JP3003240B2 - 電気掃除機 - Google Patents

電気掃除機

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JP3003240B2 JP3044739A JP4473991A JP3003240B2 JP 3003240 B2 JP3003240 B2 JP 3003240B2 JP 3044739 A JP3044739 A JP 3044739A JP 4473991 A JP4473991 A JP 4473991A JP 3003240 B2 JP3003240 B2 JP 3003240B2
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秀二 安倍
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塵埃量の単位時間のカ
ウント結果を累計して掃除する床面を識別し、その床面
情報を記憶し、電動送風機の入力制御方法を学習する電
気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気掃除機は掃除する床面状態ま
たは塵埃量などにより電動送風機の入力を自動的に制御
するものが要望されていた。
【0003】従来、この種の電気掃除機は図7に示すよ
うな構成が一般的であった。以下、その構成について説
明する。図に示すように、掃除機本体(以下、本体とい
う)1は電動送風機2を内蔵しており、吸い込み口3に
はホース4を接続し、ホース4に延長管5および回転ブ
ラシ6を有する電動式床用吸い込み具7を接続してい
る。ホース4の先端部には手元スイッチ8を設け、手元
スイッチ8を操作することで本体1内に配設した電動送
風機2の回転数を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
掃除機では、掃除する床面を使用者が判断し、床面に応
じて手動で手元スイッチ8の操作により電動送風機2の
回転数を制御しているので操作が面倒で、適正な入力が
得られないという問題を有していた。
【0005】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、床面の状態や塵埃量によりきめ細かな、電動送風機
の入力制御および電動式床用吸い込み具の回転ブラシの
回転数制御を行なうことができる電気掃除機を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、吸引のための電動送風機と、回転ブラシを
有する電動式床用吸い込み具と、塵埃通路を通る塵埃を
検知するセンサと、このセンサの出力をパルス信号に変
換するパルス変換手段と、このパルス変換手段からのパ
ルス数を単位時間内でカウントする計数手段と、この計
数手段のカウント結果を累計し床面からのごみの取れ易
さで表される床面情報を得るごみ変化率算出手段と、こ
のごみ変化率算出手段で得られた床面情報を累積記憶
し、掃除した床面全体の床面情報を記憶する床面情報記
憶手段と、前記電動送風機の入力を決定するために最急
降下法等の学習則によりファジィ推論の各種パラメータ
を最適化したニューロ・ファジィ推論器とを備え、前記
ニューロ・ファジィ推論器は前記計数手段の出力と前記
床面情報記憶手段により前記電動送風機の入力および前
記回転ブラシの回転数を決定するものである。
【0007】
【作用】上記構成により、センサが塵埃を検知し累計
床面からのごみの取れ易さで表される床面情報を把握
し、この床面情報を累積記憶し掃除した床面全体の床面
情報とリアルタイムの床面情報と塵埃量とにより床面と
塵埃量に応じた電動送風機の入力制御および電動式床用
吸い込み具の回転ブラシの回転数を制御する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1〜図3
を参照しながら説明する。なお、従来例と同一構成部品
は同一符号を付して説明を省略する。図に示すように、
塵埃を検知するセンサ9は発光ダイオード10と受光部
11からなり、センサ9は塵埃通路12に各々対向して
設け、塵埃通路12を通過する塵埃13による光量の変
化を検出する。受光部11の信号は増幅部14で増幅
し、パルス変換手段15で波形整形してパルス信号に変
換し、マイクロコンピュータ16に入力する。マイクロ
コンピュータ16はパルス変換手段15からのパルス数
を単位時間内でカウントする計数手段17と、この計数
手段17のカウント結果を累計し床面からのごみの取れ
易さで表される床面情報を得るごみ変化率算出手段18
と、ごみ変化率算出手段18で得られた床面情報を記憶
させる床面情報記憶手段19と、ニューロ・ファジィ推
論器20とを備えている。マイクロコンピュータ16の
出力は位相制御手段21,22に入力し、電動送風機2
の入力制御と回転ブラシ6の回転数を制御する。ニュー
ロ・ファジィ推論器20はごみ変化率算出手段18によ
り得た床面情報と計数手段17の出力と床面情報記憶手
段19の出力とにより電動送風機2の入力および回転ブ
ラシ6の回転数を推論する。ニューロ・ファジィ推論器
20は図2に示すような構成となっている。すなわち、
前件部メンバーシップ関数記憶手段23はごみ量,床面
情報,記憶床面情報等に関するメンバーシップ関数を記
憶している。ごみ量適合度演算手段24,床面情報適合
度演算手段25,記憶床面情報適合度演算手段26で、
それぞれ前件部メンバーシップ関数記憶手段23に記憶
されているごみ量,床面情報,記憶床面情報に関するメ
ンバーシップ関数と入力であるごみ量,床面情報,記憶
床面情報との適合度を演算する。前件部ミニマム演算手
段27でごみ量適合度演算手段24,床面情報適合度演
算手段25,記憶床面情報適合度演算手段26の出力で
ある3つの適合度の最小を取り前件部ミニマム演算手段
27の結論とする。吸い込み力推論ルール記憶手段28
で吸い込み力に関する推論ルールを記憶している。吸い
込み力メンバーシップ関数記憶手段29で後件部ミニマ
ム演算手段30の吸い込み力に関するメンバーシップ関
数を記憶している。後件部ミニマム演算手段30で吸い
込み力推論ルール記憶手段28に記憶されている推論ル
ールに従い、前件部ミニマム演算手段27の結論と吸い
込み力メンバーシップ関数記憶手段29に記憶されてい
る後件部ミニマム演算手段30の吸い込み力メンバーシ
ップ関数の最小をとってそのルールの結論とする。重心
演算手段31で全てのルールについてそれぞれの結論を
求めたのち全結論の最大をとり、その重心を計算するこ
とにより、最終的に吸い込み力を求める。また、回転ブ
ラシ6の回転数を推論するための推論ルールを記憶して
いる回転ブラシ回転数推論ルール記憶手段32と、回転
ブラシ6の回転数に関するメンバーシップ関数を記憶し
ている回転ブラシ回転数記憶手段33も含まれている。
ニューロ・ファジィ推論器20はマイクロコンピュータ
16により容易に実現できる。ニューロ・ファジィ推論
器20に含まれる前件部メンバーシップ関数記憶手段2
3、吸い込み力推論ルール記憶手段28,吸い込み力メ
ンバーシップ関数記憶手段29、回転ブラシ回転数推論
ルール記憶手段32,回転ブラシ回転数メンバーシップ
関数記憶手段33のそれぞれに記憶されているメンバー
シップ関数および推論ルールは、ごみ量と床面情報と記
憶床面情報のデータと掃除するときの操作感を考慮して
定すべき電動送風機2の入力と回転ブラシ6の回転数
のデータから、予め最急降下法(ニューラルネットワー
クに用いられる学習則の一つで、誤差関数を最小にする
方法である)等の学習則によって最適に設定されてい
る。位相制御手段21,22では決定された入力および
回転ブラシ6の回転数に基づき、電動送風機2および回
転ブラシ6の位相制御量を算出し制御を行う。
【0009】以上の構成において動作を説明する。すな
わち、計数手段17でセンサ9で検出したごみ13を所
定時間(例えば0.1秒間)積算する。積算することに
よって、その時点の床面にあるごみ量が判る。このごみ
量をファジィ推論の入力とする。図4は掃除を継続して
いる場合のごみ量の積算値の変化の度合いを示すもの
で、掃除を開始してからT1まではごみは一気に減る
が、これは床表面のごみがとれたことを示している。ま
たT1から以降はその後のごみのとれ方によって大きく
(a),(b),(c)の様に分れる。(c)の場合は
ごみの積算値がほぼ0であり、T1までの間にほとんど
とれてしまったことを示している。これは掃除を行う床
面が木床やクッションフロア,畳などの場合である。ま
た、床面が絨毯の場合は、毛足の間にごみが埋もれてし
まい、一般的に木床や畳に比べて相対的にごみの量が多
くなかなかとれにくいため、(a),(b)のように、
ごみ量の積算値が徐々に減っていくような特性を示す。
この様にごみ量の変化率をごみ変化率算出手段18によ
り算出すると、現在掃除をしている床面の特性がどんな
ものであるか推定することができる。ここで、床面情報
としては指数化した値(例えば0〜7)を設定する。こ
の指数をファジィ推論の入力とする。ごみ量の変化率が
小さいというのは、ごみがなかなかとれにくい絨毯等の
面であることを示しており、ごみ量の変化率が大きい
というのは、ごみがとれやすい木床等の床面であるとい
うことを示している。
【0010】図5は床面情報の記憶方法を示すものであ
り、ごみ変化率算出手段18から得られる床面情報を定
期的に床面情報記憶手段19に記憶する。この床面情報
記憶手段19は電源をOFFしても記憶内容が残る不揮
発性メモリーなどを用い、本体1が使用された都度、床
面情報の指数毎に度数が加えられ、掃除機を使用した全
ての床面の情報が得られる。記憶床面情報適合度算出手
段26で適合度を求める前処理として例えば記憶床面情
報の指数とその度数より平均床面情報を求め、ファジィ
推論の入力とする。掃除を行う場合の最適な吸い込み力
は、床面のごみの量や床面の特性などによって決まるも
のであり、計数手段17とごみ変化率算出手段18と床
面情報記憶手段19の出力からニューロ・ファジィ推論
器20で推論する。
【0011】次に吸い込み力の推論の過程について説明
する。本実施例のファジィ推論の推論ルールは「ごみ量
が多めで、ごみの取れにくい床面(ごみ量の変化率が小
さい)で、過去掃除を行った床面にごみの取れにくい床
面が多ければ吸い込み力をとても多めにする」といった
一般的な判断を基に形成されている。ごみ量が「多い」
とか、ごみ量の変化率が「小さい」とか、過去掃除を行
った床面にごみの取れにくい床面が「多い」とか、吸い
込み力を「とても大きく」といった定性的な概念は図6
(A),(B),(C),(D),(E)に示すような
メンバーシップ関数により定量的に表現される。ニュー
ロ・ファジィ推論器20のごみ量適合度演算手段24で
は、計数手段17からの入力と前件部メンバーシップ関
数記憶手段23に記憶されているごみ量に関するメンバ
ーシップ関数に対する適合度を演算により求める。床面
情報適合度演算手段25では、ごみ変化率算出手段18
からの入力と前件部メンバーシップ関数記憶手段23に
記憶されているごみ変化率のメンバーシップ関数に関し
て同様に適合度を求める。記憶床面情報適合度演算手段
26では、床面情報記憶手段19からの入力と前件部メ
ンバーシップ関数記憶手段23に記憶されている記憶床
面情報のメンバーシップ関数に関して同様に適合度を求
める。前件部ミニマム演算手段27では、前記3つの適
合度の最小をとり前件部の適合度とする。後件部ミニマ
ム演算手段30では、吸い込み力推論ルール記憶手段2
8に記憶されているルールに従い、前件部ミニマム演算
手段27の結論と吸い込み力メンバーシップ関数記憶手
段29に記憶されているメンバーシップ関数の適合度を
とってそのルールの結論とする。
【0012】全てのルールについて、それぞれの結論を
求めたのち、重心演算手段31では全結論の最大をと
り、その重心を計算することにより、最終的に吸い込み
力が求まる。位相制御手段21では決定された吸い込み
力に基づき、電動送風機2の位相制御量を算出し制御を
行う。回転ブラシ6の回転数の決定は上記吸い込み力の
決定の過程と同様に前件部ミニマム演算手段27の結論
を算出し、回転ブラシ回転数推論ルール記憶手段32と
回転ブラシ回転数メンバーシップ関数記憶手段33とか
ら回転ブラシ6の回転数を決定する。なお、本実施例で
は推論方法の中に最大−最小合成法,重心法を用いてい
るがその他の方法でも可能であり、また後件部である吸
い込み力をメンバーシップ関数で表現したが、実数値や
線形式でも表現することができることはいうまでもな
い。
【0013】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
の掃除機は、吸引のための電動送風機と、回転ブラシを
有する電動式床用吸い込み具と、塵埃通路を通る塵埃を
検知するセンサと、このセンサの出力をパルス信号に変
換するパルス変換手段と、このパルス変換手段からのパ
ルス数を単位時間内でカウントする計数手段と、この計
数手段のカウント結果を累計し床面からのごみの取れ易
さで表される床面情報を得るごみ変化率算出手段と、こ
のごみ変化率算出手段で得られた床面情報を累積記憶
し、掃除した床面全体の床面情報を記憶する床面情報記
憶手段と、前記電動送風機の入力を決定するために最急
降下法等の学習則によりファジィ推論の各種パラメータ
を最適化したニューロ・ファジィ推論器とを備え、前記
ニューロ・ファジィ推論器は前記計数手段の出力と前記
床面情報記憶手段により前記電動送風機の入力および前
記回転ブラシの回転数を決定するものであり、この構成
とすることにより、床面の状態や塵埃量によりきめ細か
な、電動送風機の入力制御および電動式床用吸い込み具
の回転ブラシの回転数制御を行うことができるので、掃
除を行う床面の条件に関係なく効率よく掃除ができ操作
性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電気掃除機のブロッ
ク回路図
【図2】同電気掃除機のニューロ・ファジィ推論器のブ
ロック回路図
【図3】同電気掃除機の塵埃センサ取り付け部断面図
【図4】同電気掃除機のごみ量の変化を示す特性図
【図5】同電気掃除機の床面情報の記憶方法を示す図
【図6】同電気掃除機のメンバーシップ関数を示す図
【図7】従来の電気掃除機の外観斜視図
【符号の説明】
2 電動送風機 6 回転ブラシ 7 電動式床用吸い込み具 9 センサ 12 塵埃通路 13 塵埃 15 パルス変換手段 17 計数手段 18 ごみ変化率算出手段 19 床面情報記憶手段 20 ニューロ・ファジィ推論器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 信二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−170927(JP,A) 特開 平2−131734(JP,A) 特開 平2−152427(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A47L 9/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸引のための電動送風機と、回転ブラシ
    を有する電動式床用吸い込み具と、塵埃通路を通る塵埃
    を検知するセンサと、このセンサの出力をパルス信号に
    変換するパルス変換手段と、このパルス変換手段からの
    パルス数を単位時間内でカウントする計数手段と、この
    計数手段のカウント結果を累計し床面からのごみの取れ
    易さで表される床面情報を得るごみ変化率算出手段と、
    このごみ変化率算出手段で得られた床面情報を累積記憶
    し、掃除した床面全体の床面情報を記憶する床面情報記
    憶手段と、前記電動送風機の入力を決定するために最急
    降下法等の学習則によりファジィ推論の各種パラメータ
    を最適化したニューロ・ファジィ推論器とを備え、前記
    ニューロ・ファジィ推論器は前記計数手段の出力と前記
    床面情報記憶手段により前記電動送風機の入力および前
    記回転ブラシの回転数を決定する電気掃除機。
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