KR102271443B1

KR102271443B1 - 로봇청소기

Info

Publication number: KR102271443B1
Application number: KR1020190174121A
Authority: KR
Inventors: 김황; 한상훈; 전영준; 윤병호; 김수현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: US20220408992A1; WO2021132859A1

Abstract

본 발명은 회전하는 위치가 변경되는 서브휠을 포함하는 로봇 청소기에 관한 것으로, 구속상태의 경우 서브휠을 접지시키기 위해 메인프레임에 회전 가능하게 결합되는 서브프레임을 포함하는 로봇 청소기에 관한 것이다.

Description

로봇청소기{ROBOT CLEANER}

본 발명은 주행 성능을 개선하기 위한 로봇 청소기에 관한 것이다.

일반적으로, 로봇 청소기는 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 영역을 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입하여 청소하고자 하는 영역을 자동으로 청소하는 장치이다.

도1은 일반적인 로봇청소기의 하면이 도시된 도면이다. 도1을 참조하면, 로봇청소기는 외관을 형성하는 바디(10)와 바디(10)를 이동시키는 구성과 바닥으로부터 이물질을 흡입할 수 있는 구성과 청소하고자 하는 영역을 감지하는 구성으로 구비된다.

로봇 청소기의 하부에는, 바닥에서 이물질을 흡입하는 흡입 노즐이 구비된다. 상기 흡입 노즐은, 상기 청소기 본체에 움직일 수 없도록 고정되는 노즐케이스와 상기 노즐 케이스의 하면에 형성되어 이물질을 흡입하는 흡입구(14)와 상기 흡입구(14)에 회전 가능하게 구비되어 바닥에 쌓인 먼지 등의 이물질을 상기 흡입구(14)로 쓸어 올리는 에지테이터(16)를 포함하여 구성된다.

도1에는 도시되지 않았지만, 로봇 청소기는 청소하고자 하는 영역을 감지하는 구성을 포함한다. 로봇 청소기는 청소하고자 하는 영역에 위치하는 장애물을 감지하여, 장애물을 타고 넘어가거나 장애물을 회피하여 운전한다. 로봇 청소기는 장애물을 감지하기 위해 장애물과 로봇 청소기 사이의 거리를 측정할 수 있다. 즉, 로봇 청소기는 거리 센서를 포함할 수 있다. 거리 센서는 장애물에 매개를 송신하고 장애물로부터 반사파를 수신하는 시간을 측정하여 거리를 측정할 수 있다. 또한, 매개는 적외선을 이용할 수 있고, 초음파를 이용할 수도 있으며, 적외선과 초음파를 모두 이용 할 수 있다.

로봇 청소기는 바디(10)를 이동시키기 위해 휠(40)을 포함한다. 휠(40)은 로봇 청소기의 하면 좌측 및 우측에 각각 위치하여 바디(10)를 지지함과 동시에 전후로 이동시키거나 회전시킨다. 또한, 하면의 전방에 위치하는 전방보조휠(20)와 하면의 후방에 위치하는 후방보조휠(30)을 포함하여 바디(10)의 회전을 보조한다.

하면 좌측에 위치하는 휠(40)와 하면 우측에 위치하는 휠(40)는 서로 독립적으로 구동 될 수 있다. 각각의 휠(40)가 같은 방향으로 회전하면 바디(10)는 전후방 주행되며, 서로 다른 방향으로 회전하면 바디(10)는 회전한다.

전방보조휠(20)와 후방보조휠(30)은 바디(10)에 대해 수평 방향으로 회전이 자유롭게 가능하도록 마련되며, 바디(10)의 최전방에 배치되는 경사부(12)는 바디(10)가 단차를 오를 때 바디(10)를 안내한다.

이와 같이, 로봇 청소기는 청소하고자 하는 영역을 감지하는 구성과 감지된 영역에 따라 로봇 청소기를 이동시키는 구성과 로봇 청소기의 이동에 따라 청소하고자 하는 영역을 청소하는 구성을 포함한다.

그러나, 로봇 청소기가 청소하고자 하는 영역을 주행하면서 장애물의 좁은 틈으로 진입하여 로봇 청소기의 상부가 끼이게 되거나, 바닥의 구조물이나 홈에 의해 로봇 청소기의 배면이 걸리거나 장애물에 올라타 로봇 청소기의 휠이 들리게 되어 주행이 불가능한 상태(이하, 구속 상태라 칭함.)가 발생한다.

구속 상태의 경우, 종래에는 로봇 청소기에 탄성부재를 결합하여 헛도는 휠을 돌출시키는 등 휠의 위치를 변경시켜 접지시킨다. 그러나, 탄성부재의 탄성력을 이용하기 때문에 충분한 접지력을 얻지 못하는 경우가 생기며, 접지가 되더라도 장애물에 걸려 정상적인 주행이 불가능한 경우가 생긴다.

본 발명의 일 실시예는 구속상태의 경우 충분한 접지력을 얻는 로봇 청소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 구속상태의 경우 메인휠과 간섭 없이 회전하는 서브프레임을 포함하는 로봇 청소기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 구속상태의 경우 접지되는 서브휠을 포함하는 로봇 청소기를 제공할 수 있다.

상기 서브휠은 구속상태 외의 경우 본체의 내부에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 외관을 형성하는 바디, 상기 바디를 이동시키는 메인휠, 상기 메인휠에 구동력을 제공하는 메인모터, 상기 메인모터로부터 구동력을 전달받아 상기 메인휠을 회전시키는 회전축, 일측에 상기 메인모터가 결합되고 타측에 상기 회전축이 관통되어 상기 메인휠을 지지하는 메인프레임, 상기 메인프레임에 회전 가능하게 결합되는 서브프레임, 상기 서브프레임에 결합되어 회전하는 서브휠을 포함하며, 상기 서브프레임은 일측이 상기 회전축에 결합되고 타측이 상기 서브휠에 결합되어, 상기 서브휠의 위치를 변경시키는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기를 제공할 수 있다.

상기 메인프레임은 모터가 연결되는 제1프레임과 상기 메인휠이 장착되는 제2프레임을 포함하고, 상기 서브프레임은 상기 제1프레임에서 상기 회전축과 결합될 수 있다.

상기 로봇 청소기는 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 구비되어 상기 메인모터의 구동력을 상기 회전축에 전달하는 메인연결기어을 더 포함할 수 있다.

상기 로봇 청소기는 상기 서브프레임의 일측에서 상기 회전축과 결합되는 제1풀리, 상기 서브프레임의 타측에서 상기 서브휠과 연결되는 제2풀리, 상기 제1풀리와 제2풀리를 연결하여 상기 메인모터의 구동력을 상기 서브휠에 전달하는 벨트를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇 청소기는 상기 제1프레임에 연결되며 상기 서브프레임을 회전시키는 서브모터를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 로봇 청소기는 상기 제1프레임에 구비되며 상기 서브모터로부터 구동력을 전달받아 상기 서브프레임을 회전시키는 서브연결기어와, 상기 메인프레임에 결합되어 상기 메인휠에 탄성복원력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제2프레임은 상기 메인휠의 외주면과 소정간격 이격되는 휠가이드를 포함하며,

상기 탄성부재는 상기 휠가이드에 결합될 수 있다.

상기 제1프레임은 상기 제1프레임에서 상기 제2프레임과 멀어지는 방향으로 연장되어 상기 메인모터를 수용하는 모터수용부를 포함할 수 있다.

상기 제1풀리와 제2풀리 사이의 거리는 상기 회전축에서 상기 메인휠의 외주면 사이의 거리보다 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구속상태에서 보다 원활하게 탈출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구속상태에서 탈출하기 위해 서브프레임이 회전하더라도, 상기 서브프레임은 메인프레임과 저촉되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서브프레임이 회전하면서도 메인프레임에 탄성부재가 결합될 수 있다.

도1은 종래의 로봇 청소기가 도시된 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 유닛이 도시된 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 유닛을 다양한 방면에서 본 모습이 도시된 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 다른 구동 유닛의 분해사시도가 도시된 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브프레임이 도시된 도면,
도6은 본 발명의 일 실시에에 따른 로봇 청소기가 구속상태인 경우를 도시한 도면,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 청소기가 장애물을 넘어가는 모습이 도시된 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게는 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명 될 수 있다.

이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도1에서 설명한 바와 같이, 로봇 청소기는 경사부(12)가 구비되는 전방을 기준으로 좌측과 우측에 각각 휠(40)가 설치된다. 구속 상태의 경우, 휠(40)는 청소하고자 하는 영역의 바닥면에 접지되지 않거나 접지력이 부족하여 헛돌게 된다. 이 경우, 탄성부재를 이용하여 휠(40)를 바닥면에 접지시키나 탄성부재의 탄성복원력 범위 내에서만 휠(40)에 힘을 가할 수 있어 충분한 접지력을 얻지 못하는 경우가 발생한다. 특히, 로봇청소기의 상부가 끼여 휠(40)이 바닥면과 이격되는 경우 탄성부재에 의해서도 구속상태에서 벗어나기 어려운 경우도 생긴다.

이에, 본 발명의 일 실시예에서는 전방을 기준으로 좌측과 우측에 휠을 구비하고, 구속상태에서 벗어날 수 있도록 좌측과 우측에 서브휠을 더 구비한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기에 구동유닛(U)이 도시된 도면이다. 도3은 구동유닛(U)을 상방, 전방, 후방에서 바라본 모습이 도시된 도면이다.

도2 내지 3을 참조하여 전반적인 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

본 발명의 일 실시예의 구동유닛(U)은 바디(10)를 이동시키는 구동부(100)와 구동부(100)로부터 구동력을 전달받아 복수개의 휠에 전달하는 메인프레임(200)과 구동부(100)로부터 구동력을 전달받아 구속상태에서 탈출시키는 서브프레임(300)을 포함한다.

구동부(100)는 메인모터(110), 서브모터(120), 서브휠(150), 메인휠(160)을 포함한다.

메인모터(110)는 구동력을 서브휠(150)과 메인휠(160)에 제공한다. 즉, 서브휠(150)과 메인휠(160)은 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받아 회전한다. 따라서, 메인모터(110)가 구동되면 서브휠(150)과 메인휠(160)은 바닥면의 접지 여부와 무관하게 회전한다. 특히, 서브휠(150)은 구속상태가 아니더라도 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있다.

메인프레임(200)은 메인모터(110)와 연결되어, 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받는다. 메인모터(100)로부터 구동력을 전달받은 메인프레임(200)은 메인휠(160)에 구동력을 전달한다. 따라서, 메인프레임(200)에는 메인모터(110)와 메인휠(160)이 결합된다.

메인모터(110)의 회전축과 메인휠(160)의 회전축은 공유되지 않는 것이 바람직하다. 즉, 메인모터(110)의 회전축과 메인휠(160)의 회전축은 서로 이격되어 구비된다. 따라서, 메인프레임(200)의 일측에는 메인모터(110)의 회전축이 결합되고 타측에는 메인휠(160)의 회전축이 결합된다. 이는, 상세히 후술하겠지만 모터(110, 120)가 서브프레임(300)과 서브프레임(300)에 구비되는 서브휠(150) 모두에 구동력을 전달하기 위함이다.

서브모터(120)는 메인프레임(200)에 결합되어 서브프레임(300)에 구동력을 제공한다. 즉, 메인프레임(200)은 서브모터(120)와 연결되며 서브프레임(300)과 연결된다. 서브모터(120)로부터 구동력을 전달받은 서브프레임(300)은 메인프레임(200)을 기준으로 회전한다. 또한, 상세히 후술하겠지만 메인휠(150)의 회전축과 서브프레임(300)의 회전축은 공유된다. 따라서, 서브프레임(300)은 메인프레임(200)을 관통하는 메인휠(150)의 회전축을 기준으로 회전한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 메인휠(160)에 서브휠(150)을 더 포함한다. 또한, 서브프레임(300)은 메인프레임(200)의 일축을 기준으로 회전하여 서브휠(150)의 위치를 변경시킨다. 따라서, 서브휠(150)은 필요에 따라 접지되어 바디(10)를 이동시킨다. 특히, 구속상태의 경우 서브휠(150)은 메인휠(160)의 접지 여부와 무관하게 구속상태에서 탈출시킬 수 있다.

도4 내지 도5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 구체적으로 설명한다.

도4은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동유닛(U)을 분해한 분해사시도이며, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브프레임(300)을 도시한 도면이다.

도4을 참조하면, 구동부(100)는 측정부(190)를 포함한다.

측정부(190)는 메인모터(110)와 서브모터(120)에 연동되어 상태를 검지하고 메인모터(110)와 서브모터(120)로부터 입력된 신호를 변환하는 엔코더(191)와 엔코더보드(193)를 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기는 측정부(190)에 의해 로봇청소기의 상태를 파악할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기가 이동해야 할 거리와 실제 이동한 거리를 비교하여 구속상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 메인모터(110)와 서브모터(120)는 메인프레임(200)에 연결되어 휠(150, 160)과 서브프레임(300)에 구동력을 전달하면서 측정부(190)에 신호를 제공한다.

메인프레임(200)은 모터(110, 120)가 연결되는 제1프레임(210)과 메인휠(160)이 결합되는 제2프레임(220)을 포함한다.

제1프레임(210)은 제1프레임(210)에서 메인휠(160)과 멀어지는 방향으로 연장되어 형성되는 모터수용부(211)를 포함한다. 모터수용부(211)는 속이 빈 원기둥 형상으로 제1프레임(210)에서 메인휠(160)과 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 모터(110, 120)의 형상과 결합되는 위치에 따라 달라질 수 있다.

제2프레임(220)에는 메인휠(160)의 외주면과 소정 간격 이격되어 메인휠(160)을 가이드하는 휠가이드(221)가 구비된다. 휠가이드(221)는 메인휠(160)의 외주면과 동심을 이루며, 메인휠(160)의 외주면보다 곡률 반경이 더 크게 구비되는 원의 일부를 단면으로 가진다. 보다 구체적으로, 휠가이드(221)는 제2프레임(220)에서 메인휠(160)의 회전축과 나란하게 연장되어 메인휠(160)의 외주면과 대향한다.

휠가이드(221)에는 탄성복원력을 제공하는 탄성부재(223)가 결합될 수 있다. 탄성부재(223)는 스프링과 같이 연장에 따라 탄성력을 제공하는 부재이며, 일측은 휠가이드(221)에 결합되고 타측은 바디(10)에 결합될 수 있다. 따라서, 메인휠(160)이 회전하는 위치를 보정할 수 있다. 다만, 탄성부재(223)가 결합되는 위치는 휠가이드(221)에 한정되지 않고 메인프레임(200)에 결합되면 족할 것이나, 메인프레임(200)의 구성 중 바닥면으로부터 높이가 가장 높게 형성되는 휠가이드(221)에 결합되어 충분한 탄성복원력을 제공하는 것이 바람직하다.

제1프레임(210)과 제2프레임(220) 사이에는 메인연결기어(140)가 구비된다. 메인연결기어(140)는 복수개의 평기어로 이루어질 수 있으며, 제1프레임(210)과 연결된 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받는다. 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받은 메인연결기어(140)는 메인휠(160)과 결합되는 메인회전축(161)에 구동력을 전달하여 메인회전축(161)을 회전시킨다. 따라서, 메인휠(160)은 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받아 회전한다.

제1프레임(210)은 제1프레임(210)에서 제2프레임(220)과 멀어지는 방향으로 연장되는 기어수용부(213)를 포함한다. 기어수용부(230)는 메인회전축(161)과 나란하게 제1프레임(210)에서 연장되며, 내측에 서브연결기어(130)를 수용한다.

서브연결기어(130)는 서브모터(120)로부터 제공받은 구동력을 감속하여 서브프레임(300)에 제공한다. 이를 위해 서브연결기어(130)는 서브모터(120)와 결합되는 서브기어(131)와 서브기어(131)를 둘러싸게 구비되는 복수개의 감속기어(133)를 포함할 수 있다. 또한, 복수개의 감속기어(133)의 직경은 서브기어(131)의 직경보다 크게 형성되어 서브모터(120)로부터 전달받은 구동력을 감속하여 서브프레임(300)에 전달할 수 있다.

기어수용부(213)에는 기어커버(170)가 결합되어 서브연결기어(130)가 기어수용부(213)와 기어커버(170)에 의해 형성되는 공간에 구비된다. 즉, 기어수용부(213)는 일단이 제1프레임(210)과 결합되고 타단이 기어커버(170)와 결합되어 내측에 수용공간을 형성한다.

모터수용부(211)와 기어수용부(213)는 서로 결합된다. 모터수용부(211)는 외주면에서 모터의 수용공간을 향해 형성되는 홈을 포함할 수 있고, 기어수용부(213)는 모터수용부(211)에 형성된 홈에 안착되어 결합될 수 있다.

따라서, 메인모터(110)는 메인휠(160)에 구동력을 제공하여 메인휠(160)을 회전시킨다. 또한, 서브모터(120)는 서브프레임(300)에 구동력을 제공하여 서브프레임(300)을 회전시킬 수 있다.

이하, 도5를 참조하여 서브프레임(300)을 보다 상세하게 설명한다.

제1프레임(210)은 메인회전축(161)이 회전 가능하게 결합되는 메인회전축수용부(215)가 구비된다. 메인회전축수용부(215)는 제1프레임(210)에서 제2프레임(220)과 멀어지는 방향으로 연장되어 형성되며, 속이 빈 원기둥 형상일 수 있다. 따라서, 메인회전축(161)은 제1프레임(210)과 제2프레임(220)을 관통하여 메인휠(160)과 결합된다.

메인회전축(161)은 서브프레임(300)과도 결합된다. 즉, 메인회전축(161)의 일측은 메인휠(160)과 결합되고 타측은 서브프레임(300)과 결합된다. 따라서, 메인회전축(161)의 회전력은 메인휠(160)과 서브프레임(300)에 전달된다.

서브프레임(300)은 제1프레임(210)에서 제1프레임(210)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 제3프레임(310)을 포함한다. 제3프레임(310)은 메인회전축수용부(205)의 연장방향과 나란하게 연장된다. 또한, 제3프레임(310)은 메인프레임(200)과 결합되는 제1곡면부(312)와 서브휠(150)과 결합되는 제2곡면부(315)를 포함하며, 제1곡면부(312)와 제2곡면부(315)를 연결하는 평면부(313)를 더 포함한다.

제1곡면부(312)와 제2곡면부(315)는 내측에 회전 가능한 구성들을 구비하도록 형성된다. 도4를 참조하면, 제1곡면부(312)와 제2곡면부(315)는 속이 빈 원기둥 형상의 일부 일 수 있어, 원호가 단면이 될 수 있다. 따라서, 제1곡면부(312)는 내측에 메인회전축(161)으로부터 동력을 전달받는 구성이 구비된다. 또한, 제2곡면부(315)의 내측에는 서브휠(150)에 동력을 전달하는 구성이 구비된다.

제1곡면부(312)에서 제2곡면부(315)를 향해 연장되는 평면부(313)는 서로 나란하게 마주보는 한 쌍의 평면을 포함한다. 상기 평면부(313)가 제1곡면부(312)에서 제2곡면부(315)까지 연장되는 길이는 메인휠(160)의 외주면의 반지름보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 후술하겠지만, 평면부(313)가 충분히 연장되어야 구속상태에서 탈출시킬 수 있기 때문이다.

제3프레임(310)은 서브연결기어(130)로부터 동력을 전달받는 서브회전기어(311)를 포함한다. 서브회전기어(311)는 100도 이상의 평기어로 구비될 수 있다. 서브회전기어(311)는 제1프레임(210)과 멀어지는 방향의 제3프레임(310)의 단부에 결합되어 제3프레임(310)을 회전시킨다. 따라서, 서브모터(120)가 서브연결기어(130)에 구동력을 제공하고, 서브연결기어(130)는 전달받은 구동력을 서브회전기어(311)에 전달하여 제3프레임(310)을 회전시킨다. 즉, 제3프레임(310)은 메인회전축수용부(205)를 기준으로 회전하거나, 메인회전축(161)을 기준으로 회전한다.

제1곡면부(312) 내측에는 메인회전축(161)과 결합하는 제1풀리(163)가 구비된다. 제1풀리(163)는 메인회전축(161)과 고정되어 메인회전축(161)과 동일하게 회전한다. 이를 위해, 제1풀리(163)는 전달부(165)와 결합된다.

전달부(165)는 메인회전축(161)의 메인휠(160)에서 멀어지는 방향의 단부와 결합된다. 즉, 메인회전축(161)의 일단은 메인휠(160)에 결합되고, 타단은 전달부(165)에 결합된다. 전달부(165)는 메인회전축(161)과 결합하는 메인축결합부(165b)와 제1풀리(163)와 결합하는 결합돌기(165a)를 포함하며, 결합돌기(165a)와 메인축결합부(165b)는 전달부(165)에서 메인휠(160) 방향으로 연장되어 형성된다. 따라서, 메인축결합부(165b)는 메인회전축(161)의 회전력을 전달받아 결합돌기(165a)에 전달하며, 결합돌기(165a)는 제1풀리(163)를 회전시킨다.

제2곡면부(315) 내측에는 서브휠(150)과 결합되는 서브회전축(151)과 서브회전축(151)에 동력을 전달하는 제2풀리(153)가 구비된다.

제1풀리(163)와 제2풀리(153)는 벨트(180)로 연결된다. 따라서, 제1풀리(163)는 벨트(180)를 통해 제2풀리(153)로 구동력을 전달한다. 또한 제2풀리(153)는 서브회전축(151)에 구동력을 전달한다. 서브회전축(151)과 서브휠(150) 사이에는 서브축결합부(155)가 구비되어, 서브회전축(151)이 회전함에 따라 서브휠(150)이 동일하게 회전할 수 있다.

서브프레임(300)은 제3프레임(310)과 결합하는 제4프레임(320)을 더 포함하며, 제4프레임(320)은 베어링수용부(321)를 포함한다. 따라서, 전달부(165)에 구비되어 회전을 지지하는 베어링(167)이 베어링수용부(321)에 결합된다.

따라서, 서브프레임(300)은 서브모터(120)에 의해 회전하고, 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받아 서브휠(150)을 회전시킨다. 즉, 메인모터(110)는 메인휠(160)과 서브휠(150)을 회전시켜 바디(10)를 이동시키고, 서브모터(120)는 서브프레임(300)을 회전시켜 서브휠(150)의 위치를 변경시킨다.

한편, 바디(10)의 양측부에는 한 쌍의 구동유닛(U)이 각각 구비된다. 설명의 편의상 하나의 구동유닛(U)을 설명했으나 다른 하나의 구동유닛(U)에도 동일한 설명이 적용된다. 한 쌍의 구동유닛(U) 사이의 공간을 내측이라 정의하면, 서브프레임(300)은 메인프레임(200)보다 내측에 구비된다. 또한 제1프레임(210)은 제2프레임(220)보다 내측에 구비된다.

메인프레임(200)이 서브프레임(300)보다 내측에 구비될 수도 있으나, 바람직하게는 서브프레임(300)이 메인프레임(200)보다 내측에 구비된다. 메인프레임(200)은 메인휠(160)을 지지하는 구성으로, 한 쌍의 메인휠(160) 사이의 거리를 결정한다. 따라서, 구속상태가 아닌 경우 한 쌍의 메인휠(160) 사이의 거리가 보다 멀어 주행의 안정성을 도모하는 것이 바람직하다.

또한, 서브휠(150)은 서브프레임(300) 중 내측과 먼 방향에 위치하는 일면에 결합되는 것이 바람직하다. 구속상태의 경우, 한 쌍의 서브휠(150) 사이의 거리가 보다 멀어 안정적으로 구속상태에서 탈출할 수 있기 때문이다.

또한, 서브프레임(300)은 메인프레임(200)의 내측에서 독립적으로 회전하는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 서브프레임(300)이 회전할 때 메인프레임(200)의 일부 구성이 서브프레임(300)의 회전방향으로 같이 회전하지 않는 것이 바람직하다. 만일, 서브프레임(300)이 회전할 때 서브프레임(300)의 외부에 있는 구성들이 같이 회전한다면 상기 외부에 있는 구성에 의해 구속상태에서 탈출하기가 더 어렵기 때문이다.

이하, 도6 내지 도7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탈출과정을 설명한다.

도6의 상부에는 구속상태가 아닌 경우 휠(150, 160)이 도시된 도면이며, 하부에는 구속상태인 경우 휠(150, 160)이 도시된 도면이다.

도6를 참조하면, 구속상태가 아닌 경우 서브휠(150)은 메인휠(160)보다 바닥면을 기준으로 높게 위치한다. 이 경우, 서브휠(150)과 메인휠(160)은 메인모터(110)에 의해 구동력을 전달받아 회전하나, 메인휠(160)은 바닥면에 접지하나 서브휠(150)은 접지하지 않는다.

구속상태인 경우 서브휠(150)은 메인휠(160)보다 바닥면을 기준으로 낮게 위치한다. 특히, 메인모터(110)와 메인프레임(200)이 회전하여 메인휠(160)의 바닥면으로부터 높이가 낮아진 경우에도 충분한 접지력이 생기지 않을 수 있다. 이 경우, 서브프레임(300)이 메인프레임(200)을 기준으로 회전하여 서브휠(150)의 위치가 메인휠(160)보다 바닥면을 기준으로 낮은 높이에 위치한다. 따라서, 메인휠(160)이 바닥면과 접지하지 않거나, 충분한 접지력을 얻지 못하는 경우라도 서브휠(150)을 통해 접지력을 얻을 수 있다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇청소기가 특정장애물을 넘어가는 모습을 도시한 도면이다.

도7을 참조하면, 장애물(P)은 단면이 원형인 봉 형상이다. 종래의 로봇청소기의 하면이 장애물(P)에 닿는 경우, 로봇청소기가 진행하지 못하고 휠이 헛도는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 탄성부재가 휠에 힘을 가하거나, 장애물(P)에 힘을 가하더라도 구속상태에서 탈출하기 어려울 수 있다. 장애물(P) 자체의 구조가 충분한 접지력을 발생시킬 수 없는 구조이기 때문이다.

이에, 본 발명의 일실시예는 측정부(190)에 의하여 구속상태임을 판단하고, 구속상태임을 인지하면 서브모터(120)를 구동시켜 서브프레임(300)을 회전시킨다. 서브휠(150)은 서브프레임(300)의 회전에 따라 위치가 변경되어 메인휠(160)보다 바닥면 기준으로 높이가 낮게 형성된다. 따라서, 서브휠(150)의 충분한 접지력에 의해 구속상태에서 탈출할 수 있다.

이상 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다고 볼 것이다.

바디 : 10 경사부 : 12
흡입부 : 14 에지테이터 : 16
전방보조휠 : 20 후방보조휠 : 30
휠 : 40 구동부 : 100
메인모터 : 110 서브모터 : 120
서브연결기어 : 130 서브기어 : 131
감속기어 : 133 메인연결기어 : 140
서브휠 : 150 서브회전축 : 151
제2풀리 : 153 서브축결합부 : 155
메인휠 : 160 메인회전축 : 161
제1풀리 : 163 전달부 : 165
결합돌기 : 165a 축결합부 : 165b
베어링 : 167 기어커버 : 170
벨트 : 180 측정부 : 190
엔코더 : 191 엔코더보드 : 193
메인프레임 : 200 제1프레임 : 210
모터수용부 : 211 기어수용부 : 213
메인회전축수용부 : 215 제2프레임 : 220
휠가이드 : 221 탄성부재 : 223
서브프레임 : 300 제3프레임 : 310
제1곡면부 : 312 평면부 : 313
제2곡면부 : 315 제4프레임 : 320
베어링수용부 : 321 장애물 : P
구동유닛 : U

Claims

외관을 형성하는 바디(10);
상기 바디(10)를 이동시키는 메인휠(160);
구동력을 제공하는 메인모터(110);
일측에 상기 메인모터(110)가 결합되고 타측에 상기 메인휠(160)이 지지되는 메인프레임(200);
상기 메인프레임(200)에 회전 가능하게 결합되는 서브프레임(300);
상기 메인프레임(200)에 결합되어 상기 서브프레임(300)을 회전시키는 서브모터(120);
상기 메인프레임(200)에 관통되어 일측은 상기 메인휠(160)과 결합되고 타측은 상기 서브프레임(300)에 결합되어 상기 메인휠(160)과 상기 서브프레임(300)의 회전중심을 형성하며 상기 메인모터(110)로부터 구동력을 전달받는 회전축(161); 및
상기 회전축(161)과 이격된 위치에서 상기 서브프레임(300)에 회전 가능하게 결합되어 상기 서브프레임(300)의 회전에 따라 회전중심이 변경되는 서브휠(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기.
제1항에 있어서,
상기 메인프레임(200)은 상기 모터들(110, 120)이 연결되는 제1프레임(210)과 상기 메인휠(160)이 장착되는 제2프레임(220)을포함하고,
상기 서브프레임(300)은 상기 제1프레임(210)에서 상기 회전축(161)과 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제2항에 있어서,
상기 제1프레임(210)과 제2프레임(220) 사이에 구비되어 상기 메인모터(110)의 구동력을 상기 회전축(161)에 전달하는 메인연결기어(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제3항에 있어서,
상기 서브프레임(300)의 일측에서 상기 회전축(161)과 결합되는 제1풀리(163);
상기 서브프레임(300)의 타측에서 상기 서브휠(150)과 연결되는 제2풀리(153); 및
상기 제1풀리(163)와 제2풀리(153)를 연결하여 상기 메인모터(110)의 구동력을 상기 서브휠(150)에 전달하는 벨트(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
삭제
제2항에 있어서,
상기 제1프레임(210)에 구비되며 상기 서브모터(120)로부터 구동력을 전달받아 상기 서브프레임(300)을 회전시키는 서브연결기어(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제2항에 있어서,
상기 메인프레임(200)에 결합되어 상기 메인휠(160)에 탄성복원력을 제공하는 탄성부재(223)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제7항에 있어서,
상기 제2프레임(220)은 상기 메인휠(160)의 외주면과 소정간격 이격되는 휠가이드(221)를 포함하며,
상기 탄성부재(223)는 상기 휠가이드(221)에 결합되는 것을 특징으로하는 로봇청소기.
제2항에 있어서,
상기 제1프레임(210)은 상기 제1프레임(210)에서 상기 제2프레임(220)과 멀어지는 방향으로 연장되어 상기 메인모터(110)를 수용하는 모터수용부(211)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제4항에 있어서,
상기 제1풀리(163)와 제2풀리(153) 사이의 거리는 상기 회전축(161)에서 상기 메인휠(160)의 외주면 사이의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 로봇청소기.