清洁机器人专题报告

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1、姓名:学号:层次:专业:班级:指导教师:廣束科枝學院GUANGDONGUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY清洁机器人专题报告廖聪2015143227本科机械电子工程15机电2班吴培旭2018年5月清洁机器人一、清洁机器人专题概述随着传感器、控制、驱动及材料等领域的技术进步，机器人首次在制造领域以外的服务行业开辟了新领域。清洁机器人就是一种新型的服务机器人。清洁机人集机械学、电子技术,传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等多学科为一体。清洁机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于20世纪80年代，到目前为止

2、，已经产生了一些概念样机和产甜。清洁机器人的发展，带动了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像和语音识别、传感器等相关技术的发展。清洁机器人具有如下的特点：（1）清洁机器人自带电源，小巧轻便，操作简单、自主性强、具有很强的实用性，（2）清洁机器人的工作环境主要为普通家庭环境，但要求有较好的环境适应性。二、清洁机器人的分类1、按清洁机器人的用途可以分为扫地机器人、拖地机器人、吸尘机器人、空气净化机器人、搽擦窗机器人等。2、按清洁机器人的清洁路线可以分为随机覆盖清洁机器人和路径规划清洁机器人。其清扫路线图如图lo规划式清扫路线随机式清扫路线:询图1

3、规划式清扫路线与随机式清扫路线图三、清洁机器人关键技术研究清洁机器人系统通常由4个部分组成:移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统；是一项集合传感检测、信息处理、运动控制、电源等多学科的研究成果。其关键技术包括多传感器信息融合技术、导航和定位技术及路径规划技术等。1、多传感器信息融合技术多传感器信息融合是指综合来自多个传感器的感知数据，以便产牛更可靠、更准确或更全面的机器人状态信息，如在清洁机器人中融合激光雷达、超声传感器、红外传感器、里程计的信息等。多传感器信息融合处理的慕本原理类似于人类大脑处理信息的过程，能够通过对多种传感器反馈信息的合理分析与使用，得以

4、降低各种单一传感器在空间和时间局限性方面的影响，并且通过冗余信息的解析，更加完善和更加精确地反映出检测对象的特性，消除信息的不确定性，得到对观测环境具备较高可行性的一致性结果。2、导航和定位技术清洁机器人需要自主移动，无论是局部实时避障，还是全局规划，都需要较精确地确定机器人或障碍物的当前状态及位置，以完成导航、避障及路径规划等任务。一般地，机器人通过航位推算方法、信标定位方法以及混合定位方法，实现室内移动机器人的导航和定位。航位推算方法是最为常用的一种方法，通过机器人自身的里程计、陀螺仪、加速度计等内部传感器，实时解算机器人白身的速度、姿态信息。以出发点为绝

5、对零点，则可以渐进累加地推算出机器人当前所在的位置和姿态。此种方法随着工作时间的增加，积分运算误差和定时系统时差引起的误差将会逐渐累积，因此不适于长时间的精确定位。清洁机器人在室内地板上的运动可视为在二维平面内的运动，如果室内允许布置信标（如充电桩或其他满足信标条件的标志物），则可以通过传感器，检测机器人与信标之间的相对距离与位姿，实现清洁机器人的室内导航与定位。信标定位的优点是可实现实时检测，没有累积误差，精度稳定性好，且可通过多信标兀余覆盖的方式，彼此互为位置校准或当某个信标故障时，机器人仍可成功定位。混合定位方法融合了航位推算方法与信标定位方法各自的优势

6、。3、路径规划技术机器人路径规划是智能机器人的重要研究方向。路径规划是移动机器人导航和控制的基础，也是移动机器人顺利完成任务的关键之一。路径规划的任务是根据任务目标和全局环境信息规划出无碰撞的行走路径，并在按照全局路径规划的行走屮碰到障碍物时根据各种传感器综合提供的局部环境信息重新规划局部规划），避开障碍物后再按原规划（沿着原来路线的延长线）继续行进。全局路径规划的通常方法有自由空间法、拓扑图法以及改进的A算法、遗传算法、人工势场法等。局部路径规划的通常方法有:空间搜索法，基于融合数据的直接规划法、层次性感知动作行为法、势场法、栅格法、模糊糊逻辑法、神经网络法

7、和遗传算法等。全局路径规划可以分为两大类:点到点寻优和全覆盖。点到点寻优应用在大多数机械手和一般性移动机器人中。其实质就是寻找一条从起点到终点的能够避开障碍物的尽可能短的易于跟踪的路径。方法主要有位形空间法、顶点图象法、栅格空间法、人工势场法、神经网络法等。全覆盖指的是规划一条可行而且尽可能短的路径，以便使机器人运行轨迹充满一整块区域。四、清洁机器人的研究热点与难点目前，国际及国内的许多大学和科研机构都在从事智能机器人的研究与开发工作,研究的内容包括清洁机器人的体系结构、行走机构、路径规划多传感器的信息融合、语音识别、仿人和仿生技术、智能控制等。由于机器人涉及

8、到计算机、机械、运动学、动力学、传感器