【正文】 (2)未來(lái)的吸塵機(jī)器人將向智能化和自主式發(fā)展 ,因此我們必須結(jié)合現(xiàn)有的基于自適應(yīng)控制、模糊邏輯、遺傳算法等的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制技術(shù) ,研究開(kāi)發(fā)出對(duì) 環(huán)境變化具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性、對(duì)環(huán)境障礙物具有安全可靠的防碰撞功能的智能運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制器 ,使吸塵機(jī)器人完成與人工操作質(zhì)量相同甚至更好的吸塵工作。隨著吸塵機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和性能價(jià)格比的不斷提高或改進(jìn) ,相信根據(jù)現(xiàn)有的軟硬件條件 ,未來(lái)幾年內(nèi)就會(huì)推出價(jià)格適中的全自動(dòng)吸塵機(jī)器人產(chǎn)品 ,進(jìn)而使吸塵機(jī)器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶 ,為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來(lái)可觀的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 雖然我的論 文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但是這里面的每一點(diǎn)資料，都有我的勞動(dòng)，讓我在本次設(shè)計(jì)中也學(xué)到了許多。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。根據(jù)環(huán)境的臟 20 潔程度 ,采用模糊邏輯等技術(shù)設(shè)計(jì)合理的吸塵時(shí)間以及相協(xié)調(diào)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度 ,確保滿意的吸塵效果。盡管目前國(guó)內(nèi)外在吸塵機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)方面已取得一定的成果 ,但成本過(guò)高和許多關(guān)鍵技術(shù) 問(wèn)題尚急待解決或提高 ,主要有以下幾個(gè)方面 : (1)目前 ,價(jià)格過(guò)高是嚴(yán)重影響吸塵機(jī)器人打入家電市場(chǎng)的主要因素 ,因此為了大幅度降低其成本 ,我們必須開(kāi)發(fā)專用運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)字處理芯片以及微型傳感器。 盡管目前價(jià)廉物美的吸塵器給人們 的清潔工作帶來(lái)了一定的便利 ,但過(guò)大的噪音依然讓大多數(shù)使用者望而卻步?，F(xiàn)在的自主吸塵機(jī)器人在行為上還處于“低級(jí)生物”的階段 ,環(huán)境感知能力有限 ,對(duì)路徑的規(guī)劃只是隨機(jī)的方 式或者是基于局部環(huán)境信息的規(guī)劃方式。燃料電池有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體電解質(zhì)燃料電池等，燃料電池體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、效率高、無(wú)污染，是一種非常好的清潔機(jī)器人用電源，但總的來(lái)說(shuō)，目前還處于研究開(kāi)發(fā)階段。 二次電池又叫蓄電池，有鉛酸電池、銀鋅電池、鎳鎬電池和鎳鋅電池等。作為機(jī)器人能源的一次電池要求能量密度高、自放電 少、可靠性高，一次電池有錳干電池、堿性錳電 池、鉀電池、汞電池、氧化銀電池等。對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)，摩擦所產(chǎn)生的熱量將通過(guò)箱體散發(fā)到周 圍空氣中去。?g ，中心距 ? ? 2 ??? zqma ㎜ ， 5822 ??mzd （ 4） 驗(yàn)算初設(shè)參數(shù) 蝸輪圓周速度 0 0 060 222 ??? nPdv m/s，選 ?K 值符合 滑動(dòng)速度 sin2 ?? ?vvs m/s，所選材料合適 蝸桿傳動(dòng)效率 ? ? ~ hh ? ，根據(jù) ?sv m/s，查表得 。 12 4 具體計(jì)算 初步估計(jì)機(jī)器的總重量為 10千克， g 取 ，則重力 G=10*=98N，采用 3輪運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，則每個(gè)輪子所受的力 F=G/3=98/3= 按橡膠在理想路面行走，則滾動(dòng)摩擦系數(shù) f=，滑動(dòng)摩擦系數(shù) μ= 則：滾動(dòng)摩擦阻力 Mf=F*f=*= 滑動(dòng)摩擦阻力 Ff=F*μ=*= 輪子半徑為 r=20mm 阻力矩 Tw=（ Mf+Ff） *r= 電機(jī)所需功率 w hnTP ??? 9550 式中： Tw= 由wnRV ?2? ? RVnw ?2? = ??? = r/min 取 hw= ???wP = w 輸出 功率hPP wd? cgr hhhh ??? 2 = 2 ?? = 則 ??dP w 考慮到機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎時(shí)要求其轉(zhuǎn)彎半徑為零，這樣就要求兩個(gè)和電機(jī)相連的輪子在轉(zhuǎn)彎時(shí)必須差速運(yùn)轉(zhuǎn)從而才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑為零。方案 1 中錐齒輪傳動(dòng)不如斜齒輪平穩(wěn)，同時(shí)錐齒輪所占的體積 較大，所以排除。 外形設(shè)計(jì) 根據(jù)家庭清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人應(yīng)該包括清掃機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)，其中清掃機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。在這一領(lǐng)域 ,一般采用化學(xué)電池作為移動(dòng)電源。這樣不妨與外界形成較高的壓差。按過(guò)濾材料不同又分：紙質(zhì)、布質(zhì)、 SMS、海帕（ HEPA 高效過(guò)濾材料）。調(diào)速器分手控、機(jī)控。這個(gè)吸塵器是一個(gè)全封閉系統(tǒng) , 既無(wú)外部氣體吸入 ,也無(wú)機(jī)內(nèi)氣體排除 ,所以就無(wú)需濾塵器、集塵袋、排氣管等附件。 真空吸塵器是由高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇在機(jī)體內(nèi)形成真空從而產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流 ,將塵埃和臟物通過(guò)吸口吸入機(jī)體內(nèi)的濾塵袋內(nèi)。但由于解析算法牽涉到復(fù)雜的橢 圓積分問(wèn)題 ,實(shí)現(xiàn)起來(lái)依然具有相當(dāng)?shù)碾y度。 吸塵機(jī)器人的路徑規(guī)劃就是根據(jù)機(jī)器人所感知到的工作環(huán)境信息 ,按照某種 優(yōu)化指標(biāo) ,在起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)規(guī)劃出一條與環(huán)境障礙無(wú)碰撞的路徑 ,并且實(shí)現(xiàn)所 需清掃區(qū)域的合理完全路徑覆蓋。 激光雷達(dá)是應(yīng)用較為廣泛的一種全局信息獲 取手段，可以進(jìn)行定位和環(huán)境建模，但是所提供的信息不全面，并且價(jià)格較高， 限制了其應(yīng)用范圍。根據(jù)采 集信息的種類可以分為內(nèi)傳感器和外傳感器。這種吸塵器實(shí)際上融合了移動(dòng)機(jī)器人和吸塵器技術(shù)，故稱為智能吸塵器或吸塵機(jī)器人。使它可以替代傳統(tǒng)的家庭人工清掃方式，使家庭生活電氣化、智能化，使科技更好地為人類服務(wù)。作為智能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講，智能化自主式吸塵器比較具體地體現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代表性。 KV8 保潔機(jī) 器人是今年在市場(chǎng)以低價(jià)位賣(mài)得比較火的一款產(chǎn)品， 也是國(guó)內(nèi)首個(gè)產(chǎn)品化清掃機(jī)器人。這種智能吸塵機(jī)器人工作時(shí)，首先進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)：利用超聲波傳感器測(cè)距，與墻保持一定距離行走，在清潔這些角落的同時(shí)獲得房 間的尺寸信息， 5 從而決定清掃時(shí)間；之后，利用隨機(jī)和局部遍歷規(guī)劃相結(jié)合的策略產(chǎn)生高效的清掃路徑；清掃結(jié)束以后，自行回到充電座補(bǔ)充電力。它回充電站使用的是已經(jīng)生成的 3D 地圖，而不是像 RC3000 那樣 使用紅外的導(dǎo)航信號(hào) 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品研究情況 在國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也對(duì)清潔機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究并取得了一些成果，對(duì)清潔機(jī)器人相關(guān)技術(shù)如機(jī)器感知、機(jī)器人導(dǎo)航和定位與路徑規(guī)劃、機(jī)器人控制、電源與電源管理、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的研究則更多，這些都為清潔機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)和推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。當(dāng)遇到障礙物或者死角等情況， VCRP30W 會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向繼續(xù)工作。電源不足時(shí)，小“三葉蟲(chóng)”會(huì)自動(dòng)回到充電卡座自行充電。這樣它便能探測(cè)出整個(gè)房間的格局，計(jì)算出清掃整個(gè)房間所需的時(shí) 間。 瑞典家電制造商伊萊克斯（ EIectoIux)研制生產(chǎn)的清潔機(jī)器人小“三葉蟲(chóng)”高 13mm， 4 直徑 35mm，表面光滑 ,呈圓形，內(nèi)置搜索雷達(dá)，可以迅速地探測(cè)到并避開(kāi)桌腿、玻璃器皿、寵物或任何其它障礙物。充電站一直發(fā)射紅外定位和導(dǎo)航信號(hào)來(lái)指引機(jī)器人回到充電站完成充電和垃圾處理的任務(wù)；同時(shí)能夠根據(jù)用戶設(shè)定的信息來(lái)控制機(jī)器人完成相應(yīng)的操作。內(nèi)置了四種清潔程序，保證在遇到不同污漬的地面時(shí)，可以調(diào)整其清潔程序；通過(guò)傳感器對(duì)于地板污漬的判斷，選擇合適的應(yīng)用程序。sports principle。這篇文章主要通過(guò)闡述清潔機(jī)器人在服務(wù)行業(yè)的重要性，對(duì)機(jī)器人在各國(guó)發(fā)展?fàn)顩r的一個(gè)綜述，讓讀者了解將來(lái)機(jī)器人發(fā)展對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性。其中，服務(wù)機(jī)器人開(kāi)辟了機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域，服務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)主要有三大原因：一是勞動(dòng)力成本的上升；二是人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動(dòng)，如清潔、家務(wù)、照顧病人等；三是人口的老齡化和社會(huì)福利制度的完善也為某些服務(wù)機(jī)器人提供了廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 1 摘 要 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能科學(xué)的飛速