TWI414370B - 清潔機及其路徑控制方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種清潔機，且特別是有關於一種適於清潔一板件的清潔機。
習知住家門窗之清潔方式係以開窗或拆窗清洗，而大樓門窗則由清潔公司以懸吊機架設於大樓外，利用馬達控制該懸吊機架升降，以毛刷或水柱清洗大樓外部門窗。然而，懸吊機架常因重心不穩而易受風吹搖擺動。為了避免對門窗的過度用力刷洗，導致人員發生滑倒或清洗器具掉落砸傷人等危險意外，故僅對能門窗略為沖水以至於無法將門窗完全清洗乾淨。
本發明提供一種清潔機，適於清除一板件上之微粒。
本發明提供一種清潔機，適於清除一導磁性板件上之微粒。
本發明提供一種清潔機的路徑控制方法，其適用於上述之清潔機。
本發明提出一種清潔機，適於清除一板件上之微粒。清潔機包括一主動機以及一從動機。主動機包括多個主動清潔輪以及一控制系統。每一主動清潔輪包括一第一磁鐵。控制系統電性耦接上述之主動清潔輪，以控制主動清潔輪的旋轉。從動機包括多個從動清潔輪。每一從動清潔輪包括一第二磁鐵。板件配置於主動機與從動機之間。上述之第二磁鐵配置於上述之第一磁鐵的對向，以使主動清潔輪藉由磁力帶動從動清潔輪的轉動。
在本發明之一實施例中，上述之第一磁鐵與第二磁鐵各具有多個磁極。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一主動機殼以及一安全吊耳。安全吊耳配置於主動機殼上。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一主動機殼以及一噴水裝置。噴水裝置配置於主動機殼上，且噴水裝置適於將液體噴向主動清潔輪的邊緣。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一主動機殼以及一邊緣感測器。邊緣感測器配置於主動機殼上，且電性連接控制系統，並感測清潔機是否接近板件的邊緣。
在本發明之一實施例中，上述之邊緣感測器為一紅外線感測器、一超音波感測器、一雷射感測器、一極限開關或一近接開關。
在本發明之一實施例中，上述之控制系統包括一處理系統以及一驅動裝置。處理系統輸出一控制信號。驅動裝置依據控制信號輸出多個第一驅動信號。清潔機更包括多個清潔馬達，對應連接上述之主動清潔輪，並依據上述之第一驅動信號分別控制主動清潔輪的旋轉。
在本發明之一實施例中，上述之驅動裝置包括一脈波寬度調變單元以及多個第一驅動單元。脈波寬度調變單元依據控制信號輸出多個第一脈波寬度調變信號。第一驅動單元依據第一脈波寬度調變信號對應輸出第一驅動信號，以分別控制主動清潔輪的旋轉。
在本發明之一實施例中，上述之脈波寬度調變單元更依據控制信號輸出多個第二脈波寬度調變信號。驅動裝置更依據第二脈波寬度調變信號輸出多個第二驅動信號。另外，清潔機更包括多個磁鐵馬達。磁鐵馬達連接第一磁鐵，並依據第二驅動信號分別調整第一磁鐵對板件的磁力。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一磁力感測器。磁力感測器感測磁力的大小，並據以輸出一感測信號至控制系統。控制系統依據感測信號輸出第二驅動信號。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一磁鐵馬達減速機以及一位移機構。位移機構連接磁鐵馬達減速機與上述之第一磁鐵之至少其一，並依據磁力的大小調整第一磁鐵之至少其一相對於板件的位置或改變第一磁鐵之至少其一的磁阻。
在本發明之一實施例中，上述之第一磁鐵與第二磁鐵的至少其中之一為一固定式磁鐵。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一導電滑環。導電滑環電性連接主動清潔輪內的一電源信號線。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一從動機殼以及一安全吊耳。安全吊耳配置於從動機殼上。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一從動機殼以及一噴水裝置。噴水裝置配置於從動機殼上，且適於將液體噴向從動清潔輪的邊緣。
在本發明之一實施例中，上述之主動清潔輪與該些從動清潔輪各具有一清潔材料。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一水平感測器。水平感測器感測清潔機的一水平角。控制系統依據水平角調整清潔機的行走路徑。
在本發明之一實施例中，上述之水平感測器為一陀螺儀或一水平儀。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一遙控接收器。遙控接收器接收一遙控信號。控制系統依據遙控信號控制清潔機的行走路徑。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括一刮水裝置。刮水裝置配置於主動清潔輪或從動清潔輪的一側。
本發明還提出一種清潔機，適於清除一導磁性板件上之微粒。清潔機包括一主動機。主動機包括多個主動清潔輪以及一控制系統。每一主動清潔輪包括一第一磁鐵，其中主動機係藉由第一磁鐵吸附於導磁性板件上。控制系統電性耦接主動清潔輪，以控制主動清潔輪的旋轉。
在本發明之一實施例中，清潔機更包括兩主動機殼，且主動機殼彼此可轉動連接在一起。
除此之外，本發明亦提出一種清潔機的路徑控制方法，其適用於一清潔機。清潔機包括一第一主動清潔輪、一第二主動清潔輪、以及一連接第一主動清潔輪與第二主動清潔輪的一連桿臂。上述方法包括以下步驟。首先，使第一主動清潔輪固定不轉動。接著，使第二主動清潔輪沿一第一旋轉方向旋轉，以使第二主動清潔輪與連桿臂間產生一第一扭力。繼之，藉由第一扭力使連桿臂往相反於第一旋轉方向的一第二旋轉方向擺動。
在本發明之一實施例中，清潔機的路徑控制方法更包括施加一第二扭力於第一主動清潔輪與連桿臂間。
在本發明之一實施例中，清潔機的路徑控制方法更包括以下步驟。首先，使第二主動清潔輪固定不轉動。繼之，使第一主動清潔輪沿第二旋轉方向旋轉，以使第一主動清潔輪與連桿臂間產生一第二扭力。接著，藉由第二扭力使連桿臂往相反於第二旋轉方向的第一旋轉方向擺動，以使清潔機沿一第一方向前進。
在本發明之一實施例中，上述之第一旋轉方向為順時針方向，且第二旋轉方向為逆時針方向。
在本發明之一實施例中，上述之清潔機的行徑路線是依序沿第一方向、一第二方向及一第三方向移動，其中第一方向與第三方向實質上平行且方向相反，且第二方向與第一方向、第三方向實質上垂直。
在本發明之一實施例中，上述之清潔機於一板件上的行徑路線呈一螺旋狀，且清潔機是由板件的外圍往板件的中心移動。
基於上述，由於本發明之清潔機利用主動機與從動機間的磁鐵吸引力使主動機與從動機分別吸附於板件的兩對向面，故能達成雙面清潔板件之功效。另外，本發明之清潔機利用磁力將主動機直接吸附於導磁性板件上，亦可達到清潔導磁性板件的功效。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A繪示為本發明第一實施例之清潔機的示意圖，其中右圖為左圖沿I-I剖面線的剖面示意圖。本實施例之清潔機1000適於清除一板件2000上之微粒，其中板件2000例如為玻璃或非導磁性板件。請參照圖1A，清潔機1000包括一主動機1100以及一從動機1200。主動機1100包括多個主動清潔輪1120以及一控制系統1130，其中控制系統1130例如包括電路板。每一主動清潔輪1120包括一第一磁鐵1122。控制系統1130電性耦接主動清潔輪1120，以控制主動清潔輪1120的旋轉。在本實施例中，第一磁鐵1122具有多個磁極1122a、1122b。舉例來說，磁極1122a、1122b的個數例如為偶數個(圖1A僅示意地繪示兩個)，且磁極1122a、1122b的磁性例如分別為N極與S極。
另外，從動機1200包括多個從動清潔輪1220。每一從動清潔輪1220包括一第二磁鐵1222，且第二磁鐵1222配置於第一磁鐵1122的對向。除此之外，本實施例之第二磁鐵1222亦具有多個磁極(未繪示)，其中第二磁鐵1222之磁極的位置與第一磁鐵1122之磁極1122a、1122b的位置相對應，且第二磁鐵1222之磁極與第一磁鐵1122之磁極1122a、1122b具有相反的磁性。亦即，在本實施例中，對應磁極1122a之第二磁鐵1222的磁極例如為S極，且對應磁極1122b之第二磁鐵1222的磁極例如為N極。
如圖1A所示，板件2000係配置於主動機1100與從動機1200之間，且第二磁鐵1222配置於第一磁鐵1122的對向，以使主動清潔輪1120藉由磁力帶動從動清潔輪1220的轉動。亦即，主動機1100與從動機1200是分別配置於板件2000的兩對向面。
詳細來說，本實施例之主動機1100及從動機1200例如各自具有兩個清潔輪(亦即，主動清潔輪1120與從動清潔輪1220)。主動機1100的清潔輪1120內的第一磁鐵1122和從動機1200內的第二磁鐵1222隔著板件2000藉著磁力彼此相吸，致使清潔機1000不會掉落。除此之外，由於第一磁鐵1122和第二磁鐵1222具有多個磁極，故主動機1100的清潔輪1120可藉由磁力帶著從動機1200的清潔輪1220同時轉動，進而達到同時擦拭板件2000之雙面的效果。進一步而言，第一磁鐵1122的磁極1122a、1122b與對向之第二磁鐵1222的磁極(未繪示)係構成封閉磁路，故能提供帶動從動清潔輪1220旋轉之切線方向的磁力。
應注意的是，在本實施例中，第一磁鐵1122之磁極與第二磁鐵1222之磁極的個數雖為兩個，然而在其他實施例中，第一磁鐵1122與第二磁鐵1222之磁極的個數不限於兩個。舉例來說，如圖1B所示，第一磁鐵1122之磁極1122a、1122b的總個數與第二磁鐵1222之磁極1122a、1122b的總個數例如為四個，其中磁極1122a的磁性與磁極1222a的磁性彼此相反，且磁極1122b的磁性與磁極1222b的磁性彼此相反。除此之外，第一磁鐵1122與第二磁極1222之磁極的個數亦不限於是偶數個或奇數個。
請參照圖1C與圖1D，第一磁鐵1122與第二磁極1222之磁極的個數例如分別為三個或五個。詳細而言，圖1C與圖1D之第一磁鐵1122具有磁極1122a~1122c，且第二磁鐵1222具有磁極1222a~1222c。其中配置於第一磁鐵1122周圍的磁極1122a、1122b與第二磁鐵1222周圍的磁極1122a、1222b能提供扭轉的帶動力，使主動清潔輪1120帶動從動清潔輪1220做旋轉。另一方面，配置於中央的磁極1122c則可增加第一磁鐵1122與第二磁鐵1222之間的吸引力。如圖1C與圖1D所示，磁極1122c的磁性例如為N極或S極，且磁極1222c的磁性例如為S極或N極。另外，對應相同位置之磁極1122a與1222a具有相反極性，且對應相同位置之磁極1122b與1222b具有相反極性。
請繼續參照圖1A，主動清潔輪1120與從動清潔輪1220上還具各有一清潔材料1124、1224。清潔材料1124、1224例如為盤狀，且其材質可為海綿、布料、棉料、毛料或紙類。另外，清潔機1000更包括一清潔輪馬達減速機1180a，清潔輪馬達減速機1180a用以帶動主動清潔輪1120轉動。除此之外，本實施例之清潔機1000更包括一導電滑環(slip ring)1400，其電性連接主動清潔輪1120內的一電源信號線(未繪示)。控制系統1130的控制電源可經由導電滑環1400傳送至轉動中主動清潔輪1100內部的第一磁鐵1122。同時，主動清潔輪1120內部的感測信號可經過導電滑環1400連接回控制系統1130。
除此之外，本實施例之清潔機1000更包括一主動機殼1100a、一邊緣感測器1140以及一數位感測器1150。如圖1A所示，主動機殼1100a覆蓋導電滑環1400與清潔輪馬達減速機1180a，且位於主動清潔輪1120之相對於板件2000的一側。邊緣感測器1140配置於主動機殼1100a上，且電性連接控制系統1130。邊緣感測器1140感測清潔機1000是否接近板件2000的邊緣，其中板件2000例如為玻璃或門窗。詳細而言，邊緣感測器1140例如朝向玻璃或門窗的表面，並可感測玻璃的邊緣或門窗框。另外，邊緣感測器1140可為光反射式元件，其例如為一紅外線感測器、或一超音波感測器或一雷射感測器。舉例來說，在板件2000本身為玻璃材質，且其邊緣具有門窗框結構的情況下，當清潔機1000接近門窗框時，邊緣感測器1140會感測到被門窗框反射之較強的反射信號。另一方面，在板件2000本身為玻璃材質，且其邊緣不具有門窗框結構的情況下，當清潔機1000接近邊緣時，邊緣感測器1140將感測不到被板件2000所反射的反射信號。由此可知，藉由加設邊緣感測器1140於主動機殼1100a上，有助於清潔機1000之所在位置的判斷。
數位感測器1150配置於主動機殼1100a上，且電性連接控制系統1130。數位感測器1150適於感測清潔機1000是否接近板件2000的一邊框或一異物。詳細而言，數位感測器1150適於垂直照向窗框方向，以偵測窗框或異物。在本實施例中，數位感測器1150可為一光反射式元件、一極限開關(limit switch)或一近接開關(proximity switch)。本實施例之邊緣感測器1140與數位感測器1150例如為複數個(圖1A僅示意地各繪示六個)，且分布在主動機1100的周邊，然而，在其他實施例中，邊緣感測器1140與數位感測器1150的個數並不限於本實施例之個數。另外，控制系統1130可接收所有感測信號以及驅動兩個主動清潔輪1120，或控制主動清潔輪1120內的第一磁鐵1122。
請繼續參照圖1A，本實施例之主動機1100還包括一安全吊耳1160以及一噴水裝置1170。安全吊耳1160配置於主動機殼1100a上，以供綁安全線(未繪示)用。舉例而言，安全線的另一端可扣在建築物上以防掉落。噴水裝置1170配置於主動機殼1100a上，且適於將液體L噴向主動清潔輪1120的邊緣，其中液體L例如為噴霧水。在本實施例中，噴水裝置1170包括一噴嘴1172、一水管接頭1174以及一外接小型水管1176。如圖1A所示，外接小型水管1176接到水管接頭1174，再接到噴嘴1172，以將水噴向清潔材料1124的邊緣。另外，本實施例之噴嘴1172例如為多個(圖1A僅示意地繪示四個)，且各分布在主動清潔輪1120的周圍，以方便將液體L噴向主動清潔輪1120的邊緣。然而，在其他實施例中，噴嘴1172亦可為一個，並不限於本實施例之個數。
另一方面，本實施例之從動機1200包括兩個從動清潔輪1122。從動清潔輪的第二磁鐵1222例如為固定磁鐵。從動清潔輪1220靠主動機1100的磁力所帶動，且亦掛有清潔材料1224。類似地，從動機1200亦包括一從動機殼1200a、一安全吊耳1260以及一噴水裝置1270。從動機殼1200a位於從動清潔輪1220之相對於板件2000的一側。安全吊耳1260以及一噴水裝置1270皆配置於從動機殼1200a上。安全吊耳1260供綁安全線(未繪示)用，且安全線的另一端可扣在建築物上以防掉落。
噴水裝置1270包括噴嘴1272、水管接頭1274以及外接小型水管1276。外接小型水管1276接到水管接頭1274，再接到噴嘴1272將液體L噴向清潔材料1224的邊緣。另外，本實施例之噴嘴1272例如為四個，且各分布在從動清潔輪1220的周圍，以方便將液體L噴向從動清潔輪1220的邊緣。
圖2繪示為圖1A之主動機1100沿I-I剖面線的另一剖面示意圖。如圖2所示，本實施例之主動機1100更包括清潔輪馬達減速機1180a。主動清潔輪1120受清潔輪馬達減速機1180a驅動。清潔輪馬達減速機1180a含有齒輪組1182a和清潔馬達1184a。在本實施例中，每一清潔輪馬達減速機1180a對應一清潔馬達1184a。
除此之外，本實施例之主動機1100更包括一位移機構1190，且磁鐵馬達減速機1180b還包括一齒輪組1182b以及一磁鐵馬達1184b。位移機構1190連接磁鐵馬達減速機1180b與第一磁鐵1122之至少其一。位移機構1190例如為一螺桿，並依據目前的磁力大小調整第一磁鐵1122相對於圖1A之板件2000的位置，或改變第一磁鐵1122之磁阻。
詳細來說，齒輪組1182b連接位移機構1190。磁鐵馬達1184b連接齒輪組1182b以及電性連接控制系統1130。磁鐵馬達1184b適於帶動位移機構1190調整第一磁鐵1122之至少其中之一相對於圖1A之板件2000的位置，或改變第一磁鐵1122之至少其中之一的磁阻。換言之，本實施例之磁鐵馬達1184b用以驅動磁鐵馬達減速機1180b，再傳動至位移機構1190，以移動第一磁鐵1122相對於圖1A之板件的2000位置。除此之外，本實施例之主動機1100更包括一磁力感測器1142，其例如為一霍爾感測器(hall sensor)。磁力感測器1142固定於主動清潔輪1120的本體1120a上，以感測磁力的大小，進而使磁鐵馬達減速機1180b可依據感測磁力的大小調整第一磁鐵1122相對於圖1A之板件的2000位置。由上述可知，本實施例之清潔機1000為一可控制磁力型清潔機。
另外，導電滑環1400的外殼固定在清潔輪馬達減速機1180a的外殼上。導電滑環1400包括轉子1410，其與主動清潔輪1120連結。磁鐵馬達1184b的電線1184b’和磁力感測器1142的信號線(未繪示)可透過導電滑環1400傳遞到外面，並經由電線1420連至控制系統1130。
應注意的是，在其他實施例中，主動機1100亦可不需設置磁力感測器1142及磁鐵馬達減速機1180b。亦即，在其他實施例中，第一磁鐵1122相對於板件2000的位置並不會隨著目前的磁力大小而有所調整。也就是說，在其他實施例中，第一磁鐵1122與第二磁鐵可為固定磁鐵。
圖3A繪示為圖1A之清潔機1000的方塊圖。請同時參照圖1A至圖3A，控制系統1130包括一處理系統1132以及一驅動裝置1134。處理系統1132輸出一控制信號Sc。驅動裝置1134依據控制信號Sc輸出多個驅動信號Sd1。清潔機1000內的清潔馬達1184a對應連接主動清潔輪1120，並依據驅動信號Sd1分別控制主動清潔輪1120的旋轉。詳細而言，驅動裝置1134包括一脈波寬度調變單元(pulse width modulation unit,PWM unit)1134a以及多個驅動單元1134b。脈波寬度調變單元1134a依據控制信號Sc輸出多個脈波寬度調變信號SP1
。驅動單元1134b依據脈波寬度調變信號SP1
對應輸出驅動信號Sd1至清潔馬達1184a，以分別控制主動清潔輪1120的旋轉。
除此之外，本實施例之脈波寬度調變單元1134a更依據控制信號Sc輸出多個脈波寬度調變信號SP2
。驅動裝置1134更依據脈波寬度調變信號SP2
輸出多個驅動信號Sd2，以使連接第一磁鐵1122的磁鐵馬達1184b依據驅動信號Sd2分別調整第一磁鐵1122對板件2000的磁力。舉例而言，驅動裝置1134例如是利用多個驅動單元1134c來接收脈波寬度調變信號SP2
，並據以輸出驅動信號Sd2至磁鐵馬達1184b。
換句話說，本實施例之脈波寬度調變單元1134a與驅動單元1134b、1134c為控制清潔馬達1184a與磁鐵馬達1184b之驅動力的模組。進一步而言，清潔輪馬達1184a與磁鐵馬達1184b分別控制主動清潔輪1120的轉動與第一磁鐵1122對板件2000的吸力。
另一方面，本實施例之處理系統1132例如包括中央處理單元(central processing unit,CPU)1132a、隨機存取記憶體(RAM)1132b與唯讀記憶體(ROM)1132c。中央處理單元(central processing unit,CPU)1132a、隨機存取記憶體(RAM)1132b與唯讀記憶體(ROM)1132c作為微電腦運算與記憶的基本模組，其中唯讀記憶體1132c亦可以是快閃記憶體(flash memory)，且程式碼可儲存於唯讀記憶體1132c內。
如圖2至圖3A所示，磁力感測器1142放置在主動清潔輪1120內第一磁鐵1122的前端，以感測磁力大小，並據以輸出一感測信號Ss至控制系統1130。控制系統1130依據感測信號Ss輸出驅動信號Sd2。詳細而言，處理系統1132由類比數位轉換器(analog-to-digital converter,ADC)1136讀取磁力感測器1142的感側信號Ss，並配合磁鐵馬達1184b形作成閉迴路磁力控制，以控制第一磁鐵1122的磁力大小。
圖3B為說明清潔機1000之閉迴路控制方法的方塊圖，其中N、M、P、Q為大於0的正整數。請參照圖3A與圖3B，換句話說，本實施例之處理系統1132例如經負回授運算後，送出脈波寬度調變信號P2到驅動單元1134c以驅動磁鐵馬達1184b，其中圖3B的回授值即為圖3A的感測信號Ss。接著，再利用圖2的齒輪組1182b控制第一磁鐵1122與板件2000的間隙，或磁路阻抗的大小。依據回授控制理論，磁力感測器1142的回授值會影響設定值的調整，以達成控制磁鐵吸力的目的。另外，利用上述方法，處理系統1132亦能依據目前磁力的大小，判斷清潔機1000是否有脫落的危險性，並作出保護措施。
應注意的是，在其他實施例中，清潔機1000亦可採用開迴路的方法來控制第一磁鐵1122與圖1A之板件2000的間隙。舉例來說，藉由採用步進馬達並控制步進馬達的步進數，便能調整上述間隙或磁路阻抗的大小，進而達到控制磁力大小之功效。
請繼續參照圖3A，另一方面，清潔機1000偵測門窗邊緣的方法可利用邊緣感測器1140來偵測。邊緣感測器1140可為類比型感測器，且例如為可為紅外線、雷射、超音波等距離感測器。另外，邊緣感測器亦可例如是極限開關或一近接開關。控制系統1130可經由類比數位轉換器1136讀取邊緣感測器1140的感測值，並據以判斷清潔機與板件2000邊緣的距離。
詳細而言，若板件2000為無門窗框的玻璃，且當感側值低於一低門檻值時，則表示目前未接收到玻璃的反射感側值，亦即，清潔機1000目前已接近玻璃邊緣。另一方面，若板件2000為邊緣具有門窗框的玻璃，且當感側值高於高門檻值設定值時，則表示清潔機1000目前已接近門窗框，故會接收到強度較高的反射感側值。
另外，數位感測器1150則是以機構觸動到門窗邊緣的方法感測門窗框架，且數位感測器1150例如為極限開關或近接開關。數位輸入1138可為按鈕輸入或數位感測器1150的輸入。數位輸出1139與數位控制單元1152電性連接。數位控制單元1152例如為發光二極體(light emitting diode,LED)燈號、水閥控制單元或空氣閥。
除此之外，本實施例之清潔機1000更包括一水平感測器1143。水平感測器1143電性連接控制系統1130，並感測清潔機1000的一水平角。控制系統1130依據水平角調整清潔機1000的行走路徑。水平角係為規劃清潔行進的重要的依據，例如清潔機1000的直線前進或後退以及路徑規劃等。在本實施例中，水平感測器1143例如為陀螺儀(gyro)或水平儀等任何功能為感測清潔機之絕對水平角的裝置。
另外，本實施例之清潔機1000還可更包括一遙控接收器R1。遙控接收器R1接收搖控發射器R2的一遙控信號Sw，以使控制系統1130依據遙控信號Sw控制清潔機1000的行走路徑。遙控接收器R1與遙控發射器R2的信號傳輸方式例如為紅外線傳輸或無線傳輸，其中無線傳輸例如為ZigBee、藍芽(bluetooth)、RFIO、Wi-Fi等。
清潔機1000的遙控功能例如包括系統重置(system reset)、自動歸復、完整啟動(start)、就地啟動以及手動模式，以下將對上述功能做進一步之描述。自動歸復表示清潔機1000在完成清潔後會自動移往方便使用者取下之位置，其例如為板件2000的中下位置。完整啟動表示當清潔機1000行進至板件2000頂端後，會自頂端開始由左至右(或由右至左)，再由上而下執行清潔動作。就地啟動則表示清潔機會就原地由左至右(或由右至左)，再由上而下執行清潔動作。手動模式則包括控制清潔機的原地清潔或控制清潔機1000上下左右移動的功能。
圖4為說明清潔機之路徑控制方法的示意圖，其中主動清潔輪W1、W2相當於圖2的主動清潔輪1120。請同時參照圖2與圖4，當欲移動主動清潔輪W2時，可使主動清潔輪W1固定不轉動，並使主動清潔輪W2沿一旋轉方向d1旋轉，以使主動清潔輪W2與連桿臂ARM間產生一扭力(torque)T1。接著，藉由扭力T1使連桿臂ARM往相反於旋轉方向d1的旋轉方向d2擺動。除此之外，上述路徑控制方法可包括施加一扭力T2於主動清潔輪W1與連桿臂ARM間。
舉例而言，當欲移動主動清潔輪W2時，可先減低主動清潔輪W2內的第一磁鐵1122的磁力MF2，以方便主動清潔輪W2的轉動。同時，增強主動清潔輪W1內的磁力MF1，以提升增加主動清潔輪W1與連桿臂ARM的靜摩擦力以便增加吸附力。
接著，在主動清潔輪W2上施以扭力T1以讓主動清潔輪W2旋轉，其中藉由調整主動清潔輪W2內的磁力MF2可以改變主動清潔輪W2的扭力T1。依據牛頓的作用力與反作用力原理，此時連桿臂ARM上會有反作用力，且反作用力的大小相當於扭力T1。如此一來，連桿臂ARM便會往相反於主動清潔輪W2之旋轉方向d1的旋轉方向d2擺動。
另一方面，為了增加或減少連桿臂ARM的總扭力Tarm，在主動清潔輪W1上可施加一個與主動清潔輪W2同向或反向的扭力T2，但此扭力T2不足以讓主動清潔輪W1克服靜摩擦力而開始轉動。此時，連桿臂上的總扭力Tarm表示為Tarm=T2+T1。
另外，控制連桿臂ARM的轉動角度的方法可依清潔機1000的水平感測器1143的回授控制定位。當到達定位之後，便可除去扭力T1、T2，並將主動清潔輪W1、W2內的磁力MF1、MF2恢復為正常吸力。
類似地，當欲移動主動清潔輪W1時，可使主動清潔輪W2固定不轉動，並使主動清潔輪W1沿旋轉方向d2旋轉，以使主動清潔輪W1與連桿臂ARM間產生對應的扭力。接著，藉由上述扭力使連桿臂ARM往相反於旋轉方向d2的旋轉方向d1擺動，以使清潔機1000沿一方向d3前進。在本實施例，其中旋轉方向d1為順時針方向，且旋轉方向d2為逆時針方向。
以此類推，藉由控制主動清潔輪W1的扭力T2之大小與方向、磁力MF1的大小、主動清潔輪W2的扭力T1之大小與方向以及磁力MF2的大小，可讓清潔機1000前進或後退。
圖5為說明清潔機相對於方向d3的前進或後退的示意圖，其中方向d3例如為x軸。依據上述控制主動清潔輪W1、W2的前進或後退的方法後，控制清潔機朝固定的一個方向直線前進或後退的方法包括以下步驟。首先，利用前述方法將主動清潔輪W2擺盪至位置P1，其中擺盪角例如為A。接著，將主動清潔輪W1擺盪至位置P2，其中擺盪角例如為2A。繼之，將主動清潔輪W2擺盪至位置P3，其中擺盪角例如為2A。最後，反覆最後兩個步驟，便可使清潔機1000沿方向d3直線前進。另外，以相反的順序重覆最後兩個步驟，則可使清潔機1000方向d3直線後退。亦即，清潔機1000會往相反於方向d3之方向直線前進。
圖6為說明清潔機相對於方向d4的前進或後退的示意圖，其中方向d4垂直方向d3，且例如為y軸。控制清潔機朝固定的方向d4前進或後退的方法包括以下步驟。首先，將主動清潔輪W2擺盪至位置P4。接著，將主動清潔輪W1擺盪至位置P5。再來，將主動清潔輪W2擺盪至位置P6。繼之，將主動清潔輪W1擺盪至位置P7。最後，反覆前述四個步驟，便能使清潔機1000沿方向d4直線前進。另外，以相反的順序重複上述四個步驟，則可使清潔機1000沿方向d4直線後退。亦即，清潔機1000會往相反於方向d4之方向直線前進。
圖7為清潔機1000於門窗上的清潔路徑規畫示意圖。一般而言，門窗2000a、2000b通常為直立式的擺置，其形狀為長方形(即門窗2000a)或是不規則型(即門窗2000b)。如圖7所示，當使用者將清潔機1000放置在門窗2000a、2000b中的位置，並啟動清潔機1000後，清潔機1000會自動往上移動。當清潔機1000內的邊緣感測器1140或1150感測到邊框f時，清潔機1000會開始由右至左(或由左至右)、再由上而下清潔門窗2000a、2000b，直到碰到門窗2000a、2000b的底端時，再作最後一次的由右至左或由左至右清潔。等到清潔終了，清潔機1000還可發出表示清潔完畢的提示音。
如圖7所示，詳細來說，清潔機1000的行徑路線例如是依序沿方向d3、方向d5及方向d6移動，其中方向d3與方向d6實質上平行且方向相反，且方向d5與方向d3、方向d6實質上垂直。另外，在另一實施例中，清潔機1000於板件2000(例如為門窗2000a、2000b)上的行徑路線亦可呈一螺旋狀，且清潔機1000是由板件2000的外圍往板件2000的中心移動。除此之外，於其他實施例中，清潔機1000於板件2000的行徑路線亦可是當清潔機1000碰到邊框f後，清潔機1000隨機往任一方向移動。
圖8繪示為本發明第二實施例之清潔機的示意圖，其中右圖為左圖沿II-II剖面線的剖面示意圖。本實施例之清潔機3000與第一實施例之清潔機1000類似，惟二者主要差異之處在於：清潔機3000適於清除一導磁性板件4000上之微粒，且清潔機3000不需要採用圖1A中的從動機1200。導磁性板件4000例如為鐵、大型船隻、輪船、飛機表面或其他以任何導磁性材料作成的板件。
如圖8所示，本實施例的清潔機3000包括主動機1100以及多個主動清潔輪1120。每一主動清潔輪1120包括第一磁鐵1122，其中主動機1100係藉由第一磁鐵1122直接吸附於導磁性板件4000上。另外，本實施例之第一磁鐵1122可具有單一磁極1122a或1122b，其中磁極1122a、1122b例如為N極與S極。應注意的是，在其他實施例中，磁極1122a、1122b亦可分別為S極與N極，或皆為N極或皆為S極。除此之外，在另一實施例中，第一磁鐵1122亦可具有多個磁極，並不限於僅有單一個磁極。如圖8所示，本實施例之控制系統1130電性耦接主動清潔輪1120，以控制主動清潔輪1120的旋轉。由於主動機1100的構造可參照第一實施例，故在此不加贅述。
圖9繪示為本發明第三實施例之清潔機的示意圖，其中上圖為下圖沿III-III剖面線的剖面示意圖。本實施例之清潔機5000與第二實施例之清潔機3000類似，惟二者主要差異之處在於：清潔機5000包括兩主動機殼5100a與5100b，且主動機殼5100a與5100b彼此可轉動連接在一
起，以使主動清潔輪1120可隨導磁性板件6000的曲面改變夾角，進而能清潔具有弧度的導磁性板件6000。
詳細來說，如圖9所示，主動機殼5100a與5100b分別覆蓋導電滑環1400與清潔輪馬達減速機1180a，且位於主動清潔輪1120之相對於導磁性板件6000的一側。主動機殼5100a與5100b例如可藉由一鉸鏈裝置5200可轉動連接在一起，且鉸鏈裝置5200例如為可撓性材料。類似地，在其他實施例中，圖1A之清潔機1000的結構亦可設計與清潔機5000的結構相同，以使清潔機1000能夠清潔具有弧度的板件。由於主動機1100的構造可參照第一實施例，故在此不加贅述。
圖10繪示為本發明第四實施例之清潔機的示意圖，其中右圖為左圖沿IV-IV剖面線的剖面示意圖。本實施例之清潔機7000與第一實施例之清潔機1000類似，惟二者主要差異之處在於：清潔機7000更包括一刮水裝置7100a，且刮水裝置7100a配置於主動清潔輪1120或從動清潔輪1220的一側。
如圖10所示，在本實施例中，刮水裝置7100a係配置於主動清潔輪1120的外側，且位於主動清潔輪1120之相對於噴水裝置1170的一側，如此一來刮水裝置7100a便能刮除板件2000表面S1的液體L。或者，亦可將刮水裝置7100a配置於行進方向(例如方向d7)的尾側。除此
之外，本實施例之清潔機7000更包括一刮水裝置7100b，且刮水裝置7100b配置於從動清潔輪1220的一側。詳細來說，刮水裝置7100b係配置於從動清潔輪1220的外側，且位於從動清潔輪1220之相對於噴水裝置1270的一側，以便於刮除板件2000表面S2的液體L。或者，刮水裝置7100b亦可配置於行進方向(例如方向d7)的尾側。由於本實施例的清潔輪7000可以由第一實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
综上所述，由於本發明之清潔機利用主動機與從動機間的磁鐵吸引力使主動機與從動機分別吸附於板件的兩對向面，故不需藉由人力便能達成雙面清潔板件之功效。另外，本發明之清潔機利用磁力將主動機直接吸附於導磁性板件上，亦可達到清潔導磁性板件的功效。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1000、3000、5000、7000．．．清潔機
1100．．．主動機
1100a、5100a、5100b．．．主動機殼
1120、W1、W2．．．主動清潔輪
1120a．．．主動清潔輪的本體
1122．．．第一磁鐵
1122a~1122c、1222a~1222c．．．磁極
1124、1224．．．清潔材料
1130．．．控制系統
1132．．．處理系統
1132a．．．中央處理單元
1132b．．．隨機存取記憶體
1132c．．．唯讀記憶體
1134．．．驅動裝置
1134a．．．脈波寬度調變單元
1134b、1134c．．．驅動單元
1138．．．數位輸入
1139．．．數位輸出
1140．．．邊緣感測器
1142．．．磁力感測器
1143．．．水平感測器
1150．．．數位感測器
1152．．．數位控制單元
1160、1260．．．安全吊耳
1170、1270．．．噴水裝置
1172、1272．．．噴嘴
1174、1274．．．水管接頭
1176、1276．．．外接小型水管
1180a．．．清潔輪馬達減速機
1180b．．．磁鐵馬達減速機
1200．．．從動機
1200a．．．從動機殼
1220．．．從動清潔輪
1222．．．第二磁鐵
1182a、1182b．．．齒輪組
1184a．．．清潔馬達
1184b．．．磁鐵馬達
1190．．．位移機構
1400．．．導電滑環
2000．．．板件
2000a、2000b．．．門窗
4000、6000．．．導磁性板件
5200．．．鉸鏈裝置
7100a、7100b．．．刮水裝置
A、2A．．．擺盪角
ARM．．．連桿臂
B．．．底端
d1、d2．．．旋轉方向
d3~d7．．．方向
f．．．邊框
L．．．液體
MF1、MF2．．．磁力
P1~P6．．．位置
R1．．．遙控接收器
R2．．．搖控發射器
S1、S2．．．表面
Sc．．．控制信號
Sd1、Sd2．．．驅動信號
Ss．．．感測信號
SP1
、SP2
．．．脈波寬度調變信號
Sw．．．遙控信號
T1、T2．．．扭力
圖1A繪示為本發明第一實施例之清潔機的示意圖。
圖1B至圖1D繪示為本發明另一實施例之第一磁鐵與第二磁鐵的示意圖。
圖2繪示為圖1A之主動機沿I-I剖面線的另一剖面示意圖。
圖3A繪示為圖1A之清潔機的方塊圖。
圖3B為說明清潔機之閉迴路控制方法的方塊圖。
圖4為說明清潔機之路徑控制方法的示意圖。
圖5為說明清潔機相對於方向d3的前進或後退的示意圖。
圖6為說明清潔機相對於方向d4的前進或後退的示意圖。
圖7為清潔機於門窗上的清潔路徑規畫示意圖。
圖8繪示為本發明第二實施例之清潔機的示意圖。
圖9繪示為本發明第三實施例之清潔機的示意圖。
圖10示為本發明第四實施例之清潔機的示意圖。
1000．．．清潔機
1100．．．主動機
1100a．．．主動機殼
1120．．．主動清潔輪
1122．．．第一磁鐵
1122a~1122b．．．磁極
1124、1224．．．清潔材料
1130．．．控制系統
1140．．．邊緣感測器
1150．．．數位感測器
1160、1260．．．安全吊耳
1170、1270．．．噴水裝置
1172、1272．．．噴嘴
1174、1274．．．水管接頭
1176、1276．．．外接小型水管
1180a．．．清潔輪馬達減速機
1200．．．從動機
1200a．．．從動機殼
1220．．．從動清潔輪
1222．．．第二磁鐵
1400．．．導電滑環
2000．．．板件
L．．．液體
Claims (36)
- 一種清潔機，適於清除一板件上之微粒，包括：一主動機，包括：多個主動清潔輪，每一主動清潔輪包括一第一磁鐵；以及一控制系統，電性耦接該些主動清潔輪，以控制該些主動清潔輪的旋轉；以及一從動機，包括多個從動清潔輪，每一從動清潔輪包括一第二磁鐵，其中該板件配置於該主動機與該從動機之間，且該些第二磁鐵配置於該些第一磁鐵的對向，以使該些主動清潔輪藉由磁力帶動該些從動清潔輪的轉動。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵各具有多個磁極。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一安全吊耳，配置於該主動機殼上。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一噴水裝置，配置於該主動機殼上，該噴水裝置適於將液體噴向該些主動清潔輪的邊緣。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一邊緣感測器，配置於該主動機殼上，且電性連接該控制系統，並感測該清潔機是否接近該板件的邊緣。
- 如申請專利範圍第5項所述之清潔機，其中該邊緣感測器為一紅外線感測器、一超音波感測器、一雷射感測器、一極限開關或一近接開關。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，其中該控制系統包括：一處理系統，輸出一控制信號；以及一驅動裝置，依據該控制信號輸出多個第一驅動信號，且該清潔機更包括多個清潔馬達，對應連接該些主動清潔輪，並依據該些第一驅動信號分別控制該些主動清潔輪的旋轉。
- 如申請專利範圍第7項所述之清潔機，更包括：一磁力感測器，感測該磁力的大小，並據以輸出一感測信號至該控制系統，該控制系統的該驅動裝置依據該感測信號輸出多個第二驅動信號；以及一磁鐵馬達，連接該第一磁鐵，並依據該些第二驅動信號分別調整該第一磁鐵對該板件的磁力。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，其中該清潔機更包括：一磁鐵馬達減速機；以及一位移機構，連接該磁鐵馬達減速機與該些第一磁鐵之至少其一，並依據該磁力的大小調整該些第一磁鐵之至少其一相對於該板件的位置或改變該些第一磁鐵之至少其一的磁阻。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，其中該第 一磁鐵與該第二磁鐵的至少其中之一為一固定式磁鐵。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括一導電滑環，電性連接該些主動清潔輪內的一電源信號線。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括：一從動機殼；以及一安全吊耳，配置於該從動機殼上。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括：一從動機殼；以及一噴水裝置，配置於該從動機殼上，該噴水裝置適於將液體噴向該些從動清潔輪的邊緣。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，其中該些主動清潔輪與該些從動清潔輪各具有一清潔材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括一水平感測器，感測該清潔機的一水平角，該控制系統依據該水平角調整該清潔機的行走路徑。
- 如申請專利範圍第15項所述之清潔機，其中該水平感測器為一陀螺儀或一水平儀。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括一遙控接收器，接收一遙控信號，該控制系統依據該遙控信號控制該清潔機的行走路徑。
- 如申請專利範圍第1項所述之清潔機，更包括一刮水裝置，配置於該些主動清潔輪或該些從動清潔輪的一側。
- 一種清潔機，適於清除一導磁性板件上之微粒， 該清潔機包括一主動機，且該主動機包括：多個主動清潔輪，每一主動清潔輪包括一第一磁鐵，其中該主動機係藉由該些第一磁鐵吸附於該導磁性板件上；以及一控制系統，電性耦接該些主動清潔輪，以控制該些主動清潔輪的旋轉。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一安全吊耳，配置於該主動機殼上。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一噴水裝置，配置於該主動機殼上，該噴水裝置適於將液體噴向該些主動清潔輪的邊緣。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括：一主動機殼；以及一邊緣感測器，配置於該主動機殼上，且電性連接該控制系統，並感測該清潔機是否接近該板件的邊緣。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，其中該控制系統包括：一處理系統，輸出一控制信號；以及一驅動裝置，依據該控制信號輸出多個第一驅動信號，且該清潔機更包括多個清潔馬達，對應連接該些主動清潔輪，並依據該些第一驅動信號分別控制該些主動清潔輪的旋轉。
- 如申請專利範圍第23項所述之清潔機，更包括：一磁力感測器，感測該磁力的大小，並據以輸出一感測信號至該控制系統，該控制系統的該驅動裝置依據該感測信號輸出多個第二驅動信號；以及一磁鐵馬達，連接該第一磁鐵，並依據該些第二驅動信號分別調整該第一磁鐵對該板件的磁力。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，其中該清潔機更包括：一磁鐵馬達減速機；以及一位移機構，連接該磁鐵馬達減速機與該些第一磁鐵之至少其一，並依據該磁力的大小調整該些第一磁鐵之至少其一相對於該板件的位置或改變該些第一磁鐵之至少其一的磁阻。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，其中該第一磁鐵為一固定式磁鐵。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括一導電滑環，電性連接該些主動清潔輪內的一電源信號線。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，其中該些主動清潔輪具有一清潔材料。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括一水平感測器，感測該清潔機的一水平角，該控制系統依據該水平角調整該清潔機的行走路徑。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括一遙控接收器，接收一遙控信號，該控制系統依據該遙控 信號控制該清潔機的行走路徑。
- 如申請專利範圍第19項所述之清潔機，更包括兩主動機殼，且該些主動機殼彼此可轉動連接在一起。
- 一種清潔機的路徑控制方法，適用於一清潔機，該清潔機包括一第一主動清潔輪、一第二主動清潔輪、以及一連接該第一主動清潔輪與該第二主動清潔輪的一連桿臂，該方法包括：使該第一主動清潔輪固定不轉動；使該第二主動清潔輪沿一第一旋轉方向旋轉，以使該第二主動清潔輪與該連桿臂間產生一第一扭力；以及藉由該第一扭力使該連桿臂往相反於該第一旋轉方向的一第二旋轉方向擺動。
- 如申請專利範圍第32項所述之方法，更包括施加一第二扭力於該第一主動清潔輪與該連桿臂間。
- 如申請專利範圍第32項所述之方法，更包括：使該第二主動清潔輪固定不轉動；使該第一主動清潔輪沿該第二旋轉方向旋轉，以使該第一主動清潔輪與該連桿臂間產生一第二扭力；以及藉由該第二扭力使該連桿臂往相反於該第二旋轉方向的該第一旋轉方向擺動，以使該清潔機沿一第一方向前進。
- 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該第一旋轉方向為順時針方向，且該第二旋轉方向為逆時針方向。
- 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該清潔機的行徑路線是依序沿該第一方向、一第二方向及一第三方向移動，其中該第一方向與該第三方向實質上平行且方向相反，且該第二方向與該第一方向、該第三方向實質上垂直。
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