掃地機(jī)器人逐漸走入千家萬戶 ， 為我們的家居生活帶來了極大的便利 ， 一句話就能“吩咐”掃地機(jī)器人完成掃地甚至拖地的工作 。 別看掃地機(jī)器人個(gè)頭很小 ， 它的身上可謂是集合了眾多的科技創(chuàng)新 ， 涉及到機(jī)械、電子、控制、機(jī)器人甚至人工智能等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域 ， 多種科技協(xié)同才能完成看似簡(jiǎn)單的清潔工作 。 下面讓我們一起來了解一下掃地機(jī)器人身上的高科技吧 。
掃地機(jī)器人又稱為智能吸塵器或機(jī)器人吸塵器 ， 其系統(tǒng)可以分為四個(gè)模塊 ， 分別是移動(dòng)模塊、感知模塊、控制模塊和吸塵模塊 。 它多是利用毛刷并輔助吸塵來進(jìn)行清掃 。 內(nèi)部裝置有集塵盒 ， 將清掃的塵土和垃圾收集起來 。 隨著技術(shù)的成熟 ， 后來的掃地機(jī)器人身上還可以安裝清潔布 ， 在完成吸塵與清除垃圾后對(duì)地面進(jìn)行進(jìn)一步地清潔 。
機(jī)器人身上搭載著各種測(cè)距儀與傳感器 ， 這是機(jī)器人能夠感知外界環(huán)境、并能及時(shí)做出最優(yōu)決策的基礎(chǔ) 。 超聲波傳感器可以持續(xù)向外發(fā)射超聲波信號(hào) ， 接收器利用遇到障礙物時(shí)反射回來的信號(hào)判斷前方障礙物的大小和距離 。 紅外測(cè)距傳感器發(fā)射的是紅外信號(hào) ， 利用反射回的紅外信號(hào)的強(qiáng)度也可判斷出障礙物的距離 。 接觸式傳感器可以分為電感式、電容式、電位器式和霍爾式位移傳感器 ， 可以對(duì)空間的大小以及桌椅等的高度進(jìn)行測(cè)量 ， 以防止掃地機(jī)器人鉆入下面后出不來情況的發(fā)生 。 防碰撞傳感器可以通過光電開關(guān)實(shí)現(xiàn) ， 在碰撞過后及時(shí)做出反應(yīng) 。 防跌落傳感器一般置于掃地機(jī)器人下方 ， 多是利用超聲波測(cè)距來感知前方地面高度 ， 防止在樓梯上跌落 。
除此之外 ， 掃地機(jī)器人中還有常用的如防過熱傳感器、集塵盒滿檢測(cè)傳感器以及電子羅盤和陀螺儀等傳感器 。 這些傳感器擔(dān)負(fù)起機(jī)器人的眼睛、耳朵等功能 ， 對(duì)周圍環(huán)境以及自身模塊做到了如指掌 ， 從而能正常地工作 。
【掃地機(jī)器人身上的高科技 你都知道哪些？】掃地機(jī)器人中另一大關(guān)鍵技術(shù)就是其路徑規(guī)劃技術(shù) 。 路徑規(guī)劃的好壞決定了掃地機(jī)器人工作的效率 。 合理選擇沿邊清掃、集中清掃、隨機(jī)清掃和直線清掃等多種路徑清掃方案 ， 能夠遍歷所有的清掃區(qū)域并對(duì)較臟的區(qū)域適當(dāng)多次清掃 ， 是掃地機(jī)器人的基本功 。 最早的掃地機(jī)器人采用的是隨機(jī)碰撞的模式 ， 依據(jù)其搭載的傳感器 ， 通過多次的碰撞選擇出合適的路徑 。 這種方式效率比較低 。 隨著技術(shù)的發(fā)展 ， 更為準(zhǔn)確、高效的路徑規(guī)劃模式應(yīng)運(yùn)而生 。
激光測(cè)距式導(dǎo)航是利用機(jī)器人頂端搭載的可旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器進(jìn)行激光測(cè)距生成室內(nèi)地圖 ， 弄清楚墻壁以及家具的位置 ， 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑的規(guī)劃 。 首先 ， 我們需要在屋里建立起一個(gè)固定點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射裝置 ， 機(jī)器人可以通過這一基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定位 ， 再通過碰撞的方式建立起室內(nèi)地圖 ， 以方便清掃 。 圖像式測(cè)算導(dǎo)航系統(tǒng)首先利用頂部的攝像頭對(duì)全屋進(jìn)行巡航掃描 ， 結(jié)合紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)屋內(nèi)環(huán)境的精確建模 ， 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行導(dǎo)航和路徑規(guī)劃 。
本文由北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究專業(yè)副教授張忠寶進(jìn)行科學(xué)性把關(guān) 。
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