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电气工程及其自动化专业论文 室内扫地机器人的能源管理策略研究_图文

中国网络大学 CHINESE NETWORK UNIVERSITY 本 科 毕 业 设 计 (论 文 ) 室内扫地机器人的能源管理策略研究 院系名称: 专 业: 学生姓名: 学 号: 指导老师: 网络学院 物流管理 123456789 中国网络大学教务处制 2018 年 03 月 01 日 室内扫地机器人的能源管理策略 摘要:随着科学技术的不断发展,移动机器人已经走进了人们的日 常生活。机器人从原先的军事、工业、商场、医院等应用领域逐步向 家用智能机器人的方向发展,未来家用智能机器人将是人们生活不可 或缺的一部分,人们对机器人的人工智能要求也越来越高。机器人的 室内定位和自动充电技术是衡量人工智能性的重要标准。智能机器人 只有能够准确地知道自己在室内的坐标点,才能自主有效的运动。在 准确的定位之后,机器人才能在电量不足的情况下,朝着充电源的方 向靠近并且完成与充电的对接工作。 关键词:室内扫地机器人;能源管理;策略 一、绪论 1.1 课堂研究背景 机器人的应用越来越广泛,几乎渗透所有领域。进入九十年代以 来,人们广泛开展了对服务机器人的研制和开发。各国尤其是西方发 达国家正致力于研究、开发和广泛应用服务机器人。目前,在美国、 日本等发达国家,机器人已应用于商场导购、物品移送、家居服务、 展厅保安和大面积清扫等多个服务领域。随着我国国民经济的不断发 展和人民生活水平的不断提高,将势必会在各个领域广泛、大量地应 用服务机器人。 与普通工业机器人相比,服务机器人具有更大更灵活的工作空 间,因此其往往是移动机器人。移动机器人狭义上指的是地面可移动 机器人,是继操作手和步行机之后机器人技术的一个新的研究目标, 也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究方向。移动机器人目前主 要包括军事和民用服务两大应用领域。在民用服务领域,美国和日本 处于遥遥领先的地位,机器人被广泛应用于车站清扫、大面积割草、 商场导游导购、导盲和保安巡逻等各个方面。在我国的移动服务机器 人的研究和应用还处于起步阶段,上海大学、哈尔滨工业大学曾先后 研制成功导购机器人、导游机器人和清扫机器人。随着我国经济建设 的不断开展和人民生活水平的提高,广泛应用服务机器人必将成为趋 势。 1.2 国内外研究现状 自动扫地机作为服务机器人领域中的一个新产品,尽管目前国内 在这方面的研究开发方面已经取得一定的成果,但是仍有许多关键技 术问题需要解决或提高,如路径规划就是其中的一个比较重要的技 术。有的可在房间内随机移动,有的能在单个房间内较简单地以一定 的路线移动(不能 100%走遍)。事实上,虽然有一些公司推出了一些 样品或产品,但却不能达到满意程度:清洁效果不佳,遍历时间长。 目前,在一些发达国家的办公室、工厂、车站、机场等场所已广 泛使用到自动扫地机。随着科学技术的进步和社会的发展,人们希望 更多地从繁琐的日常事务中解脱出来,这就使得自动扫地机进人家庭 成为可能。如果自动扫地机性价比足够高,那么自动扫地机市场将会 被看好。 1.3 研究目的及意义 自动扫地机,是一种智能扫地、吸尘工具,是一种配备了微电脑 系统的电动保洁设备,它能能够按照人们的设置清洁房间的某一特定 部分或全部。清洁机器人最早出现于美国,随后发展的欧美,风靡港 澳台,90 年代中期进入大陆。国内自动扫地机主要几种品牌: iRobot(美国)、凯驰(德国)、QQ(台湾)、三叶虫(瑞典)、保时洁(国 产)、美嘉乐(国产)、微朗(国产)等。 人类的一只脚已经迈入了机器人时代的大门,中国 10 年内机器 人将融入市民日常生活,机器人将和汽车一样成为生活必需用具。这 些机器人从用途上看,有用于教育类的机器人,有用于服务类的机器 人,有用于制造类的机器人,等等。其中自动扫地机就属于服务类的 机器人。机器人的发展就像上世纪 80 年代的个人电脑、上世纪 90 年 代中期的手机一样,正处于产业真正起飞的前夕,巨大的市场前景已 经展现。资料显示,2003 年至 2007 年间,全球机器人以每年 40%左 右的速度增长。据统计,到 2009 年年底,全球投入使用的服务机器 人已达到 450 万台。 自动扫地机优于普通吸尘器的地方主要体现在:省时、省力,整 个清洁过程不需要人控制,减轻您操作负担;还比一般吸尘器的噪音 小,清洁房间的过程免受噪音之苦;还可以净化空气,内置活性炭、 吸附空气中有害物质,粉尘净化率高达 96%,清扫效率接近 100%; 轻便小巧:轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。总之,自动扫地机, 具有操作简单,使用方便、智能、安全、清洁效果显著的特点。 二、室内扫地机器人的工作原理 扫地机器人设计为 5 部分组成:系统主控制部分、执行电机部分、 传感器部分、输入输出部分和电源部分。主控系统使用单片机 AT89C52 控制,包括红外遥控接收模块,对输入输出器件的操作,对执行电机 的控制,以及对传感器的响应等。执行电机部分是吸尘机器人的主要 构成部分,包括行走驱动子系统和吸尘子系统。行走结构采用轮式结 构,圆形壳体,底盘为三轮电动小车,前面两轮由两个电机独立驱动, 后轮为万向轮。吸尘系统用电机带动清扫刷的转动,清扫灰尘并将灰 尘集中于吸风口处,由吸尘机构制造强大的吸力将灰尘吸入灰尘存储 箱中。在清扫吸尘之后,利用安装在壳体下面的清洁布擦除残留在地 面上的细小灰尘。轮子电机、吸尘电机和毛刷电机使用的都是无刷直 流电机;传感器部分即检测子系统,主要为了保障机器人能够安全地 工作;输入输出部分包括遥控子系统和显示子系统,能够较好地实现 人机交互的功能;电源部分采用可充电的 5 伏锂电池。 三、室内扫地机器人的结构详细 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

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