智慧型扫地机器人行为模式与效能之探讨.PDF

智慧型掃地機器人行為模式與效能之探討 研究者：郭芷瑄、高珮瑄、許嘉晏 指導者：于天立教授、陳怡芬老師 摘要 智慧型掃地機器人常無法有效發揮規畫打掃路徑的功能，容易造成重複打掃 相同區塊或是遺漏空隙等問題。本研究設計四種掃地機器人的行為模式：螺旋清 掃(Spiral) 、來回折返清掃模式(Snake Route) 、沿著障礙物清掃模式(Hugging Obstacle)以及隨機清掃(Random) ，試圖找出最有效率的行為模式組合。目前研究 結果可清掃達80%的面積。 壹 、研究動機 大部分的市售掃地機器人大多包含Clean mode 、Hugging Walls 、Spiral…等行 為模式，我們發現目前市售的掃地機器人在清理過程中，在轉換行為模式時不太 有規律，因此容易造成重複打掃相同區塊或是遺漏空隙等問題。有些掃地機器人 則用時間換取這一點，多走幾次來確定整個空間都被清掃到，我們的研究將探討 行為模式組合方法與效能之關係，試圖改變這一點，使能源能達到最有效率的運 用，同時也能節省更多時間。 貳 、研究目的 一、探討各個模式分別的清掃能力與最佳使用狀況 二、從不同行為模式中找出最佳行為模式組合提高整體效率。 參 、研究設備及器材 一、硬體設備：電腦 二、軟體：Dev-C++ 、excel 三、其他：紙、筆 肆 、研究過程及方法 本研究先定義掃地機器人所具備的裝置，再設計出不同的路徑走法，探討各 種路徑在何種情況下(例如家具擺設位置、與牆的距離等) ，會有最佳的效果，依據 各行為模式在不同形狀空房間，及不同位置的清掃效率，判斷掃地機器人在當下 的環境應該以哪種方式進行清掃。 一、 一個掃地機器人的定義： 604    我們以一個類別(class)來代表一個機器人，一個機器人有所在位置、現在 面向、房間地圖資訊、已走步數、轉向次數、已清掃面積這幾項資料，且有偵 測與障礙物距離、直走、向左轉、向右轉、向後轉及判斷此時該使用何種行為 模式的能力，而行為模式則共有四種，分別為Spiral 、Snake Route 、Hugging Obstacle 和Random 。 變數名稱 代表意義 函式名稱 代表意義 x,y 所在位置的座標 sensor 偵測前方與障礙物距離 facing 現在面向 going_straight 向前方直走 distance 前方與障礙物距離 turn_left 左轉 space 房間地圖 turn_right 右轉 count_step 已走步數 turn_back 向後轉 count_turn 已轉彎次數 spiral 繞圈圈(見圖 1) count_area 已清掃面積 snake_route 來回折返(見圖3) hugging_obstacle 沿障礙物邊緣走(見圖5) random_route 隨機轉彎及向前走 mode