JP3198553B2 - 電気掃除機 - Google Patents

電気掃除機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般家庭で使用される電
気掃除機で、床面のごみを検出して自動的に吸い込み力
を調整する電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の掃除機は図6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。
【0003】図に示すように、掃除機本体22の吸い込
み口23にホ−ス24、延長管25および床ノズル26
を接続している。ホ−ス24の先端部には手元スイッチ
27を設け、手元スイッチ27を操作することで掃除機
本体22内に配設したファンモ−タ28の回転数制御を
行うようにしていた。
【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、掃除をする場合、使用者が床面の材質やご
み量、ごみ質を判断し、予め設定されている手元スイッ
チ27のポジションボタンを押していた。また、それは
掃除をするたびに繰り返されることであり、使用者の手
を煩わせるという問題を有していた。
【0005】本発明は上記課題を解決するもので、ごみ
量、ごみ質、床面の特性に合ったファンモ−タの回転数
をきめ細かく決定し、使用者の家庭に合った吸い込み力
で掃除ができる電気掃除機を提供することを目的として
いる。
【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、ごみ吸い込みのためのファンモ−タと、床
面のごみを検出するごみセンサと、前記ごみセンサの出
力からごみ量を検出するごみ量検出手段と、ごみ質を検
出するごみ質検出手段と、ごみの変化率を検出するごみ
変化率検出手段と、前記ごみ量検出手段、ごみ質検出手
段およびごみ変化率検出手段の出力よりファジィ推論し
前記ファンモータの回転数を決定するファジィ推論器
、前記検出したごみ量、ごみ質、ごみ変化率を所定の
時間ごとに記憶し前記ファジィ推論器に出力する記憶手
段とを備え、前記ファジィ推論器は、前記記憶手段の記
憶内容によりファジィ推論の前件部適合度演算処理を補
正するようにしたり、あるいはファジィ推論のメンバー
シップ関数を補正するようにしたことを課題解決手段と
している。
【0007】
【作用】本発明は上記した課題解決手段により、床面の
ごみを検出するごみセンサおよび、ごみセンサの出力の
記憶とファジィ推論器に出力する記憶手段とを備えてい
るため、ごみ量、ごみ質、ごみ変化率(床面の特性)の
各出力よりファンモ−タの回転数をファジィ推論により
決め細かく決定でき、さらに、ごみ量、ごみ質、床面の
特性の各出力を記憶し、その記憶内容によりファジィ推
論の前件部適合度演算処理を補正するようにしたり、あ
るいはファジィ推論のメンバーシップ関数を補正するよ
うにしたため、使用者の家庭に合ったファンモ−タの回
転数をより決め細かく決定することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1および図2を
参照しながら説明する。
【0009】図に示すように、ごみセンサ1は、吸い込
みホースの一部に設け、発光部2と受光部3とを対向す
るように設置し、吸い込まれたごみは必ずこれらの間を
通過するように構成している。受光部3の信号は増幅部
4にて増幅し、パルス変換手段5にて波形整形し、ごみ
量検出手段6、ごみ質検出手段7およびごみ変化率検出
手段8に入力する。ごみ量検出手段6は、吸い込まれた
ごみの所定時間の積算量を算出してごみ量を検出する。
ごみ質検出手段7は、吸い込まれたごみがごみセンサ1
の間を通過する時間を測定してごみ質を検出する。ごみ
変化率検出手段8は、吸い込まれたごみの所定時間の変
化率を検出し、床面の特性を検出する。ファジィ推論器
9は、ごみ量検出手段6、ごみ質検出手段7およびごみ
変化率検出手段8の出力でファジィ推論を行う。記憶手
段10は、ごみ量検出手段6、ごみ質検出手段7および
ごみ変化率検出手段8の出力を所定の時間ごとに記憶
し、所定の時間が経過するとファジィ推論器9に出力す
る。制御手段11は、ファジィ推論器9の出力によりフ
ァンモ−タ12の回転数を制御する。
【0010】ファジィ推論器9は図2に示すように構成
しており、前件部メンバーシップ関数記憶手段13は、
ごみ量、ごみ質、ごみ変化率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14、ごみ質
適合度演算手段15、ごみ変化率適合度演算手段16
は、それぞれ前件部メンバーシップ関数記憶手段13に
記憶されているごみ量、ごみ質、ごみ変化率に関するメ
ンバーシップ関数と入力であるごみ量、ごみ質、ごみ変
化率との適合度を演算する。また、ごみ量適合度演算手
段14、ごみ質適合度演算手段15、ごみ変化率適合度
演算手段16には、記憶手段10の記憶内容を入力す
る。前件部ミニマム演算手段17は、ごみ量適合度演算
手段14、ごみ質適合度演算手段15、ごみ変化率適合
度演算手段16の出力である3つの適合度のMINをと
り、前件部の結論とする。吸い込み力推論ルール記憶手
段18は、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19は、後
件部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20は、吸い込み力推
論ルール記憶手段18に記憶されている推論ルールに従
い、前件部結論と吸い込み力メンバーシップ関数記憶手
段19に記憶されている後件部の吸い込み力メンバーシ
ップ関数のMINをとってそのルールの結論とする。重
心手段21は、すべ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MAX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。
【0011】上記構成において動作を説明すると、ごみ
センサ1の発光部2から発光された光は、ごみがない場
合、受光部3で受光できるが、ごみが通過した場合は遮
られるため、受光部3で受光することができない。よっ
て、受光部3の出力よりごみの有無が判別できる。ごみ
量検出手段6では、増幅部4にて増幅され、パルス変換
部5にて波形整形された信号を一定時間(例えば0.1 秒
間)積算することによって、その時点の床面にあるごみ
量を検出できる。
【0012】図3は、ごみセンサ1で検出したごみのパ
ルス波形を示しており、図3(a) は綿ごみを吸い込んだ
場合のパルス波形で、図3(b)は砂ごみを吸い込んだ場
合のパルス波形を示している。よって、ごみ質検出手段
7により、このパルス波形を検出することにより、吸い
込まれたごみが綿ごみのように大きくて軽いものなの
か、砂ごみのように小さくて重いものなのかというごみ
質を検出できる。
【0013】つぎに、図4は掃除を継続して行っている
場合のごみ量の積算値の変化の度合いを示している。図
4において掃除を開始してからT2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T2から以降は、その後のごみのとれ方によっ
て大きく曲線a、b、cのように分れる。図4の曲線c
の場合はごみの積算値がほぼ0であり、T2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、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。すなわち、図4の曲線
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。このようにごみ量の変化率をごみ変化率
検出手段8により検出すると、現在掃除をしている床面
の特性を推測することができる。ごみ量の変化率が小さ
いというのは、絨毯などの床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、木床、クッシ
ョンフロア、畳などの床面であるということを示してい
る。
【0014】掃除を行う場合の最適な吸い込み力は、床
面のごみ量、ごみ質、床面の特性などによって決まるも
ので、ごみ量検出手段6とごみ質検出手段7とごみ変化
率算出手段8の出力値と記憶手段10の記憶内容からフ
ァジィ推論器9でファジィ推論し、その結果に基づいて
制御手段11はファンモータ12の回転数を制御する。
【0015】つぎに、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
み量が多く、ごみ質が綿ごみのように大きく、絨毯のよ
うにごみ変化率が大きければ、吸い込み力をとても大き
く設定する」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、ごみ質が「小さい」とか、
ごみ変化率が「大きい」とか、吸い込み力を「大きく」
といった定性的な概念は図5(a)、(b)、(c)、(d) 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。ごみ量適合度演算手段14では、ごみ量検出手段6
のからの入力と前件部メンバーシップ関数記憶手段13
に記憶されているごみ量のメンバーシップ関数に関して
適合度を求める。このとき、ごみ量適合度演算手段14
には、記憶手段10に記憶しているごみ量の平均値を同
時に入力し、適合度を求める際にごみ量の平均値により
補正する。この補正は、ごみ量検出手段6の出力と記憶
手段10に記憶しているごみ量の平均値の比を用いて、
適合度を演算する。同様に、ごみ質適合度演算手段15
では、ごみ質検出手段7のからの入力と前件部メンバー
シップ関数記憶手段13に記憶されているごみ質のメン
バーシップ関数に関して適合度を求める。このとき、ご
み質適合度演算手段15には、記憶手段10に記憶して
いるごみ質の平均値を同時に入力し、適合度を求める際
にごみ質の平均値により補正する。また、ごみ変化率適
合度演算手段16では、ごみ変化率検出手段8のからの
入力と前件部メンバーシップ関数記憶手段13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適合
度を求める。このとき、ごみ変化率適合度演算手段16
には、記憶手段10に記憶しているごみ変化率の平均値
を同時に入力し、適合度を求める際にごみ変化率の平均
値により補正する。
【0016】前件部ミニマム演算手段17では、これら
の適合度のMINをとり前件部の結論とする。後件部ミ
ニマム演算手段20では、吸い込み力推論ルール記憶手
段18に記憶されているルールに従い、前件部結論と吸
い込み力メンバーシップ関数記憶手段19に記憶されて
いる後件部の吸い込み力メンバーシップ関数のMINを
とってそのルールの結論とする。すべてのルールについ
て、それぞれの結論を求めたのち、重心演算手段21で
は全結論のMAX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。制御手段11では決
定された吸い込み力に基づき、ファンモータ12の位相
制御量を算出し制御を行う。
【0017】このように本発明の実施例の電気掃除機に
よれば、ごみ量検出手段6、ごみ質検出手段7およびご
み変化率検出手段8の出力よりファジィ推論し前記ファ
ンモータ12の回転数を決定するファジィ推論器9は、
ごみ量、ごみ質、ごみ変化率を所定の時間ごとに記憶し
た記憶手段10の記憶内容によりファジィ推論の前件部
適合度演算処理を補正するようにしたり、あるいはファ
ジィ推論のメンバーシ ップ関数を補正するようにした
で、よりきめ細かなファンモ−タの回転数を決定し、使
用者の家庭に合った吸込力で掃除ができ、非常に操作感
の良い電気掃除機を提供することができる。
【0018】なお、上記実施例は、記憶手段10の記憶
内容をごみ量適合度演算手段14、ごみ質適合度演算手
段15、ごみ変化率適合度演算手段16に入力し、各入
力と前件部メンバーシップ関数記憶手段13に記憶され
ているメンバーシップ関数に関して適合度を求める際に
補正するようにしているが、各メンバーシップ関数を補
正するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、ごみ吸い込みのためのファンモ−タと、床面
のごみを検出するごみセンサと、前記ごみセンサの出力
からごみ量を検出するごみ量検出手段と、ごみ質を検出
するごみ質検出手段と、ごみの変化率を検出するごみ変
化率検出手段と、前記ごみ量検出手段、ごみ質検出手段
およびごみ変化率検出手段の出力よりファジィ推論し前
記ファンモータの回転数を決定するファジィ推論器と、
前記検出したごみ量、ごみ質、ごみ変化率を所定の時間
ごとに記憶し前記ファジィ推論器に出力する記憶手段と
を備え、前記ファジィ推論器は、前記記憶手段の記憶内
容によりファジィ推論の前件部適合度演算処理を補正す
るようにしたり、あるいはファジィ推論のメンバーシッ
プ関数を補正するようにしたから、きめ細かなファンモ
−タの回転数を決定し、手間のかからない効率のよい掃
除ができて、使用者の家庭に合った吸込力で掃除がで
き、手元スイッチのポジションボタンを何度も押す必要
がなくなり、しかも非常に操作感の良い電気掃除機を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電気掃除機のブロック図
【図2】同電気掃除機のファジィ推論器のブロック図
【図3】(a)、(b) 同電気掃除機のごみ質の波形を示す
【図4】同電気掃除機のごみ量の変化を示す特性図
【図5】(a)〜(d) 同電気掃除機のファジィ推論器のメ
ンバーシップ関数を示す図
【図6】従来の電気掃除機の斜視図
【符号の説明】
1 ごみセンサ 6 ごみ量検出手段 7 ごみ質検出手段 8 ごみ変化率検出手段 9 ファジィ推論器 10 記憶手段 12 ファンモータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ごみ吸い込みのためのファンモ−タと、
    床面のごみを検出するごみセンサと、前記ごみセンサの
    出力からごみ量を検出するごみ量検出手段と、ごみ質を
    検出するごみ質検出手段と、ごみの変化率を検出するご
    み変化率検出手段と、前記ごみ量検出手段、ごみ質検出
    手段およびごみ変化率検出手段の出力よりファジィ推論
    し前記ファンモータの回転数を決定するファジィ推論器
    と、前記検出したごみ量、ごみ質、ごみ変化率を所定の
    時間ごとに記憶し前記ファジィ推論器に出力する記憶手
    段とを備え、前記ファジィ推論器は、前記記憶手段の記
    憶内容によりファジィ推論の前件部適合度演算処理を補
    正するようにした電気掃除機。
  2. 【請求項2】 ごみ吸い込みのためのファンモ−タと、
    床面のごみを検出するごみセンサと、前記ごみセンサの
    出力からごみ量を検出するごみ量検出手段と、ごみ質を
    検出するごみ質検出手段と、ごみの変化率を検出するご
    み変化率検出手段と、前記ごみ量検出手段、ごみ質検出
    手段およびごみ変化率検出手段の出力よりファジィ推論
    し前記ファンモータの回転数を決定するファジィ推論器
    と、前記検出したごみ量、ごみ質、ごみ変化率を所定の
    時間ごとに記憶し前記ファジィ推論器に出力する記憶手
    段とを備え、前記ファジィ推論器は、前記記憶手段の記
    憶内容によりファジィ推論のメンバーシップ関数を補正
    するようにした電気掃除機。
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