TWI700071B - 由電動機驅動之設備的操作方法以及實施此方法的由電動機驅動之設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種由電動機驅動之設備(1)的操作方法，其設備(1)特別是吸塵器，其中，藉由分析感測器信號並根據設備(1)上存在或不存在使用者的手來測定該設備(1)之當前操作狀態，並且，根據所測定之操作狀態來設定該設備(1)之工作狀態，而其工作狀態尤指設備(1)之風扇(2)及/或馬達之轉速及/或功率。為改良上述方法，本發明提出：測量其設備(1)之加速度及/或速度及/或空間定向，其中，將所測定之操作狀態與所測得之加速度及/或速度及/或空間定向相聯結，以便設定該設備(1)之工作狀態。此外，本發明亦有關於一種由電動機驅動之設備(1)，特別是，吸塵器，用於實施上述方法。

Description

由電動機驅動之設備的操作方法以及實施此方法的由電動機驅動之設備

本發明係有關於一種由電動機驅動之設備的操作方法，其設備特別是吸塵器，其中，藉由分析感測器信號並根據設備上存在或不存在使用者的手來測定該設備之當前操作狀態，並且，根據所測定之操作狀態來設定該設備之工作狀態，而其工作狀態尤指設備之風扇及/或馬達之轉速及/或功率。

本發明另亦有關於一種由電動機驅動之設備，特別是，吸塵器，用於實施上述方法，此設備具有：用於測定此設備之操作狀態的第一感測器，以及，用於根據所測定之操作狀態來設定風扇及/或馬達之工作狀態的控制及分析裝置。

在本發明範圍內，由電動機驅動之設備尤指手持式或自動移行式家用器具，如，可充電吸塵器、窗戶清潔器、清潔機器人等等。為執行諸如吸、擦或刷等清潔任務，此設備具有根據所測定之操作狀態來加以控制之風扇及/或馬達。

如吾人所知，先前技術按如下方式設計此等由電動機驅動之設備，以實現舒適操作：測定其設備之當前操作狀態，並根據所測定之操作狀態，設定與之對應的設備工作狀態。設備之操作狀態例如可為使用者對設備之握持。而後，根據所測定之此操作狀態，設定其設備之工作狀態，例如，啟動風扇及/或馬達。

公開案DE 26 44 697 A1例如揭示一種由電動機驅動之吸塵器，其中，設置有基於觸摸而改變其開關位置之感測器開關，以啟動或關閉風扇。藉由該感測器開關，可改變風扇轉速。感測器開關之接觸板如此佈置在設備上，使得，使用者在設備工作時通常會接觸該接觸板。當觸摸接觸面時，風扇便啟動，且在使用者再度放開感測器開關或其接觸面之前，一直保持運行。

前述方法之缺點在於：設備之工作狀態僅與唯一一個操作狀態相關。設定工作狀態時並不考慮其他參數。

有鑒於此，本發明之目的在於提供一種由電動機驅動之設備的操作方法，此方法有助於對其設備之工作狀態作出更切合實際的差異化設定(包括改變)，從而實現其設備之更舒適的操作。

為達成上述目的，本發明提出一種由電動機驅動之設備的操作方法，其中，測量其設備之加速度及/或速度及/或空間定向，而其中，將所測定之操作狀態與所測得之加速度及/或速度及/或空間定向相聯結，以便設定該設備之工作狀態。

與先前技術不同，本發明不再僅基於操作狀態而測定出設備之工作狀態，而是將操作狀態與設備之其他參數、即加速度及/或速度及/或空間定向相結合。在本發明範圍內，加速度及速度亦可既包含絕對值(純量)分量，又包含方向(向量)分量(空間定向)。其中，有益地按照具有水平軸及垂直軸之三維座標系(例如，直角座標系)產生空間定向。因此，並非僅有被偵測到的使用者對設備之操作會對工作狀態之設定起決定性作用，確切而言，設備(例如，以某一速度)主動運動及/或具有某一空間定向，且該空間定向特別 是與一偏離於設備的不工作位置之空間定向相符，此對工作狀態之設定亦起決定性作用。藉此，能以較高的差異化程度作出判定，設備之風扇及/或馬達之何種工作狀態在當前情形下是有益的。舉例而言，當識別到使用者將設備持於手中並以此實施清潔運動時，方會啟動設備之風扇。可區分使用者例如僅出於維護目的而將設備持於手中，抑或還是當前正在實施或想要實施清潔程序。其風扇可有益地用於將待吸物自待清潔之面轉移至設備(吸塵器)之待吸物室。其馬達例如可理解為用於驅動擦拭滾筒、清潔刷或類似物的馬達。

本發明提出：根據設備上存在或不存在使用者的手來測定其操作狀態。藉此，可測定操作狀態之不同狀況，即，例如「設備被握住」或「設備未被握住」。此外，設定工作狀態時亦可並非僅考慮設備上存在或不存在使用者的手，而是亦可例如考慮設備與充電站之接觸、及/或設備與待清潔之面的接觸。根據操作狀態與設備之測定加速度/速度/定向之間的邏輯聯結，可設定差異化的工作狀態，例如「風扇開」、「風扇關」或「風扇轉速/功率等於X」。

藉由邏輯聯結，能以較高的差異化程度設定設備之工作狀態。舉例而言，馬達或風扇之啟動不僅可與操作狀態相關，亦可-例如出於安全考慮-進一步與設備之實際運動或設備相對於待加工之表面的空間定向相關。當使用者僅握持設備而不實施清潔運動時，建議將設備之工作狀態設定為「關」，使得諸如風扇、清潔刷等由電動機驅動之元件繼續保持停運狀態。較之前述先前技術，由此便產生顯著優勢，因為，先前技術僅識別設備之被握持，之後卻未進一步區分使用者是否確實將設備放置於待加工之面上並實施加工程序。因此，本發明一方面能大幅降低設備使用者之受 傷風險，另一方面亦能節約用電，此點對於電池供電設備尤為有益。因此，藉由將操作狀態與設備之加速度及/或速度及/或定向相聯結，總體上可高度精確地測定出設備當前是否處於清潔程序，從而實現該設備極其舒適、安全之操作。特別是，亦不必為了操縱其設備而設置手動開關。可以僅設置唯一一個包含「開、自動、關」等操作等級之開關，其中，操作等級「自動」允許按本發明對工作狀態進行自動設定。

本發明進一步提出：藉由設於設備上之第一感測器，即，測量光強變化之光學感測器或壓力感測器或電容式感測器，以測量其操作狀態。使用電容式感測器時，例如可在設備之手柄(例如，設備之把手)與設備之其他表面之間設置一區域，使用者在握持著設備時將手伸入此區域。設備之手柄及其他表面在此形成電容器之對應的板體，該電容器之電容因手伸入而受到影響。作為替代方案，亦可藉由設於設備上之壓力感測器或光學感測器偵測手的存在，當設備例如係佈置於充電站中時，該等感測器偵測出作用於壓力感測器之壓力或光強之減小。無論何種感測器，前提皆為該感測器要能識別出使用者有否握持著設備之手柄。

若除了與設備之接觸外亦藉由測量出設備之加速度及/或速度及/或定向而識別到使用者正實施清潔程序，則可啟動此設備之馬達及/或風扇。同樣地，就關閉馬達或風扇而言，有益做法係總是在手離開設備手柄、從而不再與設備接觸時關閉馬達或風扇。此點在手持式設備中用於保護使用者。針對自動移行式設備，例如，清潔機器人，則不建議在設備運行與設備與使用者的手之間存在接觸之間建立聯結，而是例如在設備運行與設備接觸待清潔之 面之間建立聯結。

本發明進一步提出：將所測定之操作狀態及所測得之加速度、速度及/或定向與所儲存之參考參數進行比較，並且，根據比較結果自動設定其設備之工作狀態。所儲存之參考參數包含設備之常規反覆性運動模式，此等運動模式一方面包含操作狀態，另一方面亦包含設備之加速度及/或速度及/或定向。其中，每個所儲存之參考參數皆對應於設備之一個對應的工作狀態，從而在將操作狀態與加速度及/或速度及/或定向相聯結時，觸發適當的動作。簡單而言，運動模式例如包含操作狀態「設備被握持」以及加速度與速度「零」。將此運動模式與所儲存之參考參數進行比較，其中，例如對上述聯結設置工作狀態「使風扇關閉」。由此，設備保持關閉直至當前的運動模式之參數發生變化，使得，比較結果例如觸發了工作狀態「啟動風扇」。而後，風扇例如被設備之分析及控制裝置自動啟動。

本發明提出：當出現以相反方向進行之連續性忽動忽停的運動時，將風扇及/或馬達之轉速及/或功率設定為風扇及/或馬達之最大轉速及/或最大功率。因此，參考參數包含一運動模式，此運動模式將設備在實施清潔程序期間之典型運動考慮在內。當使用者想要清潔待清潔之面上一個特別髒的分區時，使用者一般會操控其設備做短促而快速的往復運動。可為此運動規定特定的速度或加速度，或者，亦可規定表徵此運動模式之速度範圍或加速度範圍。一旦在將當前參數與參考參數比較時發現正在實施此類忽動忽停的運動，遂將風扇及/或馬達之轉速及/或功率設定為為此而設置之最大值，從而以最佳效果如願實現該分區之深度清潔。

本發明進一步提出：當未發現設備上存在使用者的手時，將風扇及/或馬達之轉速及/或功率設為零或使其保持零，以及/或者，當發現設備上存在使用者的手時，將該設備之風扇及/或馬達的轉速及/或功率設定為大於零之值，或使其保持大於零之值。若未能發現存在使用者的手，則設備之風扇或馬達原則上保持關閉，意即，風扇或馬達之轉速及/或功率等於零。若能偵測到存在使用者的手，則啟動設備之風扇或馬達，且設定為以設備之當前的加速度、速度及/或定向所設置的轉速及/或功率。若例如識別到設備係以清潔程序所常用之速度在待清潔之面上移行，則設定風扇之轉速及/或功率成為使其與相應的用於此等速度之常規參考參數相符。其中亦可考慮設備之當前的空間定向。例如，可透過如下方式識別出設備之定向，即，地板吸嘴相對於設備之殼體成一定的角度。地板吸嘴通常係可動地設於設備殼體上，其中，吸嘴與設備殼體之間的角度在閒置不用時具有明確的度數。但，當設備被用於清潔程序時，地板吸嘴與設備殼體之間產生其他的角度，從而可認為設備當前正在運動，且需要啟動風扇或馬達。為了識別出設備之定向，例如可在吸嘴與設備殼體之間使用具傳導能力之可動元件，此元件係根據設備之定向而將不同的電接點連接起來。當然，亦可使用以其他方式起作用的方位感測器。

本發明進一步提出：在測定其操作狀態之後，延時地及/或連續地改變風扇及/或馬達之工作狀態。根據設備此前之運動狀態，可延時啟動或關閉風扇或馬達，以免例如在實施清潔程序期間運動短暫停歇時發生關閉操作。對於使用者而言，藉此，總體上可提高由電動機驅動之設備的操作舒適度。

此外，亦可設置如下：若非由使用者手動啟動或關閉其設備，則是設置備用模式(Stand-by)。例如，可設置三級開關(關、開、自動)，其中，在實現某一運動模式時，例如，當使用者將設備持於手中並藉由方位感測器識別到設備例如與基座相分離(此係對應於使用者提起設備之操作)，風扇/馬達便會在開關位置「自動」上被啟動。

除前述方法外，本發明亦提出一種由電動機驅動之設備，特別是，吸塵器，用於實施前述方法，其中，此一由電動機驅動之設備具有：用於測定此設備之操作狀態的第一感測器、用於根據所測定之操作狀態來設定風扇及/或馬達之工作狀態的控制及分析裝置、以及加速度感測器及/或方位感測器，其中，用於測定此設備之操作狀態的第一感測器為光學感測器或壓力感測器或電容式感測器。

因此，此一由電動機驅動之設備既具有用於測定出設備之操作狀態的感測器，亦具有用於測定出設備之運動參數如加速度、速度及/或空間定向的感測器。由此，可將所測定之參數考慮在內，使得，藉由保存在控制及分析裝置內之參考參數可設定風扇或馬達之最佳工作狀態，從而使得，此一由電動機驅動之設備能以最佳效果適應當前之清潔情形/加工情形。加速度感測器可有益地為將動態壓力波動轉換為電信號之壓電陶瓷感測板，或者為包含彈簧質量系統之微電機械系統(MEMS)，加速度致使其彈簧發生偏轉並改變電容。此外，亦可使用其他的習知加速度感測器，例如，應變片(strain foil/gauge)或基於磁感應之感測器。方位感測器例如可包含具傳導能力之可動元件，此元件根據設備之運動而將不同的電接點 連接起來，據此，可推斷設備之當前的方位。舉例而言，該可動元件可為設於包含數個電接點之殼體中的金屬球。

最後提出：用於測定此設備之操作狀態的第一感測器為光學感測器或壓力感測器或電容式感測器。前文已聯繫相關方法而詳細闡述過該第一感測器之工作方式。其間所提出之實施方案亦適用於本發明的由電動機驅動之設備。

以下結合實施例詳細闡述本發明。

1‧‧‧(電動機驅動)設備

2‧‧‧風扇

3‧‧‧(第一)感測器

4‧‧‧控制及分析裝置

5‧‧‧(第二)感測器

6‧‧‧吸嘴

7‧‧‧旋轉軸

8‧‧‧殼體

9‧‧‧基座

10‧‧‧把手

x‧‧‧(第一)運動方向

y‧‧‧(第二)運動方向

A‧‧‧(第一)處理步驟

B‧‧‧(第二)處理步驟

C‧‧‧(第三)處理步驟

O‧‧‧(風扇)關閉

I‧‧‧(風扇)啟動

圖1為位於基座上之本發明設備之示意圖；圖2為實施清潔程序期間之此設備之示意圖；圖3為本發明方法之流程圖。

圖1示出由電動機驅動之設備1，在此為手持式電池供電吸塵器，其係處於基座9上之不工作位置。基座9例如可具有用於為設備1之蓄電池充電的電接頭。此外，在最簡單之情況下，基座9亦可僅作為設備1之固持裝置。

設備1具有可在實施清潔程序期間在待清潔之面上移行的吸嘴6及殼體8，其殼體8例如具有用於所收集之待吸物的過濾腔、風扇2、流道等等。在殼體8上設有可供設備1之使用者握持此設備1之把手10，在此為殼體8之漸細部。此把手10對應於第一感測器3，此感測器3在此被建構為壓力感測器。此壓力感測器具有平面構造，其平面構造在使用者握持把手10時通常會被接觸到。

此外，設備1具有兩個第二感測器5，即，位於設備1之殼體8內部的加速度感測器，以及，對應於吸嘴6之在殼體8上的旋轉軸7的方位感測器。

第一感測器3及兩個第二感測器5皆連接於設備1之控制及分析裝置4。控制及分析裝置4以常規方式具有處理器，以及，用於儲存關於設備1之常規運動模式之參考參數的資料記憶體。

圖2示出實施清潔程序期間之設備1，其中，設備1沿相對運動方向x、y而移動，意即，一方面沿第一運動方向x而另一方面沿相反的第二運動方向y移動，總體上，相當於吸嘴6在待清潔之面上做往復運動。與設備1之如圖1所示之不工作位置不同，設備1之吸嘴6與殼體8之間的角度不再為180度，而是明顯小於180度，在此大約為135度。藉由第二感測器5(即，方位感測器)識別吸嘴6與殼體8之間的變化角度，以便控制及分析裝置4經與參考參數比較後可推斷出設備1此時不再處於基座9上之不工作位置。結合設備1之殼體8中之加速度感測器的信號，識別出設備1在時間上相繼沿相反運動方向x、y運動。控制及分析裝置4根據此運動模式得出當前正在實施清潔程序之結論。

圖3示出一流程示意圖，控制及分析裝置4可根據該流程圖識別出設備1之當前運動模式，並相應地對設備1之工作狀態(在此指風扇2之工作狀態)進行控制。

在處理步驟A中，藉由第一感測器3(在此指壓力感測器)測定當前是否有使用者緊握把手10。若如此，意即，若第一感測器3發現接觸(+)，則接著在處理步驟B中測定出設備1之當前的定向與運動。若第一感測器3未發現把手10上存在使用者的 手(-)，則關閉設備1或使其保持關閉(O)。

接著，在處理步驟B中測定出設備1之當前的空間定向及運動。在此期間，第二感測器5測量當前的參數「加速度」及「定向」。其中，對應於旋轉軸7的方位感測器測量出設備1之吸嘴6與殼體8之間的角度，其中，確定了設備1係處於基座9上之不工作位置(180度)，抑或還是被放置在待清潔之面上(角度小於180度)。另外，加速度感測器測量出設備1之當前的加速度，該當前的加速度當前係指向第一運動方向x或第二運動方向y。特別是，其間亦可測定出運動方向x、y之以較短時間間隔所發生的變換，據此，可得出吸嘴6在待清潔之面上進行往復運動之結論。若依舊偵測到設備1之吸嘴6係與殼體8平行定向(圖中之朝下箭頭)，則設備1之風扇2保持關閉(O)，視情況，在經過一段明確的延遲時間之後。若偵測到設備1旋轉180度後所形成之定向，意即，吸嘴6沿豎向位於殼體8上方(圖中之朝上箭頭)，則啟動設備1之風扇2(I)，因為，得出了例如在天花板區域實施清潔程序之結論。若識別到設備1之對角定向(圖中之朝下的對角箭頭)，則控制及分析裝置4得出打算實施清潔程序之結論(之後便實施處理步驟C)。

隨後，實施處理步驟C，此處理步驟C包含對加速度感測器之測量信號進行差異化分析。

在處理步驟C中，將設備1之測得的加速度(及/或速度)與儲存於資料記憶體內之參考參數進行比較。若加速度感測器例如在大約一至數秒之較短時間間隔內偵測到第一運動方向x變換成第二運動方向y，以及，第二運動方向變換成第一運動方向，則所偵測到之參數相當於用於所謂的「污點清潔」之已知運動模式 (+)，遂立即啟動設備之風扇2(I)。若加速度感測器未發現加速度或者所測定之加速度與關於典型清潔程序之參考參數不符(-)，則設備1之風扇2保持關閉(O)。若風扇此前處於運行狀態，則視情況延時關閉風扇2。此外，不僅可設置風扇2之啟動與關閉，亦可設定特定之風扇轉速或風扇功率。

綜上，藉此，在接續實施之處理步驟A、B及C中測定並分析操作狀態，而後，測定並分析出設備1之空間定向，最後，偵測並分析出設備1在一明確時間段內之加速度，從而根據圖示流程圖來決定風扇2之啟動或關閉(或者，轉速/功率)。

1‧‧‧(電動機驅動)設備

2‧‧‧風扇

3‧‧‧(第一)感測器

4‧‧‧控制及分析裝置

5‧‧‧(第二)感測器

6‧‧‧吸嘴

7‧‧‧旋轉軸

8‧‧‧殼體

9‧‧‧基座

10‧‧‧把手

Claims (7)

1. 一種由電動機驅動之設備的操作方法，其設備(1)特別是吸塵器，其中，藉由分析感測器信號並根據設備(1)上存在或不存在使用者的手，即，使用者對設備(1)之握持與否，來測定該設備(1)之當前操作狀態，並且，根據所測定之操作狀態來設定該設備(1)之工作狀態，而其工作狀態尤指設備(1)之風扇(2)及/或馬達之轉速及/或功率，其特徵在於：測量其設備(1)之加速度及/或速度及/或空間定向等參數，其中，經由一控制及分析裝置(4)，將所測定之操作狀態與所測得之加速度及/或速度及/或空間定向藉由邏輯聯結而相聯結，以設定該設備(1)之工作狀態，而使該設備(1)之工作狀態係依據至少兩個所測得的參數而設定。
2. 如請求項1之方法，其中，藉由設於該設備(1)上之第一感測器(3)，即，測量光強變化之光學感測器或壓力感測器或電容式感測器，以測量其操作狀態。
3. 如請求項1或2之方法，其中，將所測定之操作狀態及所測得之加速度、速度及/或定向與所儲存之參考參數進行比較，並且，根據比較結果自動設定該設備(1)之工作狀態。
4. 如請求項1或2之方法，其中，當出現以相反方向進行之連續性忽動忽停的運動時，將該風扇(2)及/或馬達之轉速及/或功率設定為該風扇(2)及/或馬達之最大轉速及/或最大功率。
5. 如請求項1或2之方法，其中，當未發現該設備(1)上存在使用者的手時，將該風扇(2)及/或馬達之轉速及/或功率設為零，或使其保持零，以及/或者，當發現該設備(1)上存在使用者的手時，將 該設備(1)之風扇(2)及/或馬達之轉速及/或功率設定為大於零之值，或使其保持大於零之值。
6. 如請求項1或2之方法，其中，在測定其操作狀態之後，延時地及/或連續地改變該風扇(2)及/或馬達之工作狀態。
7. 一種由電動機驅動之設備，用於實施請求項1至6中任一項之方法，此設備(1)具有：用於測定此設備(1)之操作狀態的第一感測器(3)，以及，用於根據所測定之操作狀態來設定風扇(2)及/或馬達之工作狀態的一控制及分析裝置(4)，其特徵在於：用於測定此設備之操作狀態的該第一感測器(3)為光學感測器或壓力感測器或電容式感測器，並且，此一由電動機驅動之設備(1)進一步具有第二感測器(5)，即，加速度感測器及/或方位感測器。

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