關于商用掃地機器人在企業(yè)中的節(jié)能應用研究

張 翼 何高飛 周國成 吳培敏

浙江國自機器人技術股份有限公司 浙江 杭州 310000

1 傳統(tǒng)企業(yè)清潔工作現(xiàn)狀

清潔骯臟的空間對于人類維持其生活質量是一項非常重要的任務。特別是在物流倉儲、工廠生產、高新科技企業(yè)和大型商場等地方,很容易受到灰塵和污染的污染,對清潔服務的需求極大,要求極高。傳統(tǒng)的企業(yè)清潔工作用的清潔工具就是塵推、拖把、清潔桶、清潔車等。依靠這種傳統(tǒng)清潔方式提供清潔服務,需要企業(yè)維持高頻率的清潔環(huán)節(jié),企業(yè)往往需要耗費較高的能源和成本。在實際工作過程中,不僅需要消耗大量的人力資源,而且,需要消耗較大的水資源和空間資源,并且清潔效果不佳。

2 商業(yè)掃地機器人的應用意義

2.1 較高的經濟效益

清潔機器人的發(fā)展可以追溯到15年前,從重型,大型和昂貴的工業(yè)清潔車到小型,輕量,低成本的清潔設備,清潔機器人涵蓋了清潔的大部分內容。除少數例外,大部分的商用掃地機器人專注于地板清潔,尤其是室內地板清潔,而不包括清潔建筑物的窗戶或外墻。在我國,商業(yè)清潔服務的費用估計每年約為300億元,而全國清潔服務市場的估計價值每年高達1000億元左右。[1]針對企業(yè)清潔工作的“痛點”,在商用掃地機器人投入使用后,不僅提高了企業(yè)清潔效率,而且有效減少了人工成本。

2.2 較高的社會效益

商用掃地機器人通過物聯(lián)技術、信息技術和網絡技術等,實現(xiàn)多機共聯(lián)、地圖共識、信息共享、分區(qū)共事,既能靈活自主規(guī)劃工作路線,達到同步高效清潔,又能識別障礙物,避免發(fā)生碰撞引起安全問題,形成互不干擾又互相合作的機器人協(xié)作場景,給企業(yè)帶來的清潔效益和節(jié)能效益,是人工清潔和傳統(tǒng)清潔設備所難以追趕的。

3 商用掃地機器人的節(jié)能應用

3.1 商用掃地機器人節(jié)能設計

未來商用掃地機器人需求的增長潛力是巨大的,在企業(yè)清潔工作中扮演重要角色。然而,在商業(yè)掃地機器人變得有效和流行之前,有許多問題需要解決。

首先,像機場或火車站這樣的大房間的清潔,單靠一個商用掃地機器人是無法有效地完成的。對于這樣的任務,有必要使用一些協(xié)作的機器人。然而,當使用多個機器人時,必須在機器人之間劃分必須清理的區(qū)域,每個機器人必須完全覆蓋它負責的區(qū)域,機器人之間必須避免碰撞。如果不能解決上述問題,極易造成資源的浪費。為此,在商用掃地機器人之間的區(qū)域劃分中,使用動態(tài)和分散的方法,將待清潔區(qū)域分成多邊形,通過協(xié)調機器人獨立規(guī)劃的軌跡,避免了機器人之間的沖突。每當兩個機器人之間的距離低于一定值時,它們就交換計劃軌跡的信息,并決定是否有碰撞的危險。如果檢測到可能的碰撞,它們會監(jiān)控自己的移動,如果必要的話,在某些軌跡段之間插入空閑時間,以避免碰撞。

其次,在開發(fā)更為節(jié)能減耗的商用掃地機器人時,需要考慮機器人清潔多層建筑的需求。具體來說,可在商用掃地機器人中采取可重配置平臺,該平臺具有在地板上導航以及自動檢測然后爬樓梯的能力。為此,該清潔機器人的操作框架將利用定制的深度卷積神經網絡(DCNN)和RGBD相機在3D預制地圖中定位樓梯,然后通過最大程度地覆蓋地板和樓梯的區(qū)域覆蓋范圍來規(guī)劃軌跡提出了多層環(huán)境。在構建3D地圖時,使用輪廓檢測算法根據DCNN從檢測到的樓梯的邊界在樓梯的第一步附近的3D點處識別樓梯位置。[2]機器人遵循計劃的軌跡清理地板,然后精確地到達樓梯位置以執(zhí)行爬升模式,同時清潔樓梯以到達下一層。所提出的方法在識別不同樓梯類型和第一步位置的存在方面具有很高的準確性。

3.2 商用掃地機器人節(jié)能測試

首先,實驗選取一塊3000m2的商用區(qū)域,分別采用傳統(tǒng)清潔方式和商用掃地機器人進行清潔服務,從清潔后的ATP、清潔用時、清潔效率和占用人力四個方面進行對比,比較兩種清潔方式的實際應用效果,所得結果以數理統(tǒng)計軟件SPSS22.1進行統(tǒng)計,以P<0.05表示有統(tǒng)計學意義。具體結果如表1所示:

表1 兩種清潔方式的實際應用效果比較表

其次,比較兩種清潔方式的成本,傳統(tǒng)清潔方式下,需要20名清潔工人,使用20臺吸塵器,電費成本277.2元/天,人力成本100000元/月;商用掃地機器人方式下,僅需要10名清潔工人,使用10臺商用掃地機器人,電費成本67.2元/天,人力成本50000元/月。由此可見,應用商用掃地機器人后,相比傳統(tǒng)清潔方式,每天節(jié)省電費210元,按照一年工作300天計算,每年節(jié)省電費63000元;每月節(jié)省人工50000元,每年節(jié)省600000元。

4 結論

綜上所述,應用商用掃地機器人效果更好、節(jié)能更少,值得在商業(yè)清潔服務中推廣使用。