扫地机器人的工作原理流程图_罗茨鼓风机

扫地机器人的工作原理流程图：扫地机器人—传感器原理、工作流程、路径规划技术解析

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。

　　自动进行房间地面清洁的自动扫地机器人，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、人工智能等诸多学科为一体。自动扫地作为智能移动机器人实用化发展的先行者，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。

　　本设计扫地机器人采用刷扫吸尘方式，机身为无线机器，以圆盘型为主，使用充电电池运作，操作方式使用遥控器、或是按机器上的操作面板相应按钮。本次设计的扫地机器人可设定时间预约打扫，自行充电。前方设置超声破测距传感器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，从室内边沿开始走矩形路线，有规划清扫地区。下面随贤集网小编一起来了解扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术。

　　扫地机器人的工作原理

　　扫地机器人由微电脑控制，可实现自动导航并对地面进行清扫和吸尘，通过碰撞头实现对前方障碍物的躲避和绕过可以使所到角落得到清洁，同时两个超大边扫轮的设计，可使角落和地面扫的更彻底，更干净，两个清扫轮的相对旋转，更使得垃圾不会从机体底部溜掉，清洁更完善，同时清扫吸尘一体的双重作用，使扫起来的尘土更有规律和顺畅的进入垃圾收集盒内，并且通过在前轮和清扫轮动力箱内上安装光电传感器，可以使该机器人拥有自动防机体卡死和扫轮卡死的功能，当被卡住使其自动后退或关机，并在碰撞头上装有红外反射探测器，可自动判断前方是否悬崖，并自动绕开。

　　扫地机器人的特点：

　　1、扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率：整个清洁过程不需要人控制，减轻人的操作负担，人们可以利用节省的时间做其他有意义的事。

　　2、低噪音：小于50分贝，清洁房间的过程免受噪音之苦。

　　3、净化空气：内置活性碳、吸附空气中有害物质。

　　4、轻便小巧：轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。

　　扫地机器人的关键技术

　　扫地机器人系统通常由四个部分组成：移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。

　　移动机构是扫地机器人的主体，决定了机器人的运动空间，一般采用轮式机构。

　　感知系统一般采用超声波测距仪、接触和接近觉传感器、红外线传感器和CCD摄像机等。

　　随着近年来计算机技术、人工智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅速发展，扫地机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。扫地机器人的控制与工作环境往往是不确定的或多变的，因此必须兼顾安全可靠性、抗干扰性以及清洁度。用传感器探测环境、分析信号，以及通过适当的建模方法来理解环境，具有特别重要的意义。近年来对智能机器人的研究表明，对于工作在复杂非结构环境中的自主式移动机器人，要进一步提高其自动化程度，主要依靠模式识别及障碍物识别、实时数据传输及适当人工智能方法，还需要进一步开发全局模型，从而为机器人获取全局信息。

　　目前发展较快、对扫地机器人发展影响较大的关键技术是：传感技术、智能控制技术、路径规划技术、扫地技术、电源技术等。

　　扫地机器人的机械结构

　　扫地机器人主要包括以下几部分：

　　1、个行走驱动轮及驱动电机。该部分主要保证机器人能够在平面内移动。壳体前端和侧面装有红外开关，作为碰撞检测传感器。底面的3个红外开关作为台阶检测传感器，防止跌落。驱动轮上装有光电编码盘，可以对轮速进行检测和控制，实现定位和路径规划。同时还扩展了超声波传感器，用于精确定位的需要；

　　2、清扫机构。用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为扫地机构的工作做准备；

　　3、扫地机构。制造强大的吸力，将灰尘吸入灰尘存储箱中；

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　4、擦地机构。在清扫、扫地之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦除残留在 地面上的细小灰尘，保证清洁工作的质量。

　　扫地机器人的工作流程

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　1、首先可以通过键盘或者遥控器启动清洁机器人，让它开始清扫工作。

　　2、机器人一旦开始工作，便控制清扫机构进行清扫、扫地机构开始扫地、擦地机构开始擦地。

　　3、机器人开始工作，传感探测模块就开始不断地采集外部信息，送到CPU进行分析和决策产生机器人行走的路径。

　　4、当路径规划需要机器人实现转向的时候。CPU就分别改变左右轮的速度，通过差速来实现转向。

　　5、工作期间机器人可以通过LCD显示一些相关信息（比如工作模式、工作计时或温度）。

　　6、遥控器除了可以控制清洁机器人的启停，还可以对机器人进行定时，让机器人在一定时间后开始工作或者工作一定时间后停止工作。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　机器人利用安装的各类传感器来获取室内环境以及自身的基本信息，如障碍物的位置、自身走过的距离等；然后根据获得的信息，选定相应的控制策略；通过以单片机为核心的控制系统进行障碍物判断、避障策略选择和运动行走实施。机器人面板上有控制其开始/停止工作的按键。同时也可以通过遥控来控制，遥控还可以用来对机器人进行定时，LCD实时的显示定时的倒记时和当前的温度值。

　　扫地机器人传感器系统

　　任何机器人都离不开传感器，机器人要具备智能行为必须不断感知外界环境，从而做出相应的决策行为。

　　超声波传感器

　　超声波是一种一定频率范围的声波它具有在同种媒质中以恒定速率传播的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象利用这一特性，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用其具体的计算公式如下：

　　s＝v×t／2

　　注：s：为障碍物与吸尘器之间的距离；

　　t：为发射到接收经历的时间；

　　v：为声波在空气中传播的速度

　　在扫地机器人中，避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理它的传感器部分由三对（每对包括一个发射探头和一个接收探头）共六个超声波传感头组成由单独的振荡电路产生频率固定为40kHz，幅值为5V的超声波信号在控制器送来的路选信号的作用下，40kHz的振荡信号被加在超声发射探头的两端，从而产生超声信号向外发射；该信号遇到障碍物时，产生反射波，当这一反射波被接收器接收后，根据前述测距的原理，就可以精确地判断障碍物的远近；同时，根据信号的幅值大小，也可以初步确定障碍物的大小。

　　超声波传感器采用直接反射式的检测模式。位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器，从而使传感器检测到被测物，经单片机系统处理判断前方物体的大小、远近及大体属性。

　　红外测距传感器

　　红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，即可利用红外线的返回信号来识别周围环境的变化。

　　接触式传感器

　　接触式厚度传感器，通常采用电感式位移传感器、电容式位移传感器、电位器式位移传感器、霍耳式位移传感器等（见位移传感器）进行接触式厚度测量。为了连续测量移动着的物体的厚度，常在位移传感器的可动端头上安装滚动触头，以减少磨损。接触式厚度传感器可测量物体高度，空间大小。全能清洁机器人可利用这一点探测障碍物的高度，进一步做出判断发挥它的功能。

　　红外光电传感器

　　把浑浊度传感器的外壳固定在被测箱体内，采用一定波长的红外发光二极管作为检测光源，穿透被测溶液，检测其透射光强来检测溶液浑浊度的程度。红外发光二极管发射的红外光穿透被测溶液的介质，被接收端的光电三极管接受，产生光电流。由于溶液含有的介质、灰尘的颗粒大小、密度不同，光电三极管的光电流近似为线性变化。经滤波后输出，即得到与浑浊度相关的检测信号。

　　防碰撞传感器

　　因各种因素的影响，扫地机器人难免会有撞上障碍物的可能。为了处理这种情况，我们利用光电开关传感器来感应车体受到的碰撞，及碰撞的大概位置，以使扫地机器人做出相应的决策。

　　在扫地机器人的前端设计了约180°的碰撞板，在碰撞板左右两侧各装有一个光电开关。光电开关由一对红外发射对管组成，发光二极管发射的红外光线通过扫地机器人机身特制的小孔被光敏二极管接受，当机身碰撞板受到碰撞时，碰撞板就会挡住机身特制小孔，阻碍红外线的接受从而向控制系统传达信息。光电开关工作原理如图所示。此结构可避免测量盲区带来的误差。扫地机器人在任何方向上的碰撞，都会引起左右光电开关的响应，从而根据碰撞的方向做出相应的反应。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　防跌落传感器

　　为了防止扫地机器人遇到台阶时跌落，在扫地机器人背面安装3个防跌落传感器。防跌落传感器安装位置如图所示。

　　防跌落传感器也是利用超声波进行测距。当扫地机器人行进至台阶边缘时，防跌落传感器利用超声波测得扫地机器人与地面之间的距离，当超过限定值时，向控制器发送信号，控制器控制扫地机器人进行转向，改变扫地机器人前进方向，从而实现防止跌落的目的。扫地机器人防止跌落示意图如图所示。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　防过热传感器

　　为了防止扫地机器人持续工作导致电机过热，从而导致电路的烧毁，在扫地机器人电路板上安装两个温度传感器。当扫地机器人工作一段时间电机温度达到一定限度后一个温度传感器发送信号给控制器，控制器再控制扫地机器人停止工作，并运行散热风扇进行散热。当温度降到一定程度后，另一个温度传感器发送信号给控制器，控制器在控制扫地机器人继续工作。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　床底深度清扫

　　床底、沙发底、柜子底等地方相对较脏，因此这些地方需要重点清扫，以保证清洁度。为实现此功能，在扫地机器人正面安装8个光敏传感器。

　　扫地机器人在床底或柜子底开始工作后，光敏传感器接收的光强较弱。当扫地机器人运行离开床底或柜子底时，光敏传感器接收到的光强发生变化，向控制器发送信号，控制器发出控制信号，使扫地机器人转向，重新回到暗处，继续进行清扫。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　灰尘盒防满传感器

　　为了检查扫地机器人灰尘盒中的灰尘是否装满，在灰尘盒两侧安装变介质型电容传感器。当灰尘盒中灰尘高度到达电容传感器高度时，电容传感器中的介质发生改变，由于灰尘的介电常数与空气的介电常数不同，从而引起传感器电容变化，传感器将信号传给控制器，控制器控制扫地机器人发出报警信号，提醒主人应该清理灰尘盒了。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　低电量自动返回充电功能

　　扫地机器人所带电池容量有限，所以就需要在电量低时自动返回充电基座进行充电再返回原位置继续打扫。当电量低于限定值时，控制器会向红外线发射器发送信号，红外线发射器向四周发射红外线。充电基座安装有红外线传感器，感受到来自扫地机器人发射来的红外线后，会向扫地机器人发射红外线。扫地机器人内部的红外线传感器接收到后会向控制器发送信号，控制器就会控制扫地机器人按照接受到红外线的方向找到充电基座，并自动返回进行充电。

　　边缘检测传感器

　　边缘检测传感器是一个机械开关，开关的触发端设计成一个滑轮结构，在机器人的两侧各装有一个，用于保证机器人可以始终贴着墙的边缘走。这样就可以对墙壁边缘死角部分进行更好的清扫。

　　光电编码器

　　光电编码器是扫地机器人上的位置和速度检测的传感器，扫地机器人上的光电编码器通过减速器和驱动轮的驱动电机同轴相连，并以增量式编码的方式记录驱动电机旋转角度对应的脉冲。由于光电编码器和驱动轮同步旋转，利用码盘、减速器、电机和驱动轮之间的物理参数，可将检测到的脉冲数转换成驱动轮旋转的角度，即机器人相对于某一参考点的瞬时位置，这就是所谓的里程计。光电编码器已经成为在电机驱动内部、轮轴，或在操纵机构上测量角速度和位置的最普遍的装置。因为光电编码器是本体感受式的传感器，在机器人参考框架中，它的位置估计是最佳的。

　　电子罗盘

　　电子罗盘是利用地磁场，检测电子罗盘模块相对于地磁场方向的偏转角度的传感器。电子罗盘模块是由高可靠性的磁性传感器及驱动芯片组成，集成度非常高，实现了高可靠性、高精度、强抗磁场干扰的数码电子罗盘功能。电子罗盘模块有两个磁性传感器和一个驱动芯片构成。磁性传感器里面包含一个LR振荡电路，当磁性传感器与地球磁感线平行方向夹角发生变化时，LR振荡电路的磁感应系数也会发生变化。驱动芯片通过磁性传感器磁感应系数的变化可以计算出磁性传感器与地球磁感线之间的夹角，驱动芯片可以连接三个磁性传感器，这三个磁性传感器方向互为垂直，这样就可以测量在三维方向上与地球磁感线的夹角，从而得到当前的三维方向。电子指南针模组只要得到水平方向上与地球磁感线的夹角就可以测得方向。

　　陀螺仪

　　针对电子罗盘容易受到电磁干扰以及光电编码器会受到轮子打滑等不确定因素造成的角度测量不准的特点，确定物体的运动方向还需要一个传感器，在上述情况发生时能够精确测量运动物体运动的角度。陀螺仪是用来测量运动物体的角度、角速度和角加速度的传感器，它能够有效解决上述问题。

　　扫地机器人路径规划技术

　　扫地机器人的路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息，按照某种优化指标，在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径，并且实现所需清扫区域的合理完全路径覆盖。

　　根据机器人对环境信息知道的程度不同，可以分为两种类型：环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未知或部分未知，通过传感器在线地对机器人的工作环境进行探测，以获取障碍物的位置、形状和尺寸等信息的局部路径规划。

　　对未知区域的边沿学习

　　由于扫地器人采用的是红外线传感器，考虑到红外线的探测范围和清扫环境的未知性，采用了一种沿边学习的方式，即让清洁机器人从指定位置沿墙壁及其靠近墙壁的障碍物外缘按逆时针（或顺时针）方向绕房行走一周，行走过程中实时记录清洁机器人中心点的位置坐标，这样就可以大致描述出清扫环境的轮廓及靠墙障碍物的分布情况。并记录下当y坐标达到最大值ymax时，x能达到的最大值xmax（考虑到障碍物可能存在于墙壁的右下角）。

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　在机器人的整个运动过程中，采用角度测量系统对当前的自身角度进行检测并由光电编码器得到在该方向上运行的位移，通过实时记录，并对运动路线进行积分，得到当前位置。如下图所示：

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　全区域覆盖路径规划方案

　　为了使清洁机器人能按照我们所要求的工作模式进行清扫，首先要规定其运动规律，如下图所示：

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　若该区域内无任何障碍物出现，则主要是控制程序驱动扫地机器人在该区域内做直线带状往复运动，当机器人前方的红外传感器检测到其运动到x方向最大位置，则机器人绕右侧轮子转180°，在机器人转角时，只驱动一个驱动轮，以另一个驱动轮为支点向左或向右转，这样做能够使得机器人在转过180°后正好移过一个车位，保证机器人在往返清扫过程中不留下清扫死区。

　　若在运动过程中遇到障碍物，则机器人能够智能越障。障碍物主要分三种情况，一种是靠最远处墙壁的障碍物，如障碍物D，第二种是不靠墙障碍物，第三种是其他靠墙障碍物。由于在清扫前，机器人进行了边沿学习，获得了空间的边缘信息，因此可自动将第三种障碍物作为墙壁处理。若障碍物不是靠墙障碍物，则机器人能利用红外测距传感器沿障碍物边沿行走，直到其在y轴方向的位置移动一个车位，然后转180°运动。同时系统内的存储单元可以记录该障碍物的y轴最大坐标和最小坐标，即记录障碍物在y轴方向的尺寸，当机器人超高障碍物运动到x轴最大或者最小位置处时，需要沿y轴反方向走一个障碍物尺寸的距离，然后继续清洁障碍物另一侧的区域。若障碍物靠最远处墙壁时，若y轴达到最大值，且x轴方向未达到xmax，且前方传感器检测到障碍物，则机器人绕过障碍物运动y轴方向最远处，清扫剩余区域，当y轴方向和x轴方向同时达到边沿检测时得到的最大位置值时，停止检测。

　　扫地机器人的运动规律如下表：

　　扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术

　　以上就是关于扫地机器人工作原理、传感器原理、结构、工作流程、路径规划技术的介绍，至2020年，中国扫地机器人零售量市场规模已达332.5万台，零售额达44.1亿元。相比于其他清洁类产品，目前扫地机器人在国内的渗透率还很低，扫地机器人市场仍具备良好的发展潜力。

扫地机器人的工作原理流程图：扫地机器人及其控制方法与流程

　　本发明涉及扫地机器人及其控制方法。

　　背景技术：

　　随着科技的高速发展，家居电器已逐渐趋向智能化，例如，扫地机器人、智能电饭煲、智能电视等等，越来越多的智能家居电器在人们的生活中被广泛应用，大大提高了人们生活的舒适性和便利性。

　　扫地机器人可以通过毛刷或吸尘器等清洁地面，以实现对地面的清扫。

　　一般而言，扫地机器人地机器人大包含主动模式和手动模式。在主动模式中，扫地机器人利用单纯的弓形清扫策略或者随机方式。弓形清扫机器人原理是：让机器人向前行走直至碰到障碍，然后旋转90度并继续向前行走一小段距离，在继续旋转90度后行走，直至再次碰到障碍物，一直循环下去。这种策略会有很多的漏扫，覆盖率不高。随机方式的清扫机器人同样也是让机器人向前行走，只是在碰到障碍物后让机器人随机的旋转一个角度，并直行，一直循环。这种方式并不能保证完全覆盖，而且一旦机器人被障碍物困住很难脱离出来，另外随机方式的清扫重复率很高，从而影响其使用效率。

　　然而，在手动模式中，通过操作者对于对面状况的观察，操作者可以通过遥控器等指定机器人的运动方向、旋转角度以及在特定点或区域的清扫时间等，以实现对特定区域的清扫。这种方式对于局部区域的清扫效率高而且有效，但是需要人为的控制。

　　而且，对于家中的特定难以清扫区域，往往也需要特定的控制和运动方式才能够实现对其清扫。

　　本公开基于以上发现，提出了一种高效的清扫方法。

　　技术实现要素：

　　本发明提供了一种高效的扫地机器人。

　　根据一个方面,一种扫地机器人的控制方法，包括：获得清扫空间域的二维表示；将清扫空间域的二维表示划分成多个块，在手动模式中：获得扫地机器人所处的块；获得扫地机器人在所述块的特定位置处的控制参数；以及根据手动模式中在所述特定位置处的控制参数来设置自动模式中扫地机器人在所述块中的操作

　　参照附图，根据以下对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

　　附图说明

　　图1是根据本发明实施例的扫地机器人的框图。

　　图2是根据本发明实施例的扫地机器人的控制流程图。

　　图3示出了对清扫区域进行划分并编码的一个示例

　　图4示出了查找表的示例。

　　具体实施方式

　　以下将参考附图描述本发明的优选实施例。但是应当理解，本发明不限于所描述的优选实施例。

　　图1是示出了根据本发明实施例的扫地机器人1000的框图，其包括被配置为控制扫地机器人的各个部件的操作的控制单元1001、被配置为获得清扫区域的二维表示的清扫区域获得单元1002、被配置为将所获得的清扫区域划分成块的划分单元1003以及被配置为获取并记录扫地机器人的控制参数的参数获得单元1004。根据本发明的扫地机器人还包括被配置为驱动扫地机器人以根据控制参数使机器人运动的驱动单元1005以及被配置为使扫地机器人转向的转向单元1006。

　　图2是示出了根据本发明实施例的扫地机器人的控制方法的流程图。在S1处，清扫区域获得单元1002获得清扫区域的二维表示。具体地，清扫区域的二维表示可以通过从外部设备将清扫区域的平面图等导入到扫地机器人中来获得，或者可以通过扫地机器人在手动或者自动模式中，沿着由障碍物所约束的区域行进来获得清扫区域的二维表示，但是应当注意，获得清扫区域的二维表示的方法不限于上述方法。

　　在S2处，对所获得的清扫区域进行划分，并对划分所得的块进行编码。图3示出了对清扫区域进行划分并编码的一个示例，在图3中，A0为清扫区域的二维表示，并且块A1-A5(编码A1-A5)为对清扫区域A0的一种划分。在所示的示例中，虽然清扫区域A0以及所划分的块A1-A5为规则的矩形等，但是应当理解，这些块可以是任何其它形状。此外，这些块可以重叠。

　　在S3处，确定扫地机器人所处的模式，具体地，确定扫地机器人是处于手动模式还是处于自动模式。如果在S3处判定扫地机器人处于手动模式(是)，则首先确定扫地机器人所处的块(S7)，并且然后记录在手动模式中操作者操作扫地机器人所进行的操作的控制参数(S8)。例如，当在手动模式中，确定扫地机器人所处的块为A1时，记录操作者在块A1中控制机器人的控制参数。具体地，参数获得单元1004获取在块A1中任何位置(x,y)处所进行的参数控制，并将在该处所进行的控制存储为查找表，此外，控制单元1001还根据控制中的操作是否是在该块内而对操作进行分组。例如，在手动操作模式中，操作者依次进行了操作c1,c2,c3,c4,c5,c6,并且确定c1,c2,c3为在块A1中进行的操作，c4为在另一块中进行的操作，而c5,c6也是在块A1中进行的操作，则将c1,c2,c3分为一组，并将c5,c6分为一组。并且在查找表中将这两组操作记录成与块A1相关联。图4示出了这样的查找表的一个示例。应当注意，在手动操作过程中，扫地机器人可能行进通过不止一个块，则参数获得单元1004将在相应块中的操作存储在相应的块中。在本示例性实施例中，所述控制参数包括扫地机器人在特定块中的特定位置处或者特定区域内的停留时间以及运动模式，并且运动模式包括扫地机器人的转动方向和转动圈数等。但是应当理解，运动模式不限于此。

　　如果在S3处判定扫地机器人不处于手动模式(否)，则首先确定扫地机器人所处的块(S4)，并且确定在该块中是否执行过手动控制(S5)，如果在S5中的确定为否，则按照正常策略控制扫地机器人的运动(例如，弓形模式)。如果在S5中的确定为是，则控制单元1001参考图4中所示的查找表来设置扫地机器人在该块中的控制参数。具体地，对于在手动模式中划分的同一操作组(例如c1,c2,c3)，控制单元1001与在手动模式中相同地设置扫地机器人的控制参数，并且对于在手动模式中未清扫到的地方逐行地清扫，并在之后的清扫中略过该块。这样，对于快中的特定区域，实现了与手动操作相同的清扫策略，这对于难以清扫的区域，或者是需要特定的运动才能清扫到的区域是特别有效的。而如果在手动模式下在多于一个块中进行了操作的情况下，扫地机器人也仅仅执行在该块中的操作组，并且略过不在该块中的操作，并且扫地机器执行完一个操作组之后直接运动到下一操作组开始的位置并按下一组的控制参数控制扫地机器人。例如，在上述示例中，在执行完操作组c1,c2,c3的操作之后，扫地机器人直接运动到c5的位置，并开始执行c5,c6的操作。

　　可替代地,可以在自动模式中设置扫地机器人的速度，以使得扫地机器人在每个块中以较为均匀的速度运动，即使在该块中进行过手动操作。具体地，控制单元1001根据手动操作中在某个块中特定区域停留的时间与在所述块中停留的总体时间的比来调节在自动模式中在所述特定区域清扫的清扫刷的转速。在一个实施例中，控制单元1001根据在所述特定区域停留的时间与总体时间的比来成比例地提高在所述特定区域内的转速。例如，在手动模式中，在区域Q0内停留的时间为t0，并且区域Q1内停留的时间为t1,则在将Q0内的转速设置为v0的情况下，则在区域Q1内的转速被设置为v1＝v0*t1/t0。在本示例性实施例中，在某个区域内的速度可以是在该区域内的平均速度。

　　以下说明在自动模式在该块中的特定区域处的转速的优选值。在手动模式中，一般而言，清扫刷的转速被设置为恒定的速度。根据本发明的示例性实施例，在自动模式中根据停留时间来设置在该处的转速，然而过高的转速虽然使得清扫刷扫过特定清扫区域的次数增多，但是由于脏物等由于清扫刷的较大转速而具有较大的速度而被扬起或向周边运动的动能较大，使得扫地机器人的收集清扫的脏物的性能下降。另一方面，在扫地机器人运动速度一定的情况下，清扫刷较低的转速将会使得清扫刷扫过特定清扫区域的次数减少，但是在此情况下扫地机器人能更好地收集清扫的异物。因此，需要在提高清扫效率与保证清扫效果之间找到一种平衡。根据实验发现，优选地，将扫地机器人的速度设置在如下范围内能够获得与手动模式中类似的效果。

　　1.23vori≤v1≤1.78vori (式1)

　　其中，vori是在手动模式中扫地机器人的清扫刷的正常转速，而v1为在特定区域内的清扫刷的转速。也就是说，优选地，在本实施例中，清扫刷最多以正常转速的1.78倍的转速旋转，之后再增加转速将并不能增加清扫效果，且能耗增加。此外，在vori至1.23vori之间提高清扫刷的转速对于提高清扫的效果不明显。因此，在实际控制中，只有在根据在某个位置处的停留时间而设置的转速需要到达1.23vori时，才将清扫刷的转速增加到1.23vori，否则保持v vori的转速，以降低能耗。另一方面，在根据停留时间应设置的速度超过1.78vori时，将转速设置为1.78vori。也就是说，在根据停留时间设置转速时，只有在应设置的转速在上述式1的范围中时，才根据停留时间设置在该处的清扫刷的转速。

　　虽然已经参考附图描述了本发明的优选实施例，但是应当理解，本发明不限于这些实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。

扫地机器人的工作原理流程图：扫地机器人的工作原理及机械结构

　　近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。随着人们生活水平的提高，健康、舒适的家居环境越来越被更多的人所关注。买房、装修成为人们茶余饭后谈论的热点话题，但装修后又脏又累的卫生清扫工作，成为困扰家庭主妇的又一大难题。对不少家庭而言，清洁机器人已成为清洁家庭的必备小家电。

　　自动进行房间地面清洁的自动扫地机器人，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、人工智能等诸多学科为一体。自动扫地作为智能移动机器人实用化发展的先行者，

　　扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘器、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。本设计扫地机器人采用刷扫吸尘方式，机身为无线机器，以圆盘型为主，使用充电电池运作，操作方式使用遥控器、或是按机器上的操作面板相应按钮。本次设计的扫地机器人可设定时间预约打扫，自行充电。前方设置超声破测距传感器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，从室内边沿开始走矩形路线，有规划清扫地区。

　　扫地机器人由微电脑控制，可实现自动导航并对地面进行清扫和吸尘，通过碰撞头实现对前方障碍物的躲避和绕过可以使所到角落得到清洁，同时两个超大边扫轮的设计，可使角落和地面扫的更彻底，更干净，两个清扫轮的相对旋转，更使得垃圾不会从机体底部溜掉，清洁更完善，同时清扫吸尘一体的双重作用，使扫起来的尘土更有规律和顺畅的进入垃圾收集盒内，并且通过在前轮和清扫轮动力箱内上安装光电传感器，可以使该机器人拥有自动防机体卡死和扫轮卡死的功能，当被卡住使其自动后退或关机，并在碰撞头上装有红外反射探测器，可自动判断前方是否悬崖，并自动绕开。

　　特点：

　　1、扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率：整个清洁过程不需要人控制，减轻人的操作负担，人们可以利用节省的时间做其他有意义的事。

　　2、低噪音：小于50分贝，清洁房间的过程免受噪音之苦。

　　3、净化空气：内置活性碳、吸附空气中有害物质。

　　4、轻便小巧：轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。

　　扫地机器人系统通常由四个部分组成：移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。

　　移动机构是扫地机器人的主体，决定了机器人的运动空间，一般采用轮式机构。

　　感知系统一般采用超声波测距仪、接触和接近觉传感器、红外线传感器和CCD摄像机等。

　　随着近年来计算机技术、人工智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅速发展，扫地机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。扫地机器人的控制与工作环境往往是不确定的或多变的，因此必须兼顾安全可靠性、抗干扰性以及清洁度。用传感器探测环境、分析信号，以及通过适当的建模方法来理解环境，具有特别重要的意义。近年来对智能机器人的研究表明，对于工作在复杂非结构环境中的自主式移动机器人，要进一步提高其自动化程度，主要依靠模式识别及障碍物识别、实时数据传输及适当人工智能方法，还需要进一步开发全局模型，从而为机器人获取全局信息。

　　目前发展较快、对扫地机器人发展影响较大的关键技术是:传感技术、智能控制技术、路径规划技术、扫地技术、电源技术等。

　　这里我们拿科沃斯经典的机型DN33为例来看下下图的扫地机器人的机构

　　扫地机器人主要包括以下几部分：

　　1、个行走驱动轮及驱动电机。该部分主要保证机器人能够在平面内移动。壳体前端和侧面装有红外开关，作为碰撞检测传感器。底面的3个红外开关作为台阶检测传感器，防止跌落。驱动轮上装有光电编码盘，可以对轮速进行检测和控制，实现定位和路径规划。同时还扩展了超声波传感器，用于精确定位的需要；

　　2、清扫机构。用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为扫地机构的工作做准备；

　　3、扫地机构。制造强大的吸力，将灰尘吸入灰尘存储箱中；

　　4、擦地机构。在清扫、扫地之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦除残留在 地面上的细小灰尘，保证清洁工作的质量。

扫地机器人的工作原理流程图：扫地机器人设计CAD图纸+SolidWorks三维模型+说明书

　　文件大小：47.91MB（包含doc文件1个,dwg文件10个,三维模型文件25个，下载积分 : 1000）

　　机器人是一种能够模仿人类动作的机器，它可以完成许多对人类来说危险且单调的工作，机器人让人类从繁重、单调的工作中解脱出来。它们从事固定而有规律的工作，例如工业生产中的焊接、喷漆等等。

　　本文主要设计的是扫地机器人的设计，该机器人采用统一动作、协调控制的原则，通过电机带动动力轮实现扫地机器人的运动，通过中控系统的控制来实现扫地机器人的动作，由于是中控系统控制，所以控制灵活，多样。通过控制器来控制机器人的动作，实现该机器人清扫、除尘的功能。

　　目 录

　　绪论 1

　　1. 机器人简史 3

　　2. 应用机器人的意义 6

　　3. 本课题研究的内容 9

　　4. 扫地机器人总体方桉结构的设计 12

　　4.1 扫地机器人的总体方桉图 12

　　4.2 扫地机器人的工作原理 12

　　5. 机械结构的设计 18

　　5.1电机的选型计算 20

　　5.2齿轮传动的设计计算 20

　　5.3扫地机器人的功能概述 20

　　5.3.1 扫地机器人的清扫模式 20

　　5.3.2 智能导航系统 20

　　5.4 齿轮的强度校核 20

　　5.5 扫地机器人的智能控制系统 20

　　6. 扫地机器人的三维建模 21

　　6.1 动力轮的三维建模 21

　　6.2 万向轮的三维建模 22

　　6.3 毛刷的三维建模 23

　　6.4 扫地机器人的三维建模 22

　　7. 三维软件设计总结 22

　　结论 25

　　参考文献 26

　　致谢 27

　　本主要研究运用SolidWorks对扫地机器人进行设计。在设计过程中，了解扫地机器人的结构特征和三维软件的使用要领。

　　本文的设计目标是设计一种扫地机器人，该机器人能够实现随机清扫，交叉清扫，床底清扫，防撞等等多种功能，其研究内容包括：

　　（1）功能分析与方桉设计；

　　（2）结构设计与三维造型；

　　（3）控制系统设计。

　　本次设计的扫地机器人，主要具有如下功能：

　　1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫；

　　2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线； 3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测；

　　4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒；

　　5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。

jts罗茨鼓风机 罗茨鼓风机加油 高压三叶罗茨鼓风机

山东锦工有限公司
地址：山东省章丘市经济开发区
电话：0531-83825699
传真：0531-83211205
24小时销售服务电话：15066131928