第一章绪论
1.1 课题研究背景
近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，服务机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。一方面随着信息高速发展和生活、工作节奏的加快，人们需要从繁杂的家庭劳动中解脱出来；另一方面人口的老龄化和社会福利制度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。区别于工业机器人，服务机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于具体的方式、环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此扫地机器人是一种能够自动执行房间清扫的家用服务机器人，集中了机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能技术等多学科。开始于20世纪80年代的研究，现在已经有多重样机和产品，并且促进了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像、语音识别、传感器等技术的发展。许多发达国家都将其视为机器人研究的新领域给予重视。有关资料也预测扫地机器人是未来几年需求量最大的服务机器人，特别是日用扫地电器不论在市场上或者是在产品创新上，绝对是所有小家电产品中最活跃的，未来仍有很大的成长空间，因此此课题研究有很大的意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 扫地机器人的特点
扫地机器人具有如下的特点：
(1)扫地机器人自带电源，小巧轻便、操作简单、自主性强、具有很强的实用性。
(2)扫地机器人的工作环境主要为普通家庭环境，也可以用于机场候机大厅、展览馆、图书馆等公共场所。环境的共同特征为有限的封闭空间、平整的地板以及走动的人员，因此可以归结为复杂多变、结构化的动态环境。所以环境适应性是对此类机器人的基本要求。
(3)扫地机器人的任务是清扫地面，工作的对象是地面的灰尘、纸屑以及其他一些小尺寸物体，而大尺寸物体不作为扫地机器人的处理对象。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。真空扫地机器人是由高速旋转的风扇在机体内形成真空从而产生强大的气流，将尘埃和脏物通过吸口吸入机体内的滤尘袋内。气流滤尘器是一个全封闭系统，既无外部气体吸入，也无机内气体排除，其原理是利用附壁效应形成低压涡流气体，最后将沉渣截留于扫地机器人内的涡流腔内。
④电源技术
目前扫地机器人基本上都采用电池作为能源，电池有一次电池、二次电池和燃料电池。作为机器人能源的一次电池要求能量密度高、自放电少、可靠性高，一次电池有锰干电池、碱性锰电池、锂电池等。二次电池又叫蓄电池，有铅酸电池、银锌电池、镍镐电池和镍锌电池等。铅酸电池是一种比较好的机器人能源，电压高、寿命长、价格低、结构简单可靠、工艺成熟，但能量密度低。燃料电池体积小、重量轻、寿命长、效率高、无污染，是一种非常好的扫地机器人用电源，但总的来说，目前还处于研究开发阶段。
目前，国内外在清扫机器人的研究领域完成了许多工作，取得了一定的成果。下面介绍国内外的几种典型的研究产品。
1.2.2 国外扫地机器人研究现状
早在20 世纪80 年代SANYO 公司就正式开始进行自主吸尘机器人的研发工作。但总的来看，自主吸尘机器人的研究还刚刚起步，在自主能力和工作效率上还有待提高。下面对一些主要产品和样机在自主能力、路径规划、环境适应性、工作效率等方面进行介绍。英国Dyson（戴森）公司2001 初推出一种型号为DC06 的智能吸尘器。据说它装备的感应器比登陆火星的机器人还多，这是世界首次开发研制的全自动“吸尘机器人”。
2002年 3 月日本松下电器公司展示了一种可自动为房屋进行真空吸尘的机器人，它的前后部都带有酷似眼睛的小灯，能发出50 种传感信号（其中包括声波、红外线等）。这些传感信号可让机器人在撞上墙壁或滑落楼梯之前自动转身。吸尘机器人每次充电后可运转55 分钟。工作时，它首先绕房间转一圈，计算出房间的大小，然后在房间内作水平及垂直运动。其缺点是机器人在宽度超1.2 英寸的障碍物前6 英寸处就停步，无法清扫墙壁边缘处的灰尘。
著名的家电厂商伊莱克斯在英国也推出了他们的机器人吸尘器“三叶虫”。这款“三叶虫”吸尘器使用超声波探测障碍物，并且可以自行设计出在房间中行走的最佳路线。它通过超声波躲避桌椅腿和宠物等障碍，超声波系统同时帮助它测量房间的尺寸，而最佳行进路线就是根据这些测量数据通过机器内部的计算机算出的。使用者必须在房间门口和楼梯尽头贴上磁条作为无形的墙壁阻止机器人的前进。“三叶虫”是由可充电电池驱动的，每次充电后可以运行60 分钟。“三叶虫”分三个挡位运作：正常、快速和点清理，吸尘器充满垃圾时还会发出灯光警告。“三叶虫”的高度只有13 厘米，可以钻到桌子和床底下清理。由于“三叶虫”完全自动，使用者可以把它留在家里清理房间，自己出去轻松消遣。
1.2.3 国内扫地机器人研究现状
目前，国内也已开始有关的研究开发工作，特别是在移动机器人的运动规划与控制方面取得了一定的成就，为研究开发扫地机器人奠定了技术基础。
哈尔滨工业大学与香港中文大学合作研制了全方位移动地面清扫机器人，并由海尔公司进行产品化工作。该机器人具有遥控操作和自主操作两种运动方式，并具有智能电源管理功能，延长了运行时间，提高了对有限的移动动力资源的利用率。其吸尘机构可实现吸尘腔路的自主转换，提高了吸尘效率。同时采用万向轮实现任意方向移动，使得机器人可执行对狭窄区域的清扫任务。
浙江大学机械电子研究所与苏州TEK 公司也合作研发了智能自主吸尘机器人。该机器人首先进行环境学习，利用超声波测距信息与墙保持一定距离行走，在扫地这些角落的同时获得房间的尺寸信息，从而决定清扫时间；之后，利用随机加局部遍历规划的策略产生高效的扫地路径；清扫结束后，自行回到充电座，补充动力。目前，系统还在进一步的升级中。其他大学如华南理工大学、上海交通大学、东南大学等都对扫地机器人相关技术进行了研究，但是没有形成产品。
第二章扫地机器人的结构系统
2.1 扫地机器人的硬件结构
2.1.1 移动机构
机器人按移动机构可分为轮式、履带式、步行方式或其他方式机器人。轮式和履带式机器人适合于条件较好的路面，而步行机器人则适于条件较差的路面。轮式移动机构运动平稳，自动操纵简单，最适合平地行走，在无人工厂中，常用来搬运零部件或做其他工作，应用最广泛。本论文中的机器人为扫地机器人，一般用于室内，所以采用轮式结构。
机器人外形为圆形，是具有三个轮子的轮式扫地机器人，扫地机器人的运动系统由两个步进电机、两个驱动轮、一个万向轮组成。两个步进电机通过齿轮传动带动左右两边的驱动轮。由于步进电机是通过改变输入的脉冲频率进行调速，因此输入不同的脉冲频率，可使两个驱动轮获得不同的速度，实现扫地机器人的前进、后退、转弯等功能。
扫地机器人的运动机构采用单片机控制，单片机发出两路脉冲信号送给步进电机驱动器，脉冲信号的频率控制电机的转速，从而控制机器人左、右轮的运动速度、移动距离和旋转角度。在对扫地机器人位置的计算时，假设下面几个基本条件成立：
①扫地机器人运动的路面为光滑的平面。
②左、右车轮在运动过程中，在车轮所在方向作纯滚动，在纵向和横向都无
打滑运动。
③扫地机器人驱动机构的相关参数，如给定的脉冲数和左、右驱动轮旋转速度的关系在机器人负载与空载时情况相同。
2.1.2 传感器系统
任何机器人都离不开传感器，机器人要具备智能行为必须不断感知外界环境，从而做出相应的决策行为。机器人上装有防跌落感应装置，碰撞感应开关、红外线障碍传感器，灰尘感应装置等传感器。
2.1.2 测距与防碰撞传感器
测距与防碰撞的感知任务由红外测距传感器与碰撞传感器来完成。红外传感器分别安装在扫地机器人的正前方和左右两边。红外传感器方向分辨率高，距离分辨率较低。在相邻的红外传感器间存在测量盲区，因此，在扫地机器人的前端设计了约180°的碰撞板，在碰撞板左右两侧各装有一个光电开关。此结构可避免测量盲区带来的误差。扫地机器人在任何方向上的碰撞，都会引起左右光电开关的响应，从而根据碰撞的方向做出相应的反应。
（1）红外传感器
红外线传感器工作原理如下图所示。该传感器包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管。由红外发光管发射经过调制的信号，红外光敏管接收目标物反射的红外调制信号，环境红外光干扰的消除由信号调制和专用红外滤光片保证。红外传感定位具有灵敏度高、结构简单、成本低等优点，但因为它们角度分辨率高，而距离分辨率低，因此在移动机器人中，常用作接近觉传感器，探测临近或突发运动障碍，便于机器人紧急避障。
本文中扫地机器人机采用RE002 型红外传感器在距障碍物表面500mm 探测到障碍物，而后扫地机器人控制系统会对探测到的信号进行处理并对行走方向进行调整。大约在距离障碍物表面250mm 处扫地机器人机身开始反应进行旋转行走，执行绕障策略。
（2）防碰撞传感器
因各种因素的影响，扫地机器人难免会有撞上障碍物的可能。为了处理这种情况，我们利用光电开关传感器来感应车体受到的碰撞，及碰撞的大概位置，以使扫地机器人做出相应的决策。
在扫地机器人的前端设计了约180°的碰撞板，在碰撞板左右两侧各装有一个光电开关。光电开关由一对红外发射对管组成，发光二极管发射的红外光线通过扫地机器人机身特制的小孔被光敏二极管接受，当机身碰撞板受到碰撞时，碰撞板就会挡住机身特制小孔，阻碍红外线的接受从而向控制系统传达信息。光电开关工作原理如图 3.2 所示。此结构可避免测量盲区带来的误差。扫地机器人在任何方向上的碰撞，都会引起左右光电开关的响应，从而根据碰撞的方向做出相应的反应。
2.1.2.2 防跌落感应装置
防跌落感应装置安装在扫地机器人的底盘上，可以防止扫地机器人移动到楼梯口或是有落差的空间，通过防跌落感应即时控制驱动系统回车，避免操作不慎引起的摔落。
2.1.2.3 光电编码器
光电编码器是扫地机器人上的位置和速度检测的传感器，扫地机器人上的光电编码器通过减速器和驱动轮的驱动电机同轴相连，并以增量式编码的方式记录驱动电机旋转角度对应的脉冲。由于光电编码器和驱动轮同步旋转，利用码盘、减速器、电机和驱动轮之间的物理参数，可将检测到的脉冲数转换成驱动轮旋转的角度，即机器人相对于某一参考点的瞬时位置，这就是所谓的里程计。光电编码器已经成为在电机驱动内部、轮轴，或在操纵机构上测量角速度和位置的最普遍的装置。因为光电编码器是本体感受式的传感器，在机器人参考框架中，它的位置估计是最佳的。
2.1.2.4 电子罗盘
电子罗盘是利用地磁场，检测电子罗盘模块相对于地磁场方向的偏转角度的传感器。电子罗盘模块是由高可靠性的磁性传感器及驱动芯片组成，集成度非常高，实现了高可靠性、高精度、强抗磁场干扰的数码电子罗盘功能。电子罗盘模块有两个磁性传感器和一个驱动芯片构成。磁性传感器里面包含一个LR振荡电路，当磁性传感器与地球磁感线平行方向夹角发生变化时，LR振荡电路的磁感应系数也会发生变化。驱动芯片通过磁性传感器磁感应系数的变化可以计算出磁性传感器与地球磁感线之间的夹角，驱动芯片可以连接三个磁性传感器，这三个磁性传感器方向互为垂直，这样就可以测量在三维方向上与地球磁感线的夹角，从而得到当前的三维方向。电子指南针模组只要得到水平方向上与地球磁感线的夹角就可以测得方向。
2.1.2.5 陀螺仪
针对电子罗盘容易受到电磁干扰以及光电编码器会受到轮子打滑等不确定因素造成的角度测量不准的特点，确定物体的运动方向还需要一个传感器，在上述情况发生时能够精确测量运动物体运动的角度。陀螺仪是用来测量运动物体的角度、角速度和角加速度的传感器，它能够有效解决上述问题。利用陀螺可以测量运动物体的姿态角，精确测量其角速度。依据不同的物理学原理可以制造出不同类型的陀螺，一般可以划分为机械陀螺（mechanical gyroscope）、压电陀螺（piezoelectric gyroscope）、光学陀螺（opticalgyroscope）等几类。本课题需要一个体积小、质量轻、精度高、价格便宜的陀螺仪，由于机械陀螺存在精度不高、体积大的缺点以及光学陀螺存在价格偏高的缺点。本文选用微机械电子陀螺仪芯片来设计电路。
第三章全区域覆盖的迂回式路径规划
3.1 对未知区域的边沿学习
由于我们研究的清洁机器人采用的是红外线传感器，考虑到红外线的探测范围和清扫环境的未知性，采用了一种沿边学习的方式，即让清洁机器人从指定位置沿墙壁及其靠近墙壁的障碍物外缘按逆时针（或顺时针）方向绕房行走一周，行走过程中实时记录清洁机器人中心点的位置坐标，这样就可以大致描述出清扫环境的轮廓及靠墙障碍物的分布情况。并记录下当y坐标达到最大值y max时，x 能达到的最大值x max（考虑到障碍物可能存在于墙壁的右下角）。
在机器人的整个运动过程中，采用角度测量系统对当前的自身角度进行检测并由光电编码器得到在该方向上运行的位移，通过实时记录，并对运动路线进行积分，得到当前位置。如下图所示：
3.2 全区域覆盖路径规划方案
为了使清洁机器人能按照我们所要求的工作模式进行清扫，首先要规定其运动规律，如下图所示：
A
B
C
D
若该区域内无任何障碍物出现，则主要是控制程序驱动清洁机器人在该区域内做直线带状往复运动，当机器人前方的红外传感器检测到其运动到x方向最大位置，则机器人绕右侧轮子转180°，在机器人转角时，只驱动一个驱动轮，以另一个驱动轮为支点向左或向右转，这样做能够使得机器人在转过180°后正好移过一个车位，保证机器人在往返清扫过程中不留下清扫死区。
若在运动过程中遇到障碍物，则机器人能够智能越障。障碍物主要分三种情况，一种是靠最远处墙壁的障碍物，如障碍物D，第二种是不靠墙障碍物，第三种是其他靠墙障碍物。由于在清扫前，机器人进行了边沿学习，获得了空间的边缘信息，因此可自动将第三种障碍物作为墙壁处理。若障碍物不是靠墙障碍物，则机器人能利用红外测距传感器沿障碍物边沿行走，直到其在y轴方向的位置移动一个车位，然后转180°运动。同时系统内的存储单元可以记录该障碍物的y 轴最大坐标和最小坐标，即记录障碍物在y轴方向的尺寸，当机器人超高障碍物运动到x轴最大或者最小位置处时，需要沿y轴反方向走一个障碍物尺寸的距离，然后继续清洁障碍物另一侧的区域。若障碍物靠最远处墙壁时，若y轴达到最大值，且x轴方向未达到x max，且前方传感器检测到障碍物，则机器人绕过障碍物运动y轴方向最远处，清扫剩余区域，当y轴方向和x轴方向同时达到边沿检测时得到的最大位置值时，停止检测。
扫地机器人的运动规律如下表：
实现小区域清扫
考虑如下情况，若需要清洁机器人对指定垃圾进行清理，则无需其全区域运动，只需要将其放置在垃圾附近区域，同时将ymax和xmax设置为需要清理的区域范围，即可根据之前描述的运动规律实现小范围清理。
定时清扫
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 摘要 (1) 第一章研制背景及意义 (2) 第二章设计任务书 (2) 2.1 设计简介及原理 (2) 2.2 设计要求 (3) 2.3 设计内容 (3) 第三章方案设计 (4) 3.1 清扫的方案设计 (4) 3.2 动力的方案设计 (5) 3.3 压缩的方案设计 (6) 3.4 升降的方案设计 (6) 3.5 离合的方案设计 (7) 3.6 操作的方案设计 (8) 第四章各部分参数设计 (8) 4.1 整车尺寸 (8) 4.2 动力部分的参数 (9) 4.3 主要部件（主轴）强度校核 (9) 第五章创新点及其应用前景 (12) 参考文献
摘要 针对目前环卫、保洁人员劳动强度大，效率低下，工作时间长等问题，而目前市场上没有出现比较成熟、实用的适合环卫工人使用的产品，我们设计了一种实用、简便的滚筒式扫地车。该扫地车可以对路面,广场等较平坦的场地进行快速，高效的清扫，而且不需要其它动力，具有较强的适应性。我们在车上设计一个多排毛刷的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以将垃圾迅速扫起，只需扫地车前进这一个动作即可实现对地面垃圾的收集清扫工作。垃圾车上还设计有连杆机构可实现调节前面万向轮的高度同时控制离合器离合滚筒两个动作，可以使扫地车在不清扫时使滚筒离地的同时和链轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫地车。车轮上还有棘轮配合上万向轮的调高，可随意的后退而不带到垃圾，实现多次清扫。而在垃圾特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫地车的装载量，进行更持久的清扫。 关键词：简单、环保、方便
扫地机器人设计报告
一、功能综述 1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫； 2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线； 3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测； 4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒； 5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。 二、机械及系统设计 扫地机器人机械设计如图1所示。 前 图1 扫地机器人机械设计图 清扫机构，行走机构，吸尘机构是本次设计的重点，也是难点所在。由于机器人运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。因此，增加机器人运动平稳性，提高机器人动力学特性尤为重要。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心装
配。 (1)行走驱动轮及驱动电机 该部分主要保证机器人能够在平面内移动。为了保证小车良好的直线性，可采用双电机驱动左右两轮的方式，且在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性及灵活性。前轮驱动的好处是：转向性能得到改善。前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。 (2)清扫机构 用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作做准备；清扫刷设计成可更换型的，可选择棉质纺织品或尼龙等化纤材料的，以适应不同的工作环境。 (3)吸尘机构 旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；这里我们采用尖端气流滤尘技术，全方位，多层次将灰尘一网打尽。 (4)擦地机构 在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在地面上的细小灰尘，同时也能够擦除地面上的顽固污渍，从而保证清洁工作的质量。 扫地机器人功能框图如图2所示。
扫地机器人结构及控制系统设计 自动清扫机器人是当今服务机器人领域一个热门的研究方向。从理论和技术上讲，自动清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性，从市场前景角度讲，自动清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所和大众家庭。因此开发自动清扫机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。 家用智能清扫机，包括计算机、传感器、电机与动力传动机构、电源、吸尘器、电源开关、操作电位计等，在清扫机的顶部共设有三个超声波距离传感器；清扫机底部前方边沿安装有5个接近开关，接近开关与超声波距离传感器一起，构成清扫机测距系统；清扫机装有两台直流电机；在清扫机的底部安装有吸尘器机构。自动清扫机器人的功能是自动完成房间空旷地面尤其是家居空旷地面的清扫除尘任务，打扫前，要把房间里的物体紧靠四周墙壁，腾出空旷地面。清扫机完成的主要功能：能自动走遍所以可进入的房间，可以自动清扫吸尘，可在遥控和手控状态下清扫吸尘。 本文所介绍的自动清扫机器人的总体布局方案如图1所示，前后两轮为万向轮，左右两轮为驱动轮。驱动轮设计采用两轮独立且各由两台步进电动机驱动的转向方式，通过控制左右两轮的速度差来实现转向。考虑到机器人实际应用的实用性，本驱动系统设计成一个独立的可方便替换的模块，当机器人驱动系统发生故障时，只需简单步骤就可以对驱动部分进行替换。同时为了机器人能够灵活的运动，从动轮选用万向轮。 下图为自动清扫机的三维立体图：
自动清扫机器人车箱体采用框架式结构。从下至上分隔成三个空间：第一层装配各运动部件的驱动电机、传动机构；第二层为垃圾存储空间；第三层装配机器人控制系统、接线板、
小米智能家居设计方私人定制 尊敬的用户姓名 智能方案设计 智能方案制作单位2019 / 3 /
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则设计： 1.根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进行取舍。 2.根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 3.在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。
2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起. 3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。
5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。 6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。 7：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。
关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计 杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言：机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一，自上世纪60年代问世以来，已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天，机器人在工业领域大放异彩的同时，它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展，并取得一定的成果。 关键词：市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查： 作为新兴的朝阳产业，机器人出现的时间虽然短暂，但是对社会的影响是巨大的，对人类的影响也是深远的。其中，服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上，并制定了一些列的产品开发战略规划，产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人，因为技术起点相对低，目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。 服务型机器人，如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。 为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望，我们进行了问卷调查，调查结果如下：
扫地机器人项目规划设计方案 规划设计/投资分析/实施方案
报告说明— 该扫地机器人项目计划总投资11756.27万元，其中：固定资产投资9916.15万元，占项目总投资的84.35%；流动资金1840.12万元，占项目总投资的15.65%。 达产年营业收入17938.00万元，总成本费用13549.85万元，税金及附加218.68万元，利润总额4388.15万元，利税总额5212.09万元，税后净利润3291.11万元，达产年纳税总额1920.98万元；达产年投资利润率37.33%，投资利税率44.33%，投资回报率27.99%，全部投资回收期5.07年，提供就业职位304个。 扫地机器人行业发展以来技术进步明显。最初的扫地机器人通过随机碰撞的方式来进行清扫，清扫效率低；随着技术的发展，出现了使用陀螺仪和加速度计导航的局部规划类产品；随后又出现了使用激光导航LDS-SLAM或视觉导航V-SLAM的全局规划产品。
目录 第一章项目概况 第二章投资单位说明 第三章项目背景及必要性 第四章投资建设方案 第五章项目选址可行性分析第六章土建工程分析 第七章工艺先进性分析 第八章项目环境影响情况说明第九章职业保护 第十章项目风险应对说明 第十一章节能评估 第十二章项目进度方案 第十三章项目投资情况 第十四章项目经营效益 第十五章评价及建议 第十六章项目招投标方案
第一章项目概况 一、项目提出的理由 扫地机器人行业发展以来技术进步明显。最初的扫地机器人通过随机 碰撞的方式来进行清扫，清扫效率低；随着技术的发展，出现了使用陀螺 仪和加速度计导航的局部规划类产品；随后又出现了使用激光导航LDS-SLAM或视觉导航V-SLAM的全局规划产品。 二、项目概况 （一）项目名称 扫地机器人项目 （二）项目选址 xx产业示范园区 项目建设方案力求在满足项目产品生产工艺、消防安全、环境保护卫 生等要求的前提下尽量合并建筑；充分利用自然空间，坚决贯彻执行“十 分珍惜和合理利用土地”的基本国策，因地制宜合理布置。对周围环境不 应产生污染或对周围环境污染不超过国家有关法律和现行标准的允许范围，不会引起当地居民的不满，不会造成不良的社会影响。 （三）项目用地规模 项目总用地面积36511.58平方米（折合约54.74亩）。
1、课题背景及研究的目的和意义 1.1课题背景 扫地机器人是服务机器人的一种，可以代替人进行清扫房间、车间、墙壁等。提出一种应用于室内的移动清洁机器人的设计方案。其具有实用价值。室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此需要有一定的智能。清洁机器人应该具备以下能力：能够自我导航，检测出墙壁，房间内的障碍物并且能够避开；能够走遍房间的大部分空间，可以检测出电池的电量并且能够自主返回充电，同时要求外形比较紧凑，运行稳定，噪音小；要具有人性化的接口，便于操作和控制。结合扫地机器人主要功能探讨其控制系统的硬件设计。 1.2研究目的和意义 国家农业智能装备工程技术研究中心邱权博士介绍说，扫地机器人可以看作是一种智能吸尘器，通过其基于传感器检测的智能运动规划算法使原本由人操作的吸尘器成为一个可自主运行的智能化设备。它通过各种传感器，比如碰撞开关、红外接近开关、超声传感器、摄像头等，来感知自身的位置和状态，通过智能算法决定当前的任务状态。它可以根据某个传感器检验地面清洁程度，根据历史信息确定哪些区域已经打扫过，它的充电座会发出红外线信息，在电量低于一定值后，它开始寻找红外信息来自动充电。防跌落是基于机器人底部所安装的红外传感器检测地面的距离，当距离发生变化时机器人将停止并改变路线。由于扫
地机器人是一个智能化产品， 1.3工作原理 扫地机器人机身为可移动装置，机器人依托红外识别以及超声波测距从而避障，配合芯片控制内部电机转动以及内部真空环境吸尘，通过路线设计，在室内自由行走，由中央主刷旋转清扫，并且辅以边刷，沿直线或者之字形活动路径打扫。 2、设计要求与内容 1）以 AT89S52系列单片机为核心设计移动清扫机器人电机驱动与控制电路，采用红外传感器和超声波传感器完成障碍物检测电路设计，完成充电站检测电路设计，完成避障算法与路径规划算法设计。 2）按键选择清扫模式和充电模式。 3）显示方式LED 显示当前时间和机器人当前工作状态。 3、系统方案设计 3.1设计任务 1）利用AT89S52处理器编程实现电机驱动。 2）液晶显示扫地机器人的内部参数。 3）当扫地机器人显示电量不足时，无线模块发送命令到充电桩，开始进行充电模式，此时红外发射光线充电桩与扫地机器人充电接口对接，此
小米智能家居设计方案 私人定制版 尊敬的用户姓名： 智能方案设计师: 智能方案制作单位： 2019 / 3 / 2
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则 设计： 1.根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进 行取舍。 2.根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智 能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 3.在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能 场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。
2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起. 3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。
6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。 7.：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 8.：小米路由器，千兆网络，全屋wifi无盲区。 9．：小米扫地机器人，智能化扫地，无盲区，清扫干净彻底。
第10课扫地机器人 一、教材分析 基于传感器的教育机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容，本课就从生活出发，将清洁机器人作为教学内容进行设计，综合应用传感器和舵机完成能实现避障和清扫操作的清洁机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行，教师在教学时可以先让学生观察清扫机器人，引导学生分析清扫机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂中。 二、学情分析 根据皮亚杰的认知发展规律可知，本课的学习对象六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析清洁机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，搭建实现清洁机器人的脚本在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，对学生的操作能力又提高了要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。 三、教学目标与要求 理解“如果那么否则”语句的含义，学会拼搭清洁机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析清洁机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过清洁机器人，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，实现技术发展的愿望。 四、教学重点与难点
1. 重点：理解“如果那么否则”语句。 2. 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。 五、教学方法与手段 本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务分解任务，在小组讨论的过程中迁移运用已有知识，不断优化各分解任务，最终整合实现清洁机器人的任务效果。 六、课时安排 安排1课时。 七、教学准备 教学课件、教师用演示文稿和学生用演示文稿。 八、教学过程 （一）情境导入 教师：同学们，今天老师到家看到了这样的场景！（出示图片）怎么办？工作一天已经很累了，我想休息一下，能有个机器人帮帮我吗？ 学生提出机器人来清洁。 教师：对呀！有清洁机器人，商场里看到过很多呢！其实清洁机器人我们也能自己做，今天跟着老师一起来做一做清洁机器人！（板书：清洁机器人）【设计意图】通过提出生活实践中的问题，学生初步形成解决问题的意识，并揭示主题“清洁机器人”的搭建。 （二）实践探究 1. 项目分析
第一章绪论 课题研究背景 近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，服务机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。一方面随着信息高速发展和生活、工作节奏的加快，人们需要从繁杂的家庭劳动中解脱出来；另一方面人口的老龄化和社会福利制度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。区别于工业机器人，服务机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于具体的方式、环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此扫地机器人是一种能够自动执行房间清扫的家用服务机器人，集中了机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能技术等多学科。开始于20世纪80年代的研究，现在已经有多重样机和产品，并且促进了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像、语音识别、传感器等技术的发展。许多发达国家都将其视为机器人研究的新领域给予重视。有关资料也预测扫地机器人是未来几年需求量最大的服务机器人，特别是日用扫地电器不论在市场上或者是在产品创新上，绝对是所有小家电产品中最活跃的，未来仍有很大的成长空间，因此此课题研究有很大的意义。 国内外研究现状 扫地机器人的特点 扫地机器人具有如下的特点： (1)扫地机器人自带电源，小巧轻便、操作简单、自主性强、具有很强的实用性。 (2)扫地机器人的工作环境主要为普通家庭环境，也可以用于机场候机大厅、展
览馆、图书馆等公共场所。环境的共同特征为有限的封闭空间、平整的地板以及走动的人员，因此可以归结为复杂多变、结构化的动态环境。所以环境适应性是对此类机器人的基本要求。 (3)扫地机器人的任务是清扫地面，工作的对象是地面的灰尘、纸屑以及其他一些小尺寸物体，而大尺寸物体不作为扫地机器人的处理对象。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
关于智能家用扫地机的调研报告 王旭 顺宇 罗晓晖
日期：2014.10.21
调研背景： 随着经济的发展，科学技术的进步，人工智能这一概念逐渐得到普及，本次调研，将以逐渐兴起的扫地机为调研对象，通过市场上的一些产品来发现各品牌此款产品的特征和特色，也可以为本组的CDIO项目提供好的思路和想法。 随着国生活水平的不断提高，原本一直在欧美市场销售的扫地机器人走入平常百姓家，并被越来越多的人所接受，扫地机器人将在不久的将来像白色家电一样成为每个家庭必不可少的清洁帮手。产品也会由现在的初级智能向着更高程度的智能化程度发展，逐步的取代人工清洁。 产品原理： 采用较为先进的人工智能技术，有着较为科学的算法支持，从而对障碍判断、路径规划等有着比较科学的处理办法；同时装备新型的传感器，例如声控传感，超声波传感，自动定位等传感器，使得机器的反应更为敏捷快速；作为主要功能的清洁部分一般都会采取毛刷加洗尘的原理。 调研对象（产品对比）： 科沃斯地宝叮叮CEN630扫地拖地机器人
作为智能扫地机器人的研究领军品牌，在技术上有着较为深厚的积累，本次调研的该型号产品也是新近开发的产品。 核心技术： （1）智能系统 Auto－MCU智能芯片作为整个扫地机器人的头脑，有着至关重要的任务。MCU是当今扫地机器人界精锐的全新大脑系统，它不仅使在吸力全新提升，同时统筹一系列强大的外在功能，例如灰尘识别、只能防撞、智能防跌落等。 （2）深度清洁拥有500帕的强力吸力，使吸力提升25%，机器下方的滚刷每分钟可达4000转，即使如大体积的豆子纸屑也能一次吸净，不留残余。同时，双边刷加长60%，清洁直径延长6cm，边角无遗漏，增大情节面积，提高情节效率。 （3）高效电池该型号机器的电池容量达到了3000mAh，环保安全，持续续航可达120分钟，对于大户型的房间也是可以对付的。 （4）多种清洁形式独特的灰尘识别系统，可以根据灰尘量切换不同的清扫模式，比如边沿清扫，定点清扫等等，同时还有预约清扫模式，极大的节约了时间成本（5）自动回充电量不足，会自动寻找充电基座，灵敏迅捷，若设定了预约模式，则会在下一时间自动清洁。 产品展示：
第10课扫地机器人 【教材分析】 基于传感器的机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容。本课从生活出发，将扫地机器人作为教学内容，综合应用传感器和舵机的相关知识，设计能实现避障和清扫操作的扫地机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行。教师在教学时可以先让学生观察扫地机器人，引导学生分析设计扫地机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂。 【学情分析】 根据皮亚杰的认知发展规律可知，六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析扫地机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，编写扫地机器人的脚本尚在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，这对学生的操作能力又提高了一个要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。 【教学目标与要求】 理解“如果那么否则”语句的含义，学会拼搭扫地机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析扫地机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过扫地机器人功能的实现，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，产生了解技术发展的愿望。 【教学重点与难点】 重点：理解“如果那么否则”语句。 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。 【教学方法与手段】 本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务进行分解，在小组讨论的过程中进行知识迁移，运用已有知识不断优化分解的各个任务，最终
“家庭清洁机器人”设计 方案 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电信 1101 申报人：万威 组内成员：彭超峰、姚钟方、 仝鹏、仲红玉
引言 家庭卫生状况的好与坏，直接影响到家人的身体健康及心情的好坏，一个清新整洁的居住环境不仅能给家人带来身心的健康，还能促进家庭成员关系的融洽性，而地面卫生会直接反映出家中的卫生状况好与坏，你还为每天扫地而发愁吗没关系，家用清洁机器人来帮你。本设计就是针对上面所出现的问题而设计的，可以对室内卫生进行智能清洁，可以把室内的尘土，碎屑，果皮等统统清洁干净，无缝隙、无死角、无残留，还你一个干净的地面，实现生活的便捷化和智能化。 1.总体方案设计及功能描述 利用STC89C52单片机对小车及吸尘装置遥控控制和自动控制，实现人工清洁模式和自动清洁模式，并利用按键及LCD12864液晶显示屏进行切换和显示两种模式。在自动清洁模式下，利用DS1302提供时间，可以对智能吸尘小车设定时间，利用按键及LCD12864液晶屏设定和显示设定清洁时间，可以设定每半天、每天或每两天的指定时间进行卫生清洁，做到定时自动清洁，也可以在发现室内卫生状况比较差的情况下，通过按动按键，人为即时开启家用清洁机器人进行卫生清洁工作；在人工清洁模式下，通过遥控器遥控控制小车，进行来清洁指定地方的垃圾，做到定点快速清洁。在小车自动清洁模式下，通过超声波测距模块来感知障碍物的存在，得到数据后传回STC89C52单片机中，利用程序算法，实现小车的自动转弯、后退，避免小车与障碍物发生碰撞及进入死角后出不来，转弯后通过调节小车车轮转速使小车改变一定角度行驶大约30cm后，在调整一定角度，实现与原来行驶方向反向，并与原来行驶轨迹中线相隔大约20cm，实现小车新旧运行轨迹间紧密结合，做到无缝隙，无死角的清洁工作，做到传统吸尘机器人不易做到的功能。 2.创新与特点
扫地机器人（自动打扫机）的设计方案 1.绪论 随着现代社会生活节奏的加快，人们或忙于工作，或享受生活，时间越来越宝贵，所以不会把它浪费在整理家务和打扫卫生方面。收入水平的不断提高使得人们对生活质量的要求越来越高，高品质的生活首先要保证居住环境的干净卫生，因此大家渴望找到一种机器人，能够智能的打扫房间卫生。 机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓无所不在。目前机器人已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经离不开机器人的帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。 目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦查机器人、以及通过编译程序使其能做整套表演动作的舞蹈机器人，还有不少参考人、狗、恐龙等动物的模样制造机器人玩具。 扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。 2.扫地机器人的技术指标 综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），零部件高度模块化，可自由拆卸更换，垃圾盒、独立滤网仓方便抽取和清理。
第一章绪论 1.1 课题研究背景 近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，服务机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。一方面随着信息高速发展和生活、工作节奏的加快，人们需要从繁杂的家庭劳动中解脱出来；另一方面人口的老龄化和社会福利制度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。区别于工业机器人，服务机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于具体的方式、环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此扫地机器人是一种能够自动执行房间清扫的家用服务机器人，集中了机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能技术等多学科。开始于20世纪80年代的研究，现在已经有多重样机和产品，并且促进了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像、语音识别、传感器等技术的发展。许多发达国家都将其视为机器人研究的新领域给予重视。有关资料也预测扫地机器人是未来几年需求量最大的服务机器人，特别是日用扫地电器不论在市场上或者是在产品创新上，绝对是所有小家电产品中最活跃的，未来仍有很大的成长空间，因此此课题研究有很大的意义。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 扫地机器人的特点 扫地机器人具有如下的特点： (1)扫地机器人自带电源，小巧轻便、操作简单、自主性强、具有很强的实用性。 (2)扫地机器人的工作环境主要为普通家庭环境，也可以用于机场候机大厅、展览馆、图书馆等公共场所。环境的共同特征为有限的封闭空间、平整的地板以及走动的人员，因此可以归结为复杂多变、结构化的动态环境。所以环境适应性是对此类机器人的基本要求。 (3)扫地机器人的任务是清扫地面，工作的对象是地面的灰尘、纸屑以及其他一些小尺寸物体，而大尺寸物体不作为扫地机器人的处理对象。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
课程设计说明书 课程名称：综合课程设计 题目：扫地机器人设计 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：设计成绩： 学号：答辩成绩： 学生姓名： 总成绩： 起讫日期： 2020年6月1日至 2020年6月25日指导教师： 系分管主任： 审核日期：
说明 1、课程设计任务书由指导教师填写，并经学院审定后下达给学生。 2、进度表是课程设计工作检查的主要依据。 3、学生根据指导教师下达的任务书，独立完成课程设计。 4、本任务书在课程设计完成后，与打印部分（说明书、机械设计图 纸、三维模型、电路原理图和程序清单等）以及电子文档部分（所有设计的说明书、机械设计图纸、三维模型、电路原理图和程序清单等）资料一并上交指导教师，作为课程设计的主要档案资料。
一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1、工作要求 减速、驱动、传动系统是机器人运动控制的重要组成部分，不仅仅在机器人运动中起到主要作用，在其他机械设备的运动控制中也起到主要作用。《机器人机械设计》课程设计实践教学环节要求同学们针对实际需求，灵活应用所学知识，独立进行系统综合设计，以达到巩固机器人减速、驱动、传动系统的基础知识、掌握机器人减速、驱动、传动系统设计、计算过程，并根据样机拆解，提高动手实践能力的目的。 2、技术要求 每五位学生一组，每组应独立完整地设计一套总体装配图、减速、驱动、传动轮组系统；微机控制系统接口电路及软件设计。 设计参考数据如下： 机器人自重4kg，要求负载1-5kg，每1kg为一个负载阶梯 每组对应不同负载 机器人最大运动速度：分别为30，40，50cm/s 提供轮组样机模型及减速传动模型可供参考 设计要求如下： （1）完成扫地机器人整体装配设计。 （2）完成直流电机选型、数字码盘设计、各种设计参数计算。 （3）完成整个机器人减速、驱动、传动轮组系统的3D建模、2D图纸设计，参数标注等。 （4）完成微机控制系统接口电路设计； （5）完成微机控制系统软件设计； （6）完成并打印设计说明书。 （7）提交全部设计电子文档。等效A0图纸1张以上。 三、课程设计实物内容及要求
揭秘扫地机器人是如何进行室内定位的 相信屏幕前的各位看官应该都有过扫地的经历，回想一下扫地的过程，可以分解为两个主要的动作：走到某个位置；将其打扫干净。与之相应的，作为人类扫地劳动的替代者扫地机器人也包含两个主要的系统：自主导航系统和清扫系统。 如果说清扫系统是扫地机器人冠以扫地之名的本钱，是扫地机器人之心；那么自主导航系统就是它冠以机器人之名的底气，是扫地机器人之脑。如果没有自主导航系统，那么它只能被称为扫地机器而不是扫地机器人。下面就让我们具体来看一下扫地机器人的底气是怎么产生的。 机器人导航的三个经典问题 说到机器人的自主导航，简单来说可以归结为由MIT教授JohnJ.Leonard和原悉尼大学教授Hugh Durrant-Whyte提出的三个问题： （1）Where am I？ （2）Where I am going？ （3）How should I go there？ 第一个问题是机器人的定位问题，即如何根据现在观测到的和前面已知的信息，判断机器人在当前环境中的位置。第二个和第三个问题，实际上就是指定一个目标，然后规划一定的路径来实现这个目标。对一般的移动机器人来说，这个目标是一个点，即点到点导航。而对扫地机器人来说，其目标不是到达某一点，而是遍历某一个区域，以实现对房间的清扫。今天让我们先来看一下第一个问题，即扫地机器人的定位。 定位是包括扫地机器人在内的移动机器人自主导航中最基本的环节，也是完成任务必须解决的问题。说到定位，大家首先想到的可能是GPS定位、基站定位等常用的室外定位。与之不同，扫地机器人的定位都是室内定位，其要求定位精度高（最少在亚米级），实时性好，GPS、基站定位等方法无法满足。扫地机器人定位总体上可以分为相对定位和绝对定位，下面我们分别来看。
小米智能家居设计方案 私人定制版尊敬的用户姓名： 智能方案设计师: 智能方案制作单位： 2019 / 3 / 2
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则设计： 根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进行取舍。 根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。 2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起.
3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。 6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。
7.：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 8.：小米路由器，千兆网络，全屋wifi无盲区。 9．：小米扫地机器人，智能化扫地，无盲区，清扫干净彻底。10.:小米智能电视，海量片源，语音点播节目，超爽体验。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920205562.8 (22)申请日 2019.02.15 (73)专利权人 深圳市得城网络科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区南山街 道南光路现代城华庭6栋1单元16A (72)发明人 孙炎升 (74)专利代理机构 深圳市宾亚知识产权代理有 限公司 44459 代理人 黄磊 (51)Int.Cl. A47L 11/24(2006.01) A47L 11/40(2006.01) (54)实用新型名称 扫地机器人 (57)摘要 本实用新型提供了一种扫地机器人，属于机 器人技术领域； 解决了现有技术中具有拖地效果的扫地机器人拖地效果差的问题，其技术方案要 点是，包括机器本体，机器本体内部设有电机、与 电机相连的减速器、速度传感器以及与速度传感 器电连接的控制模块，控制模块用于控制电机启 闭，机器本体底部设置有拖板，机器本体内部还 设置有控制拖板上下移动的调节装置，调节装置 由电机驱动；本实用新型具有可根据不同材质和 不同的地面环境针对性地提高拖地效果的优势。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209712769 U 2019.12.03 C N 209712769 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209712769 U 1.扫地机器人，包括机器本体，其特征在于，所述机器本体内部设有电机、与电机相连的减速器、速度传感器以及与速度传感器电连接的控制模块，所述控制模块用于控制电机启闭，所述机器本体底部设置有拖板，所述机器本体内部还设置有控制拖板上下移动的调节装置，所述调节装置由电机驱动，所述调节装置包括套设于所述电机的转动轴上的齿轮，固接于机器本体内部的导向槽，以及在所述导向槽内滑移并与齿轮啮合的齿条，所述齿条与拖板固接。 2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述导向槽侧壁开设有定位槽，所述齿条上固接有与定位槽卡接配合的定位块。 3.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述拖板上固接有与齿条平行的支撑杆，所述机器本体内部设置有横向固接于支撑杆、齿条的连接杆。 4.根据权利要求3所述的扫地机器人，其特征在于，所述支撑杆设置有两个，且分别对称设置于所述齿条两侧。 5.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述拖板表面贴有抹布。 6.根据权利要求5所述的扫地机器人，其特征在于，所述机器本体内部设置有水箱，所述拖板上开设有贯穿孔，所述水箱通过贯穿孔与抹布相连。 7.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述机器本体底部设置有毛刷。 8.根据权利要求7所述的扫地机器人，其特征在于，所述毛刷设置有两个，且分别对称设置于拖板两侧。 2
本科毕业设计 题目扫地机器人的设计 学院工业制造学院 专业机械设计制造及其自动化 学生姓名 学号年级11 指导教师职称讲师 2015年4月27日
扫地机器人的设计 专业：学号： 学生：指导教师： 摘要：机器人是一种能够模仿人类动作的机器，它可以完成许多对人类来说危险且单调的工作，机器人让人类从繁重、单调的工作中解脱出来。它们从事固定而有规律的工作，例如工业生产中的焊接、喷漆等等。 本文主要设计的是扫地机器人的设计，该机器人采用统一动作、协调控制的原则，通过电机带动动力轮实现扫地机器人的运动，通过中控系统的控制来实现扫地机器人的动作，由于是中控系统控制，所以控制灵活，多样。通过控制器来控制机器人的动作，实现该机器人清扫、除尘的功能。关键词：扫地机器人；控制；结构；清扫
The design of sweeping robot Specialty：Student Number： Student：Supervisor： Abstract：The overall scheme of this paper to the electric push rod as the main component to design manned three degree of freedom triangular robot. The mechanism adopts the unified action, the coordinated control principle, by opening the travel of the push rod to realize the robot foot movement, to achieve a manned with three degrees of freedom robot motion control in the triangle by control system, the control system to control, so the control of flexible, multi sample. People can sit on the robot, the controller is adopted to control the robot's movement, the realization of some people rely on their own to complete the function of the leg muscles. Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture;