扫地机器人的关键技术运用(可编辑).doc

1 引言 扫地机器人，是当今比较热门、潮流的家居服务型微型机器人。其运用机械机构加上电路控制模块，能够比较方便的清扫家庭以及办公室复杂环境，保持地面时刻的清新干净。对于城市的人来说，工作后回家，解放双手，完成地面的清洁任务，是非常轻松的，所以清洁机器人在上班族中也是有一定的需求量的。 本文主要是从扫地机器人的机械结构设计方面出发，来探讨其工作原理，满足一定的工作需求，达到模拟仿真的目的。 1.1 扫地机器人的概念 扫地机器人（Robot Cleaner），又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。 扫地机器人一般是圆盘形，直径一般在340mm左右，高度一般在90mm左右。圆盘内结构紧凑，加入了各种机械结构和电气控制电路。其适用于家居和办公室的工作环境。 1.2 扫地机器人的发展历程与发展趋势 1.2.1 国外发展历程 国外的清洁机器人起步较早，由于感应器技术的飞速发展，清洁机器人的功能也是比较成熟的。 英国Dyson（戴森）公司在2001年初推出DC06型号的智能吸尘器，据说该机器人身上的感应器比火星探测器身上的都多，这是世界上首台全自动的清洁机器人，技术上还不怎么完善，所以设计上还颇为复杂。 之后，日本、美国、以及伊莱克斯家电厂商、TRC公司、Kent公司等公司相继推出自己的产品。在竞争力越来越大的情况下，也就促进了清洁机器人的发展。清洁机器人越来越智能化、便携化、微型化、操作简单化，一般只需按照自己设定的模式，按下开关，就可以自动清洁。 1.2.2 国内发展历程 国内微型机器人发展比较晚，但是作为新兴产业,发展尤为迅速。2003 年北京航空航天大学以国家大剧院的超椭球外表面清洗为应用背景,研制了复杂曲面自攀爬式机器人。机器人本体分为攀爬机构、移动机构、清洗机构和俯仰调节机构[7]。之后几年各大学也在研究机器人，但是没有出产品。 近年来，一些企业，如上海雷龙、北京人康等，专业生产清洁机器人，而且生产能力和质量逐渐与世界接轨。 1.2.3 机器人的发展趋势 通过国内外的研究，扫地机器人主要加强智能化、微型化、节能化，在复杂的家居以及办公环境下，也能够很好的执行清洁工作。特别今年来，扫地机器人退出虚拟墙功能，能够通过感应器自动识别虚拟墙。这样我们可以设置虚拟墙，避免无需清扫的区域。另外，通过改变路径算法，能够更好的智能清扫。通过感应器的作用，还能防止地势过高而跌落，防止撞墙，对于过于脏的地方，还能改变清扫频率和工作功率。 在家庭中，扫地机器人的操作也会更加简单，适用人群也就会更加广，而且能够自动充电，不需要人为担心，所以多余的操作不要太多。 扫地机器人的功能扩展，将会更好的服务人群。人们可以根据自己的意愿，设置清扫时间段。有些扫地机器人还加上了空气净化器，有效吸收新房的甲醛等有害气体。如遇晚上断电，还可以开启应急灯。今后的发展，还可能成为移动的WIFI热点。 未来的发展，机器人会更加的安全，有效避免儿童玩耍时遇到危险。电路控制模块，会智能电气保护。对于本身的故障，也会通过内部的感应器，自己检测到，然后通过外壳上的显示器显示，方便维修人员检测维修。 扫地机器人主要是依靠传感器技术、路径规划技术、吸尘技术。但就目前而言，机器人的开发周期较长，运营成本较高，易受到干扰，实时性与精确性存在矛盾，应变能力不足。所以在未来发展过程中，机器人的加工工艺会完善突破，用高强度的轻材料来制作，内部使用高精度抗干扰能力强的感应器。因此，以后的扫地机器人在运营时更加智能，适用的工作环境也比较广。 1.3 研究的目的和意义 对于目前城市中的工作人群，没有精力和时间清扫家居生活，以及办公室要时刻保持清洁，也就需要这种扫地机器人，来减轻人们的负担。 扫地机器人是传感技术、控制技术、信息处理技术、机械加工技术、电子技术、计算机技术等多门技术相结合的成果。因此扫地机器人的发展必然建立在这些技术告诉发展的基础上。本课题主要是研究机器人的机器结构和运动，从中学习到扫地机器人的机械原理。 扫地机器人有利于产业转型，建立创新性国家。科学技术是第一生产力，科技反馈于普通家庭。 1.4 本课题研究的主要问题 本课题设计的扫地机器人是在直径为340mm，高度为90mm的圆盘形盒子中加入各种机械机构和电路控制部分。其中机构包括清扫机构、行走机构、吸尘机构和储存垃圾机构。在紧凑的空间里，要设计如此多的机构，需要空间搭配，合理应用空间。 对于机器人转弯的万向轮，要防止机器人转弯时卡死，还要防止机器的外部零件碰触到墙壁等物体。 1.5