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扫地机器人设计报告（一）引言概述扫地机器人是一种能够自动进行室内清扫的智能设备，其设计目的在于提高现代生活的舒适度和便利性。
本文将探讨扫地机器人的设计原理、机械结构、感知与导航系统、清扫效果评估以及安全性能等五个大点。
正文内容一、设计原理1.1 理解扫地机器人的工作原理1.2 确定扫地机器人的功能需求1.3 选择适合的清扫方式二、机械结构2.1 确定机器人的尺寸和形状2.2 选择合适的材料和结构2.3 设计机器人的底盘和吸尘部件2.4 确保机器人的灵活性与稳定性2.5 考虑机器人的维护和保养问题三、感知与导航系统3.1 选用合适的传感器技术3.2 开发机器人的环境感知能力3.3 设计机器人的自主导航算法3.4 提升机器人的路径规划与避障能力3.5 优化机器人的定位与地图生成功能四、清扫效果评估4.1 设计清扫效果评估指标4.2 开展清扫效果测试实验4.3 改进机器人的清扫效果4.4 分析清扫效果与用户需求的匹配程度4.5 提高机器人的清扫效率与质量五、安全性能5.1 考虑机器人的碰撞安全设计5.2 防止机器人的触碰伤害5.3 设计机器人的误操作预防系统5.4 优化机器人的电池管理与充电保护5.5 满足机器人的合规与认证要求总结通过对扫地机器人设计的分析与探讨，可以发现在设计过程中需要考虑到机器人的原理、机械结构、感知与导航系统、清扫效果评估以及安全性能等多个方面。
只有综合考虑这些因素，才能设计出性能优良、功能齐全且安全可靠的扫地机器人。
因此，在未来的设计过程中需要注重细节、持续改进，并根据用户反馈和市场需求进行不断优化。
通过不懈努力，扫地机器人设计的发展前景将更加广阔。
扫地机器人结构详细（一）引言概述：扫地机器人是一种能够自主进行家庭或办公室清扫任务的智能设备。
它的结构设计对其功能的实现起着至关重要的作用。
本文将详细介绍扫地机器人的结构，包括机身结构、传感器系统、清扫系统、导航系统和电源系统等五个方面。
正文内容：1. 机身结构1.1 扫地机器人机身材料选择1.2 机身设计与外观美观1.3 机身各个组件的安装方式1.4 机身结构的稳定性和耐用性考量1.5 机身重量与尺寸的合理设计2. 传感器系统2.1 使用的传感器种类及其作用2.2 传感器的布局和安装位置2.3 传感器系统的数据处理与算法2.4 传感器系统对局限性的处理方式2.5 传感器系统的精度和可靠性考虑3. 清扫系统3.1 扫地机器人清扫刷和滚刷的种类和使用3.2 清扫系统的吸尘能力和过滤器设计3.3 清扫系统对不同地面的适应性3.4 清扫路径规划和工作模式3.5 清扫系统的自动去除尘垢功能设计4. 导航系统4.1 导航系统的定位技术选择4.2 地图创建与环境识别4.3 导航系统的路径规划和避障算法4.4 导航系统的智能化与升级能力4.5 导航系统的精准度和快速响应能力5. 电源系统5.1 电源系统的能量存储技术选择5.2 电池容量与续航时间的平衡5.3 充电方式和充电效率的优化设计5.4 电源系统的节能和安全性考虑5.5 电源系统与其他组件的设计和连接方式总结：扫地机器人的结构设计决定了其性能和功能的实现，机身结构的稳定性、传感器系统的精度和可靠性、清扫系统的适应性和自动清洁功能、导航系统的智能化和精准度以及电源系统的续航时间和安全性等都是关键考量因素。
通过合理的结构设计和优化各个组件，扫地机器人的性能和用户体验将得到明显提升。
扫地机器人设计范文一、引言在现代社会，科技发展迅猛，人们的生活便捷度也不断提高。
然而，有些繁琐的家务活却依然需要人工操作，对大部分忙碌的现代人来说，清扫地面是一项费时费力的工作，因此设计一款智能、高效的扫地机器人具有非常重要的意义。
本文将从硬件和软件两个方面设计一款扫地机器人，旨在解决人们的清扫困扰。
二、硬件设计1.结构设计扫地机器人主要由底盘、电机、传感器、软管和集尘盒等组成。
底盘是整个机器人的基础，承载着其他模块的安装，同时需要具备良好的平衡性和移动性；电机为机器人提供动力，可分为主动轮和被动轮两种；传感器模块包括碰撞传感器、红外传感器和触摸传感器等，用于检测环境和障碍物；软管用于吸尘，需要具备一定的弹性和耐用性；集尘盒用于收集垃圾，可设计成拆卸式，方便清洁。
2.控制系统设计控制系统是扫地机器人的核心，主要包括主控板、传感器模块和电机驱动模块。
主控板负责对各个部分的控制和数据处理，可采用微控制器或单片机；传感器模块负责感知环境并将数据传输给主控板，需要具备高精度和稳定性；电机驱动模块负责控制电机的转动，可采用直流电机驱动器或步进电机驱动器。
3.功能设计扫地机器人的功能设计是为了提高清扫效率和用户体验。
可以设计以下功能：定时清扫，根据用户设置的时间自动开启清扫功能；智能导航，通过激光传感器或摄像头实时感知环境，规划清扫路径，避开障碍物；避障功能，通过碰撞传感器和红外传感器检测障碍物，自动绕过；边角清扫，通过侧刷和边刷清扫边缘和角落；自动充电，当电量低于一定阈值时，自动返回充电座充电。
三、软件设计1.控制算法设计控制算法是扫地机器人运行的核心，需要根据传感器数据和环境变化做出相应的决策。
可以将控制算法分为三个主要部分：感知、决策和执行。
感知部分通过传感器模块获取环境数据，并进行数据处理和信息提取；决策部分根据感知结果进行路径规划、障碍物避开等决策；执行部分负责控制电机运动，控制机器人的行动。
2.用户界面设计用户界面设计是为了方便用户操控和设置扫地机器人的功能。
扫地机器人课设一、概述扫地机器人是一种智能家居清洁工具，旨在为使用者提供高效、便捷、舒适的清洁体验。
本文将介绍一种基于单片机的扫地机器人的设计和制作过程，旨在帮助读者了解扫地机器人的基本原理，设计流程和实现过程。
二、设计流程1. 功能设计扫地机器人的基本功能包括自主导航、清洁作业、自动充电等。
基于此，我们设计出了以下具体功能：1.根据障碍物避免行走2.自动充电3.着地传感器感应机器人是否接触地面，便于控制机器人移动2. 硬件设计扫地机器人的硬件部分主要包括下列部分：1.单片机主板：采用STM32F103C8T6主板2.驱动器：采用L298N驱动模块3.行走电机：采用二合一电机驱动发动机4.传感器：采用巡线传感器（IR），超声波传感器5.电池：采用18650锂电池组3. 软件设计扫地机器人的软件部分主要包括以下模块：1.整体逻辑部分：完成扫地机器人的各项功能，如测距、控制行走等2.驱动控制模块：控制电机的启停、转速控制3.传感器数据接收模块：接收各种传感器的数据，例如超声波的距离、巡线传感器的数据等。
4.正/反向移动控制模块：依照传感器数据来控制机器人走的方向，以及速度。
三、实现过程根据上述设计流程，扫地机器人的制作需要经过以下步骤：1.购买硬件：按照硬件设计要求，购买相应的主板、传感器、电池等元器件。
2.硬件组装：按照硬件设计要求，将各个元器件组装到主板上，并搭建出机器人的整体结构。
3.硬件测试：对机器人的各个部件进行测试，确保硬件的正常运作。
4.软件开发：以C语言为主要开发语言，按照软件设计要求编写各个模块的代码。
5.软件整合：将各个模块的代码整合为一个可运行的程序。
6.软硬件联调：将软件与硬件相结合，测试机器人是否正常运行。
7.优化调试：根据机器人测试的结果，对程序进行错误排查和性能优化。
四、扫地机器人的制作需要对硬件和软件进行深入的理解和实践经验，需要有运筹帷幄的能力和工程实践的结构思维。
扫地机器人毕业设计简介扫地机器人是一种能够自动执行清扫任务的智能家居设备。
毕业设计将致力于设计、开发和实现一款高效、可靠的扫地机器人，并通过机器学习技术使其能够自主导航、规划清扫路径并完成清扫任务。
系统需求本文档将对扫地机器人毕业设计的系统需求进行详细阐述，包括硬件要求、软件要求和功能要求等。
硬件要求•电机：扫地机器人需要配备强力的直流电机，使其能够在不同地面上灵活移动。
•传感器：扫地机器人需要搭载多种传感器，如超声波传感器、红外线传感器和摄像头等，以实现环境感知和障碍物检测。
•电池：为了满足长时间工作的需求，扫地机器人需要搭载高容量的可充电电池。
•控制系统：扫地机器人需要配备微控制器和电路板等控制系统，以实现各种功能的控制。
•运动部件：扫地机器人需要配备轮子、驱动装置和悬挂系统等运动部件，以保证机器人能够自由移动。
软件要求•操作系统：设计一个基于Linux的嵌入式操作系统，以提供良好的系统管理和资源调度。
•环境感知算法：通过机器学习算法，对传感器获取的环境信息进行处理和分析，以实现障碍物检测和距离计算等功能。
•自主导航算法：设计一种自主导航算法，使扫地机器人能够规划清扫路径并进行智能导航，避免碰撞和卡住。
•清扫算法：优化清扫算法，使扫地机器人能够高效地进行地面清扫，并确保每个区域都得到充分清洁。
功能要求•自主导航：扫地机器人应能够通过环境感知和自主导航算法，实现智能移动和路径规划。
•清扫功能：扫地机器人应能够通过清扫算法，对目标区域进行高效、全面的清扫。
•障碍物避开：扫地机器人应能够通过环境感知和自主导航算法，避免与障碍物碰撞并进行相应的规避动作。
•电量管理：扫地机器人应具备智能的电量管理功能，能够及时返回充电座并充电，以保证长时间工作的能力。
•远程控制：扫地机器人应支持远程控制功能，方便用户对机器人进行操作和指导。
实施计划本章节将详细介绍扫地机器人毕业设计的实施计划，包括项目进度、资源分配和风险管理等。
清扫机器人的结构设计.（一）引言概述：清扫机器人的结构设计对于机器人的性能和清扫效果起着至关重要的作用。
本文将从五个大点来阐述清扫机器人的结构设计，包括机器人底盘结构设计、传感器配置、清扫模块设计、导航系统设计以及电源管理设计。
正文：一、机器人底盘结构设计：1. 轮式底盘的设计，包括轮子数量、直径大小的选择。
2. 底盘的材料选择，影响机器人的结构强度和重量。
3. 底盘的动力系统设计，包括电机的选择和驱动方式。
4. 底盘的悬挂系统设计，以提高机器人在不平地面上的稳定性。
5. 底盘的尺寸和形状设计，以适应不同环境的清扫需求。
二、传感器配置：1. 激光雷达的位置和角度的选择，以获取准确的环境地图。
2. 视觉传感器的配置，以识别障碍物和地面脏污情况。
3. 接触传感器的布置，用于检测机器人与障碍物碰撞。
4. 声音传感器的配置，以检测环境噪声和语音指令。
5. 温湿度传感器的安装，用于检测环境的温湿度变化。
三、清扫模块设计：1. 选择合适的清扫方式，如旋转刷、吸尘器等。
2. 清扫模块的结构设计，包括刷子的数量和长度、吸尘器的功率等。
3. 清扫模块的布置方式和活动范围，以覆盖更大的清扫面积。
4. 清扫模块的自动调整功能，以适应不同地面的清扫需求。
5. 清扫模块的维护和清洁方案，以保证其长期高效工作。
四、导航系统设计：1. 基于激光雷达和视觉传感器的导航算法的设计。
2. 地图构建算法的设计，用于创建环境地图和路径规划。
3. 定位系统的设计，以确定机器人在地图中的位置。
4. 避障算法的设计，用于避免碰撞障碍物。
5. 导航系统的交互设计，以提供用户友好的操作界面和语音指令功能。
五、电源管理设计：1. 电池容量和电池寿命的计算，以保证机器人工作时间。
2. 充电系统的设计，包括充电桩的位置和充电电流。
3. 电源控制系统的设计，以确保机器人电源的稳定性和安全性。
4. 低电量预警系统的设计，以提醒用户及时进行充电。
5. 省电策略的设计，通过降低功耗来延长机器人的工作时间。
家用清扫的结构设计家用清扫的结构设计一：引言家用清扫是一种智能化的家居，能够自动清扫地面上的灰尘和垃圾。
本文将详细介绍家用清扫的结构设计，包括的外观设计、控制系统、传感器、清扫机构等。
二：外观设计1. 尺寸与外形家用清扫需要具备足够的尺寸和外形，以便在各种居家环境中自由移动和清扫。
通常采用圆形或方形的外形设计，并具备合适的直径或边长。
2. 外壳材料外壳应采用高强度、耐磨损的材料，如ABS塑料或铝合金等。
外壳表面设计要光滑易清洁，以方便日常维护。
3. 底部设计底部应设计成平整且光滑的结构，以确保在地面上的稳定移动和清扫效果。
同时，底部还应安装清扫刷和集尘箱等清扫机构。
三：控制系统1. 主控芯片家用清扫的控制系统采用嵌入式主控芯片，具备高速运算和强大的数据处理能力。
常用的主控芯片有ARM、DSP等。
2. 电源管理控制系统应具备合理的电源管理能力，包括电池充电管理、电池容量检测、电源供电自动切换等功能。
3. 通信模块为了实现与用户的交互和远程控制功能，控制系统需要配置无线通信模块，如Wi-Fi或蓝牙模块。
同时，还需要具备数据加密和安全传输的功能。
四：传感器1. 碰撞传感器为了避免与障碍物碰撞，需要配置碰撞传感器。
常用的碰撞传感器有红外线传感器和超声波传感器。
2. 跌落传感器为了避免从楼梯等高处坠落，需要配置跌落传感器。
常用的跌落传感器有红外线传感器和压敏传感器。
3. 地面传感器为了识别不同地面的类型和硬度，需要配置地面传感器。
常用的地面传感器有红外线传感器和电容传感器。
五：清扫机构1. 清扫刷底部应配备高效的清扫刷，能够有效清除地面上的灰尘和垃圾。
常用的清扫刷有旋转刷和滚刷。
2. 集尘箱清扫刷将灰尘和垃圾刷进集尘箱，在集尘箱内部进行存储。
集尘箱需要具备一定的容量和密封性能。
3. 过滤系统清扫还需要配置过滤系统，能够对收集的灰尘和垃圾进行过滤，以保持空气的清洁。
常用的过滤系统有滤网和高效过滤器。
六：附件本文档附件包括家用清扫的外观设计图纸、控制系统原理图、传感器连接图和清扫机构示意图等。
智能扫地机器人课程设计通过整理的智能扫地机器人课程设计相关文档，渴望对大家有所扶植，感谢观看！智能扫地机器人课程设计1、课题背景及探讨的目的和意义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。
其具有好用价值。
室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此须要有确定的智能。
清洁机器人应当具备以下实力：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，便于操作和限制。
结合扫地机器人主要功能探讨其限制系统的硬件设计。
1.2探讨目的和意义国家农业智能装备工程技术探讨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，通过智能算法确定当前的任务状态。
它可以依据某个传感器检验地面清洁程度，依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，在电量低于确定值后，它起先找寻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，当距离发生变更时机器人将停止并变更路途。
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，协作芯片限制内部电机转动以及内部真空环境吸尘，通过路途设计，在室内自由行走，由中心主刷旋转清扫，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限制电路，接受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。
扫地机器人毕业设计扫地机器人毕业设计一、选题背景和意义随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，越来越多的家庭开始使用扫地机器人来代替传统的人工清洁。
扫地机器人凭借着其智能化、自动化的特点，为人们的生活带来了极大的方便和舒适。
因此，设计一款智能扫地机器人成为了许多学生的毕业设计项目，其意义也在于帮助学生巩固理论知识，锻炼实践操作能力，为未来的工作奠定基础。
二、主要功能和设计方案本设计的扫地机器人主要实现以下功能：1. 自动扫地功能：通过激光雷达等传感器的检测，实时地绘制室内空间的地图，并规划最优的清洁路径，确保地面覆盖均匀，高效地清洁。
2. 避障功能：通过视觉传感器和红外传感器等设备，能够及时发现和避开障碍物，避免与家具等物体发生碰撞，保护家居设施的安全。
3. 定时预约功能：用户可以通过手机APP等远程控制工具，在指定时间设定扫地机器人的工作，实现自动清洁功能，让用户享受到更方便的清洁体验。
4. 充电自动返航功能：当扫地机器人的电量低于设定值时，能够自动返回充电座进行充电，并且可根据充电情况实时调整清洁进程，以确保清洁任务的顺利完成。
三、技术方案和关键技术为了实现上述功能，可以选择以下关键技术：1. 激光雷达技术：通过激光雷达扫描室内环境，获取地图信息，用于路径规划和避障功能实现。
2. 视觉传感器技术：利用摄像头等传感器实时获取周围环境信息，用于避障和物体识别。
3. 控制算法：需要设计合适的控制算法，根据传感器数据做出相应决策，实现灵活的路径规划和避障操作。
4. 通信技术：设计一套可靠的通信系统，用于控制指令的传输和与用户的交互。
四、实施计划和预期成果根据以上的技术方案，可以制定如下实施计划：1. 第一季度：调研市面上已有的扫地机器人产品，对其原理和技术进行了解，并购买所需的传感器和硬件设备。
2. 第二季度：进行硬件的搭建和集成，编写驱动程序，实现基本的清洁和避障功能。
3. 第三季度：设计并实现路径规划和定时预约功能，编写相应的控制算法，进行初步的测试和调优。
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。
图2 扫地机器人功能框图三、功能简介1、清扫模式：清扫模式包括随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等。
随机清扫是指根据地面状况在其他几种清扫模式之中进行切换；螺旋式清扫是指绕圈清扫的模式；交叉清扫是指在不同的区域之间交叉穿梭来清扫，也可以称为Z字形清扫；沿边清扫是沿着房间的边界进行清扫；定点清扫是指在指定的位置小范围内清扫；预约清扫是指每天在指定的时间自动清扫，可以预约一次和一周内任意预约清扫时间，可以放心上班和出差，也可以自动打扫。
2、智能导航系统扫地机器人的智能导航实质就是路径自动规划。
扫地机器人路径自动规划有两种方法：：随机式全区域覆盖和规划式全区域覆盖。
随机式全区域覆盖方法控制简单，不需要很多的硬件，软件编程也简单，易于实现。
但其缺点是移动机器人运行轨迹重复性较大，且运行轨迹不能较快地、充分地覆盖整个区域，这种路径规划只考虑完成任务，没有考虑到时间消耗和能量消耗情况，因此选择规划式全区域覆盖方法。
此设计中选择往返式路径规划方法。
往返式路径规划清扫路径的规则为当扫地机器人置于室内时，可通过超声波测距传感器的信息来判断它放置于墙边还是房屋中间。
在房屋中间，则先设为它沿某一方向运动到靠近墙边的某一点。
机器入就可从墙边的某一点开始，按顺时针方向绕墙运动一周，先对室内墙边地面进行一次预清扫。
扫地机器人在绕完一圈后再向左或向右行走到墙壁的最左端或者最右端，以此来作为它清挡路径的起始点，也即绝对坐标的原点。
先假设室内只有一个孤立的障碍物，以房屋左下角O点为起始点。
开始清扫时，从O点势始沿Y轴正方向清扫，遇到墙壁时向右原地旋转90o，向X轴正方向移动一个车身后再向右旋转90o，沿Y轴负方向清扫，以此往复运动。
当遇到障碍物时，则按下面的方法进行规划和避障：当清洁机器人运动到障碍物的最左边点时，根据步进电机的脉冲数和驱动轮光栅的脉冲数计算出最左边点的坐标。
然后根据超声波测距传感器收到的信息沿着障碍物边缘行进相当于X轴方向一个车身的距离，再原地旋转到Y轴负方向，沿Y轴负方向继续清扫，这样一直往返清扫，当扫地机器人在沿障碍物边缘清扫时超声波传感器突然收不到信号即到达了障碍物的最右端点，扫地机器人将原地一直向左旋转直到超声波传感器再次收到信号为止，然后沿障碍物的上边沿行进到障碍物的最左端点，再沿Y轴方向进行往返清扫，行进路径和障碍物下边沿的行进路径类似。
这样就可以在清扫过程中自动避开障碍物。
清扫路径自动规划示意图如图3所示。
图3 清扫路径自动规划示意图3、智能安全监控3.1防撞扫地机器人在工作过程中难免遇到各种障碍物，如果不及时躲避障碍物，将影响扫地机器人正常工作。
因此在扫地机器人内部安装三个超声波测距传感器，用来检测扫地机器人行进路线上是否有障碍物。
超声波测距传感器安装位置如图4所示。
左右右扫地机器人顶部左图4 防撞传感器分布超声波是一种一定频率范围的声波。
它具有在同种媒质中以恒定速率传播的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象。
利用这一特性，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。
避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理。
超声波传感器测距原理如图5所示。
图5超声波传感器测距原理超声波传感器接收到反射信号，检测出前方有障碍物时，向控制器发出信号，控制器控制扫地机器人转向，躲避障碍物，根据信号的幅值大小，也可以初步确定障碍物的大小。
选用超声波测距传感器，实现非接触式测量，避免与家具等物品发生碰撞，从而避免损坏相应物品。
3.2防跌落为了防止扫地机器人遇到台阶时跌落，在扫地机器人背面安装3个防跌落传感器。
防跌落传感器安装位置如图6所示。
防跌落传感器利用超声波进行测距。
当扫地机器人行进至台阶边缘时，防跌落传感器利用超声波测得扫地机器人与地面之间的距离超过限定值，向控制器发送信号，控制器控制扫地机器人进行转向，改变扫地机器人行进方向，从而实现防止跌落的目的。
扫地机器人防止跌落示意图如图7所示。
前扫地机器人顶部图6 防跌落传感器分布扫地机器人顶部图7 扫地机器人遇台阶示意图3.3防线缠绕：扫地机器人工作过程中，可能会遇到细线缠绕清扫刷的情况，使清扫刷无法正常旋转，从而造成扫地机器人不能正常工作。
为了解决此问题，可以在扫地机器人中安装接近传感器，利用接近传感器测量电动机的转速，以此来判断清扫刷工作是否正常。
当细线缠绕清扫刷时，致使清扫刷停止旋转，从而导致电动机停止转动，此时传感器测得电动机转速为零，控制器接收此信号后向扫地机器人发送控制信号，切断电动机电流，同时发出求救信号。
同时设计扫地机器人在发出求救信号3分钟后自动关闭扫地机器人电源功能，防止家中无人的情况。
扫地机器人防止线缠绕流程示意图如图8所示。
图8 防线缠绕流程示意图3.4电池电量监控：移动电源在吸尘机器人中的地位十分重要,可以说它是吸尘机器人的生命源。
移动电源需同时为移动机构提供动力，为控制电路提供稳定的电压，为吸尘操作模块及传感观测模块提供能源等。
在这一领域,一般采用化学电池作为移动电源,如铅酸电池、NiCd等。
理想的电源在放电过程中应该能够具备：①保持恒定的电压；②内阻小以便快速放电；③可充电；④成本低等特点。
为了实现对扫地机器人电池电量的安全监控，可以在扫地机器人内部安装库仑计，用来检测扫地机器人电池电量变化。
库仑计是在电池的正极和负极串连一个电流检查电阻，当有电流流经电阻时就会产生一个监控取样电压，通过检测这个监控取样电压计算流过电池的电流，就可以精确跟踪电池电量变化。
库仑计测量原理如图9所示。
图9 库仑计测量原理另外通过温度传感器测量电池温度，与库仑计测得的电池电压相互配合，可以极大减少电池老化等因素对测量结果的影响。
4、创新功能4.1灰尘量智能识别扫地机器人需要根据某处灰尘量多少自动安排清扫时间，为实现这个功能，在扫地机器人吸尘口上方安装灰尘传感器。
灰尘传感器安装位置如图10所示。
扫地机器人顶部图10 灰尘传感器安装示意图灰尘传感器利用可变间距电容传感器实现。
当吸入灰尘越多时，灰尘撞击电容传感器下极板越剧烈，使灰尘传感器极板振动越剧烈，输出信号越强。
扫地机器人控制器根据灰尘传感器信号的强度进行判断，发出相应控制信号，使扫地机器人根据某处灰尘多少自行决定清扫时间长短。
4.2床底智能清扫一般来说，床底、柜子底等地方相对较脏，因此这些地方需要重点清扫，以保证清洁度。
为实现此功能，在扫地机器人正面安装8个光敏传感器。
光敏传感器安装位置如图11所示。
扫地机器人在床底或柜子底开始工作后，光敏传感器接收的光强较弱。
当扫地机器人运行离开床底或柜子底时，光敏传感器接收到的光强发生变化，向控制前前扫地机器人顶部图11 光敏传感器分布器发送信号，控制器发出控制信号，使扫地机器人转向，重新回到暗处，继续进行清扫。
扫地机器人在床底或柜子底清扫路径的规划可以参考智能导航系统中路径规划的方法。
4.3手机遥控模式在扫地机器人内部安装蓝牙等模块，与手机实现通讯，利用相应软件，通过手机实现对扫地机器人的手动控制。
4.4尖端气流滤尘技术气流滤尘器是一个全封闭系统，既无外部气体吸入，也无机内气体排出，其原理是利用附壁效应去形成低压涡流气体，最后将沉渣截留于吸尘器内的涡流腔内。
4.5室内空气质量监测与提醒为了监测室内温度、湿度和空气质量等，在扫地机器人内安置温度、湿度和监测空气质量的传感器。
当传感器接收到这些环境信息时，经过放大、滤波、转换变成数字信号，扫地机器人控制器对这些信息进行处理。
同时设计当室内的空气质量出现异常时，如甲烷超标，煤气泄漏等发生时，扫地机器人能够完成检测并实现及时报警功能。
5、其他基础功能5.1自动返回并充电：自动返回并充电对扫地机是非常重要的，因为扫地机器人自带的充电电池电量有限，不一定能保证完成清扫工作，这就需要扫地机器人能自动对接充电。
扫地机器人利用红外信号来确定充电基座位置，并自行运动到充电基座，完成自动充电。
当扫地机器人检测到电池电量小于规定值时，扫地机器人上的红外发射装置在控制器的控制下发射一个传播距离较远并且覆盖角度较窄的红外信号，用于搜寻充电基座的位置，同时扫地机器人向充电基座发送信号；充电基座接收到扫地机器人发射的信号后，基座上的红外发射装置发射一个传播距离近且覆盖角度窄的红外信号，用于在机器人到达充电站附近与充电站进行对接时使用。
在搜寻充电基座位置时，扫地机器人先缓慢地原地旋转。
在扫地机器人旋转过程中，当充电基座接收到扫地机器人发射的红外信号时，充电基座向扫地机器人发送信号，扫地机器人接收到信号后停止旋转，并按照此方向行进。
扫地机器人行进到充电基座附近时，利用充电基座发出的红外信号精确地与充电基座进行对接，完成自动对接充电。
扫地机器人自动寻找充电基座位置原理示意图如图12所示。
