KR102406607B1 - 로봇 청소기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 로봇 청소기 시스템은, 로봇 청소기 충전 단자와 가상 벽 충전 단자를 각각 구비하는 베이스; 및 상기 베이스와 함께 상기 로봇 청소기의 충전을 위한 충전 스테이션을 형성하도록 상기 베이스에 결합 가능하게 형성되며, 상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 충전되는 복수의 가상 벽(virtual wall)들을 포함하고, 각각의 상기 가상 벽들은, 상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 상기 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 하부 충전 단자; 및 상기 하부 충전 단자와 전기적으로 연결되며, 타 가상 벽의 하부 충전 단자와 접촉되어 타 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 상부 충전 단자를 포함하고, 상기 복수의 가상 벽들은 상기 베이스에서 동시에 충전 가능하도록 상기 베이스 위에 다단으로 적층 가능하게 형성된다.

Description

로봇 청소기 시스템{ROBOT CLEANER SYSTEM}

본 발명은 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 로봇 청소기와 상기 로봇 청소기의 자율 충전을 위한 충전 스테이션을 포함하는 로봇 청소기 시스템에 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. 예를 들어, 가정용 로봇 청소기는 집안 내부를 자율 주행하며 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하도록 이루어진다.

이러한 로봇 청소기는 일반적으로 충전 가능한 배터리 및 주행 중 장애물을 회피할 수 있는 각종 센서를 구비하여, 집안 내부를 스스로 주행하며 청소 기능을 수행한다.

로봇 청소기의 원활한 자율 주행을 위해서는 전체의 경로를 설정하고 주행 경로 상의 장애물을 감지하는 것이 중요하다. 로봇 청소기는 자율 주행 특성을 이용하여 집안 내부를 촬영, 감시하는 기능 등을 수행하기도 한다. 상술한 기능들을 수행하기 위하여, 로봇 청소기에는 각종 센서가 이용되고 있으나, 최적화된 설계에 대해서는 아직 연구가 미진한 실정이다.

로봇 청소기의 자율 주행 특성이 아직까지는 완벽하지 않기 때문에, 로봇 청소기 시스템은 가상 벽을 포함하기도 한다. 가상 벽이란 로봇 청소기가 접근하지 말아야 할 영역(예를 들어 계단, 낭떠러지, 위험물이 존재하는 영역 등)에 사용자가 미리 설치하여 로봇 청소기로 접근 금지 신호를 전송하는 장치를 가리킨다.

종래에는 가상 벽의 용도가 로봇 청소기의 접근을 금지하기 위한 용도에만 한정되어 있었기 때문에, 가상 벽의 활용도가 낮았다. 또한 가상 벽은 배터리에 의해 구동되는데 상기 배터리가 1차 전지일 경우와 2차 전지일 경우 모두 개선되어야 할 사항이 존재하는 것으로 지적되었다. 이를테면 상기 배터리가 1차 전지일 경우에는 지속적으로 1차 전지의 교체를 필요로 한다는 점이 개선되어야 할 사항으로 지적되었다. 또한 상기 배터리가 2차 전지일 경우에는 충전을 위한 별도의 장치를 필요로 한다는 점이 개선되어야 할 사항으로 지적되었다.

본 발명의 일 목적은 가상 벽이 베이스와 함께 로봇 청소기를 충전하는 충전 스테이션을 형성하도록 이루어지는 로봇 청소기 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 다수의 가상 벽들을 베이스에서 동시에 충전 가능하도록 구성되는 로봇 청소기 시스템을 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 사용자의 선택에 따라 가상 벽을 본래의 용도로 활용하거나 로봇 청소기의 충전 용도로 활용할 수 있도록 구성되는 로봇 청소기 시스템을 제시하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 로봇 청소기 시스템은 베이스와 가상 벽의 결합에 의해 형성되는 충전 스테이션을 포함한다. 상기 베이스는 로봇 청소기 충전 단자와 가상 벽 충전 단자를 각각 구비한다. 상기 가상 벽은 복수로 구비되고, 상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 충전된다.

복수의 가상 벽들은 로봇 청소기의 충전 스테이션을 형성하도록 베이스에 결합 가능하게 형성되며, 베이스에서 동시에 충전 가능하도록 베이스 위에 다단으로 적층 가능하게 형성된다.

각각의 상기 가상 벽들은, 상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 상기 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 하부 충전 단자; 및 상기 하부 충전 단자와 전기적으로 연결되며, 타 가상 벽의 하부 충전 단자와 접촉되어 타 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 상부 충전 단자를 포함한다.

상기 하부 충전 단자는 상기 가상 벽 충전 단자와 대응되는 위치에 배치되고, 상기 상부 충전 단자는 타 가상 벽의 하부 충전 단자와 대응되는 위치에 배치된다.

상기 하부 충전 단자와 상기 상부 충전 단자는 각 가상 벽마다 두 개씩 구비되며, 두 하부 충전 단자 간의 이격 거리와 두 상부 충전 단자 간의 이격 거리는 서로 동일하다.

상기 복수의 가상 벽들 중 적어도 하나가 상기 베이스에 결합되면, 상기 베이스에 결합된 가상 벽은 상기 충전 스테이션으로 로봇 청소기를 유인하는 충전 유도 신호를 발신하고, 상기 복수의 가상 벽들 중 적어도 하나가 상기 베이스로부터 분리되면, 상기 베이스로부터 분리된 가상 벽은 상기 로봇 청소기의 접근을 차단하는 접근 금지 신호를 발신하도록 이루어진다.

상기 베이스에 결합된 가상 벽은, 상기 로봇 청소기를 상기 충전 스테이션으로 유인하는 호밍 유도 신호를 1차적으로 발신하고, 상기 로봇 청소기가 상기 충전 스테이션에 접근하면 상기 로봇 청소기를 상기 로봇 청소기 충전 단자에 접촉되게 하는 도킹 유도 신호를 2차적으로 발신하도록 이루어진다.

각각의 상기 가상 벽들은 정 위치에서 서로 결합 가능하도록 돌기부와 리세스부을 구비하며, 상기 돌기부와 상기 리세스부 중 어느 하나는 각 가상 벽의 상단에 형성되고, 상기 돌기부와 상기 리세스부 중 다른 하나는 각 가상 벽의 하단에 형성되며, 어느 하나의 가상 벽 위에 타 가상 벽이 결합되면, 결합된 두 가상 벽 중 어느 하나에 구비되는 돌기부가 타 가상 벽의 리세스부에 삽입된다.

상기 베이스는, 상기 복수의 가상 벽들 중 어느 하나의 장착 영역을 형성하는 가상 벽 안착부; 및 상기 가상 벽 안착부에 장착되는 가상 벽을 정 위치에서 장착되게 하도록 상기 가상 벽의 돌기부를 수용하는 리세스부와 상기 가상 벽의 리세스부에 삽입되는 돌기부 중 어느 하나를 구비한다.

상기 베이스는 상기 복수의 가상 벽들 중 어느 하나의 장착 영역을 형성하는 가상 벽 안착부를 구비하고, 상기 가상 벽 안착부는 각 가상 벽들의 상단부와 동일한 형상을 갖는다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 베이스의 가상 벽 안착부에 가상 벽이 안착되어 충전될 수 있다. 베이스와 가상 벽은 충전 스테이션을 형성하므로, 베이스와 가상 벽의 결합에 의해 형성되는 충전 스테이션에서 로봇 청소기가 충전될 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 베이스에 별도의 발신부가 구비되지 않더라도 가상 벽에 구비되는 발신부를 이용하여 로봇 청소기의 자동 충전을 구현할 수 있다.

또한 본 발명은, 복수의 가상 벽들이 베이스 위에 다단으로 적층 가능하게 형성되므로, 복수의 가상 벽들은 동시에 충전될 수 있다.

또한 본 발명은, 가상 벽이 베이스로부터 분리되어 있을 때 접근 금지 신호를 발신하고, 베이스에 결합되어 있을 때 충전 유도 신호를 발신한다. 따라서 본 발명에 의하면 가상 벽을 본래의 기능뿐만 아니라 충전 스테이션의 구성품으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 로봇 청소기의 일 예를 보인 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기의 평면도다.
도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기의 측면도다.
도 4는 도 1에 도시된 로봇 청소기에서, 센싱 유닛을 분리하여 보인 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 센싱 유닛의 분해 사시도다.
도 6은 도 4에 도시된 센싱 유닛의 단면을 개념적으로 보인 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 제1센싱부에 의해 촬영된 영상의 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a와 도 8b는 도 4에 도시된 제2센싱부에 의해 장애물이 감지되는 개념을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명에 관련된 베이스의 일 예를 보인 사시도다.
도 10은 본 발명에 관련된 가상 벽의 일 예를 보인 사시도다.
도 11은 본 발명에 관련된 충전 스테이션의 일 예를 보인 사시도다.
도 12는 베이스와 상기 베이스에 다단으로 적층된 복수의 가상 벽들을 보인 사시도다.
도 13은 로봇 청소기 시스템의 작동을 보인 개념도다.
도 14는 로봇 청소기 시스템의 작동을 보인 다른 개념도다.

이하, 본 발명에 관련된 로봇 청소기 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로봇 청소기(100)의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 로봇 청소기(100)는 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행한다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지(이물질을 포함한다)를 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.

로봇 청소기(100)는 청소기 본체(110), 흡입 유닛(120), 센싱 유닛(130) 및 먼지통(140)을 포함한다. 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시) 및 로봇 청소기(100)의 주행을 위한 휠 유닛(111)이 구비된다. 휠 유닛(111)에 의해 로봇 청소기(100)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.

휠 유닛(111)은 메인 휠 어셈블리(111a) 및 서브 휠(111b)을 포함한다.

메인 휠 어셈블리(111a)는 청소기 본체(110)의 양측에 각각 구비되어, 제어부의 제어 신호에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 회전 가능하게 구성된다. 각각의 메인 휠 어셈블리(111a)는 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 메인 휠 어셈블리(111a)는 서로 다른 모터에 의해서 구동될 수 있다.

서브 휠(111b)은 메인 휠 어셈블리(111a)와 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 메인 휠 어셈블리(111a)에 의한 로봇 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다. 후술하는 흡입 유닛(120)에도 서브 휠(123)이 구비될 수 있다.

살펴본 바와 같이, 제어부가 휠 유닛(111)의 구동을 제어함으로써, 로봇 청소기(100)는 바닥을 자율 주행하도록 이루어진다.

한편, 청소기 본체(110)에는 로봇 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 장착된다. 배터리는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저면부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.

흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치되어, 먼지가 포함된 공기를 흡입하도록 이루어진다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향(F)으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.

본 도면에서는, 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 흡입 유닛(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.

청소기 본체(110)가 원형으로 형성되고, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측이 청소기 본체(110)로부터 좌우 양측으로 각각 돌출 형성됨에 따라, 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 사이에는 빈 공간, 즉 틈이 형성될 수 있다. 상기 빈 공간은 청소기 본체(110)의 좌우 양단부와 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 공간으로서, 로봇 청소기(100)의 내측으로 리세스된 형태를 가진다.

상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 경우, 로봇 청소기(100)가 장애물에 걸려 움직이지 못하는 문제가 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 커버부재(129)가 상기 빈 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 커버부재(129)는 청소기 본체(110) 또는 흡입 유닛(120)에 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 흡입 유닛(120)의 후단부 양측에 각각 커버부재(129)가 돌출 형성되어, 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.

커버부재(129)는 상기 빈 공간, 즉 청소기 본체(110)와 흡입 유닛(120) 간의 빈 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 다시 말해서, 커버부재(129)는 곡면으로 형성된 청소기 본체(110)의 좌우 외주면과 상기 좌우 외주면으로부터 돌출 형성된 흡입 유닛(120)의 좌우 양단부 사이의 내측으로 리세스된 공간의 적어도 일부를 메우도록 배치된다. 따라서, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이는 것이 방지되거나, 상기 빈 공간에 장애물이 끼이더라도 장애물로부터 용이하게 이탈 가능한 구조가 구현될 수 있다.

흡입 유닛(120)에서 돌출 형성된 커버부재(129)는 청소기 본체(110)의 외주면에 지지될 수 있다. 만일, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)에서 돌출 형성되는 경우라면, 커버부재(129)는 흡입 유닛(120)의 후면부에 지지될 수 있다. 상기 구조에 따르면, 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪혀 충격을 받았을 때, 그 충격의 일부가 청소기 본체(110)로 전달되어 충격이 분산될 수 있다.

흡입 유닛(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 유닛(120)을 대체하여 걸레 모듈(미도시)이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 흡입 유닛(120)을 장착하고, 바닥을 닦고자 하는 경우에는 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다.

흡입 유닛(120)이 청소기 본체(110)에 장착시, 상술한 커버부재(129)에 의해 상기 장착이 가이드될 수 있다. 즉, 커버부재(129)가 청소기 본체(110)의 외주면을 덮도록 배치됨으로써, 청소기 본체(110)에 대한 흡입 유닛(120)의 상대적 위치가 결정될 수 있다.

흡입 유닛(120)의 전방 하부에는 충전 단자(125)가 구비된다. 충전 단자(125)는 후술하게 될 충전 스테이션(200, 도 11 참조)의 로봇 충전기 충전 단자(212, 도 11 참조)와 전기적으로 접촉 가능하게 형성된다. 자율 주행하는 로봇 청소기(100)가 충전 스테이션(200)에 자동으로 도킹됨에 따라 충전 또한 자동으로 이루어진다.

청소기 본체(110)에는 센싱 유닛(130)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)이 위치하는 청소기 본체(110)의 일측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽에 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상면 및 측면으로부터 돌출 형성될 수 있으며, 센싱 유닛(130)의 상단(134b1)은 청소기 본체(110)의 상면으로부터 상측으로 돌출된 위치에 형성된다.

센싱 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 상하 방향으로 흡입 유닛(120)과 오버랩되도록 배치될 수 있다. 센싱 유닛(130)은 흡입 유닛(120)의 상부에 배치되어, 로봇 청소기(100)의 가장 앞쪽에 위치하는 흡입 유닛(120)이 장애물과 부딪히지 않도록 전방의 장애물이나 지형지물 등을 감지하도록 이루어진다.

센싱 유닛(130)은 이러한 감지 기능 외의 다른 센싱 기능을 추가로 수행하도록 구성된다. 이에 대하여는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.

청소기 본체(110)에는 먼지통 수용부(113)가 구비되며, 먼지통 수용부(113)에는 흡입된 공기 중의 먼지를 분리하여 집진하는 먼지통(140)이 착탈 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 타측, 즉 청소기 본체(110)의 뒤쪽에 형성될 수 있다. 먼지통 수용부(113)는 청소기 본체(110)의 후방으로 개방된 형태를 가지며, 청소기 본체(110)의 후방측에서 전방측을 향하여 리세스되게 형성될 수 있다.

먼지통(140)의 일부는 먼지통 수용부(113)에 수용되되, 먼지통(140)의 다른 일부는 청소기 본체(110)의 후방[즉, 정방향(F)에 반대되는 역방향(R)]을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다.

먼지통(140)에는 먼지가 포함된 공기가 유입되는 입구와 먼지가 분리된 공기가 배출되는 출구가 형성되며, 먼지통 수용부(113)에 먼지통(140)이 장착시 입구와 출구는 먼지통 수용부(113)의 내측벽에 형성된 제1개구 및 제2개구와 각각 연통되도록 구성된다.

청소기 본체(110) 내부의 흡기유로는 연통부(120b")와 연통되는 유입구(미도시)부터 제1개구(110a)까지의 유로에 해당하며, 배기유로는 제2개구(110b)부터 배기구(112)까지의 유로에 해당한다.

이러한 연결관계에 따라, 흡입 유닛(120)을 통하여 유입된 먼지가 포함된 공기는 청소기 본체(110) 내부의 흡기유로를 거쳐, 먼지통(140)으로 유입되고, 먼지통(140)의 필터 내지는 사이클론을 거치면서 공기와 먼지가 상호 분리된다. 먼지는 먼지통(140)에 집진되며, 공기는 먼지통(140)에서 배출된 후 청소기 본체(110) 내부의 배기유로를 거쳐 최종적으로 배기구(112)를 통하여 외부로 배출된다.

이하에서는, 센싱 유닛(130)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 1에 로봇 청소기(100)에 도시된 센싱 유닛(130)을 분리하여 보인 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 센싱 유닛(130)의 분해 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 센싱 유닛(130)의 단면을 개념적으로 보인 도면이다. 참고로, 도 6에서는, 설명의 편의를 위하여 일부 구성들을 제외하거나 간략하게 도시하였다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 센싱 유닛(130)은 제1센싱부(131) 및 제2센싱부(132)를 포함한다.

제1센싱부(131)는 청소기 본체(110)의 일면에 대하여 경사지게 배치되어, 전방과 상방을 함께 촬영하도록 이루어진다. 제1센싱부(131)로는 카메라가 이용될 수 있다. 여기서, 청소기 본체(110)의 일면은 바닥에 평행한 면으로서 바닥면, 청소기 본체(110)의 상면 또는 측면이 될 수 있으며, 제1센싱부(131)는 상기 일면에 대하여 예각의 범위 내에서 경사지게 배치될 수 있다. 일 예로, 제1센싱부(131)는 바닥에 평행한 청소기 본체(110)의 상면에 대하여 30도로 경사지게 배치될 수 있다.

제1센싱부(131)는 청소기 본체(110)의 상면과 측면이 만나는 상측 모서리 부분에 위치할 수 있다. 본 도면에서는, 제1센싱부(131)가 청소기 본체(110)의 가운데 상측 모서리 부분에 배치되고, 상면 및 측면에 대하여 각각 경사지게 배치된 것을 보이고 있다.

이처럼 제1센싱부(131)가 청소기 본체(110)의 일면에 대하여 예각의 범위 내에서 경사지게 배치됨에 따라, 제1센싱부(131)는 전방과 상방을 함께 촬영하도록 이루어진다.

도 7에서는 제1센싱부(131)에 의해 촬영된 영상이 전방 영상(A)과 상방 영상(B)으로 분리되는 개념을 보이고 있다.

도 7을 참조하면, 제1센싱부(131)에 의해 촬영되는 전방 영상(A)과 상방 영상(B)은 제1센싱부(131)의 상하 방향의 화각(α)을 기준으로 나뉠 수 있다. 즉, 촬영된 영상(A+B) 중 상기 화각(α)의 일부(α1)에 대응되는 영상은 전방 영상(A)으로 인식되고, 상기 화각(α) 중 다른 일부(α2)에 대응되는 영상은 상방 영상(B)으로 인식될 수 있다.

제1센싱부(131)에 의해 촬영된 전방 영상(A)은 전방을 실시간으로 모니터링하는 데에 이용된다. 예를 들어, 로봇 청소기(100)가 가정용으로 사용되는 경우, 제1센싱부(131)에 의해 촬영된 전방 영상(A)은 빈 집안의 무단 침입을 감시하거나, 원격 접속을 통하여 전자기기(예를 들어, 사용자가 소지하는 이동 단말기)에 집안의 영상을 제공하는 데에 이용될 수 있다.

제1센싱부(131)에 의해 촬영된 전방 영상(A)이 빈 집안의 무단 침입을 감시하도록 이루어지는 경우, 다음과 같은 제어가 수행될 수 있다. 제어부는 기설정된 시간 간격을 두고 제1센싱부(131)에 의해 촬영된 전방 영상들(A)을 상호 비교하여, 상기 전방 영상들(A)이 서로 상이한 경우, 제어 신호를 발생할 수 있다. 상기 제어는 청소기 본체(110)가 정지된 상태에서 이루어질 수 있다. 상기 제어 신호는 경고음 출력 신호, 또는 원격 접속을 통하여 전자기기에 알림, 촬영된 전방 영상(A) 등을 제공하는 송출 신호가 될 수 있다.

제1센싱부(131)에 의해 촬영된 전방 영상(A)이 원격 접속을 통하여 전자기기에 집안의 영상을 제공하도록 이루어지는 경우, 다음과 같은 제어가 수행될 수 있다. 제어부는, 원격 접속이 이루어진 전자기기로부터 영상 요청 신호가 수신되면, 제1센싱부(131)에 의해 촬영된 영상 중 전방 영상(A)을 분리하여 전자기기에 송출할 수 있다. 제어부는 휠 유닛(111)의 구동을 제어하여 특정 위치로 이동한 후, 해당 위치에서의 전방 영상(A)을 전자기기에 송출하도록 구성될 수도 있다.

제1센싱부(131)에 의해 촬영된 상방 영상(B)은 주행 영역의 지도를 생성하고, 상기 주행 영역 내의 현 위치를 감지하는 데에 이용된다. 예를 들어, 로봇 청소기(100)가 가정용으로 사용되는 경우, 제어부는 제1센싱부(131)에 의해 촬영된 상방 영상(B) 중 천장과 측면과의 경계를 이용하여 주행 영역의 지도를 생성하고 상방 영상(B)의 주요 특징점들을 기준으로 상기 주행 영역 내의 현 위치를 감지할 수 있다.

제2센싱부(132)는 제1센싱부(131)와 교차하는 방향으로 배치되어, 전방에 위치하는 장애물 내지는 지형지물을 감지하도록 이루어진다. 본 도면에서는, 제2센싱부(132)가 청소기 본체(110)의 측면에 상하 방향을 따라 길게 배치된 것을 보이고 있다.

제2센싱부(132)는 제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)를 포함한다.

제1레이저(132a)는 로봇 청소기(100)의 전방 하측을 향하여 레이저를 조사하고, 제2레이저(132b)는 로봇 청소기(100)의 전방 상측을 향하여 레이저를 조사하도록 이루어진다. 제1레이저(132a)와 제2레이저(132b)는 상하 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제1레이저(132a)의 하부에 제2레이저(132b)가 배치된 것을 보이고 있다.

카메라(132c)는 기설정된 촬영 영역 내에서, 제1레이저(132a)와 제2레이저(132b)에 의해 조사되는 레이저를 촬영하도록 이루어진다. 상기 기설정된 촬영 영역은 바닥으로부터 로봇 청소기(100)의 상단까지의 영역을 포함한다. 따라서, 로봇 청소기(100)가 주행하는 전방의 장애물이 감지될 수 있으며, 로봇 청소기(100)가 상부의 장애물에 부딪히거나 끼이는 문제가 방지될 수 있다.

상기 기설정된 촬영 영역은, 예를 들어, 상하 방향의 화각 105도, 좌우 방향의 화각 135도, 그리고 25미터 전방 내의 영역이 될 수 있다. 기설정된 촬영 영역은 제1 및 제2레이저(132a, 132b)의 설치 위치, 제1 및 제2레이저(132a, 132b)의 조사 각도, 로봇 청소기(100)의 높이 등 다양한 요인에 의해 변경될 수 있다.

제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)는 청소기 본체(110)의 상하 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 제2레이저(132b)의 하부에 카메라(132c)가 배치된 것을 보이고 있다.

제1레이저(132a)는 청소기 본체(110)의 측면에 대하여 하향 경사지게 배치되고, 제2레이저(132b)는 청소기 본체(110)의 측면에 대하여 상향 경사지게 배치된다.

도 8a와 도 8b에서는 도 4에 도시된 제2센싱부(132)에 의해 장애물이 감지되는 개념을 보이고 있다.

먼저, 도 8의 (a)를 참조하면, 제1 및 제2레이저(132a, 132b) 각각에서 조사되는 레이저는 적어도 일방향으로 연장된 형태의 레이저를 조사하도록 구성된다. 본 도면에서는, 제1레이저(132a)가 서로 교차하는 직선 형태의 레이저를 조사하고, 제2레이저(132b)가 단일의 직선 형태의 레이저를 조사하는 것을 예시하고 있다. 이에 따르면, 최하단 레이저는 바닥 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용되고, 최상단 레이저는 상부의 장애물을 감지하는 데에 이용되며, 최하단 레이저와 최상단 레이저 사이의 중간 레이저는 중간 부분의 장애물을 감지하는 데에 이용된다.

일 예로, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 전방에 장애물(o)이 위치하는 경우, 최하단 레이저와 중간 레이저의 일부는 장애물(o)에 의해 차단되거나 왜곡된다. 카메라(132c)는 이러한 차단 내지는 왜곡이 감지되는 경우, 제어부로 장애물 감지 신호를 전달한다.

제어부는 상기 장애물 감지 신호가 수신되면, 전방에 장애물(o)이 위치하는 것으로 판단하여 휠 유닛(111)의 구동을 제어하도록 이루어진다. 예를 들어, 제어부는 로봇 청소기(100)가 후진하도록 메인 휠 어셈블리(111a)에 반대 방향의 구동력을 인가할 수 있다. 또는, 제어부는 로봇 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 메인 휠 어셈블리(111a)에만 구동력을 인가하거나, 양측 메인 휠 어셈블리(111a)에 서로 다른 방향으로 구동력을 인가할 수 있다.

이하에서는, 센싱 유닛(130)의 상세 구성에 대하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 센싱 유닛(130)은 제1센싱부(131)와 제2센싱부(132)에 더하여, 윈도우부(133) 및 케이스(134)를 더 포함한다.

윈도우부(133)는 제1 및 제2센싱부(131, 132)를 덮도록 배치되고, 투광성을 가진다. 여기서, 투광성이라 함은 입사되는 빛의 적어도 일부가 투과되는 성질로서, 반투광성을 포함하는 개념이다.

윈도우부(133)는 합성수지 재질이나 유리 재질로 형성될 수 있다. 윈도우부(133)가 반투광성을 가지는 경우, 상기 재질 자체가 반투광성을 가지도록 형성될 수도 있고, 상기 재질 자체는 투광성을 가지되 상기 재질에 부착되는 필름이 반투광성을 가지도록 형성될 수도 있다.

케이스(134)는 청소기 본체(110)에 장착되고, 제1 및 제2센싱부(131, 132)와 윈도우부(133)를 고정하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 케이스(134)는 윈도우부(133)의 적어도 일부를 수용하도록 이루어진다. 케이스(134)는 합성수지 재질이나 금속 재질로 형성될 수 있으며, 불투광성을 가진다.

도시된 바와 같이, 케이스(134)는 장착 프레임(134a)과 커버 프레임(134b)을 포함할 수 있다.

장착 프레임(134a)은 제1 및 제2센싱부(131, 132)가 장착 및 지지되는 공간을 마련한다. 이를 위하여, 장착 프레임(134a)에는 제1센싱부(131)의 장착을 위한 제1장착부(134a1)와, 제2센싱부(132)의 장착을 위한 제2장착부(134a2)가 각각 구비될 수 있다. 제2장착부(134a2)에는 제1 및 제2레이저(132a, 132b)와 카메라(132c)가 실장된 기판(132')이 장착될 수 있다. 제2장착부(134a2)는 제1장착부(134a1)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.

장착 프레임(134a)에는 커버 프레임(134b) 및 윈도우부(133)와의 체결을 위한 제1 및 제2체결후크(134a', 134a")가 각각 구비된다. 제1체결후크(134a')는 커버 프레임(134b)의 체결홀(134b')에 체결되고, 제2체결후크(134a")는 윈도우부(133)의 체결홀(133b")에 체결된다. 장착 프레임(134a)은 청소기 본체(110)에 장착될 수 있다.

커버 프레임(134b)은 장착 프레임(134a)에 결합되고, 윈도우부(133)의 적어도 일부를 수용한 상태로 청소기 본체(110)에 장착된다. 커버 프레임(134b)은 'L'자 형태로 형성되어, 청소기 본체(110)의 모서리에 상면과 측면을 덮도록 배치될 수 있다.

커버 프레임(134b)의 상단(134b1)은 제1센싱부(131)의 상측에 위치하며, 앞뒤로 경사지게 형성되어 뾰족한 형태를 가질 수 있다. 상기 형상에 의하면, 로봇 청소기(100)가 주행중 가구나 기타 틈새에 끼더라도 쉽게 빠질 수 있으며, 제1 및 제2센싱부(131, 132)보다 상측에 위치하는 상단(134b1)에 의해 제1 및 제2센싱부(131, 132)가 보호될 수 있다. 본 도면에서는, 상기 상단(134b1)이 후술하는 홀(134")의 단부에 형성된 것을 예시하고 있다.

커버 프레임(134b)의 내부에 형성된 홀(134b")에는 제1센싱부(131), 그리고 제2센싱부(132)의 적어도 일부가 수용될 수 있다. 본 도면에서는, 제1센싱부(131), 그리고 제2센싱부(132)의 제1 및 제2레이저(132a, 132b)가 상기 홀(134b") 내에 수용된 것을 보이고 있다.

윈도우부(133)는 제1윈도우(133a) 및 제2윈도우(133b)를 포함할 수 있다.

제1윈도우(133a)는 투광성 재질로 형성되고 제1센싱부(131)를 덮도록 배치된다. 제2윈도우(133b)는 반투광성을 가지며, 제2센싱부(132)를 덮도록 배치된다. 도시된 바와 같이, 제2윈도우(133b)에서 제1센싱부(131)에 대응되는 부분에는 관통홀(133b')이 형성될 수 있으며, 제1윈도우(133a)는 관통홀(133b')을 덮도록 배치될 수 있다.

제1센싱부(131)가 투광성 재질로 형성됨에 따라, 전방과 상방의 영상이 선명하게 촬영될 수 있다. 또한, 제2윈도우(133b)가 반투광성을 가짐에 따라, 외부에서 육안으로 보았을 때 제2윈도우(133b) 배면 상의 제1레이저(132a), 제2레이저(132b) 및 카메라(132c)가 잘 보이지 않아 깔끔한 외관이 구현될 수 있다.

제2윈도우(133b)는 제1부분(133b1), 제2부분(133b2), 연장부분(133b4) 및 제3부분(133b3)으로 구획될 수 있다.

제1부분(133b1)은 상기 관통홀(133b')을 구비하는 부분으로서, 청소기 본체(110)의 상면에 대하여 경사지게 배치된다. 관통홀(133b')에 장착되는 제1윈도우(133a)는 제1센싱부(131)를 덮도록 배치된다.

제2부분(133b2)은 제1부분(133b1)에서 경사진 형태로 하향 연장되고, 제1 및 제2레이저(132a, 132b)를 덮도록 배치된다. 본 실시예에서는, 제2부분(133b2)이 청소기 본체(110)의 측면과 평행하게 하향 연장된 것을 보이고 있다.

연장부분(133b4)은 제2부분(133b2)에서 하향 연장되며, 커버 프레임(134b)에 의해 덮인다. 도시된 바와 같이, 연장부분(133b4)은 제2부분(133b2)에서 내측을 향하여 하향 연장될 수 있다. 다시 말해서, 연장부분(133b4)은 카메라(132c)의 상하 방향으로의 화각에 간섭을 일으키지 않도록 제3부분(133b3)에 대하여 상향 경사지게 배치될 수 있다. 마찬가지로, 커버 프레임(134b)에서 연장부분(133b4)을 덮는 부분은 카메라(132c)의 상하 방향으로의 화각에 간섭을 일으키지 않도록 경사지게 배치된다.

제3부분(133b3)은 연장부분(133b4)에서 하향 연장되어 커버 프레임(134b)의 외측으로부터 돌출되고, 카메라(132c)를 덮도록 배치된다. 제3부분(133b3)은 제2부분(133b2)과 평행하게 청소기 본체(110)의 측면을 따라 하향 연장될 수 있다.

이상에서 설명된 로봇 청소기(100)는 무선으로 구동되므로, 지속적인 작동을 위해서는 전력이 고갈되기 전에 로봇 청소기(100)에 구비되는 배터리가 충전되어야 한다. 특히 로봇 청소기(100)는 사용자의 편의를 위해 청소뿐만 아니라 충전 또한 자동(또는 자율)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 로봇 청소기(100)의 자율 충전을 위해 로봇 청소기 시스템은 충전 스테이션을(200, 도 11 참조) 포함한다.

본 발명에서는 충전 스테이션(200)이 베이스(210)와 가상 벽(221)의 결합에 의해 형성된다. 이하에서는 베이스(210)와 가상 벽(221)을 먼저 설명하고, 이어서 상기 베이스(210)와 가상 벽(221)의 결합에 의해 형성되는 충전 스테이션(200)에 대하여 설명한다.

도 9는 본 발명에 관련된 베이스(210)의 일 예를 보인 사시도다.

베이스(210)는 로봇 청소기(100)의 충전을 위해 상기 로봇 청소기(100)가 안착되도록 형성된다. 베이스(210)는 바닥에 놓일 수 있도록 평평한 저면을 갖는다.

베이스(210)는 로봇 청소기 안착부(211), 로봇 청소기 충전 단자(212), 가상 벽 안착부(213), 및 가상 벽 충전 단자(214)를 구비한다.

로봇 청소기 안착부(211)는 로봇 청소기(100)의 충전을 위해 로봇 청소기(100)가 안착되는 영역이다. 로봇 청소기 안착부(211)에는 상기 로봇 청소기 충전 단자(212)가 형성된다.

로봇 청소기 충전 단자(212)는 로봇 청소기(100)에 구비되는 충전 단자와 접촉 가능하도록 형성된다. 로봇 청소기(100)의 충전 단자(125, 도 3 참조)는 흡입 유닛(120, 도 1 내지 도 3 참조)의 저면에 구비될 수 있다. 베이스(210)의 전원 플러그가 콘센트에 꼽힌 상태에서, 로봇 청소기(100)에 구비되는 충전 단자(125)가 베이스(210)의 로봇 청소기 충전 단자(212)에 접촉되면, 로봇 청소기(100)의 충전이 이루어진다.

가상 벽 안착부(213)는 가상 벽(221)의 충전을 위해 가상 벽(221, 도 10 참조)이 안착되는 영역이다. 가상 벽 안착부(213)의 테두리는 상기 가상 벽 안착부(213)에 안착되는 가상 벽(221)의 하단부를 감싸도록 형성될 수 있다. 가상 벽 안착부(213)에는 가상 벽 충전 단자(214)가 형성된다.

가상 벽 충전 단자(214)는 가상 벽(221)에 구비되는 하부 충전 단자(221a)와 접촉 가능하도록 형성된다. 하부 충전 단자(221a)는 가상 벽(221)의 저면에 구비될 수 있다. 베이스(210)의 전원 플러그가 콘센트에 꼽힌 상태에서, 가상 벽(221)에 구비되는 하부 충전 단자(221a)가 베이스(210)의 가상 벽 충전 단자(214)에 접촉되면, 가상 벽(221)의 충전이 이루어진다.

가상 벽 안착부(213)에는 돌기부(미도시) 또는 리세스부(215)가 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명의 로봇 청소기 시스템은 복수의 가상 벽(221)들을 포함하며, 가상 벽들(221, 222, 223, 도 12 참조)은 다단으로 적층 가능하게 형성된다. 따라서 어느 하나의 가상 벽(222)이 타 가상 벽(221) 위에 결합될 수 있는 것과 마찬가지로, 가상 벽 안착부(213) 위에 가상 벽(221)에 안착되기 위해서는 가상 벽 안착부(213)가 각 가상 벽들(221, 222, 223)의 상단부와 동일한 형상을 가져야 한다.

돌기부 또는 리세스부(215)는 상기 동일한 형상에 해당한다. 후술하는 바와 같이 각 가상 벽(221)들은 돌기부(221d) 또는 리세스부(221e)를 구비하며, 가상 벽 안착부(213)에 구비되는 돌기부(미도시) 또는 리세스부(215)는 가상 벽(221)들에 구비되는 돌기부(221d) 또는 리세스부(221e)와 동일한 형상을 갖는다.

도 9에서는 가상 벽 안착부(213)에 리세스부(215)가 형성되는 구성을 보이고 있다. 가상 벽 안착부(213)에 구비되는 리세스부(215)는 가상 벽(221)의 상단부에 구비되는 리세스부(221e)와 동일한 형상을 갖는다. 가상 벽(221)의 돌기부(221d)가 상기 가상 벽 안착부(213)의 리세스부(215)에 삽입되게 된다. 도 9와 달리 가상 벽 안착부(213)에 돌기부(미도시)가 형성되는 것도 가능하며, 이 경우에는 가상 벽(221)의 하단부에 리세스부(미도시)가 형성된다.

한편, 로봇 청소기 안착부(211)는 베이스(210)의 전방에 형성되고, 가상 벽 안착부(213)는 베이스(210)의 후방에 형성되는 것이 바람직하다. 가상 벽 안착부(213)로부터 제공되는 충전 유도 신호에 의해 로봇 청소기(100)가 베이스(210)의 전방으로부터 로봇 청소기 안착부(211)를 향해 접근하기 때문이다.

이하에서는 가상 벽(221)에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명에 관련된 가상 벽(221)의 일 예를 보인 사시도다.

가상 벽(221)은 베이스(210)에 결합 가능하게 형성된다. 예컨대 가상 벽(221)은 베이스(210)의 가상 벽 안착부(213)에 대응되는 형상을 가지며, 상기 가상 벽 안착부(213)에 안착될 수 있다. 도 10에는 가상 벽(221)이 타원의 둘레를 갖는 가상 벽 안착부(213)에 대응되도록 타원의 횡단면을 갖는 것으로 도시되어 있다.

가상 벽(221)은 하부 충전 단자(221a)와 상부 충전 단자(221b)를 포함한다.

하부 충전 단자(221a)는 가상 벽(221)의 저면에 형성된다. 하부 충전 단자(221a)는 가상 벽 충전 단자(214)와 접촉되어 가상 벽(221)의 충전을 가능하게 한다. 가상 벽(221)의 내부에는 배터리(미도시)가 내장되며, 상기 배터리는 상기 하부 충전 단자(221a)를 통해 공급되는 전력에 의해 충전된다.

하부 충전 단자(221a)는 가상 벽 충전 단자(214)와 대응되는 위치에 배치된다. 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이 가상 벽 충전 단자(214)가 두 개 구비되면, 하부 충전 단자(221a)도 이에 대응하여 두 개가 구비된다. 또한 두 하부 충전 단자(221a) 간의 이격 거리는 두 가상 벽 충전 단자(214) 간의 이격 거리와 동일하다.

상부 충전 단자(221b)는 가상 벽(221)의 상면에 형성된다. 상부 충전 단자(221b)는 하부 충전 단자(221a)와 전기적으로 연결된다. 상부 충전 단자(221b)는 가상 벽(221)의 바로 위에 적층된 타 가상 벽(예를 들어 도 12의 222)의 하부 충전 단자(예를 들어 도 12의 222a)와 접촉되어 타 가상 벽(222)의 충전을 가능하게 한다.

상부 충전 단자(221b)는 타 가상 벽(222)의 하부 충전 단자(222a)와 대응되는 위치에 배치된다. 예컨대 타 가상 벽(222)의 하부 충전 단자(222a)가 두 개 구비되므로, 상부 충전 단자(221b)도 이에 대응하여 두 개가 구비된다. 또한 두 상부 충전 단자(221b)간의 이격 거리는 타 가상 벽(222)의 두 하부 충전 단자(222a) 간의 이격 거리와 동일하다.

가상 벽(221)은 발신부(221c)를 포함한다. 발신부(221c)는 로봇 청소기(100)의 자율 주행을 위한 충전 유도 신호와 접근 금지 신호를 발신하도록 이루어진다. 가상 벽(221)이 충전 유도 신호와 접근 금지 신호 중 어느 신호를 발신하는지는, 가상 벽(221)이 베이스(210)에 결합되었는지 여부에 따라 결정될 수 있다.

베이스(210)에 결합된 가상 벽(221)은 로봇 청소기(100)를 유인하는 충전 유도 신호를 발신하도록 이루어진다. 베이스(210)로부터 분리된 가상 벽(221)은 로봇 청소기(100)의 접근을 차단하는 접근 금지 신호를 발신하도록 이루어진다. 충전 유도 신호와 접근 금지 신호는 가상 벽(221)의 전방으로 발신될 수도 있으며, 가상 벽(221) 주위에 360도 방향으로 발신될 수도 있다.

가상 벽(221)은 정 위치에서 타 가상 벽(221)과 결합 가능하도록 돌기부(221d)와 리세스부(221e)를 포함한다. 앞서 베이스(210)가 돌기부(미도시) 또는 리세스부(215)를 포함한다는 것을 설명한 바 있다. 가상 벽(221)의 돌기부(221d)와 리세스부(221e)도 베이스(210)의 돌기부(미도시) 또는 리세스부(215)와 실질적으로 유사한 기능을 갖는다. 다만, 베이스(210)가 돌기부(미도시)와 리세스부(215)를 모두 가질 필요는 없는 것과 달리 가상 벽(221)은 돌기부(221d)와 리세스부(221e)를 모두 갖는 것이 바람직하다.

돌기부(221d)와 리세스부(221e) 중 어느 하나는 각 가상 벽(221)의 상단에 형성된다. 반대로 돌기부(221d)와 리세스부(221e) 중 다른 하나는 각 가상 벽(221)의 하단에 형성된다. 도 10에서는 가상 벽(221)의 하단에 돌기부(221d)가 형성되고, 가상 벽(221)의 상단에 리세스부(221e)가 형성되는 구성을 보이고 있다. 다만, 도 10과 달리 가상 벽(221)의 상단에 돌기부가 형성되고, 가상 벽(221)의 하단에 리세스부가 형성되는 것도 가능하다.

가상 벽(221)이 돌기부(221d)와 리세스부(221e)를 구비하면, 가상 벽(221)은 베이스(210)의 가상 벽 안착부(213)에 정확하게 안착될 있을 뿐만 아니라 타 가상 벽(222)과도 정 위치에서 결합 가능하다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 가상 벽(221)의 하단에 구비되는 돌기부(221d)는 도 9에 도시된 가상 벽 안착부(213)의 리세스부(215)에 삽입 가능하게 형성된다. 따라서 가상 벽(221)이 가상 벽 안착부(213)에 안착되면, 가상 벽(221)의 돌기부(221d)가 가상 벽 안착부(213)의 리세스부(215)에 삽입된다. 이러한 구조에 의해 가상 벽(221)은 정 위치에서 가상 벽 안착부(213)에 안착될 수 있다.

마찬가지로, 어느 하나의 가상 벽(221) 위에 타 가상 벽(222)이 결합되면, 결합된 두 가상 벽(221, 222) 중 위의 가상 벽(222)에 구비되는 돌기부(예를 들어, 도 12의 222d)가 아래의 가상 벽(221)에 구비되는 리세스부(221e)에 삽입된다.

본 발명에서는 가상 벽(221)이 정 위치에서 서로 결합되거나 정 위치에서 가상 벽(221) 안착되는 것이 매우 중요하다. 별도의 가이드 없이, 가상 벽(221)이 가상 벽 안착부(213)에 안착되는 것 만으로 가상 벽 충전 단자(214)와 하부 충전 단자(221a)의 접촉이 이루어지고, 가상 벽(221)의 충전이 이루어지기 때문이다. 마찬가지로 복수의 가상 벽들(221, 222, 223)이 다단으로 적층되었을 경우에도 별도의 가이드 없이 어느 하나의 가상 벽(221) 위에 타 가상 벽(222)이 적층되는 것 만으로도 하부 충전 단자(222a)와 상부 충전 단자(221b) 간의 접촉이 이루어지고, 타 가상 벽(222)의 충전이 이루어지기 때문이다.

이하에서는 베이스(210)와 가상 벽(221)의 결합에 의해 형성되는 충전 스테이션(200)에 대하여 설명한다.

도 11은 본 발명에 관련된 충전 스테이션(200)의 일 예를 보인 사시도다.

베이스(210)와 가상 벽(221)은 서로 결합되어 로봇 청소기(100)의 충전을 위한 충전 스테이션(200)을 형성한다.

앞서 설명한 것과 같이 가상 벽(221)은 베이스(210)의 가상 벽 안착부(213)에 안착된다. 가상 벽(221)에 구비되는 돌기부(221d)는 가상 벽 안착부(213)에 구비되는 리세스부(215)에 삽입된다. 이에 따라 베이스(210)와 가상 벽(221)은 정 위치에서 서로 결합되며, 가상 벽(221)의 하부 충전 단자(221a)와 베이스(210)의 가상 벽 충전 단자(214)는 서로 접촉하게 된다.

베이스(210)에 결합된 가상 벽(221)은 가상 벽 충전 단자(214)와 접촉되어 충전됨과 동시에 충전 유도 신호를 발신하게 된다.

로봇 청소기(100)가 충전 스테이션(200)에서 자동으로 충전되기 위한 준비 과정은 호밍(homing)과 도킹(docking)으로 구분될 수 있다. 호밍이란 로봇 청소기(100)가 충전 스테이션(200)으로 접근하는 것을 가리킨다. 그리고 도킹이란 충전 스테이션(200)에 접근된 로봇 청소기(100)의 충전 단자(125)가 충전 스테이션(200)의 로봇 청소기 충전 단자(212)와 접촉되는 것이다. 따라서 시간적으로는 호밍 뒤에 도킹이 이루어진다.

베이스(210)에 결합된 가상 벽(221)은 1차적으로 로봇 청소기(100)를 충전 스테이션(200)으로 유도하는 호밍 유도 신호를 발신한다. 로봇 청소기(100)가 상기 호밍 유도 신호에 반응하여 충전 스테이션(200)에 접근하면, 가상 벽(221)은 2차적으로 로봇 청소기(100)를 로봇 청소기 충전 단자(212)에 접촉되게 하는 도킹 유도 신호를 발신하게 된다.

호밍은 방향에 관계없이 로봇 청소기(100)가 충전 스테이션(200)으로 접근하는 것이므로, 호밍 유도 신호는 가상 벽(221)의 360도 방향으로 발신될 수 있다. 이와 달리 도킹은 로봇 청소기(100)와 로봇 청소기 충전 단자(212)의 정밀한 접촉을 필요로 하기 때문에, 도킹 유도 신호는 가상 벽(221)의 전방으로 발신되는 것이 바람직하다.

이하에서는 복수의 가상 벽들(221, 222, 223)이 동시에 충전되는 구성에 대하여 설명한다.

도 12는 베이스(210)와 상기 베이스(210)에 다단으로 적층된 복수의 가상 벽들(221, 222, 223)을 보인 사시도다.

로봇 청소기 시스템은 복수의 가상 벽들(221, 222, 223)을 구비한다. 설명의 편의를 위해 도 12를 기준으로 제일 아래에 배치된 가상 벽을 제1 가상 벽(221)으로 명명하고, 가운데의 가상 벽을 제2 가상 벽(222)으로 명명하며, 제일 위에 배치된 가상 벽을 제3 가상 벽(223)으로 명명한다.

복수의 가상 벽들(221, 222, 223)은 베이스(210)에서 동시에 충전 가능하도록 베이스(210) 위에 다단으로 적층 가능하게 형성된다. 예컨대 복수의 가상 벽들(221, 222, 223)은 서로 동일한 구성과 형상을 갖는다. 이를테면 앞서 설명된 하부 충전 단자(221a)(222a)(223a), 상부 충전 단자(221b)(222b)(223b), 발신부(221c)(222c)(223c), 돌기부(221d)(222d)(223d), 리세스부(221e)(222e)(223e)가 각각의 가상 벽들(221)(222)(223)에 구비될 수 있다.

제1 가상 벽(221)은 베이스(210)의 가상 벽 안착부(213)에 안착된다. 제1 가상 벽(221)의 하단부에 구비되는 돌기부(221d)는 베이스(210)의 가상 벽 안착부(213)에 구비되는 리세스부에 삽입된다. 제1 가상 벽(221)의 하부 충전 단자(221a)는 베이스(210)의 가상 벽 충전 단자(214)에 접촉된다. 이에 따라 제1 가상 벽(221)의 충전이 이루어진다.

제2 가상 벽(222)은 제1 가상 벽(221) 위에 안착된다. 제2 가상 벽(222)의 하단부에 돌기부(222d)는 제1 가상 벽(221)의 상단부에 구비되는 리세스부(221e)에 삽입된다. 제2 가상 벽(222)의 하부 충전 단자(222a)는 제1 가상 벽(221)의 상부 충전 단자(221b)에 접촉된다. 제1 가상 벽(221)의 하부 충전 단자(221a)가 베이스(210)의 가상 벽 충전 단자(214)에 접촉되어 있으므로, 제2 가상 벽(222)의 충전이 이루어질 수 있다.

제3 가상 벽(223)은 제2 가상 벽(222) 위에 안착된다. 제3 가상 벽(223)의 하단부에 돌기부(223d)는 제2 가상 벽(222)의 상단부에 구비되는 리세스부(222e)에 삽입된다. 제3 가상 벽(223)의 하부 충전 단자(223a)는 제2 가상 벽(222)의 상부 충전 단자(222b)에 접촉된다. 제2 가상 벽(222)의 하부 충전 단자(222a)가 제1 가상 벽(221)의 상부 충전 단자(221b)에 접촉되어 있으므로, 제3 가상 벽(223)의 충전이 이루어질 수 있다.

이와 같이 복수의 가상 벽들(221)(222)(223)은 베이스(210)에 다단으로 적층되어 동시에 충전될 수 있다. 다만, 충전 유도 신호를 발신하는 것은 제1 가상 벽(221)만으로 족하며, 제2 가상 벽(222)과 제3 가상 벽(223)이 반드시 충전 유도 신호를 발신해야 하는 것은 아니다.

이하에서는 이상에서 설명된 로봇 청소기(100)와 충전 스테이션(200)의 작동에 대하여 설명한다.

도 13은 로봇 청소기 시스템의 작동을 보인 개념도다.

로봇 청소기(100)는 자율 주행 프로그램에 근거하여 자율 주행을 하면서 청소를 하도록 이루어진다. 로봇 청소기(100)의 자율 주행에는 로봇 청소기(100)에 구비되는 각종 센서들이 이용된다.

베이스(210)로부터 분리되어 있는 가상 벽(221)(222)에서는 접근 금지 신호가 발신된다. 따라서 베이스(210)로부터 분리되어 있는 가상 벽(221)으로 로봇 청소기(100)가 접근하게 되면, 가상 벽(221)(222)에서 발신되는 접근 금지 신호를 감지하게 된다. 접근 금지 신호를 감지한 로봇 청소기(100)는 더 이상 가상 벽(221)(222)으로 접근하지 않고, 다른 영역을 청소하기 위해 이동하게 된다.

도 13에서 제1 가상 벽(221)은 전방으로 접근 금지 신호를 발신하고, 제2 가상 벽(222)은 360도 방향으로 접근 금지 신호를 발신하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 접근 금지 신호의 발신 형태는 사용자의 설정에 따라 결정될 수 있다.

도 14는 로봇 청소기 시스템의 작동을 보인 다른 개념도다.

복수의 가상 벽들(221)(222)(223)(224)은 베이스(210)에 다단으로 적층되어 동시에 충전되고 있다.

한편, 베이스(210)의 바로 위에 결합된 제1 가상 벽(221)에서는 충전 유도 신호를 발신한다. 충전 유도 신호를 수신한 로봇 청소기(100)는 충전 스테이션(200)으로 호밍된 후, 이어서 도킹을 하게 된다. 로봇 청소기(100)의 도킹이 완료되면, 로봇 청소기(100)도 가상 벽들(221)(222)(223)(224)과 동시에 충전될 수 있다.

이상에서 설명된 로봇 청소기 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

1. 로봇 청소기 충전 단자가 구비되는 로봇 청소기 안착부 및 상기 로봇 청소기 안착부로부터 직후방으로 연장 형성되고 가상 벽 충전 단자가 구비되는 가상 벽 안착부를 포함하는 베이스; 및
   상기 베이스와 함께 상기 로봇 청소기의 충전을 위한 충전 스테이션을 형성하며, 상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 충전되고, 상기 베이스에서 동시에 충전 가능하도록 상기 가상 벽 안착부에 상방으로 다단 적층 가능하게 결합되는 복수의 가상 벽(virtual wall)들을 포함하고,
   각각의 상기 가상 벽들은,
   상기 가상 벽 충전 단자와 접촉되어 상기 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 하부 충전 단자;
   상기 하부 충전 단자와 전기적으로 연결되며, 타 가상 벽의 하부 충전 단자와 접촉되어 타 가상 벽의 충전을 가능하게 하는 상부 충전 단자; 및
   로봇 청소기로 충전 유도 신호 및 접근 금지 신호 중 어느 하나를 상기 베이스와 상기 가상 벽들의 결합 여부에 따라 선택적으로 발신하는 발신부를 포함하고,
   상기 충전 유도 신호를 발신하는 발신부는,
   상기 로봇 청소기를 상기 충전 스테이션으로 유도하는 호밍 유도 신호를 360도로 발신하도록 구비되고,
   상기 호밍 유도 신호에 의해 상기 충전 스테이션으로 접근한 상기 로봇 청소기를 상기 로봇 청소기 안착부에 안착시키는 도킹 유도 신호를 전방으로 발신하도록 구비되는, 로봇 청소기 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부 충전 단자는 상기 가상 벽 충전 단자와 대응되는 위치에 배치되고,
   상기 상부 충전 단자는 타 가상 벽의 하부 충전 단자와 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부 충전 단자와 상기 상부 충전 단자는 각 가상 벽마다 두 개씩 구비되며, 두 하부 충전 단자 간의 이격 거리와 두 상부 충전 단자 간의 이격 거리는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 가상 벽들 중 적어도 하나가 상기 가상 벽 안착부에 결합되면, 상기 가상 벽 안착부에 결합된 가상 벽은 상기 충전 스테이션으로 상기 로봇 청소기를 유인하는 상기 충전 유도 신호를 발신하고,
   상기 복수의 가상 벽들 중 적어도 하나가 상기 가상 벽 안착부로부터 분리되면, 상기 가상 벽 안착부로부터 분리된 가상 벽은 상기 로봇 청소기의 접근을 차단하는 상기 접근 금지 신호를 발신하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 가상 벽들은 정 위치에서 서로 결합 가능하도록 돌기부와 리세스부을 구비하며,
   상기 돌기부와 상기 리세스부 중 어느 하나는 각 가상 벽의 상단에 형성되고,
   상기 돌기부와 상기 리세스부 중 다른 하나는 각 가상 벽의 하단에 형성되며,
   어느 하나의 가상 벽 위에 타 가상 벽이 결합되면, 결합된 두 가상 벽 중 어느 하나에 구비되는 돌기부가 타 가상 벽의 리세스부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 베이스는,
   상기 가상 벽 안착부에 장착되는 가상 벽을 정 위치에서 장착되게 하도록 상기 가상 벽의 돌기부를 수용하는 리세스부와 상기 가상 벽의 리세스부에 삽입되는 돌기부 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 가상 벽 안착부는 각 가상 벽들의 상단부와 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 로봇 청소기 시스템.

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