专利名称：自控移动箱式真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及真空吸尘器领域，特别涉及一种具有一自动吸尘头的自控真空吸尘器。
背景技术：
用机器人和机器人技术自动做家务而无需人进行这些费时的重复性工作是公知的。当今，技术和创新是对打扫家庭卫生的机器人的能力的限制因素。电脑处理能力、电池寿命、相机之类电子传感器和有效的电动机的可用性、性价比或可靠性都足以应用在自控消费类机器人中。
若干专利和其他出版物已涉及遥控和自动真空吸尘器。一种系统使用机器人移动“巨型”普通立式真空吸尘器。大多数其他系统把真空吸尘器和机器人制成一体，不管使用外接电源还是内置电池。
自动真空吸尘技术的工作多集中在导航和障碍物检测和避让上。机器人的行进路线决定着它是否能成功地打扫整个地面以及它是否会被障碍物档住。某些系统使用两组正交的驱动轮，使得机器人可在任何两点之间直接移动，使其可操纵性得以提高。其它自动真空吸尘器样机把抽吸机构装在一枢转或横向滑动臂上来提高机器人的工作范围。更有专利涉及检测和避让障碍物的新颖方法。
人能一眼看清一房间中有些什么东西，从而用真空吸尘器把这些东西周围的地面打扫得干干净净。此外，人可通过搬动东西打扫难打扫的地方。标准的真空吸尘器当前有两种立式和箱式。立式吸尘器由于体积小、便于操纵、制作成本低而更为流行。相反，箱式真空吸尘器的主要优点在于尽管它们使用起来较为不便，但吸尘头较小。
迄今为止，尚没有能搬开障碍物进行打扫后把障碍物搬回原位的机器人系统。由于所提出的所有打扫机器人都体积较大、使用不便，因此它们无法打扫家具底下或周围区域。事实上，能象人那样进行打扫的自动真空吸尘器尚不存在或未见有人提出。
发明内容
本发明包括一种自控、自动、真空吸尘器的各实施例，该吸尘器与一箱式真空吸尘器类似，从而包括用一软管连接的一箱和一吸尘头。箱和吸尘头各有驱动机构、在连接它们的软管的约束下独立移动。这种具有打扫和定位优点的结构只是由于机器人控制算法、数码相机和微处理器的进展才在最近变得可行。在此之前，尚无能操纵一受软管约束的两模件系统的高性价比处理器。
由于该自控真空吸尘器的吸尘头与其他部分分开，因此吸尘头可比单模件(整体式)机器人真空吸尘器小得多。由于机器人可比人更慢地打扫地面，因此该吸尘头可比普通真空吸嘴做得更小。小吸尘头可进入、打扫小区域、包括家具底下和周围区域。打扫时，人可把椅子搬开后打扫椅子底下地面。整体式机器人真空吸尘器太大，无法打扫椅子腿之间、椅子与椅子之间、大多数家具底下和周围空间。但是，小吸尘头可进入家具腿之间和任何横档底下，从而几乎可如把椅子搬开后进行打扫的人那样打扫得干干净净。
在本发明一个方面中，提供一种自控箱式真空吸尘器，包括一吸尘头模件；一与该吸尘头模件分开的风扇模件，其中，该风扇模件包括一进行导航功能的控制器；以及一连接该吸尘头模件和该风扇模件的软管。吸尘头模件和风扇模件各包括一提供移动性的驱动机构。该控制器可接收相机、声波、激光定位器或红外线传感器至少之一的传感输入数据。该控制器可经一装入软管中或紧贴软管伸展的有线组件向吸尘头模件中的驱动机构提供控制信号。该风扇模件可经该有线组件向吸尘头模件提供电力。该控制器可用一无线发射机和接收机组件向吸尘头模件中的驱动机构提供控制信号。
该自控箱式真空吸尘器的吸尘头模件可包括一有至少一个打扫毛刷的打扫毛刷组件。该吸尘头模件还可包括一电动机提供动力转动该打扫毛刷，或者，也可用空气驱动打扫毛刷转动。打扫毛刷也可不转动。该吸尘头模件可包括一个或多个电动机向一提供移动性的驱动机构提供动力。该吸尘头模件还可包括一个或多个向控制器提供数据的编码器，这些数据与各驱动电动机的转动有关。该驱动机构可包括风扇模件和吸尘头模件至少之一上的驱动轮。该驱动机构也可包括风扇模件和吸尘头模件至少之一上的一履带系统。该控制器可经一无线发射机和接收机组件向吸尘头模件中的各电动机提供控制信号。该吸尘头模件可包括向该控制器提供数据的一个或多个脏物声波传感器、超声波距离传感器、湿度传感器、霉菌传感器(mold sensor)或机械接触式传感器。该吸尘头模件可包括至少一个用来把该吸尘头模件保持在与待打扫表面大致平行接触的位置上的重物。
该自控箱式真空吸尘器的风扇模件可包括与一电源插座连接的电力线。该风扇模件可包括一个或多个向控制器提供数据的传感器，这些数据与电力线的位置跟踪有关。该风扇模件可包括一可充电电池和/或一燃料电池。导航功能可包括定位，定位可包括跟踪吸尘头模件。该风扇模件可包括一驱动一风扇的电动机。
在本发明另一个方面中，提供一种自控箱式真空吸尘器，包括一吸尘头模件；一与该吸尘头模件分开的风扇模件，其中，该风扇模件包括一有导航功能的控制器；一连接该吸尘头模件和该风扇模件的软管；以及一连接风扇模件与一电源插座、从而向风扇模件提供电力的电力线。
在本发明又一个方面中，提供一种自控箱式真空吸尘系统，包括一吸尘头模件；一与该吸尘头模件分开、有一驱动一风扇的电动机的风扇模件；一连接该吸尘头模件和该风扇模件、并把灰尘从吸尘头模件传送到风扇模件的软管；以及一包括一控制器、向风扇模件提供导航控制信号的控制器模件。
在本发明另一个方面中，提供一种自控箱式真空除尘方法，包括向风扇模件提供电力；用一软管连接一吸尘头模件与一风扇模件；在风扇模件上进行导航功能；以及按照导航功能的结果在待打扫表面上推进吸尘头模件和风扇模件。进行导航功能可包括对风扇模件进行定位，定位可包括跟踪吸尘头模件。该方法还可包括在风扇模件上接收来自相机、声波、激光定位器或红外线传感器至少之一的传感输入数据。推进吸尘头模件可包括移动一有至少一个打扫毛刷的打扫毛刷组件和可进一步包括转动该打扫毛刷。该方法可进一步包括风扇模件用无线方式向吸尘头模件提供控制信号。该方法也可进一步包括风扇模件经一沿该软管轴向伸展有线组件向吸尘头模件提供控制信号，并可进一步包括风扇模件经该有线组件向吸尘头模件提供电力。该方法可进一步包括用气流转动打扫毛刷。打扫毛刷也可静止不动。
该方法可进一步包括向风扇模件提供表示吸尘头模件的运动情况的编码数据。该方法可进一步包括把吸尘头模件中的一个或多个脏物声波传感器、超声波距离传感器、湿度传感器、霉菌传感器或机械接触式传感器的传感数据提供给风扇模件。该方法可进一步包括在吸尘头模件中提供至少一个重物保持与待打扫表面大致平行接触。该方法可进一步包括把风扇模件上的一电力线与一电源插座连接，并可进一步包括随着风扇模件的移动伸出或收回该电力线。该方法可进一步包括跟踪电力线位置和向风扇模件中的一控制器提供指示电力线位置的传感数据。向风扇模件提供电力可包括从一内置在风扇模件中的电源接收电力。
附图简要说明从以下结合附图的详细说明中可清楚看出本发明的上述和其它方面、特征和优点。这些附图及其说明只例示出本发明的某些实施例，不应看成对本发明范围的限制。
图1a为自控箱式真空吸尘器一实施例的正视立体图。
图1b为图1a所示自控箱式真空吸尘器一实施例的后视立体图。
图2为图1a和1b所示自控箱式真空吸尘器一箱组件的某些部件的分解图。
图3为图1a和1b所示自控箱式真空吸尘器一吸尘头组件和软管的某些部件的分解图。
图4为图1a和1b所示自控箱式真空吸尘器工作过程一实施例的流程图。
具体实施例方式
以下对某些实施例的详细说明给出了对本发明具体实施例的各种说明。但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。该说明结合附图进行，在附图中相同部件用同一标号表示。
本发明一实施例提供图1a(正视图)和图1b(后视图)所示的一自控箱式真空吸尘器(ACVC)100。与标准箱式真空吸尘器类似，ACVC 100包括两主要组件一也可称为风扇模件或控制平台、将在下文结合图2说明的箱组件或模件110，和一用一软管组件130连接、将在下文结合图3说明的吸尘头组件或模件120。该箱110包括一可在一块或多块印刷电路板上实施的控制器。
ACVC 100的一实施例使用一电力线和无袋真空技术。其他实施例可使用可充电电池、燃料电池或其它可无需电力线的自含电源。也可使用其它收集脏物、灰尘和垃圾如碎布、纸屑或其它材料的可拆卸容器。模件110和120各使用一驱动或推进系统移动，例如使用由一个或多个电动机和轮控制电子器件驱动的前轮或后轮或滑板。图2和图3未示出把垃圾与电动机分开的罩和电子器件或电气配线之类部件。箱模件110包括一驱动一真空风扇的电动机。
箱概述下面结合图2说明包括该自控箱式真空吸尘器100的控制部分的一实施例的箱组件或模件110。与标准箱式真空吸尘器一样，该箱或“风扇模件”110包括一真空(抽吸)风扇220、袋或垃圾收集区230、过滤器232和234、电力线组件224和/或电池222，以及必需的开关和电子器件(未示出)。在一实施例中，箱110中还装有包括一电脑或微处理器的机器人的部件和包括一控制器的其它电子组件210和212、传感器(其可设于电子组件210和212上)和传感器镜头214和216、驱动电动机和轮组件202和204或履带(未示出)、及任选轮206。驱动电动机可包括帮助遥测的编码器。数码相机为用于跟踪和定位的优选传感器，但也可使用声波、激光雷达、红外线和接触传感器和/或另外的传感辅助装置。
在一实施例中，该自控真空吸尘器100包括两个机器人(箱110和吸尘头120)并包括与箱连接的两根系绳(软管130和电力线组件224中的电力线)。该实施例使用市电向ACVC 100供电。电力线组件224包括一绕线机构或次组件。一电动机用来放出电力线或展开电力线，一常力弹簧用来绕回或收回电力线。一由电动机驱动、刚性、曲线形推杆为一把电力线插入墙上插座的机构。
电力线用该绕线机构以等于控制器速度的受控速度放出和收回。最大控制器速度多半出现在箱机器人转动之时而不是出现在箱机器人直线行进之时。编码器或其他反馈涉及电力线在整个电力线长度中放出或收回的数量。该绕线机构包括在电力线全部放出或收回时工作的限位开关。
在一实施例中，电力线至少长20m。可使用任何符合真空吸尘器的电力、受热、电感、磁和噪声要求的标准电力线。在一实施例中，电力线上有便于传感系统识别的标记。
在一实施例中，箱平台110有两块印刷电路板(PCBs)或电路组件210和212，每一印刷电路板包括两个数字相机或其它传感器、一微处理器、一微控制器、存储器和接口。该微处理器可为Intel、Motorola和其他公司的各种微处理器中的任一微处理器。微处理器的运行速度一般为100mips或更快。微控制器可为MicrochipTechnology Inc.的PIC系列微处理器、Ubicom，Inc.的SX52或同类微控制器或其他制造商的其它同类微控制器。在另一实施例中，微控制器可位于可与主板通讯的另一印刷电路板上。微控制器一般向所有电动机提供低电平控制和处理传感器和编码器信息。在一实施例中，该控制器电子器件控制-控制器驱动轮电动机，-控制器驱动轮编码器，-绕线器电动机，
-绕线器编码器，-绕线器限位开关，-灯。
前电路组件210的传感器向前照看吸尘头120，后电路组件212的传感器向后照看电力线。可用位于后电路组件212上的传感器如相机跟踪电力线的位置。两组件210和212使用公知接口(未示出)互相通讯。用作箱/风扇模件控制器的这些电路组件210和212用来导航、测绘家庭或建筑物环境、控制和跟踪吸尘头120的位置以及操纵电力线和软管130。在一实施例中，该控制器还处理所有用于调度和所有其它算法的数据。
数字相机为优选的主要系统传感器。一实施例使用两组、每组两个数字相机(立体视野)。两个例子为使用互补金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合装置(CCD)的相机，CMOS和CCD都用于标准的网用相机(webcams)中。CMOS相机可在红外线区中工作，从而使得ACVC可在黑暗中工作。在一实施例中，相机装成45°，但也可装成任何角度，包括水平方向和垂直方向。优选的相机镜头提供60-90°的水平视角。主要传感器也可使用声波、激光雷达和超声波传感器。
一实施例包括使用把风扇220与垃圾室、箱或容器230分开的过滤器232和一清洁废气的高效微粒捕获(HEPA)过滤器234的无袋技术。其它实施例可使用垃圾袋或其它类型的垃圾容器。在不插入AC插座来供电和吸尘时，ACVC 100用电池222供电驱动驱动轮202和204(在一实施例中每个平台两个驱动轮)，从而在房间中移动进行打扫。每一驱动电动机上有测量移动距离的光编码器。可选用脏物和湿度传感器。箱110可有向前照射和/或向后照射的灯。取决于传感器类型(例如相机)，这些灯可发出红外线或可见光。由于某些部件需要供应直流电(DC)，因此该ACVC可包括一可包括在任一印刷电路板中的电源(未示出)。
推进和方向控制机构在一实施例中，位于ACVC两边上的两个驱动轮和电动机组件202和204独立工作以推进ACVC和控制ACVC的方向。当这两个组件的转动方向相同时，ACVC前进或后退。如它们的转动方向相反，ACVC原地打转。如它们的转动方向相同但转速不同，ACVC就沿一弧线旋转。在这类系统中使用轮一般需要一个或多个自位轮或滑板206保持稳定。也可使用坦克中那样的履带取代驱动轮和自位轮。用电子器件对电源进行脉宽调制(PWM)，使得驱动机构以不同速度工作。一实施例使用与驱动轮电动机连成一体的编码器帮助确定ACVC的实际运动和速度。
另一种普通驱动系统类似于一普通汽车或遥控车。一电动机转动两个轮子(前轮或后轮)。一第二电动机或伺服电动机使得轮子围绕垂直轴线转动。由于与地面之间的摩擦力，车辆按照方向轮胎的方向运动。该种驱动系统的优点是只需要一个驱动电动机，但操纵起来不如两驱动轮驱动系统那么自如。
使用在机器人中的另一种驱动机构为一使用“全向轮”的三驱动轮系统，其中，各轮之间相距120°，由一电动机驱动。例如由Acroname销售的一全向轮为一可同时围绕两垂直轴线转动的轮。横向转动微型轮布置在运动主角的周边上。这些侧部转动轮使得主轮不受牵连地在运动方向之外的一方向上转动。使用正确控制算法，可使用这三个轮子使得车辆实际上在任何方向上运动，包括直接向侧向运动。
吸尘头和软管概述下面结合图3说明自控箱式真空吸尘器100的吸尘头或吸尘模件120和软管组件130。吸尘头120包括驱动电动机和轮子、用于移动的一履带系统或其他机构。在一实施例中，吸尘头120用一具有轮312的左驱动轮和电动机组件310和一具有轮316的右驱动轮和电动机组件314推进。在一实施例中，最大连续速度为约20-25cm/s，但可用电子器件对电动机电力进行脉宽调制，以控制吸尘头的速度小于该最大速度。
尽管带有驱动组件和轮子，但吸尘头120比普通箱式真空吸尘器的吸尘嘴小得多，因此可打扫很难进入的区域。由于该机器人无需急急忙忙地而是可慢慢地打扫房间，因此吸尘头的尺寸可减小。为了保持吸尘头120与待打扫地面接触，塑料顶壳332和/或塑料底壳334中有一个或多个重物330。例如，可使用两个重物，它们在吸尘头120中的位置在其它实施例中可不同。吸尘头120还使用重物330或其它类似方法获得平衡和稳定以通过地面上的门槛或其它障碍物。在一实施例中，吸尘头120包括与驱动电动机组件310和314连成一体的编码器。编码器也可不与驱动电动机组件连成一体。吸尘头120可包括传感器如脏物声波传感器、超声波距离传感器、机械接触式传感器、湿度传感器和霉菌传感器来帮助进行打扫。
吸尘头的四面上可有感知板(sensitized bumpers)或接触传感器伸展在其整个高度、长度和宽度上。这些感知板检测吸尘头是否伸入该房间一物体中。
一实施例包括一与普通箱式真空吸尘器的吸尘嘴类似的吸尘头。该吸尘头120包括一受电动机驱动的拍打式毛刷320。该打扫毛刷组件用一DC电动机供电，从而可在正反两个方向上以各种转速转动以适合于打扫各种地面并克服各种故障。该受电动机驱动的毛刷系统可把长毛绒厚地毯打扫得干干净净。该打扫毛刷组件320做成使得吸尘头120的至少一边可吸去墙上的灰尘。
吸尘头的另一实施例包括一气流驱动、“涡轮”拍打式毛刷。该涡轮毛刷由该箱式真空吸尘器中的风扇产生的气流驱动。与普通箱式真空吸尘器一样，该受气流驱动的子系统无需动力，因此软管和吸尘头无需为该涡轮毛刷供电。该涡轮毛刷适合于打扫薄地毯。
在另一实施例中，吸尘头120可包括一静止毛刷。这是一种最简单的吸尘头，因为它的活动部件数少、体积小。这种吸尘头适合于打扫硬地面如木头地板或铺砖地面。
其它实施例可包括一用于清除液体的真空吸尘器的机构或一完整的拖把系统。这种真空吸尘器包括一紧贴地面的小吸头和控制/风扇模件中的一脏水储槽。拖把系统既需要吸水系统又需要把水和清洗液喷到地面上的喷水系统。此外，控制/风扇模件有一清洗水储槽。
箱110用一共挤压成形的软管组件130与吸尘头120连接，该软管组件可包括一电气配线352中的电力和控制/数据线。电气配线352可装在软管350中，也可紧贴软管350(内表面或外表面)伸展。也可使用标准的传输电力的箱式真空吸尘器软管或拉伸软管。一实施例使用一可使得吸尘头从控制模件移动两米的软管。需要时软管与吸尘头或控制器的接头可包括围绕X、Y和Z轴线中一根轴线或多根轴线的枢轴。
在一实施例中，箱110经控制/数据线与吸尘头120上的一微控制器(未示出)通讯。在另一实施例中，电气配线352直接连接吸尘头120中的电部件(例如电动机和传感器)与箱110中的控制电路，从而吸尘头120中无需控制电路。尽管吸尘头120中无需微控制器，但这一结构随着导线数的增加会变得臃肿。在另一实施例中，使用公知无线技术在箱与吸尘模件之间传送控制信号和传感数据。在一实施例中，不管该机器人是外接电源供电还是电池或燃料电池供电，吸尘头驱动电动机310和314(以及毛刷组件320中的任选电动机)的供电直接从箱110传给吸尘头120中的电动机。此外，吸尘头中的编码器、脏物传感器或其他传感器的传感信息经电气配线352直接传给箱控制器。电气配线352的端头如图3所示。一优选实施例尽可能减少控制器110与吸尘头120之间的导线数。一般使用五根导线，两根用于供电，三根用于传送和接收控制和数据信号。
在另一实施例中，控制器110使用X10之类低成本网络接口连接器和方法直接控制各电动机和收集吸尘头中各传感器的数据。控制模件和吸尘头模件也可使用各种公知技术、包括超声波部件进行无线通讯。
在吸尘头120包括一微控制器的该实施例中，箱控制器110向吸尘头的微控制器发出基本指令，该微控制器对这些指令作出解释后正确控制吸尘头中的所有电动机和传感器。例如，控制器110可指令吸尘头120笔直向前移动12英寸。该微控制器启动驱动机构(例如两驱动轮)，监视编码器直到每轮移动正确距离，然后使电动机停止转动。如超声波或接触传感器检测到一障碍物，该微控制器停下吸尘头120后把存在该障碍物的信息传给控制器110。
在另一实施例中，箱110包括真空和驱动部件，但控制器和传感器可装在一独立控制机器人或第三模件(未示出)上。这些机器人然后用一无线系统通讯。第三模件也可静止不动而不是一移动机器人。
定位、导航、和控制在某些实施例中，自控箱式真空吸尘器100为一两机器人系统，例如见本申请人的同在审理中、相当于美国专利No.＿＿的美国专利申请No.09/449,177。在一实施例中，该真空吸尘器的箱部作为系统控制器(即该引用专利申请的导航机器人)。该箱部中除了机器人和真空部件还有相机和电子器件。吸尘头作为该引用专利申请的功能机器人。两机器人系统与该自控箱式真空吸尘系统的差别在于在该真空吸尘系统中用软管连接两机器人。软管增加了复杂性，但该吸尘头机器人由于在一实施例中无需控制部件而一般比所述功能机器人简单。该真空吸尘系统在这两组件之间还无需无线通讯接口。
图4流程图示出由自控箱式真空吸尘器100进行的导航、定位和控制过程400的一实施例。过程400主要由控制器110进行和操纵。移动机器人很难保持对其位置和方向(定位)进行跟踪。一般来说，定位的计算量最大的部分是移动机器人随着自身的移动跟踪自身的位置。主平台(箱/控制器110)不常移动。它在需要到达一房间的一新部分中进行打扫或改变其位置以跟踪和控制吸尘头时才移动。
相反，一静止不动系统跟踪一移动物体的位置时计算量较小。该自动箱式真空吸尘器100由于多半是吸尘头120而不是箱110移动而所需处理量减小。
导航、定位和控制过程400从起始状态402开始后进到控制器110进行定位以确定其位置的状态404。ACVC 100的一实施例把相机用作主要(光)传感器。控制器110使用与使用界标或其他可用信息的一个或多个定位算法的任何组合相组合的航位推算法跟踪其位置。其它实施例除了光传感器或取代光传感器可使用声波、雷达、激光雷达和红外线传感器。同样，控制器110可使用任何公知的定位方法或各方法的组合而不是使用上述航位推算法和界标识别。定位方法见上述引用专利申请。
进到状态406后，控制器110使用其传感器获知吸尘头120。吸尘头模件120的位置一旦确定，过程400进到状态408，此时控制器110保持不动的同时确定吸尘头120的下一步打扫任务。进到状态410时，控制器110把在状态408确定的任务信息传给吸尘头120。如上所述，任务信息可传给吸尘头120上的一微控制器，也可直接传给吸尘头中的电动机和/或其它部件。然后过程400继续到状态412，指令吸尘头120开动其电动机和/或传感器进行从控制器110收到的任务。进到状态414时，控制器110使用比方说上述引用专利申请所述跟踪算法跟踪吸尘头120。过程400进到状态408时控制器110确定吸尘头的下一项任务。
当箱控制器110要移动时，它在状态416下找到吸尘头的位置并把吸尘头120停止在一已知位置上。此时吸尘头120用作移动控制器110的一已知固定界标。这使得箱控制器110在状态418进行反向跟踪，反向跟踪的计算量也比全定位例行程序小。反向跟踪见上述提及的专利申请。
应该看到，比方说可通过组合各状态或把一任务程序中的各任务组合在一起来改变过程400的某些特定状态和/或状态次序。在吸尘头中有微控制器的实施例中，较高级指令或任务程序可从该控制器传给吸尘头微控制器。过程400还可有其它实施例。
尽管以上详细说明结合各实施例示出、说明和指出了本发明各新颖特征，但应指出，本领域普通技术人员可在本发明范围内对所示装置或过程的形式和细节作出各种省略、替代和改变。在其它实施例中可对该基本设计作出种种改动。本发明范围由所附权利要求而不是由上述说明限定。在权利要求的等同意义和范围内作出的所有改变都包括在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种自控箱式真空吸尘器，包括一吸尘头模件；一与所述吸尘头模件分开的风扇模件，其中所述风扇模件包括一执行导航功能的控制器；以及一连接所述吸尘头模件和所述风扇模件的软管。
2.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件和风扇模件各包括一提供移动性的驱动机构。
3.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述控制器接收相机、声波、激光雷达或红外线传感器至少之一的传感输入数据。
4.根据权利要求2所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述控制器通过一装入所述软管中或紧贴所述软管伸展的有线组件向所述吸尘头模件中的驱动机构提供控制信号。
5.根据权利要求4所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件通过所述有线组件向所述吸尘头模件提供电力。
6.根据权利要求2所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述控制器通过一无线发射机和接收机组件向所述吸尘头模件中的驱动机构提供控制信号。
7.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件包括一有至少一个打扫毛刷的打扫毛刷组件。
8.根据权利要求7所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件还包括一电动机提供动力转动所述打扫毛刷。
9.根据权利要求7所述的自控箱式真空吸尘器，其中用空气驱动所述打扫毛刷转动。
10.根据权利要求7所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述打扫毛刷不转动。
11.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件包括一个或多个电动机向一提供移动性的驱动机构提供动力。
12.根据权利要求11所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件包括一个或多个向所述控制器提供数据的编码器，其中所述数据与各驱动电动机的转动有关。
13.根据权利要求11所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述驱动机构包括所述风扇模件和吸尘头模件至少之一上的驱动轮。
14.根据权利要求11所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述驱动机构包括所述风扇模件和吸尘头模件至少之一上的一履带系统。
15.根据权利要求11所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述控制器通过一无线发射机和接收机组件向所述吸尘头模件中的各电动机提供控制信号。
16.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述吸尘头模件包括向所述控制器提供数据的一个或多个脏物声波传感器、超声波距离传感器、湿度传感器、霉菌传感器或机械接触式传感器。
17.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述吸尘头模件包括至少一个用来把所述吸尘头模件保持在与待打扫表面大致平行接触的位置上的重物。
18.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件包括一与用于连接到一电源插座的电力线。
19.根据权利要求18所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述风扇模件包括一个或多个向所述控制器提供数据的传感器，其中所述数据与所述电力线的位置跟踪有关。
20.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件包括一可充电电池。
21.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件包括一燃料电池。
22.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述导航功能包括定位。
23.根据权利要求22所述的自控箱式真空吸尘器，其中定位包括跟踪吸尘头模件。
24.根据权利要求1所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件包括一驱动一风扇的电动机。
25.一种自控箱式真空吸尘器，包括一吸尘头模件；一与所述吸尘头模件分开的风扇模件，其中，所述风扇模件包括一有导航功能的控制器；一连接所述吸尘头模件和所述风扇模件的软管；以及一连接所述风扇模件与一电源插座、从而向所述风扇模件提供电力的电力线。
26.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件包括一驱动一风扇的电动机。
27.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述电力线随着所述风扇模件的移动放出和收回。
28.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件包括一个或多个向所述控制器提供数据的传感器。
29.根据权利要求28所述的自控箱式真空吸尘器，其中一个或多个传感器中的至少一个传感器用来跟踪所述电力线位置。
30.根据权利要求28所述的自控箱式真空吸尘器，其中，一个或多个传感器包括一个或多个编码器、脏物声波传感器、超声波距离传感器、湿度传感器、霉菌传感器或机械接触式传感器。
31.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述风扇模件通过一沿所述软管轴向伸展的有线组件向所述吸尘头模件供电。
32.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述风扇模件包括一收集由所述吸尘头模件清除的脏物、灰尘和/或垃圾的可拆卸容器。
33.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件包括一具有至少一个打扫毛刷的打扫毛刷组件。
34.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述吸尘头模件还包括一有至少一个推进机构的驱动系统。
35.根据权利要求34所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述吸尘头模件还包括一引导所述吸尘头运动的操纵机构。
36.根据权利要求34所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述控制器向所述吸尘头模件中的至少一个电动机发出控制信号。
37.根据权利要求33所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述吸尘头模件还包括一电动机提供转动所述打扫毛刷的动力。
38.根据权利要求33所述的自控箱式真空吸尘器，其中用空气驱动所述打扫毛刷的转动。
39.根据权利要求33所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述打扫毛刷静止不动。
40.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中，所述风扇模件包括一有至少一个推进机构的驱动系统和一引导所述风扇模件的运动的操纵机构。
41.根据权利要求40所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述控制器向所述推进机构中的至少一个电动机发出控制信号。
42.根据权利要求25所述的自控箱式真空吸尘器，其中所述导航功能包括定位和跟踪。
43.一种自控箱式真空吸尘系统，包括一吸尘头模件；一与所述吸尘头模件分开、有一驱动一风扇的电动机的风扇模件；一连接所述吸尘头模件和所述风扇模件、把灰尘从所述吸尘头模件传送到所述风扇模件的软管；以及一包括一控制器、向所述风扇模件提供导航控制信号的控制器模件。
44.根据权利要求43所述的系统，其中所述吸尘头模件、风扇模件和软管一起构成一真空吸尘器，所述控制器模件与所述吸尘头模件和所述风扇模件分开。
45.根据权利要求43所述的系统，其中所述控制器模件向所述吸尘头模件提供导航控制信号。
46.根据权利要求44所述的系统，其中所述控制器模件可移动。
47.根据权利要求43所述的系统，其中所述控制器模件用来对所述风扇模件和吸尘头模件进行定位和跟踪。
48.根据权利要求43所述的系统，其中所述控制器模件包括一个或多个向所述控制器提供数据的传感器。
49.根据权利要求48所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括相机、声波传感器、激光雷达传感器或红外线传感器至少之一。
50.一种自控箱式真空吸尘方法，包括向风扇模件提供电力；用一软管连接一吸尘头模件与一风扇模件；在所述风扇模件上进行导航功能；以及按照所述导航功能的结果在待打扫表面上推进所述吸尘头模件和风扇模件移动。
51.根据权利要求50所述的方法，其中执行所述导航功能包括对所述风扇模件进行定位。
52.根据权利要求51所述的方法，其中定位还包括跟踪所述吸尘头模件。
53.根据权利要求50所述的方法，其中，还包括在所述风扇模件上接收来自相机、声波传感器、激光雷达传感器或红外线传感器至少之一的传感输入数据。
54.根据权利要求50所述的方法，其中推进所述吸尘头模件包括移动一有至少一个打扫毛刷的打扫毛刷组件。
55.根据权利要求54所述的方法，进一步包括转动所述打扫毛刷。
56.根据权利要求50所述的方法，进一步包括从所述风扇模件用无线方式向所述吸尘头模件提供控制信号。
57.根据权利要求50所述的方法，进一步包括从所述风扇模件通过一沿所述软管轴向伸展的有线组件向所述吸尘头模件提供控制信号。
58.根据权利要求57所述的方法，进一步包括从所述风扇模件通过所述有线组件向所述吸尘头模件提供电力。
59.根据权利要求54所述的方法，进一步包括用气流转动所述打扫毛刷。
60.根据权利要求54所述的方法，其中所述打扫毛刷静止不动。
61.根据权利要求50所述的方法，进一步包括向所述风扇模件提供表示所述吸尘头模件的运动情况的编码数据。
62.根据权利要求50所述的方法，进一步包括把所述吸尘头模件中的一个或多个脏物声波传感器、超声波距离传感器、湿度传感器、霉菌传感器或机械接触式传感器的传感数据提供给所述风扇模件。
63.根据权利要求50所述的方法，进一步包括在所述吸尘头模件中提供至少一个重物保持一与待打扫表面大致平行接触的位置。
64.根据权利要求50所述的方法，进一步包括把所述风扇模件上的一电力线与一电源插座连接。
65.根据权利要求64所述的方法，进一步包括随着所述风扇模件的移动放出或收回所述电力线。
66.根据权利要求65所述的方法，进一步包括跟踪所述电力线位置；以及向所述风扇模件中的一控制器提供指示电力线位置的传感数据。
67.根据权利要求50所述的方法，其中，向所述风扇模件提供电力包括从一内置在所述风扇模件中的电源接收电力。
全文摘要
一种自控箱式真空吸尘器(100)，包括一吸尘头模件(120)、一与该吸尘头模件分开的真空吸尘风扇模件(110)、和一连接该吸尘头模件与该真空吸尘风扇模件的软管组件(130)。该真空吸尘风扇模件包括一对该风扇模件和吸尘头模件执行导航和控制功能(400)的控制器(210、212)。该控制器也可与真空吸尘风扇模件和吸尘头模件分开，并可移动。真空吸尘风扇模件和吸尘头模件各包括一用于推进的驱动系统(202、204、310、314)。吸尘头模件包括一打扫毛刷组件(320)，该打扫毛刷组件可由电动机驱动，也可由空气驱动。吸尘头模件还可包括一与该控制器通讯的微控制器。
文档编号G05D1/02GK1531405SQ02808350
公开日2004年9月22日 申请日期2002年3月15日 优先权日2001年3月16日
发明者布雷特·A·沃勒克, 布雷特 A 沃勒克, A 科塞尔克, 哈维·A·科塞尔克, L 戈拉赫尔, 大卫·L·戈拉赫尔 申请人:幻影自动化机械公司