CN105030151B - 吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸尘器。该吸尘器包括：移动体，能够移动且用于吸入灰尘；跟随体，能够行驶，用于收集由上述移动体吸入的灰尘。上述跟随体包括：图像获取部，用于获取前方的图像；控制部，基于所获取的上述图像，控制上述跟随体跟随上述移动体移动。

Description

吸尘器

本申请要求2014年5月2日向韩国特许厅提交且韩国专利申请号为10-2014-0053668的专利的优先权，其所有内容作为参考援引于本申请。

技术领域

本发明涉及一种吸尘器。

背景技术

吸尘器是用于吸入地板上的灰尘的装置。通常吸尘器包括：吸入机构，形成有用于吸入空气的吸入口；本体，通过用于形成空气吸入流路的软管与上述吸入机构相连接。在上述本体上设置有吸气风扇，该吸气风扇形成负压以使空气从上述吸入口吸入，而且在上述吸入机构或上述本体上设置有积尘部，通过上述软管流入的灰尘集中在该积尘部中。

当使用者移动上述吸入机构时，上述本体跟随上述吸入机构移动。通常上述本体受到来自上述软管的牵引力而被牵拉移动，或者，最近在上述本体上设置有电机，上述电机驱动轮子旋转，使得上述本体借助自身的驱动力实现移动。

而且，还公开有如下的吸尘器：在上述吸入机构上设置有超声波发射装置，在上述本体上设置有超声波接收装置，上述本体基于由上述超声波接收装置接收到的超声波来主动跟随上述吸入机构移动。但是，由于上述超声波接收装置还可以接收被清扫区域内的障碍物或壁部等反射的超声波，所以存在上述本体不能正确地跟随上述吸入机构移动的问题。

发明内容

本发明要解决的课题在于，提供一种跟随体(或本体)主动跟随移动体(或吸入机构)移动且其跟随能力与现有技术相比得到改善的吸尘器。

还有，提供一种上述跟随体在各种清扫区域状况下也能够正确地跟随上述移动体移动的吸尘器。

另外，提供一种如下的吸尘器：根据拍摄清扫区域得到的图像来获取上述移动体的位置信息，上述跟随体基于该位置信息来主动地跟随上述移动体移动。

还有，提供一种减少使用者的移动轨迹和上述跟随体的移动路径之间的干涉的吸尘器。

本发明的吸尘器包括：移动体，能够移动且用于吸入灰尘；跟随体，能够行驶，用于收集由上述移动体吸入的灰尘。上述跟随体包括：图像获取部，用于获取前方的图像；控制部，基于所获取的上述图像，控制上述跟随体跟随上述移动体移动。

而且，上述吸尘器还可以包括配置于上述移动体的标识；上述跟随体还可以包括驱动部，该驱动部以使上述跟随体能够行驶的方式提供驱动力。上述控制部可以包括：标识信息获取模块，基于上述图像上的上述标识的位置，获取实际空间中的上述标识的位置信息；行驶动作设定模块，基于上述位置信息来设定上述跟随体的行驶动作，使得上述跟随体跟随上述移动体移动；行驶控制模块，按照所设定的上述行驶动作来控制驱动部。

上述位置信息可以包括从上述跟随体到上述标识的距离以及上述标识相对于上述跟随体的方向中的至少一种。

上述标识信息获取模块还可以基于上述图像上的上述标识的位置变化，获取实际空间中的上述标识的移动信息；可以基于上述位置信息及上述移动信息来设定上述行驶动作。上述移动信息可以包括从上述跟随体到上述标识的距离变化以及上述标识的移动方向的变化中的至少一种。

上述标识信息获取模块还可以基于上述图像上的上述标识的形状变化，获取实际空间中的上述标识的姿势变化信息；可以基于上述位置信息及上述姿势变化信息来设定上述行驶动作。上述姿势变化信息可以包括与上述标识的旋转运动相关的信息。上述标识可以包括用于构成识别图案的2个标识构成要素。上述标识信息获取模块基于上述图像上的上述2个标识构成要素之间的距离变化，获取实际空间中的上述标识相对于与上述图像获取部的光轴(optical axis)的朝向相垂直的水平轴(horizontal axis)的旋转信息。上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的上述2个标识构成要素之间的上下距离变化，获取实际空间中的上述标识相对于上述水平轴的的旋转信息。

上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的上述2个标识构成要素之间的距离变化，获取实际空间中的上述标识相对于与上述图像获取部的光轴的朝向相垂直的铅垂轴(vertical axis)的旋转信息。上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的上述2个标识构成要素之间的水平距离变化，获取实际空间中的上述标识相对于上述铅垂轴的旋转信息。

上述标识可以包括配置为三角形且用于构成识别图案的3个标识构成要素。上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的由上述3个标识构成要素中的某2个标识构成要素构成的线段和其他1个标识构成要素之间的距离的变化，获取实际空间中的上述标识相对于与上述图像获取部的光轴的朝向相垂直的轴的旋转信息。

上述标识信息获取模块还可以基于上述图像上的由上述3个标识构成要素规定的区域的面积变化，获取实际空间中的上述跟随体与上述标识之间的距离变化信息。

上述标识能够反射周边的光，具有亮度比背景更高的可识别性。还可以包括用于照明上述标识的照明机构。

上述标识可以包括电发光的光源。

上述标识可以包括用于构成识别图案的多个标识构成要素，上述多个标识构成要素中的至少2个标识构成要素的颜色可以互不相同。

上述标识可以包括用于构成识别图案的多个标识构成要素，上述多个标识构成要素中的至少2个标识构成要素的形状可以互不相同。

上述吸尘器还可以包括以位于上述图像获取部的视场内的方式配置于上述跟随体的标识。上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的配置于上述移动体的标识和配置于上述跟随体的标识之间的距离变化，获取实际空间中的上述跟随体与上述移动体之间的距离变化信息，若上述距离变化信息反映上述移动体远离上述跟随体，则可以以使上述跟随体朝向上述移动体前进的方式设定上述行驶动作。

上述标识信息获取模块可以基于上述图像上的配置于上述跟随体的标识

和配置于上述移动体的标识的水平方向位移，获取实际空间中的上述移动体的方向切换信息，可以以使上述跟随体朝向上述移动体所切换的方向切换行驶方向的方式设定上述行驶动作。

上述跟随体还可以包括向前方照射用于形成图案的光的图案光照射部，上述控制部可以包括障碍物信息获取模块，该障碍物信息获取模块基于上述图像上的上述图案的几何(geometry)变化，获取实际空间中的障碍物信息。可以基于上述图像的下部区域内的上述图案的几何变化来获取上述障碍物信息，可以基于上述图像的上部区域内的上述标识的位置来获取上述标识的位置信息。

上述吸尘器还可以包括用于将由上述移动体吸入的灰尘引导至上述跟随体的软管，上述移动体可以包括吸入机构，该吸入机构具有用于吸入灰尘的吸入口，上述跟随体可以包括本体，该本体经由上述软管提供吸力，由此能够从上述吸入口吸入灰尘。

上述吸尘器还可以包括随着上述移动体的移动而位移的标识，上述控制部可以基于上述图像上的上述标识的位置来控制上述跟随体的行驶动作。上述吸尘器还可以包括用于将由上述移动体吸入的灰尘引导至上述跟随体的软管，上述移动体可以包括吸入机构，该吸入机构具有用于吸入灰尘的吸入口，上述跟随体可以包括本体，该本体经由上述软管提供吸力，由此能够从上述吸入口吸入灰尘，上述标识可以配置于上述吸入机构及上述软管中的至少一个。

上述吸入机构可以包括：吸入部，形成有用于吸入灰尘的吸入口；吸气管，从上述吸入部延伸而成，用于形成供从上述吸入口吸入的灰尘移动的通道；手把，配置于上述吸气管的上部，使用者为了使上述吸入机构移动而握持该手把。上述标识可以配置于上述手把。上述吸尘器还可以包括以位于上述图像获取部的视场内的方式配置于上述本体的标识，上述控制部可以基于上述图像上的配置于上述本体的标识和配置于上述手把的标识之间的距离变化，来控制上述本体跟随上述手把行驶。

附图说明

参考下面的附图，对本发明的实施例进行详细的描述，在这些附图中，对相同的部件标注了相同的附图标记。

图1是示出了本发明的一实施例的吸尘器的图。

图2是示出了本体跟随吸入机构移动的情形的图。

图3是示出了拍摄清扫区域得到的图像上的标识的图。

图4是用于参照说明图像上的标识的位置根据本体与标识之间的距离变化而变化的情形的示意图。

图5是示出了图像上的标识的形状随着实际空间中的标识的姿势变化而变化的图。

图6是示出了本发明的一实施例的吸尘器的主要部分的结构的框图。

图7是示出了标识的位置的一实施例的图。

图8是示出了图7所示的图像上的多个标识的位置随着吸入机构的移动而变化的图。

图9是示出了标识的位置的另一实施例的图。

图10是示出了标识的结构的多个实施例的图。

图11及图12是示出了所获取的图像上的标识的形状随着图10的(c)所示的标识的姿势变化而变化的图。

图13是用于参照说明能够配置标识的多个部位的图。

图14及图15是示出了标识的结构的多个其他另一实施例的图。

图16是示出了本发明的另一实施例的吸尘器的图。

图17是示出了本发明的另一实施例的吸尘器拍摄得到的图像的图。

图18是示出了图案光照射部的照射范围的示意图。

图19是示出了本发明的另一实施例的吸尘器的主要部分的结构的框图。

具体实施方式

通过下面结合附图来进行的对各实施例的说明，实现这些实施例的优点、特征和方法会变得更加明确。然而，这些实施例并不仅限定于所公开的实施例，而可以以不同的模式实现。这些实施例也给本领域的技术人员提供了完善的信息公开和公知范围内的技术。在本说明书中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是示出了本发明的一实施例的吸尘器的图。图2是示出了本体跟随吸入机构移动的情形的图。图3是示出了拍摄清扫区域得到的图像上的标识的图。图4是用于参照说明图像上的多个标识的位置根据本体与标识之间的距离变化而变化的情形的示意图。图5是示出了图像上的多个标识的形状随着实际空间中的多个标识的姿势变化而变化的图。图6是示出了本发明的一实施例的吸尘器的主要部分的结构的框图。

本发明的一实施例的吸尘器包括：移动体，能够移动且用于吸入灰尘；跟随体，能够行驶，用于收集由上述移动体吸入的灰尘。上述跟随体包括：图像获取部220，用于收取周边的图像；控制部230，基于所获取的上述图像，控制上述跟随体跟随上述移动体行驶。参照图1，上述移动体可以为吸入机构100，上述跟随体可以为本体200。下面，举例说明上述移动体为吸入机构100且上述跟随体为本体200的情形。

参照图1，本发明的一实施例的吸尘器可以包括吸入机构100和本体200。吸入机和构100和本体200通过软管300相连接，由吸入机构100吸入的空气经由软管300吸入至本体200。本体200可以具有集尘筒(未图示)，该集尘筒用于收集漂浮在经由软管300流入的空气中的灰尘。在吸入机构100形成有用于吸入外部空气的吸入空气口(未图示)，本体200能够通过软管300来提供吸力以使外部空气从上述吸入口吸入。吸入机构100借助使用者的动作沿着地板移动。

吸入机构100可以包括：吸入部120，以用于吸入灰尘的吸入口与清扫区域的地板相向的方式形成；吸气管130，从吸入部120延伸而成，用于形成供从上述吸入口吸入的灰尘移动的通道；手把140，位于吸气管130的上部。使用者以握持手把140的状态进行推或拉的动作，由此使吸入机构100移动。

吸气管130用于形成供由吸入部120吸入的空气移动的通道。吸气管130可以包括：下部管131，与吸入部120相连接；上部管132，能够滑动地与下部管131相连接。上部管132能够沿着下部管131滑动，由此可以改变吸气管130的整体长度。手把140优选位于比清扫时的使用者的腰部更高的位置，本实施例中设置于上部管132。

软管300通过与吸气管130相连接的一端来实现空气的流入，并通过与本体200相连接的另一端来实现空气的排出。软管300可以包括柔软的部分310，该柔软的部分310随着吸入机构100的移动而会发生弯曲。根据使用者的操作，吸入机构100相对于本体200的位置会发生变化，但由于吸入机构100在软管300的长度范围内移动，所以吸入机构100与本体200之间的距离不可能会达到规定距离以上。

软管300包括与本体200相连接的本体连接部320。本体连接部320为刚体，与本体200成为一体而移动。本体连接部320可以以能够分离的方式与本体200相结合。

本体200可以包括：外壳211，用于形成外观；至少一个轮子212、213，以能够旋转的方式设置于外壳211。利用轮子212、213，本体200不仅能够进行直线前进，而且能够切换方向。在本实施例中，外壳211的左右两侧分别设置有左轮212和右轮213，借助左轮212和右轮213的转速差来切换方向。

本体200可以包括用于使左轮212和右轮213旋转的驱动部250，驱动部250可以包括至少一个电机。根据不同的实施例，可以具有分别驱动左轮212和右轮213的一对电机，也可以具有一个电机和用于将上述电机的驱动力传递至左轮212和右轮213的动力传递机构。在采用前者的情况下，借助各电机的转速差来切换本体200的方向，在采用后者的情况下，借助基于上述动力传递机构的左轮212和右轮213的转速差来切换本体200的方向。

本体200可以包括吸力提供部240。吸力提供部240可以包括风扇电机(未图示)和借助上述风扇电机旋转的风扇(未图示)，用于形成负压以使吸入机构100能够吸入外部空气。上述风扇电机运行时会受到控制部200的吸入控制模块234的控制。吸力提供部240可以设置于外壳211内，另外，在外壳211内也可以设置有用于收集经由软管300吸入的灰尘的集尘筒(未图示)。

吸入机构100可以包括操作部110。操作部110用于接收使用者所输入的各种控制指令，尤其是，能够通过操作部110来控制吸力提供部240的运行。操作部110优选配置于使用者在握持手把140的状态下能够利用大拇指来进行操作的位置，基于这样的想法，在本实施例中配置于手把140上，但并不仅限定于此。吸入控制模块234可以根据通过操作部110输入的控制指令，来控制吸力提供部240的运行。

图像获取部220获取本体200周边的图像，优选获取本体200的前方(或行驶方向)的图像。图像获取部220可以包括摄像头，优选包括能够获取数码图像的数码摄像头。上述数码摄像头的镜头的光轴(O，参照图4，Optical axis)可以朝向本体200的前方。

控制部230基于由图像获取部220获取的图像，控制本体200跟随移动体100行驶。控制部230可以包括标识信息获取模块231、行驶动作设定模块232、行驶控制模块233及/或吸入控制模块234。以后再对这些模块进行详细说明。

另一方面，本体200的移动可以区分为被来自使用者的牵引力牵拉移动的被动移动和电机驱动轮子212、213旋转的主动移动。下面所述的“跟随”或“主动跟随”是指本体200的主动移动。

驱动部250可以包括用于将电机的驱动力传递至轮子212、213的离合器，上述离合器工作时使上述电机的驱动力传递至轮子212、213，由此使本体200主动移动。本体200的被动移动，在上述电机的驱动力的传递被解除的状态下才可以实现。

本发明的一实施例的吸尘器可以包括随着吸入机构100的移动而位移的标识M。控制部230基于由图像获取部220获取的图像上的标识M的位置(或姿势)，来控制本体200的行驶动作。图像获取部220在本体200行驶的过程中反复地获取图像，在这样的情况下，控制部230在本体220行驶的过程中，也能够基于所获取的各上述图像来控制本体200的行驶动作。因此，即使标识M的位置或姿势在本体200行驶的过程中发生变化，控制部230也能够借助图像检测到这些变化并重新对本体200的行驶动作进行设定，本体200按照重新设定的行驶动作来进行动作，所以能够持续地追随标识M。

参照图3至图5，在使用者通过使吸入机构100移动来打扫地板的过程中，标识M随着吸入机构100的移动而一起移动，所以由图像获取部220获取的图像(下面，称之为“获取图像”)上的标识M的位置(参照图4)或姿势(参照图5发生变化。

更详细地说，获取图像上的标识M的位置能够反映实际空间中的标识M的位置信息。上述位置信息可以包括与本体200与标识M之间的距离或标识M相对于本体200的方向相关的信息。标识信息获取模块231基于由图像获取部220获取的图像上的标识M的位置，能够获取实际空间中的标识M的位置信息。

由于图像获取部220的视场是固定的，而且在实际空间中的从地板到标识M的高度实质上不会发生大的变化，所以图像中的标识M在上下方向上的位置反映实际空间中的本体200和标识M之间的距离。举例说，在上述图像中的位于光轴O的上侧的区域，标识M的位置越靠近下侧，在实际空间中的标识M越远离本体200。可以事先将图像上的坐标以及从本体200到与该坐标相对应的实际空间中的位置的距离，建立对应关系来存储为数据库，标识信息获取模块231基于上述数据库来获取与标识M的距离信息。

另外，图像中的标识M在左右方向上的位置反映实际空间中的标识M相对于本体200的方向。举例说，在图像上的标识M以经过光轴O的铅垂线为基准位于左侧的情况下，实际空间中的标识M位于本体200的左侧，与此相反，位于右侧的情况下，实际空间中的标识M位于本体200的右侧。可以事先将图像上的坐标以及从本体200朝向与上述坐标相对应的实际空间中的位置的方向，建立对应关系来存储为数据库，标识信息获取模块231基于上述数据库来获取标识M相对于本体200的方向信息。

行驶动作设定模块232基于上述位置信息来设定本体200的行驶动作，使得本体200能够跟随吸入机构100移动。如上所述，上述位置信息可以包括本体200与标识M之间的距离信息及/或标识M相对于本体200的方向信息，所以可以按照基于上述距离信息及/或方向信息来求出的本体200所要移动的距离及/或所要移动的方向来设定所以上述行驶动作。

行驶控制模块233可以根据所设定的上述行驶动作来控制本体200的行驶。行驶控制模块233控制驱动部250，使得本体200按照所设定的上述行驶动作移动，从而能够跟随吸入机构100移动。此时，本体200的移动并不是必须到达吸入机构100处。由于通常在本体200和吸入机构100之间站着使用者，所以本体200只要移动到与吸入机构100想个规定距离的位置即可。举例说，在软管300的长度为1米(m)的情况下，可以使本体200移动至与吸入机构100相隔40至60厘米(cm)左右的位置后停止。在此，本体200和吸入机构100之间的距离以在地板上进行测定的距离为准，该距离可以基于图像上的标识M的位置来求出。

参照图4，获取图像上的标识M的位置变化反映实际空间中的标识M的移动。举例说，如图4所示，实际空间中的标识M越远离本体200，在图像中位于光轴O的上侧的区域，标识M的位置越靠下侧。标识信息获取模块231基于图像上的标识M的位置变化，可以获取实际空间中的标识M的移动信息。理所当然地，上述移动信息不仅包括本体200与标识M之间的距离变化，还可以包括标识M的移动方向的变化。

参照图4，在图像获取部220的视场S内，标识M的位置越远离本体200，获取图像上的标识M的位置越靠下侧。但是，这样的情况为标识M位于图像获取部220的光轴O的上侧的情况，与此相反，在标识M位于图像获取部220的光轴O的下侧的情况下(举例说，标识M沿着地板移动的情况下)，标识M越远离本体200，获取图像上的标识M的位置越靠上侧。

标识信息获取模块231从获取图像中提取标识M，来获取标识M的移动信息。行驶动作设定模块232基于上述移动信息，来设定本体200靠近标识M的行驶动作或行驶路径。

与如上所述的基于图像上的标识M的位置来控制本体200的行驶的情形同样地，行驶动作设定模块232可以基于上述移动信息来设定本体200的行驶动作，行驶控制模块233按照所设定的上述行驶动作来控制驱动部250，使得本体200能够跟随吸入机构100移动。

参照图5，获取图像上的标识M的形状会根据实际空间中的标识M的不同姿势而发生变化，此时，标识M的姿势会根据配置有标识M的部分的移动形态而发生变化。上述移动形态可以包括俯仰(pitching)运动、横摆(yawing)运动、侧倾(rolling)运动。在标识M设置恰当的情况下，能够借助获取图像上的标识M的形状变化来推算出标识M或配置有标识M的部分的移动形态。

举例说，如图5所示，以标识M为基准定义X'Y'Z'三维移动直角坐标系(右手定则)，并假设朝向-X'方向观察时能够看到标识M。在此，俯仰运动为Y'轴旋转(绕Y'轴的旋转，其他类同)，如图所示，俯仰运动会使观察到的标识M的Z'方向的长度发生变化。横摆运动为Z'轴旋转，如图所示，观察到的标识M的Y'方向的长度发生变化。侧倾运动为X'轴旋转，如图所示，观察到的标识M发生了旋转。

标识信息获取模块231基于获取图像上的标识M的形状变化，还可以获取实际空间中的标识M的姿势变化信息。在这样的情况下，行驶动作设定模块232可以基于上述姿势变化信息来设定行驶动作，行驶控制模块233控制驱动部250以使本体200按照所设定的行驶动作进行行驶。关于上述姿势变化信息，以后参照图11至图12来进行详细说明。

图7是示出了标识的位置的一实施例的图。图8是示出了图7所示的图像上的多个标识的位置随着吸入机构的移动而变化的图。参照图7至图8，吸尘器可以包括：第一标识Ma，配置于吸入机构100；第二标识Mb，配置在位置相对于本体200或本体200固定的部分。第二标识Mb优选配置在与吸入机构100的移动或软管300的变形无关地始终位于图像获取部220的视场内的位置。在本实施例中，第一标识Ma配置于吸气管130的上部管132，第二标识Mb配置于软管300的本体连接部320，但并不仅限定于此。

在如图8的(a)所示那样获取图像上出现第一标识Ma和第二标识Mb的状态下，若吸入机构100远离本体200，则如图8的(b)所示，获取图像上的第二标识Mb的位置不变，而第一标识Ma的位置向下侧移动(h2<h1)，从而使第一标识Ma和第二标识Mb之间的距离减少。

图8的(c)示出了实际空间中的吸入机构100从如图8的(a)所示的位置向右侧移动的情形。标识信息获取模块231基于这样的获取图像上的第一标识Ma的位移或第一标识Ma和第二标识Mb之间的位置关系的变化，能够获取与实际空间中的吸入机构100和本体200之间的距离变化及/或吸入机构100相对于本体200的移动方向相关的信息。

尤其是，获取图像上的第一标识Ma的位置反映实际空间中的第一标识Ma和本体200之间的距离，所以标识信息获取模块231可以获取获取图像上的第一标识Ma的位置信息，并基于该位置信息推算出本体200与吸入机构100之间的距离。

另一方面，由于在进行清扫时虽吸入机构100始终放置于地板上，但吸气管130可能会以地板为基准进行转动(pivot)，所以即使在吸入机构100实际上不移动的情况下，获取图像上的第一标识Ma也可能会在上下方向上移动。因此，在这样的情况下，标识信息获取模块231所求出的本体200和吸入机构100之间的距离可能相对于实际距离具有误差，但在通常状况下，使用者以吸入空气口与清扫区域的地板相向的状态在吸入部120的后方位置握持手把140，所以地板和第一标识Ma之间的高度几乎恒定不变，而且，即使是第一标识Ma的高度因吸气管130的转动动作而改变，其位移范围也是有限的，所以能够以足够的正确度控制本体200的主动跟随动作。

标识信息获取模块231基于获取图像上的第一标识Ma和第二标识Mb之间的距离变化，能够获取实际空间中的吸入机构100与本体200之间的距离变化信息，若上述距离变化信息反映吸入机构100远离本体200(参照图8的(b))，则行驶动作设定模块232以使本体200朝向吸入机构100前进的方式设定行驶动作，行驶控制模块233按照所设定的上述行驶动作(前进)来控制驱动部250。

标识信息获取模块231基于获取图像上的第一标识Ma相对于第二标识Mb的水平方向位移，能够获取实际空间中的吸入机构100的方向切换信息，在这样的情况下，行驶动作设定模块232以使本体200朝向吸入机构100所切换的方向切换行驶方向的方式进行设定，行驶控制模块233按照所设定的上述行驶动作(方向切换)来控制驱动部250。

图9是示出了标识的位置的另一实施例的图。参照图9，标识M可以配置于吸入机构100，尤其可以配置于吸入机构100的上端部。在本实施例中，标识M配置于手把140，但并不仅限定于此。考虑到清扫时的使用者通常的移动轨迹，优选将标识M配置于尽可能频繁地暴露于图像获取部220的视场内的部位(即，不易被使用者遮挡的区域)，基于这样的想法，由于在握持手把140的使用者的手自然地位于使用者的胴体侧方时，手把140会暴露于图像获取部220的视场内，所以标识M适合配置于手把140。

图10是示出了标识的结构的多个实施例的图。参照图10，标识M可以形成为各种识别图案。下面，将构成上述图案的点、线面等要素定义为标识构成要素。标识应具有明显与背景区分开的可识别性，这样的可识别性越不受周围照明的影响越好。标识可以将如点、线、轮廓(countour)、面积或它们的组合的特征作为标识构成要素。

若考虑与背景的可识别性，则标识M优选比背景更亮。基于这样的想法，标识M可区分为反射标识和自发光式标识，该反射式标识通过反射周边的光，从而具有比背景更高亮度的可识别性，该自发光式标识自己发出光。

反射式标识M，是将高反射涂料印刷在安装对象物的表面而成的，或者，是由高反射材料形成的，粘附于上述安装对象物的表面来使用。反射式标识具有安装位置不会受到限制的优点。然而，反射式标识M的可识别性在低照度环境下变差，所以优选还具有用于对标识M进行照明的照明机构。上述照明机构可以设置于本体200，并对前方进行照明。

自发光式标识M具有电发光的光源，上述光源可以为LED(Light Emitting Diode：发光二极管)或红外线光源。自发光式标识具有在低照度环境下也能够进行识别的优点。

图10示出了由具有轮廓的点构成的多个个标识构成要素，图10的(a)示出了标识由1个标识构成要素构成的情形，图10的(b)示出了标识由2个标识构成要素构成的情形，图10的(c)示出了标识由配置为三角形的3个标识构成要素构成的情形。下面，为了便于说明，假设各上述标识构成要素为点。

配置有标识的部分的自由度(dof，degree of freedom)越大，获取图像上的标识的位置或形状的变化就越复杂，因此，在设计标识的图案时，应考虑要配置上述标识的部分所具有的自由度。

基于这样的想法，由于图10的(a)中的标识由1个点构成，所以通过获取图像来能够了解的标识的移动，仅限于基于点的坐标的移动(translation)。

由于图10的(b)的标识由2个点构成，所以还可以基于2个点之间的距离变化，来了解标识的旋转(rotation)运动。举例说，能够了解上面参照图5来叙述过的俯仰运动和横摆运动。

由于图10的(c)的标识由3个点构成，所以还可以了解侧倾运动，而且还能够借助由3个点形成的三角形的面积变化来了解相似性(similarity)，从而能够推算出因变焦(zooming)等而发生的面积变化。

若构成标识的标识构成要素的数目越多，则能够了解由标识或配置有标识的部分呈现的越大的自由度的移动，所以优选根据所要了解的移动，由恰当数量的标识构成要素构成标识。

图11至图12是示出了获取图像上的标识的形状随着如图10的(c)所示的标识的姿势变化而变化的图。图11的(a)示出了获取图像上的如图10的(c)所示那样由M1、M2、M3的3个标识构成要素(下面，举例点的情形)构成的标识。所示出的X、Y、Z为三维直角坐标系(右手定则)的各轴线，获取图像相当于YZ平面。下面，举例说明标识M配置于手把140的情形。在标识M由2个以上的标识构成要素构成的情况下，标识信息获取模块232基于在获取图像中沿着上下方向配置的2个标识之间的上下距离变化，能够获取实际空间中的上述标识相对于与图像获取部220的光轴(optical axis)的朝向相垂直的水平轴(horizontal axis)的旋转信息。尤其是，在标识M包括3个标识构成要素M1、M2、M3的情况下，标识信息获取模块231基于由3个标识构成要素M1、M2、M3中的某2个的标识构成要素M1、M2构成的线段与其他1个标识构成要素M3之间的距离变化，能够获取实际空间中的上述标识相对于与上述图像获取部的光轴的朝向相垂直的轴(举例为水平轴Y)的旋转信息。图11的(b)示出了获取图像上的因手把140俯仰运动(Y轴旋转)而变化的标识M的相位，从该图可知，将标识构成要素M1和M2连接而成的直线与标识构成要素M3之间的距离从L2变为L2'。标识信息获取模块231基于这样的距离变化，能够获取与手把140的Y轴旋转角度相关的信息。

图11的(c)示出了获取图像上的因手把140的横摆运动(Z轴旋转)而变化的标识M的相位，从该图可知，标识构成要素M1和M2之间的距离从L1变为L1'。标识信息获取模块231基于2个标识构成要素M1、M2之间的距离变化，能够获取与手把140的Z轴旋转角度相关的信息。更加详细地说，Z轴相当于实际空间中的与图像获取部220的光轴O的朝向相垂直的铅垂轴(vertical axis)，标识信息获取模块231基于获取图像上的2个以上的标识构成要素中的某2个标识构成要素M1、M2之间的水平距离的变化，能够获取实际空间中的标识M相对于上述铅垂轴(Z)的旋转信息。

图11的(d)示出了获取图像上的因手把140的侧倾运动(X轴旋转)而变化的标识M的相位，从该图可知，多个标识构成要素M1、M2、M3在维持彼此之间的相对位置的状态下整体发生了旋转。标识信息获取模块231根据标识构成要素的旋转角度，能够获取与手把140的X轴旋转角度相关的信息。

图12是示出了利用由3个标识构成要素构成的标识M来能够了解到的图案的相似性的图，图12的(a)示出了获取图像上的由3个标识构成要素形成的三角形，图12的(b)示出了标识M远离本体200的同时侧倾而发生变化的状态。从该图可知，获取图像上的由3个标识构成要素规定的区域即三角形的面积从A变为A'。

就由3个标识构成要素构成的标识M而言，根据上面参照图11至图12来叙述的各种移动及获取图像上的标识M的位置，能够取得本体200与手把140之间的距离，还根据标识M整体移动的位移，能够取得手把140相对于本体200的移动方向。

参照图13，标识M可以配置于手把140、吸气管130、吸入部120或软管300(附图中分别标注为手把式标识、吸气管式标识、吸入部式标识、软管式标识)。进而，标识M也可以粘附于使用者的身体，举例说，也可以采用臂带的形态(图13中的臂带式标识)。

图14至图15是示出了标识的结构的多个其他另一实施例的图。参照图14，标识M可以包括彼此不同颜色标识构成要素。这样的方式的标识，能够使标识信息获取模块231获取与标识的相位变化相关的更加正确的信息。如图14的(a)所示的标识由1个灰色的标识构成要素M1和2个黑色的标识构成要素M2、M3构成且呈等腰三角形，而且灰色的标识构成要素M1和黑色的标识构成要素之间的距离(M1和M2之间的距离或M1和M3之间的距离)，不等于2个黑色的标识构成要素M2、M3之间的距离。在该图中，比较示出了如下两种情形：使灰色的标识构成要素M1的位置随着上述标识的俯仰运动而发生变化，从而使各个标识构成要素M1、M2、M3分别位于正三角形的各个顶点，然后使标识重新向+X轴旋转45度(+X，侧倾45度)的情形和向-X轴侧倾45度(-X，侧倾45度)的情形。从该图可知，不管标识向+X轴旋转45度的情形还是向-X轴旋转45度的情形，各标识构成要素都配置为正三角形，但由于M1的颜色与M2或M3的颜色不同，所以能够了解标识在这俩种情形下的旋转方向。与此相反，若如图14的(b)所示那样多个标识构成要素的颜色均相同，则在俯仰和侧倾结束后的最终状态下的标识的形状，就两种情形而言相同或非常类似，所以标识信息获取模块231很难正确地了解标识的侧倾方向。因此，对各标识构成要素分别赋予颜色，从而也能够了解仅通过各标识构成要素的配置形状难以区分的标识的姿势变化。

标识可以包括具有互不相同的形态的多个标识构成要素，在这样的情况下，也与赋予颜色的情形同样地在多个标识构成要素的配置关系的基础上还追加了形态特性，所以能够由标识信息获取模块231获取的信息会变多。

标识M可以为多个。在这样的情况下，多个标识可以具有互不相同的特征。这样的特征包括如上所述那样的结构性特征(举例说，多个标识构成要素的配置形状)、标识或标识构成要素的形态差异、对多个标识构成要素所赋予的颜色的差异等，标识信息获取模块231基于利用获取图像来获取的多个标识的位置、移动、形状的变化等信息，能够推算出安装有标识的吸尘器的各部分的移动。图15就是示出了这样的例子，示出了多个标识构成要素中形态和颜色存在差异的2个标识中的一个配置于手把140而另一个配置于软管300的情况下的各获取图像(参照图15的(a))。在清扫过程中，手把140和软管300随着吸入机构100的移动而移动，使得多个标识之间的位置关系从获取图像(b)变为获取图像(c)。在这样的情况下，标识信息获取模块231基于多个标识所具有的互不相同的特征来对多个标识进行识别，并基于获取图像上的各标识的位置、移动、形状的变化，来推算出手把140和软管300的移动形态。

在如上所述的各实施例中，基于获取图像上的标识的相位信息来了解吸入机构100的移动。但是，与此不同地，标识信息获取模块231也可以对获取图像上的使用者进行检测。形成有基于人体所具有的特性(举例说，从一个胴体延伸的两条腿)的规定的模板(template)，标识信息获取模块231从标识获取图像中提取符合规定的模板(举例说，由人体所具有的多个特征形成的形状)的形状，由此能够获取使用者的位置信息。在这样的情况下，行驶动作设定模块232基于上述使用者的位置信息，以使本体200跟随使用者移动的方式设定行驶动作，行驶控制模块233基于所设定的上述行驶动作来控制驱动部250。

图16是示出了本发明的另一实施例的吸尘器的图。图17是示出了本发明的另一实施例的吸尘器拍摄得到的图像的图。图18是示出了图案光照射部的照射范围的示意图。图19是示出了本发明的另一实施例的吸尘器的主要部分的结构的框图。

参照图16至图19，本体200还可以包括图案光照射部260。图案光照射部260可以包括光源和图案生成单元(OPPE：Optical Pattern Projection Element)。从上述光源入射的光透过上述图案生成单元，由此生成恒定的图案光(下面称之为“图案光”)。上述光源可以为激光二极管(Laser Diode，LD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等。另外，激光在单色性、直线前进性(方向性)及连接特性上优于其他光源，所以能够实现高精度的距离测定，尤其是，由于在利用红外线或可见光来进行距离测定时，存在根据对象物的颜色和材质等因素而测定精度上可能会出现大的偏差的问题，所以上述光源优选为激光二极管。上述图案生成单元可以包括镜头，光罩(Mask)或DOE(Diffractive optical element：衍射光学元件)。由上述图案生成单元生成的图案可以由点、线、面等图案构成要素构成。

图案光照射控制模块235用于控制图案光照射部260。图案光照射控制模块235不仅能够在本体200开始行驶之前控制图案光照射部260照射图案光，而且也能够在本体200行驶的过程中控制图案光照射部260照射图案光。

参照图18，图案光照射部260可以朝向本体200的前方照射规定图案的光。尤其是，优选使图案光的照射方向稍微指向下方，使得图案光能够照射至清扫区域的地板。为了形成用于了解障碍物的距离的视场角，图案光的照射方向和图像获取部220的光轴O可以彼此不平行而形成规定角度θ。图18中的障碍物探测区域表示利用所照射的图案光来能够探测到障碍物的区域，能够探测到障碍物的最大距离优选比软管300的长度短，进一步优选地，能够探测到障碍物的最大距离未达到使用者通常站立的位置。

控制部230还可以包括障碍物信息获取模块236。参照图17，障碍物信息获取模块236在获取图像上沿着水平方向依次对各点的亮度进行比较，由此能够提取出由多个点中比周边亮规定等级以上的各点形成的图案P。获取图像的下部区域LA为图案光能够照射到的区域，障碍物信息获取模块236在下部区域LA中提取图案P，并基于所提取的图案P来获取清扫区域内的障碍物信息。上述障碍物信息可以包括与障碍物的位置、本体200与障碍物之间的距离、障碍物的宽度或高度等相关的信息。下部区域LA优选为位于图像获取部210的光轴O的下侧的区域。另外，获取图像的上部区域UA为用于提取标识M的区域，优选为位于图像获取部210的光轴O的上侧的区域。

控制部230，尤其是障碍物信息获取模块236基于获取图像上的上述图案的几何(geometry)变化(举例说，形态或各图案构成要素之间的相对位置等的变化)，能够获取实际空间中的障碍物信息。在本实施例中，图案光照射部260照射水平线段P的图案光，水平线段P的形态根据图案光所照射到的清扫区域的状况或障碍物的状况而可能会发生变形。如图17中的获取图像所示，变形的线段P包括线段在壁部和地板的交界处弯折的点F1、沿着壁部延伸的射线F3、线段在与障碍物的交界处弯折的点F2、线段顺着障碍物的表面的形状发生变形的部分F4等特征。障碍物信息获取模块236基于从获取图像提取出的图案所具有的各种上述特征，能够获取障碍物信息。

由于图案光照射部260的照射方向是固定的，所以若向不存在障碍物的区域照射图案光，则获取图像上的图案的位置始终恒定不变。下面，将此时的获取图像称为基准获取图像。可以基于三角测量法来事先求出基准获取图像上的图案的位置信息。如果将基准获取图像上构成图案的任意的图案构成要素Q的坐标设为Q(Yi，Zi)，那么能够事先通过三角测量法来求出从本体200到与Q对应的位置为止的距离值Li(Q)。还有，向障碍物所在的区域内照射图案光来取得的获取图像上的图案构成要素Q的坐标Q'(Yi'，Zi')，是上述基准获取图像上的Q的坐标Q(Yi，Zi)移动后的坐标。障碍物信息获取模块236通过对Q及Q'的坐标进行比较，来能够获取障碍物的宽度、高度或离障碍物的距离等障碍物信息。尤其是，根据构成图案的水平线弯曲的视场角或程度，能够获取障碍物的宽度、形状或离障碍物的距离，而根据水平线的上下移动位移或铅垂线的长度，能够获取障碍物的高度。

行驶动作设定模块232基于由标识信息获取模块231获取的标识的位置、移动、姿势的变化等标识信息、由障碍物信息获取模块236获取的障碍物信息，来设定本体200能够避开障碍物而跟随标识M移动的行驶动作或行驶路径。

行驶控制模块233以使本体200按照由行驶动作设定模块232设定的行驶动作或行驶路径行驶的方式控制驱动部250，从而能够使本体200不与障碍物碰撞且跟随吸入空气机构100移动。

本发明的吸尘器具有如下效果：跟随体(或本体)能够主动跟随移动体(或吸入机构)移动，而且其跟随能力与现有技术中的利用超声波的方式相比得以改善。

另外，还具有如下效果：在各种清扫区域状况下，都能够使上述跟随体正确地跟随上述移动体移动。

还有，由于能够利用拍摄清扫区域得到的图像来直接获取与移动体的移动相关的信息，所以与基于超声波等间接地推算出上述移动体的移动的方式相比，能够使跟随体以显著提高的正确度跟随上述移动体移动。

虽然参照上述的多个实施例对本发明进行了说明，但应该理解的是，本领域技术人员可想到的其他诸多改进和实施例都会属于本发明所公开的精神和原理范围内。更具体地讲，在本发明的说明书/附图及权利要求书的范围内，能够对本发明主题的设备的部件及/或设置方式进行各种变形和改进。对部件及/或设置方式，除了能够进行各种变形之外，显而易见地，本领域技术人员还可以进行各种替代性的改进。

Claims (12)

1.一种吸尘器，其特征在于，

包括：

移动体，能够移动且用于吸入灰尘，配置有标识，以及

跟随体，能够行驶，用于收集由上述移动体吸入的灰尘；

上述跟随体包括：

图像获取部，用于获取周边的图像，

控制部，基于所获取的上述图像，控制上述跟随体跟随上述移动体移动，以及

驱动部，提供驱动力以使上述跟随体能够行驶；

上述控制部包括：

标识信息获取模块，基于上述图像上的上述标识的形状变化，获取实际空间中的上述标识的姿势变化信息，基于上述图像上的上述标识的位置，获取实际空间中的上述标识的位置信息，

行驶动作设定模块，基于上述姿势变化信息及上述位置信息来设定上述跟随体的行驶动作，使得上述跟随体跟随上述移动体移动，以及

行驶控制模块，按照所设定的上述行驶动作来控制上述驱动部，

上述姿势变化信息包括与上述标识的旋转运动相关的信息，

上述标识包括用于构成识别图案的3个标识构成要素，由这3个标识构成要素形成三角形，

上述标识信息获取模块基于上述图像上的上述3个标识构成要素中的某2个标识构成要素之间的距离变化，获取上述标识相对于与上述图像获取部的光轴的朝向相垂直的铅垂轴的旋转信息，并基于由上述某2个标识构成要素构成的线段和其他1个标识构成要素之间的距离变化，获取实际空间中的上述标识相对于与上述图像获取部的光轴的朝向相垂直的水平轴的旋转信息。

2.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，上述位置信息包括从上述跟随体到上述标识的距离以及上述标识相对于上述跟随体的方向中的至少一种。

3.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，上述标识信息获取模块还基于上述图像上的由上述3个标识构成要素规定的区域的面积变化，获取实际空间中的上述跟随体与上述标识之间的距离变化信息。

4.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，上述标识能够反射周边的光，具有亮度比背景更高的可识别性。

5.如权利要求4所述的吸尘器，其特征在于，还包括用于照明上述标识的照明机构。

6.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，上述标识包括电发光的光源。

7.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，

上述3个标识构成要素中的至少2个标识构成要素的颜色互不相同。

8.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，

上述3个标识构成要素中的至少2个标识构成要素的形状互不相同。

9.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，

上述跟随体还包括向前方照射用于形成图案的光的图案光照射部，

上述控制部包括障碍物信息获取模块，该障碍物信息获取模块基于上述图像上的上述图案的几何变化，获取实际空间中的障碍物信息。

10.如权利要求9所述的吸尘器，其特征在于，

基于上述图像的下部区域内的上述图案的几何变化来获取上述障碍物信息，

基于上述图像的上部区域内的上述标识的位置来获取上述标识的位置信息。

11.如权利要求1所述的吸尘器，其特征在于，

上述吸尘器还包括用于将由上述移动体吸入的灰尘引导至上述跟随体的软管，

上述移动体包括吸入机构，该吸入机构具有用于吸入灰尘的吸入口，

上述跟随体包括本体，该本体经由上述软管提供吸力，由此能够从上述吸入口吸入灰尘。

12.如权利要求11所述的吸尘器，其特征在于，

上述吸入机构包括：

吸入部，形成有用于吸入灰尘的吸入口，

吸气管，从上述吸入部延伸而成，用于形成供从上述吸入口吸入的灰尘移动的通道，

手把，配置于上述吸气管的上部，使用者为了使上述吸入机构移动而握持该手把；

上述标识配置于上述手把。

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