信号の誤差を減らすことができる。本実施形態では身体の一部が接触すると怪我を負わせる可能性がある危険領域の一例として駆動部３０を提示しているが、ロボット掃除機が駆動部３０以外の電気的なまたは機械的な危険要素を有している場合、危険要素に近接するよう検出板９１を設置することができる。

信号処理部９２は、検出部９１により感知された電流に応じて異なる信号を発生する発信部９３と、発信部９３が発生した信号を直流電源に変える整流部９４と、直流電源に変えられた信号を制御部８０へ出力する出力部９５を含む。静電容量形タッチセンサー９０は、公知の技術であるため動作原理及び回路に対する詳しい説明は省略する。

以下、前述したような構成を有しているロボット掃除機の動作を図１乃至図５に基づいて詳説する。

まず、制御部８０は、走行パターンに応じて作業領域を走行するよう駆動部３０を制御し、上方カメラ４０により撮像したイメージから上方領域に対する映像地図を作成して記憶装置６０に保存する。または、キー入力装置若しくは外部から無線で作業指示が受信されれば、作業を行う前に映像地図の作成を行うよう設定することができる。

また、制御部８０は、映像地図の作成を行った後には、作業を行う時に作成された映像地図を用いて位置を認識する。即ち、制御部８０はキー入力装置または外部から無線で作業要請の信号が入力されれば、記憶された映像地図と上方カメラ４０または上方カメラ４０及び前方カメラ４２から入力された現在のイメージとを比べながらロボット掃除機の現位置を認識して、認識した位置から走行経路に応じるよう駆動部３０を制御する。

走行経路に沿った移動時には、エンコーダーから測定された走行距離と、現在撮像したイメージと記憶された映像地図との比較により認識された現位置を用いて走行誤差を算出し、誤差を補正して走行経路を進むよう駆動部３０を制御する。

即ち、本体１０内に設けられた電源供給部（図示せず）を介して電源が供給されれば、吸塵モータ（図示せず）が駆動される。吸塵モータが駆動することにより吸入力が発生し、該吸入力により、ロボット掃除機は吸入口（図示せず）を介して被掃除面（Ｇ、図５参照）のごみを吸い込んで掃除作業を行う。かかる掃除作業を行う過程は、公知の技術であるためその構成に対する図面及び詳しい説明は省略する。

前述したような掃除作業を行いながら、障害物感知センサー５０がロボット掃除機前方の障害物を感知すれば、制御部８０は駆動部３０を停止させたり、障害物を迂回するよう制御する。しかし、障害物感知センサー５０はロボット掃除機底板１２の下面への身体の一部の接近または接触を感知することができない。かかる理由で、底板１２の下面、特に身体の一部が接触した場合怪我を負わせる危険性がある駆動部３０に近接される部分及びユーザがロボット掃除機を運ぶため把持できる部分に検出板９１を設置する。

身体の一部がロボット掃除機の底板１２、特に駆動部３０へ接近または接触すると、検出板９１はこれを感知する。そして、感知信号が発信部９３、整流部９４、出力部９５を経て制御部８０へ伝達される。すると、制御部８０は駆動部３０及び吸塵部２０の電源をＯＦＦにする。これにより、駆動部３０に身体の一部が接触しても駆動部３０による怪我を防止することができる。また、吸塵部２０の電源が駆動部３０と共にＯＦＦにされることで、吸塵部２０の空回転によるエネルギーの消費を防止することができる。

一方、ユーザがロボット掃除機を移動させるため前述した駆動部３０の周辺を把持してロボット掃除機を被掃除面（Ｇ、図５参照）から持ち上げる場合、前述したのと同じ原理により駆動部３０及び吸塵部２０の電源がＯＦＦにされる。従って、エネルギーの効率を向上させることができる。

また、掃除作業が終わり、ユーザが作業中止指示を外部装置７２などを介して入力すると、制御部８０は一連の掃除作業を中止しロボット掃除機を最初の位置に復帰させる。

以上、本発明の原理を例示するために本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく本発明に対する種々の変形及び修正が可能であることは当業者であれば理解できることであろう。よって、そのような変更及び修正は本発明の特許請求の範囲に含まれるものと見なすべきである。

本発明は、ロボット掃除機の駆動部などの危険領域に身体感知センサーを設置し、人つまり身体の接近時及び接触時に、駆動部の危険領域の駆動をＯＦＦにすることで、より安全にロボット掃除機の運行ができる。かかる発明の思想は、ロボット掃除機のみならず人または動物と接触する可能性が高い自走式移動ロボットなどにも適用可能である。

本発明の一実施形態によるロボット掃除機の分解斜視図である。 図１に図示したロボット掃除機の制御システムを説明するためのブロック図である。 図２に図示した身体感知センサーを説明するためのブロック図である。 図１に図示したロボット掃除機の要部を概略的に示す平面図である。 図４のＶ―Ｖに沿った切開断面図である。

符号の説明

１０ 本体
１２ 底板
１４ カバー
２０ 吸塵部
３０ 駆動部
３２ 駆動モータ
３４ 駆動輪
３６ 従動輪
３８ 動力伝達部材
８０ 制御部
９０ 身体感知センサー
９１ 検出板
９２ 信号処理部

Claims (3)

1. 本体を移動可能に支持し、前記本体を移動させるための駆動力を提供する駆動部と、被掃除面のごみを吸い込む前記本体上に設けられる吸塵部と、
   身体の少なくとも一部が接近または接触しているか否かを感知することができる前記本体上に設けられる身体感知センサーと、
   前記身体感知センサーにより検出された信号に基づいて前記駆動部のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を含み、
   前記身体感知センサーは、静電容量形タッチセンサーであり、
   前記静電容量形タッチセンサーは、
   身体の接近または接触の如何を感知する検出板と、
   前記検出板からの感知信号を処理し前記制御部へ伝送する信号処理部とを含み、
   前記検出板は、身体の一部が接触すると怪我を負わせる可能性がある危険領域に近接するよう設置されるものであり、
   前記危険領域は、前記駆動部を含み、
   前記本体は、被掃除面と向かい合う底板と、前記底板を覆うカバーと、を含み、
   前記駆動部は、前記底板上に設けられた駆動モータと、駆動モータに動力伝達可能に連結され、前記底板に設けられる複数の車輪と、を含み、
   前記検出板は、前記複数の車輪と前記駆動モータに近接するよう前記底板の前記カバーと向かい合う面に設けられることを特徴とするロボット掃除機。
2. 前記制御部は、前記身体感知センサーにより検出された信号に基づいて前記吸塵部のＯＮ／ＯＦＦを制御することを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。
3. 前記検出板は、導電体であることを特徴とする請求項１に記載のロボット掃除機。

Images