(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-20
(45)【発行日】2024-06-28
(54)【発明の名称】真空掃除機
(51)【国際特許分類】
A47L 9/28 20060101AFI20240621BHJP
A47L 5/24 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
A47L9/28 L
A47L9/28 U
A47L5/24 A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2023501466
(86)(22)【出願日】2021-06-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-31
(86)【国際出願番号】 GB2021051509
(87)【国際公開番号】W WO2022008873
(87)【国際公開日】2022-01-13
【審査請求日】2023-02-13
(31)【優先権主張番号】2010660.5
(32)【優先日】2020-07-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】500024469
【氏名又は名称】ダイソン・テクノロジー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100174023
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 怜愛
(72)【発明者】
【氏名】マッシモ キャンプラーニ
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー コリングウッド ワトソン
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィッド アラン ミリントン
(72)【発明者】
【氏名】ネイサン ローソン マクリーン
(72)【発明者】
【氏名】ノーラン トーマス マッキャン
(72)【発明者】
【氏名】トーマス リチャード デ ラング
【審査官】渡邉 洋
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００７３８４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０６－１５４１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２３５２７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１０－２４８７７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１５２２８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３８７９４２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１９２３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－２６９０６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２１１３６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第３０５８８６０（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ４７Ｌ ９／００－ ９／３２
Ａ４７Ｌ ５／００－ ５／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空掃除機であって、真空モータと、
前記真空掃除機に関連するセンサ信号を生成するように構成された１つ以上のセンサと、
コントローラであって、
生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して前記生成されたセンサ信号を処理して、前記真空掃除機が操作されている表面タイプを判断し、
前記判断された表面タイプに応じて前記真空モータのパワーを制御し、
前記生成されたセンサ信号および／または前記判断された表面タイプに基づいて前記表面タイプモデルを更新する
ように構成された、コントローラと、
を備え、
前記表面タイプモデルは、複数のクラスタを含み、各クラスタは、各々の表面タイプに対応している、真空掃除機。
【請求項2】
前記１つ以上のセンサは、感知された前記真空掃除機の動きおよび向きに基づいてセンサ信号を生成するように構成されたセンサを含み、前記動きは直線加速度および角加速度である、請求項１に記載の真空掃除機。
【請求項3】
感知された前記真空掃除機の動きおよび向きに基づいてセンサ信号を生成するように構成された前記センサは、慣性計測装置（ＩＭＵ）を含む、請求項２に記載の真空掃除機。
【請求項4】
撹拌器を含む掃除機ヘッドをさらに備え、
前記１つ以上のセンサは、感知された前記掃除機ヘッドのパラメータに基づいてセンサ信号を生成するように構成された１つ以上の診断センサを含む、
請求項１～３のいずれか一項に記載の真空掃除機。
【請求項5】
前記掃除機ヘッドは、前記撹拌器を回転させるように配置された撹拌器モータをさらに備え、前記感知された前記掃除機ヘッドのパラメータは、前記撹拌器モータの電流を含む、請求項４に記載の真空掃除機。
【請求項6】
前記感知された前記掃除機ヘッドのパラメータは、前記掃除機ヘッドに印加される圧力を含む、請求項４または５に記載の真空掃除機。
【請求項7】
前記コントローラは、前記判断された表面タイプに応じて、前記撹拌器モータのパワーを制御するように構成されている、請求項５に記載の真空掃除機。
【請求項8】
前記表面タイプモデルの更新は、前記生成されたセンサ信号および前記判断された表面タイプに基づいて、前記表面タイプモデルの既存のクラスタを強化または調整することを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の真空掃除機。
【請求項9】
前記コントローラは、前記クラスタの履歴をメモリに保持するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の真空掃除機。
【請求項10】
前記コントローラは、特定のクラスタに対応する前記表面タイプが所定の時間にわたり観察されていないとの判断に応答して、前記メモリから前記特定のクラスタをパージするように構成されている、請求項９に記載の真空掃除機。
【請求項11】
前記コントローラは、前記表面タイプモデルを反復的に更新するように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の真空掃除機。
【請求項12】
前記表面タイプモデルに定義される前記表面タイプは、２つ以上の異なるタイプのカーペット、および硬質な床を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の真空掃除機。
【請求項13】
前記表面タイプモデルに定義される前記表面タイプは、少なくとも４つの異なるタイプのカーペットを含む、請求項１２に記載の真空掃除機。
【請求項14】
前記４つの異なるタイプのカーペットは、プラシ天のカーペット、
マルチレベルループカーペット、
レベルループカーペット、および
ディープパイルカーペット
を含む、請求項１３に記載の真空掃除機。
【請求項15】
真空掃除機を操作する方法であって、前記真空掃除機に関連する１つ以上のセンサによってセンサ信号を生成することと、
生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して、前記生成されたセンサ信号を処理して、前記真空掃除機が操作されている表面タイプを判断することと、
前記判断された表面タイプに応じて、前記真空掃除機の真空モータのパワーを制御することと、
前記生成されたセンサ信号および／または前記判断された表面タイプに基づいて、前記表面タイプモデルを更新することと、
を含み、
前記表面タイプモデルは、複数のクラスタを含み、各クラスタは、各々の表面タイプに対応している、方法。
【請求項16】
コンピュータ化されたデバイスによって実行されると、前記コンピュータ化されたデバイスに真空掃除機を操作する方法を実行させる、一連の命令を含むコンピュータプログラムであって、前記方法は、
前記真空掃除機に関連する１つ以上のセンサによってセンサ信号を生成することと、
生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して、前記生成されたセンサ信号を処理して、前記真空掃除機が操作されている表面タイプを判断することと、
前記判断された表面タイプに応じて、前記真空掃除機の真空モータのパワーを制御することと、
前記生成されたセンサ信号および／または前記判断された表面タイプに基づいて、前記表面タイプモデルを更新することと、
を含み、
前記表面タイプモデルは、複数のクラスタを含み、各クラスタは、各々の表面タイプに対応している、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、真空掃除機に関する。特に、排他的ではないが、本開示は、真空掃除機を操作するための方法、装置、およびコンピュータプログラムを含む手段に関する。
【背景技術】
【0002】
概して、真空掃除機には、「直立型」真空掃除機、「シリンダ型」真空掃除機（「キャニスター型」真空掃除機とも呼ばれる）、「携行式」真空掃除機および「スティック型」真空掃除機の４つのタイプがある。
【0003】
直立型真空掃除機およびシリンダ型掃除機は、商用電源で作動する傾向がある。
【0004】
携行式真空掃除機は、比較的小型で高い携帯性を有する真空掃除機であって、家屋の床および内装の部分的な清掃や車両およびボートの内部清掃等のような比較的低負荷に特に適している。直立型真空掃除機およびシリンダ型真空掃除機とは異なり、それらは、利用の際には手で運搬されるように設計されており、バッテリ駆動されるようになっている。
【0005】
スティック型真空掃除機は、ユーザが床面を掃除している間立ち続けられるように、効果的に床面に到達する剛性の細長い吸引ワンドと組み合わされた携行式真空掃除機を備えることができる。典型的には、床ツールは、剛性の細長い吸引ワンドの端部に取り付けられているか、または代替的にワンドの底端部と一体化されている。
【0006】
スティック型真空掃除機は、典型的には、硬質な床や様々なタイプのカーペットを含む、様々な異なる床面タイプを含む環境において使用される。通常、硬質な床と比較して、カーペットから、特にディープパイルカーペットから塵埃を取り除くには、真空モータからのより大きなパワーが必要である。一部のスティック型真空掃除機は、表面タイプがカーペットか硬質な床かを感知し、それに応じて真空モータのパワーを調整することができる。しかしながら、既存のデバイスは固定パラメータに基づいており、新しいタイプの表面を発見して適応することはできない。更に、真空掃除機のコンポーネントは、デバイスが経年変化すると変化し得る。これにより、最終的に真空掃除機が表面タイプを誤認し、結果的に、最善には及ばない真空モータのパワーを使用する結果となり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本開示の目的は、上記の欠点を軽減または除去すること、および／または改善されたあるいは代替的な真空掃除機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様によれば、真空モータと、真空掃除機に関連するセンサ信号を生成するように構成された１つ以上のセンサと、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して生成されたセンサ信号を処理して、真空掃除機が操作されている表面タイプを判断し、判断された表面タイプに応じて真空モータのパワーを制御するように構成されたコントローラであって、更に、生成されたセンサ信号および／または判断された表面タイプに基づいて表面タイプモデルを更新するように構成されたコントローラと、を備える真空掃除機が提供される。
【0009】
有利なことに、コントローラは、表面タイプモデルを使用して床面タイプを判断し、それに応じて真空モータのパワーを構成し、それによって、清掃性能および稼働時間を最適化する。更に、例えば、新しい表面を発見することによって、および／または、例えば、コンポーネントの経年変化に起因する真空掃除機のパラメータの変化を考慮することによって、使用中に表面タイプモデルが更新されることにより、真空掃除機をユーザの家庭環境に適応させることができる。
【0010】
実施形態では、１つ以上のセンサは、感知された真空掃除機の動きおよび向きに基づいてセンサ信号を生成するように構成されたセンサを含む。
【0011】
実施形態では、感知された真空掃除機の動きおよび向きに基づいてセンサ信号を生成するように構成されたセンサは、慣性計測装置（ＩＭＵ）を含む。
【0012】
実施形態では、真空掃除機は、更に、撹拌器を含む掃除機ヘッドと、感知された掃除機ヘッドのパラメータに基づいてセンサ信号を生成するように構成された１つ以上の診断センサであって、１つ以上のセンサに含まれる１つ以上の診断センサと、を備える。
【0013】
実施形態では、掃除機ヘッドは、更に、撹拌器を回転させるように配置された撹拌器モータを備え、感知された掃除機ヘッドのパラメータは、撹拌器モータの電流を含む。
【0014】
実施形態では、感知された掃除機ヘッドのパラメータは、掃除機ヘッドに印加される圧力を含む。
【0015】
実施形態では、コントローラは、判断された表面タイプに応じて撹拌器モータのパワーを制御するように構成される。これにより、バッテリパワーの消費（稼働時間）および清掃性能を更に最適化することができる。
【0016】
実施形態では、表面タイプモデルは複数のクラスタを含み、各クラスタは各々の表面タイプに対応している。
【0017】
実施形態では、表面タイプモデルの更新は、生成されたセンサ信号および判断された表面タイプに基づいて、表面タイプモデルの既存のクラスタを強化または調整することを含む。
【0018】
実施形態では、表面タイプモデルの更新は、特定の生成されたセンサ信号が表面タイプモデルの既存のクラスタに対応しないとの判断をすることを含む。
【0019】
実施形態では、表面タイプモデルの更新は、特定の生成されたセンサ信号に基づいて表面タイプモデルに新規クラスタを追加することを含む。このようにして、ユーザの家庭環境内の新しい表面を発見することができる。
【0020】
実施形態では、コントローラは、クラスタの履歴をメモリに保持するように構成される。
【0021】
実施形態では、コントローラは、特定のクラスタに対応する表面タイプが所定の時間にわたり観察されていないとの判断に応答して、メモリから特定のクラスタをパージするように構成される。これにより、コントローラで使用されるストレージ量が削減される。
【0022】
実施形態では、コントローラは、クラスタの履歴に基づいて真空掃除機のパラメータの変化を追跡するように構成される。
【0023】
実施形態では、コントローラは、表面タイプモデルを反復的に更新するように構成される。これは、表面タイプモデルを更新するのに効率的な方法であり、コントローラの必要とされる処理能力を最小限に抑える。
【0024】
実施形態では、表面タイプモデルに定義される表面タイプは、２つ以上の異なるタイプのカーペット、および硬質な床を含む。このように、真空掃除機は、硬質な床とカーペットとを区別することができるだけでなく、様々なタイプのカーペットを区別することもできるため、清掃性能およびバッテリの稼働時間を更に最適化することができる。
【0025】
実施形態では、表面タイプモデルに定義される表面タイプは、少なくとも４つの異なるタイプのカーペットを含む。
【0026】
実施形態では、４つの異なるタイプのカーペットは、プラシ天のカーペット、マルチレベルループカーペット、レベルループカーペット、およびディープパイルカーペットを含む。
【0027】
本開示の一態様によれば、真空掃除機の操作方法が提供され、この方法は、真空掃除機に関連する１つ以上のセンサによってセンサ信号を生成することと、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して、生成されたセンサ信号を処理して、真空掃除機が操作されている表面タイプを判断することと、判断された表面タイプに応じて、真空モータのパワーを制御することと、生成されたセンサ信号および／または判断された表面タイプに基づいて、表面タイプモデルを更新することと、を含む。
【0028】
本開示の一態様によれば、コンピュータ化されたデバイスによって実行されると、コンピュータ化されたデバイスに真空掃除機の操作方法を実行させる、一連の命令を含むコンピュータプログラムが提供され、この方法は、真空掃除機に関連する１つ以上のセンサによってセンサ信号を生成することと、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して、生成されたセンサ信号を処理して、真空掃除機が操作されている表面タイプを判断することと、判断された表面タイプに応じて、真空モータのパワーを制御することと、生成されたセンサ信号および／または判断された表面タイプに基づいて、表面タイプモデルを更新することと、を含む。
【0029】
本開示は、任意の特定のタイプの真空掃除機に限定されない。例えば、本開示の態様は、直立型真空掃除機、シリンダ型真空掃除機または携行式あるいは「スティック型」真空掃除機で利用することができる。
【0030】
本開示の一態様に関連して説明した特徴は、本開示の他の態様に組み込むことができることを理解されたい。例えば、方法の態様は、装置の態様を参照して説明した特徴のいずれかを組み込むことができ、その逆も可能である。
【0031】
次に、添付の概略図を参照して、単なる例示として、本開示の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本開示の一実施形態による、スティック型真空掃除機の斜視図である。
【図5】図５ａは、本開示の実施形態による、真空掃除機の慣性計測装置によって生成される直線加速度および角加速度に対応するセンサ信号を示す図である。図５ｂは、本開示の実施形態による、真空掃除機の慣性計測装置によって生成される直線加速度および角加速度に対応するセンサ信号を示す図である。
【図6】本開示の実施形態による、真空掃除機の慣性計測装置によって生成される向きに対応する更なるセンサ信号を示す図である。
【図7】本開示の実施形態による、真空掃除機の慣性計測装置によって生成される向きに対応する更なるセンサ信号を示す図である。
【図9】本開示の様々な実施形態による、コントローラによって実行される例示的なセンサ信号処理を示すブロック図である。
【図10】本開示の実施形態による、表面タイプを検出する真空掃除機の操作方法を示すフローチャートである。
【図12a】本開示の実施形態による、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する例示的な表面タイプモデルを示す図である。
【図12b】本開示の実施形態による、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する例示的な表面タイプモデルを示す図である。
【図13】本開示の実施形態による、表面タイプを検出する真空掃除機の操作方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
図１～図４は、本開示の実施形態による真空掃除機２を示す。真空掃除機２は、概して管状の細長いワンド８によって本体６に接続された掃除機ヘッド４を備える「スティック型」真空掃除機である。掃除機ヘッド４はまた、本体６に直接接続可能であり、真空掃除機２を携行式真空掃除機に変換することができる。隙間ツール３、ダストブラシ７および小型電動掃除機ヘッド５のような他の取り外し可能なツールを本体６に、または細長いワンド８の端部に直接取り付けて、多様な清掃作業に適合させることができる。
【0034】
本体６は、この場合においてはサイクロン型分離器である粉塵分離器１０を備える。サイクロン型分離器は、単一のサイクロンを備える第１のサイクロン段１２と、並列に配置された複数のサイクロン１６を備える第２のサイクロン段１４と、を有する。本体６はまた、真空掃除機２から空気を排出可能な通気口２０が設けられた取り外し可能なフィルタ組立体１８も有する。真空掃除機２の本体６は、ユーザが保持するように位置付けられたピストル型グリップ２２を有する。ピストル型グリップ２２の上端には、真空掃除機２のスイッチを入れるために通常は押下されるトリガスイッチ２４の形態のユーザ入力デバイスがある。しかしながら、いくつかの実施形態では、物理的なトリガスイッチ２４は、任意である。ピストル型グリップ２２の下端の下には、複数の充電可能電池２７を含むバッテリパック２６が配置されている。コントローラ５０と、電気モータによって駆動されるファンを備える真空モータ５２とは、粉塵分離器１０の後方で本体６内に設けられている。
【0035】
図２には、掃除機ヘッド４が下方から示されている。掃除機ヘッド４は、吸引チャンバ３２および底プレート３４を画定するケース３０を有する。底プレート３４は、空気が吸引チャンバ３２に入ることを可能にする吸引開口部３６と、床面に係合するホイール３７と、を有する。ケース３０は、空気が吸引チャンバ３２からワンド８に通過可能な出口３８を画定する。吸引チャンバ３２内には、ブラシバーの形態の撹拌器４０が配置されている。撹拌器４０は、撹拌器モータ５４によって吸引チャンバ３２内で回転するように駆動することができる。この実施形態の撹拌器モータ５４は、撹拌器４０の内側に収容されている。撹拌器４０は、溝部４２から突出する螺旋状アレイの剛毛４３を有し、剛毛４３が吸引開口部３６を通して吸引チャンバ３４から外へ突出するように吸引チャンバに位置付けられている。
【0036】
図３は、真空掃除機２の電気部品の概略図である。コントローラ５０は、バッテリパック２６の電池２７から真空モータ５２への電力の供給を管理する。真空モータ５２の電源が入ると、これにより空気の流れが生成され、吸引力を発生させる。粉塵が混入された空気は、掃除機ヘッド４（または、取り付けられている場合は、隙間ツール３、小型電動掃除機ヘッド５、またはダストブラシ７のような他のツールのうちの１つ）に吸い込まれ、吸引開口部３６を介して、吸引チャンバ３２に吸い込まれる。そこから、空気は、掃除機ヘッド４の出口３８を通って、ワンド８に沿って粉塵分離器１０に吸い込まれる。混入された粉塵は、粉塵分離器１０によって取り除かれ、次に、比較的清潔な空気が真空モータ５２を介して引き込まれ、フィルタ組立体１８を通って、通気口２０を介して真空掃除機２から排出される。更に、コントローラ５０はまた、撹拌器４０を回転させるように、ワンドの内側に沿って配置されたワイヤ５６を介して、バッテリパック２６から掃除機ヘッド４の撹拌器モータ５４に電力を供給する。掃除機ヘッド４が硬質な床上にあるとき、掃除機ヘッド４はホイール３７によって支持されており、底プレート３４および撹拌器４０は、床面から離間している。掃除機ヘッド４がカーペット状面上に載置されているとき、ホイール３７は、カーペットのパイル内に沈み込み、従って、底プレート３４は（掃除機ヘッド４の残部と共に）更に下方に位置付けられる。これにより、カーペットの繊維が吸引開口部３６に向けて（場合によっては、吸引開口部３６を通って）突出することが可能となり、そうするとすぐに、カーペットの繊維は、回転している撹拌器４０の剛毛４３によってかき乱され、それにより、塵埃およびゴミが繊維から解される。
【0037】
本開示の実施形態による真空掃除機２は、図３および図４に見られる追加の構成要素を備える。これらは、掃除機ヘッド４の撹拌器モータ５４によって引き出された電流を感知するための電流センサ５８と、掃除機ヘッド４の底プレート３４に印加される圧力を感知するための圧力センサ６０と、真空掃除機２の本体６の動きおよび向きに敏感な慣性計測装置（ＩＭＵ）６２と、ヒューマンコンピュータインターフェース（ＨＣＩ）６４と、典型的には飛行時間型（ＴＯＦ）センサ７２の形態の１つ以上の近接センサと、ツールスイッチセンサ７４と、ピストル型グリップ２２に配置された静電容量センサ７６と、のうちの１つ以上を含む。電流センサ５８は、掃除機ヘッド４に配置されるように図示されているが、代替的に、本体６に配置することもできる。例えば、電流センサ５８は、ワイヤ５６を介して、バッテリ２６から撹拌器モータ５４に供給される電流を感知するように動作可能である場合、コントローラ５０の一部として統合することができる。図示の実施形態では、１つのＴＯＦセンサ７２が取り外し可能なワンド８の端部に、掃除機ヘッド４または他のツール３、５、７のうちの１つが取り付けられている場所付近に配置されている。取り外し可能なツール３、５、７自体に、更なるＴＯＦセンサ７２を設けることもできる。各ＴＯＦセンサ７２は、ＴＯＦセンサ７２に対する物体の近接度に依存するセンサ信号を生成する。適切なＴＯＦセンサ７２は、レーダまたはレーザ装置を含む。ツールスイッチセンサ７４は、真空掃除機２の本体６に配置され、ツール３、４、５、７またはワンド８が本体６に取り付けられているか否かに依存する信号を生成する。実施形態では、ツールスイッチセンサ７４は、本体６またはワンド８に取り付けられたツール３、４、５、７のタイプに依存する信号を生成する。静電容量センサ７６は、ピストル型グリップ２２に配置され、ユーザがピストル型グリップを把持しているか否かに依存する信号を生成する。実施形態では、真空掃除機２は、１つ以上の追加のＩＭＵを備えることができる。例えば、掃除機ヘッド４は、掃除機ヘッド４の動きおよび向きに敏感であり、本体６のＩＭＵ６２によって生成された信号を補足するための更なるセンサ信号を生成するＩＭＵを備えることができる。ＩＭＵ６２は、１つ以上の加速度計、１つ以上のジャイロスコープおよび／または１つ以上の磁力計を含むことができる。
【0038】
図４により詳細に示されるように、真空掃除機２の本体６は、本体６の前端９から後端１１まで延在する長手方向軸７０を規定する。本体６の前端９に取り付けられると、ワンド８は、長手方向軸７０と平行になる（この場合、同一直線上にある）。図示の実施形態では、ＨＣＩ６４は、視覚表示装置６５、より具体的には、平面の、フルカラーのバックライト付き薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スクリーンを含む。スクリーン６５は、コントローラ５０によって制御され、バッテリ２６から電力を受け取る。スクリーンは、エラーメッセージ、真空掃除機２が動作しているモードの表示、またはバッテリ２６残量の表示等の情報をユーザに表示する。スクリーン６５は、実質的に後方を向いている（即ち、その平面は、長手方向軸７０に対して実質的に垂直に向けられている）。スクリーン６５の下に（ピストル型グリップ２２によって規定される垂直方向に）配置されているのは、一対の制御部材６６であり、これらはまたＨＣＩ６４の一部を形成し、各制御部材６６はスクリーン６５に隣接して配置され、ユーザからの制御入力を受け取るように構成されている。実施形態では、制御部材は、真空掃除機のモードを変更するように、例えば、真空モータ５２の動力を手動で増加または減少させるように構成されている。実施形態では、ＨＣＩ６４はまた、ユーザに可聴フィードバックを提供可能なスピーカー６７等のオーディオ出力装置も備える。
【0039】
ＩＭＵ６２は、３つの空間次元（ｘ、ｙ、およびｚ）における真空掃除機２の本体６の動きおよび向きに依存するセンサ信号を生成する。動きには、本体６の直線加速度および角加速度が含まれる。図５ａは、清掃動作前、清掃動作中および清掃動作後の本体６の直線加速度に対応する、生成された例示的なＩＭＵ６２センサデータを示す。時間目盛は、２５Ｈｚのサンプリングレートで収集されたサンプルインデックスを示す。縦目盛は、重力による加速度の単位である。トレース９１ａ、９１ｂおよび９１ｃは、それぞれ、ｘ、ｙおよびｚ方向における本体６の直線加速度に対応する。図５ｂは、図５ａに示したのと同じ清掃動作前、清掃動作中および清掃動作後の本体６の角加速度に対応する、生成された例示的なＩＭＵ６２センサデータを示す。トレース９２ａ、９２ｂおよび９２ｃは、それぞれ、ｘ、ｙおよびｚ軸の周りの角加速度に対応している。図５ａおよび図５ｂの両方において、真空掃除機２は、最初は静止している（休止している）。続いて、清掃ストロークを含む清掃セッションが行われ、生成されたセンサデータの一部に振動動作を生じさせる。最後に、真空掃除機２は、再び休止状態に戻される。図５ａおよび図５ｂに示されるデータは、例えば、バンドパスフィルタまたはローパスフィルタによって平滑化されている。図６は、異なる携行式清掃動作中のｙ軸を中心とした本体６の向きに対応する、例示的な生成されたＩＭＵ６２センサデータを示す。具体的には、間隔９３ａは低レベル表面、例えば巾木の清掃に対応しており、間隔９３ｂは本体６がテーブル上に休止している期間に対応しており、間隔９３ｃは高い表面、例えば天井、ブラインド、カーテン、または戸棚の頂部の清掃に対応している。図７は、更に、電動掃除機ヘッド４、５を使用した異なる清掃動作中のｙ軸を中心とした、本体６の向きに対応する例示的な生成されたＩＭＵ６２センサデータを示す。トレース９４ａは、ワンド８に取り付けられた主要な掃除機ヘッド４を使用した家具の下の清掃に対応している。トレース９４ｂは、ワンド８を使用せずに、本体６に直接取り付けられた小型電動掃除機ヘッド５を使用する階段の清掃に対応している。トレース９４ｃは、ワンド８に取り付けられた掃除機ヘッド４を使用する通常の直立型真空掃除に対応している。異なる清掃活動は、ＩＭＵ６２によって生成されるセンサデータに異なるシグネチャを生じさせることを理解されよう。このように、ＩＭＵ６２センサデータを処理して、真空掃除機を使用しているユーザによって実行されている清掃活動に関する情報または真空掃除機が動作している環境に関する情報を推測することができることを理解されたい。
【0040】
図８は、実施形態による真空掃除機２の電気的レイアウトを概略的に示す。実施形態では、コントローラ５０は、トリガ２４、電流センサ５８、圧力センサ６０、ＩＭＵ６２、１つ以上のＴＯＦセンサ７２、ツールスイッチセンサ７４、および静電容量センサ７６のうちの１つ以上によって生成される信号を受信して処理する。コントローラ５０は、コントローラ５０がセンサ信号を処理するための命令が記憶されたメモリ５１を有する。センサ信号の処理に基づいて、コントローラ５０は、真空掃除機２の動作を強化し、それによって、ユーザ経験を向上させるために、真空モータ５２、撹拌器モータ５４、およびＨＣＩ６４のうちの１つ以上を制御する。強化の例には、塵埃のピックアップ能力の改善およびバッテリ寿命の改善等が含まれる。
【0041】
図９は、本開示の様々な実施形態による、コントローラ５０によって実行される例示的なセンサ信号処理を示すブロック図である。フィルタリングされていないセンサ信号８８は、利用可能なセンサのうちの１つ以上からコントローラ５０にて受信される。異なる実施形態は、異なるセンサからのセンサ信号を利用する。いくつかの実施形態は、例えば、ＩＭＵ６２等の１つのセンサのみからのセンサ信号を利用する。バンドパスフィルタまたはローパスフィルタ８２は、生センサ信号８８をフィルタリングして、更なる処理により適した平滑化されたセンサ信号９０を生成する。ブロック８４にて、所定の特徴Ｆ１、Ｆ２・・・Ｆｎが平滑化されたセンサ信号から抽出され、続いて、分類器８６によって分析される。実施形態では、分類器８６は、抽出された特徴から、真空掃除機２を使用するユーザによって実行されている特定の清掃活動を判断する。他の実施形態では、分類器８６は、抽出された特徴から、真空掃除機２が動作している特定の表面タイプを判断する。他の実施形態では、分類器８６は、抽出された特徴から、真空掃除機２が積極的に使用されているか否かを判断して、トリガのない真空掃除機２を提供するのを支援する。上記を決定した上で、コントローラ５０は、真空モータ５２、撹拌器モータ５４およびＨＣＩ６４のうちの１つ以上を伴う動作（単数または複数）を実行させ、それらは、分類器８６の出力に依存し、任意にトリガ２４の状態に依存するように構成される。フィルタ８２、特徴抽出ブロック８４および分類器８６は、一般に、コントローラ５０の制御部にてまたはコントローラ５０の制御下で実行されるソフトウェアモジュールとして実装される。コントローラメモリ５１は、フィルタ８２、特徴抽出８４、分類器８６およびその結果の動作を定義する一連の命令を記憶する。実施形態では、分類器は、人工ニューラルネットワーク、ランダムフォレスト、サポートベクターマシンまたは任意の他の適切な訓練されたモデルのような機械学習分類器に基づく。モデルは、スーパーバイズされた学習アプローチを使用して、例えば工場にて、事前にトレーニングされてもよい。一般的には、スライディングウィンドウアプローチを使用して、フィルタリングされたセンサ信号をスパンし、信号の特定の時間部分に対応する特徴を抽出する。通常、連続フレームは、ある程度オーバーラップするが、通常は別々に処理される。利用可能な全てのセンサからセンサデータを受信して処理することが必ずしも常に必要なわけではないことを理解されたい。例えば、実施形態では、コントローラ５０は、ＩＭＵ６２センサデータのみを処理して、分類器出力を得ることができる。更に、ＩＭＵ６２センサデータの場合、コントローラ５０は、例えば、真空掃除機２の向きに関するＩＭＵ６２センサデータのみ、または真空掃除機２の加速度に関するＩＭＵ６２センサデータのみを考慮してもよい。
【0042】
真空掃除機２は、典型的には、硬質な床や様々なタイプのカーペットを含む、様々な異なる床面タイプを含む環境において使用される。通常、硬質な床と比較して、カーペットから、特にディープパイルカーペットから塵埃を取り除くには、真空モータ５２からのより強力なパワーが必要とされる。しかしながら、これは、バッテリ２６駆動の真空掃除機２の稼働時間を短縮するという代償を伴うことが多い。一般に、掃除機ヘッド４がカーペット上にあるときには真空モータ５２に供給されるパワーを増加させ、掃除機ヘッド４が硬質な床上にあるときには減少させるべきである。このようにして、清掃性能を著しく低下させることなく、稼働時間を維持することができる。
【0043】
図１０は、実施形態による真空掃除機２の操作方法２７０を示すフローチャートである。ステップ２７２では、真空掃除機２に関連付けられた１つ以上のセンサによって、センサ信号が生成される。実施形態では、センサのうちの１つは、ＩＭＵ６２のような、感知された真空掃除機２の動きおよび向きに基づいてセンサ信号を生成するように構成されたセンサである。真空掃除機が、撹拌器モータ５４によって駆動される撹拌器４０を含む掃除機ヘッド４と共に使用される場合、センサは、感知された掃除機ヘッド４のパラメータに基づいてセンサ信号を生成するように構成された診断センサを含むことができる。このような診断センサには、撹拌器モータ５４によって引き出される電流を感知する電流センサ５８と、掃除機ヘッド４に印加される圧力を感知する圧力センサ６０とが含まれる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＩＭＵ６２からのセンサ信号のみが使用され、または、診断センサからのセンサ信号のみが使用されることを理解されたい。ステップ２７４では、生成されたセンサ信号は、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデルを使用して、コントローラ５０によって処理されて、真空掃除機２が操作されている表面タイプを判断する。ステップ２７６では、判断された表面タイプに応じて、真空モータ５２のパワーを制御する。ステップ２７８では、生成されたセンサ信号および／または判断された表面タイプに基づいて、表面タイプモデルが更新される。実施形態では、表面タイプモデルは、プラシ天のカーペット、マルチレベルループカーペット、レベルループカーペットおよびディープパイルカーペット等、異なるタイプのカーペットを考慮している。従って、真空掃除機２は、硬質な床とカーペットとを区別できるだけでなく、異なるタイプのカーペットを区別することさえ可能であり、真空モータ５２のパワーを更に制御して、清掃効率および稼働時間を最適化することができる。
【0044】
図１１を参照すると、真空掃除機２に関連する１つ以上のセンサからのフィルタリングされたセンサ信号９０は、表面タイプモデル１１０への入力を形成する。実施形態では、表面タイプモデル１１０は、図９を参照して説明した特徴抽出ブロック８４および分類器８６に類似している。表面タイプモデル１１０は、判断された表面タイプに対応する出力を提供し、その出力に基づいて、図１１に示されるように、真空モータ５２のパワーが制御される。図１２ａを参照すると、表面タイプモデル１１０は、パラメータ空間内に複数のクラスタ１２０、１２２を含むことができ、そのそれぞれが各々のタイプの表面に対応している。図１２ａでは、パラメータ空間は、圧力センサ６０によって感知される掃除機ヘッド圧力と、電流センサ５８によって感知される撹拌器モータ電流（またはブラシバー電流）とによって形成される。図１２ａおよび図１２ｂでは、撹拌器モータ電流およびヘッド圧力を再スケーリングして、パラメータ空間での表現により便利な無次元量を形成している。パラメータ空間における各ポイントは、２つのセンサから抽出された値のペアに対応している。一般に、パラメータ空間がｎ次元であるように、２つより多いまたは少ないセンサタイプを使用可能であることを理解されたい。クラスタ１２０、１２２は、当業者によって理解されるであろうガウスフィッティング手順を使用して判断することができる。真空掃除機２が操作されている表面タイプの判断は、一般に、抽出された値のペア（この例では電流および圧力）がどのクラスタ１２０、１２２に属するかを判断することを含む。
【0045】
判断された表面タイプに応じて真空モータ５２を制御することとは別に、実施形態では、表面タイプモデル１１０を経時的に動的に改善および適合させるために、追加のステップが実行される。図１１を参照すると、コントローラ５０は、データポイント（即ち、特定の電流および圧力のペアのような、抽出されたセンサ値（単数または複数））が既存のクラスタ１２０、１２２に対応するか否かを判断する。それが既存のクラスタに対応する場合、表面タイプモデル１１０の更新は、表面タイプモデル１１０の既存のクラスタ１２０、１２２を強化または調整することを含む。例えば、コントローラ５０は、定期的にガウスフィットを再計算して、経時的な真空掃除機のパラメータの僅かな変化を考慮することができ、これは、ガウス幅または中心をシフトさせる結果となり得る。あるいは、データポイントが既存のクラスタ１２０、１２２に対応していない場合、コントローラ５０は、１１２にて、新規クラスタを発見することができる。図１２ｂを参照すると、新規クラスタ１２４は、経時的に収集された一連のデータポイントから発見される。新規クラスタ１２４は、最初の表面タイプモデル１１０に含まれていなかった新しい表面タイプに対応することができる。新規クラスタ１２４は、今後の真空清掃操作において、真空掃除機２が新しい表面タイプに応答できるように、表面タイプモデル１１０に任意に追加される。これは、ユーザが手動で新規表面に対する所望の真空モータパワー５２を入力することによって支援することができ、コントローラ５０は、将来的にその表面を再び検出したときに、後にそれを記憶している。コントローラ５０は、メモリ５１にクラスタ履歴１１４を保持しており、これにより、コントローラ５０は、例えば、掃除機ヘッド４の剛毛の摩耗に起因する、経時的な真空掃除機２のパラメータの変化を追跡することができる。実施形態では、コントローラは、特定のクラスタに対応する表面タイプが所定の時間にわたり観察されていないとの判断に応答して、メモリ５１から特定のクラスタをパージする（即ち、除去／削除する）ように構成される。このようにして、表面が一定時間にわたり観察されない場合、クラスタは真空掃除機のメモリからエージアウトされ、デバイス上のストレージ要件が減少する。所定の時間は、例えば、１週間、１ヶ月または１年であり得る。
【0046】
図１３は、実施形態による真空掃除機２の操作方法２８０を示すフローチャートである。ステップ２８２では、感知された掃除機ヘッド４のパラメータに基づいてセンサ信号が生成される。掃除機ヘッド４が撹拌器モータ５４によって駆動される撹拌器４０を含む実施形態では、診断センサは、感知された掃除機ヘッド４のパラメータに基づいてセンサ信号を生成するように構成される。このような診断センサには、撹拌器モータ５４によって引き出される電流を感知する電流センサ５８と、掃除機ヘッド４に印加される圧力を感知する圧力センサ６０とが含まれる。ステップ２８４では、感知された真空掃除機の動きおよび向きに基づいて更なるセンサ信号が生成される。実施形態では、更なるセンサ信号は、ＩＭＵ６２によって生成される。ステップ２８６では、（感知された掃除機ヘッドのパラメータに基づいて、また感知された真空掃除機の動きおよび向きに基づいて）生成されたセンサ信号は、コントローラ５０によって処理されて、真空掃除機２が操作されている表面タイプを判断する。ステップ２８８では、真空モータ５２のパワーは、判断された表面タイプに応じて制御される。従って、コントローラ５０は、表面タイプを判断するために、感知された動きおよび向きを感知された掃除機ヘッド４のパラメータと組み合わせる。これは、図１１、図１２ａおよび図１２ｂを参照して説明したような、生成されたセンサ信号と表面タイプとの間のマッピングを定義する表面タイプモデル１１０を使用して達成することができる。表面タイプモデルは、複数のクラスタ１２０、１２２を含むことができ、そのそれぞれが各々の表面タイプに対応している。表面タイプモデルの更新が任意となるように、モデルは静的であってもよい。
【0047】
任意の１つの実施形態および／または態様に関して説明した任意の特徴は、単独で、または説明した他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、任意の他の実施形態および／または態様の１つ以上の特徴と組み合わせて使用されてもよく、または任意の他の実施形態および／または態様の任意の組み合わせで使用されてもよいことを理解されたい。例えば、方法２７０、２８０のうちの所与の１つに関して説明した特徴および／またはステップは、方法２７０、２８０のうちの他方に関して説明した特徴および／またはステップの代わりに、またはそれらに加えて含まれてもよいことが理解されよう。
【0048】
本開示の実施形態では、真空掃除機２は、コントローラ５０を備える。コントローラ５０は、本明細書で説明される様々な方法を実行するように構成される。実施形態では、コントローラは、処理システムを含む。そのような処理システムは、１つ以上のプロセッサおよび／またはメモリを備えることができる。本明細書で説明される例のいずれかに関連して説明される各デバイス、コンポーネント、または機能、例えば、ＩＭＵ６２および／またはＨＣＩ６４は、同様にプロセッサを備えるか、またはプロセッサを備える装置に含まれてもよい。本明細書で説明する実施形態の１つ以上の態様は、装置によって実行されるプロセスを含む。いくつかの例では、装置は、これらのプロセスを実行するように構成された１つ以上のプロセッサを備える。これに関して、実施形態は、（非一時的）メモリに格納され、プロセッサによって実行可能なコンピュータソフトウェアによって、またはハードウェアによって、またはタンジブルに格納されたソフトウェアとハードウェア（とタンジブルに格納されたファームウェア）との組み合わせによって、少なくとも部分的に実装され得る。実施形態はまた、上述の実施形態を実施するように適合された、コンピュータプログラム、特にキャリア上またはキャリア内のコンピュータプログラムにも及ぶ。プログラムは、非一時的なソースコードあるいはオブジェクトコードの形態で、または実施形態によるプロセスの実装に使用するのに適した任意の他の非一時的な形態であってもよい。キャリアは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または光メモリデバイス等のような、プログラムを実行可能な任意のエンティティまたはデバイスであり得る。
【0049】
処理システムの１つ以上のプロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）を備えることができる。１つ以上のプロセッサは、画像処理装置（ＧＰＵ）を備えることができる。１つ以上のプロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、またはコンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）のうちの１つ以上を備えることができる。１つ以上のプロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えることができる。提供された例に加えて、多くの他のタイプのデバイスを使用して、１つ以上のプロセッサを提供できることを当業者は理解されよう。１つ以上のプロセッサは、同じ場所に配置された複数のプロセッサまたは別々に配置された複数のプロセッサを含むことができる。１つ以上のプロセッサによって実行される動作は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのうちの１つ以上によって実行され得る。処理システムは、説明したものよりも多くの、少ない、および／または異なるコンポーネントを含み得ることを理解されたい。
【0050】
本明細書で説明する技術は、ソフトウェアまたはハードウェアで実装することができ、またはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせを使用して実装することができる。技術には、本明細書で説明される技術のいずれかまたは全てを実行および／またはサポートするように装置を構成することが含まれ得る。図面を参照して本明細書で説明される例の少なくともいくつかの態様は、処理システムまたはプロセッサで実行されるコンピュータプロセスを含むが、本明細書で説明される例は、実施例を実践するのに適したコンピュータプログラム、例えばキャリア上またはキャリア内のコンピュータプログラムにも及ぶ。キャリアは、プログラムを実行可能な任意のエンティティまたはデバイスであることができる。キャリアは、コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。タンジブルなコンピュータ可読記憶媒体の例には、限定されないが、光学媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、またはＢｌｕ－ｒａｙ）、フラッシュメモリカード、フロッピーあるいはハードディスク、または少なくとも１つのＲＯＭまたはＲＡＭまたはプログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）チップ内のファームウェアまたはマイクロコード等のコンピュータ可読命令を記憶可能な任意の他の媒体が含まれる。
【0051】
前述の説明において、既知の、明白な、または予見可能な均等物を有する整数または要素が言及されている場合、そのような均等物は、個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本開示の真の範囲を決定するための特許請求の範囲を参照すべきであり、特許請求の範囲は、あらゆるそのような均等物を包含するように解釈されるべきである。好ましい、有利、便利等と記載されている本開示の整数または特徴は任意であり、独立請求項の範囲を限定しないことも読者によって理解されるであろう。更に、そのような任意の整数または特徴は、本開示のいくつかの実施形態では有益であり得るが、他の実施形態では望ましくない可能性があり、従って、存在しない可能性があることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】