保潔機器人價格

家庭清潔機器人的關鍵技術

家庭清潔機器人的關鍵技術吸塵機器人系統通常由四個部分組成:移動機構、感知系統、控制系統和吸塵系統。移動機構是吸塵機器人的主體,決定了吸塵器的運動空間,一般采用輪式機構。感知系統一般采用超聲波測距儀、接觸和接近覺傳感器、紅外線傳感器和CCD攝像機等。隨著近年來計算機技術、人工智能技術、傳感技術以及移動機器人技術的迅速發展,吸塵機器人控制系統的研究和開發已具備了堅實的基礎和良好的發展前景。吸塵機器人的控制與工作環境往往是不確定的或多變的,因此必須兼顧安全可靠性、抗干擾性以及清潔度。用傳感器探測環境、分析信號,以及通過適當的建模方法來理解環境,具有特別重要的意義。近年來對智能機器人的研究表明,對于工作在復雜非結構環境中的自主式移動機器人,要進一步提高其自動化程度,主要依靠模式識別及障礙物識別、實時數據傳輸及適當人工智能方法,還需要進一步開發全局模型,從而為機器人獲取全局信息。目前發展較快、對吸塵機器人發展影響較大的關鍵技術是:傳感技術、智能控制技術、路徑規劃技術、吸塵技術、電源技術等。

2.1 傳感技術

為了讓吸塵機器人正常工作,必須對機器人位置、姿態、速度和系統內部狀態進行監控,還要感知機器人所處工作環境的靜態和動態信息,使得吸塵機器人相應的工作順序和操作內容能自然地適應工作環境的變化。

通常采用的傳感器分為內部傳感器和外部傳感器。其中內部傳感器有:編碼器、線加速度計、陀螺儀、磁羅盤等。其中編碼器用于確定當前機器人的位置,線加速度計獲取線加速度信息,進而得到線加速度和位置信息;陀螺儀測量移動機器人的角度、角速度、角加速度以得到機器人的姿態角、運動方向和轉動時運動方向的改變等絕對航向信息。外部傳感器有:視覺傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、接觸和接近傳感器。視覺傳感器采用CCD攝像機進行機器人的視覺導航與定位、目標識別和地圖構造等;超聲波傳感器測量機器人工作環境中障礙物的距離信息和地圖構造等。紅外線傳感器大多采用紅外接近開關來探測機器人工作環境中的障礙物以避免碰撞。接觸和接近覺傳感器多用于避碰規劃。

2.2 路徑規劃技術

吸塵機器人的路徑規劃就是根據機器人所感知到的工作環境信息,按照某種優化指標,在起始點和目標點規劃出一條與環境障礙無碰撞的路徑,并且實現所需清掃區域的合理完全路徑覆蓋。機器人路徑規劃研究開始于20世紀70年代,目前對這一問題研究仍舊十分活躍。其主要研究內容按機器人工作環境不同可分為靜態結構化環境、動態已知環境和動態不確定環境,按機器人獲取環境信息的方式不同可以分為基于模型的路徑規劃和基于傳感器的路徑規劃。

對運動規劃問題,目前有具體的解析算法。但由于解析算法牽涉到復雜的橢圓積分問題,實現起來依然具有相當的難度。根據機器人對環境信息知道的程度不同,可以分為兩種類型:環境信息完全知道的全局路徑規劃和環境信息完全未知或部分未知,通過傳感器在線地對機器人的工作環境進行探測,以獲取障礙物的位置、形狀和尺寸等信息的局部路徑規劃。全局路徑規劃包括環境建模和路徑搜索策略兩個子問題。其中環境建模的主要方法有:可視圖法(V-Graph)、自由空間法 (Free Space Approach)和柵格法(Grids)等。

2.3 吸塵技術

真空吸塵器是由高速旋轉的風扇在機體內形成真空從而產生強大的氣流,將塵埃和臟物通過吸口吸入機體內的濾塵袋內。吸塵系統包括濾塵器、集塵袋、排氣管以及其他一些附件。其吸塵能力取決于風機轉速的大小。最近,澳大利亞Jetfan公司又開發出采用新原理的氣流濾塵器。這個吸塵器是一個全封閉系統,既無外部氣體吸入,也無機內氣體排除,所以就無需濾塵器、集塵袋、排氣管等附件。其原理是利用附壁效應去形成低壓渦流氣體,最后將沉渣截留于吸塵器內的渦流腔內。在英國Dyson公司最近推出的DC06型智能吸塵器中就采用了這種技術。

2.4 電源技術

移動電源在吸塵機器人中的地位十分重要,可以說是它的生命源。移動電源需要同時滿足吸塵機器人的多種能源需要,如為移動機構提供動力,為控制電路提供穩定的電壓和為吸塵操作模塊提供能源等。在這一領域,一般采用化學電池作為移動電源。理想的電源應該能夠在放電過程中保持恒定的電壓、內阻小以便快速放電、可充電以及成本低等。但實際上沒有一種電池可同時具備上述優點,這就要求設計人員選擇一種合適的電池,盡可能增加吸塵機器人的不間斷工作時間。


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