Как работает пылесос устройство и принцип работы пылесосов различных конструкций

Особенности

Громоздкое, шумное, производящее клубы едкого дыма устройство помещалось в большую деревянную бочку с небольшим количеством воды на дне для увлажнения воздушного фильтра. Крыльчатка вентилятора на одном валу с бензиновым двигателем засасывала воздух с пылью внутрь устройства и пропускала его через толстую войлочную шайбу, на которую центробежный насос непрерывно подавал воду. Пыль, частицы копоти и сажи оседали на влажном войлоке. Тяжелую повозку перевозила запряженная пара лошадей.

В конце 1901 года Хьюберт Бут, получив королевскую печать утверждения (аналог современного патента на изобретение) и большую денежную премию, заменил бензиновый двигатель электрическим и установил проволочный реостат для плавной регулировки оборотов вентилятора. Эти изменения конструкции значительно уменьшили шум и устранили дымный выхлоп.

Пылесос Бута с электрическим двигателем использовали для уборки пыли с ковров и ковровых дорожек слуги королевского двора Вестминстерского аббатства во время коронации и правления короля Эдуарда VII. Так, по свидетельству историков появилось современное универсальное устройство для уборки мусора и пыли.

Со времени своего изобретения вес, размеры, форма корпуса и функции пылесоса очень сильно изменились. В настоящее время агрегат для уборки мусора представляет собой мощное, компактное, высокотехнологичное, способное к обучению устройство с микроконтроллером. Вершиной развития инженерной мысли в данном направлении, несомненно, является робот-пылесос. Этот современный высокотехнологичный агрегат со встроенной воздушной турбиной, мощным компьютером, двумя видеокамерами ночного видения для получения стереоскопического изображения предметов, множеством корпусных и температурных сенсоров, встроенными щетками и раструбом для уборки мусора после полной зарядки аккумуляторов сохраняет автономность в течение 4 часов.

Через 3,5 часа он автоматически переходит в режим поиска источника питания. Увидев на плане помещения или с помощью своих встроенных web-камер электрическую розетку 220V или компьютер с разъемом USB, агрегат совершенно самостоятельно подзаряжает свои аккумуляторные батареи. Инфракрасная камера и ультразвуковой локатор позволяют ему свободно передвигаться по комнате в абсолютной темноте. После ввода в оперативную память оцифрованного плана помещения робот может производить влажную и сухую уборку в комнате, обходить препятствия (столы, шкафы, стулья).

После произвольной перестановки вещей и мебели в комнате для адаптации к новым условиям роботу-уборщику достаточно трижды просканировать комнату своими камерами, обойдя ее по периметру и диагоналям. Базовое программное обеспечение, которым разработчики вооружили робот-пылесос, использовалось для управления роботами-манипуляторами на крыше аварийного энергоблока. Программа обладает колоссальными возможностями в плане самообучения и адаптации к изменяющимся условиям внешней среды.

Влажная уборка

Не все роботы-пылесосы справляются с влажной уборкой. Но те, что умеют, делают это одним из двух способов – носят на себе контейнер с водой или влажную ткань для протирки пола.

Робот-пылесос изначально обладает меньшей мощностью, нежели его предшественник, а вместе с баком и водой он обретает еще один минус – вам придется часто менять воду. Да и функции автоматической подзарядки у него нет, поскольку убирать воду все равно придется часто. Такой прибор вначале собирает с пола крупный сор, затем поливает водой напольное покрытие и тщательно его трет, и, наконец, убирает грязную воду специальным скребком. Устройство не подходит для ламината и паркета, брашированного дерева, каменной пористой плитки и ковров с длинным ворсом.

Большинство роботов-пылесосов всего лишь оснащаются влажной тканью, которая крепится к низу корпуса и вытирает пол. Тряпку нужно время от времени споласкивать, всю остальную работу робот делает сам.

Навигация

Для ориентации в пространстве бюджетные роботы используют контактные датчики препятствий, которые встроены в смягчающий удары бампер. Столкнувшись с преградой, пылесос разворачивается и продолжает движение в другом направлении согласно алгоритму. Как правило, это езда зигзагами, по спирали или вдоль стен.

Более дорогие уборщики оснащены бесконтактными инфракрасными сенсорами, позволяющими останавливаться в паре сантиметров от препятствий. Есть также модели, способные строить карту помещения и прокладывать оптимальный маршрут.

Кроме того, некоторые роботы оборудованы инфракрасными датчиками перепада высоты, которые защищают от падений с лестниц. Они измеряют величину отражённого сигнала и поэтому воспринимают все чёрные поверхности как пропасть, не позволяя пылесосу заезжать туда.

Для уборки маленьких комнат достаточно зигзагообразных перемещений, поэтому годится и первый вариант навигации. А вот для сложных и больших по площади квартир предпочтительнее интеллектуальный тип, иначе добиться хороших результатов будет сложно. В двухэтажном доме не помешают и датчики высоты.

Особенности конструкции и принцип работы пылесоса-робота

Пылесос-робот, обычно, представляет собой цилиндрический диск, диаметр которого не превышает 35 см, а высота — 13 см.

Основу конструкции пылесоса-робота, как правило, составляют:

• панель управления;
• система навигации (в зависимости от модели: датчики, сенсоры, камеры и т. п.);
• система очистки (фильтр, вентилятор);
• резервуар для сбора пыли и мелкого мусора;
• щётки для осуществления уборки;
• колёса, обеспечивающие возможность передвижения;
• электроприводы, приводящие в движение колеса и щётки;
• аккумулятор;
• зарядный терминал;
• материнская плата, порождающая искусственный интеллект;
• многочисленные датчики (наличия пылесборника, определения высоты и т. д.)

В зависимости от производителя и особенностей модели в конструкции могут быть предусмотрены другие модули:

• резервуар для воды (если робот обладает функцией мытья пола);
• накладка из микрофибры (при наличии функции натирания пола) и т. д.

Общий принцип работы пылесоса-робота заключается в перемещении последнего по определённой траектории и сборе пыли и мусора, встречающегося по пути следования. При этом уборка пыли и мусора происходит за счёт его всасывания посредством работы двигателя. По мере движения робота щётка (или щётки в зависимости от особенностей модели) сметает мусор в предусмотренный для него резервуар. Затем, посредством работы вентилятора, происходит спрессовывание собранной пыли и мусора и очистка выдуваемого воздуха при помощи фильтра.
Схематическое изображение принципа работы пылесоса-робота поможет понять, каким образом происходит уборка мусора

В случае влажной уборки алгоритм действий представляет собой:

• стандартный сбор пыли и мусора посредством работы щёток и последующего его всасывания;
• сбрызгивание поверхности водой из резервуара;
• чистка покрытия посредством щётки;
• сбор грязной воды с поверхности пола;
• всасывание её в резервуар.

При необходимости комбинированной уборки — твёрдые напольные покрытия очищаются накладкой из микрофибры, а мягкие ковровые покрытия при помощи щёток.

По окончании работы или по причине разряжённой батареи пылесос-робот отправляется на базу для подзарядки. Если по какой-либо причине стыковка не происходит — прибор отключается.

Преимущества роботов-пылесосов

Робот-пылесос применяется для уборки различных помещений. Устройство собирает мелкий мусор и пыль. Хорошо очищают ковровые покрытия, некоторые модели даже могут расчесывать ворс.

Робот-пылесос имеет конкретные плюсы и минусы. Правильное использование значительно может облегчить бытовые заботы. Устройство обладает следующими преимуществами:

• Автономная работа прибора. Требуется только выставить на дисплее время начала работы и карту движения, при необходимости. Есть много моделей, которые самостоятельно строят маршрут по уборке помещения. После этого робот передвигается и собирает мусор без участия человека.
• Устройство запрограммировано при максимальном расходе заряда батареи автономно возвращаться на базу. Искусственный интеллект, встроенный внутрь, контролирует время работы. При окончании зарядки прибор получает сигнал и отправляется на базу.
• Работает по четко расписанному графику. Предварительно программируется время старта и тип уборки. Также устанавливается схема движения, по которой двигается робот.
• Прибор программируется на любой срок – от 1 дня до месяца. На этот период уборка помещения будет осуществляться без вмешательства человека по заранее установленному графику.
• Функция влажной уборки хорошо подходит для людей с аллергической реакцией на пыль и в домах, где есть дети. Пыль и твердый мусор собирается качественнее.
• Возможность проникать в труднодоступные места. Это позволяет сэкономить время и не двигать тяжелые предметы.
• Устройства малошумные, по сравнению с обычными пылесосами. У роботов-пылесосов шум находится в пределах 50-60 дБ, когда у обычных пылесосов достигает 80 дБ. Поэтому жужжание прибора не доставляет особого дискомфорта.
• Дистанционное управление. В комплектации есть пульт дистанционного управления, который позволяет изменить настройки, находясь на некотором расстоянии от прибора. Современные модели оснащены специальным приложением, скачивающимся на смартфон. Это позволяет контролировать процесс с экрана телефона.

Производители постоянно работают над прибором по его усовершенствованию, чтобы сделать жизнь человека комфортнее. Прибор имеет много преимуществ, поэтому не стоит отказываться от покупки полезного устройства.

Топ роботов-пылесосов

В этом разделе собран небольшой рейтинг из лучших моделей по мере возрастания цены.

Philips FC8794/01 SmartPro Easy

Бюджетное устройство от Филипс, которое отлично справляется со своей задачей. Включается простым нажатием кнопки и работает без подзарядки не менее 105 минут. Умеет не только пылесосить, но и протирать пол, избавляя от самой мелкой пыли. Ультратонкий корпус – 5,8 см – позволяет ему проникнуть даже под самую низкую мебель.

Стоит эта техника 12 000 рублей.

Panda X500 PetSeries Black

Панда отлично справляется с сухой уборкой, причем ориентирован специально на сбор шерсти домашних любимцев. Рабочего потенциала хватает на 1 час 50 минут, а объем контейнера составляет 0,45 л. Имеет оптические датчики и звуковой сигнал при застревании. Можно выбрать один из четырех режимов.

Цена 15 300 рублей.

iLife V55

Управляется с помощью пульта, имеет емкость для сбора пыли 300 мл и функцию влажной уборки. Для эффективной работы установлены лазерные датчики, три режима, а также виртуальная стена в комплекте.

Стоимость 17 900 рублей.

iLife V7s Pro

Система двойной фильтрации, увеличенный объем резервуара для воды, 4 программы – все это позволяет навести практически идеальный порядок.

Обойдется помощник в 16 500 рублей.

iLife A40

Мощное всасывание и v-образная щетина обеспечивают глубокую очистку ковров. Установлены аккумулятор на 2 часа непрерывной работы и пылесборник 450 мл. Встроены 4 режима, в том числе настройка по дням недели. Есть датчики обнаружения препятствий, обрыва и предотвращения застревания.

Стоит прибор 17 тыс. рублей.

Xiaomi Mi Robot Vacuum

Достойный агрегат от производителя из поднебесной. Главная особенность – управление со смартфона или планшета. Из-за литий-ионного аккумулятора прибор может функционировать не менее 150 минут, благодаря встроенному радару выстраивает карту помещения и выбирает оптимальную траекторию уборки, бережно обходя мебель. Имеет боковые инфракрасные датчики, ультразвуковой, а также датчик высоты.

Цена 20 тыс. рублей.

Polaris PVCR 0726W

Универсальный аппарат для сухой и влажной уборки. Он умеет очищать любые покрытия: деревянный пол, керамическую плитку, линолеум, ламинат, паркет. Обладает пониженным уровнем шума (55 дБ) и пятью режимами. Датчики не позволяют ему упасть с лестницы и застрять под мебелью.

Техника стоит 22 тыс. рублей.

Iclebo Arte Carbon

Прибор, выпускаемый южнокорейской корпорацией. Благодаря встроенной камере умеет составлять подробную карту помещения, поэтому он строит четкий маршрут, а не двигается хаотично. Такая система навигации не дает ему заблудиться даже при сложной структуре комнат. Успешно преодолевает препятствия высотой до 2 см и оборудован 25 датчиками для корректной деятельности. Есть режим полотера для наиболее тщательного удаления пыли. Время работы 2 часа, а убираемая площадь 150 кв. м.

Стоимость 28 тыс. рублей.

LG HOM-BOT VRF6043LR CordZero

Специальная форма и увеличенная длина усиков боковых щеток делают его профессионалом сбора мусора в углах и вдоль стен. Все необходимое для удобной и качественной эксплуатации присутствует: разнообразные датчики, сенсорное и дистанционное управление, несколько программ, возможность настройки на неделю вперед.

Цена 30 тыс. рублей.

iRobot Roomba 980

Высокотехнологичный аппарат с интеллектуальной системой от ведущего американского производителя

Если желаете получить товар высшей категории, то обратите внимание на бренд iRobot, их продукция занимает ведущие места практически во всех топах роботов-пылесосов

При первой уборке умная машина запоминает траекторию движения и расположение мебели. Карта вносится в память, в дальнейшем на чистку тратится гораздо меньше времени. Прибор оптимально строит свой маршрут, избегая повторной очистки уже пройденных мест.

Он самостоятельно подбирает мощность всасывания в зависимости от типа напольного покрытия. Период работы – 2 часа, объем контейнера – 1 литр, так что он без труда справится с огромными пространствами. Управлять и контролировать его работу можно из любой точки через специальное приложение.

Стоимость умной машины – 57 900 рублей.

История появления роботов-пылесосов

(Французский художник Жан-Марк Коте в 1899 году создал зарисовки из серии «какой будет жизнь в будущем»)

Однако, в реальной жизни такие «умные помощники» появились примерно через полвека. В 1997 году в одной из передач BBС телезрители узнают о последней новинке в области техники и электроники: роботе-пылесосе

Уникальный прибор был представлен Шведской компанией Electrolux и завоевал всеобщее внимание. Несколько позже свои аналоги выпустила «IRobot Corporation»

Эти первые машины относятся к роботам-пылесосам первого поколения. Роботы имели достаточно много недостатков, однако, их изобретение и выход на рынок уже было прорывом.

Начиная с 2004 года компании — производители начали выпускать роботы-пылесосы второго поколения. От приборов первого поколения они отличались более совершенной конструкцией, расширенным функционалом и большим удобством для потребителя. В 2005 году компания Siemens представила своим потребителям робот-пылесос второго поколения «Sensor Cruiser». В 2004 Electrolux выпустил свои усовершенствованные «Triobite» (2.0) второго поколения.

После 2004 года список компаний, производящих «умные» пылесосы значительно расширился. Karcher, Applica, Samsung, LG и другие компании начали выходить на этот перспективный рынок.

В России «умные» пылесосы появились лишь в 2009 году. Продукция была адаптирована под российский рынок, получила необходимые сертификаты.

Особенности

Несмотря на свою технологичность, умный робот-пылесос сегодня есть не у каждого человека. Это объясняется обычно двумя факторами:

• довольно высокая стоимость такого устройства;
• наличие опасений по вопросу эффективности подобной уборки.

Но данная недооценка часто не имеет под собой никаких оснований, ведь если выбрать правильную модель, то она будет решать задачи по уборке лучше, чем классический пылесос. К тому же данное устройство не только самостоятельно определяет, где именно присутствует больше грязи, но и именно поддерживает чистоту в доме, то есть устраняет перманентно саму причину скопления большого количества пыли и грязи – отсутствие уборки. Да и по мере развития данного направления модели становятся все более эффективными, энергосберегающими и точными. А это существенно освобождает время человека, давая ему возможность полностью положиться на машину в этом вопросе.

Полная первая зарядка аккумулятора в соответствии с инструкцией

Аккумулятор робота-пылесоса нуждается в правильной первой зарядке и правильном хранении, если пылесос долгое время не используется. Для разных видов аккумуляторов (никель-металл-гидридный, литий-ионный) эти правила разные, длительность первой зарядки тоже индивидуальна: рассчитывается из мощности и ёмкости аккумулятора и тоже зависит от его вида.

Правильные конкретно для вашей модели параметры прописаны в инструкции, но общие правила таковы: первая зарядка должна быть полной, даже если вам хочется быстрее опробовать робота в деле и вам кажется, что «полчасика пусть поубирается, на это же половины зарядки хватит?» Например, вот что рекомендует известный производитель роботов-пылесосов iRobot: «В первый раз перед началом использования нужно подключить робот-пылесос к зарядному устройству или установить его на зарядную базу и заряжать не менее 16 часов. Если через 3–4 часа после начала зарядки индикатор заряда загорится зеленым цветом, это будет означать, что аккумулятор заряжен полностью. Однако нужно не прерывать процесс зарядки и выдержать первый цикл зарядки ровно 16 часов».

Виды и их характеристики

Следует сказать, что робот-пылесос – это общее название для нескольких категорий роботизированных устройств такого типа, выполняющих разные функции. На сегодняшний день существуют:

роботы-пылесосы;

Теперь скажем о каждой категории несколько подробнее. Как правило, круглый, изредка квадратный, робот-пылесос предназначается для осуществления уборки пыли и мелкого мусора в автоматизированном режиме.

На сегодняшний день подобные решения имеют целый набор датчиков, который дает им возможность осуществлять ориентацию в пространстве и помещении: определять расстояние до объектов, высотные перепады, степень чистоты напольного покрытия и его вид. Они обычно оснащаются боковыми щетками, которые нужны для собирания мусора в окружающем пространстве – используя их, устройство может собирать мусор, расположенный вдоль стен, а также по углам. Некоторые модели имеют турбощетки, которые существенно улучшают результат уборки на ковровом покрытии. О принципе работы таких моделей с турбощеткой уже упоминалось.

Следующий тип – робот-полотер. У него также есть целый ряд датчиков, а вместо щеток и вентилятора в нем есть несколько движущихся частей, которые выполняют круговые либо движения поступательно-возвратного типа. На эти части обычно надеваются салфетки, выполненные из специального материала – микрофибры.

Когда такое устройство работает, то салфетки намачиваются жидкостью из спецемкости. Во время движения по помещению оно собирает на них частицы пыли и вытирает грязь с пола. По мере их загрязнения салфетки необходимо снимать и промывать водой. Есть модели, где салфеток нет. Они просто брызгают водой на пол и осуществляют ее сбор при помощи щеток из резины.

С серьезным мусором, немалым количеством пыли и существенными загрязнениями подобная техника может не справиться. Чаще всего ее применяют уже в конце уборки, дабы закрепить результат.

Третья категория роботов представляет собой решения, что могут осуществлять как влажную, так и сухую уборку. Подобный робот может быть как обычный, так и промышленный. Они, с одной стороны, дают возможность идеально вычистить пол, а с другой – имеют меньший объем пылесборника, нежели устройства первой категории. Да и площадь салфеток у них будет поменьше. В авторежиме комбинированный робот может осуществить очистку небольшой площади – от 10 до 35 квадратных метров. После этого необходимо будет чистить устройство.

Последняя категория – робот, который моет окна, не пользуется слишком большой популярностью среди обычных покупателей. Данную категорию можно назвать узкоспециализированной техникой, без которой в ряде моментов обойтись сложно. Он предназначается для чистки расположенных на высоте глухих окон. Компании, предоставляющие услуги клининга, берут за эту услугу немало. По этой причине спрос на роботов данного типа хоть и невелик, но стабилен.

Если смотреть конструкционно, то подобное решение напоминает робота-пылесоса – у него есть тоже несколько щеток, которые двигаются. Именно они чистят стекло от грязи. Также есть вентилятор, всасывающий воздух. Только двигатель тут будет мощнее, чтобы удерживать устройство на вертикальной поверхности.

Принцип работы и мощность всасывания

Этот вид пылесоса именуется роботом, потому что умеет наводить порядок сам, без участия человека. Достаточно запустить или настроить время включения (в зависимости от модели) и прибор начнет борьбу с мусором и пылью. Вы в это время можете заняться куда более приятными и полезными делами: отдохнуть, почитать. Многие настраивают уборку на период своего отсутствия, что очень удобно: приходишь с работы, а дома чистота.

Устройство путешествует по квартире и захватывает сор. Боковые щетки сметают пыль около ножек мебели, плинтусов, в углах и направляют ее к центру, где расположены две основные щетки. Они, в свою очередь, захватывают грязь, оказавшуюся непосредственно под корпусом, и посылают ее в пылесборник. Всасываемый воздух, проходя через фильтры, возвращается в помещение.

Так выглядит схематичное описание работы робота-пылесоса. В каждой модели оно может немного отличаться: добавляется функция влажной уборки, увеличивается число щеток и фильтров. В общем, производители не дремлют и постоянно трудятся над усовершенствованием своей продукции.

Мощность всасывания у роботов небольшая – около 20 – 22 Вт, но встречаются устройства с увеличенными значениями 30 – 35 Вт. Они предназначены для чистки ковровых покрытий.

Разумеется, такие приборы не могут сравниться с обычными пылесосами по качеству избавления от пыли. Малая сила всасывания делает их незаменимыми помощниками в поддержании чистоты, но вот генеральную уборку хотя бы раз в две недели придется проводить привычным способом и для этого стоит выбрать хороший пылесос.

Аксессуары

Из отдельно приобретаемых комплектующих можно самостоятельно собрать аксессуары для пылесоса (распылитель краски, сепаратор). Такой подход поможет максимально сэкономить на переоборудовании пылесоса без ущерба для качества. Переходник (адаптер) позволяет использовать для работы насадки от модели пылесоса другого производителя. Такой подход максимально расширяет область использования устройства при существенной экономии денег. Владеющие токарным станком могут изготовить универсальный адаптер для пылесоса своими руками по чертежам из интернета. Для соединения корпуса со щеткой обычно используется шланг гофрированный (гофра).

Аспиратор служит для отсоса жидкости из органов дыхания при помощи пылесоса. Работает аспиратор по закону Бернулли за счет разницы давлений. Принудительное удаление слизи и жидкости необходимо при бронхиальной астме, воспалении легких, застойных явлениях в органах верхних дыхательных путей. Конструкция аспиратора делает его использование полностью безопасным. При помощи адаптеров пылесос превращается в универсальное устройство для очистки пола, ковров и мебели от пыли, окраски автомобиля, обработки сада от вредителей, проветривания погреба и теплицы из поликарбоната, приготовления шашлыка и блюд из тушеной картошки на мангале.

Для квартир, где проживают больные туберкулезом, ВИЧ, венерическими и другими хроническими и опасными болезнями рекомендуется обратить внимание на щетку для влажной уборки со встроенным Уф-излучателем. При включенном излучателе и использовании для проведения влажной уборки 2% раствора хлорамина пылесос обеспечивает полную стерилизацию помещения на 3 часа