象。考虑到安全因素,扫地机器人必须对人及家庭物品等不构成任何危害,同时扫地机
器人还必须具备自我保护的能力。
随着近年来计算机技术、人工智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅速发展,
扫地机器人控制系统的研究和开发己具备了坚实的基础和良好的发展前景。扫地机器人
的控制与工作环境往往是不确定的或多变的,因此必须兼顾安全可靠性、抗干扰性以及
扫地度。用传感器探测环境,分析信号,以及通过适当的建模方法来理解环境,具有特
别重要的意义。近年来对智能机器人的研究表明,目前发展较快并且对扫地机器人发展
影响较大的关键技术是:路径规划技术、传感技术、吸尘清扫技术、电源技术等。
① 路径规划技术
扫地机器人的路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息,按照某种优化指
标,在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径,并实现所需清扫区域完全
路径覆盖。按机器人工作环境不同可分为静态结构化环境、动态己知环境和动态不确定
环境,按机器人获取环境信息的方式不同可以分为基于模型的路径规划和基于传感器的
路径规划。根据机器人对环境信息知道的程度不同,可以分为两种类型:全局路径规划
和局部路径规划。常用的环境建模的主要方法有:可视图法、自由空间法、栅格法、势
场法等。与其它移动机器人相比较,扫地机器人作业环境和作业任务相对简单,机器人
要实现自主路径规划、控制和作业并不困难。
② 传感技术
扫地机器人在工作时需要实时地检测自身状态信息和收集外界环境息,以控制自身
状态、建立环境地图、自主导航和定位,进行路径规划,感知作业对象的状态,检查扫
地效果等。通常采用的传感器分为内部传感器和外部传感器。其中内部传感器有:编码
器、线加速度计、陀螺仪、磁罗盘等。其中编码器用于确定当前机器人的位置,线加速
度计获取线加速度信息,进而得到线加速度和位置信息:陀螺仪用以得到机器人的姿态
角、运动方向和转动时运动方向的改变等绝对航向信息。外部传感器有:视觉传感器、
超声波传感器、红外传感器、接触和接近传感器。视觉传感器采用 CCD 摄像机进行机
器人的视觉导航与定位、目标识别和地图构造等;超声波传感器测量机器人工作环境中
障碍物的距离信息和地图构造等。红外线传感器一般采用红外接近开关探测机器人工作
环境中的障碍物以避免碰撞。使用时,往往需要多传感器同时工作并进行数据融合才能
获得精确的信息以确定机器人的工作状态。
③ 吸尘、清扫技术
目前采用的扫地机器人有两类:真空扫地机器人和气流滤尘器。真空扫地机器人是
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