專利名稱：自動吸塵器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種自動吸塵器(robot cleaner)及其控制方法(operatingmethod)，特別是一種根據吸塵器和地面之間的高度通過控制吸力來提高清潔效率的吸塵器及其控制方法。
背景技術：
通常，自動吸塵器是一種在無使用者控制的情況下自動探測待清潔區域、障礙物或類似物的機器，其自動地在移動中進行清潔，當電池能量耗盡時自動地移動到充電端(a charging station)去充電，并且在充電結束后返回待清潔區域，以進行清潔操作。
傳統的自動吸塵器包括一吸入單元，用于吸走地面上的污物；一驅動輪，其與一驅動馬達連接以使該自動吸塵器運行；一導航傳感器，用于確定吸塵器的位置和障礙物或類似物的位置；以及一控制單元，用于自動控制該吸塵器。這種自動吸塵器按照一預定模式移動進行清潔操作，并且一與該驅動輪連接的編碼器感應該驅動輪的旋轉狀態，從而確定該吸塵器的運行狀態。
然而，傳統的自動吸塵器存在下述問題。
傳統的自動吸塵器在清潔操作過程中是以相同的吸力吸走污物的。由于這個原因，當污物處于其與吸塵器底部之間的高度相對較大的一凹陷部分時，污物不能被完全地吸走。同樣，當對一吸塵器底部與污物之間的高度相對較小的凸起部分施加超過所需吸力的過大吸力時，會導致吸塵器的效率降低。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種自動吸塵器及其控制方法，其能夠根據吸塵器和地面之間的高度通過控制吸走地面上污物的吸力提高清潔效率。
正如下文寬泛描述和體現的，為了達到這些和其它優點，根據本發明的目的，本發明提供了一種自動吸塵器，包括一吸入單元，其安裝在一吸塵器本體內，用于吸走地面上的污物；一驅動單元，用于移動該吸塵器本體；一探測單元，設于該吸塵器本體上，用于探測該吸塵器本體的底部和地面之間的高度；以及一控制單元，對來自該探測單元的信號作出響應來控制該吸入單元，用以根據該吸塵器本體的底部和地面之間的高度來調節該吸入單元的吸力。
正如下文寬泛描述和體現的，為了達到這些和其它優點，根據本發明的目的，本發明提供了一種自動吸塵器的控制方法，包括一第一步驟通過自動移動進行清潔操作并吸走地面上的污物；一第二步驟探測該吸塵器的底部和地面之間的高度；以及一第三步驟根據該吸塵器的底部和地面之間的高度控制用于吸走地面上污物的吸力。
從下面結合附圖對本發明的詳細描述，可更清楚地了解本發明的前述和其它目的、特征、方案及優點。
所附附圖是用于進一步理解本發明的，其包含于本說明書中并構成本說明書的一部分，其舉例說明了本發明的具體實施例，并與本說明書一起用于解釋本發明的原理。其中圖1是根據本發明的自動吸塵器的前視圖；圖2是根據本發明的自動吸塵器的剖視圖；圖3是根據本發明的自動吸塵器的底部示意圖；圖4是根據本發明的設于自動吸塵器中的探測單元的局部剖視圖；圖5和圖6是根據本發明的設于自動吸塵器中的探測單元的運行狀態示意圖；以及圖7是依序顯示根據本發明自動吸塵器的操作的流程圖。
具體實施例方式
現在將詳細描述本發明的優選實施例，其示例顯示于附圖中。
如圖1至圖3所示，根據本發明的自動吸塵器，包括一吸入單元60，安裝在吸塵器本體1內，用于吸走地面上的污物；一驅動單元50，用于移動吸塵器本體1；至少一個導航傳感器30，安裝于吸塵器本體1的一側，用于感應障礙物的位置；一探測單元10，設于吸塵器本體1上，用于探測吸塵器本體1的底部與地面之間的高度；以及一控制單元11，控制上述各部件并控制吸入單元60對來自探測單元10的信號作出響應，因此調整吸入單元60的吸力。
吸入單元60包括一風機馬達2，安裝在吸塵器本體1內部并產生用于吸走地面上的污物的吸力；一過濾容器4，安裝在風機馬達2的附近并具有一過濾器3用于過濾被風機馬達2吸走的污物；一吸入頭6，地面上的污物通過該吸入頭被吸入，該吸入頭6設于吸塵器本體1的下部并通過一連接管5連接至該過濾容器4；以及一刷子7，可旋轉地設置在吸入頭中，用于刷去粘在地面上的污物。
驅動單元50包括一驅動輪8，可旋轉地安裝于吸塵器本體1；一驅動馬達51，連接至驅動輪8，用于使驅動輪旋轉；以及至少一個支撐輪12，安裝于吸塵器本體1的底部，以便通過吸塵器本體1的移動而旋轉，并用于將吸塵器本體1支撐在地面上。
導航傳感器30包括一超聲波發射器31，安裝于吸塵器本體1內的前部和中部，用于發射超聲波；以及超聲波接收器32，分別安裝于超聲波發射器31的上側和下側，用于接收被障礙物反射的超聲波并向控制單元11輸出信號。
如圖4所示，探測單元10包括一圓柱形的輔助輪9，插在吸塵器本體1底部的凹部90中以與地面接觸，并且通過吸塵器本體1的移動而旋轉；一連桿(connecting link)101，其與一從輔助輪9的兩端部突出的鉸軸94鉸接并穿過在凹陷部分的一通孔92，且與固定在吸塵器本體1中的一樞軸104樞接；以及一傳感單元15，設置在連桿101的一端附近，用于感應連桿101的旋轉量并測量輪子的垂直移動量。
輔助輪9和連桿101根據地面不平的情況借助它們的重量而沿垂直方向移動。在這里，為了使輔助輪9和連桿101平穩地移動，優選設有一彈性件102，其一端固定至本體1而另一端固定至連桿101，這樣就有一預定的彈力施加到連桿101和輔助輪9上。
彈性件102可以是一螺旋彈簧，但并不限于此。各種形式例如扭桿或類似物都可以作為彈性件102。通過這樣的彈性件102，輔助輪9就可一直與地面接觸，并且吸塵器本體1保持一水平狀態。
傳感單元15包括一旋轉板112，其安裝于連桿101的一端并具有多個互相具有不同形狀的縫111；以及一光學傳感器115，其包括一向旋轉板112發射光線的光發射器113和一接收穿過旋轉板112的縫111的光線的光接收器114。優選地是，探測單元10以吸入頭6為基準安裝在吸塵器本體1運行方向的前方，以便測量吸塵器本體1的底部與地面之間的高度。
同時，電池21安裝在吸塵器本體1中。一充電接頭單元23設于本體1的后表面，并包括一充電接頭22，其與安裝在房間墻壁表面24上的電源接頭單元25的連接接頭26連接，用于給電池21充電。此外，一光發射單元41安裝在電源接頭單元25的下側并發射光信號驅使吸塵器本體1朝向電源接頭單元25，一光接收單元42安裝在充電接頭單元23的下側并接收從光發射單元41發射的光信號。
當使用者操作根據本發明如上構造的自動吸塵器時，控制單元11和導航傳感器30運行，并且與驅動馬達51連接的驅動輪8旋轉。因此，自動吸塵器按照設定的模式在待清潔區域運行，同時，風機馬達2被驅動。因此，通過吸入頭6和連接管5將地面上的污物吸入過濾器3并對吸入的污物進行過濾來進行清潔操作。
如圖5和圖6所示，當吸塵器本體1進行清潔操作并在凹陷部分121或凸起部分處運行時，由于吸塵器本體1特別是吸入頭6并不是沿凹陷部分121或凸起部分122的曲面移動，而是一直以保持其水平狀態的狀態移動。從而，吸塵器本體1的底部和地面之間的高度是變化的。因此，通過探測單元10測量吸塵器本體1的底部和地面之間的高度，并根據相應的部分采用不同的吸力。
也就是說，如圖5所示，當吸塵器在低于水平地面的凹陷部分121處運行時，輔助輪9通過彈性件102的彈力或輔助輪9自身的重力被向下推進。從而，連桿101和旋轉板112以樞軸104為中心旋轉(在圖5中為逆時針方向)，通過光學傳感器115感應旋轉板112的位移量。并且，由光學傳感器115感應的旋轉板112的位移量被輸入至控制單元11，并且控制單元11根據輸入值增加風機馬達2的旋轉力，從而增加吸力，以使在凹陷部分121處的污物能被吸走。
此外，如圖6所示，當吸塵器在凸起部分122處運行時，輔助輪9被凸起部分122向上推。從而，連桿101和旋轉板112以樞軸104為中心旋轉(在圖6中為順時針方向)，并且通過光學傳感器115感應旋轉板112的位移量。由光學傳感器115感應的旋轉板112的位移量被輸入至控制單元11，并且控制單元11根據輸入值減少風機馬達2的旋轉力，從而以相對較小的吸力吸走污物。
下面，將參考圖7描述根據本發明的自動吸塵器的控制過程。該圖中的字母“S”表示各步驟。
首先，當使用者啟動吸塵器的開關時，吸塵器就會按照預定的模式在待清潔區域內移動，并進行清潔操作(S1)。
當吸塵器在待清潔區域內執行清潔操作過程中運行到地面的不平部分時，探測單元10就感應到輔助輪9的垂直位移量(S2)。也就是說，光接收器114測量出有多少由光學傳感器115的光發射器113發出的光穿過在旋轉板上形成的縫，并將其獲得的值輸出至控制單元11。
并且，控制單元11執行一將測得的輔助輪9的垂直位移量和預定參考值進行比較的操作(S3)。
在將輔助輪9的垂直位移量和預定參考值比較完之后，如果確定吸塵器運行在低于水平地面的凹陷部分121處，則風機馬達2的旋轉力增加，從而增加了用于吸走污物的吸力。如果確定吸塵器運行在高于水平地面的凸起部分122處，則風機馬達2的旋轉力減小，從而減小用于吸走污物的吸力。此外，如果地面是平的，或地面的不平整度很小，則吸力被調整至早期設定的吸力(S4)。
然后，控制單元11確定吸塵器的清潔操作是否已經完成(S5)。并且，如果沒有完成清潔操作，則再次進行清潔操作。如果已經完成清潔操作，則吸塵器返回電源接頭單元25，并對電池21充電(S6)。
如上所述，根據本發明的自動吸塵器能感應地面的不平整度，并且不同地控制其吸力，從而提高清潔效率。
本發明可以在不脫離其精神或必要特征的情況下以多種形式實施，因此應當理解到，上述實施例并非只限于前述說明書的任何細節，除非另有限定，而是在所附權利要求書中限定的精神和范圍內可被廣泛地解釋，因此所有落入權利要求書的邊界和范圍內的或與這種邊界和范圍相當的變化和修改都應被所附權利要求書所包含。
權利要求
1.一種自動吸塵器，包括一吸入單元，安裝在一吸塵器本體內，用于吸走地面上的污物；一驅動單元，用于移動該吸塵器本體；一探測單元，設置于該吸塵器本體上，用于探測該吸塵器本體的底部和地面之間的高度；以及一控制單元，對來自該探測單元的信號作出響應來控制該吸入單元，用以根據該吸塵器本體的底部和地面之間的高度調節該吸入單元的吸力。
2.如權利要求1所述的自動吸塵器，其中該探測單元包括一輪子，安裝于該吸塵器本體的底部以與地面接觸，并根據地面的不平整度在垂直方向移動；以及一傳感單元，用于感應該輪子的垂直位移量。
3.如權利要求2所述的自動吸塵器，其中該傳感單元包括一連桿，鉸接至該輪子的一旋轉軸并樞接至固定在該吸塵器本體上的一樞軸，以便通過該輪子的垂直移動以該樞軸為中心旋轉；一旋轉板，安裝在該連桿的一端并具有多個在該連桿旋轉的方向上形成的縫；以及一光學傳感器，包括一光發射器，用于發射光到該旋轉板；和一光接收器，用于接收穿過該旋轉板的縫的光。
4.如權利要求3所述的自動吸塵器，其中在該連桿上安裝有一彈性件，其一端固定到該吸塵器本體的一殼體并向該連桿提供一彈力。
5.如權利要求1所述的自動吸塵器，其中該探測單元以該吸入單元的一吸入頭為基準安裝在該吸塵器本體移動方向的前方。
6.一種自動吸塵器，包括一吸入單元，設于一吸塵器本體上，用于吸走地面上的污物；一驅動輪，安裝于該吸塵器本體上，并由一驅動馬達旋轉以移動該吸塵器本體；至少一個輔助輪，安裝于該吸塵器本體的底部，并在與地面接觸的狀態下將該吸塵器本體支撐于地面上，且通過該吸塵器本體的移動而旋轉；以及一探測單元，用于感應該輔助輪的垂直位移量。
7.如權利要求6所述的自動吸塵器，其中該探測單元包括一連桿，鉸接至該輔助輪的一旋轉軸并樞接到該吸塵器本體上，以便根據地面的不平整度而旋轉；以及一傳感單元，用于感應該連桿的旋轉量。
8.如權利要求7所述的自動吸塵器，其中該傳感單元包括一旋轉板，安裝在該連桿的一端并具有多個縫；以及一光學傳感器，包括一光發射器，用于發射光；和一光接收器，用于接收穿過該旋轉板的縫的光。
9.如權利要求6所述的自動吸塵器，其中該探測單元以該吸入單元的一吸入頭為基準安裝在該吸塵器本體移動方向的前方。
10.如權利要求6所述的自動吸塵器，其中還包括一彈性件，用于向該輔助輪施加一彈力。
11.一種自動吸塵器的控制方法，包括一第一步驟通過自動移動進行清潔操作并吸走地面上的污物；一第二步驟探測該吸塵器的底部和地面之間的高度；以及一第三步驟根據該吸塵器的底部和地面之間的高度控制用于吸走地面上污物的吸力。
12.如權利要求11所述的方法，其中該第二步驟是通過測量一輪子的垂直位移來進行的，該輪子安裝于該吸塵器的底部，通過該吸塵器的移動而旋轉，并根據地面的不平整度在垂直方向移動。
13.如權利要求11所述的方法，其中該第三步驟是這樣進行的，即，當該吸塵器的底部和地面之間的高度增大時，增大吸力，并當該吸塵器的底部和地面之間的高度減小時，減小吸力。
全文摘要
一種自動吸塵器，其包括一吸入單元，安裝在一吸塵器本體內，用于吸走地面上的污物；一驅動單元，用于移動該吸塵器本體；一探測單元，設于該吸塵器本體上，用于探測該吸塵器本體的底部和地面之間的高度；以及一控制單元，對來自該探測單元的信號作出響應來控制該吸入單元，用以調節該吸入單元的吸力。因此，可根據地面的不平整度通過控制吸走污物的吸力提高該自動吸塵器的清潔效率。
文檔編號A47L9/00GK1636491SQ200410047648
公開日2005年7月13日 申請日期2004年5月27日 優先權日2003年12月22日
發明者任亨彬, 田炯臣 申請人:Lg電子株式會社