掃地機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用

盧威斌 馬朝鵬 劉澤寅 曹滿義

摘 要： 掃地機(jī)器人作為一種傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展下衍生出的一種服務(wù)類機(jī)器人，由于它的方便性以及價(jià)格的適中性，開始慢慢的走進(jìn)許多人的家庭中，扮演著一個(gè)不可或缺的角色。本文將介紹掃地機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 掃地機(jī)器人；服務(wù)類機(jī)器人；發(fā)展及應(yīng)用

一掃地機(jī)器人的背景

1.1 掃地機(jī)器人的出現(xiàn)

人類的科學(xué)技術(shù)在不斷的更新?lián)Q代，不止休的發(fā)展，機(jī)器人也開始出現(xiàn)在我們生活著，并且服務(wù)著我們。隨著各種新型材料的出現(xiàn)、傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們關(guān)心的已經(jīng)不是普普通通一日三餐，而是如何提高生活的品質(zhì)[1]。在這個(gè)時(shí)候，服務(wù)類機(jī)器人開始出現(xiàn)在市場(chǎng)上，為人類的生活提供了便捷性。掃地機(jī)器人屬于服務(wù)類機(jī)器人的一種，在繁重的家務(wù)中能夠解放人類的雙手，自動(dòng)的清理地面，打掃衛(wèi)生。掃地機(jī)器人是現(xiàn)代科技發(fā)展下的產(chǎn)物，代表著機(jī)器人在不斷的走進(jìn)我們生活中，并且開始服務(wù)我們。隨著掃地機(jī)器人的出現(xiàn)，我們?cè)僖膊挥眯臒┘彝ゴ驋哌^程中的“掃地”這項(xiàng)工作，因?yàn)闄C(jī)器人在某些時(shí)候能夠代替人類完成某項(xiàng)日常工作，甚至有時(shí)候?qū)?huì)比人類完成的更好。最重要的是，掃地機(jī)器人的價(jià)格也是大眾可以接受的價(jià)位，這樣一來，在眾多的服務(wù)類機(jī)器人中，掃地機(jī)器人的需求量將會(huì)是最大的。

1.2什么是掃地機(jī)器人

因?yàn)閽叩貦C(jī)器人可以掃地過程中解放人累勞動(dòng)力，讓人不用直接參與到掃地這項(xiàng)工作中，可以在它工作的時(shí)候在一旁偷懶，所以掃地機(jī)器人又被稱為懶人掃地機(jī)。同時(shí)它又擁有一定的人工智能，能夠自動(dòng)的對(duì)地面吸塵，可以對(duì)房間大小、家俱擺放、地面清潔度等因素進(jìn)行檢測(cè)，并依靠?jī)?nèi)置的程序，制定合理的清潔路線，所以這就是它也能被稱為機(jī)器人的原因[2]。它的結(jié)構(gòu)組成由：清潔系統(tǒng)（單吸口式、中刷對(duì)夾式和升降v刷式）、偵測(cè)系統(tǒng)（紅外線感應(yīng)和超聲波仿生技術(shù)）、基本配線、排氣過濾網(wǎng)[2]。

二掃地機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

掃地機(jī)器人由于市場(chǎng)需求量十分巨大，因此其中包含的商機(jī)也不容小視。美國、歐洲、日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在這一方面投入了大量的人力物力，研發(fā)出許多性能強(qiáng)大的掃地機(jī)器人[3]。

2.1 國外發(fā)展

家電公司伊萊克斯在2002年推出的三葉蟲智能掃地機(jī)器人，作為世界上第一款量產(chǎn)的智能掃地機(jī)器人，讓人們開始明白，原來掃地也可以如此高科技。它的外觀采用圓餅形設(shè)計(jì)，材料選用塑料外殼，利用單片機(jī)來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。在偵測(cè)系統(tǒng)中它所采用的的是超聲波仿生技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是模仿蝙蝠發(fā)出超聲波，在遇到障礙是能夠自動(dòng)躲開[4]，。在此之后，越來越多的的公司開始著手研發(fā)掃地機(jī)器人。其中較為標(biāo)志性的就是美國的 Neato開發(fā)的Neato XV-21和機(jī)器人巨頭 Irobot 公司最新推出的掃地機(jī)器人 Roomba 980。

Neato XV-21：世界上第一個(gè)采用智能激光制導(dǎo)系統(tǒng)的商用掃地機(jī)器人，它利用激光掃描進(jìn)而生成房間內(nèi)部的3D圖像，然后在每次的工作時(shí)，會(huì)不斷更新地圖。運(yùn)動(dòng)軌跡采用“s”型路線，在無碰撞的前提下，還能對(duì)房間內(nèi)的90%面積進(jìn)行仔細(xì)清理。

Roomba 980：它采用 iAdapt 2.0 視覺實(shí)時(shí)定位建模技術(shù)，在清掃房間的同時(shí)能夠繪制房間內(nèi)的地圖，并且精準(zhǔn)避開障礙物。與此同時(shí)，它還能自動(dòng)的定位自己在房間的位置，可以避免重復(fù)清理同一塊區(qū)域。最重要的一點(diǎn)是它加入了物聯(lián)網(wǎng)的概念，可以在手機(jī)APP上對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。

2.2 國內(nèi)發(fā)展

相對(duì)于國外的發(fā)展水平，國內(nèi)的掃地機(jī)器人的研究因?yàn)槠鸩捷^晚，所以還無法與國外比肩。但由于國外技術(shù)的引進(jìn)以及國內(nèi)科技的快速發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)的掃地機(jī)器人也有一些優(yōu)秀產(chǎn)品。比較有標(biāo)志性的是2004 年重慶大學(xué)智能科學(xué)技術(shù)研究室與寧波波朗電器股份有限公司合作開發(fā)室內(nèi)清潔機(jī)器人，最新開發(fā)的 BL001 。它能沿墻壁行走清潔地面，在它的左右兩側(cè)都有紅外傳感器來來對(duì)兩側(cè)的障礙物進(jìn)行探測(cè)，在行進(jìn)過程中可以有效的避開障礙物。在電量不足的時(shí)候，還能自動(dòng)的回到充電座進(jìn)行充電。

除此之外，國內(nèi)還有許多的品牌的掃地機(jī)器人在市面上很受歡迎，比如浦桑尼克藍(lán)天 S、科沃斯 DT85G、福瑪特 ZJ-C1和小米的米家掃地機(jī)器人，它的功能強(qiáng)大，包括非接觸式、超聲波式、紅外線技術(shù)、無線遙控，自動(dòng)定位等技術(shù)[3]。

總的來說，掃地機(jī)器人的發(fā)展離不開幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)的發(fā)展：傳感器技術(shù)、室內(nèi)定位技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、吸塵技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)[5]。

2.3 未來期望

掃地機(jī)器人雖然因其自身的方便性以及智能化，在投入市場(chǎng)后就收獲巨大利益，但是仍有一些方面還有待改進(jìn)。

（1）掃地機(jī)器人的價(jià)格降低的同時(shí)質(zhì)量需要上升。雖然掃地機(jī)器人的價(jià)格大部分都是可以接受的，但是低價(jià)的掃地機(jī)器人由于價(jià)格的低廉，但它的用戶體驗(yàn)感卻是極差，甚至是有一些“笨”。高智能的掃地機(jī)器人有因?yàn)榧夹g(shù)成本的高昂而價(jià)格讓大部分人難以接受。所以說，如何降低技術(shù)成本是未來掃地機(jī)器人需要考慮的一個(gè)重要問題。

（2）掃地機(jī)器人的功能需要增加。現(xiàn)在的掃地機(jī)器人單純只是掃地機(jī)器人，所以注定某些粘附在地面的臟污它還沒辦法清理，這個(gè)時(shí)候就需要考慮，能否讓掃地機(jī)器人兼顧“掃”和“拖”兩個(gè)功能。

（3）掃地機(jī)器人的續(xù)航能力需要提高。因?yàn)楝F(xiàn)在的電池技術(shù)的局限性，大部分的掃地機(jī)器人都繞不開電量不耐用這個(gè)問題，而電量略微足一些的掃地機(jī)器人又因?yàn)橹亓刻蠖植环奖恪ｋm然有著自動(dòng)回沖功能，但充電所耗費(fèi)的時(shí)間是漫長的。

三掃地機(jī)器人的應(yīng)用

掃地機(jī)器人顧名思義就是一類以掃地為主要工作任務(wù)的服務(wù)型機(jī)器人。掃地機(jī)器人大多數(shù)情況都是用于家里、辦公室以及計(jì)算機(jī)教室等較為干凈的場(chǎng)所，能有效清潔一些木地板、瓷磚、大理石、地毯、毛毯、水泥地等，但是由于掃地機(jī)器人的行動(dòng)的局限性，我們一般把它用在平整無凹凸物的地面。[6]

總結(jié)

掃地機(jī)器人的未來發(fā)展是不可限量的，而隨著科技的發(fā)展下，服務(wù)類機(jī)器人走進(jìn)我們生活是無法阻止的。掃地機(jī)器人作為需求量最大的一款產(chǎn)品，它的商機(jī)無限，就現(xiàn)在而言，掃地機(jī)器人占據(jù)了服務(wù)類機(jī)器人的市場(chǎng)總額的一大部分。它的智能化水平的不斷提高，功能的不斷完善，能讓用戶有著更好的使用體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙航、劉玉梅、卜春光、李艷杰、劉博.掃地機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及展望.信息與電腦.2016，12.

[2]李俊.掃地機(jī)器人的選擇技巧.大眾用電.2018.02.

[3]孫曉雪.趙玉山.掃地機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)研究.科技資訊.2017，28.

[4]柴劍.智能掃地機(jī)器人技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[5]姚偉.自主吸塵機(jī)器人的“基于行為”設(shè)計(jì).遼寧工程科技大學(xué).2008.

[6]掃地機(jī)器人的應(yīng)用范圍有哪些.百度知道.