KR101561921B1 - 청소기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 청소기는 청소구역 내 바닥의 먼지를 흡입하는 능동 주행 가능한 본체; 및 상기 본체에 대해 독립적으로 이동이 가능하며, 상기 청소구역의 바닥 상에서 사용자의 의도에 따라 이동되는 마커를 표시하는 마커 표시기구를 포함하고, 상기 본체는 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 획득된 영상에서 상기 마커의 이동 궤적을 추적하고, 상기 이동 궤적에 대응하는 실제 공간 상에서의 주행 경로를 설정하고, 상기 설정된 주행 경로를 따라 상기 본체가 주행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

청소기{A cleaner}

본 발명은 청소기에 관한 것이다.

청소기는 청소구역의 바닥으로부터 먼지를 흡입하는 장치이다. 이러한 청소기는 사용자가 밀거나 당기는 힘에 의해 수동적으로 주행되는 수동 주행 방식과, 자력 주행이 가능한 능동 주행 방식으로 구분될 수 있다.

최근 능동 주행 방식의 청소기는, 사용자가 선택할 수 있도록 기 프로그램된 다양한 주행 경로들을 제공하거나, 청소구역 내의 장애물 상황(예를들어, 벽이나 문턱 등)을 스스로 탐지하여 적절한 경로를 설정하여 주행하는 등의 다양한 기능을 갖추고 있다.

더 나아가, 최근에는 사용자가 임의로 청소기의 주행 영역을 지정할 수 있는 지정영역 청소 기능이 제공되기도 한다. 그런데, 상기 지정영역 청소 기능은 사용자가 리모콘을 조작하여 청소기를 사용자가 희망하는 경로를 따라 주행시키면, 청소기가 주행된 경로를 기억하였다가, 추후 지정영역 청소 명령이 입력되면, 상기 기억된 경로를 따라 주행되는 방식이다. 이러한 방식은 영역 지정을 위해 청소기가 한번은 주행을 하여여 할 뿐만 아니라, 청소기의 주행 속도를 고려할 시, 영역 지정이 완료될때까지 상당한 시간이 소요되기 때문에, 사용자의 리모콘 조작 시간이 길뿐만 아니라, 영역 지정을 변경하기가 매우 번거로운 문제가 있다.

본 발명이 해결하려고 하는 과제는 본체가 주행 경로를 사용자가 임의로 지정할 수 있되, 주행 경로의 지정과 변경이 보다 간편하고 신속하게 이루어지는 청소기를 제공하는 것이다.

또한, 본체의 주행과는 독립적으로, 미리 지정 경로를 설정할 수 있는 청소기를 제공하는 것이다.

또한, 주행 경로의 지정이 보다 직관적으로 이루어질 수 있는 청소기를 제공하는 것이다.

또한, 청소구역의 장애물을 정확하게 회피하여 주행 경로를 지정할 수 있는 청소기를 제공하는 것이다.

본 발명의 청소기는 청소구역 내 바닥의 먼지를 흡입하는 능동 주행 가능한 본체; 및 상기 본체에 대해 독립적으로 이동이 가능하며, 상기 청소구역의 바닥 상에서 사용자의 의도에 따라 이동되는 마커를 표시하는 마커 표시기구를 포함하고, 상기 본체는, 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 획득된 영상에서 상기 마커의 이동 궤적을 추적하고, 상기 이동 궤적에 대응하는 실제 공간 상에서의 주행 경로를 설정하고, 상기 설정된 주행 경로를 따라 상기 본체가 주행되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 마커 표시기구는 상기 마커로 표지되는 발광체를 포함할 수 있다. 상기 마커 표시기구는 하단부에 상기 발광체가 배치되고, 상기 발광체를 상기 청소구역의 바닥으로부터 이격된 상태로 지지하는 지지다리를 포함할 수 있다. 상기 마커 표시기구는 하단부에 상기 발광체가 배치되는 로드를 더 포함할 수 있고, 상기 지지다리는 상기 로드를 지지할 수 있다. 상기 마커 표시기구는 상기 로드의 상단부에 구비되어 사용자에 의해 파지되는 손잡이를 더 포함할 수 있다.

상기 마커 표시기구는 상기 지지다리에 배치되어, 상기 청소구역의 바닥을 따라 구르는 바퀴를 포함할 수 있다.

상기 마커 표시기구의 무게 중심은 상기 본체가 주행하는 바닥과 근접한 하측에 위치할 수 있다.

상기 마커는 상기 영상 획득부의 광학축보다 낮은 곳에 위치될 수 있다.

상기 마커 표시기구는 원격지로 광을 조사하여, 상기 청소구역의 바닥 상에 상기 마커로 표지되는 스팟을 맺히게 하는 광 포인터를 포함할 수 있다. 상기 광 포인터는 레이져 광을 조사할 수 있다.

상기 제어부는 상기 영상에서의 상기 마커의 이동궤적을 바탕으로 실제 공간 상에서 상기 마커가 이동된 경로에 대한 정보를 획득하는 마커 정보 획득모듈; 상기 마커가 이동된 경로에 대한 정보를 바탕으로 상기 주행 경로를 설정하는 주행 경로 설정모듈; 및 상기 설정된 주행 경로를 따라 상기 본체가 주행되도록 제어하는 주행 제어모듈을 포함할 수 있다.

상기 본체는 상기 먼지가 흡입되는 흡입부; 및 상기 흡입부를 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진통을 포함할 수 있다.

본 발명의 청소기는 본체의 주행 경로를 사용자가 임의로 지정할 수 있되, 주행 경로의 지정과 변경이 매우 간편할 뿐만 아니라, 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 지정된 주행 경로를 기억하기 위해 본체가 주행될 필요가 없어, 불필요한 본체의 주행을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실제 청소 공간 상에서 마커의 이동이 이루어지기 때문에, 주행 경로의 지정이 매우 직관적으로 이루어질 수 있어, 희망하는 영역을 정확하게 청소할 수 있으며, 특히, 사용자의 시각을 통해 청소구역의 장애물을 정확하게 회피한 주행 경로를 지정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 도시한 것이다.
도 2는 본체의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 마커의 위치가 본체로 접근할 시, 획득영상에서의 마커의 위치 변화를 도시한 것이다.
도 4는 청소구역의 바닥을 따라 마커가 이동하며 형성한 지정 경로(Pa)와, 지정 경로(Pa)에 대응하여 획득영상에 나타난 마커의 이동 궤적(Pa')을 도시한 것이다.
도 5는 마커 표시기구의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 마커 표시기구의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기를 도시한 것이다. 도 2는 본체의 주요 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 마커의 위치가 본체로 접근할 시, 획득영상에서의 마커의 위치 변화를 도시한 것이다. 도 4는 청소구역의 바닥을 따라 마커가 이동하며 형성한 지정 경로(Pa)와, 지정 경로(Pa)에 대응하여 획득영상에 나타난 마커의 이동 궤적(Pa')을 도시한 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청소기는 청소구역 내 바닥의 먼지를 흡입하는 능동 주행 가능한 본체(200)와, 본체(200)에 대해 독립적으로 이동이 가능하며, 상기 청소구역의 바닥상에서 사용자의 의도에 따라 이동되는 마커(M)를 표시하는 마커 표시기구(100)를 포함한다.

본체(200)는 전방의 영상을 획득하는 영상 획득부(220)와, 상기 획득된 영상(이하, '획득영상'이라고 함.)에서 마커(M)의 이동 궤적(Pa')을 추적하고, 이동 궤적(Pa')에 대응하는 실제 공간 상에서의 주행 경로(Pa)를 설정하고, 설정된 주행 경로(Pa)를 따라 본체(200)가 주행되도록 제어하는 제어부(230)를 포함한다.

보다 상세하게, 본체(200)는 내측으로 각종 구성품이 수용될 수 있도록 외관을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)에 회전 가능하게 설치되는 적어도 하나의 바퀴(212, 213)를 포함할 수 있다. 본체(200)는 바퀴(212, 213)에 의해 직진 뿐만 아니라 방향전환이 가능하다. 본 실시예에서는 케이스(211)의 좌, 우 양?에 각각 좌륜(212)과 우륜(213)이 구비되고, 좌륜(212)과 우륜(213)의 회전속도 차에 따라 방향 전환이 이루어진다.

본체(200)는 좌륜(212)과 우륜(213)을 회전시키는 주행부(250)를 포함할 수 있고, 주행부(250)는 적어도 하나의 모터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 좌륜(212)과 우륜(213)을 각각 구동시키는 한 쌍의 모터가 구비될 수도 있고, 다르게는, 하나의 모터와 상기 모터의 구동력을 좌륜(212)과 우륜(213)에 전달하는 동력전달수단을 포함할 수 있다. 본체(200)의 방향전환은, 전자의 경우는 각 모터의 회전속도 차에 따라 이루어지고, 후자의 경우는 상기 동력전달수단에 의한 좌륜(212)과 우륜(213)의 회전속도 차에 따라 이루어질 수 있다.

본체(200)는 먼지가 흡입되는 흡입부(260)와, 흡입부(260)를 통해 흡기가 이루어질 수 있도록 흡입력을 제공하는 흡입력 제공부(240)를 포함할 수 있다. 흡입력 제공부(240)는 흡입부(260)가 외기를 흡입할 수 있도록 부압을 형성하며, 팬모터(미도시)와 상기 팬모터에 의해 회전되는 팬(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 팬모터는 제어부(200)의 흡입 제어모듈(234)의 제어에 의해 운전될 수 있다. 흡입력 제공부(240)는 케이스(211) 내에 구비될 수 있다. 케이스(211) 내측에는 흡입부(260)릍 통해 흡입된 먼지가 포집되는 집진통(미도시)이 배치될 수 있다.

본체(200)는 조작부(270)를 포함할 수 있다. 조작부(270)는 사용자로부터 각종 제어명령을 입력받는 것으로, 특히, 조작부(270)를 통해 흡입력 제공부(240)의 운전 제어가 가능하다. 조작부(270)는 케이스(211)에 배치될 수 있으나, 실시예에 따라 본체(200)와 독립적인 리모콘으로 제공될 수 있다. 조작부(270)를 통해 입력된 제어명령에 따라, 흡입 제어모듈(234)은 흡입력 제공부(240)의 운전을 제어할 수 있다.

영상 획득부(220)는 청소구역의 영상을 획득하며, 바람직하게는 본체(200) 전방의 영상을 획득한다. 영상 획득부(220)는 카메라를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 디지털 영상을 획득할 수 있는 디지털 카메라를 포함한다. 상기 디지털 카메라는 렌즈의 광학축(O, Optical axis)이 본체(200)의 전방을 향할 수 있다.

마커 정보 획득모듈(231)은 획득영상에 나타난 마커(M)의 위치 변화를 바탕으로 실제 공간 상에서의 마커(M)의 이동 궤적에 대한 정보를 획득할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 자신이 의도한 지정 경로(Pa)를 따라 마커(M)를 이동시키면, 마커 정보 획득모듈(231)은 획득영상을 통해 지정 경로(Pa)에 대응하는 마커(M)의 이동 궤적(Pa')을 추적할 수 있다. 획득영상에서의 마커(M)의 위치는 본체(200)에 대한 마커(M)의 거리나 이동 방향에 따라 변화된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실제 공간 상에서 마커(M)의 위치가 본체(200)로 접근되면(M(1)->M(2)), 획득영상에서 나타난 마커(M)의 위치가 상측에서 하측으로 변화한다. 이때, 마커(M)의 변위는 영상 획득부(200)의 광학축(O)보다는 낮은 영역에서 이루어졌다. 도시 되지는 않았으나, 실제 공간 상에서 마커(M)의 좌우방향으로의 변위에 대응하여 획득영상에서도 마커(M) 위치가 좌우방향으로 변화됨은 자명하다.

영상 획득부(220)의 시야는 고정되기 때문에, 획득영상에서의 좌표는, 실제 공간상에서 본체(200)로부터 그 좌표에 대응하는 지점까지의 위치정보를 반영한다. 상기 위치정보는 본체(200)부터 그 지점까지의 거리 또는 본체(200)에 대해 그 지점이 위치되는 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 획득영상에서의 좌표에 따라 본체(200)로부터 그 좌표에 대응하는 실제 공간 상의 지점까지의 위치정보가 미리 데이터 베이스화되어 저장될 수 있고, 마커 정보 획득모듈(231)은 상기 데이터 베이스를 바탕으로 마커(M)의 위치정보를 획득할 수 있다. 마커 표시기구(100)가 이동됨에 따라, 마커 정보 획득모듈(231)을 통해 획득되는 마커(M)의 위치정보는 가변되며, 마커 정보 획득모듈(231)은 이렇게 변화하는 위치정보를 바탕으로 실제 공간 상에서 마커(M)가 이동된 경로, 즉, 지정 경로(Pa)에 대한 정보를 획득할 수 있다.

주행 경로 설정모듈(232)은 획득영상에서의 마커(M)의 이동궤적(Pa')에 대응하는 주행 경로을 설정할 수 있다. 여기서, 상기 주행 경로는, 마커 정보 획득모듈(231)을 통해 획득된 지정 경로(Pa)에 대한 정보를 바탕으로 구해지며, 이는 실제 공간 상에서 마커(M)가 이동된 궤적에 상응한다. 이렇게 설정된 주행 경로를 바탕으로, 제어부(230)는 본체(200)가 상기 주행 경로를 따라 주행하도록 제어할 수 있다. 본체(200)가 상기 주행 경로를 따라 주행되도록, 주행 제어모듈(233)에 의해 주행부(250)가 제어될 수 있다.

주행 경로 설정모듈(232)에 의해 설정된 주행 경로는 삭제와 재기록이 가능한 RAM 등의 기록매체(미도시)에 저장될 수 있다. 이렇게 저장된 주행 경로에 대한 정보는, 추후 지정 영역 청소 기능이 재 실시될 시 로딩되어, 본체(200)의 주행을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를들어, 조작부(270)에는 지정 영역 청소 기능을 선택할 수 있는 메뉴가 제공될 수 있으며, 사용자가 조작부(270)를 조작하여 지정 영역 청소 기능을 선택하면, 상기 기록매체에 기 저장된 주행 경로에 대한 정보에 따라 본체(200)의 주행이 제어될 수 있다.

또한, 조작부(270)에는 지정 영역의 재설정을 선택할 수 있는 재설정 메뉴가 제공될 수도 있으며, 사용자에 의해 상기 제설정 메뉴가 선택되면, 상기 기록매체에 기 저장된 주행 경로에 대한 정보가 삭제되고, 마커 표시기구(100)의 이동에 따른 새로운 주행 경로가 설정될 수 있다.

한편, 마커(M)는 배경과 분명하게 대비되는 식별성을 갖아야 하며, 이러한 식별성은 주변 조명에 의해 영향을 받지 않을수록 좋다. 마커는 점, 선, 윤곽(countour), 면적 또는 이들이 조합과 같은 특징을 마커 구성자로써 가질 수 있다.

식별성을 고려하면, 마커(M)는 배경 보다 밝은 것이 바람직하고, 이러한 측면에서 마커(M)는 주변의 광을 반사함으로써 배경에 비해 고휘도의 식별성을 갖는 반사형과 스스로 발광되는 자체 발광형으로 구분될 수 있다.

반사형 마커(M)는 취부되는 대상체의 표면에 고반사 도료를 인쇄함으로써 형성되거나, 고반사 재질로 이루어져 상기 대상체의 표면에 부착될 수 있다. 반사형 마커는 부착되는 위치에 제약을 받지 않는 이점이 있다. 그러나, 반사형 마커(M)는 저조도 환경에서는 식별성이 떨어지기 때문에, 이 경우는 마커(M)를 조명하는 조명기구가 더 구비되는 것이 바람직하고, 상기 조명기구는 본체(200)에 구비되어 전방을 조명할 수 있다.

본 실시예에 따른 마커(M)는 발광형으로, 마커 표시기구(100)는 마커(M)로 표지되는 발광체(130)를 포함할 수 있다. 발광체(130)로는 LED(Light Emitting Diode)나 적외선 광원을 들 수 있다. 발광형 마커는 저조도 환경에서도 식별이 가능한 이점이 있다.

도 5를 참조하면, 마커 표시기구(100)는 하단부에 발광체(M)가 배치되고, 발광체(M)를 상기 청소구역의 바닥으로부터 이격된 상태로 지지하는 지지다리(151, 153)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 마커 표시기구(100)는 하단부에 발광체(130)가 배치되는 로드(120)를 포함할 수 있으며, 지지다리(151, 153)는 로드(120)를 지지할 수 있다. 로드(120)가 안정적으로 지지될 수 있도록, 지지다리(151, 153)는 로드(120)로부터 둘 이상이 연장될 수 있다. 로드(120)의 상단부에는 사용자에 의해 파지되는 손잡이(110)가 구비될 수 있으며, 또한, 발광체(130)를 점등 또는 소등시키는 스위치(140)가 구비될 수 있다.

지지다리(151, 153)에는 사용자가 마커 표시기구(100)를 용이하게 이동시킬 수 있도록 청소구역의 바닥을 따라 구르는 바퀴(152, 154)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 두 개의 지지다리(151, 153)에 각각 바퀴(152, 154)가 구비되었으나, 지지다리(151, 153)의 개수와 바퀴(152, 154)의 개수가 반드시 이에 한정될 필요는 없다.

본체(200)의 주행은 청소구역의 바닥 상에서 이루어지기 때문에, 마커(M)는 청소구역의 바닥과 가까운 높이에서 이동되는 것이 좋다. 이러한 측면에서, 사용자에 의해 이동이 이루어질 시 마커 표시기구(100)가 청소구역의 바닥 위에 자연스럽게 놓여질 수 있도록, 마커 표시기구(100)의 무게 중심(C)은 하측에 위치하는 것이 바람직하다. 무게 중심(C)이 하측에 위치하기 때문에, 마커 표시기구(100)의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있기도 하다. 무게 중심(C)은 청소구역의 바닥으로부터 마커 표시기구(100)의 상단까지의 높이의 절반 아래, 즉, 본체(200)가 주행되는 청소구역의 바닥과 근접한 하측에 위치하는 것이 바람직하다. 마커(M)는 영상 획득부(220)의 광학축(O)보다는 낮은 곳에 위치되는 것이 바람직하다.

도 6은 마커 표시기구의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마커 표시기구는 원격지로 광을 조사하여, 청소구역의 바닥 상에 마커(M)로 표지되는 스팟을 맺히게 하는 광 포인터(100a)를 포함할 수 있다. 광 포인터(100a)는 레이져 광을 조사하는 광원을 포함할 수 있다. 특히, 레이저 광은 단색성, 직진성 및 접속 특성이 다른 광들에 비해 월등하여 마커(M)의 식별성이 향상된다.

광 포인터(100a)는 사용자가 제자리에서 임의의 방향으로 광을 조사함으로써 주행 경로를 지정할 수 있어 매우 편리하며, 특히, 전술한 실시예에서와 같이 사용자가 직접 지정 경로를 따라 이동하는 번거로움이 없다.

Claims (12)

1. 청소구역 내 바닥의 먼지를 흡입하는 능동 주행 가능한 본체; 및
   상기 본체에 대해 독립적으로 이동이 가능하며, 상기 청소구역의 바닥 상에서 사용자의 의도에 따라 이동되는 마커를 표시하는 마커 표시기구를 포함하고,
   상기 본체는,
   전방의 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
   상기 획득된 영상에서 상기 마커의 이동 궤적을 추적하고, 상기 이동 궤적에 대응하는 실제 공간 상에서의 주행 경로를 설정하고, 상기 설정된 주행 경로를 따라 상기 본체가 주행되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 마커 표시기구는,
   하단부에 배치되어 상기 마커로 표지되는 발광체; 및
   상기 발광체를 상기 청소구역의 바닥으로부터 이격된 상태로 지지하는 지지다리를 포함하는 청소기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 마커 표시기구는,
   하단부에 상기 발광체가 배치되는 로드를 더 포함하고,
   상기 지지다리는 상기 로드를 지지하는 청소기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 마커 표시기구는,
   상기 로드의 상단부에 구비되어 사용자에 의해 파지되는 손잡이를 더 포함하는 청소기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 마커 표시기구는,
   상기 지지다리에 배치되어, 상기 청소구역의 바닥을 따라 구르는 바퀴를 포함하는 청소기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 마커 표시기구의 무게 중심은 상기 본체가 주행하는 바닥과 근접한 하측에 위치하는 청소기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 마커는,
   상기 영상 획득부의 광학축보다 낮은 곳에 위치되는 청소기.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영상에서의 상기 마커의 이동궤적을 바탕으로 실제 공간 상에서 상기 마커가 이동된 경로에 대한 정보를 획득하는 마커 정보 획득모듈;
    상기 마커가 이동된 경로에 대한 정보를 바탕으로 상기 주행 경로를 설정하는 주행 경로 설정모듈; 및
    상기 설정된 주행 경로를 따라 상기 본체가 주행되도록 제어하는 주행 제어모듈을 포함하는 청소기.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 먼지가 흡입되는 흡입부; 및
    상기 흡입부를 통해 흡입된 먼지를 집진하는 집진통을 포함하는 청소기.

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