夢想簡單生活

吸塵器進化史

一、吸塵器的發展

1.早期手動型號

˙1860年，美國愛荷華州西尤寧人丹尼爾·海斯（Daniel Hess）發明了一台地毯清掃器，這台機器由旋轉的刷子和能吹出空氣的風箱組成。

(圖1)1860年丹尼爾·海斯地毯清掃器的專利模型

˙1868年，另一位美國人艾維斯·麥克格非（Ives W. McGaffey）也推出了自己的地毯清掃器，這個大傢伙工作時需要手動操作，用皮帶帶動風扇轉動，所以非常難以使用。

早期的吸塵器其原理不是用吸的而是用吹的(應該不能叫吸塵器，要叫吹塵器)，所以只能算是清潔器，而且此時並沒有量產，直到1876年，第一台實用的走上市場銷售的地毯清掃器才問世。

(圖2)以前的吸塵器簡直就像是一台小汽車

2.動力真空吸塵器

到了19世紀末，出現了動力吸塵器，但依然不是使用抽吸的原理。

˙1898年，密蘇里州聖路易斯的約翰·S·瑟曼（John S. Thurman）提交了一項專利（美國編號634,042），用於「氣動地毯翻新機」，將灰塵吹入容器中。這種吸塵器的原理是使用壓縮空氣將灰塵吹入容器，所以確切的說這是一台吹塵器，而且這樣一台除塵設備也並未對外銷售，僅僅是用來提供4美元/次的上門清潔服務。

(圖3)正在清理列車車廂

˙1901年，英國工程師休伯特·塞昔爾·布茲在一次展會上看到了來自美國的「吹塵器」（其原理與美國約翰.瑟曼聖易路斯吹塵器專利基本吻合）展示，吹塵器展示中被風吹起的灰塵又重新落到了椅子上，根本達不到徹底清除灰塵的目的。於是布斯就想如果系統可以逆轉，通過吸力將灰塵吸入到容器內，這樣灰塵是否就可以真正的被清理乾淨。

於是在當年一種不包含任何刷子，通過長管和吸嘴吸塵的機器就誕生了，這種依靠內燃機驅動，綽號「比利」的吸塵器，雖然設計笨重需要馬車託運，但這就是目前世界上最早的「真空吸塵器」。

布茲創造了「真空吸塵器」這個詞。布茲的馬拉內燃機「噴氣比利」（Puffing Billy），可能來自瑟曼的吹氣設計，只依靠吸力通過布料過濾器吸入空氣，並作為其提供清潔服務的一部分。

(圖4)早期的手動真空吸塵器

3.家用真空吸塵器(此時的真空吸塵器都是用手動的)

˙第一台可攜式並在市場上銷售的真空吸塵器由英國的製造商沃爾特·葛里菲斯（Walter Griffiths）於1905年製造。

他的Griffith改良式地毯除塵真空設備類似於現代吸塵器；它是可攜式，易於存放，並可由「任何一個人（如普通的家庭傭人）」提供動力，它具有壓縮波紋的管式裝置，通過可拆卸的柔性管道吸塵，可以連接各種形狀的噴嘴。

˙1906年，詹姆斯.b.柯比開發了一款號稱「家用旋風」的真空裝置，通過水分離髒污。

(圖5)在1906年，除塵泵

˙在歐洲大陸，丹麥的Fisker和Nielsen公司是第一家在1910年銷售真空吸塵器的公司。值得一提的是吸塵器的重量被降低到了17.5KG，一個人操作完全沒有問題。在1921年，這家公司推出了V型機。該機型被設計成趴在地板上的兩個薄的金屬滑道上，這種設計成為後來幾代吸塵器的設計標準。同時伊萊克斯吸塵器還創造了使用超過70年，直到2008年才停工的吸塵器產品。

(圖6)直立式吸塵器

4.第二次世界大戰以後

在推出多年後，吸塵器仍然是一個奢侈品，但在第二次世界大戰後，它們在中產階級中變得普遍。在西方國家，吸塵器往往更為常見，因為在世界上大多數其他地方，全屋地毯是不常見的，一般家庭多用瓷磚或硬木地板，很容易在沒有動力輔助的情況下手動掃地、擦拭或拖地。

˙1997年，瑞典的伊萊克斯展示了伊萊克斯三葉蟲，這是BBC-TV節目《明日世界》上第一款自動無繩機器人真空吸塵器，於2001年將其引入消費市場。

(圖7)最早的吸塵器機器人

二、掃地機器人

1.起源

第一款量產的自動打掃機是由瑞典的伊萊克斯於1997年引入的，當時曾在英國BBC電視台的科學節目《明日世界》中介紹。

英國的戴森公司(Dyson)於2001年推出名為DC06的自動打掃機，但因為價格過於高昂，並沒有推出市面。

其後，美國的iRobot於2002推出Roomba，原本預計生產10,000至15,000部，發售後大受市場歡迎，單是聖誕期間已出售50,000部。自此，多家公司推出不同型號的自動打掃機。

2.原理

A.行走

行走推動的方式絕大部份為二輪推動，也有使用履帶的設計。

而行走路線的制定方式有很多種，最譜遍的是類似首先為IRobot、Roomba所採用的既定預置模式，微處理器根據預置程式以簡單的法則走行，例如螺旋形行走、沿牆邊行走、隨機行走並在碰到障外物後略為改變角度等。現在推出的掃地機器人，自身也會有導航的功能，除了導航還會有建置同步定位與地圖建構，幫助大家可以規劃家庭清潔的動線與計劃。

偵測障礙物的感測方訓式有「接觸式傳感、紅外線感測、超聲波感測」等，接觸式傳感的缺點在於有機會碰花傢俱表面及會發出額外的噪聲，當感測到碰到有障礙物時，微處理器向會轉向改變行走向方，避開障礙物。而為防止在梯間等高處掉下，前方底部多有感測器探測地面情況，從而能避免掉下。

然而，自動打掃機仍然有機會因複雜環境碰上而"被困"，這時，自動打掃機就會以閃燈、聲響，甚至模擬語音作"求救"。

 B.清潔

許多掃地機均採用的「邊刷+滾刷+吸塵口」的清掃結構，其中相對於其他二段式清掃結構的產品來說，重點是在邊刷與吸塵口之間增加了一個V型滾刷，目的是通過滾刷高速旋轉可以掃起被靜電吸附在地面上的灰塵，清掃能力在一定程度上是比只有真空吸塵口的掃地機要好。

C.電源

早期的設計並沒有自動回停泊處充電的功能，當電量不足時，使用者須手動把其放回充電器充電。

隨後出現自動回充設計，充電器上設有充電停泊處及作信標用的紅外線發射器，當需要充電時，自動打掃機會依靠紅外信標作引導，自行回到充電停泊處控並碰接上充電電極，為機身內的電池充電。電池多以鎳氫電池為主，部分用鋰離子電池。

D.特殊設計

機器人科技現今越趨成熟，故每種品牌都有不同的研發方向，擁有特殊的設計，如: 雙吸塵蓋、附手持吸塵器、集塵盒可水洗及拖地功能、可放芳香劑，或是光觸媒殺菌等功能。 虛擬牆是訊號發射器，當自動打掃機接接到其訊號後就會避開，是給使用者限制自動打掃機的活動範圍用。

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