掃地機器人設(shè)計方案-wenkub
2023-05-10 01:30:52 本頁面
【正文】 術(shù)都有重要意義。本文設(shè)計的智能掃地機器人定位系統(tǒng)采用航跡推算方法。因此慣性傳感器不適于長時間的精確定位。航跡推算定位技術(shù)的關(guān)鍵是測量出移動機器人在一個較短單位時間間隔的運動距離，以及在這段時間內(nèi)移動機器人航向轉(zhuǎn)過的角度。2. 掃地機器人的技術(shù)指標綜合考慮經(jīng)濟型和先進性的原則，參考淘寶網(wǎng)在售產(chǎn)品，我選擇了一款掃地機器人以作對比。掃地機器人，又稱自動打掃機、智能吸塵、機器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內(nèi)完成地板清理工作。目前對機器人的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出專業(yè)化和系統(tǒng)化，一些信息學(xué)、電子學(xué)方面的先進技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于機器人領(lǐng)域。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。收入水平的不斷提高使得人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，高品質(zhì)的生活首先要保證居住環(huán)境的干凈衛(wèi)生，因此大家渴望找到一種機器人，能夠智能的打掃房間衛(wèi)生。機器人作為人類20世紀最偉大的發(fā)明之一，在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機器人可謂無所不在。目前機器人行業(yè)的發(fā)展與30年前的電腦行業(yè)極為相似。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。該產(chǎn)品采用革命性清掃系統(tǒng)，真空龍卷大吸力（普通機器人的5倍），無毛刷設(shè)計，首創(chuàng)滾筒吸取器，將適配器與座充合二為一（簡約、美觀而且不占空間），零部件高度模塊化，可自由拆卸更換，垃圾盒、獨立濾網(wǎng)倉方便抽取和清理。陀螺儀和加速度傳感器是常用的測量角速度和加速度的工具，對加速度和角速度進行二重積分，即可解出機器人移動的距離以及轉(zhuǎn)過的角度，再根據(jù)航跡推算的基本算法，與初始位置進行相對計算，求得移動機器人的位坐標，這就是基于慣性器件的航跡推算定位法。智能掃地機器人的在室內(nèi)的運動可以近似看做在地平面上的二維運動，機器人的起始位置和所有時刻的位移如果已知，則可以通過起始位置上對每一個時間間隔的位移向量求和就可以計算機器人的位置，即機器人航跡推算定位的基本原理。與其他方案相比其優(yōu)勢在于以下幾點：定位功能實現(xiàn)不需要借助外部傳感器，定位穩(wěn)定性不引入外界因素；理論上不存在定位盲區(qū)，適合清掃任務(wù)的復(fù)雜地形；累進誤差是在時間上的累加，清掃任務(wù)每次時間不會超過45分鐘，誤差控制在可以接受的范圍內(nèi)；節(jié)省硬件成本，有利于控制產(chǎn)品價格或者增厚利潤。與路徑規(guī)劃概念相對的還有隨機路徑行進，即指機器人以隨機嘗試的方式覆蓋空間，當然效率和質(zhì)量不如規(guī)劃方法。這是由于智能掃地機器人的應(yīng)用環(huán)境特點決定的:環(huán)境的不確定性，即大部分區(qū)域為靜態(tài)，局部地區(qū)為動態(tài)。所謂隨機覆蓋法，并非是指機器人毫無章法的在地板上隨機移動，換言之在工程操作中“隨機”也是一個難以達到要求，隨機覆蓋法是指機器人根據(jù)簡單的移動邏輯，如三角形、五邊形軌跡嘗試性的覆蓋作業(yè)區(qū)，如果遇到障礙，則執(zhí)行對應(yīng)的轉(zhuǎn)向函數(shù)。單元域分割法顧名思義，即是將整個作業(yè)區(qū)根據(jù)尺寸和障礙物位置等地形特征分割為若干不重合的單元域，在每個單元域內(nèi)單獨執(zhí)行覆蓋規(guī)劃，最后按照最優(yōu)邏輯順序鏈接各個區(qū)塊的方法。一個單元域完成覆蓋后，如果只有一個單元域相鄰，則以其為下一個覆蓋作業(yè)目標，如果有多個單元域則按照一定邏輯判選下一單元，如沒有未覆蓋的單元域則返回上一單元域直至有未覆蓋的子單元域。(2)不會對硬件和軟件上增加額外的負擔。(2)單元區(qū)域分割可以減少規(guī)劃任務(wù)量，化整為零減少軟件的緩存壓力。柵格地圖作為本機器人的地圖建立方案，主要原因有如下諸點：(1)柵格適合數(shù)字化，便于與規(guī)劃算法程序結(jié)合；(2)柵格地圖存儲的地形信息全面，為路徑規(guī)劃提供足夠數(shù)據(jù)；(3)柵格化地圖便于局部更新修改。運動部分采用三輪結(jié)構(gòu)（），保證了機身的穩(wěn)定性，后輪為一個萬向輪，前輪為兩個差動驅(qū)動輪，有兩個直流電機驅(qū)動，電機配套有光電編碼器。摒棄傳統(tǒng)滾刷設(shè)計，采用滾筒吸取器。全新定制的大功率吸塵馬達，全面提高吸塵動力，優(yōu)化清掃效率。邏輯輸入部分加入TLP5214光電隔離IC，更好的保護控制器；模塊最大輸入電壓為40V，單路峰值電流為3A，持續(xù)2
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