专利名称：自动吸尘器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动吸尘器(robot cleaner)及其控制方法(operatingmethod)，特别是一种根据吸尘器和地面之间的高度通过控制吸力来提高清洁效率的吸尘器及其控制方法。
背景技术：
通常，自动吸尘器是一种在无使用者控制的情况下自动探测待清洁区域、障碍物或类似物的机器，其自动地在移动中进行清洁，当电池能量耗尽时自动地移动到充电端(a charging station)去充电，并且在充电结束后返回待清洁区域，以进行清洁操作。
传统的自动吸尘器包括一吸入单元，用于吸走地面上的污物；一驱动轮，其与一驱动马达连接以使该自动吸尘器运行；一导航传感器，用于确定吸尘器的位置和障碍物或类似物的位置；以及一控制单元，用于自动控制该吸尘器。这种自动吸尘器按照一预定模式移动进行清洁操作，并且一与该驱动轮连接的编码器感应该驱动轮的旋转状态，从而确定该吸尘器的运行状态。
然而，传统的自动吸尘器存在下述问题。
传统的自动吸尘器在清洁操作过程中是以相同的吸力吸走污物的。由于这个原因，当污物处于其与吸尘器底部之间的高度相对较大的一凹陷部分时，污物不能被完全地吸走。同样，当对一吸尘器底部与污物之间的高度相对较小的凸起部分施加超过所需吸力的过大吸力时，会导致吸尘器的效率降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种自动吸尘器及其控制方法，其能够根据吸尘器和地面之间的高度通过控制吸走地面上污物的吸力提高清洁效率。
正如下文宽泛描述和体现的，为了达到这些和其它优点，根据本发明的目的，本发明提供了一种自动吸尘器，包括一吸入单元，其安装在一吸尘器本体内，用于吸走地面上的污物；一驱动单元，用于移动该吸尘器本体；一探测单元，设于该吸尘器本体上，用于探测该吸尘器本体的底部和地面之间的高度；以及一控制单元，对来自该探测单元的信号作出响应来控制该吸入单元，用以根据该吸尘器本体的底部和地面之间的高度来调节该吸入单元的吸力。
正如下文宽泛描述和体现的，为了达到这些和其它优点，根据本发明的目的，本发明提供了一种自动吸尘器的控制方法，包括一第一步骤通过自动移动进行清洁操作并吸走地面上的污物；一第二步骤探测该吸尘器的底部和地面之间的高度；以及一第三步骤根据该吸尘器的底部和地面之间的高度控制用于吸走地面上污物的吸力。
从下面结合附图对本发明的详细描述，可更清楚地了解本发明的前述和其它目的、特征、方案及优点。
所附附图是用于进一步理解本发明的，其包含于本说明书中并构成本说明书的一部分，其举例说明了本发明的具体实施例，并与本说明书一起用于解释本发明的原理。其中图1是根据本发明的自动吸尘器的前视图；图2是根据本发明的自动吸尘器的剖视图；图3是根据本发明的自动吸尘器的底部示意图；图4是根据本发明的设于自动吸尘器中的探测单元的局部剖视图；图5和图6是根据本发明的设于自动吸尘器中的探测单元的运行状态示意图；以及图7是依序显示根据本发明自动吸尘器的操作的流程图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，其示例显示于附图中。
如图1至图3所示，根据本发明的自动吸尘器，包括一吸入单元60，安装在吸尘器本体1内，用于吸走地面上的污物；一驱动单元50，用于移动吸尘器本体1；至少一个导航传感器30，安装于吸尘器本体1的一侧，用于感应障碍物的位置；一探测单元10，设于吸尘器本体1上，用于探测吸尘器本体1的底部与地面之间的高度；以及一控制单元11，控制上述各部件并控制吸入单元60对来自探测单元10的信号作出响应，因此调整吸入单元60的吸力。
吸入单元60包括一风机马达2，安装在吸尘器本体1内部并产生用于吸走地面上的污物的吸力；一过滤容器4，安装在风机马达2的附近并具有一过滤器3用于过滤被风机马达2吸走的污物；一吸入头6，地面上的污物通过该吸入头被吸入，该吸入头6设于吸尘器本体1的下部并通过一连接管5连接至该过滤容器4；以及一刷子7，可旋转地设置在吸入头中，用于刷去粘在地面上的污物。
驱动单元50包括一驱动轮8，可旋转地安装于吸尘器本体1；一驱动马达51，连接至驱动轮8，用于使驱动轮旋转；以及至少一个支撑轮12，安装于吸尘器本体1的底部，以便通过吸尘器本体1的移动而旋转，并用于将吸尘器本体1支撑在地面上。
导航传感器30包括一超声波发射器31，安装于吸尘器本体1内的前部和中部，用于发射超声波；以及超声波接收器32，分别安装于超声波发射器31的上侧和下侧，用于接收被障碍物反射的超声波并向控制单元11输出信号。
如图4所示，探测单元10包括一圆柱形的辅助轮9，插在吸尘器本体1底部的凹部90中以与地面接触，并且通过吸尘器本体1的移动而旋转；一连杆(connecting link)101，其与一从辅助轮9的两端部突出的铰轴94铰接并穿过在凹陷部分的一通孔92，且与固定在吸尘器本体1中的一枢轴104枢接；以及一传感单元15，设置在连杆101的一端附近，用于感应连杆101的旋转量并测量轮子的垂直移动量。
辅助轮9和连杆101根据地面不平的情况借助它们的重量而沿垂直方向移动。在这里，为了使辅助轮9和连杆101平稳地移动，优选设有一弹性件102，其一端固定至本体1而另一端固定至连杆101，这样就有一预定的弹力施加到连杆101和辅助轮9上。
弹性件102可以是一螺旋弹簧，但并不限于此。各种形式例如扭杆或类似物都可以作为弹性件102。通过这样的弹性件102，辅助轮9就可一直与地面接触，并且吸尘器本体1保持一水平状态。
传感单元15包括一旋转板112，其安装于连杆101的一端并具有多个互相具有不同形状的缝111；以及一光学传感器115，其包括一向旋转板112发射光线的光发射器113和一接收穿过旋转板112的缝111的光线的光接收器114。优选地是，探测单元10以吸入头6为基准安装在吸尘器本体1运行方向的前方，以便测量吸尘器本体1的底部与地面之间的高度。
同时，电池21安装在吸尘器本体1中。一充电接头单元23设于本体1的后表面，并包括一充电接头22，其与安装在房间墙壁表面24上的电源接头单元25的连接接头26连接，用于给电池21充电。此外，一光发射单元41安装在电源接头单元25的下侧并发射光信号驱使吸尘器本体1朝向电源接头单元25，一光接收单元42安装在充电接头单元23的下侧并接收从光发射单元41发射的光信号。
当使用者操作根据本发明如上构造的自动吸尘器时，控制单元11和导航传感器30运行，并且与驱动马达51连接的驱动轮8旋转。因此，自动吸尘器按照设定的模式在待清洁区域运行，同时，风机马达2被驱动。因此，通过吸入头6和连接管5将地面上的污物吸入过滤器3并对吸入的污物进行过滤来进行清洁操作。
如图5和图6所示，当吸尘器本体1进行清洁操作并在凹陷部分121或凸起部分处运行时，由于吸尘器本体1特别是吸入头6并不是沿凹陷部分121或凸起部分122的曲面移动，而是一直以保持其水平状态的状态移动。从而，吸尘器本体1的底部和地面之间的高度是变化的。因此，通过探测单元10测量吸尘器本体1的底部和地面之间的高度，并根据相应的部分采用不同的吸力。
也就是说，如图5所示，当吸尘器在低于水平地面的凹陷部分121处运行时，辅助轮9通过弹性件102的弹力或辅助轮9自身的重力被向下推进。从而，连杆101和旋转板112以枢轴104为中心旋转(在图5中为逆时针方向)，通过光学传感器115感应旋转板112的位移量。并且，由光学传感器115感应的旋转板112的位移量被输入至控制单元11，并且控制单元11根据输入值增加风机马达2的旋转力，从而增加吸力，以使在凹陷部分121处的污物能被吸走。
此外，如图6所示，当吸尘器在凸起部分122处运行时，辅助轮9被凸起部分122向上推。从而，连杆101和旋转板112以枢轴104为中心旋转(在图6中为顺时针方向)，并且通过光学传感器115感应旋转板112的位移量。由光学传感器115感应的旋转板112的位移量被输入至控制单元11，并且控制单元11根据输入值减少风机马达2的旋转力，从而以相对较小的吸力吸走污物。
下面，将参考图7描述根据本发明的自动吸尘器的控制过程。该图中的字母“S”表示各步骤。
首先，当使用者启动吸尘器的开关时，吸尘器就会按照预定的模式在待清洁区域内移动，并进行清洁操作(S1)。
当吸尘器在待清洁区域内执行清洁操作过程中运行到地面的不平部分时，探测单元10就感应到辅助轮9的垂直位移量(S2)。也就是说，光接收器114测量出有多少由光学传感器115的光发射器113发出的光穿过在旋转板上形成的缝，并将其获得的值输出至控制单元11。
并且，控制单元11执行一将测得的辅助轮9的垂直位移量和预定参考值进行比较的操作(S3)。
在将辅助轮9的垂直位移量和预定参考值比较完之后，如果确定吸尘器运行在低于水平地面的凹陷部分121处，则风机马达2的旋转力增加，从而增加了用于吸走污物的吸力。如果确定吸尘器运行在高于水平地面的凸起部分122处，则风机马达2的旋转力减小，从而减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，则吸力被调整至早期设定的吸力(S4)。
然后，控制单元11确定吸尘器的清洁操作是否已经完成(S5)。并且，如果没有完成清洁操作，则再次进行清洁操作。如果已经完成清洁操作，则吸尘器返回电源接头单元25，并对电池21充电(S6)。
如上所述，根据本发明的自动吸尘器能感应地面的不平整度，并且不同地控制其吸力，从而提高清洁效率。
本发明可以在不脱离其精神或必要特征的情况下以多种形式实施，因此应当理解到，上述实施例并非只限于前述说明书的任何细节，除非另有限定，而是在所附权利要求书中限定的精神和范围内可被广泛地解释，因此所有落入权利要求书的边界和范围内的或与这种边界和范围相当的变化和修改都应被所附权利要求书所包含。
权利要求
1.一种自动吸尘器，包括一吸入单元，安装在一吸尘器本体内，用于吸走地面上的污物；一驱动单元，用于移动该吸尘器本体；一探测单元，设置于该吸尘器本体上，用于探测该吸尘器本体的底部和地面之间的高度；以及一控制单元，对来自该探测单元的信号作出响应来控制该吸入单元，用以根据该吸尘器本体的底部和地面之间的高度调节该吸入单元的吸力。
2.如权利要求1所述的自动吸尘器，其中该探测单元包括一轮子，安装于该吸尘器本体的底部以与地面接触，并根据地面的不平整度在垂直方向移动；以及一传感单元，用于感应该轮子的垂直位移量。
3.如权利要求2所述的自动吸尘器，其中该传感单元包括一连杆，铰接至该轮子的一旋转轴并枢接至固定在该吸尘器本体上的一枢轴，以便通过该轮子的垂直移动以该枢轴为中心旋转；一旋转板，安装在该连杆的一端并具有多个在该连杆旋转的方向上形成的缝；以及一光学传感器，包括一光发射器，用于发射光到该旋转板；和一光接收器，用于接收穿过该旋转板的缝的光。
4.如权利要求3所述的自动吸尘器，其中在该连杆上安装有一弹性件，其一端固定到该吸尘器本体的一壳体并向该连杆提供一弹力。
5.如权利要求1所述的自动吸尘器，其中该探测单元以该吸入单元的一吸入头为基准安装在该吸尘器本体移动方向的前方。
6.一种自动吸尘器，包括一吸入单元，设于一吸尘器本体上，用于吸走地面上的污物；一驱动轮，安装于该吸尘器本体上，并由一驱动马达旋转以移动该吸尘器本体；至少一个辅助轮，安装于该吸尘器本体的底部，并在与地面接触的状态下将该吸尘器本体支撑于地面上，且通过该吸尘器本体的移动而旋转；以及一探测单元，用于感应该辅助轮的垂直位移量。
7.如权利要求6所述的自动吸尘器，其中该探测单元包括一连杆，铰接至该辅助轮的一旋转轴并枢接到该吸尘器本体上，以便根据地面的不平整度而旋转；以及一传感单元，用于感应该连杆的旋转量。
8.如权利要求7所述的自动吸尘器，其中该传感单元包括一旋转板，安装在该连杆的一端并具有多个缝；以及一光学传感器，包括一光发射器，用于发射光；和一光接收器，用于接收穿过该旋转板的缝的光。
9.如权利要求6所述的自动吸尘器，其中该探测单元以该吸入单元的一吸入头为基准安装在该吸尘器本体移动方向的前方。
10.如权利要求6所述的自动吸尘器，其中还包括一弹性件，用于向该辅助轮施加一弹力。
11.一种自动吸尘器的控制方法，包括一第一步骤通过自动移动进行清洁操作并吸走地面上的污物；一第二步骤探测该吸尘器的底部和地面之间的高度；以及一第三步骤根据该吸尘器的底部和地面之间的高度控制用于吸走地面上污物的吸力。
12.如权利要求11所述的方法，其中该第二步骤是通过测量一轮子的垂直位移来进行的，该轮子安装于该吸尘器的底部，通过该吸尘器的移动而旋转，并根据地面的不平整度在垂直方向移动。
13.如权利要求11所述的方法，其中该第三步骤是这样进行的，即，当该吸尘器的底部和地面之间的高度增大时，增大吸力，并当该吸尘器的底部和地面之间的高度减小时，减小吸力。
全文摘要
一种自动吸尘器，其包括一吸入单元，安装在一吸尘器本体内，用于吸走地面上的污物；一驱动单元，用于移动该吸尘器本体；一探测单元，设于该吸尘器本体上，用于探测该吸尘器本体的底部和地面之间的高度；以及一控制单元，对来自该探测单元的信号作出响应来控制该吸入单元，用以调节该吸入单元的吸力。因此，可根据地面的不平整度通过控制吸走污物的吸力提高该自动吸尘器的清洁效率。
文档编号A47L9/00GK1636491SQ200410047648
公开日2005年7月13日 申请日期2004年5月27日 优先权日2003年12月22日
发明者任亨彬, 田炯臣 申请人:Lg电子株式会社