專利名稱：一種吸塵器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種吸塵器。特別是涉及一種感知通過吸塵器軟管輸入的 使用者操作意圖后，對吸塵器主體進行控制的一種吸塵器。
背景技術：
真空吸塵器(下面統稱為吸塵器)利用由設置在主體內部的扇風產生 的真空壓，吸入清掃面附近的空氣后，利用主體內部的濾芯等過濾吸入空 氣中所含有的異物。
通常，這種真空吸塵器大體上可分為使吸入含有灰塵的空氣的吸入 裝置與主體分離地設置、兩者并通過連接管連接的分體式，以及吸入裝置 與主體形成一體的直立式。
最近，以使用上的方便為目的，吸塵器逐漸得到普及。賓館、住宿行 業之外各個家庭中，對沙發等部位用傳統的擦、掃很難清掃干凈，因此吸 塵器的需求量非常大，具有穩固的市場。
下面，對分體式吸塵器結構簡單進行說明。該吸塵器包括在內部設有 產生真空壓的電機、灰塵捕捉區以及移動輪等的主體，吸入單元(下面， 把吸嘴、吸入管、吸入開關把手3個部分合起來稱作吸入單元)，以及連 接上述主體和吸入單元的柔軟的軟管。作為基本動作原理，使用者順著清 掃面操作上述吸入單元時，通過軟管連接的主體被使用者拉動的同時通過 安裝在內部的電機提供吸入壓力，把通過軟管收集的灰塵儲存在安裝于主
體或吸入單元的箱(CANISTER)內部。
上述分體式吸塵器通常把電源線長長地拉出來插在家庭內的插座上、 向電機提供電源，但是需要拉動連接在軟管的不容易移動(裝有沉重電機) 的主體、很費力，而且由于電源線妨礙，使用上也不便。
為了解決上述缺點而出現的吸嘴與主體形成一體的直立式吸塵器，也 存在一些問題。由于直立式吸塵器把裝有沉重電機的主體向割草機一樣移 動在吸入面上方、直接進行清掃，只能在以單純的清掃動作對寬闊空間進行清掃時才能使用。而為了精細的清掃動作，需要把額外的工具連接后才 能適用。從而，很難趕上吸入單元小而輕、用很小的力也能進行精細動作 的分體式吸塵器。
另外，對于上述直立式吸塵器，也有把電機小型化、直接裝在吸入單 元上的立桿式吸塵器。但這種吸塵器由于電機的功率小，很難得到滿意的 吸入性能。
另外，也有把最麻煩的電源線去掉的充電式吸塵器。但這種吸塵器裝 配小功率電機，吸力不足，而且使用時間非常短。加上按電池的使用壽命需 要定期更換電池。因此很難滿意地解決原有問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種把移動吸塵器的牽引力最小 化，并讓吸塵器很容易地按使用者想要的方向移動，并可隨時切換方向， 具有感知使用者的吸入單元操作行為、自動地移動的功能的吸塵器。
本發明所要解決的另一技術問題是，提供一種為了讓吸塵器容易跨過 各種障礙物和電源線，讓吸塵器主體具有高機動性，并讓吸塵器具有即使 主體有時處于不穩定狀態也可以自動校正中心的自我平衡功能的吸塵器。
本發明所采用的技術方案是 一種吸塵器，包括至少具有一個旋轉中 心的主體；驅動主體的驅動部；與旋轉中心相隔設定距離，與主體結合的 吸入軟管結合部；對在吸入軟管結合部移動時主體相對于旋轉中心的位移 量進行感知的感知部；根據感知部的感知信息，對驅動部進行控制的控制 部。
所述的吸入軟管結合部以清掃面為基準位于與旋轉中心相互不同的高度。
所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中的一個感 知部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結構。
所述的感知部設置在與主體的移動距離相比、相對位移的變化速度或 變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。
所述的驅動部以讓主體被吸入軟管結合部傾斜的方式，在直立狀態下以一個旋轉中心支撐或驅動主體。
所述的驅動部包括以在輪旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方 式，通過變化轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機。
一種吸塵器，包括主體；在停止的狀態下以一個旋轉中心支撐以及驅
動主體的驅動部；與主體的旋轉中心或移動中心相隔設定距離，與主體結 合的吸入軟管結合部；對在吸入軟管結合部移動時的主體相對位移進行感 知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進行控制的控制部。
所述的吸入軟管結合部以清掃面為準，位于與驅動部旋轉中心不同的高度。
所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中的一個感 知部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的 結構。
所述的感知部設置在與主體的移動距離相比、相對位移的變化速度或 變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。
所述的驅動部包括以在輪旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方 式，通過變化轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機。
一種吸塵器，包括主體；支撐以及驅動主體的驅動部；連接主體和驅 動部，可按與主體或驅動部相反的方向旋轉的至少一個的連接部件；與主 體的旋轉中心或移動中心相隔一定距離，與主體結合的吸入軟管結合部； 對吸入軟管結合部移動時的主體相對位移進行感知的感知部；根據感知部 的感知信息對驅動部進行控制的控制部。
所述的吸入軟管結合部以清掃面為準，位于與驅動部旋轉中心不同的 高度。
所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中一個感知 部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結 構。
所述的感知部設置在與主體的移動距離相比、相對位移的變化速度或 變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。
所述的驅動部以讓主體被吸入軟管結合部傾斜的方式，在直立狀態下 以一個旋轉中心支撐或驅動主體。所述的驅動部包括以在輪旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方 式，通過變化轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機。
所述的連接部件可相對旋轉或相對位移地連接在主體上，讓驅動部的 輪相對于主體具有扭矩彈力地結合。
所述的連接部件的旋轉中心與主體的旋轉中心或驅動部的旋轉中心中
的一個一致。
一種吸塵器，包括主體；在停止狀態下以兩個以下支撐點支撐以及驅 動主體的驅動部；在主體上至少具有一個設置位置，并在主體的重心變動 時對與重心相對的設置位置的相對位移進行感知的感知部；根據感知部的 感知信息對驅動部進行控制的控制部。
一種吸塵器，包括主體；以一個轉軸支撐以及驅動主體的驅動部；在 主體上至少具有一個設置位置，并在主體的重心變動時對與重心相對的設 置位置的相對位移進行感知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進 行控制的控制部。
本發明的一種吸塵器具有如下發明效果。
首先，安裝在主體內部的感知部能夠適當地區分使用者的清掃行為以 及移動行為，從而在使用者移動吸塵器的意圖通過吸入軟管輸入、這時不 需要施加額外的牽引力，而是利用安裝在內部的驅動電機驅動吸塵器，從 而可以讓使用者省去移動吸塵器的麻煩。
另外，在上述吸塵器移動過程中如果碰到糾纏的電源線或輪子遇到厚 地毯、被子、座墊等物品時，沒必要象現有的吸塵器那樣拿起吸塵器搬動、 而是在輪子的自行驅動作用下可以自動地跨過障礙物。
另外，上述感知部以及控制部在使用者的控制之外，還對主體自身的 傾斜進行感知、對吸塵器的姿勢進行控制，可以把吸塵器設計成重心高的 不穩定狀態。從而可以大大提高吸塵器的機動性，而且優雅地取得機動平 衡，讓使用者在作業的過程中得到很高的滿足感。


圖1是具有一個轉軸和一雙輪的吸塵器處于準備狀態時側面示意圖； 圖2是圖1的準備狀態下，剛剛開始清掃行為時的側面示意8圖3是從圖1或圖2的狀態，進行移動行為時的側面示意圖4是圖1 圖3的狀態下進行反向移動行為時的側面示意圖5 圖7是輪的驅動軸和主體旋轉中心一致的同軸旋轉中心，重心位 置更高的主體側面示意圖8 圖10是輪的驅動軸和主體的旋轉中心一致的同軸旋轉中心，重 心位置更低的主體側面示意圖11到圖15是從圖8 圖10的結構進行變更，使之具有兩個旋轉中 心的主體側面示意圖16到圖20是從圖5 圖7的結構進行變更，使之具有兩個旋轉中心 的主體側面示意圖21是具有一個轉軸和一雙輪的吸塵器結構側剖面示意圖22是圖21的吸塵器結構正面示意圖23是圖21的吸塵器俯視結構示意圖24是圖21的吸塵器外部結構示意圖。
其中i:
10:主體11:重心
12:第2旋轉中心14:彈簧部件
15:連接部件16:第2連接部件
20:輪21:輪轉軸
30:吸入軟管結合部31:吸入軟管結合部中心
40:吸入單元41:吸嘴
42:吸入管43:吸入管把手
50:吸入軟管61:吸入電機
62:吸入扇63:吸入灰塵桶
64:電源線軸70:驅動電機
71:齒輪箱72:變壓整流模塊
80:控制部90:第1感知部
91:第2感知部
具體實施方式
為了更加詳細地說明本發明的技術特征，下面，參照附圖中本發明的 實施例，進行詳細說明。
下面說明的本發明實施例僅僅只是一個例子，其構成要素和結合構造 對本發明的技術特征所包含的思想不構成限制。
圖1是具有一個轉軸和一雙輪的吸塵器處于準備狀態時側面示意圖。
如圖1所示，包括具有吸嘴41、吸入管42以及吸入管把手43的吸入 單元40是使用者的清掃行為直接傳達的部分，這種清掃動作通過吸入軟管 50傳達到吸入軟管接合部30。
吸入軟管結合部30不是剛體，而是把吸入軟管50的移動有效地傳達 到主體10的起中介作用的部件，如果具有吸入軟管50逐漸靠近主體10時 變硬的結構、則即使吸入軟管結合部30的突出長度短或根本不存在也能把 自己的整個移動可以有效地傳達到主體10。
一般的吸入軟管50具有柔軟的結構，為了區分使用者的移動行為和清 掃行為、需要起適當的緩沖作用，因此如果吸入軟管50的整體柔軟性已被 確定、則吸入軟管結合部30具有一定部分突出長度對于有效的移動傳達更 有益。
本發明中，上述吸入軟管50的柔軟性和自身重量作為影響向吸入軟管 結合部30傳達的移動量的變數，下面把兩種變量分別進行說明。
首先，從吸入軟管50的柔軟性側面出發，1)如果吸入軟管50完全是 剛體，則清掃動作或移動動作的移動狀態毫無區別地直接傳向吸入軟管結 合部30，因此實際上與直立式或一體式吸塵器沒有區別；相反2)吸入軟 管50如果是如細繩似的柔軟體，則雖然清掃行為中不會傳達移動、但直到 移動動作完全進行(即，吸入軟管50被拉動繃緊)為止不會向吸入軟管結 合部30傳達移動。
接下來，從吸入軟管50的自重側面來看，在具有一定稱度的柔軟性前 提下，3)如果吸入軟管50的重量很沉，則吸入軟管的一部分會一直接觸 在地面、在進行清掃行為時接觸在地面的部分幾乎不會移動、只有從地面 到連接在吸入單元結合部中心為止的部分(圖1的V2 = 0點的左側部分) 移動。這一情況下，雖然清掃動作根本不會被傳達，但從地面到連接在吸 入軟管結合部中心31為止的部分(V2二0點的右側部分)因為吸入軟管50的重量會一直處于傾斜狀態。從而，與上述2)相同，與清掃動作的輸入與
否無關，吸入軟管結合部30的傾斜度不會發生變化。
相反，4)如果吸入軟管50的重量非常輕，則與上述情況l)相同，與 重量相比的柔軟性實際上相當于剛體水平，因此清掃動作和移動動作根本 沒有區別地全部傳向吸入軟管結合部30。
因此，按本發明的目的，如果想要讓吸入軟管結合部30把使用者的吸 入單元操作行為傳向主體10、讓吸塵器按使用者的意圖容易轉換方向，則 要過濾一部分清掃動作，而為了主要把移動動作的移動傳向吸入軟管結合 部30，需要通過試驗，把吸入軟管50的柔軟性和重量調整到與主體10的 重量和穩定度相符的程度。
另外，不僅要調整吸入軟管50的重量，還要同時調整吸入軟管結合部 30和主體10的重量。
下面，參照附圖，對吸入軟管50等的設計因素得到適當選擇的情況進 行更詳細的說明。
圖1的情況下，由于吸塵器處于不清掃、不移動的等待狀態，因此吸 入軟管50沒有移動量，主體10的兩個點(xO、 y0)和(xl， yl)也處于 停止狀態。
圖2是圖1的準備狀態下，剛剛開始清掃行為時的側面示意圖。 如圖2所示，吸入單元40順著清掃面前進，隨之吸入單元結合部中心 也按V1X)地發生移動，但是移動量在吸入軟管50與地面接觸的點上V2 — 0、 被相當大地吸收，只有PSO的微量傳向吸入軟管結合部中心31。
這時，對于主體IO在圖1中所示的兩個點(xO， y0)和(xl， yl)來 說，位于輪轉軸21的(xO， y0)沒有位置變動，但位于最上端的(xl， yl) 向圖2中所示的(x3， y3)位置發生略微變動，如果想要補正變動信號、 則向輪20施加微小的旋轉力(力矩)T^O即可。但是這一情況下，實際上 輪子幾乎不會旋轉，主體10不會前進或后退保持直立狀態、即相對于吸入 軟管50清掃動作的移動穩立的狀態。
圖3是從圖1或圖2的狀態，進行移動行為時的側面示意圖。 如圖3所示，吸入單元40離清掃面遠離一定高度移動，因此吸入單元 結合部中心以V1X)地誘發大的移動量，從而吸入軟管50從地面脫離。從地面脫離的吸入軟管50的最低點速度是大于0的V2>0，而這種吸入 軟管50的整體移動，讓吸入軟管結合部30或吸入軟管結合部中心31承受 P〉0的作用力。
P>0的力讓主體10的兩個支點(x0， y0)和(xl， yl)分別向(x2，
y2)和(x3， y3)位移，因此為了讓主體10維持平衡，追隨吸入單元40，
需要向輪20施加一定量的旋轉力T>0。
在旋轉力T的作用下輪20旋轉、使主體10前進，從而主體10的平衡
狀態不會被破壞，而自動地跟著吸入單元40或吸入管50移動，從而使用
者沒必要為了牽引主體10費力氣。
圖4是圖1 圖3的狀態下進行反向移動行為時的側面示意圖。
圖4是與圖3的情況在所有方面相反。在這一情況下，雖然有可能存
在與圖面不同地吸入軟管50接觸在地面的狀況，但是無論是什么情況，吸
入軟管50的最低點速度V2<0是不會變的。
從而，主體10以與圖3相反的方式動作，得到平衡。 在圖4的情況下，吸入單元40或吸入管50后退、與主體重疊之前，
主體10會自動地先行后退，而使用者沒必要為了讓主體10向后移動而施
加額外的動作。
如圖1 圖4所示，由于具有一定重量和柔軟性的軟管下垂接觸于地面， 吸入單元40以及吸入軟管50的"清掃動作"移動被忽略或得到相消，而 施加在主體的外部輸入信息可以近似為"作用在軟管結合部的作用力矢量 (P)"。
而在整個控制過程中，產生重要影響的是，特定點(x0， y0)和(xl， yl)的位移(x2， y2)和或相對位移量(x2 — x0)和(y2 — y0)以及(x3 一xl)和(y3 — yl)的值，而變動值可以通過多種方法迸行測定以及分析。
另外，主體10除(x2， y2) 、 (x3， y3)或(x2 — x0) 、 (y2 — y0) 和(x3 — xl) 、 (y3 — yl)之外還存在外加考慮的重要設計因素，而主體 的"重心"位置以及重量W大小，及主體旋轉中心是兩個時的主體"第2 旋轉中心"的位置可以是重要的設計因素，而位于輪轉軸21和主體特定部 分(比如中心點)拉近兩者的彈簧部件14的彈性系數也是可考慮的因素。
圖5 圖7是輪的驅動軸和主體旋轉中心一致的同軸旋轉中心，重心位置更高的主體側面示意圖。首先，如圖6所示，重心11高于輪轉軸21的
不穩定平衡的逆振子情況下，由于P二0、旋轉力T不是總是維持O，而是通. 過安裝在主體10內部的感知部對(x0， y0)和(xl， yl)兩點的位置變化 進行感知，以此向左右施加微小的旋轉力T，防止不穩定平衡狀態下發生翻 倒。
為了感知(x0， y0)和(xl， yl)的絕對位移量，可以使用設置在坐 標上、在主體10動作的同時對累積的當前角度和當前速度進行感知的普通 的陀螺傳感器(gyro-sensor)。
陀螺傳感器是利用物體旋轉時按速度旋轉的矢量方向產生科里奧利力 的物理現象、對角速度進行檢測的裝置，從最初的基準點出發、累積變化 量，從而不僅可以測量角度而且還能測量位移量。
通常，陀螺傳感器用于數碼相機或車輛力學控制裝置等，有1軸陀螺 傳感器和2軸陀螺傳感器等模塊。
陀螺傳感器輸出的形式是模擬信號，本發明吸塵器的感知部進行工作 時，控制部為了把驅動信號傳向驅動部，外加包括把模擬信號轉換成數字 信號的A/D轉換器。
為了感知(x0， y0)和(xl， yl)的相對位移量，把對滿足F=ma運 動公式的(以力為基礎)感知信息進行測定的加速度傳感器分別設置后， 從特定時間開始累積的相應位置加速度感知信息量進行積分、求得兩者的 相對速度，并把它再次積分求得兩者的相對位移。
雖然只考慮在力P作用下主體10的旋轉運動把(x0， y0)和(xl， yl) 的位置選擇在位置變動最小的(x0， y0)和位置變動最大的(xl， yl)兩 點，但是沒必要一定選擇兩點(x0， y0)和(xl， yl)，可以根據需要選 擇主體IO上的任何點。
只是，為了對某一特定點(下面稱作第1點以及第2點)的相對位移 量快速準確地測定，以第1點為準求第2點相對位移量時，第1點可以選 擇在只有主體10的旋轉運動而平移運動最小的(x0， y0)點作為基準點， 把第2點選擇在平移運動最大的(xl， yl)點(離主體的旋轉中心最遠的 點)作為比較點。
通過上述方法設置加速度傳感器，控制部按時間把加速度感知信息進
13行2次積分，可以得到水平相對位移(x3 — xl)以及垂直相對位移(y3 — yl)，從而從位移信息求得當前角度信息。
把通過方法得到的相對位移信息和當前角度信息，用設在控制部的微 處理器進行計算，可以把需要的旋轉方向和旋轉力施加在驅動部。
圖6的不穩定平衡狀態被破壞時的狀態就是圖5和圖7，這一情況下， 重心11向翻倒的方向移動、因此重心下降的速度更快，從而有必要讓旋轉 力T以更大的變動量準確地施加。
如圖5、圖7所示，選擇重心高的不穩定控制時，主體10的機動性會 大大提高，在使用的整個過程中向左右晃動，可以提高使用者的滿意度， 但為了維持姿勢需要增加額外驅動能量，即使存在微小的外力P時也要做 出應對，很難有效地區分移動動作和清掃動作。
圖8 圖10是輪的驅動軸和主體的旋轉中心一致的同軸旋轉中心，重 心位置更低的主體側面示意圖。
如圖9所示，重心11低于輪轉軸21的穩定平衡狀態下，與圖6不同， 當P=0時，旋轉力T也維持0，這時主體10象不倒翁似的維持穩定狀態。
當然，這時也能通過求水平相對位移(x3 — xl)以及垂直相對位移(y3 一yl)后，求得主體10的當前傾斜度和當前速度。但如果設計成如圖8 圖10的重心低的結構，則在同樣的(x3 — xl)值和(y3 — yl)值條件下、 主體可以更加穩定地動作，因此感知部的感知速度以及控制部的控制速度 有余地。從而，與圖5 圖7相比，可以在控制部中適用應答速度慢的傳感 器和計算速度差的微處理器。
圖9的穩定平衡狀態向左右破壞的狀態是圖8以及圖10。這一情況下， 重心11向與翻倒的方向相反的方向移動，從而產生回復力，重心不會輕易 被破壞，從而在水平相對位移(x3 — xl)以及垂直相對位移(y3 — yl)微 小時不施加旋轉力T也可以。
上述內容的意義非常重要。重心ll設計得越低，對小而斷續的(x3 — xl)的變化、即對清掃行為的認識越敏感，而對從小的變動開始向中間以 上擴展的(x3 — xl)的連續變動、即對移動行為的認識越遲鈍。
從而，把圖1 圖4的內容和圖5 10的內容綜合考慮時，如果吸入軟 管50的重量重、柔韌性小，則可以設計成如圖8 10所示的重心11低的穩定平衡主體IO，如果吸入軟管50輕而柔韌性大，則可以設計成如圖5 7所示的重心11高的不穩定平衡主體10。
設計因素，可以根據內設的吸入電機功率等級、吸入灰塵桶的大小和 重量以及與銷售對象的年齡段相關的操作力等，多樣地調節，通過實際使 用試驗可以更加完美地調節。
圖11到圖15是從圖8 圖10的結構進行變更，使之具有兩個旋轉中 心的主體側面示意圖。這里圖11 15中，主體10具有兩個旋轉中心而不 是一個，即具有輪轉軸21和第2旋轉中心12。
輪轉軸21和第2旋轉中心12可以通過連接部件15連接。這里，設有 當主體傾斜時，與輪20的動作無關地防止主體10翻倒的連接主體重心11 和輪轉軸21之間的彈簧部件14。
彈簧部件14的形狀和結構沒有限制，由于該部件是不對旋轉支撐而只 是對第2旋轉中心12的旋轉進行支撐的部件，因此可以在第2旋轉中心12 軸上設置扭簧，只要是約束第2旋轉中心12和連接部件15之間的相對旋 轉運動，則可以采用任何連接方式。
在如圖11的狀態下，主體10具有重心11被支撐在第2旋轉中心12， 而輪20通過輪轉軸21支撐通過連接部件15傳達的主體重量。
圖12以及圖13是向圖11的狀態左右施加微小水平力F的狀態。這時， 連接部件15與主體10 —體化，向左右晃動。而圖12是與圖10實質相同 的狀態，圖13是與圖8實質相同的狀態。(當然力P和力P的水平分量力 F不相同)
對圖12和圖13的狀態詳細說明的話，力F小而柔和的作用的狀態， 即可以當作使用者移動吸塵器的狀態，對使用者的移動速度以及移動操作 以力學角度分析，在這基礎上結合彈簧部件14的彈性系數以及彈性連接位 置以及主體10重心11位置和主體重量W、外加吸入軟管50的重量和柔軟 性等廣泛設計因素，設計成使之在使用者的移動行為作用下有所選擇地成 為圖12或圖13的狀態。
圖14以及圖15是從圖11的狀態左右施加沖擊性的水平力F的狀態。 這時，連接部件15相對于主體10相反地旋轉。
如果把圖14以及圖15的主體重心11的位置與輪轉軸21的位置相比，
15則可以發現處于比圖12和圖13更向旁邊移動的狀態。在這一情況下，由于彈簧14的回復力向輪轉軸21方向自動發生，因此主體10強烈地要回復 到圖12或圖13的狀態。圖14以及圖15的狀態是使用者急劇拉或推吸塵器的狀態，而這一情 況下施加在輪20上的旋轉力T需要更大。但使用者急劇移動吸塵器的情況 會很少發生，大部分情況下使用者快速進行清掃時瞬間地出現圖14以及圖 15的狀態。圖16到圖20是從圖5 圖7的結構進行變更，使之具有兩個旋轉中心 的主體側面示意圖。圖16 20中，與圖11 15相同，主體10具有兩個旋 轉中心而不是一個，即具有輪轉軸21以及第2旋轉中心12，而這里的第2 旋轉中心12高于輪轉軸21和主體重心11。從而主體以第2旋轉中心12為 軸旋轉時、相當于做單振子(simple pendulum)運動，主體以輪轉軸21為 中心旋轉時相當于估々逆振子(inverted pendulum)運動。在圖16 20中，輪轉軸21和第2旋轉中心12與圖11 15相同、通過 連接部件15連接，而還具有連接連接部件15和主體10的第2連接部件16。 這里，第2連接部件16與連接部件15處于可相對旋轉的銷支撐(jointed with pin)狀態，而與主體10處于不相互旋轉的固定支撐狀態。因此，輪20進行動作后為了讓主體回復原位，需要在主體重心11和 輪轉軸21之間追加彈性連接兩者的彈簧部件14。彈簧部件14的形狀和結構沒有限制，由于該部件是不對旋轉支撐而只 是對第2旋轉中心12的旋轉進行支撐的部件，因此可以在第2旋轉中心12 軸上設置扭簧，只要是約束第2旋轉中心12和連接部件15之間的相對旋 轉運動，則可以采用任何形狀、任何連接方式。在圖16的狀態下，主體10具有重心11被支撐在第2旋轉中心，而輪 20通過輪轉軸21支撐有連接部件15傳達的主體重量。圖17以及圖18是向圖11的狀態左右施加微小水平力F的狀態。這時， 連接部件15與主體10—體化，向左右晃動。而圖17是與圖7實質相同的 狀態，圖18是與圖5實質相同的狀態。(當然力P和力F不相同)對圖17和圖18的狀態詳細說明的話，力F小而柔和的作用的狀態， 即可以當作使用者移動吸塵器的狀態，對使用者的移動速度以及移動操作以力學角度分析，在這基礎上結合彈簧部件14的彈性系數以及彈性連接位 置以及主體10重心11的位置和主體重量W、外加吸入軟管50的重量和柔 軟性等廣泛設計因素，設計成使之在使用者的移動行為作用下有所選擇地
成為圖17或圖18的狀態。
圖19以及圖20是從圖11的狀態左右施加沖擊性的水平力F的狀態。 這時，連接部件15相對于主體10相反地旋轉。
當然，如果把圖19以及圖20的主體重心11的位置與輪轉軸21的位 置相比，則可以發現處于比圖17和圖18更向旁邊移動的狀態。但這一情 況下，由于彈簧14的回復力向輪轉軸21方向自動發生，因此主體10強烈 地要回復到圖17或圖18的狀態。
圖19以及圖20的狀態是使用者急劇拉或推吸塵器的狀態。而大部分 情況下，由于圖16 20都是不穩定平衡狀態，因此圖19或圖20是在極短 的時間內發生。
如果想在極短的時間內輪20需要急劇的旋轉力T時，彈簧部件14以 主體的重量為基礎，起對拉動輪20的旋轉能量進行儲存的儲存空間作用。
如圖11 圖15所示，以單振子為基礎結合逆振子的吸塵器主體，與單 純的單振子方式的重心低的吸塵器(圖8 圖10)相比，機動性能增加、 穩定性降低。相反，如圖16 圖20所示的以逆振子為基礎、結合單振子的 吸塵器主體，與單純逆振子方式重心高的吸塵器(圖5 圖7)相比雖然機 動性低單穩定性增加。
對于想要實現本發明技術思想的設計人員來說，可以根據需要的穩定 性和機動性，從圖5 圖20中適當地選擇，并結合適當地選擇吸入軟管50 的材料以及結構，以此達到自行控制以及機動驅動性能的目的。
為了把具有圖5 圖20的運動機構的吸塵器主體10按吸入軟管結合部 30的移動進行驅動或控制，需要具有對水平相對位移和垂直相對位移進行 感知的感知部，對感知部的感知信息進行處理、以驅動信號輸出的控制部， 以及根據控制部發送的驅動信號對輪20按需要的旋轉力或轉速驅動的驅動 部。
首先對感知部的結構進行說明。通常可以使用陀螺傳感器或加速度傳 感器等，最好是使用不僅可以感知當前位移和當前加速度，而且還能感知當前角度的傳感器。但是角度可以由控制部根據當前位移信息或累積的加速度信息求得， 因此不是必需作為感知部的結構存在。只是，控制部需要在內部設置計時 裝置、并設置與感知部的感知信息對應的內部微分電路或積分電路、以此 根據與時間變化相應的加速度信息計算速度和位移以及角度，并根據此用 設置在控制部內的微處理器算出需要的旋轉方向和旋轉力，把它輸出到驅 動部。接下來，驅動部可安裝區別于吸入電機的可自由調節轉速的電機、比 如直流電機，可以把一個電機安裝在一個軸上、或者分別安裝在主體兩側 輪上、分別調節左右輪的旋轉力。為了使用可以容易適用于本發明吸塵器的直流電機，需要在主體內部 設置把家用交流電轉換成直流電并變壓的電壓整流模塊。從變壓整流模塊 接收直流電源的直流電機，可以通過調整定子線圈的電阻或變化轉子的電 壓容易改變速度。另外，直流電機具有轉速越小旋轉力T越大的特點，而且轉速的變化 連續而自由，因此，對于本發明主體10的姿勢控制以及驅動控制非常適合。圖21是具有一個轉軸和一雙輪的吸塵器結構側剖面示意圖。如圖21 所示，在主體10的下部，設有電源線軸64。因此把電線向下可360。旋轉 地抽出后，具有自行驅動力的輪20可以容易地跨過電源線。(一般的吸塵 器由于使用者拉動吸塵器，輪很難跨過電源線。)在圖21中，最沉的吸入電機61和之外的重物——驅動電機70、齒輪 箱71、用于驅動電機的變壓整流模塊72、電源線軸64等，可以在考慮主 體10的重心(圖21中沒有顯示)位置的情況下，設置在靠近于輪轉軸21 的部位。在圖21中，吸入電機61可傳達旋轉力地連接在吸入扇62，在吸入扇 62上連接有從吸入軟管結合部30延伸的內部吸入管。另外，可以外加設置按吸入扇62的旋轉圓周方向延伸的吸入灰塵桶63。 附圖中，感知位移或加速度的第1感知部90設置在與主體10的相對 晃動最小的輪轉軸21上，從而可以最大限度地避免外部的散亂移動引發角 加速度(對于陀螺傳感器來說，由于通過積分角加速度求位移量)或加速度信號不穩定。第2感知部91設置在主體10中移動量最大的上端，因此可以把與第1 感知部90差異大的感知信息傳送到控制部81。安裝有第1感知部90并從第2感知部91接收感知信息的控制部81是， 安裝有內設有微處理器的控制電路板，以構成第1感知部90、第2感知部 91的傳感器的感知信息為基礎經過內部計算過程，把驅動信號傳送到驅動 電機70。圖22是圖21的吸塵器結構正面示意圖。吸入軟管結合部30不一定必 需安裝在主體10的中央，可以根據情況安裝在靠近于某一側輪的部位。圖23是圖21的吸塵器俯視結構示意圖。圖24是圖21的吸塵器外部 結構示意圖。圖21 圖24顯示的內部結構可以為了改變吸塵器的機動性和 穩定性，隨時變更。上面，參照附圖對本發明的具體實施例進行了詳細說明。但本發明的 技術思想不受限于實施例，對于具有本發明所屬技術領域基礎知識的人員 來說，可以活用本發明的技術思想提出沒有包括在附圖以及說明書中的多 種變更以及擴展實施例，但是這些也屬于本發明的技術思想范圍內。
權利要求
1.一種吸塵器，其特征在于包括至少具有一個旋轉中心的主體(10)；驅動主體(10)的驅動部；與旋轉中心相隔設定距離，與主體(10)結合的吸入軟管結合部(30)；對在吸入軟管結合部(30)移動時主體相對于旋轉中心的位移量進行感知的感知部；根據感知部的感知信息，對驅動部進行控制的控制部(80)。
2. 根據權利要求1所述的一種吸塵器，其特征在于所述的吸入軟管結合部以清掃面為基準位于與旋轉中心相互不同的高度。
3. 根據權利要求1所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中的一個感知部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結構。
4. 根據權利要求1所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部設置在與主體(10)的移動距離相比、相對位移的變化速度或變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。
5. 根據權利要求1所述的一種吸塵器，其特征在于所述的驅動部以讓主體(10)被吸入軟管結合部(30)傾斜的方式，在直立狀態下以一個旋轉中心支撐或驅動主體(10)。
6. 根據權利要求5所述的一種吸塵器，其特征在于所述的驅動部包括以在輪(20)旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方式，通過變化轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機(70)。
7. —種吸塵器，其特征在于包括主體(10);在停止的狀態下以一個旋轉中心支撐以及驅動主體(10)的驅動部；與主體(10)的旋轉中心或移動中心相隔設定距離，與主體(10)結合的吸入軟管結合部(30);對在吸入軟管結合部(30)移動時的主體(10)相對位移進行感知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進行控制的控制部(80)。
8. 根據權利要求7所述的一種吸塵器，其特征在于所述的吸入軟管結合部(30)以清掃面為準，位于與驅動部旋轉中心不同的高度。
9. 根據權利要求7所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中的一個感知部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結構。
10. 根據權利要求7所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部 設置在與主體(10)的移動距離相比、相對位移的變化速度或變化加速度 最大的部位上或者最小的部位上。
11. 根據權利要求7所述的一種吸塵器，其特征在于所述的驅動部 包括以在輪(20)旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方式，通過變化轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機(70)。
12. —種吸塵器，其特征在于包括主體(10);支撐以及驅動主體 (10)的驅動部；連接主體(10)和驅動部，可按與主體(10)或驅動部相反的方向旋轉的至少一個的連接部件(15);與主體(10)的旋轉中心或移動中心相隔一定距離，與主體(10)結合的吸入軟管結合部(30);對吸入軟管結合部(30)移動時的主體相對位移進行感知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進行控制的控制部(80)。
13. 根據權利要求12所述的一種吸塵器，其特征在于所述的吸入軟管結合部(30)以清掃面為準，位于與驅動部旋轉中心不同的高度。
14. 根據權利要求12所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中一個感知部、把另一感知部 的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結構。
15. 根據權利要求12所述的一種吸塵器，其特征在于所述的感知部設置在與主體(10)的移動距離相比、相對位移的變化速度或變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。
16. 根據權利要求12所述的一種吸塵器，其特征在于所述的驅動部以讓主體(10)被吸入軟管結合部(30)傾斜的方式，在直立狀態下以一 個旋轉中心支撐或驅動主體(10)。
17. 根據權利要求16所述的一種吸塵器，其特征在于所述的驅動部包括以在輪(20)旋轉或停止的狀態下都能調節旋轉力的方式，通過變化 轉子的電壓或定子的線圈電阻控制速度的驅動電機(70)。
18. 根據權利要求12所述的一種吸塵器，其特征在于所述的連接部件(15)可相對旋轉或相對位移地連接在主體(10)上，讓驅動部的輪(20) 相對于主體(10)具有扭矩彈力地結合。
19. 根據權利要求18所述的一種吸塵器，其特征在于所述的連接部件(15)的旋轉中心與主體(10)的旋轉中心或驅動部的旋轉中心中的一個一致。
20. —種吸塵器，其特征在于包括主體(10);在停止狀態下以兩個以下支撐點支撐以及驅動主體(10)的驅動部；在主體(10)上至少具有一個設置位置，并在主體(10)的重心(11)變動時對與重心(11)相對的設置位置的相對位移進行感知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進行控制的控制部(80)。
21. —種吸塵器，其特征在于包括主體(10);以一個轉軸支撐以及驅動主體(10)的驅動部；在主體(10)上至少具有一個設置位置，并在主體(10)的重心(11)變動時對與重心(11)相對的設置位置的相對位移進行感知的感知部；根據感知部的感知信息對驅動部進行控制的控制部(80)。
全文摘要
一種吸塵器，包括至少有一個旋轉中心的主體；驅動主體的驅動部；與旋轉中心相隔設定距離，與主體結合的吸入軟管結合部；對在吸入軟管結合部移動時主體相對于旋轉中心的位移量進行感知的感知部；根據感知部的感知信息，對驅動部進行控制的控制部。吸入軟管結合部以清掃面為基準位于與旋轉中心相互不同的高度。感知部包括分別設置在至少兩個位置上，相對于其中的一個感知部、把另一感知部的相對位移信息，作為感知信息中的一個進行感知的結構。感知部設置在與主體的移動距離相比、相對位移的變化速度或變化加速度最大的部位上或者最小的部位上。本發明可以讓使用者省去移動吸塵器的麻煩，并在輪子的自行驅動作用下可以自動地跨過障礙物，可以大大提高吸塵器的機動性。
文檔編號A47L5/00GK101554310SQ20081005271
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月11日 優先權日2008年4月11日
發明者宣昌和, 崔奎天, 鄭敞旭, 鄭景善, 閔珠英, 黃根培 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司