智能轮式房间清洁机器人调研报告

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1、齐齐哈尔大学毕业设计调研报告题目只能轮式房间清洁机器人学院通信与电子工程学院专业班级电子信息工程072班学生姓名段明指导教师齐怀琴2011年3月12日智能轮式房间清洁机器人1、概述清洁机器人系统的基本结构一般包括四部分：控制系统、移动机构、感知系统、清洁系统[1]。随着计算机技术、人工智能技术、传感器技术、移动机器人技术的飞速发展，为清洁机器人的控制系统的研究和开发打下坚实的理论与技术基础以及美好的未来发展蓝图；感知系统依赖于传感器技术，一般常用的传感器有：CCD摄像机、超声波传感器、红外传感器、接近传感器和碰撞传感器等，感知外部的环境信息；移动机

2、构是清洁机器人的本体，一般的结构有：轮式、履带式、步进式或其他方式，轮式和履带式适合移动在平整的地面上，步进式适合与条件较差的路面移动；清扫系统一般有：喷水器、地刷和吸尘器，喷水器向地面喷洒清水，地刷用于强力清扫地板上的吸附物，吸尘器吸取地板上较小的物体。近年来快速发展、深刻影响着清洁机器人进步的关键技术有：路径规划技术、传感器技术、吸尘技术、控制技术、电源技术等[2]。2、选题依据和意义在人类不断发展的文明中，科技扮演的角色越来越重要。尤其在当今世界，科学技术使人类的生活和思维方式不断变革，科技产品已深入到人类生活的个个角落。在控制、感知、驱动、

3、材料等领域不断进步的技术背景下，机器人首次出现在制造领域之外的服务领域，开辟了应用机器人的新领域。服务机器人的出现有着深刻的社会因素，主要有三大原因：（1）、劳动力成本上升；（2）、人类想摆脱枯燥乏味的体力劳动，像清洁、家务、照顾病人等；（3）、人口的老龄化和社会福利制度的日益完善。服务机器人有着比较明显的特征：适合具体的方式、环境以及任务过程的一个机器人系统，活动范围广，非结构环境下移动性，所以大多数机器人是移动机器人[3]。清洁机器人是一种能够自动执行房间清扫的家用服务机器人，集中了机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术

4、、人工智能技术等多学科。开始于20世纪80年代的研究，现在已经有多重样机和产品，并且促进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、语音识别、传感器等技术的发展。许多发达国家都将其视为机器人研究的新领域给予重视。有关资料也预测清洁机器人是未来几年需求量最大的服务机器人，特别是日用清洁电器不论在市场上或者是在产品创新上，绝对是所有小家电产品中最活跃的，未来仍有很大的成长空间。通过实验，学生不仅可以在轻松愉悦的氛围中充分理解相关课程的专业知识，而且会很自然的从机器人的整体、从系统工程的角度参与试验，增加对专业知识的学习兴趣，拓展知识面，寻

5、找知识交叉点，培养独立开展科学研究的能力。3、可行性分析3．1、搜集资料资料的搜集比较丰富，包括：核心期刊的论文、会议论文、学位论文、报纸、书籍、科技文献，还有互联网的电子杂志，世界各地知名机器人制造公司，比如德国Karcher、英国Dyson、澳大利亚Floorbotics、美国Eureka及irobot、Evolution瑞典伊莱克斯、荷兰飞利浦、robotic、韩国三星、LG、HanoolRobotics、台湾联腾电子等世界知名清洁机器人研发制造公司出产的产品，以及国内的KV8清洁机器人。3.2.1国外清洁机器人的发展现状下图1是一种叫“三叶

6、虫”的吸尘机器人，它是瑞典家电公司伊莱克斯经历12年，向市场推出的世界首台智能吸尘机器人。它被开启后，首先会依着墙角进行清扫工作，与此同时对清扫的房间进行扫描获取房间信息。机器人工作时，主要应用的是随机规划模式，也就是工作中会使用超声波传感器探测行进方向前方的障碍物，当探测到有障碍物时会自动选择躲避障碍物，然会自主选择新的清扫路径。工作过程中电量不足时，它会停止工作移动到充电器进行自动充电，充电完毕后，会返回到原来中断的清扫地点继续清扫工作。为了避免机器人跑到危险的区域，一般用磁条来限制机器人的移动空间，保护机器人上的安全。图1三叶虫吸尘机器人图2

7、Roomba吸尘机器人图2所示的机器人是美国iRobot公司研发的家庭清洁机器人。“Roomba”可以运行三种模式：S模式、清扫大约3~4平方米，工作20分钟；M模式、清扫大约6~7平方米，工作30分钟；L模式、清扫大约8平方米以上，工作40分钟。在设置清扫模式之后，“Roomba”会执行螺旋清扫路线，通过碰撞探测障碍物。当碰撞障碍物后，会顺着障碍物前行，移动一定距离后，会自动转动90度，并不断重复上面的过程。这样循环的进行，一直到清洁完成，然后停止工作。通过“虚拟墙”设置一个对机器人有阻隔作用的墙壁，一控制机器人的活动空间。“Roomba”的环境

8、适应性比较强，能够在家具的缝隙间自由移动，动作灵巧快捷。“Roomba”的最大特点是吸尘构造，不但有真空吸口，还有底部的旋