一种主动驱动式真空吸尘器.pdf

一种主动驱动式真空吸尘器。其主要包括主体、驱动部、吸入软管结合部、感知部和控制部。本发明提供的主动驱动式真空吸尘器能够利用安装在主体内部的感知部适当地区分使用者的清扫行为及移动行为，从而在使用者通过吸入软管输入移动吸尘器的意图时，不需要额外施加牵引力，而是利用安装在主体内部的驱动电机来驱动吸尘器，从而可以省去使用者移动吸尘器的麻烦。另外，感知部及控制部能够对主体自身的倾斜度进行感知，从而对主体的姿势进行控制，因此可以将主体设计成重心高的不稳定状态，从而可以大大提高吸尘器的机动性及平衡性能，这样使用者在操作的过程中能够得到很强烈的满足感。

1、  一种主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的主动驱动式真空吸尘器包括至少具有一个旋转中心的主体(10)；用于驱动主体(10)的驱动部；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体(10)相结合的吸入软管结合部(30)；能够对吸入软管结合部(30)移动时主体(10)与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部(81)。

2、  一种主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的主动驱动式真空吸尘器包括主体(10)；在停止状态下以一个支撑点来支撑主体(10)及驱动主体(10)的驱动部；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体(10)相结合的吸入软管结合部(30)；能够对吸入软管结合部(30)移动时主体(10)与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部(81)。

3、  一种主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的主动驱动式真空吸尘器包括主体(10)；在停止状态下以两个支撑点来支撑主体(10)及驱动主体(10)的驱动部；与主体(10)相结合的吸入软管结合部(30)；能够在主体(10)的重心发生变化时对主体(10)和清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部(81)。

4、  一种主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的主动驱动式真空吸尘器包括主体(10)；用于支撑以及驱动主体(10)的驱动部；连接在主体(10)和驱动部之间，可沿与主体(10)或驱动部相反的方向进行旋转的至少一个连接部件(15，16)；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体(10)相结合的吸入软管结合部(30)；能够对吸入软管结合部(30)移动时主体(10)与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部(81)。

5、  根据权利要求1至4中任一项所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的吸入软管结合部(30)以清扫面为基准位于与主体(10)的旋转中心或驱动部的旋转中心不同的高度。

6、  根据权利要求1至4中任一项所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的感知部设置在主体(10)上的多个位置，其中一个位置是在主体(10)处于稳定状态或直立状态时用于测定清扫面绝对光反射率的基准位置。

7、  根据权利要求1至4中任一项所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的感知部包括至少一个发光元件和至少一个对发光元件发出的光进行感光的感光元件，发光元件和感光元件在光学上是以清扫面作为中间反射面而相互连接。

8、  根据权利要求1至4中任一项所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：在所述的感知部中，一个发光元件与多个感光元件相对应，当主体出现倾斜时，感知部能够对与之相关的多个感光元件的光量分布进行感知。

9、  根据权利要求7所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的感光元件还包括能够对与主体(10)的移动速度或主体(10)的移动距离有关的清扫面反射光变化进行感知的结构。

10、  根据权利要求7所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：为使感光元件在特定的时间内接收的感知信息能够随着主体(10)的移动速度或主体(10)的移动距离变化而相应地进行改变，所述的发光元件还包括以断续方式进行发光的结构。

11、  根据权利要求1至4中任一项所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：为了在移动轮(20)旋转或停止的状态下都能够调节旋转力，所述的驱动部上安装有能够通过改变转子电压或定子线圈电阻的方式对速度进行控制的电机。

12、  根据权利要求4所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的连接部件(15，16)以能够相对旋转的方式与主体(10)相连接，从而使驱动部上的移动轮(20)能够对主体(10)施加扭力。

13、  根据权利要求4所述的主动驱动式真空吸尘器，其特征在于：所述的连接部件的旋转中心与主体(10)的旋转中心或移动轮(20)的旋转中心中的某一个一致。

一种主动驱动式真空吸尘器
技术领域
本发明涉及一种能够感知使用者从吸入软管输入的操作意图而对吸尘器主体自动进行控制的主动驱动式真空吸尘器。
背景技术
真空吸尘器(下面统称为吸尘器)是一种利用设置在其主体内部的吸入电机产生的真空吸入力来吸入清扫面附近的空气，然后利用主体内部的过滤器除去空气中夹杂的杂质的装置。通常，这种真空吸尘器大致上可以分为两大类：一类是吸嘴与主体分别设置，并通过连接管进行连接的分体式；另一类是吸嘴与主体一体的直立式。由于吸尘器使用起来十分方便，因此近年来逐渐得到普及。另外，除宾馆等行业之外，在各个家庭中，对沙发等部位很难用传统的擦、扫等方法清扫干净，因此吸尘器的需求量非常大，并且具有稳定的市场。
下面对上述两类吸尘器中的分体式吸尘器结构进行简单的说明。该吸尘器主要包括其上设有能够产生真空吸入力的吸入电机、集尘装置以及移动轮等装置的主体；吸入装置(下面将吸嘴、吸入管和手柄三个部件统称为吸入装置)；以及连接在上述主体和吸入装置之间的吸入软管。当使用者沿着清扫面移动上述吸入装置时，与吸入装置通过吸入软管相连的主体在被使用者拉动的同时通过安装在其内部的吸入电机提供真空吸入力，从而将通过吸入软管传送来的灰尘储存在安装于主体上的集尘装置内部。这种分体式吸尘器使用时通常需要将电源线拉出来并插在室内的插座上，以此为主体内的吸入电机提供电源，但是由于主体内安装有沉重的吸入电机，因此需要非常用力才能移动主体，而且由于电源线的妨碍，所以使用起来更加不便。
为了解决上述问题而出现的吸嘴与主体形成一体的直立式吸尘器也存在一些问题。由于直立式吸尘器需要使用者将装有沉重吸入电机的主体像割草机一样在清扫面的上方移动而进行清扫，因此其只在以单纯的清扫动作对宽阔空间进行清扫的情况下才适用。而如果想要进行细致的清扫，还需要连接另外的工具，因此其很难赶上吸入装置小而轻，并且用很小的力也能进行细致清扫的分体式吸尘器。另外，对于上述直立式吸尘器而言，也有将电机小型化并直接安装在吸入装置上的立杆式吸尘器。但由于这种吸尘器上的电机功率小，因此很难获得满意的吸入效果。此外，还有可将最麻烦的电源线去掉的充电式吸尘器。但这种吸尘器也是装配小功率电机，因此吸力不足，而且使用时间非常短，加上因电池使用寿命的原因而需要定期更换电池，因此很难满意地解决原有问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够使移动吸尘器的牵引力最小，并使吸尘器按照使用者想要的方向很容易地移动并切换方向，同时通过感知使用者的操作行为而自动将主体进行移动，易于操作，并且具有自我平衡功能的主动驱动式真空吸尘器。
为了达到上述目的，本发明提供的主动驱动式真空吸尘器包括至少具有一个旋转中心的主体；用于驱动主体的驱动部；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体相结合的吸入软管结合部；能够对吸入软管结合部移动时主体与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部。
本发明提供的主动驱动式真空吸尘器包括主体；在停止状态下以一个支撑点来支撑主体及驱动主体的驱动部；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体相结合的吸入软管结合部；能够对吸入软管结合部移动时主体与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部。
本发明提供的主动驱动式真空吸尘器包括主体；在停止状态下以两个支撑点来支撑主体及驱动主体的驱动部；与主体相结合的吸入软管结合部；能够在主体的重心发生变化时对主体和清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部。
本发明提供的主动驱动式真空吸尘器包括主体；用于支撑以及驱动主体的驱动部；连接在主体和驱动部之间，可沿与主体或驱动部相反的方向进行旋转的至少一个连接部件；与旋转中心相隔一定距离设置，并与主体相结合的吸入软管结合部；能够对吸入软管结合部移动时主体与清扫面之间的距离变化进行感知的感知部；和能够根据感知部的感知信息对驱动部进行控制的控制部。
本发明提供的主动驱动式真空吸尘器能够利用安装在主体内部的感知部适当地区分使用者的清扫行为及移动行为，从而在使用者通过吸入软管输入移动吸尘器的意图时，不需要额外施加牵引力，而是利用安装在主体内部的驱动电机来驱动吸尘器，从而可以省去使用者移动吸尘器的麻烦。另外，感知部及控制部能够对主体自身的倾斜度进行感知，从而对主体的姿势进行控制，因此可以将主体设计成重心高的不稳定状态，从而可以大大提高吸尘器的机动性及平衡性能，这样使用者在操作的过程中能够得到很强烈的满足感。
附图说明
图1为具有一个轮转轴和一对移动轮的吸尘器处于准备状态时侧面示意图。
图2为从图1的准备状态开始进行清扫时吸尘器的侧面示意图。
图3为从图1或图2的状态开始进行移动时吸尘器的侧面示意图。
图4是从图1～图3的状态开始进行反向移动时吸尘器的侧面示意图。
图5～图7为当具有轮转轴和主体旋转中心一致的一个旋转中心时重心位置更高的主体侧面示意图。
图8～图10为当具有轮转轴和主体旋转中心一致的一个旋转中心时重心位置更低的主体侧面示意图。
图11至图15是将图8～图10的结构进行改变，使之具有两个旋转中心的主体侧面示意图。
图16至图20是将图5～图7的结构进行改变，使之具有两个旋转中心的主体侧面示意图。
图21为具有一个轮转轴和一对移动轮的吸尘器主体结构侧面示意图。
图22为图21示出的吸尘器主体结构正面示意图。
图23为图21示出的吸尘器主体结构顶面示意图。
图24为图21示出的吸尘器主体外部结构示意图。
图25为图21示出的背面安装有感知部的吸尘器主体背面结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图和具体实施例对本发明提供的主动驱动式真空吸尘器进行详细说明。图1为具有一个轮转轴和一对移动轮的吸尘器处于准备状态时侧面示意图。如图1所示，由吸嘴41、吸入管42以及吸入手柄43构成的吸入装置40是使用者用手直接进行清扫的部件，并且使用者的清扫动作可通过吸入软管50传递给吸入软管接合部30。上述吸入软管结合部30是将吸入软管50的移动有效传递给主体10的起中间作用的部件，如果吸入软管50越靠近主体10硬度越大，则即使吸入软管结合部30的长度短或根本不存在，吸入软管50也能将其自己的整个移动有效地传向主体10。但是，一般的吸入软管50具有柔软性，为了区分使用者的移动行为和清扫行为，其需要起适当的缓冲作用，因此如果吸入软管50的整体柔软度已经确定，则吸入软管结合部30具有一定的长度对于移动的有效传递更为有益。在本发明中，将吸入软管50的柔软度和自身重量作为影响向吸入软管结合部30传递移动量的变量，下面将这两种变量分别进行说明。首先，从吸入软管50的柔软性侧面出发，1)如果吸入软管50完全是刚体，则清扫动作或移动动作会毫无区别地全部直接传向吸入软管结合部30，因此实际上与直立式吸尘器没有区别；相反2)如果吸入软管50是如细绳似的柔软体，则有可能直到其移动过程结束(即吸入软管50被绷紧)也不会将移动动作传给吸入软管结合部30。接下来，从吸入软管50的自身重量侧面来看，在具有一定程度的柔软度前提下，3)如果吸入软管50的重量很大，则其部分结构会一直接触在地面上，这样在进行清扫时，接触在地面上的部位几乎不会移动，而吸尘器上只有从位于地面上的吸嘴41到吸入装置结合部中心51之间的部件(图1中V₂＝0点的左侧部分)移动。在这一情况下，虽然清扫动作根本不会被传递，但吸尘器上从位于地面上的主体10到吸入装置结合部中心51之间的部件(V₂＝0点的右侧部分)会因为吸入软管50的重量而一直处于倾斜状态，因此，与上述情况2)相同，吸入软管结合部30的倾斜度不会发生变化，即该倾斜度与清扫动作无关。相反，4)如果吸入软管50的重量非常轻，则与上述情况1)相同，与自身重量相比，吸入软管50实际上相当于刚体，因此清扫动作或移动动作会毫无区别地全部直接传向吸入软管结合部30。因此，从本发明的目的出发，如果想让吸入软管结合部30将使用者操作吸入装置40的行为传向主体10，以使主体10按照使用者的意图迅速转换方向，则需要去除一部分清扫动作，而主要将移动动作传向吸入软管结合部30，因此需要通过试验将吸入软管50的柔软度和自身重量调整到与主体10的重量和稳定度相符的程度。另外，不仅需要调整吸入软管50的重量，而且还要同时调整吸入软管结合部30和主体10的重量。
下面参照附图对适当选择吸入软管50等部件的设计因素情况进行更详细的说明。如图1所示，此时吸尘器是处于不清扫、不移动的等待状态，因此吸入软管50不移动，同时主体10处于直立状态。
图2为从图1的准备状态开始进行清扫时吸尘器的侧面示意图。如图2所示，在此情况下，吸入装置40将以V₁＞0的速度沿着清扫面前进，随之吸入软管50也将随之进行移动，但上述移动会被吸入软管50与地面接触的点，即吸入装置结合部中心51(V₂≈0)吸收很大一部分，因此只有P≥0的微弱作用力传向吸入软管结合部中心31。这时，主体10的倾斜度(倾斜度θ≥0)只发生轻微的变化，因此如果想要矫正上述倾斜度的变化，只需向移动轮20施加较小的旋转力(力矩T≥0)即可。但在这一情况下，移动轮20实际上几乎不会旋转，因此主体10不会前进或后退，即仍保持近似直立的稳定状态。
图3为从图1或图2的状态开始进行移动时吸尘器的侧面示意图。如图3所示，在此情况下，吸入装置40是在距离清扫面一定高度的位置进行移动，随之吸入软管50与地面脱离，此时吸入装置结合部中心51将以V₂＞0的速度产生较大的移动。这种吸入软管50的整体移动将使吸入软管结合部30或吸入软管结合部中心31承受P＞0的作用力。当然，上述P＞0的作用力将会引起主体10的倾斜度发生变化，即倾斜角θ＞0，因此为了使主体10保持平衡，需要向移动轮20施加一定的旋转力T＞0。在上述旋转力T的作用下，移动轮20将进行旋转，以使主体10自动地随着吸入装置40或吸入软管50进行移动，从而使主体10的平衡状态不被破坏，这样使用者就无需费力牵引主体10。
图4是从图1～图3的状态开始进行反向移动时吸尘器的侧面示意图。此情况与图3的情况正好相反。在这一情况下，虽然有可能存在与图面不同地吸入软管50接触在地面上的状况，但无论何种情况，吸入软管50的最低点速度V₂＜0是不会变的，因此，主体10将以与图3相反的方式动作以得到平衡。此时，吸入装置40或吸入软管50将后退，并在其与主体10相接触之前，主体10会自动先行后退，所以使用者无需为了让主体10向后移动而施加额外的力。
如图1～图4所示，由于具有一定重量和柔软度的吸入软管50会下垂而接触在地面，因此吸入装置40及吸入软管50因“清扫动作”而产生的移动会被忽略或相抵消，而施加在主体10上的外部作用力可以近似为“作用在吸入软管结合部30上的作用力矢量(P)”。因此，对整个控制过程产生重要影响的因素是主体10的倾斜度，这时如果主体10的倾斜度发生变化，则其底面前后部位与地面之间的距离也会发生变化，为了能够有效地测定出主体10和清扫面之间的距离，可以采用光传感器的感知部。另外，主体10的倾斜角θ是需要追加考虑的重要设计因素，而主体10的“重心”位置、重量W大小以及当旋转中心是两个时主体10的“第2旋转中心”位置也是重要的设计因素，并且用于拉近轮转轴21和上述主体特定部分(比如中心点)之间距离的弹簧14的弹性系数也是需要考虑的因素。
图5～图7为当具有轮转轴和主体旋转中心一致的一个旋转中心时重心位置更高的主体侧面示意图。此时，重心11高于轮转轴21，在此不稳定平衡的反向单摆情况下，当P＝0时，旋转力T不是总维持0，因此需要利用安装在主体10内部的感知部对主体10和清扫面之间的距离进行感知，并向左右施加微量的旋转力T，使主体10在不稳定平衡状态下不会翻倒。这里，为了测定主体10与清扫面之间的距离，上述感知部除移动轮之外可以安装在主体10上的任何部位，只要能够确保发光/感光角度，以便能够向清扫面发射出光，并可以有效地感知到从清扫面反射回来的光，而且离地面不要太远即可。另外，为了将主体10的倾斜度通过直线光以多段方式进行感知、区分，需要根据与各个倾斜度对应的清扫面反射角度来安装相应个数的感光元件(比如，如果想要对角度0°～45°以及0°～-45°之间的倾斜度变化以1°间隔进行感知时，需要安装90个感光元件)。但在本发明中，为了说明上的方便，在上述旋转中心的前后分别各安装3个感光元件，利用两个发光元件发出的光(不是激光，而是具有散射角的普通光)来感知主体10的倾斜度。图5中，在主体10的中心部位下部安装了1个发光元件(下面用LE表示)和两个感光元件(下面用PD表示)，在其前后(附图中是左右，但考虑到主体10进行前后运动，下面将吸入软管结合部30的一侧称为前方，而将吸入软管结合部30的相反侧称为后方)各设置1个LE和3个PD。设置在中间的LE3和其前后的PD31、PD33是为了应对清扫面具有的反射率变化而调节感光部基准感光度的基准元件。通常，利用真空吸尘器进行清扫的清扫面是诸如房间地板等普通地面或地毯面。即，清扫面是类似于光电鼠标工作面的平面，只要不是清扫玻璃面，就可以适用光电鼠标中采用的光扫描原理和与之相应的光电扫描装置。对于光电鼠标来说，作为发光元件来说使用折射失真度小于其它色光的红色LED。对于本发明的吸尘器来说，由于主体10与清扫面之间相隔的距离相当大，因此需要采用具有特大发光度的发光元件和具有较灵敏的感光度且感光速度快的感光元件。相反，不需要像光电鼠标一样的高分辨率和扫描速度。可以用激光传感器或红外线传感器来代替上述光电扫描装置，对于激光传感器来说，由于激光光束的照射面非常窄，因此对于像吸尘器这样移动量大的装置，反射面将很难保障光路径的准确性，因此感光元件不能准确地捕捉到激光束。另外，对于红外线传感器来说，当清扫面的颜色和材料不同时，红外线的反射率有很大差异。因此即使通过位于主体10中心部位下方的基准发光元件和基准感光元件进行反射率补偿，当快速与多种清扫面接触时也很难确保有效的反射率，从而无法保证感知性能的可靠性。即，在通常的清扫环境下，上述激光传感器(没有散射角)或红外线传感器(为了保证红外线的反射强度，需要以高度集中的窄角度投射)在清扫面上的照射面积非常窄。因此，如果清扫面不是非常平坦，而是具有一定反射率的平面，则只要清扫面的反射角偏一点，光就不能正常地反射到感光元件。因此，光电扫描装置宜采用容易发出较强光束，并且容易调节散射角和光点大小的可视光作为工作光线。并且，考虑到光程较长且吸尘器移动时会接触到多种清扫面的情况，先通过上述LE3和PD31、PD33校正基准光度，然后将与上述基准光度对应的发射光通过图5中的LE1以及LE2发射，以提高各感光元件PD11～PD13以及PD21～PD23的感知可靠性。
图5中，从LE1发射出的光线沿箭头所指的方向照射到PD11至PD13。但这只考虑光的散射状态，准确的光分布与将PD11～PD13之间的光量分布用高斯函数近似化的高斯分布图，即GP1相同。如上所述，当主体10处于直立状态或停止状态时，L1发出的光将以PD12为目标，且感光光度最高的点也是PD12，虽然PD11和PD13的值不是0，但接收的光强度非常小，主体10后方的LE2和PD21～PD23的情况也是如此。另外，主体10从上述图5的状态向左右倾斜的状态如图6及图7所示。现对其中的图6情况进行如下说明。图6是主体10向吸入软管结合部30的后方倾斜的状态，这时如果观察与LE2的发光角度有关的PD21～PD23感光光度，可以发现PD21根本就接收不到光，而由清扫面反射的光则以PD23的附近作为反射中心点。因此，在这一情况下，光量分布与GP2相同。而且，由于整个光的行进距离较短(清扫面以强光反射)，因此反射光的光度提高，图6中GP2的最大值会大于图5中GP2的最大值。另外，与PD21～PD23的光量分布状况相比，LE1侧的反射角度也会发生变化，由于与清扫面间的距离变远，实际上PD11～PD13的光量分布可以看作是0。当然，在上述过程中，没有考虑原来存在于清扫空间的外部照明或自然光的射入量，为了能够在多种清扫空间的照明条件下满意地接收到光，需要通过LE3、PD31～PD33将LE1、LE2的光度和PD11～PD23的感光度调节到满意的水平。在图6示出的情况下，提供基准感光度的PD33不会接收到光，因此可以将这种情况用于主体10的倾斜度控制中。
图7显示的是与图6相反的状态。结合图6进行比较的话，可以对与主体10前后倾斜度有关的各感知部感知情况变化进行很好的了解。在图5～图7的情况下，由于主体10具有重心高的不稳定结构，因此在主体10翻倒时重心11下降的速度更快，从而有必要准确地施加具有更大变量的旋转力T。如图5、图7所示，当选择重心高的不稳定结构时，主体10的机动性会大大提高，因此在使用的整个过程中，其可以向左右方向优雅地晃动，从而能够提高使用者的满意度，但为了维持姿势需要增加额外的驱动能量，即使存在微小的外力P时也要做出应对，所以很难有效地区分移动动作和清扫动作。
图8～图10为当具有轮转轴和主体旋转中心一致的一个旋转中心时重心位置更低的主体侧面示意图。如图8～10所示，此时，主体10处于重心11低于轮转轴21的稳定平衡状态，与图6不同，当P＝0时，旋转力T也维持0，这时主体10像不倒翁似的维持稳定状态。当然，这时主体10的倾斜度也可以通过感知上述PD11～PD23的光量分布GP1，GP2来确定。上述图8的稳定平衡状态受到破坏而向左右倾斜的状态如图9及图10所示。在这一情况下，重心11向与主体10翻倒的相反方向移动，从而产生回复力，因此重心不会轻易地被破坏，从而在光量分布产生微小变化时不施加旋转力T也可以。上述内容的意义非常重要。重心11设计得越低，对小而断续的主体倾斜度的变化，即对清扫行为的认识越敏感，而对从小的变化开始向中等以上发展的主体倾斜度的连续变动，即对移动行为的认识越迟钝。从而，将图1～图4的内容和图5～10的内容综合考虑时，如果吸入软管50的重量大且柔软度小，则可以将主体10设计成如图8～10所示的重心低的稳定平衡体；而如果吸入软管50的重量轻且柔软度大，则可以将主体10设计成如图5～7所示的重心高的不稳定平衡体。另外，上述设计因素还可以根据内设的吸入电机功率大小、集尘桶体积和重量以及与销售对象的年龄有关的操作力等多种因素适当地进行调节，并且还可以通过实际使用试验更好地进行调节。
图11至图15是将图8～图10的结构进行改变，使之具有两个旋转中心的主体侧面示意图。如图11～15所示，主体10具有两个旋转中心，即轮转轴21和第2旋转中心12。这里，轮转轴21和第2旋转中心12可以通过连接部件15进行连接，并且主体10上设有当主体10倾斜时，与移动轮20的动作无关，可以防止主体10翻倒的连接在重心11和轮转轴21之间的弹簧14。当然，上述弹簧14的形状和结构没有限制，由于该部件不支撑旋转运动，而只支撑第2旋转中心12的旋转运动，因此也可以在第2旋转中心12的轴上设置扭簧，只要是能够约束第2旋转中心12和连接部件15之间的相对旋转运动，则可以采用任何连接方式。在图11的状态下，具有重心11的主体10被支撑在第2旋转中心12上，而移动轮20则通过轮转轴21支撑由连接部件15传递的主体重量。
图12及图13是向图11的状态施加左右方向的微小水平力F的状态。这时，连接部件15与主体10一起左右晃动。其中图12是与图9实质相同的状态，图13则是与图10实质相同的状态，当然作用力P和P的水平分量F是不相同。现对图12和图13的状态进行详细说明，此时，作用力F较小且柔和，即可以当成使用者移动吸尘器的状态，需要对使用者的移动速度以及移动操作从力学角度进行分析，在此基础上结合弹簧14的弹性系数及连接位置，以及主体10的重心11位置和重量W，加上吸入软管50的重量和柔软度等多种设计因素，从而将吸尘器设计成使之在使用者的移动行为作用下有所选择地成为图12或图13的状态。
图14及图15是向图11的状态施加左右方向的冲击性水平力F的状态。这时，连接部件15将向主体10倾斜的相反方向旋转。当然，如果观察图14及图15中主体10的重心11和轮转轴21的位置，则可以发现两者处于比图12和图13中的重心11和轮转轴21位置更加靠边的状态。在此情况下，借助于弹簧14的回复力，主体10强烈地要回复到图12或图13的状态。图14及图15是使用者剧烈推拉吸尘器的状态，这一情况下施加在移动轮20上的旋转力T需要更大。但这种情况很少发生，大部分是使用者快速进行清扫时瞬间出现的状态。
如图14所示，主体10以与图6相近的倾斜度倾斜，并且处于轮转轴21向后退的状态。这是使用者在进行清扫行为的过程中将吸入装置40快速向后拉的情况，而单纯的移动行为中不会出现这种状态，只在瞬间产生快速的后退速度，即使用者没有向后移动的想法时经常发生。这时，主体10上驱动部不将移动轮20向后驱动，只在很短的一瞬间施加向后旋转力，即可让主体10在不向后移动的状态下得到稳定的效果。为此，图6和图14需要将相互不同的信息GP2和GP3传送到控制部。
但是，上述图6、图14中主体10几何上的倾斜度近似相同，只是水平速度相互不同。在这一情况下，可以导入的概念是与光电鼠标相似的光扫描原理。如果可以将与反射面的移动有关的单位时间的反射光变化由感光元件进行感知或者由控制部进行比较，则在倾斜度相同、速度不同的状态下，与事先存储的主体运动状态相比较，从而可以更加有效地应对清扫和移动状态混合存在时的主体复杂运动状态。因此，图14中的各感光元件需要能够区分出用虚线显示的清扫面移动前反射光和用实线表示的反射光，这种区分可以利用光电鼠标等采用的光电扫描原理由感知部或控制部进行。
图16至图20是将图5～图7的结构进行改变，使之具有两个旋转中心的主体侧面示意图。图16～图20的情况与图11～15相同，主体10具有两个旋转中心，即具有轮转轴21及第2旋转中心12，而这里的第2旋转中心12高于轮转轴21和主体10的重心11，因此主体10以第2旋转中心12为轴进行旋转时相当于进行单摆运动，而主体10以轮转轴21为中心进行旋转时相当于进行反向单摆运动。在图16～图20中，轮转轴21和第2旋转中心12与图11～图15相同是通过连接部件15相连接，而且还具有连接在连接部件15和主体10之间的第2连接部件16。这里，第2连接部件16与连接部件15处于可相对旋转的销连接状态，而与主体10处于不相互旋转的固定支撑状态。因此，当移动轮20动作后，为了使主体10回复原位，需要在主体10的重心11和轮转轴21之间追加弹性连接两者的弹簧14。在图16的状态下，主体10具有重心11，其被支撑在第2旋转中心，而移动轮20则通过轮转轴21支撑由连接部件15传递的主体10的重量。
图17及图18是对图16的状态沿左右方向施加微小水平力F的状态。这时，连接部件15与主体10一起左右晃动。其中图17是与图6实质相同的状态，而图18则是与图7实质相同的状态(当然作用力P和F不相同)。现对图17和图18的状态进行详细说明，此时，作用力F较小且柔和，即可以当作使用者移动吸尘器的状态，需要对使用者的移动速度以及移动操作从力学角度进行分析，在此基础上结合弹簧14的弹性系数及连接位置，以及主体10的重心11位置和重量W，加上吸入软管50的重量和柔软度等多种设计因素，从而将吸尘器设计成使之在使用者的移动行为作用下有所选择地成为图17或图18的状态。
图19及图20是对图16的状态沿左右方向施加冲击性水平力F的状态。这时，连接部件15将向主体10倾斜的相反方向旋转。当然，如果观察图19及图20中主体10的重心11和轮转轴21的位置，则可以发现两者处于比图17和图18中的重心11和轮转轴21位置更加靠边的状态。在此情况下，借助于弹簧14的回复力，主体10强烈地要回复到图17或图18的状态。图19及图20是使用者剧烈推拉吸尘器的状态，在大部分情况下，由于图16～图20都是不稳定平衡状态，因此图19或图20的状态只在极短的时间内发生。但是，如果需要在极短的时间内给移动轮20施加急剧的旋转力T，可以利用上述弹簧14，该部件是以主体10的重量为基础起对拉动上述移动轮20的旋转能量进行储存的储存空间作用。
如果将图19的情况与图14进行比较的话，可以发现图14中光扫描情况的变化主要产生在GP2上，而在图19的情况下，由于吸入软管结合部30的位置低，因此光扫描情况的变化主要产生在PD31～PD33上。因此，可以根据主体10的重心位置、吸入软管结合部30的位置以及连接部件15、16的几何结构向上述感光元件有所选择地赋予光扫描功能。
如图11～图15所示，以单摆为基础结合反向单摆的主体10，与图8～图10示出的单纯单摆方式，即重心低的主体10相比，其机动性增加而稳定性降低。相反，以图16～图20所示的反向单摆为基础结合单摆的主体10，与图5～图7示出的单纯反向单摆方式，即重心高的主体10相比，虽然其机动性降低，但稳定性增加。从而，对于想要实现本发明技术思想的设计人员来说，可以根据所需要的稳定性和机动性，从图5～图20中选择适当的主体状态，并结合吸入软管50的材料及结构，同时通过多次试验而积累出与多种运动状态有关的感知部的感知情报变化，以此来达到自行控制及机动驱动的目的。
为了将具有图5～图20中运动机构的主体10按照吸入软管结合部30的移动进行驱动或控制，需要安装上述感光元件，并且需要设置能够对上述感光元件上感知部的感知情报进行处理，从而输出驱动信号的控制部，以及能够根据控制部发送的驱动信号将移动轮20按照所需的旋转力或转速进行驱动的驱动部。下面首先对上述感知部的结构进行说明。上述感知部可以将普通的发光二极管(LED)和光电二极管分别作为发光及感光元件使用，并可以根据与清扫面之间的距离以及外部照明强度而有所选择地使用能够发出更强光的发光元件和具有更高灵敏度及更快感光速度的感光元件。接下来，可在上述主体10上安装不同于吸入电机的可自由调节转速的电机，比如直流电机，可以将一个电机安装在一个轴上，或者将两个电机分别安装在位于主体10两侧的移动轮20上，以分别调节左右移动轮20的旋转力。另外，为了使用适用于本发明吸尘器的直流电机，需要在主体10的内部设置能够将家用交流电转换成直流电并变压的电压整流装置。从上述变压整流装置接收直流电源的直流电机可以很容易地通过调整定子线圈的电阻或改变转子电压的方式来改变速度。此外，上述直流电机具有转速越小旋转力T越大的特点，而且转速的变化连续且自由，因此，对于主体10的姿势控制以及驱动控制非常适合。
图21是具有一个轮转轴和一对移动轮的吸尘器主体结构侧面示意图。如图21所示，主体10的下部安装有电源线轴64，可在360°的范围内将电源线向下抽出，这样具有自行驱动能力的移动轮20可以自由地绕过上述电源线(对于现有的吸尘器来说，由于吸尘器上的移动轮处于被动拉动状态，因此很难让其越过电源线。)。另外，出于主体10重心位置上的考虑，可以将最重的吸入电机61以及之外的重物——驱动电机70、齿轮箱71、用于驱动电机70的变压整流装置72、电源线轴64等部件靠近轮转轴21设置。吸入电机61以能够传递旋转力的方式连接在吸入风扇62上，而上述吸入风扇62上还连接有从吸入软管结合部30延伸而来的内部吸入管。另外，可以另外配置从上述吸入风扇62的外部圆周延伸而形成的吸入灰尘桶63。附图中，中央感知部113位于连接轮转轴21和清扫面的垂直线上，可以将其安装在主体10处于稳定状态(不是一定指直立状态)或直立状态时与清扫面最近的点上。另外，以上述中央感知部113为中心而在前后分别安装了第1感知部111和第2感知部112，而第1、第2感知部上如图25所示设有一个发光元件和多个感光元件，如果从清扫面反射的整个光程越长，感光元件的左右配置个数也需要增加。
另外，从上述中央感知部113、第1感知部111以及第2感知部112接收感知信息的控制部81是安装有控制器的电路板，而上述控制器内设有微处理器。上述控制部81能够根据上述各感知部的感知信息来判断当前主体10的倾斜度和运动方向以及运动速度，并通过内部计算过程将与之相应的驱动信号传送给驱动电机70。
图22为图21示出的吸尘器主体结构正面示意图。这里，吸入软管结合部30不一定必须安装在主体10的中央，可以根据情况安装在靠近某一侧移动轮的部位。
图23为图21示出的吸尘器主体结构顶面示意图。图24为图21示出的吸尘器主体外部结构示意图。为了改变吸尘器的机动性和稳定性，图21～图24显示的主体10的内部结构可以随时变更。
图25为图21示出的背面安装有感知部的吸尘器主体背面结构示意图。如图25及图5所示，主体10的第1感知部111上具有3个PD11作为感光元件，5个PD12，6个PD13，从而即使发光元件LE1发出的光束被清扫面漫反射也能充分地感知到。