家用智能扫地机器人的工作原理探究

时间：2019-07-01 11:10:09 所属分类：智能科学技术 浏览量:

【摘 要】目前，家用智能扫地机器人在普通家庭得到了较为广泛的使用，受到了广大用户的欢迎。本文对家用智能扫地机器人的工作原理进行了分析，并结合其实际应用情况，分析其应该过程中存在的问题，最后提出相应的改进对策。这对于未来家用智能扫地机器人性能

　　【摘 要】目前，家用智能扫地机器人在普通家庭得到了较为广泛的使用，受到了广大用户的欢迎。本文对家用智能扫地机器人的工作原理进行了分析，并结合其实际应用情况，分析其应该过程中存在的问题，最后提出相应的改进对策。这对于未来家用智能扫地机器人性能的完善具有重要的意义。

　　【关键词】家用智能扫地机器人;工作原理;问题;改进建议

　　1 家用智能扫地机器人介绍

　　随着技术的不断发展，各种新型的设备不断涌现处理，智能扫地机器人也得以出现。 最初，智能扫地机器人在欧美国家得到大范围的应用。 近年来，随着经济的发展，智能扫地机器人在我国的使用范围也在不断扩大。 所谓智能扫地机器人，又可以称为自动打扫机、智能吸尘器、机器人吸尘器等，这也是当前智能家居电器的重要组成部分。 它主要应用人工智能，自动在房间内进行地板清理工作。 智能扫地机器人多采用刷扫和真空的形式，先将地面的杂物通过机器的吸力，纳入到垃圾收纳盒之内，从而进行地面的清理工作。智能扫地机器人的机身是一种无线的机器，这种机器为圆盘形。

　　利用自身所带的蓄电池，智能扫地机器人可以利用遥控器或者控制面板进行操控。 用户在使用之前，就可以预约打扫。智能扫地机器人的前段设有感应器，能够对前方的障碍物进行迅速准确的检测。 智能扫地机器人的线路已经被厂家设定好，遇到障碍物可以自行拐弯，并有规划地开展室内清扫工作。就目前来说，智能扫地机器人主要有如下几种类型：①单吸口式的扫地机器人。 这种扫地机器人能够有效地应对地面的浮灰，但是对于那些静电吸附的灰尘来说，清扫效果 不佳。 ②中刷对夹式的扫地机器人。 这种机器人能够有效地清除大颗粒物，对毛毯的清除效果也较好，但是对于地面微尘的处理效果不理想。 这种机器人的清扫多是通过胶刷和毛刷进行清扫。 ③升降 V 刷清扫系统，这种系统能够更好地贴合地面，从而将静电吸附的灰尘很好地收集起来。 当然，性能越好，价格越高。

　　2 家用智能扫地机器人的工作原理

　　家用智能扫地机器人之所以能够如此方便的工作， 其工作原理如下：智能机器人采用红外线传感原理进行方向控制，当然部分低端的机器人也采用超声波仿生技术。 相比来说，红外线传感的技术成本较低， 但是这种技术的应用对环境的要求较高。 也就是说，这种技术在那些浅色物体上的反馈不够灵活。 长期使用过程中，机器人的红外线也会对屋内家具造成一定的影响，家具可能会掉漆等。 而超声波仿生技术也不具有这些问题，该种技术的灵敏度相对较高，能够有效地侦查方位，但是该种技术的应用成本较高， 也导致扫地机器人的价格较高，难以在市面大范围流通。从总体上来说， 智能扫地机器人是采用微电脑进行系统控制的。 扫地机器人的底部有三个清扫刷，主要通过区域的滚动进行屋内清洁。 一般来说，扫地机器人的机身相对小巧，因此它可以灵活通过各个地区，包括床下、沙发底下等难以清洁的地区。扫地机器人还具有智能避开障碍的功能。一旦发生碰撞，扫地机器人就可以产生记忆，从而形成室内地图区域。 下次清扫过程中，扫地机器人就可以按照上次的地图记忆，防止再次碰撞。新形势下，智能扫地机器人已经走入普通家庭。 智能化的扫地机器人不仅能够实现语音控制， 还能够实现远程红外线操控，给用户更为人性化的清扫体验。

　　3 家用智能扫地机器人工作过程中存在的问题

　　虽然智能扫地机器人的应用优势明显， 有效地解决了用户的清扫负担。 但是，就目前来说，智能扫地机器人的应用过程中也存在一定的问题。

　　(1)智能扫地机器人的清扫区域还不够全面。 目前的智能扫地机器人都已经设定具有特定区域的清扫功能。 这也就是前文所说的红外线传感器技术，这种技术的应用成本较低，但是技术应用过程中缺陷明显。 机器人的使用过程中，其特定的发散口就会发出射线， 移动过程中， 射线碰到一些深色的物体，就会反馈到系统内部的微电脑。 之后，机器人的记忆面板上就会形成一定的记忆，并选择转弯，对其他区域清扫。 但是，就实际家庭生活来说，很多物体的摆放可能会显得较为杂乱，而家具的颜色也是深浅不一，加之室内物体形状不一，红外射线难以科学合理的反射回来。 这样一来，机器人的清扫区域可能被划归开来，部分区域就难以被清扫。

　　(2)智能机器人对不规则和柱形物体会产生一定的破坏作用。 在实际清扫过程中，智能扫地机器人碰到障碍物就会自动进行回避。 回避工作可以分为完全规避和缓冲规避两部分。智能扫地机器人如果利用超声波仿生技术， 就可以有效地规避各种障碍。 但是，前文论述中提到，超声波仿生技术的应用成本不高，总体应用范围不够广泛。 因此，目前家庭使用的大部分扫地机器人应用的是红外线技术， 这种技术只限于各种实心不规则的障碍物;对于那些非实心的物体，如各种不规则物体，系统的识别相对困难。 因此，扫地机器人的工作过程中很容易会碰到桌角，造成一定的破坏。

　　(3)智能扫地机器人对各种大颗粒的物质清扫力度不够。智能扫地机器人的吸附能力相对较强， 能够将各种普通的灰尘有效地清洁起来。 但是，机器人有一定的限制，吸尘口径相对偏小， 而且扫地机器人的滚刷的毛也是螺旋状的。 这样一来，一些大颗粒的物质就难以吸入，会影响清扫的清洁度。

　　4 家用智能扫地机器人存在问题的应对方案

　　针对上文中家用智能扫地机器人应用过程中存在的问题，相关人员应该注意完善应对方案：

　　(1)要完善单片机控制器。 例如，机器人可以采用低电压的处理器，这种处理器的系能较高，能够进行反复的擦除。 以 AT89C51 为例，这种单片机的灵活度较高，应用成本较低，因此可以嵌入到系统内进行使用。 这种单片机的使扫地机器人的运行路径，并合理设定各种记忆路线，逐步进行各种清洁活动，也能够有效地规避重复劳动。

　　(2)采用新型材料外壳。 由于家用扫地机器人应用过程中可能会对家中物品造成一定的损坏， 因此可以优化机器人的外壳。 机器人可以利用半包式的软胶外体，能够有效地减缓对物体造成的损坏。 另外，建议在机器人的机身使用可塑形及软碰撞型的防撞板，防止对不规则物体表面造成损坏。

　　(3)要采用大口径的清扫齿轮。 家用扫地机器人的口径较小，齿轮密度较大，因此大颗粒物体很难清除。 针对此问题，智能扫地机器人可以配置大口径的吸尘口。 由于这种大口径占地较大，因此可以利用短细流通管道直接导入吸尘盒，之后对机器人进行定期维护。 总之，相关技术人员要加快技术研发，从而提升扫地机器人的性能，给用户更好地使用体验。

　　5 结 论

　　家用智能扫地机器人的使用能够帮助用户解决各种清扫难题，受到广大用户的欢迎。 家用扫地机器人是基于红外线和超声波仿生技术之上的，能够自动进行清扫工作。 但是，由于各种因素的限制， 家用扫地机器人的应用过程中存在不少问题。 本文针对这些问题，也提出了相应的应对方案。 随着时代的发展和技术的不断进步，智能扫地机器人的性能更为完善，能够为用户提供更多的便利， 也能够向着更加智能化的方向发展。

　　参考文献

　　[1]郑玉华.典型机械(电)产品构造[M].北京：科学出版社，2014.

　　[2]邓英剑，杨冬生.公差配合与测量技术(第 2 版)[M].北京：国防工业出版社，2018.

　　[3]贺红林，赵淳生.机器人的超声电机驱动及其控制研究[J].压电与声光，2015(27).

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