第1章：扫地机器人现状之吉白夕凡创作
时间：二O二一年七月二十九日
第一台扫地机是在2001年由伊莱克斯生产的,随后美国军工企业irobot公司凭借其在机器人领域的深厚技术功底于2002年也推出了roomba扫地机器人.后来很多一线厂家也相继进入这个领域,相继推出自己的扫地机.国内的生产要从2006年开始算起,那个时候扫地机器人才开始出现在我们的视线中,一开始国内的厂家多数为国外代加工产品,经过这几年的学习和成长也相继推出具有中国特色的机型.
论其成长,国内的扫地机器人技术已经是很快了,但在主要的核心技术上和国外一线产品仍有差距,目前国内的很多品牌采取的技术大多为参照国外产品,如irobot扫地机器人、proscenic扫地机器人.目前国外一线的产品中比较具有特点并且好的产品也就irobot、neato、proscenic三个器牌,当然还有其它的品牌,不过那些算下来性价比都不是很好,要不是价格太贵,要不就是技术还不如这三个.
irobot扫地机器人的技术特点是中扫对夹式清扫,也就是常说的三段式清扫,一通过边刷将垃圾扫至中间部位,然后通过中部的毛刷和胶刷对滚将垃圾卷起,最后由吸尘盒中的电机吸入,另外该品牌还有一个技术特点就是iadapt技术,这个主要是机器人的算法,可以让该品牌的机型以每秒60次的速度计算地面状况,做出相
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应的动作,该品牌目前是整个行业里技术最好,销量最高的品牌.
neato扫地机器人的技术特点是RPS技术,也就是先通过激光扫描记录房间的整体环境,再通过计算得出最有利的路线,进行规划清扫,避免重复清扫,最大化的节省时间和能源.但由于这项技术对环境的要求特别（不克不及在房间里有高反光物体）,再加上该品牌由于功率较大,因此噪音也是全行业里最大的,因此在实际的应用上不如irobot产品.
proscenic扫地机器人的技术特点是V型升降扫刷加仿生超生波技术,这两项技术前者才使扫刷更好的贴近地面,但由于该品牌电机所形成的吸力偏弱,因此在实际的应用中对于稍重点的物体效果不是很好,优点就是他噪音较小.仿生超生波相比行业内普遍采取的红外技术更有优势,应用上也更全面,但技术成本也比红外线技术高很多.
第2章：IROBOT扫地机器人
2.1清扫模式：三段式清扫
三段式清扫的任务原理就是先通过边刷将垃圾扫至中部扫刷位置,再由中部扫刷对夹模仿扫帚的动作将垃圾卷起,最后吸尘盒中的马达将垃圾吸入,其实这项技术原理很简单,但我们从国内很多的仿制产品的评测中看出效却没有irobot的好,原因就是内部的设计也是关头.
另外还有V型升降式中扫技术,这一种技术更适合于地板类的地面,因为它是可以上下浮动的,这样可以使毛刷更好的贴近地面,同时
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又可以对地板进行刨光的作用,所以这种滚刷对地板类的光亮地面的清洁效果更好一些.像台湾的proscenic产品就采取这种技术. 第三种是单吸口式,这是扫地机器人最早采取的一种技术,正在逐渐被淘汰.
2.2探测技术：红外探测技术
这是一项评价扫地机好坏的重要指标.做得好的产品能够有效识别几厘米以内的物体,如桌腿,这样可以包管扫地机不会因为无法发明障碍物再不断的在原地撞击家具,至使物体的概略创伤.
目前市面上采取最为广泛的是红外探测技术,iRobot也是采取这种技术.但这项技术有个缺点,就是对透明物体无效,有时对浅色和深色也会失效,这也是为什么扫地机用过一些时间后会发明家里的家具腿部多多少少都会有点印迹的原因.
当然目前市面上还有另外一种被采取为数未几的探测技术,仿生超生波技术,这项技术能够让你的扫地机像蝙蝠一样精准的探测前面物体,做到有效规避障碍物.当然由于这项技术的成本很是高,因此采取这项技术的产品未几,目前只有三叶虫、proscenic、夏普.而这三个品牌里面只有proacenic的产品性价比是最高的,甚至比欧美的产品还要低,并且也更适合我们东方家庭. 2.3寻路方法：随机碰撞式寻路系统
扫地机器人通过不断的碰撞收集房间内的信息,原理是把每一次碰撞都是会记录下来作为一个点,然后通过一个周期甚至数个周期的点结合形成一幅图,而这幅图就是房间的地形图.这门技术的
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优点是产品的成本较低（主要为算法的软件研发成本）,对清扫环境的要求低（如室内光线等要求）,任务可靠性较高（不容易产生毛病）.缺点为整体的清扫效率相对较低（清扫所花费时间较长）,清扫笼盖率较为随机,清扫效果部分区域可能较好（多次笼盖）而部分区域效果较差（1次笼盖）,对自身脱困能力要求较高（进入进去容易出来难的区域）.
另外还存在一种寻路方法为neato采取的路径式寻路规划技术.采取这门技术的扫地机器人在清扫之前要先通过激光发射器扫描房间,获得房间的图形然后再进行路径规划.但路径规划系统虽然能够进行全笼盖清扫,却它对环境有一定的要求,例如室内不克不及有高反光的物体等.另外可能是由于技术还不是十分的成熟,时常会有用户反响会无法回充或者在某个房间重复清扫.最后这项技术还需要我们手动的摆方好合适的灯塔位置来引导扫地机.目前这项技术还没有任何国产机型采取. 3.4iAdapt专利技术
智能iAdapt专利技术我们可以理解为一种扫地系统技术,这种扫地系统技术是建立在人工智能软件和控制硬件的基础之上的.首先,它通过对iRobot扫地机器人内部的红外探测器、机器的底盘、液滴传感器、粉尘检测器、刷胶刷测速系统等一系列硬件进行数据收集,再通过人工智能软件,自动计算出障碍物的形状、大小,最终通过智能AI Common Lisp编写的软件对数据进行阐发,从而得出扫地机器人的清扫计划.
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在清扫的过程,智能iAdapt专利技术会随着清扫计划的进行,不竭自动的进行调整,完善,从而达到最好的清洁效果.我们只能看到 iRobot最后的清洁效果,但在这清洁的过程中, iRobot的智能iAdapt专利技术它可以每秒对机器周围的障碍物进行多达60次的测试,还可以按照不合的作业环境做出40多种不合的计划,堪称完美.
3.5防跌落技术
一般运用的是红外探测技术,例如将Roomba 780翻面后可以看到,在其边沿对称安插有6个跌落传感器,其能够探测出超出6.5cm的落差,这样当清扫任务时遇到台阶等时,便会及时转向避免机身跌落损坏.
3.6重污区识别技术
iRobot扫地机的灰尘感应目前有两代技术问世.
第一代是金属感应器,它是装置在扫地机毛刷的里面,就是取下毛刷时看到的黄色金属片,当毛刷旋转的同时带起灰尘,同时灰尘在被吸入的过程会撞击到装置在毛刷里面的金属感应器,这时的金属感应器通过撞击在金属感应片上出现的密度变更来认定是否是重污区,从而确定清扫路线.这种感应器的缺点就是对毛发之类轻物体的没什么效果.
第二代是光感探测器,它装置的位置是在HEAP集尘盒入口处,他是通过被吸入物对光感探测器的遮蔽程度来确认是否为重污区,由于它和第一代金属感应不合,因此它能感应出任何类型的污物.
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第3章：技术创新
3.1避水技术
现在市面上的扫地机器人都没有避水功效,也就是说当地面有积水的话,扫地机器人其实不合错误其做任何动作,这样不但对地面的清洁效果有很大的影响,还对扫地机器人自己损害很大,所以必须避免这种情况的产生.
我们提出的解决计划为,在扫地机器人底部上下左右各装置一个激光发射器,发射1170nm波长的近红外光,然后通过接收漫反射光的强度,从而地下判断有没有积水,有的话便赐与绕开.
技术难题：激光发射器和激光接收器成本比较高,另外体积比较大,扫地机器人不便利挂载.
3.2小规模清扫模式独立技术
如果我们打算让一个扫地机器人在小规模内清扫,我们第一步必须把扫地机器人提到这个区域,然后设定小规模清扫模式.假设此时又需要让它清扫另外一个小区域,那么我们必须等机器人在第一个区域清扫完之后,再把它提到第二个区域,再设置小规模清扫模式.那么要是再需要让它清扫第三第四个小区域呢？……
为什么不把指令独立出来了？这就是我们的设计灵感. 我们可以设计一个装饰品（任何你喜欢的外形）,当然这个装饰品要耐脏,体积要够大,另外里面要有红外线发射器,给扫地机器人发射命令用,所以也必须有开关.我们可以给这些小装饰品设置优先权限.当同时向扫地机器人发射命令时,机器人优先处理权限高
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的命令.那么当我们家里有几个重污区想要着重处理时,将小装饰品打开开关,放在重污区,将另外的小装饰品放在另外的重污区,那么扫地机器人就会按照小装饰品的优先程度,按顺序清扫这些区域.
我们这里仅仅针对的是小规模清扫,难道不成以设置其他的清扫模式吗？当然可以,这一点交由大家思考.
3.3 操纵界面可视化技术
前面已经提到过,扫地机器人通过各类传感器信号收集房间内家具等的位置信息,然后通过数据处理形成一幅图,而这幅图就是房间的地形图.扫地机器人实时扫描家具的位置信息,那么得到的就是房间的实时地形图.我们在移动终端上,如iPad、手机等,设计一个软件,使移动终端可以与扫地机器人进行通信,将房间的实时地形图显示在移动终端上,人们通过移动终端可以知道扫地机器人的位置,并且可以控制扫地机器人,为扫地机器人划定任务区域.
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