智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的研究和發(fā)展

羅萬

隨著現(xiàn)代科學(xué)的不斷發(fā)展和社會(huì)生活節(jié)奏的不斷加快。人們在繁重的工作情況下，對于日常工作的重視程度不斷的降低，人們迫切的需求從繁重的日常事物中脫身出來，去進(jìn)行別的有創(chuàng)造價(jià)值的工作。這是基于這樣一種需求現(xiàn)狀，在結(jié)合現(xiàn)代智能的發(fā)展下，人工智能室內(nèi)清潔機(jī)器人被人廣泛的研究和實(shí)現(xiàn)無人控制下的自動(dòng)工作方式，從很大程度上來說，智能機(jī)器人對自動(dòng)化發(fā)展的要求越來越高，也越來越深刻。在本文中筆者就對智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的研究和發(fā)展進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】智能型；室內(nèi)清潔機(jī)器人；研究；發(fā)展

1 智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人

對于智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人而言，其主要的結(jié)構(gòu)包括：控制結(jié)構(gòu)、移動(dòng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境感知系統(tǒng)、智能清潔系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，在傳感技術(shù)的支持下，智能型室內(nèi)自主清潔機(jī)器人的發(fā)展基礎(chǔ)得到了保障。對于現(xiàn)代智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人而言，其在外界環(huán)境的感知上，主要還是依靠著現(xiàn)代傳感器技術(shù)，就目前而言較為常用的傳感技術(shù)有：超聲波傳感器、紅外傳感器、碰撞與接近傳感器等等。對于智能型室內(nèi)機(jī)器人的移動(dòng)結(jié)構(gòu)而言，其是智能型清潔機(jī)器人的本體，現(xiàn)如今的智能型清潔機(jī)器人主要有輪式、步進(jìn)式等等，對于輪式而言，其在平整的地面上移動(dòng)時(shí)較為順暢，但是在不平整結(jié)構(gòu)上就會(huì)顯得比較的吃力。在職能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的智能清潔系統(tǒng)上，現(xiàn)在的智能清潔系統(tǒng)主要有，吸塵式、噴水式、地板刷式。這不同形式的清潔方式對智能型清潔機(jī)器人的要求也各不相同，而且其操作原理也有著很大的差異。就目前而言，較為主要的是吸塵式的清掃系統(tǒng)，隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的核心技術(shù)也在不斷改良。

2 智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的原理

對于智能型清潔機(jī)器人而言，本文主要以智能型吸塵機(jī)器人為例。對于智能型吸塵機(jī)器人而言，其主要是利用了超聲波測距的原理方式，通過向前方發(fā)射超聲波脈沖段，從而方面接收返回聲波脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對障礙物的良好判斷。以單片機(jī)為核心的智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人，其對超聲發(fā)射和接收上能夠?qū)崿F(xiàn)選通控制，在接收信號(hào)的同時(shí)就能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的判斷，在驅(qū)動(dòng)器的選擇和設(shè)置問題上，主要包括了兩步進(jìn)電機(jī)和帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪。在這兩種驅(qū)動(dòng)器的保障下，能夠?qū)崿F(xiàn)對一定障礙物的躲避。

2.1 智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的測距原理

正如上文中我們提到的，智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人在測距上主要采用的是超聲波測距方式，通過以超聲波能夠在一定頻率范圍中實(shí)現(xiàn)恒定速率傳播的特性，根據(jù)在不同介質(zhì)下的反射不同的這一現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了以超聲波來進(jìn)行發(fā)射波和反射波的間隔測量，從而實(shí)現(xiàn)測距的目的。其主要計(jì)算公式為：s=v×t/2

2.2 路徑選擇原理

對于智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人而言，其在超聲波探頭上都有一個(gè)發(fā)射和接受的空間范圍。所以測量的時(shí)候必然會(huì)出現(xiàn)盲目因此，傳感器的選擇需要結(jié)合一定的尺寸分布，要保障再設(shè)計(jì)上能夠更可能的降低死角。在傳感器測量的范圍上，需要結(jié)合整個(gè)智能清潔機(jī)器人所必要的經(jīng)過路徑，同時(shí)要需要根據(jù)盲目的落在位置和測量位置范圍。

2.3 智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)

對于智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人而言，其在驅(qū)動(dòng)的組成問題上是有四個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)來進(jìn)行控制的，在吸塵器的前輪運(yùn)動(dòng)過程中，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，逐漸的擺脫了傳統(tǒng)雙輪式的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行了平面軸的建設(shè)和設(shè)計(jì)，在降低復(fù)雜性的結(jié)構(gòu)同時(shí)，提升了智能型室內(nèi)機(jī)器人的靈活性能提升。在提高靈活性的基礎(chǔ)上，通過對步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)的速度調(diào)整和脈沖信號(hào)的反饋與處理能力。在差速方式下，實(shí)現(xiàn)了多方位多角度的智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，對于這個(gè)吸塵器而言，要想實(shí)現(xiàn)智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人在任何半徑下的任意隨度調(diào)轉(zhuǎn)，就需要對前后輪的反向運(yùn)動(dòng)問題進(jìn)行嚴(yán)格的掌控，要保障在反向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑，并且在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)速度的單片機(jī)程序控制，從而保障智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定和高效。

3 總結(jié)

就目前而言，現(xiàn)代智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人可謂是為人們的日常家庭清潔工作提供了較好的便利，但是在智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的降噪和靜音問題上還需要進(jìn)一步的提升，很多智能型清潔機(jī)器人的聲音較大，是影響智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的發(fā)展。對于現(xiàn)代的機(jī)器人服務(wù)理念而言，智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人就目前而言，還是一種新型的產(chǎn)品，在智能型室內(nèi)清潔節(jié)氣人的吸塵的清掃安排上還需要對其進(jìn)行完善，如果能夠?qū)崿F(xiàn)智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的低價(jià)格發(fā)展，那么就一定會(huì)使得智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人的快速普及和發(fā)展。

在現(xiàn)階段，智能室內(nèi)清潔機(jī)器人的核心技術(shù)和性價(jià)比的不斷發(fā)展下，在現(xiàn)有條件需要對智能型室內(nèi)清潔機(jī)器人進(jìn)行低價(jià)格發(fā)展，從而保障能夠讓這種新型的高科技能夠快速的形成客觀市場和經(jīng)濟(jì)。

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作者單位

哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院 黑龍江省哈爾濱市 150025