Patent Review
접촉 감지 장치 및 이를 이용한 청소 로봇
공고일자 : 2013년 2월 8일
등록번호 : 1012208480000
등록일자 : 2013년 1월 4일
출원번호 : 1020100072760
출원일자 : 2010년 7월 28일
심사청구일자 : 2010년 7월 28일
출원인 : 주식회사 와이즈오토모티브
발명자 : 박재홍
대리인 : 류명현, 우광제
전체 청구항 수 : 총 9항
본 발명에 따른 접촉 감지 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도
* 도면에 대한 간단한 설명
100 접촉 감지 장치 110 상부 스위치부 111 상부 스위치 몸체부 112 상부 접점부 113 하부 접점부 120 전원 라인부 121 전원 접점부
130 하부 스위치부 131 접점 패턴부 131a 제 1 접점 패턴부 131b 제 2 접점 패턴부 131c 제 3 접점 패턴부 131d 제 4 접점 패턴부
132 제 1 접점부 133 제 2 접점부 134 제 3 접점부 135 제 4 접점부 136 절연부
기술분야
본 발명은 접촉 감지 장치 및 이를 이용한 청소 로봇에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 접촉 위치를 디지털 신호로 출력하여 정확한 접촉 위치의 검출이 가능하고, 주행 중 발생한 접촉 지점을 정확하게 인식하여 다음 주행시 효율적인 주행이 가능한 청소 로봇에 관한 것이다.
배경기술
최근 기술의 발달로 인하여 가사를 보조하는 다양한 가정용 로봇이 출시되고 있으며, 특히 청소 로봇은 대중화되어 가고 있는 추세이다. 이와 같은 청소 로봇은 사용자의 조작 없이도 청소하고자 하는 구역 내를 스스로 주행하면서 바닥면으로부터 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써, 청소하고자 하는 구역을 자동으로 청소하는 기기이다.
이러한 청소 로봇은 몸체의 전면부에 설치된 다수개의 적외선 센서 또는 초음파 센서에 의해 장애물의 존재 유무를 판별하여 가구, 사무용품, 벽 등의 장애물이 감지되면 주행방향을 전환하여 장애물을 회피하도록 구성되어 있다.
그러나 이러한 청소 로봇에 적용되는 적외선 및 초음파 센서에 의한 장애물 감지는 물체의 반사면이 굴곡을 지니거나 일정한 각도로 면이 기울어진 상태 또는 장애물의 폭이 좁은 물체 등에 대해서는 감지가 용이하지 못한 문제점이 있다. 따라서 청소 로봇의 주행 중에 장애물과 청소 로봇이 서로 접촉하는 현상이 발생되고, 이로 인해 청소 로봇의 몸체에 손상이 발생하게 된다. 또한 장애물과의 접촉으로 인해 몸체에 설치된 각종 센서에 이상이 발생하여 청소 로봇의 주행 자체에 문제가 발생하는 등 여러 가지 문제점이 있으며, 청소 로봇은 자율적인 청소작업의 수행을 핵심으로 하고 있으나 장애물을 회피하지 못할 경우 그 능력이 현저히 저하되어 사용이 불편하고 청소 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 다양한 접촉 감지 센서에 대한 개발이 이루어지고 있으나, 비접촉식 센서의 경우 설치가 용이한 장점은 있지만 상기에서와 같이 감지 능력에 한계가 있고, 제조비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한 접촉식 센서의 경우 검출 수단에 구비된 탄성부재의 탄성력에 따라 오동작이 검출되는 문제점이 있고, 스위치 형태의 센서를 다수 설치할 경우 복잡한 구성으로 인한 부품의 유지관리와 조립성이 저하되며, 접촉 감지 센서가 설치되지 않은 곳에서 충돌이 발생하면 정확한 접촉 위치를 검출할 수 없어 청소 로봇이 다음 청소를 위해 주행할 경우 동일한 위치에서 추가 접촉이 발생하는 문제점이 있다.
그리고 종래의 접촉 감지 센서는 기계적 접촉으로 인한 아날로그 방식의 신호가 출력되어 실제 사용을 위해서는 디지털 신호로 변환해야 하는 문제점이 있다.
해결하려는 과제
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 접촉 위치를 디지털 신호로 출력하여 정확한 접촉 위치의 검출이 가능한 접촉 감지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 주행중 발생한 접촉 지점을 정확하게 인식하여 다음 주행시 효율적인 주행이 가능한 청소 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제의 해결 수단
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는, 상면에는 상부 접점이 형성되고 저면에는 하부 접점이 형성되며 상부 접점이 물체와 접촉하면 탄성 변형되어 하부 접점이 이동되도록 가압하는 상부 스위치부, 상부 스위치부의 저면 하부 접점에 설치되어 접촉 검출용 전원이 인가되도록 하는 전원 라인부 및 상부 스위치부의 하부에 설치되고, 다수의 접점이 박막의 상부에 미리 설정된 패턴으로 형성되며, 상부 스위치부가 탄성 변형함에 따라 전원 라인부와 접점을 형성한 패턴이 직교하여 접촉된 위치에 따라 서로 다른 전기 신호가 출력되도록 하는 하부 스위치부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상부 스위치부는 반 원통 형상의 스위치 몸체부, 상부 스위치 몸체부의 상면 길이방향을 따라 상방향으로 일정 길이 돌출된 상부 접점부 및 상부 접점부와 대칭하여 상부 스위치 몸체부의 저면에 하방향으로 일정 길이 돌출된 하부 접점부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 하부 스위치부는 접점이 노출되는 접점부와, 접점이 절연되도록 하는 절연부가 미리 설정된 크기의 패턴으로 배치된 다수의 접점 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 접점 패턴부는 접점부 및 절연부가 2ⁿ 배 간격으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하며, 띠 형상의 전도성 박막인 것을 특징으로 한다.
하부 스위치부는 2ⁿ 비트로 전기 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 피청소면을 주행하면서 피청소면의 오염물을 흡입하는 동작을 수행하는 청소 로봇으로서, 상면에는 접점이 형성되고 저면에는 하부 접점이 형성되며 상부 접점이 물체와 접촉하면 탄성 변형되어 하부 접점이 이동되도록 가압하는 상부 스위치부, 상부 스위치부의 저면 하부 접점에 설치되어 접촉 검출용 전원이 인가되도록 하는 전원 라인부, 상부 스위치부의 하부에 설치되고 다수의 접점이 박막의 상부에 미리 설정된 패턴으로 형성된다. 상부 스위치부가 탄성 변형됨에 따라 전원 라인부와 접점을 형성한 패턴이 직교하여 접촉된 위치에 따라 서로 다른 코드의 전기 신호가 출력되도록 하는 하부 스위치부, 그리고 상부 스위치부, 전원 라인부 및 하부 스위치가 둘레를 따라 설치되는 몸체부 및 청소 로봇의 주행 중에 몸체부와 장애물의 접촉으로 인하여 하부 스위치가 출력하는 위치 코드 정보를 검출하고, 검출된 위치 코드 정보에 따라 접촉이 발생한 위치 및 방향 정보를 저장하며, 저장된 정보에 근거하여 청소 로봇이 접촉이 발생한 위치 및 방향을 회피하여 주행되도록 하는 로봇 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 위치 코드 정보는 2ⁿ 비트로 출력되는 것을 특징으로 하며, 본 발명은 하부 스위치부와 로봇 제어부 사이에 설치되어 하부 스위치부로부터 출력되는 병렬 코드 정보를 직렬 코드 정보로 변환하여 출력하는 신호 조합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명은 접촉시 발생하는 디지털 신호를 검출하여 제공함으로써, 별도의 A/D 컨버터를 사용하지 않고도 정확한 접촉 위치를 확인할 수 있는 장점이 있다. 또한 접촉 감지 장치의 구조를 박막에 정형화된 패턴을 이용해 단순화함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있고 제조비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 접촉 감지 장치가 청소 로봇의 몸체를 둘러싸도록 설치됨으로써, 몸체에서 접촉이 발생한 부분의 정확한 위치 정보와 청소 로봇의 다음 주행시에 접촉이 발생한 방향에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있어 청소 로봇이 효율적으로 주행할 수 있는 장점이 있다.
* 특허정보검색서비스 www.kipris.or.kr
