【儀表網(wǎng) 儀表科普】 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。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、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)。