智能机器人工作原理

２０１４年第１１期　

文章编号：１００９—２５５２（２０１４）１１—０１９６—０３　中图分类号：ＴＰ２４２　文献标识码：Ａ　

智能家庭扫地机器人设计原理研究与分析　

薛慧心　

（黑龙江省社会信用办公室，哈尔滨１５００９０）　

摘要：对家庭型智能扫地机器人的工作原理进行研究与分析，在实践中发现该机器人在工作　

过程中出现清扫区域划分不全、对不规则物体无法完全规避和大颗粒物质无法吸入扫除等问题，　

针对以上问题应用ＡＴ８９Ｃ５１单片机、新型软碰撞板和大口径吸尘口等设计来解决，经市场调研　

证明了这几种解决方法的可行性。　

关键词：智能机器人；ＡＴ８９Ｃ５１单片机；红外遥感技术　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｆａｍｉｌｙ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　

ＸＵＥ　Ｈｕｉ—ｘｉｎ　（Ｓｏｄａｌ　Ｃｒｅｄｉｔ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００９０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｆａｍｉｌｙ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　ｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｅｄ，ｓｏｍｅ　

ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｆ０ｕｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｌｅａｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｚｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｎｏｔ　

ｃｏｍｐｌｅｔｅ，ｔｈｅ　ｉｒｒｅｇｕｌａｒ　ｏｂｊｅｃｔｓ　ｃａｎ’ｔ　ｂｅ　ａｖｏｉｄ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　ｍａｔｔｅｒ　ｃａｎ’ｔ　ｉｎｈａｌｅ　ｃｌｅａｎｉｎｇ．Ａｉｍｉｎｇ　

ａｔ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｎｅｗ　ｓｏｆｔ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｐｌａｔｅ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｓｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｕｔｈ　ａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｏｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＴ８９　Ｃ５　１．Ｔｈｅ　ｍａｒｋｅｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｒｏｂｏｔ；ＡＴ８９Ｃ５１；ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦｏｒｕｍ　ｌ科技论坛　

智能吸尘机器人的设计原理分析　

冒秤彪　

【摘要】吸尘机器人将移动机器人技术和吸尘器技术有机地融合起来，实现室内环境［地面）的半自动或全自动清洁，替代传统繁重　的人工清洁工作，近年来己受到国内外的研究重视。作为智能移动机器人的特殊应用，从技术层面上讲，智能化自主式吸尘器比较具　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，自主吸尘器将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适　用于家庭和公共场馆的室内清洁。因此开发自主智能吸尘器既具有科研上的挑战性，又具有广阔的市场前景。文章是对智能吸尘机器　人的基础性研究，所作研究仅是该领域的一个开始和入门，内容主要涉及吸尘机器人的传感器系统、控制系统和运动规划等问题。文　章详细介绍了智能吸尘器的设计方法，并将吸尘器的智能化与机械化紧密的结合在一起。文章介绍的这种智能吸尘器在实际的生活　中是可行的。　【关键词】除尘器；避障；自动化；换向　中图分类号：ＴＭ９２５．３１　文献标识码：Ａ　文章编号：（２０１８）０１—００４１—０６　

服务机器人是一个新的机器人研究领域，作为正　

在发展新研究领域，服务机器人在国际上还没有严格　

的定义。国际机器人联合会为它下了一个初步的定　

义：服务机器人是一种半自动或全自动工作机器人，　

它所从事的服务工作可使人类生存得更好，使制造业　

以外的设备工作得更好。其最基本的特征是提供服务　

服务机器人是在工业机器人逐步发展的基础上出现　

的，其应用的理论基础于工业机器人别无二致，同　

时，由于服务机器人应用于工业领域之外，于工业机　

器人相比，在使用环境、使用对象、人机关系、评价　内容等方面有其自身的特点：首先，工业机器人所处　

的环境为制造环境，即所谓的“结构化”环境，其环　境信息往往为已知。服务机器人处于非制造环境，即　

所谓的“非结构化”环境，其环境信息往往是多义　

的、不完全的或不准确的，而且可随着时间而改变。　

智能机器人的原理及构造

智能机器人作为人工智能领域的重要应用之一，已经在各个领域显示出巨大的潜力。智能机器人的原理及构造是实现其智能化的关键，本文将就此进行探讨。

一、智能机器人的概述

智能机器人是一种能够感知环境、理解任务并相应地执行任务的机器人。智能机器人集成了多种传感器、控制系统和算法，并通过人工智能技术实现了对环境的感知、对任务的理解以及对动作的执行。智能机器人的出现不仅为人们的生活带来了诸多便利，同时也对各个行业产生了深远的影响。

二、智能机器人的原理

智能机器人实现智能化的原理主要包括感知、认知和执行三个环节。

1. 感知

感知是指智能机器人通过多种传感器感知环境信息。传感器可以是摄像头、激光雷达、红外传感器等，通过收集环境的各种数据来获得环境的状态和特征。感知可以帮助机器人理解周围的物体、人物和场景，为后续的任务执行提供必要的信息。

2. 认知

认知是指智能机器人对感知到的信息进行处理和分析，从而理解任务和环境。在这一环节中，智能机器人需要具备图像处理、语音识别、自然语言处理等技术，通过对感知到的数据进行解析和学习，从而形成对环境和任务的认知。认知使得智能机器人能够理解人类的指令并作出相应的反应。

3. 执行

执行是指智能机器人根据感知和认知的结果，进行相应的动作执行。智能机器人通过执行器，如电机、液压装置等，将感知和认知的结果转化为力学动作。执行过程需要智能机器人具备规划和控制能力，以保证动作的准确和高效。

三、智能机器人的构造

智能机器人的构造是指智能机器人的硬件和软件组成。

1. 硬件构造

智能机器人的硬件主要包括传感器、执行器以及机械结构。传感器包括各种传感器，如摄像头、声纳、激光雷达等，用于感知环境。执行器包括电机、液压装置等，用于执行任务。机械结构是智能机器人的骨架，用于支撑传感器和执行器，使其能够在特定环境下运动和工作。

2. 软件构造

智能机器人的软件构造主要包括感知算法、认知算法和执行算法。感知算法负责对传感器数据进行分析和处理，提取环境的特征和状态。认知算法用于对感知到的数据进行解析和学习，从而理解任务和环境。执行算法根据感知和认知的结果，进行动作执行的规划和控制。 四、智能机器人的应用

人形机器人工作原理

人形机器人是一种模拟人类外形和行为的机器人。它利用先进的科技和人工智能技术实现了与人类相似的动作和表情，进而能够执行各种任务和工作。本文将详细介绍人形机器人的工作原理。

一、感知技术

人形机器人的感知技术主要包括视觉感知、听觉感知和触觉感知。首先是视觉感知，机器人配备了高精度的摄像头，能够通过摄像头实时获取周围环境的图像信息，并进行图像识别和目标跟踪，从而实现对周围环境的感知。其次是听觉感知，机器人搭载了麦克风和声音识别技术，能够实时捕捉声音信号，并将其转化为数字信号进行处理。最后是触觉感知，机器人的手臂、脚部等关节配备了触觉传感器，能够感知到外界物体的触摸和力度，从而实现对外界的触觉感知。

二、运动控制技术

人形机器人的运动控制技术是实现其灵活自由的动作的核心。运动控制技术主要包括姿态控制和步态控制两个方面。姿态控制是指机器人通过关节控制实现各种姿态的切换，包括站立、行走、弯曲等。步态控制是指机器人通过合理的腿部动作和重心调整实现自主行走和奔跑。这两个控制技术的结合使得机器人能够像人类一样自由地移动和行走。

三、人工智能技术 人形机器人的人工智能技术包括语音识别和自主学习两个方面。语音识别技术使得机器人能够听懂人类的语言并作出相应的回应。它通过语音信号的采集和分析，将语音转化为文本或指令进行处理。自主学习技术是指机器人通过学习和积累经验，逐渐提升其工作能力和智能水平。机器人能够不断地吸取新知识和技能，并将其应用于实际工作中，表现出与人类相似的智能。

四、电力系统

人形机器人需要一个高效的电力系统来提供能量供给。常见的电力系统有电池和外部供电两种形式。电池是最常见的电力供应方式，机器人的内部电池能够为其提供短时间的能量供给。一些特殊应用的人形机器人可能会采用更加复杂的外部供电方式，例如通过导线或无线方式接入电源。

五、安全保护技术

为了保证人形机器人的安全性，需要采取一系列安全保护技术。首先是碰撞检测与避障技术，机器人搭载了多个传感器，能够实时检测到前方障碍物并进行规避。其次是姿势控制技术，机器人能够根据自身姿态自动调整动作，保持平衡并避免跌倒。此外，还需要安装紧急停止按钮和监控系统，以便在紧急情况下及时停止机器人运动并监控其工作状态。