KR20190027524A

KR20190027524A - 공기 청정 로봇

Info

Publication number: KR20190027524A
Application number: KR1020170114407A
Authority: KR
Inventors: 정진규; 김기철; 김규한
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-15
Also published as: KR102607950B1

Abstract

본 발명은 자동으로 제어되는 공기 청정 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇은 본체의 하부에 형성되고 이동을 수행하는 주행부; 외부 공기를 흡입하여 정화하며, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하는 청정부; 및 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 상기 주행부를 제어하고, 이동하는 위치에 따라 상기 풍향을 설정하는 제어부를 포함한다.

Description

공기 청정 로봇{AIR PURIFYING ROBOT}

본 발명은 주행이 가능한 공기 청정 로봇에 관한 것이다.

공기 청정기는 오염된 공기를 흡입하고 흡입된 공기에 함유된 먼지, 냄새입자 등을 필터로 걸러내어 깨끗한 공기로 정화시키는 장치이다. 이와 같이 정화된 공기는 공기 청정기의 외부, 즉 실내로 다시 토출 된다.

일반적으로, 공기 청정기는 특정한 위치에서 동작하므로, 공기 청정기가 위치한 일부 공간의 공기는 집중적으로 정화가 이루어지는 반면 그외의 공간의 공기는 효율적으로 정화가 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 공기의 대류를 이용한다고 하더라도, 특정한 위치에서 동작하는 공기 청정기는 전체 공기질을 개선하는데 한계를 가진다.

대한민국 등록특허공보 제10-0745984호

본 발명의 과제는 특정한 위치에서 동작하는 공기 청정기의 한계를 극복하기 위해 공간의 다양한 위치로 이동을 수행하고, 동시에 공기를 정화하는 공기 청정 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇은 본체의 하부에 형성되고, 이동을 수행하는 주행부; 외부 공기를 흡입하여 정화하며, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하는 청정부; 및 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 상기 주행부를 제어하고, 이동하는 위치에 따라 상기 풍향을 설정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간에 대한 능동적인 공기 정화 기능이 제공되므로 공간의 정체된 공기가 효율적으로 정화되고 순환할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 개략적인 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 재설정된 공간모델에서의 공기 청정 로봇의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 제어방법의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수있도록 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 여러 가지 다른 실시예로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미하며, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 공기 청정의 용어는 가습 기능이 부가된 가습 청정 등의 의미를 포함하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇(100)은 청정부(110), 주행부(120), 및 제어부(130)를 포함한다. 또한, 공기 청정 로봇(100)은 검출부(140), 및 통신부(150)를 더 포함할 수 있다.

청정부(110)는 외부 공기를 흡입하여 정화할 수 있고, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출할 수 있다. 이를 위해, 청정부(110)는 흡입부(111), 필터부(112), 송풍부(113), 및 토출부(114)를 포함할 수 있다.

송풍부(113)는 공기의 흐름을 형성하여 외부의 공기가 흡입부(111)를 통해 공기 청정 로봇(100)의 내부로 유입되도록 한다(A1). 예를 들어, 송풍부(113)는 송풍팬과 이를 구동하기 위한 모터를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 송풍팬은 모터에 의해 회전하여 공기의 흐름을 형성할 수 있고, 모터의 회전속도는 제어부(130)에 의해 제어되므로, 청정부(110)가 배출하는 공기의 풍속이 제어될 수 있다.

필터부(112)는 공기 청정 로봇(100)의 내부로 유입되는 공기를 공기 중의 오염물질을 흡착하는 방식 등으로 정화할 수 있다. 예를 들어, 필터부(112)는 전처리 필터(prefilter), 기능성 필터, 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter; HEPA filter), 탈취 필터 등 다양한 종류의 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 전처리 필터는 비교적 큰 먼지, 머리카락, 애완동물의 털 등을 제거하기 위한 것이고, 기능성 필터는 항균, 꽃가루, 집진드기, 세균, 박테리아 등을 제거하기 위한 것이고, 헤파 필터는 미세한 먼지, 실내 곰팡이와 같은 각종 세균 등을 제거하기 위한 것이며, 탈취 필터는 실내의 각종 악취와 유해가스 등을 제거하기 위한 것이다.

또한, 필터부(112)를 통과하여 정화된 공기는 토출부(114)를 통하여 외부로 배출될 수 있다(A2).

한편, 청정부(110)가 외부 공기를 흡입하여 정화하고, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하는 기능을 수행할 수 있는 한, 청정부(110)의 구체적인 구성 및 기능은 변경될 수 있다.

주행부(120)는 공기 청정 로봇(100)이 저면을 주행하도록 이동을 수행한다. 이를 위해, 주행부(120)는 감지부(121), 구동부(122), 및 충전부(123)를 포함할 수 있다.

감지부(121)는 장애물(이하, 객체)을 회피하면서 주행할 수 있도록 객체의 위치를 감지하는 복수의 센서로 이루어진다. 예를 들어, 복수의 센서는 상이한 영역을 감지할 수 있고, 감지부(121)는 각각의 센서의 감지 출력에 따라 객체의 위치를 판단할 수 있다.

구동부(122)는 제어부(130)의 제어에 따른 이동 방향 및 이동 속도로 이동을 수행할 수 있고, 저면과 맞닿아 회전 운동하는 바퀴 및 바퀴를 구동하는 모터를 구비할 수 있다.

충전부(123)는 주행부(120)를 포함하는 공기 청정 로봇(100)의 구성요소들에 전력을 공급하는 배터리 등의 전력 저장 장치를 포함한다. 상기 충전부(123)는 외부의 충전 스테이션(190)에 접속하여 전력을 제공 받고, 제공 받은 전력을 상기 전력 저장 장치에 저장할 수 있다. 또한, 상기 충전부(123)와 충전 스테이션(190)의 접속은 무선 전력 전송 기술에 의하여 구현될 수 있다.

제어부(130)는 청정부(110)의 풍향 및 풍속을 설정하는 청정 제어기(131), 공기 청정 로봇(100)이 주행하는 공간에 대한 공간모델과 이동 경로를 설정하는 공간 제어기(132), 및 주행부(120)를 제어하는 주행 제어기(133)를 포함할 수 있다.

공간 제어기(132)는 설정된 공간모델의 외곽 경로를 이동 경로로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 공간모델은 통신부(150)를 통해 외부로부터 입력받거나, 상기 주행부(120)에 의해 수행된 이동의 정보 및 상기 감지부(121)에 의해 감지된 객체의 정보에 의해 설정될 수 있다. 구체적으로, 공간모델은 공기 청정 로봇(100)이 공간의 벽면(즉, 공간의 경계)을 따라 이동을 수행하고 이동한 경로를 저장하는 맵빌딩 동작에 의해 설정될 수 있다.

주행 제어기(133)는 공기 청정 로봇(100)이 상기 이동 경로를 따라 이동을 수행하도록 주행부(120)를 제어할 수 있다.

청정 제어기(131)는 공기 청정 로봇(100)이 이동하는 동안 상기 이동에 따른 위치에 따라 청정부(110)의 풍향 및 풍속을 설정할 수 있다.

한편, 제어부(130)는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 프로세서로 구현될 수 있으며, 각종 데이터를 저장하기 위한 메모리를 구비할 수 있다.

검출부(140)는 공기 청정 로봇(100) 외부의 공기 오염도를 측정하고, 공기 오염도를 제어부(130)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 검출부(140)는 공기 오염도를 측정하기 위해 공기의 온도를 측정하는 온도 센서, 공기의 습도를 측정하는 습도 센서, 공기 중의 먼지 농도를 측정하는 먼지 센서, 공기 중의 CO₂ 농도를 측정하는 CO₂ 센서, 및 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOC)의 농도를 측정하는 VOC 센서 등 다양한 센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 검출부(140)는 공기 청정 로봇(100)의 이동 중에 공기 오염도를 측정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 상기 공기 오염도에 따라 정화된 공기의 풍속이 조절되도록 청정부(110)를 제어하거나, 이동 속도가 조절되도록 주행부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 공기 오염도가 높은 경우 풍속을 증가시켜 정화되는 공기의 풍량을 증가시키거나, 공기 오염도가 높은 위치에서 정지하여 일정 시간 동안 공기를 정화할 수 있다. 이에 따라, 공기 청정 로봇(100)은 이동을 수행하는 중에 공간의 공기질에 따라 능동적으로 대응하여 공기를 정화할 수 있다.

통신부(150)는 관리서버(300)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부(150)는 Wi-Fi, 지그비 등과 같이 통상의 기술자에게 널리 알려진 무선 통신 기술에 의해 구현될 수 있다. 도 1에서는 통신부(150)가 관리서버(300)를 통해 사용자 단말기(400)와 통신을 수행하는 것으로 도시되었으나, 통신부(150)는 사용자 단말기(400)와 직접 통신을 수행하도록 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 개략적인 모식도이다

도 1 및 2를 참조하면, 공기 청정 로봇(100)은 청정부(110), 주행부(120), 및 제어부(130)를 포함한다. 도 2에서 공기 청정 로봇(100)은 본체의 헤드를 이루는 청정부(110)와 본체의 내부에 배치되는 제어부(130), 및 본체의 하부에 형성되는 주행부(120)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 각 구성의 형상 및 배치는 변형될 수 있다.

또한, 공기 청정 로봇의 주행 방향과 공기를 배출하는 방향이 서로 독립적으로 조절될 수 있다. 이를위해, 상기 청정부(110)가 본체의 바디(B) 상에서 회전되거나(d1), 본체의 바디(B)가 주행부(120) 상에서 회전될 수 있다(d2). 또는, 주행부(120)의 바퀴가 회전될 수 있다.

통신부(150)는 중계기(30)를 통해 관리서버(300) 등과 통신을 수행할 수 있다.

충전 스테이션(190)은 콘센트(193)를 통해 입력 받은 전원을 변환할 수 있고, 접속단자(191)를 통해 충전부(123)와 접속하여 전력을 제공할 수 있다. 또한, 충전 스테이션(190)은 검출 센서(192)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 스테이션(190)은 상기 검출 센서(192)를 이용하여 충전 스테이션(190)이 설치된 주위의 공기질을 검출하고, 검출 결과를 공기 청정 로봇(100)의 통신부(150)로 전송할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간모델을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 공간모델은 외부로부터 입력받거나, 상기 공기 청정 로봇이 이동한 경로 및 감지된 객체의 정보에 의해 설정될 수 있다.

도 3을 참조하면, 공간모델(Rm)은 공기 청정 로봇(100)이 공간의 벽면을 따라 이동을 수행하고, 이동한 경로를 저장하는 맵빌딩 동작에 의해 설정될 수 있다. 구체적으로, 공간모델(Rm)은 충전 스테이션(190)으로부터 출발한 공기 청정 로봇(100)이 공간의 경계를 따라 이동을 수행하고 이동한 경로(Ps)를 저장하여 설정될 수 있다. 또한, 상기 공간모델(Rm)은 복수의 셀(C)로 분할될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 공기 청정 로봇은 자동으로 수행되는 동작의 일 실시예에서, 공간모델(Rm)의 충전 스테이션(190)으로부터 외곽 경로(P1)를 따라 이동을 수행할 수 있다. 동시에 공기 청정 로봇은 공간모델(Rm) 내에서 지정된 목표 위치(A)를 향하는 방향으로 풍향을 설정하고 상기 풍향으로 정화된 공기를 배출할 수 있다. 구체적으로, 공기 청정 로봇의 제어부(130, 도 1)는 상기 공간모델(Rm)의 외곽 셀들을 통과하도록 외곽 경로(P1)를 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 공간모델(Rm)의 외곽 경로(P1)를 따라 이동을 수행하도록 주행부(120, 도 1)을 제어하고, 동시에 목표 위치(A)의 방향으로 공기를 배출하도록 이동하는 위치에 따라 청정부(110, 도 1)의 풍향을 지속적으로 조절할 수 있다.

여기서, 상기 목표 위치(A)는 공간모델(Rm)을 이루는 복수의 셀 중 하나의 셀(C_A)로 대체될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇은 공간의 경계에 정체된 공기를 정화하여 공간의 내부로 순환시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 공기 청정 로봇은 자동으로 수행되는 동작의 일 실시예에서, 공간모델의 복수의 외곽 경로(P1a, P1b)를 따라 이동을 수행할 수 있다. 동시에 공기 청정 로봇은 상기 외곽 경로에 따라 공간모델(Rm)의 복수의 목표 위치(A, B)를 향하는 방향으로 풍향을 설정하고 상기 풍향으로 정화된 공기를 배출할 수 있다.

구체적으로, 공기 청정 로봇의 제어부(130, 도 1)는 상기 공간모델을 제1 공간모델(Ra) 및 제2 공간모델(Rb)로 분할하고, 공간모델의 외곽경로를 제1 공간모델(Ra)을 통과하는 제1 외곽 경로(P1a) 및 제2 공간모델(Rb)을 통과하는 제2 외곽 경로(P1b)로 분할 할 수 있다. 이후, 상기 제어부는 제1 및 제2 외곽 경로(P1a, P1b)를 따라 이동을 수행하도록 주행부(120, 도 1)을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 제1 외곽 경로(P1a)를 따라 이동을 수행하는 경우 제1 목표 위치(A)의 방향으로 공기를 배출하도록 청정부(110, 도1)의 풍향을 조절하고, 제2 외곽 경로(P1b)를 따라 이동을 수행하는 경우 제2 목표 위치(B)의 방향으로 공기를 배출하도록 상기 청정부의 풍향을 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 재설정된 공간모델에서의 공기 청정 로봇의 동작을 설명하는 도면이다.

도 4에서 설명한 공기 청정 로봇의 동작이 수행된 후에, 공기 청정 로봇은 이동을 수행한 외곽 경로의 내부에서 다시 동일한 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제어부(130, 도 1)는 공간모델의 외곽 경로(P1)를 따른 이동이 완료된 후, 상기 외곽 경로의 내부에 다시 공간모델(Rsub)을 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다시 설정된 공간모델(Rsub)의 외곽 경로(P2)를 따라 이동을 수행하도록 주행부(120, 도 1)를 제어할 수 있고, 동시에 목표 위치(A)의 방향으로 공기를 배출하도록 이동하는 위치에 따라 청정부(110, 도 1)의 풍향을 지속적으로 조절할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 다시 설정된 외곽 경로를 따라 이동을 수행하는 경우 이전의 풍속보다 배출되는 공기의 풍속이 저감되도록 상기 청정부를 제어할 수 있다.

한편, 공기 청정 로봇은 일련의 동작이 완료된 후 충전 스테이션(190)으로 복귀하는 경로(P3)를 따라 이동을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇의 제어방법의 흐름도로서, 도 1을 참조하여 설명한 공기 청정 로봇을 자동으로 제어하는 과정을 도시한다.

도 7을 참조하면, 공기 청정 로봇의 제어방법은 공간모델을 설정하는 데서 시작된다(S20). 상기 공간모델의 설정은 도 3을 참조하여 설명한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.

이후, 제어부(130, 도 1)는 공기 청정 로봇이 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 제어한다(S21). 동시에, 상기 제어부는 공기 청정 로봇이 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하도록 제어한다(S22). 여기서, 제어부는 상기 공간모델의 목표 위치를 향하는 방향으로 상기 풍향을 조절할 수 있다.

다음으로, 상기 제어부는 새로운 공간모델을 설정할 수 있다(S30). 상기 새로운 공간모델은 이전의 공간모델의 내부에 설정될 수 있다. 한편, 도 3에서 설명한 바와 같이, 공간모델은 복수의 셀로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부는 이동을 수행한 외곽 경로가 통과한 셀을 제외한 나머지 셀들의 그룹을 새로운 공간모델로 설정할 수 있다.

새로운 공간모델을 설정한 후, 상기 제어부는 공기 청정 로봇이 다시 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 제어한다(S31). 동시에, 상기 제어부는 공기 청정 로봇이 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하도록 제어한다(S32). 이전의 단계(S22)와 마찬가지로, 제어부는 상기 공간모델의 목표 위치를 향하는 방향으로 상기 풍향을 조절할 수 있다. 또한, 상기 배출되는 공기의 풍속이 이전의 단계(S22)보다 저감되도록 청정부(110, 도 1)를 제어할 수 있다.

또한, 새로운 공간모델을 설정하는 단계, 새로운 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동하는 단계, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하는 단계(S32)는 반복적으로 수행될 수 있다.

마지막으로, 공기 청정 로봇은 충전 스테이션으로 복귀하도록 제어된다(S40).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 청정 로봇은 공간 및 공기의 상태에 따라 능동적으로 대응하여 공기질을 효율적으로 개선하고, 자동으로 공간의 외곽을 순환하여 공기를 대류시키므로 쾌적한 공기를 지속적으로 유지할 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

100: 공기 청정 로봇
110: 청정부
120: 주행부
130: 제어부
140: 검출부
150: 통신부
190: 충전 스테이션

Claims

본체의 하부에 형성되고 이동을 수행하는 주행부;
외부 공기를 흡입하여 정화하며, 정화된 공기를 설정된 풍향으로 배출하는 청정부; 및
설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 상기 주행부를 제어하고, 이동하는 위치에 따라 상기 풍향을 설정하는 제어부
를 포함하는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공간모델 내에서 지정된 목표 위치를 향하는 방향으로 상기 풍향을 설정하는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
상기 공간모델은 공간의 벽면을 따라 이동을 수행하고 이동한 경로를 저장하는 맵빌딩 동작에 의해 설정되는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
서로 상이한 영역을 감지하는 복수의 센서를 구비하고 각각의 센서의 감지 출력에 따라 객체의 위치를 판단하는 감지부를 더 포함하는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
외부의 충전 스테이션으로부터 제공받은 전력을 저장하는 충전부를 더 포함하는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 외곽 경로를 따른 이동이 완료되면 상기 외곽 경로의 내부에 다시 공간모델을 설정하고, 다시 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하도록 제어하는 공기 청정 로봇.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 다시 설정된 공간모델의 외곽 경로를 따라 이동을 수행하는 경우 배출되는 공기의 풍속이 저감되도록 상기 청정부를 제어하는 공기 청정 로봇.
제1항에 있어서,
공기 오염도를 측정하는 검출부를 더 포함하는 공기 청정 로봇.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공기 오염도에 따라 정화된 공기의 풍속이 조절되도록 상기 청정부를 제어하는 공기 청정 로봇.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공기 오염도에 따라 이동 속도가 조절되도록 상기 주행부를 제어하는 공기 청정 로봇.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 외곽 경로의 공기를 정화하고 정화된 공기를 상기 목표 위치로 대류시키는 공기 청정 로봇.