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KR101973625B1 - 로봇 청소기 - Google Patents

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KR101973625B1
KR101973625B1 KR1020170021839A KR20170021839A KR101973625B1 KR 101973625 B1 KR101973625 B1 KR 101973625B1 KR 1020170021839 A KR1020170021839 A KR 1020170021839A KR 20170021839 A KR20170021839 A KR 20170021839A KR 101973625 B1 KR101973625 B1 KR 101973625B1
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South Korea
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cleaner
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KR1020170021839A
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송승현
남보현
김황
박성일
이명훈
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Priority to US16/484,352 priority patent/US11413766B2/en
Priority to AU2018222574A priority patent/AU2018222574B9/en
Priority to PCT/KR2018/000896 priority patent/WO2018151424A1/ko
Priority to CN201880010862.9A priority patent/CN110312459B/zh
Priority to EP18754736.9A priority patent/EP3583882B1/en
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Abstract

본 발명은, 집진장치가 장착되는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되고, 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 청소 모듈; 상기 청소기 본체와 청소 모듈에 각각 연결되어, 길이가 가변 가능하게 구성되는 연결 유닛; 및 상기 연결 유닛의 길이를 가변시키도록 이루어지는 구동부를 포함하는 로봇 청소기를 개시한다.

Description

로봇 청소기{ROBOT CLEANER}
본 발명은 청소 모듈이 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 로봇 청소기에 관한 것이다.
일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 우주 항공 로봇, 의료용 로봇뿐만 아니라, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.
가정용 로봇의 대표적인 예로 로봇 청소기를 들 수 있다. 로봇 청소기는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 로봇 청소기는 자율 주행을 위한 구동휠이 구비되는 청소기 본체 및 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하도록 이루어지는 청소 모듈을 포함한다.
일반적으로, 청소 모듈은 청소기 본체에 장착되어 고정된 위치를 가지기 때문에, 청소 모듈의 청소 영역이 청소기 본체의 형상에 의해 제한된다는 한계가 있다.
일 예로, 원통 형상으로 형성된 로봇 청소기의 저면에 흡입부가 구비되는 경우, 모서리 부분에 대한 청소가 이루어지기 어렵다는 한계가 있다. 이를 개선하기 위하여, 대한민국 공개특허 10-2015-0081767 (2015.07.15. 공개)에서는, 흡입부가 좌우로 이동 가능하게 마련된 로봇 청소기를 개시하고 있다. 이에 따르면, 흡입부가 모서리 부분을 향해 이동하여 모서리 부분에 대한 청소를 수행할 수 있다.
다른 일 예로, 청소기 본체에 부피가 큰 집진장치가 구비되는 경우, 청소기 본체는 청소 모듈보다 더 높게 형성된다. 따라서, 청소기 본체가 청소기 본체보다 낮은 영역(예를 들어, 소파 밑, 침대 밑, 테이블 밑 등)으로는 진입할 수 없기 때문에, 청소 모듈이 상기 영역에 진입할 수 있는 높이를 가진다고 하더라도, 상기 영역에 대한 청소가 이루어질 수 없다는 한계가 있다.
대한민국 공개특허 10-2015-0081767 (2015.07.15. 공개)
본 발명은 소파 밑, 침대 밑, 테이블 밑 등과 같이 청소기 본체보다 높이가 낮은 영역을 청소할 수 있는 로봇 청소기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 로봇 청소기는, 집진장치가 장착되는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되고, 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 청소 모듈; 상기 청소기 본체와 청소 모듈에 각각 연결되어, 길이가 가변 가능하게 구성되는 연결 유닛; 및 상기 연결 유닛의 길이를 가변시키도록 이루어지는 구동부를 포함한다.
이와 관련한 일 예로, 본 발명의 로봇 청소기는, 집진장치가 장착되는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되고, 먼지와 이물질이 포함된 공기를 흡입하도록 구성되는 청소 모듈; 및 상기 청소기 본체와 청소 모듈에 각각 연결되어, 길이가 가변 가능하게 구성되는 연결 유닛을 포함하며, 상기 연결 유닛은 상기 청소 모듈에 의해 흡입된 공기를 상기 집진장치로 안내하는 흡기 유로의 일부를 형성한다.
상기 청소 모듈은 일부가 상기 청소기 본체와 오버랩되도록 배치되는 제1상태와 상기 청소기 본체의 전방으로 돌출된 제2상태 사이에서 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 연결 유닛은, 상기 청소기 본체에 장착되는 아우터 케이스; 상기 아우터 케이스의 내부에 삽입되어, 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 이너 케이스; 및 상기 아우터 케이스와 상기 이너 케이스에 각각 고정되며, 적어도 일부가 상기 이너 케이스의 상대 이동에 따라 늘어나거나 줄어들도록 형성되는 플렉서블 튜브를 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 튜브는 상기 이너 케이스의 상대 이동에 따라 늘어나거나 줄어들도록 형성되는 연성 재질의 주름부를 포함할 수 있다.
상기 연결 유닛은, 상기 청소 모듈과 상기 이너 케이스에 각각 연결되고, 상기 청소 모듈에 의해 흡입된 공기를 상기 이너 케이스로 공급하는 유로 커넥터를 더 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 튜브의 일단부는 상기 이너 케이스 및 상기 유로 커넥터와 연결될 수 있다.
상기 아우터 케이스에는 길이 방향을 따라 가이드 홈이 연장 형성되고, 상기 이너 케이스에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 아우터 케이스에 대한 상대 이동을 가이드하는 가이드 레일이 돌출 형성될 수 있다.
상기 로봇 청소기는 상기 이너 케이스를 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 회전축에 웜이 장착된 구동 모터; 상기 웜에 맞물리는 웜 휠과, 피니언이 조합된 이중 기어; 및 상기 이너 케이스의 길이 방향을 따라 연장되는 상기 가이드 레일에 형성되고, 상기 피니언과 맞물리는 랙 기어를 포함할 수 있다.
상기 아우터 케이스의 전단부에는 상기 구동 모터와 상기 이중 기어의 고정을 위한 구동 모터 장착부가 구비될 수 있다.
상기 아우터 케이스의 외주에는 내부와 연통되는 홀이 형성되며, 상기 플렉서블 튜브는 상기 주름부에서 연장되어 상기 홀을 관통하는 벤딩부를 더 포함할 수 있다.
상기 집진장치는 상기 아우터 케이스의 상부에 배치되고, 상기 벤딩부는 상기 집진장치를 향하여 상측으로 연장될 수 있다.
상기 아우터 케이스에는 상기 홀의 전방을 감싸는 지지부가 돌출 형성되어, 상기 이너 케이스가 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시 상기 지지부가 상기 벤딩부의 전방을 지지하도록 구성될 수 있다.
상기 이너 케이스가 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시 상기 벤딩부와의 간섭이 방지되도록, 상기 이너 케이스에는 길이 방향을 따라 절개부가 형성될 수 있다.
상기 청소 모듈은 일부가 상기 청소기 본체와 오버랩되도록 배치되는 제1상태와 상기 청소기 본체의 전방으로 돌출된 제2상태 사이에서 상대 이동 가능하게 구성되며, 상기 제1상태에서 상기 이너 케이스는 상기 아우터 케이스 내에 완전히 수용될 수 있다.
이와 관련한 다른 일 예로, 본 발명의 로봇 청소기는, 집진장치가 장착되는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되고, 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 청소 모듈; 상기 청소기 본체에 장착되는 아우터 케이스; 상기 아우터 케이스의 내부에 삽입되어, 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 이너 케이스; 상기 청소 모듈과 상기 이너 케이스에 각각 연결되는 커넥터; 및 상기 이너 케이스를 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 아우터 케이스에는 길이 방향을 따라 가이드 홈이 연장 형성되고, 상기 이너 케이스에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 아우터 케이스에 대한 상대 이동을 가이드하는 가이드 레일이 돌출 형성될 수 있다.
상기 구동부는, 회전축에 웜이 장착된 구동 모터; 상기 웜에 맞물리는 웜 휠과, 피니언이 조합된 이중 기어; 및 상기 이너 케이스의 길이 방향을 따라 연장되는 상기 가이드 레일에 형성되고, 상기 피니언과 맞물리는 랙 기어를 포함할 수 있다.
상기 아우터 케이스의 전단부에는 상기 구동 모터의 고정을 위한 구동 모터 장착부가 구비될 수 있다.
상기 청소 모듈은 일부가 상기 청소기 본체와 오버랩되도록 배치되는 제1상태와 상기 청소기 본체의 전방으로 돌출된 제1상태 사이에서 상대 이동 가능하게 구성되며, 상기 제1상태에서 상기 이너 케이스는 상기 아우터 케이스 내에 완전히 수용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 연결 유닛의 길이 신장에 의해 청소 모듈이 청소기 본체로부터 돌출 가능하게 구성됨으로써, 청소 모듈이 소파 밑, 침대 밑, 테이블 밑 등과 같이 청소기 본체보다 높이가 낮은 영역에 진입하여 청소를 수행할 수 있다. 그 결과, 로봇 청소기의 청소 영역이 확대될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도.
도 3은 도 1에 도시된 청소 모듈이 청소기 본체의 전방으로 돌출된 상태를 보인 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 로봇 청소기의 측면도.
도 5는 도 3에 도시된 청소 모듈을 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 하는 구조를 보인 개념도.
도 6은 도 5에 도시된 구조를 구성하는 구성들을 분리하여 보인 개념도.
도 7은 도 1에 도시된 상태에서 청소 모듈을 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 하는 구조를 보인 개념도.
도 8은 도 3에 도시된 상태에서 청소 모듈을 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 하는 구조를 보인 개념도.
도 9는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 사용 예를 보인 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 로봇 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하도록 구성된다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나, 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110) 및 청소 모듈(120)을 포함한다.
청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다.
청소기 본체(110)에는 자율 주행을 위한 구동휠(130)이 구비된다. 구동휠(130)은 모터로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성된다. 모터의 회전 방향은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 구동휠(130)은 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
구동휠(130)은 청소기 본체(110)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 구동휠(130)에 의해 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다. 각각의 구동휠(130)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 구동휠(130)은 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.
청소기 본체(110)에는 청소기 본체(110)의 주변 상황을 센싱하기 위한 센싱부(140)가 구비될 수 있다. 제어부는 센싱부(140)를 통하여 장애물을 감지하거나, 지형 지물을 감지하거나, 주행 영역의 지도를 생성할 수 있다.
청소 모듈(120)은 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하도록 이루어진다.
청소 모듈(120)이 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하도록 구성될 경우, 청소 모듈(120)의 외관을 이루는 하우징(121)은 먼지와 이물질이 포함된 공기를 흡입하기 위한 개구(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 개구는 저부에 형성되어 바닥을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 개구는 연통구(미도시)와 연통될 수 있다. 상기 연통구는 하우징(121)의 상부에 형성될 수 있다.
상기 개구에는 회전 구동에 의해 바닥의 먼지를 쓸어 담도록 구성되는 브러시(122)가 장착될 수 있다. 브러시(122)는 상기 개구에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
청소 모듈(120)을 통하여 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 필터링되어 청소기 본체(110)에 장착된 집진장치(150)에 집진되고, 먼지와 이물질이 분리된 공기는 청소기 본체(110)의 외부로 배출된다. 청소기 본체(110)의 내부에는 청소 모듈(120)에 의해 흡입된 공기를 집진장치(150)로 안내하는 흡기 유로(미도시)와, 집진장치(150)를 통과한 공기를 청소기 본체(110)의 외부로 배출시키는 배기 유로(미도시)가 형성될 수 있다.
집진장치(150)에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터(미도시) 또는 사이클론(미도시)이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 집진장치(150)는 입자가 큰 먼지를 필터링하는 제1사이클론 및 상기 제1사이클론을 통과한 입자가 작은 미세먼지를 필터링하는 제2사이클론을 구비할 수 있다.
청소 모듈(120)이 바닥을 걸레질하도록 구성될 경우, 하우징(121)에는 걸레(미도시)가 착탈 가능하게 장착 또는 부착될 수 있다. 걸레는 하우징(121)의 저면에 부착되어 로봇 청소기(100)가 이동함에 따라 바닥을 걸레질하도록 구성될 수 있다. 또는, 걸레는 브러시(122)를 대체하여 상기 개구에 장착될 수도 있다. 이 경우, 걸레는 회전 가능하게 구성된다.
청소 모듈(120)은 바닥의 먼지를 흡입하는 기능과 바닥을 걸레질하는 기능을 모두 갖출 수 있다. 사용자는 청소 목적에 맞추어 브러시(122) 또는 걸레를 하우징(121)에 선택적으로 장착 또는 부착할 수 있다. 또는, 브러시(122) 또는 걸레 모듈은 하우징(121)에 함께 장착되어 바닥의 먼지와 이물질을 흡입한 후에, 바닥을 걸레질하도록 구성될 수도 있다.
청소 모듈(120)에는 보조휠(123)이 구비될 수 있다. 보조휠(123)은 구동휠(130)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 구동휠(130)에 의한 청소기의 주행을 보조하도록 이루어진다.
도 3은 도 1에 도시된 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)의 전방으로 돌출된 상태를 보인 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 앞선 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)에 대하여 상대 이동 가능하게 구성된다. 구체적으로, 청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)로부터 멀어지거나, 멀어진 상태에서 다시 가까워지도록 구성된다. 청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)가 전진하는 방향에 대응되는 청소기 본체(110)의 전방을 향하여 돌출 가능하게 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2는 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)에 인접하게 배치된 제1상태를 보이고 있고, 도 3 및 도 4는 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출되게 배치된 제2상태를 보이고 있다. 청소 모듈(120)은 제1상태와 제2상태 사이에서 청소기 본체(110)에 대하여 상대 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 제1상태와 제2상태 사이의 임의의 위치에서 고정될 수 있다. 즉, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출되는 정도가 조절 가능하게 구성될 수 있다.
제1상태에서, 청소 모듈(120)의 일부는 청소기 본체(110)와 상하 방향으로 오버랩되도록 배치될 수 있다.
상술한 청소기 본체(110)에 대한 청소 모듈(120)의 상대 이동을 구현하기 위하여, 청소기 본체(110)와 청소 모듈(120) 사이에는 연결 유닛(160)이 구비된다. 연결 유닛(160)은 청소기 본체(110)와 청소 모듈(120)에 각각 연결되어, 길이가 가변 가능하게 구성된다.
즉, 연결 유닛(160)의 길이가 가변됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 청소 모듈(120)의 상대 이동이 이루어진다. 구체적으로, 연결 유닛(160)의 길이가 축소되면, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)에 인접하게 배치되고(제1상태), 연결 유닛(160)의 길이가 신장되면, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출되게 배치된다(제2상태).
도 5는 도 3에 도시된 청소 모듈(120)을 청소기 본체(110)에 대하여 상대 이동 가능하게 하는 구조를 보인 개념도이고, 도 6은 상기 구조를 구성하는 구성들을 분리하여 보인 개념도이며, 도 7 및 도 8은 각각 도 1 및 도 3에 도시된 상태에서의 상기 구조를 보인 개념도들이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 연결 유닛(160)은 상대 이동 가능하게 구성되는 복수의 부재들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 고정된 어느 하나의 부재에 대하여 다른 하나의 부재가 이동 가능하게 구성됨으로써, 길이의 신장 및 축소가 구현될 수 있다.
본 실시예에서는, 연결 유닛(160)이 아우터 케이스(161) 및 이너 케이스(162)를 포함하는 것을 보이고 있다. 아우터 케이스(161) 및 이너 케이스(162)는 일방향을 따라 길게 형성되며, 아우터 케이스(161)의 중공부에는 이너 케이스(162)가 수용 가능하게 구성된다.
아우터 케이스(161)는 청소기 본체(110)에 장착된다. 이너 케이스(162)는 아우터 케이스(161)의 내부에 삽입된 상태로 인입 및 인출 정도가 조절됨으로써, 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동 가능하게 구성된다.
연결 유닛(160)은 청소 모듈(120)과 이너 케이스(162) 각각 연결되는 커넥터(163)를 더 포함할 수 있다.
이너 케이스(162)는 청소 모듈(120)에 직접 연결될 수도 있다. 이 경우, 청소 모듈(120)과 연결되는 이너 케이스(162)의 단부는 커넥터로 기능하게 된다.
앞선 도 3을 참조하면, 연결 유닛(160)은 청소기 본체(110)의 하부에 배치될 수 있다. 연결 유닛(160)의 상부에는 집진장치(150)가 배치될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)에 인접하게 배치된 제1상태에서 이너 케이스(162)는 아우터 케이스(161)의 내에 최대로 수용된다. 이너 케이스(162)는 아우터 케이스(161)의 내에 완전히 수용될 수 있다.
반대로, 도 8에 도시된 바와 같이, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출되게 배치된 제2상태에서 이너 케이스(162)는 아우터 케이스(161)로부터 최대로 인출된다. 제2상태에서도, 이너 케이스(162)의 일부는 아우터 케이스(161) 내에 수용된다.
상기 제1상태에서 청소기 본체(110)는 청소 모듈(120)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 커넥터(163)는 청소기 본체(110)에 의해 덮일 수 있다.
상기 제2상태에서 청소기 본체(110)와 청소 모듈(120) 사이에는 이너 케이스(162)가 외부로 노출될 수 있다. 이때, 커넥터(163) 또한 외부로 노출될 수도 있다.
이너 케이스(162)의 하부에는 휠(162a)이 구비될 수 있다. 휠(162a)은 상기 제2상태에서 청소기 본체(110)와 청소 모듈(120) 사이에 배치되어 이너 케이스(162)를 지지하도록 이루어진다.
이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 구조를 감안하여, 휠(162a)이 아우터 케이스(161)에 걸림되지 않도록, 아우터 케이스(161)의 하부에는 길이 방향을 따라 절개부(미도시)가 형성될 수 있다.
로봇 청소기(100)는 이너 케이스(162)를 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동시키는 구동부(170)를 구비한다. 본 도면에서는, 구동부(170)의 일 예로, 랙 앤 피니언 구조를 보이고 있다.
한편, 연결 유닛(160)에는 구동부(170)에 의해 이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동시, 상기 상대 이동을 가이드하기 위한 가이드 구조가 구비될 수 있다. 본 도면에서는, 가이드 구조의 일 예로, 레일 구조를 보이고 있다.
본 실시예의 구동부(170) 및 가이드 구조를 구체적으로 살펴보면, 아우터 케이스(161)에는 길이 방향을 따라 가이드 홈(161a)이 연장 형성되고, 이너 케이스(162)에는 가이드 홈(161a)에 삽입되어 아우터 케이스(161)에 대한 상대 이동을 가이드하는 가이드 레일(162b)이 돌출 형성된다. 가이드 홈(161a)과 가이드 레일(162b)의 형성 위치가 서로 뒤바뀔 수도 있음은 물론이다.
구동부(170)는 구동 모터(171), 이중 기어(173) 및 랙 기어(162c)를 포함할 수 있다.
구동 모터(171)의 회전축(171a)에는 웜(worm, 172)이 장착된다. 후술하는 랙 앤 피니언 구조에서, 아우터 케이스(161)에 대한 이너 케이스(162)의 길이 신장을 최대로 구현하기 위해서는, 구동 모터(171)는 아우터 케이스(161)의 전단부에 배치되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 아우터 케이스(161)의 전단부에는 구동 모터(171)와 후술하는 이중 기어(173)의 고정을 위한 구동 모터 장착부(161b)가 구비될 수 있다.
구동 모터(171)가 아우터 케이스(161)가 아닌 별도의 기구물에 고정될 수도 있음은 물론이다.
가이드 레일(162b)에는 랙 기어(162c)가 형성된다. 랙 기어(162c)는 가이드 레일(162b)의 연장 방향을 따라 길게 배치된다.
구동 모터(171)에서 발생된 구동력은 웜(172)에 연결된 이중 기어(173)에 의해 랙 기어(162c)로 전달된다. 이중 기어(173)는 웜(172)에 맞물리는 웜 휠(worm wheel, 173a)과 피니언(173b)이 조합된 형태를 가진다.
구동 모터 장착부(161b)에는 이중 기어(173)가 수용될 수 있으며, 이중 기어(173)의 회전축 일단(173')이 지지될 수 있다. 구동 모터 장착부(161b)에는 이중 기어(173)를 덮도록 배치되며, 이중 기어(173)의 회전축 타단(173")을 지지하는 커버부재(174)가 장착될 수 있다.
구동 모터(171)의 회전축(171a)과 이중 기어(173)의 회전축은 서로 수직하게 배치된다. 이중 기어(173)의 회전축은 랙 기어(162c)의 연장 방향에 수직하게 배치된다. 따라서, 랙 기어(162c)의 연장 방향은 구동 모터(171)의 회전축(171a)에 대응된다.
상기 구조에 의해, 구동 모터(171)가 구동되면, 이중 기어(173)가 회전되고, 이중 기어(173)의 피니언(173b)이 랙 기어(162c)의 양단부 사이를 이동하도록 구성된다. 이중 기어(173)의 피니언(173b)은 고정된 상태에 있기 때문에, 이중 기어(173)의 회전에 따라 랙 기어(162c)가 형성된 이너 케이스(162)가 이동하게 된다. 즉, 이너 케이스(162)는 고정된 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동 가능하게 이루어진다.
상기 구조는 랙 앤 피니언 구조의 구동부(170)를 일 예를 설명한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 구동부(170)의 설계는 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 구동부(170)는 구동 모터(171), 피니언(173b) 및 랙 기어(162c)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 구동 모터(171)의 회전축(171a)에 피니언(173b)이 장착되고, 피니언(173b)이 랙 기어(162c)와 맞물리도록 배치된다. 구동 모터(171)의 회전축(171a)은 랙 기어(162c)의 연장 방향에 수직하게 배치될 수 있다.
한편, 청소 모듈(120)이 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하도록 구성될 경우, 연결 유닛(160)은 청소 모듈(120)에 의해 흡입된 공기를 집진장치(150)로 안내하는 흡기 유로의 일부를 형성할 수 있다. 즉, 연결 유닛(160)은 길이가 가변됨에 의해 청소 모듈(120)을 청소기 본체(110)에 대하여 상대 이동시키는 기능뿐만 아니라, 청소 모듈(120)에 의해 흡입된 공기를 집진장치(150)로 안내하는 기능을 가진다.
이를 위해, 이너 케이스(162)에는 중공부가 형성되며, 연결 유닛(160)은 이너 케이스(162)의 중공부에 수용되는 플렉서블 튜브(164)를 더 포함할 수 있다. 플렉서블 튜브(164)는 아우터 케이스(161)와 이너 케이스(162)에 각각 고정되며, 적어도 일부가 아우터 케이스(161)에 대한 이너 케이스(162)의 상대 이동에 따라 늘어나거나 줄어들도록 형성된다.
상기 제1상태에서 플렉서블 튜브(164)는 최대로 줄어들고, 상기 제2상태에서 플렉서블 튜브(164)는 최대로 늘어난다. 후술하는 플렉서블 튜브(164)의 주름부(164a)는, 상기 제1상태에서는 이너 케이스(162) 내에 완전히 수용되고, 상기 제2상태에서는 이너 케이스(162)의 내부와 아우터 케이스(161)의 내부에 걸쳐서 배치될 수 있다.
아울러, 청소 모듈(120)과 이너 케이스(162)에 각각 연결되는 상술한 커넥터(163)는 청소 모듈(120)에 의해 흡입된 공기를 이너 케이스(162)로 공급하도록 구성된다. 이를 위해, 커넥터(163)는 중공부를 구비하며, 상기 중공부는 청소 모듈(120)의 연통구 및 이너 케이스(162)의 중공부와 각각 연통될 수 있다. 이러한 기능상, 커넥터(163)는 유로 커넥터(163)로 명명될 수도 있다.
플렉서블 튜브(164)는 이너 케이스(162)의 상대 이동에 따라 늘어나거나 줄어들도록 형성되는 연성 재질의 주름부(164a)를 포함할 수 있다. 플렉서블 튜브(164)의 일단부는 이너 케이스(162) 및 유로 커넥터(163)와 연결될 수 있다.
아우터 케이스(161)의 외주에는 내부와 연통되는 홀(161c)이 형성될 수 있다. 상기 홀(161c)은 청소기 본체(110)의 상부를 향하여 개방된 형태를 가질 수 있다. 본 도면에서는 홀(161c)이 장공 형태로 형성된 것을 보이고 있다. 홀(161c)은 후술하는 벤딩부(164b)의 외경에 대응되는 크기를 가질 수도 있다.
플렉서블 튜브(164)는 주름부(164a)에서 연장되어 홀(161c)을 관통하는 벤딩부(164b)를 더 포함할 수 있다. 벤딩부(164b)의 일단은 아우터 케이스(161) 내에 삽입되고, 벤딩부(164b)의 타단은 홀(161c)을 관통하여 연장될 수 있다. 벤딩부(164b)의 일단은 주름부(164a)와 연결될 수 있다. 벤딩부(164b)의 타단은 아우터 케이스(161)의 상부에 배치되는 집진장치(150)를 향하여 상측으로 연장될 수 있다.
이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)로부터 인출시, 벤딩부(164b)는 아우터 케이스[161, 구체적으로는, 홀(161c)의 전방측 내주면]에 걸림된다. 즉, 이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)로부터 인출됨에 따라, 벤딩부(164b)가 아우터 케이스(161)에 걸림된 상태로, 주름부(164a)는 점차 펼쳐지게 된다.
아우터 케이스(161)에는 홀(161c)의 전방을 감싸는 지지부(161d)가 돌출 형성될 수 있다. 지지부(161d)는 이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동시 벤딩부(164b)의 전방을 지지하도록 구성된다. 지지부(161d)는 홀(161c)을 완전히 감싸도록 형성될 수도 있다.
만일, 지지부(161d)가 구비되지 않는다면, 벤딩부(164b)는 홀(161c)의 전방측 내주면에만 걸림되며, 이 과정에서 응력이 상기 걸림되는 부분에만 집중되어 벤딩부(164b)가 파손될 가능성이 증가한다. 그러나 상기 구조에 의하면, 벤딩부(164b)가 넓은 면적의 지지부(161d)에 의해 지지되어 파손의 위험이 줄어들 수 있다는 이점이 있다
한편, 이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)에 대하여 상대 이동시 벤딩부(164b)와의 간섭이 방지되도록, 이너 케이스(162)에는 길이 방향을 따라 절개부(162d)가 형성될 수 있다. 본 도면에서는, 이너 케이스(162)의 상부에 절개부(162d)가 형성된 것을 보이고 있다.
이너 케이스(162)가 아우터 케이스(161)로부터 인출된 상태에서, 플렉서블 튜브(164)는 절개부(162d)를 통하여 외부로 노출될 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 사용 예를 보인 개념도이다.
도 9를 참조하면, 청소기 본체(110)에는 집진장치(150)가 구비되기 때문에 청소기 본체(110)는 청소 모듈(120)보다 더 높게 형성된다. 따라서, 청소기 본체(110)는 청소기 본체(110)보다 낮은 영역(B, 일 예로, 도시된 바와 같이 소파 밑)으로는 진입할 수 없다.
그러나 본 발명에서는 연결 유닛(160)의 길이가 신장되어 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출되도록 구성되므로, 청소 모듈(120)이 상기 영역에 진입하여 청소를 수행할 수 있다.
이를 위해, 제어부는 센싱부(140)를 이용하여 청소 모듈(120)의 길이 신장이 필요한 상태인지 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 센싱부(140)를 이용하여 전방의 장애물(A)에 대한 각종 정보(형상, 높이 등)를 획득하여, 장애물(A) 아래의 영역(B)으로 청소기 본체(110)는 진입이 불가능하지만 청소 모듈(120)의 진입이 가능한지 여부를 감지할 수 있다.
감지 결과, 청소 모듈(120)의 길이 신장이 필요한 상태인 경우, 연결 유닛(160)을 신장시켜 청소 모듈(120)을 청소기 본체(110)로부터 돌출되도록 배치한다. 예를 들어, 장애물(A) 아래의 영역(B)으로 청소 모듈(120)의 진입이 가능한 경우, 구동 모터(171)를 구동하여 이너 케이스(162)를 아우터 케이스(161)로부터 인출시킬 수 있다.
따라서, 청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)의 진입이 불가능한 장애물(A) 아래의 영역(B)으로 진입하여 청소를 수행할 수 있다. 장애물(A) 아래의 영역(B)에 대한 청소가 완료되면, 제어부는 연결 유닛(160)의 길이를 축소시켜 청소 모듈(120)을 청소기 본체(110)에 인접하게 배치시킬 수 있다.
이처럼 본 발명에 의하면, 연결 유닛(160)의 길이 신장에 의해 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)로부터 돌출 가능하게 구성됨으로써, 청소 모듈(120)이 소파 밑, 침대 밑, 테이블 밑 등과 같이 청소기 본체(110)보다 높이가 낮은 영역(B)에 진입하여 청소를 수행할 수 있다. 그 결과, 로봇 청소기(100)의 청소 영역이 확대될 수 있다.

Claims (20)

  1. 집진장치가 장착되는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되고, 먼지와 이물질이 포함된 공기를 흡입하도록 구성되는 청소 모듈; 및
    상기 청소기 본체와 청소 모듈에 각각 연결되어, 길이가 가변 가능하게 구성되는 연결 유닛을 포함하며,
    상기 연결 유닛은 상기 집진장치의 아래에 배치되어, 바닥면과 수평을 이루며 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있도록 구성되고,
    상기 연결 유닛은 상기 청소 모듈에 의해 흡입된 공기를 상기 집진장치로 안내하는 흡기 유로의 일부를 형성하며,
    상기 연결 유닛은,
    상기 청소기 본체에 장착되고, 내부와 연통되는 홀을 구비하는 아우터 케이스;
    상기 아우터 케이스의 내부에 삽입되어, 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 이너 케이스; 및
    상기 아우터 케이스와 상기 이너 케이스에 각각 고정되며, 상기 이너 케이스의 상대 이동에 따라 늘어나거나 줄어들도록 형성되는 연성 재질의 주름부와, 상기 주름부에서 연장되어 상기 홀을 관통하는 벤딩부를 구비하는 플렉서블 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 청소 모듈은 일부가 상기 청소기 본체와 오버랩되도록 배치되는 제1상태와 상기 청소기 본체의 전방으로 돌출된 제2상태 사이에서 상기 청소기 본체에 대하여 상대 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결 유닛은,
    상기 청소 모듈과 상기 이너 케이스에 각각 연결되고, 상기 청소 모듈에 의해 흡입된 공기를 상기 이너 케이스로 공급하는 유로 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플렉서블 튜브의 일단부는 상기 이너 케이스 및 상기 유로 커넥터와 연결되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 케이스에는 길이 방향을 따라 가이드 홈이 연장 형성되고,
    상기 이너 케이스에는 상기 가이드 홈에 삽입되어 상기 아우터 케이스에 대한 상대 이동을 가이드하는 가이드 레일이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이너 케이스를 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동부는,
    회전축에 웜이 장착된 구동 모터;
    상기 웜에 맞물리는 웜 휠과, 피니언이 조합된 이중 기어; 및
    상기 이너 케이스의 길이 방향을 따라 연장되는 상기 가이드 레일에 형성되고, 상기 피니언과 맞물리는 랙 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 아우터 케이스의 전단부에는 상기 구동 모터와 상기 이중 기어의 고정을 위한 구동 모터 장착부가 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 집진장치는 상기 아우터 케이스의 상부에 배치되고, 상기 벤딩부는 상기 집진장치를 향하여 상측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 아우터 케이스에는 상기 홀의 전방을 감싸는 지지부가 돌출 형성되어, 상기 이너 케이스가 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시 상기 지지부가 상기 벤딩부의 전방을 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 이너 케이스가 상기 아우터 케이스에 대하여 상대 이동시 상기 벤딩부와의 간섭이 방지되도록, 상기 이너 케이스에는 길이 방향을 따라 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 청소 모듈은 일부가 상기 청소기 본체와 오버랩되도록 배치되는 제1상태와 상기 청소기 본체의 전방으로 돌출된 제2상태 사이에서 상대 이동 가능하게 구성되며,
    상기 제1상태에서, 상기 이너 케이스는 상기 아우터 케이스 내에 완전히 수용되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
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