扫地机器人的设计方案

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1、...扫地机器人（自动打扫机）的设计方案1.绪论随着现代社会生活节奏的加快，人们或忙于工作，或享受生活，时间越来越宝贵，所以不会把它浪费在整理家务和打扫卫生方面。收入水平的不断提高使得人们对生活质量的要求越来越高，高品质的生活首先要保证居住环境的干净卫生，因此大家渴望找到一种机器人，能够智能的打扫房间卫生。机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年内发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会

2、产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓无所不在。目前机器人已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经离不开机器人的帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今

3、天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦查机器人、以及通过编译程序使其能做整套表演动作的舞蹈机器人，还有不少参考人、狗、恐龙等动物的模样制造机器人玩具。扫地机器人，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

4、扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。2.扫地机器人的技术指标综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），零部件高度模块化，可自由拆卸更换，垃圾盒、独立滤网仓方便抽取和清理。WORD格

5、式整理...图2.1扫地机器人实物仰视图其技术指标如下所示：适用面积(m2)150根据家居环境而定额定电压(v)220额定功率(w)33最大功率(w)33产品重量(kg)3.8产品尺寸(mm)353*92包装尺寸(mm)483*546*127环境类型干用过滤级别医疗级别噪音（db)＜67集尘容量（L)0.6充电类型自动充电控制方式遥控充电时间3小时连续使用时间2小时自动充电支持液晶屏有虚拟墙支持WORD格式整理...定时预约定时一次自救功能支持静音级别常规拖地功能不支持双充模式支持自动清扫模式支持灰尘识别感应器支

6、持延边清扫功能支持面积调节功能支持3.扫地机器人的总体方案3.1定位方案航迹推算是一种应用广泛的定位方法。该方法无需外部探测器获取信息即可实现对移动机器人位移和方向的测算，并且能够在一定时间内保证很高的定位精度。航迹推算定位技术的关键是测量出移动机器人在一个较短单位时间间隔的运动距离，以及在这段时间内移动机器人航向转过的角度。陀螺仪和加速度传感器是常用的测量角速度和加速度的工具，对加速度和角速度进行二重积分，即可解出机器人移动的距离以及转过的角度，再根据航迹推算的基本算法，与初始位置进行相对计算，求得移动机器人的

7、位坐标，这就是基于惯性器件的航迹推算定位法。这种方法具有自参自测的优点，即无需外部信息即可自己测量自己的运动参数。但是随工作时间的推移，积分运算误差和定时系统时差造成的误差将会逐渐累进。因此惯性传感器不适于长时间的精确定位。智能扫地机器人的在室内的运动可以近似看做在地平面上的二维运动，机器人的起始位置和所有时刻的位移如果已知，则可以通过起始位置上对每一个时间间隔的位移向量求和就可以计算机器人的位置，即机器人航迹推算定位的基本原理。针对智能扫地机器人而言，航迹推算是性价比最高的定位方法。无需外向型传感器在造价上迎合

8、了市场，而单次执行打扫任务的持续时间一般不会超过一个小时，累进误差限定在一个可以接受的范围。本文设计的智能扫地机器人定位系统采用航迹推算方法。与其他方案相比其优势在于以下几点：定位功能实现不需要借助外部传感器，定位稳定性不引入外界因素；理论上不存在定位盲区，适合清扫任务的复杂地形；累进误差是在时间上的累加，清扫任务每次时间不会超过45分钟，误差控制在可以接受的范围内；节省