家用清扫机器人的结构设计㊣精品文档值得下载

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服务机器人的出现主要有三大原因是劳动力成本的上升二是人类想摆脱枯燥乏味的体力劳动，如清沽家务照顾病人等三是人口的老龄和社会福利制度的完善也为些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。

服务机器人区别于工业机器人的个主要特征就是服务机器人是种适用于具体的方式环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此服务机器人大多数是移动机器人。

自动进行房间地面清洁的自主吸尘式家庭服务机器人，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体。

自主吸尘机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于世纪年代，到目前为止，已经产生了些概念样机和产品。

吸尘机器人的发展，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，本次设计的题目家庭清扫机器人就是在这种背景下提出的，其具体设计要求如下设计家庭清洁机器人的工作内容和要求运行机构形式滚轮式最高行进速度.高度宽度清洁方式扫刷吸尘次充电连续工作时间.小时具有自动路径规划避障功能具有自动充电装置.国内外相关产品研究地面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世纪年代，到目前为止已经产生了些概念样机和产品，吸尘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。

现结合国内外的文献将清扫机器人及其自动充电技术的发展现状阐述如下国外产品研究状况对于机器人大家可能不会太陌生，工业机器人在很多领域都得到了比较广泛的应用，但是对于家庭机器人我们所了解的却相当的少而日本欧美等国家的研究则比较领先，在些发达国家，早已开始采用服务机器人的清扫工作，有的都已经投入市场，在实际中投入使用。

是世界上第台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人，如图所示，它有光电传感器和芯片控制，当遇到障碍时，会随机改变个角度，然后继续直走，直到遇到新的障碍物，内置了四种清洁程序，保证在退到不同污渍的地面时，可以调整其清洁程序，通过传感器对于地板污渍的判断，选择合适的应用程序，内置光敏传感器确保在遇到楼梯与台阶时能够自动避让不会掉落。

扁平的设计使其能够清洁床，沙发，茶几等家具的下部位置，其相应的充电站有红外发射工作时问设定工作模式选择充电垃圾处理五个功能。

充电站直发射红外定位和导航信号来指示机器人回到充电站完成充电和垃圾处理的任务，同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作。

如图所示世纪年代初，美国就推出了地面清洁机器人，该机器人采用超声波传感器检测障碍物，并配有高精度激光导航系统。

年月清洁机器人在美国面世，它重约，直径为英寸，具有高度自主能力，可以游走于房间各家具缝隙间，灵巧完成清扫工作，据说这是将用于军事的“躲避地雷的移动技术”应用到了吸尘器上，的动作有自动迟缓但它却能稳定安全地完成任务，由于能够在完成任务后自动切断电源，所以可以在外出期间让在家进行清扫，如图所示图美国清扫机器人年月日瑞典的拉克斯电子公司与日本东芝公司共同开发的清洁机器人“特里洛巴伊特”上市销售，“特里洛洛伊特”主要由清扫机器和超声波传感器构成，在工作时可避开室内摆放的各种家具用品，只要家庭主妇领着它搞过次清扫后，它便可以按行走过的清扫线路进行自动清扫，这种机器人是充电式的，每次充电可连续工作小时。

瑞典家电制造商伊莱克斯研制生产的清洁机器人小“三叶虫”高直径表面光滑，呈圆形，内置搜索雷达，可以迅速地探测到并避开桌腿玻璃器皿宠物或任何其它障碍物。

旦微处理器识别出这些障碍物，它可重新选择路线，并对整个房间做出重新判断与计算，以保持房问的各个角落都被清扫，在楼梯的台阶等些没有天然障碍物的地方，只要有条磁铁，小“三叶虫”便不会跨越，小“三叶虫”开始启动后体内的搜索雷达会探测出距离最近的墙壁，先顺着墙壁把地板四周的灰尘及异物吸尽，这样它便能探测出整个房问的格局，计算出清扫整个房问所需的时间，只要接近件障碍物它便会重新设定行进路线，不会漏掉每个角落，电线或地毯的边缘不会被认作是障碍物。

小“三叶虫”的吸刷装置中装只专利设计滑轮，可以越过电线或地毯边缘不被绊住。

电源不足时，小“三叶虫”会自动回到充电卡座自行充电。

如果此时房间还没有清扫完毕，小“三叶虫”还有记忆功能，充好电后自己回到原处继续吸尘如图所示图瑞典伊莱克斯公司清洁机器人小“三叶虫”在日本，东日本铁路公司电器公司和工业有限公司联台研制了车站地面清扫机器人可沿墙壁从任何个位置自动启动利用不断旋转的刷子将废弃物扫入自带容器中，该机器人可采用“磁导引方式”“示教方式”或“墙面复制方式”控制，东日本路公司富士工业有限公司实验室和东方设施管理有限公司联合研制了车站地面擦洗机器人，该机器人工作时面将清洗液喷洒到地面上，面用旋转刷不停地擦洗地面，并将脏水吸入所带的容器中，机器人中的感知系统采用光纤陀螺和超声波传感器，自动清洗系统有两种，种是“面积设定模式”，即将待清洗的面积分为若干个单位而积，按照其存储器中的单位面积识别其行使路线，机器人还可利用其传感器识别和躲避障碍物。

另种叫“路径地图模式”，机器人按照内装的路径地图行驶，机器人可存幅地图，并可利用卡作为外存，在该模式下机器人不会避障，仅适用于需要反复擦洗的指定地段。

东日本铁路公司和东芝公司联合研制的用于座椅布局简单的列车内部地面清洗的机器人，其体积小重量轻易于出入车厢及在车厢之间，运动感知系统采用超声波距离传感器和光学接触式的接近传感器，机器人采用推算定位法，利用编码器中的数据，保持自己的位置和路径，若探测到错误位置，机器人会通过距离传感器自动修正。

高级的列车地面清洗包括扫除垃圾喷洒清洗液擦洗回收污水用清水冲洗和给地面打蜡六个步骤，日本静甲株式会社的清水工厂开发出种自动清扫机器人，可用于各种工厂的清扫工作，机器人采用光纤陀螺控制机器人的方向采用编码器和超声波传感器测距，采用光学探测器探测障碍物机器人的四周装有橡胶垫，橡胶垫内部装有触觉传感器，旦机器人与人接触，触觉传感器信号会使机器人停下来以保证人的安全，松下和日立公司研制出了可清扫砖地木质地板和地毯地面的清洁机器人，该机器人采用蓄电池作为动力源可自动去充电站充电，能够自主避障和路径规划。

松下电器产业公司在年上半年推出了家庭用清洁机器人的试制机。

该机器人可以根据房间的形状地板状况垃圾量进行自动清扫，还配备有避开墙壁炉子等热源以及障碍的安全功能，该机器人配备有个传感器，可以边自动行走边进行清扫，工作时首先沿房间四周走圈，记忆房间形状，然后在避开障碍物的同时开始纵横来回移动，清洁工作完成后会自动停止。

该机器人清扫般的日本式房间约需要，相当于人打扫同样大房间所需时间的.倍，可清扫房间地板的，机器人利用光及超声波的测距传感器及感应传感器来避开障碍物，机器人的内置回转传感器用来控制行走姿势以保持既定的行进方向，但在地毯上行走时，如果不采取措施则会受到“地毯花纹”影响而弯曲前进，因此该公司在机器人中安装了方向自舵传感器，可以检测出由于地毯花纹影响而产生的行进方自偏差，由此即使在铺有地毯的地板上也能够直线前进。

机器人体内还安装有防止从台阶等高处滚下的落差传感器感知暖炉等热源的热传感器器检测自身所受外力大小的重量传感器及防滑传感器检测添加动力的负载传感器，机器人同普通的障碍物最少保持的距离，而在探测到热源时将会同热源至少保持的距离。

英国公司最近推出种型号为的智能吸尘器，这是世界首次开发研制的全自动吸尘机器人，这种机器人具有定的人工智能，只需轻按开关它就会为你解除每天打扫房间的烦恼。

如图所示，吸尘机器人形状呈厘米长的模型汽车状，重.公斤左右，配置了多个传感器，可随时将发现的情况，告诉由台内置电脑组成的“大脑”，大脑每秒可发出条命令来指挥吸尘器的工作。

充电后按开关机器人会在瞬间通过所搭载的三台小型计算机和个传感器计算出自己所在位置房问大小及脏乱程度家具的配置等。

要是小孩或动物等外来物体接近吸尘器，它就会自动停止工作，接近楼梯口时吸尘器会自动采用保护措施以防止滚到楼下。

使用时，只要打开电源选好速度按下“走”键，吸尘器就会自动工作，其他程序都由它自己独立完成，不过该产品目前价格太高美元左右台，要真正推向市场还有相当的难度，如图所示图英国公司系列清扫机器人澳大利亚的公司最近也研制出可自动行驶并打扫房间的型机器人，如图所示，这种全自动吸尘器表面光滑，体积很小，呈圆形内置搜索雷达，可以搜索各种房问里的每处，不会碰撞家具或其它障碍物，微处理小电脑使它具备在拐至屋角处能探测方向选择前进路线的能力，只要放在地面上，全自动吸尘器便可自动开始工作，其搜索雷达会探测出距离最近的墙壁，先顺着墙壁把地板四周的灰尘及异物吸尽，然后再不规则地来回于房间的其它位置，并且能在接近障碍物之前迅速转向。

该吸尘机器人由于在主机的周围度配备了障碍物传感器，因此可以在检测墙壁及障碍物的同时打扫地面。

当打扫完可以行驶的场所后，机器人就自动关闭电源，在经过个小时充电后可以连续工作个小时以上，通过更换配件还可以打扫地毯等，如果打扫没有障碍物的地面时，个小时可以打扫平方米，不管房间的外形及面积的大小，导航算法引导机器人在任何房间的所有无遮掩区域四处运动来进行清洁工作，因为机器人导航沿房间的周围，所以它要创建自己的空间参考图，机器人不需要任何编程教它应该去哪里，该机器人操作简单，仅有三个按钮开始，结束以及暂停。

人们只要简单地将它放置在需要清扫的区域或房间中，按下开始按钮即可。

如图所示年月，三星公司推出款代号为的机器人，如图所示主要依靠地图技术来进行定位，并能灵巧地躲避障碍物，能够快速高效地对房间每个角落进行吸尘。

当遇到障碍物或者死角等情况，会自动转向继续工作。

其强大的智能判断系统使得能轻易地分辨出垃圾与其他日常生活用品，机器人也允许用户定义它的工作时间及清扫区域等，从而实现主人不在家时机器人也能进行自动清扫。

事实上，用户除了可以对它本身进行设置外，还能通过计算机查看安装在机器人前部的摄像头进行远程遥控。

整个机器人的电池能维持它连续工作分钟，而旦电池处于即将耗尽的状态时它自动回到充电座补充能源，非常地智能化，它回充电站使用的是已经生成的地图，而不是像那样使用红外的导航信号。

国内产品研究状况在国内的些大学如哈尔滨工业大学华南理工大学上海交通大学等单位也对清洁机器人进行了大量的研究并取得了定的成果，对清扫机器人相关技术如机器人感知机器人导航和定位与路径规划机器人控制电源与电源管理动力驱动等技术的研究则更多，这些都为清洁机器人的研究开发和推广奠定了物质基础和技术基础。

哈尔滨工业大学于年代开始致力于这方面的研究，与香港中文大学合作，联合研制开发出种