CN1823672A - 自动清洁器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动真空清洁器，包括驱使清洁器主体在清洁表面上运动的驱动单元；探测由驱动单元引起的行进距离的距离探测单元；探测清洁器主体周围的障碍物的障碍探测单元；以及中央处理单元，当障碍探测单元探测到障碍物时，该中央处理单元使清洁器主体根据清洁行进模式运动到离障碍物一定距离的位置处，并且在探测到障碍物，中央处理单元可变地应用该距离并输出行进信号至驱动单元，从而均匀地覆盖进行清洁的区域。

Description

自动清洁器及其控制方法
技术领域
本发明涉及自动清洁器及其控制方法。本发明尤其涉及用于增加自动清洁器在清洁区域上的覆盖范围的自动清洁器及其控制方法。
背景技术
最近，家用自动装置的市场已被开发并正在发展壮大。各种类型的自动清洁器已被引入并在市场中展开竞争。对于自动清洁器重要的是清洁整个区域而不会留下任何未清洁过的区域。为此，自动清洁器必须区分未清洁过的区域和已清洁过的区域以便清洁整个区域。传统的自动清洁器的典型清洁方法包括随机清扫方法和模式清扫方法(pattern sweep method)。
图1表示传统的随机清洁方法的例子。参考图1，附图标记11a表示清洁区域，附图标记11b表示随机清洁轨迹。随机清洁方法意味着以不按任何规则进行清洁的方式对清洁区域执行操作。换句话说，它以类似于旋转球的方式运动，该旋转球在与壁碰撞之后以V形弹出来。
图2是传统的模式清洁方法的例子的视图，该方法被披露在1993年6月29日公开的日本专利公开No.5161577中。图3是由图2所示的结构实现的清洁行进模式的视图。
参考图2和3，传统的自动清洁器包括：用于使主体运动的运行操纵装置3；用于探测运行距离的运行距离探测装置5；用于探测主体方向的方向探测装置4；判断处理装置8，其接收运行距离探测装置5和方向探测装置4的输出以输出运行信号至运行操纵装置3；用于清洁地板表面的清洁装置2；向主体总体供应电力的电源1；运行距离设定装置6；以及用于设定转弯频率的频率设定装置7。自动清洁器直行并通过利用方向探测装置4和运行操纵装置3来转U形弯。自动清洁器判断转弯频率和直行距离是否达到执行清洁处理的特定值。在图3中，附图标记18表示自动清洁器主体，而附图标记19表示行进轨迹。
然而，JP516577中披露的自动清洁器按照简单的条形行进模式运行，无法有效覆盖清洁区域。
发明内容
本发明解决上述问题。本发明的第一个方面是提供一种自动真空清洁器，其具有均匀覆盖清洁区域的螺旋清洁行进模式。本发明的第二个方面是提供一种使用前述自动清洁器的清洁方法。
据此，提供了根据本发明的自动真空清洁器，包括：驱使清洁器主体在清洁表面上运动的驱动单元；探测由驱动单元引起的行进距离的距离探测单元；探测清洁器主体周围的障碍物的障碍探测单元；以及中央处理单元，如果障碍探测单元探测到障碍物，那么该中央处理单元使清洁器主体根据清洁行进模式运动到离障碍物一定距离的位置处，并且无论何时探测到障碍物，中央处理单元可变地应用该距离并输出行进信号至驱动单元。
中央处理单元可包括：判定单元，其基于从障碍探测单元接收的信号判定障碍物是否存在；直行单元，其输出直行行进信号至驱动单元以驱使清洁器主体从障碍物开始直行一定距离，其中该直行距离值是可变的；距离计算单元，其基于通过距离探测单元传输的信息计算驱动单元的直行距离；以及旋转单元，如果达到所述一定距离时距离计算单元计算驱动单元的直行距离，那么该旋转单元输出针对螺旋操作的螺旋行进信号至驱动单元以执行清洁处理。该螺旋操作可包括矩形-螺旋操作。
障碍探测单元可在驱动单元直行的同时连续探测障碍物，并且如果判定单元判定行进过程中存在障碍物，那么该障碍探测单元输出新的直行行进信号至驱动单元。
一种控制根据本发明的自动真空清洁器的方法，包括：探测障碍物；如果探测到障碍物，驱动主体直行到离障碍物一定的距离处；以及驱使清洁器主体螺旋地旋转以执行清洁操作，其中重复探测、驱动移动和驱使旋转的操作，且在行进过程中探测到障碍物时改变直行距离。当驱使清洁器主体旋转时清洁器主体可以按照矩形-螺旋形模式转动。
在驱动清洁器主体直行到离障碍物一定的距离的过程中，连续执行障碍物的探测，并且清洁器主体基于在行进过程中探测到障碍物时新设定的直行值来直行。
如上所述的根据本发明的自动清洁器提供了清洁行进矩形-螺旋形模式，且当清洁器与障碍物碰撞时清洁起点可以改变，从而清洁区域覆盖范围增大了并防止产生未被清洁的区域。
附图说明
通过下面参考附图进行的详细说明，本发明的以上和其他方面、特征及优点会变得明显，其中：
图1是传统的随机清洁方法的示意图；
图2是传统的模式清洁方法的方框图；
图3是由图2所示结构实现的清洁行进模式的示意图；
图4是根据本发明实施例的自动清洁器的示意图；
图5是根据本发明实施例的自动清洁器的方框图；
图6是根据本发明实施例的自动清洁器的清洁操作的流程图；
图7A，7B和7C分别是根据本发明实施例的自动清洁器在离障碍物的距离变为L1，L2和L3时的示例性螺旋行进轨迹视图；
图8是以固定距离进行清洁时产生未被清洁的区域的例子的视图；以及
图9是这样的例子的视图，其中根据本发明以可变距离进行清洁时，如图7A至7C所示，区域被均匀清洁。
具体实施方式
在以下描述中，即使在不同的附图中相同的附图标记被用于相同的元件。描述中限定的实物，比如具体的结构和元件，仅供帮助全面理解本发明。因此，显而易见的是，本发明能不通过那些被限定的实物来实现。此外，不详细说明公知的功能和结构，因为不必要的细节描述会导致本发明不清楚。
参考图4，自动清洁器100包括清洁器主体101、清洁单元110、障碍探测单元130、驱动单元150、距离探测单元170、中央处理单元190、电池210、以及操作单元230。
清洁器主体101可被构造为圆形，并包括用于从清洁表面收集灰尘或污垢的清洁单元110。该清洁单元110可由例如用于从清洁表面吸入灰尘或污垢的吸刷115和吸管(未示出)、用于产生吸力的抽吸马达113、以及用于收集所吸入的灰尘和污垢的集尘室(未示出)。
用于探测障碍物的障碍探测单元130安装在清洁器主体101的前侧。障碍探测单元130包括用于探测墙壁或清洁表面上的障碍物的障碍探测传感器131。该障碍探测传感器131例如可以是光传感器131a，其中发射红外线的发光元件和接收反射光的光接收元件相互垂直地成对设置。障碍探测传感器131还可包括沿着清洁器主体101的前侧圆周放置并感测障碍物的碰撞传感器131b。当与障碍物发生碰撞时碰撞传感器131b感测障碍物。障碍感测传感器131可以是超声波传感器(未示出)，其能够发射超声波并接收反射的超声波。
用于控制主动轮的驱动单元150安装在清洁器主体101上。驱动单元150包括控制左轮151L和右轮151R中的每一个的左轮马达153L和右轮马达153R。
距离探测单元170包括左轮编码器171L和右轮编码器171R，该单元感测左轮马达153L和右轮马达153R中的每一个的旋转状态。
中央处理单元190控制自动清洁器100的总操作，电池210从外部充电设备充电以在必要时供应到自动清洁器。操作单元230根据使用者的操作输入自动清洁器的操作命令至中央处理单元190。
参考图5，自动清洁器100包括清洁单元110、障碍探测单元130、驱动单元150、距离探测单元170、中央处理单元190、电池210、操作单元230、存储器250以及通信单元270。
清洁单元110包括：抽吸马达驱动部分111，其接收来自中央处理单元190的清洁信号以驱动抽吸马达113；以及吸刷115，其接收抽吸马达113的驱动力以被驱动。
障碍探测单元130感测自动清洁器100前面的障碍物并将障碍物的存在传达至中央处理单元190，并且所述障碍探测单元130包括障碍探测驱动部分135、和由障碍探测驱动部分135驱动的障碍探测传感器131。障碍探测传感器131例如可以是光传感器、红外线传感器或者碰撞传感器。
驱动单元150包括接收来自中央处理单元190的行进信号的左轮马达驱动部分153L和右轮马达驱动部分153R。从单元190输出驱动信号至左轮马达155L和右轮马达155R，分别驱动左轮151L和右轮151R。
距离探测单元170将自动清洁器100的距离传输至中央处理单元190，并包括左轮编码器171L(图4)和右轮编码器171R(图4)。
中央处理单元190包括判定单元191，其接收来自障碍探测单元130的输入以判定是否存在障碍物。当基于判定单元191的信息感测到障碍物时，直行单元193与驱动单元150通信以使自动清洁器100离开障碍物一定的距离，并且当自动清洁器100执行一定距离时，旋转单元195将旋转行进信号传输至驱动单元150，以使自动清洁器100根据清洁行进模式进行旋转。清洁行进模式可以是螺旋形的，并且优选的是矩形-螺旋形。该矩形-螺旋形模式更有效地覆盖清洁区域。中央处理单元190还包括距离计算单元197，其分别通过左轮编码器171L和右轮编码器171R传输的左轮马达155L和右轮马达155R的旋转次数来计算距离。
操作单元230控制自动清洁器100的每一次操作并包括各种操作开关。存储器250控制自动清洁器100的整个操作，并包括EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)以及RAM(随机存储器)。通信单元270发送自动清洁器100的内部数据或传输所接收的外部数据至中央处理单元190。电池210储存来自外部充电器(未示出)的电能并供应必要的电能以驱动自动清洁器100。
参考图5和6，自动清洁器100首先在步骤S10执行一次清洁。当从操作单元230接收到清洁起动信号时，中央处理单元190输出驱动信号至清洁单元110并同时输出驱动信号至驱动单元150。当驱动信号从中央处理单元190输出至抽吸马达驱动部分111时，抽吸马达驱动部分111驱动抽吸马达113以使吸刷115工作。清洁表面上的灰尘或碎屑通过吸刷115被吸入并被移动到集尘室中。同时，当来自中央处理单元190的驱动信号输出至左轮马达驱动部分153L或右轮马达驱动部分153R时，左轮马达155L或右轮马达155R被驱动以使左轮151L或右轮151R沿着清洁行进模式移动，以按照该模式进行清洁。该清洁行进模式可以是矩形-螺旋形，从而能够均匀地覆盖清洁区域。
如上所述，中央处理单元190输出障碍探测信号至障碍探测驱动部分135并使障碍探测传感器131工作以在清洁步骤S30的同时探测障碍物。该障碍探测驱动部分135可以例如驱动障碍探测传感器131以探测障碍物。障碍探测传感器131可以是例如光传感器、超声波传感器或碰撞传感器。因此，障碍探测传感器131可以驱使光传感器的发光元件输出光，或驱使超声波传感器的超声波发生部分输出超声波。
当探测信号通过障碍探测传感器131输入中央处理单元190时，中央处理单元190的判定单元191在步骤S50判定是否探测到障碍物。如果探测到，那么中央处理单元190在步骤S70输出直行信号至驱动单元150的左轮驱动部分153L和右轮驱动部分153R，并驱动自动清洁器100直行到离障碍物有一定距离的位置处(参见图7)。
在步骤90，左轮马达155L或右轮马达155R的旋转次数通过左轮编码器171L或右轮马达171R传输至距离计算单元197，并且距离计算单元197计算直行距离以判定自动清洁器100是否到达一定的距离。
在步骤S110，当判定自动清洁器100已经移动了一定的距离L时，距离计算单元197传输该信号至旋转单元195，且旋转单元195输出旋转行进信号至驱动单元150，以便驱使自动清洁器100按照螺线方式，优选地以矩形-螺旋形模式运动以执行清洁操作。
如果自动清洁器100没有达到该一定距离L，那么距离计算单元197输出直行信号，以便通过直行单元193使驱动单元150继续直行。在直行的同时，当感测到新的障碍物时，直行单元193输出新的直行信号，且自动清洁器100根据新设定的直行值而运行。
如果在步骤S110之后判定即将完成清洁处理时，终止清洁工作，而如果判定还未完成，则重复前述清洁操作。在重复前述操作的过程中，在步骤S70改变自动清洁器100从障碍物开始直行的直行距离值。这能均匀地覆盖清洁区域，并提高清洁效率。
图7A、7B和7C分别是根据本发明实施例的自动清洁器在离障碍物301的距离变为L1，L2和L3时的示例性螺旋行进轨迹视图。
在图7A至7C中，附图标记100表示自动清洁器，附图标记311表示矩形-螺旋形行进轨迹，而附图标记301表示例如墙壁上或清洁表面上的障碍物。
参考图8，附图标记301表示例如墙壁，而附图标记303表示清洁表面。清洁表面303上的暗色部分表示已被清洁的区域。如果离障碍物301的距离保持固定，那么会产生未被清洁的区域303a，如图8所示。被确定为已清洁过的区域的更暗部分是自动清洁器100更加频繁地通过的地方。如图所示，某些有限的区域被重复清洁而区域303a依旧保持未被清洁。
据此，本发明应用离障碍物303a的可变距离L，如图7A至7C所示，仅仅防止有未清洁表面。
图9是这样的例子的视图，其中以可变距离L1，L2和L3进行清洁时，如图7A至7C所示，被均匀覆盖的清洁区域的视图。参考图9，跨越整个清洁表面303规则地执行清洁工作，且与图8相比更暗的部分增加了。
在随后的描述中将部分地阐明本发明实施例的附加优点、目的及特征，且基于之后的审查对于本领域普通技术人员而言将部分地变得清晰，或者可从本发明的实践中获知。本发明实施例的目的及优点可如所附的权利要求特别指出的那样实现和获得。

Claims (7)

1.一种自动真空清洁器，包括：
驱使清洁器主体在清洁表面上运动的驱动单元；
探测由驱动单元引起的行进距离的距离探测单元；
探测清洁器主体附近的障碍物的障碍探测单元；以及
中央处理单元，当障碍探测单元探测到障碍物时，该中央处理单元使清洁器主体根据清洁行进模式运动到离障碍物一定距离的位置处，并且探测到障碍物时，该中央处理单元改变该一定距离并输出行进信号至驱动单元。
2.根据权利要求1所述的自动真空清洁器，其中中央处理单元包括：
判定单元，其基于从障碍探测装置接收的信号判定障碍物是否存在；
直行单元，其输出直行行进信号至驱动单元，以驱使清洁器主体从障碍物开始直行一定距离，其中中央处理单元的直行距离值是可变的；
距离计算单元，其基于通过距离探测单元传输的信息计算驱动单元的直行距离；以及
旋转单元，当达到所述一定距离时距离计算单元计算驱动单元的直行距离时，该旋转单元输出针对螺旋操作的螺旋行进信号至驱动单元以执行清洁处理。
3.根据权利要求2所述的自动真空清洁器，其中该螺旋操作包括矩形-螺旋形模式。
4.根据权利要求2所述的自动真空清洁器，其中障碍探测单元在驱动单元驱动自动清洁器沿直线方向移动的同时连续探测障碍物，并且在判定单元判定行进过程中存在障碍物时输出新的直行信号至驱动单元。
5.一种控制自动真空清洁器的方法，包括：
探测障碍物；
当探测到障碍物时驱动清洁器主体从障碍物开始在直线方向上运动一定距离；以及
驱使清洁器主体螺旋地转动以执行清洁操作，
其中重复探测、驱动行进和驱使转动的操作，且在清洁器主体行进过程中探测到障碍物时改变直行距离。
6.根据权利要求5所述的方法，其中清洁器主体以矩形-螺旋形的方式转动，以执行清洁操作。
7.根据权利要求5所述的方法，其中当驱动清洁器主体在直线方向上从障碍物开始运动一定距离的过程中，连续执行障碍物的探测，并且清洁器主体基于在行进过程中探测到障碍物时新设定的直行值来直行。
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