空气处理智能装置及其空气处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种智能化的空气处理自动装置，属于清洁设备技术领域。
背景技术
随着现在空气污染状况的加剧和消费者对居住环境质量认知的提高及重视，各种功能的空气处理器，如空气净化器，空气加湿器被越来越多的家庭使用。空气净化器的作用为进行室内空气净化。由于传统的空气净化器只能安放在室内一个固定位置，当使用空气净化器以净化空气时，空气净化器周围的空气顺畅循环，因而空气净化效果显著，然而远离空气净化器之处的空气净化效果相对较差，因此需要相当长的时间才能比较均匀地净化室内空气；空气加湿器也存在类似的加湿效果不均匀的缺陷。
针对上述问题，公告号为CN1240971的中国专利公开了一种空气净化单元可相对于空气净化器的壳体上下移动的空气净化器，但该空气净化器只是在传统空气净化器上稍微改良，只能放置在室内某一个固定位置，并且控制空气净化单元移动的升降机构为简单的机械结构，不够智能化。而公告号为CN1313045的中国专利公开了一种可自主移动的空气净化机器人，公开号为CN1824468的中国专利申请公开了可自主移动的空气加湿机器人，它们能够在预定区域周围移动时进行空气净化、加湿，使得该区域得到较为快速、均匀的净化、加湿。然而，由于机器人本身的高度限制，其只能对较低处的空气进行处理，无法彻底均匀地对各个高度的空气进行净化、加湿处理。
本发明将上述专利所记载的内容作为现有技术进行引用。
【发明内容】
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种能够彻底均匀地对空气进行处理的自移动空气处理装置，并且其智能化程度较高。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种空气处理智能装置，包括：壳体、位于所述壳体下部的驱动轮，设置在所述壳体内部的控制单元，以及一个用于处理室内空气的空气处理单元，所述空气处理单元相对于所述壳体能产生高度方向的位移，所述壳体或空气处理单元上设有至少一个用于探测空气质量的传感器，所述传感器的信号输出端与控制单元的信号输入端相连；所述控制单元还包括用于采集由所述传感器输入的、至少包括空气污染值的空气质量值的空气质量采集模块；用于将所述空气质量采集模块采集到的空气质量值与预设的空气质量值相比较、进而得到一个判断值的空气质量判断模块；用于控制空气处理单元上升或下降的空气处理单元移动控制模块；以及当所述空气处理单元移动控制模块停止工作时、用于控制驱动轮进而带动壳体移动的壳体移动控制模块。
上述壳体的上表面向内凹设一收容空间，所述空气处理单元与壳体之间连接有一个升降机构，所述控制单元控制所述升降机构上升或下降，进而使所述空气处理智能装置具有两种工作状态，第一状态时，所述空气处理单元的至少一部分被收容于所述壳体的收容空间内；第二状态时，所述空气处理单元由所述升降机构支撑而远离所述壳体。
进一步地，所述空气处理智能装置处于第一状态时，所述空气处理单元和升降机构被完全收容于所述壳体的收容空间内。所述壳体或空气处理单元上设有用于感应所述空气处理单元和升降机构被完全收容于所述壳体的收容空间内的感应装置。所述感应装置为机械、光电、磁性感应形式的行程开关或接近开关。
进一步地，所述升降机构与一驱动装置连接并由所述驱动装置控制其升降的高度，所述驱动装置的信号输入端连接于所述控制单元的空气处理单元移动控制模块的信号输出端。所述驱动装置为伺服电机。所述升降机构为剪叉型升降机构，或螺纹升降机构，或云梯升降机构。
所述空气处理单元为空气净化单元或者空气加湿单元，相应地，所述用于探测空气质量的传感器为空气污染探测传感器或空气湿度探测传感器。所述用于探测空气质量的传感器设于所述空气处理单元的顶部。
所述空气处理单元上安装用于测量障碍物距离的测距传感器。所述测距传感器为雷达、红外、激光测距传感器。
本发明中，所述控制单元内预设有一个壳体移动时间值，当壳体的移动时间大于所述预设的壳体移动时间值时，所述空气处理单元移动控制模块启动所述升降机构上升。或者，所述控制单元内预设有一个空气污染值，当空气质量判断模块得出所述空气质量值大于所述预设的空气污染值时，所述空气处理单元移动控制模块启动所述升降机构上升。
所述控制单元的空气处理单元移动控制模块驱动所述升降机构上升至所述升降机构能达到地最高高度。或者，所述控制单元的空气处理单元移动控制模块驱动所述升降机构往复升降。当空气质量判断模块得出所述空气质量值小于所述预设的空气污染值时，所述空气处理单元移动控制模块控制所述升降机构下降。
所述空气处理单元移动控制模块驱动所述升降机构步进式上升。或者，所述空气处理单元移动控制模块驱动所述升降机构从所述升降机构能达到的最高高度处步进式下降。所述空气处理单元移动控制模块驱动升降机构每次步进升降的距离相等。
所述空气处理单元移动控制模块驱动升降机构每次步进到一个高度时，所述空气质量采集模块采集该高度的空气质量值，所述空气质量判断模块判断比较各个高度的空气质量值。
所述壳体或空气处理单元上设有至少两个用于探测空气质量的传感器，其中一个传感器设于所述壳体或空气处理单元的上表面，其余的传感器设于所述壳体或空气处理单元的四周，所述空气质量判断模块判断比较各个传感器传输至所述空气质量采集模块的空气质量值。
本发明还揭示了一种空气处理智能装置的空气处理方法，包括如下步骤：
空气质量采集步骤，所述空气质量采集模块采集由所述传感器输入的、至少包括空气污染值的空气质量值；
空气质量判断步骤，所述空气质量判断模块将所述空气质量采集模块采集到的空气质量值与预设的空气质量值相比较，进而得到一个判断值；
空气处理单元移动控制步骤，所述空气处理单元移动控制模块根据所述判断值的大小来控制空气处理单元上升或下降；
壳体移动控制步骤，当所述空气处理单元移动控制模块停止工作时，壳体移动控制模控制驱动轮进而带动壳体移动。
所述空气质量判断步骤包括所述空气质量判断模块比较所述空气质量采集模块采集到的所述空气处理单元位于各个高度时的空气质量值的大小，进而得到一个判断值。
或者，所述空气质量判断步骤包括所述空气质量判断模块比较所述空气质量采集模块采集到的传感器传输来的各个方向的空气质量值的大小，进而得到一个判断值。所述壳体移动控制步骤包括所述壳体移动控制模块根据所述判断值来控制驱动轮进而带动壳体停止或移动。
本发明的有益效果主要体现在：1)由于空气处理单元可以收容在壳体内，或者远离壳体外，使空气处理自动装置能对各个高度的空气进行均匀处理，快速而且便捷；2)由于空气处理单元和壳体由控制单元控制，确保空气处理单元能优选处理最需要进行空气处理的区域，智能化设计，能进一步地节省能耗。
【附图说明】
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明空气处理智能装置处于第一状态时的立体示意图；
图2：本发明空气处理智能装置处于第一状态时的主视图；
图3：本发明空气处理智能装置处于第二状态时的立体示意图；
图4：本发明空气处理智能装置处于第二状态时的主视图；
图5：本发明空气处理智能装置的结构连接框图；
图6：本发明空气处理单元的立体示意图；
图7：本发明空气处理智能装置启动升降机构程序框图；
图8：本发明空气处理智能装置启动升降机构另一程序框图；
图9：本发明空气处理智能装置第一实施例的程序框图；
图10：本发明空气处理智能装置第二实施例的程序框图；
图11：本发明空气处理智能装置第三实施例的程序框图；
图12：本发明空气处理智能装置第四实施例的程序框图；
图13：本发明空气处理智能装置第四实施例的空气质量判断模块的程序框图；
图14：本发明空气处理智能装置第五实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
本发明揭示了一种空气处理智能装置，以图1和图2中的空气净化自动装置为例。
本例中空气净化自动装置，包括一个大致呈圆柱型的壳体1，所述壳体下部设有驱动轮2，所述壳体1内部设有一控制单元6(图中未示出)，控制单元6通过控制驱动电机7，继而控制驱动轮2。
壳体1上还设置有一个用于处理室内空气的空气处理单元，本例中的空气处理单元为空气净化单元4。由于现有技术中对空气净化单元的结构介绍已经详细，因此在此不再赘述。所述壳体表面设有连接于所述控制单元6的信号输入端的障碍物传感器11，当主体碰到障碍物时，障碍物传感器11发出信号给控制单元6，该控制单元控制主体后退或转向以避开障碍物。主体壳体下部还安装有下视传感器，用于防止主体行进时从楼梯口或有较高落差的台阶口跌落。
结合图3和图4所示，所述壳体1的上表面向内凹设一收容空间3，所述空气净化单元4与壳体1之间连接有一个升降机构5，即该升降机构5一侧连接在空气净化单元4上，另一侧连接在壳体1上，这样使空气净化单元4可随升降机构5上下一起移动，相对于所述壳体1能产生高度方向的位移。
本例中的升降机构5为剪叉型升降机构，结合图5所示，由单独的驱动装置驱动。本优选实施例中，该驱动装置为伺服电机10。通过伺服电机10正转或反转控制升降机构5上升或下降，通过控制伺服电机转动的圈数来控制升降的高度。当然，升降机构除了本实施例外，还可以是类似相机镜头伸缩的螺纹升降机构或者云梯升降机构等，这些升降机构的结构已为大众所熟知，因此在此引为现有技术。
所述空气净化自动装置具有两种工作状态。当其位于图1和图2所示的第一状态时，所述空气净化单元4与升降机构5被一起完全收容于所述壳体1的收容空间3内，即空气净化单元4的顶部41和底部42(图4所示)都被收容在收容空间3内。这时，空气净化单元4的离地最高高度与壳体1的高度相当，因此此时的空气净化自动装置可以净化相对低处的空气，并且由于空气净化单元4并未伸出于壳体1之外，使空气净化自动装置可以自由穿梭于室内的大部分区域而不会被阻碍。所述壳体1或空气处理单元4上设有用于感应所述空气处理单元4和升降机构5被完全收容于所述壳体的收容空间3内的感应装置。所述感应装置为机械、光电、磁性感应形式的行程开关或接近开关。
当然，针对于不同的升降机构，当空气处理自动装置处于第一状态时，所述空气处理单元也可以仅其底部42被收容于所述壳体的收容空间内。
当所述空气净化自动装置位于图3和图4所示的第二状态时，所述空气净化单元4由所述升降机构5支撑而远离所述壳体1。此时的空气净化自动装置可以净化相对高处的空气。结合第一工作状态，本例的空气净化自动装置即可相对均匀地净化室内空气。
本例中将空气净化单元4与壳体1设置成可拆卸的，具体结合图4和图6所示，即空气净化单元4的底部42与升降装置5之间为可拆卸地连接。当空气净化单元4收容在自动装置主体壳体1内时，通过连接插口43与空气净化自动装置主体共用能源；当空气净化单元4随升降机构5移动时，其通过导线(图中未视出)与控制单元6连接。而分离下来的空气净化单元4可以通过插口44与外接电源或与空气净化自动装置的充电座相连，放在需要的地方，进行普通意义上的空气处理。
本发明还有一些改进的实施例。例如：在壳体1或空气净化单元4上安装至少一个空气污染探测传感器8，所述传感器8的信号输出端与控制单元6的信号输入端相连，所述控制单元6还至少包括下述的模块：空气质量采集模块，用于采集由所述传感器8输入的、至少包括空气污染值的空气质量值；空气质量判断模块，用于将所述空气质量采集模块采集到的空气质量值与预设的空气质量值相比较，进而得到一个判断值；空气处理单元移动控制模块，用于根据所述判断值来控制空气处理单元上升或下降；壳体移动控制模块，用于根据所述空气处理单元的位置值来控制驱动轮进而带动壳体停止或移动。
如图1所示的第一实施例中，所述空气净化单元4的的顶部41上表面设有一个空气污染探测传感器8，该空气污染探测传感器8用于探测较高处的空气污染值，并将该值传输给控制单元。
本例中，控制单元6控制驱动轮2使空气净化自动装置主体1在预定区域内移动进行空气净化，如图7所示的程序框图，当空气净化自动装置主体1移动了预定时间或预定距离后，控制单元6控制空气净化自动装置主体1停止移动，驱动轮停止工作，此时控制单元6即会启动升降机构5上升。预定时间或预定距离的选定由控制单元6设置。比如说，可以将待净化区域分为大中小三个级别，设置相应长短的时间或距离，当用户将空气净化自动装置放置在不同的区域中时，通过选择区域的大小，则控制单元6自动选定相应时间或相应距离。
图8揭示了空气处理智能装置启动升降机构另一程序框图，所述控制单元6内预设有一个空气污染值，当空气质量判断模块得出所述空气质量值大于所述预设的空气污染值时，所述控制单元6控制驱动轮2停止工作，空气处理单元移动控制模块启动所述升降机构上升。
本发明中所有实施例的控制单元6都可以选用上述任意一种或两种启动升降机构的程序模块。
图9揭示了本发明空气处理智能装置第一实施例的空气净化方法。
当控制单元6控制空气净化自动装置主体1停止移动，即控制驱动轮停止工作，随即启动升降机构5，控制升降机构5上升并移动到最高高度后停止。由于空气净化单元4被安置在升降机构5上，空气净化单元4也随升降机构5向上移动到相应的高度。此时，控制单元6的空气质量采集模块采集由所述空气污染探测传感器8输入的空气污染值；空气质量判断模块将所述空气质量采集模块采集到的空气污染值与预设的空气质量值相比较，进而得到一个判断值。当所述空气污染值小于预设的空气质量值时，即代表空气质量合格，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向下移动，直到空气净化单元4完全回到空气净化自动装置主体1中。当壳体移动控制模块检测到空气净化单元4完全回到主体内后，随即控制驱动轮进而带动空气净化自动装置主体1继续移动。移动过程中，当控制单元判断空气质量不合格，按前述方式控制升降机构5上升。该空气净化单元4的位置检测方法可以是采用机械、光电、磁感等各种形式的行程开关、接近开关。上述整个过程中空气净化单元4一直正常工作。
图10揭示了本发明空气处理智能装置第二实施例的空气净化方法。
当控制单元6控制空气净化自动装置主体1停止移动，即控制驱动轮停止工作，随即启动升降机构5。本例中控制单元6的空气处理单元移动控制模块控制升降机构5来回升降，空气净化单元4也随升降机构5来回升降。在此过程中，控制单元6的空气质量采集模块一直在采集由所述空气污染探测传感器8输入的空气污染值；空气质量判断模块也一直将所述空气质量采集模块采集到的空气污染值与预设的空气质量值相比较，进而得到一个判断值。当所述空气污染值小于预设的空气质量值时，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向下移动，直到空气净化单元4完全回到空气净化自动装置主体1中。当壳体移动控制模块检测到空气净化单元4完全回到主体内后，随即控制驱动轮进而带动空气净化自动装置主体1继续移动。上述整个过程中空气净化单元4一直正常工作。
图11揭示了本发明空气处理智能装置第三实施例的空气净化方法。
当控制单元6控制空气净化自动装置主体1停止移动，即控制驱动轮停止工作，随即启动升降机构5。本例中控制单元6的空气处理单元移动控制模块控制升降机构5步进式升降，空气净化单元4也随升降机构5步进式升降。整个过程中空气净化单元4一直正常工作，即为步进式空气净化。
例如，升降机构5先上升到可以上升到的最高高度的1/3处，并停留在此高度，控制单元6的空气质量采集模块采集由所述空气污染探测传感器输入的空气污染值；空气质量判断模块将所述空气质量采集模块采集到的空气污染值与预设的空气质量值相比较，进而得到一个判断值。当所述空气污染值小于预设的空气质量值时，即代表空气质量合格，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向上移动，上升到最高高度的2/3处，重复上述的净化过程；当检测到此处的空气污染值小于预设的空气质量值时，再上升到最高处，再重复上述的净化过程，当检测到此处的空气污染值也小于预设的空气质量值时，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向下移动，直到空气净化单元4完全回到空气净化自动装置主体1中。当壳体移动控制模块检测到空气净化单元4完全回到主体内后，随即控制驱动轮进而带动空气净化自动装置主体1继续移动。
本例中的高度的等分不受任何限制，例如两等分，四等分，等等。当然，本例中升降机构5也可以先上升至最高处，然后步进式下降进行空气净化，而具体步进下降过程与第三实施例类似。为了程序的简单，所述空气处理单元移动控制模块驱动升降机构每次步进升降的距离都相等。
图12和图13揭示了本发明空气处理智能装置第四实施例的空气净化方法。
当控制单元6控制空气净化自动装置主体1停止移动，即控制驱动轮停止工作，随即启动升降机构5。本例中控制单元6的空气处理单元移动控制模块控制升降机构5步进式升降，空气净化单元4也随升降机构5步进式升降。
空气净化单元4在上升过程中，在上升到最高高度的1/3处、2/3处及最高处时，控制单元6的空气质量采集模块分别采集由所述空气污染探测传感器输入的各个高度的空气污染值，所述空气质量判断模块比较所述不同高度时的空气污染值的大小，进而得到一个判断值。比较的具体方式见图13。所述空气处理单元移动控制模块根据该判断值来控制升降机构5升降，优先停留在空气污染程度最大的地方进行空气净化。当检测到此处的空气污染值小于预设的空气质量值时，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向下移动，直到空气净化单元4完全回到空气净化自动装置主体1中。然后重复前述过程，直到所有高度的空气污染值均小于预定值时，所述空气处理单元移动控制模块即会控制升降机构5向下移动，直到空气净化单元4完全回到空气净化自动装置主体1中。当壳体移动控制模块检测到空气净化单元4完全回到主体内后，随即控制驱动轮进而带动空气净化自动装置主体继续移动。
图14揭示了本发明空气处理智能装置第五实施例的结构示意图。
本实施例中，所述壳体1或空气净化单元4上设有5个空气污染探测传感器(C1～C5)，可以安装在空气净化单元4的不同侧面，也可以安装在壳体1的不同侧面，还可以一个安装在空气净化单元4的上表面，另外几个安装在壳体1的不同侧面。为节省成本，也可以只安装两个传感器，一个设置在壳体1或空气净化单元4的上表面，另一个位于壳体1或空气净化单元4的正前方，为确定各个侧面的污染程度值，控制单元6的壳体移动控制模块可以控制空气净化自动装置主体原地旋转360度，并间隔一定角度(如90度)记录一个空气污染值。
所述空气质量判断模块比较所述空气质量采集模块采集到的传感器传输来的不同方向的空气质量值的大小，进而得到一个判断值。所述壳体移动控制模块可根据所述判断值来控制驱动轮进而带动壳体停止或移动。
结合图14所示，若位于壳体1或空气净化单元4的上表面的1号传感器探测到的C1值最大，则空气净化自动装置主体停止移动，控制单元6控制升降机构5按实施例一至实施例四中的任意一种方式升降以净化空气。
若位于壳体1或空气净化单元4的侧面的其它传感器探测到的值最大，如C5值最大，则空气净化自动装置主体顺时针旋转90度，前进预定的距离或预定的时间，再转向180度，返回移动同样的距离或时间，如此反复。
在上述过程中，控制单元的空气质量判断模块可以间隔一段时间再次比较各值的大小，若再次检测到C1的值最大，按实施例一至实施例四中的任意一种方式升降净化空气；若检测到其它传感器的值较大，则控制空气净化自动装置主体转向相应的方向进行空气净化。当然也可以待原检测到的最大值的传感器检测到的污染值小于预定值时再进行下一次的检测。
本发明所有实施例中，所述空气处理单元的空气处理单元移动控制模块与壳体移动控制模块为互锁性质地选择工作，即空气净化自动装置主体移动时，升降机构5和空气净化单元4不升降；升降机构5和空气净化单元4升降时，空气净化自动装置主体不移动。其原因是因为待净化区域环境可能较复杂，存在诸如沙发之类的障碍物，由于空气净化自动装置主体较低可以无障碍地进入沙发底下，而升降机构5和空气净化单元4可能会被沙发挡住，导致损坏。为避免升降机构5和空气净化单元4上升到极限位置前撞到如茶几之类的上方障碍物，空气净化单元上可安装测距传感器，本发明中多个实施例中提到的升降机构上升并停留在最高高度，由于设置了测距传感器，升降机构可能不能上升到其能上升的最高高度，此时，控制单元可将测距传感器允许的最高高度认定为该实施例中的最高高度。本发明中的测距传感器可用雷达、红外、激光等方式测距。
本发明所有实施例中，整个装置停止工作的原因可以是：(1)控制单元检测到电量不足时，控制装置主体回充电座进行充电；(2)可预先在主体程序中设置大、中、小不同的处理区域，相应地设置不同的行走时间或行走距离，当装置行走了相应地预定的时间或距离后认为已完成工作。(3)当装置主体在连续行走一段时间或距离的过程中，检测到的空气污染程度一直小于预定值，可认为相应区域的空气质量良好，装置停止工作。
上述所有实施例以空气净化器为例，同样本发明也适用于空气加湿器等其它空气处理自动装置。若是空气加湿器，则只需将上例的空气净化单元改为空气加湿单元，相应地将空气污染探测传感器改为空气湿度探测传感器即可。
本发明还有多种实现方式。凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。