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《室內(nèi)智能清潔機器人的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、紹興文理學(xué)院元培學(xué)院文獻綜述題目室內(nèi)智能機器人的研究專業(yè)班級機自1001班學(xué)生姓名李棟棟2012年6月3日室內(nèi)智能清潔機器人李棟棟(紹興文理學(xué)院元培學(xué)院機自1001班)1、前言隨著社會的進步和發(fā)展，人們的學(xué)習(xí)、工作越來越繁忙，于是怎樣更大程度地將人們從煩瑣的日常事物中解脫出來，就成了新一代家電所追求的目標而智能化正是這一目標的集中體現(xiàn)本文介紹的智能吸塵器初步實現(xiàn)了無人情況下的自主工作方式，很大程度地提高了產(chǎn)品的自動化水平。清潔機器人系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般包括四部分：控制系統(tǒng)、移動機構(gòu)、感知系統(tǒng)、清潔系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器
2、技術(shù)、移動機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，為清潔機器人的控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)打下堅實的理論與技術(shù)基礎(chǔ)以及美好的未來發(fā)展藍圖；感知系統(tǒng)依賴于傳感器技術(shù)，一般常用的傳感器有：CCD攝像機、超聲波傳感器、紅外傳感器、接近傳感器和碰撞傳感器等，感知外部的環(huán)境信息；移動機構(gòu)是清潔機器人的本體，一般的結(jié)構(gòu)有：輪式、履帶式、步進式或其他方式，輪式和履帶式適合移動在平整的地面上，步進式適合與條件較差的路面移動；清掃系統(tǒng)一般有：噴水器、地刷和吸塵器，噴水器向地面噴灑清水，地刷用于強力清掃地板上的吸附物，吸塵器吸取地板上較小的物體。近年來快速發(fā)展、深刻影響著清潔機器
3、人進步的關(guān)鍵技術(shù)有：路徑規(guī)劃技術(shù)、傳感器技術(shù)、吸塵技術(shù)、控制技術(shù)、電源技術(shù)等[1]。2、主題１總體原理 該智能吸塵器利用了超聲波測距的原理，通過向前進方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對障礙物進行判斷；通過以單片機為核心的控制器實現(xiàn)對超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；通過驅(qū)動器驅(qū)動兩步進電機，帶動驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)避障功能與此同時，由其自身攜帶的小型吸塵部件，對經(jīng)過的地面進行必要的吸塵清掃 ?。补δ軐嵞堋 ≌麄€吸塵器原理上可以分為五個主要部分（如圖1）[2]：傳感器部分、控制
4、器部分、驅(qū)動部分、吸塵部分和電源部分各部分的原理及具體功能實現(xiàn)如下：???????3超聲波測距原理[3] 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會產(chǎn)生反射現(xiàn)象利用這一特性，就可?以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔，從而達到測量距離的作用其具體的計算公式如下： s＝v×t／2 其中，s為障礙物與吸塵器之間的距離；t為發(fā)射到接收經(jīng)歷的時間；v為聲波在空氣中傳播的速度由于ｖ的值受溫度的影響會波動，因此，在實際的應(yīng)用中可以用以下公式來加以補償，其中T表示空氣的絕對溫度，m/s為速
5、度單位??????在智能吸塵器中，避障功能的實現(xiàn)正是利用了這一超聲波測距的原理它的傳感器部分由三對（每對包括一個發(fā)射探頭和一個接收探頭）共六個超聲波傳感頭組成由單獨的振蕩電路產(chǎn)生頻率固定為40kHz，幅值為5V的超聲波信號在控制器送來的路選信號（如圖1）的作用下，40kHz的振蕩信號被加在超聲發(fā)射探頭的兩端，從而產(chǎn)生超聲信號向外發(fā)射；該信號遇到障礙物時，產(chǎn)生反射波，當這一反射波被接收探頭接收后，根據(jù)前述測距的原理，就可以精確地判斷障礙物的遠近；同時，根據(jù)信號的幅值大小，也可以初步確定障礙物的大小 4路徑規(guī)劃 由于每一個超聲波探頭都有一
6、定的指向性（即發(fā)射或接受的空間范圍），所以在測量時必然存在盲區(qū)（如圖2）因此，三對傳感器必然以一定的尺寸分布在吸塵器的前端，從而使傳感器測量的范圍包含整個吸塵器所必須經(jīng)過的空間，同時又避免探測死角（既使盲區(qū)落在須測量的范圍之外）5清潔機器人的定位[4]圖3清潔機器人運動軌跡分析該清潔機器人的定位是基于光電編碼器的“車輪脈沖定位”方式的。根據(jù)清潔機器人的工作環(huán)境，建立一個以地面為XY平面，以一個運動周期開始時清潔機器人的中心為原點的直角坐標系，在此運動周期結(jié)束時進行一次計算，用來描述清潔機器人在一個運動周期后相對于這個運動周期前位姿的變化
7、情況。清潔機器人只在XY平面內(nèi)做二維平面運動，；s?????6防止干擾 由于三對超聲波傳感探頭之間的安裝距離比較近，因而存在相互干擾的問題為了解決這一問題，在設(shè)計中引進了循環(huán)掃描的方式既循環(huán)地對每組探頭施加發(fā)射和接收，當一組工作時，其余兩組停止循環(huán)周期由路選信號來控制，只有15ms（即在15ms的時間里完成一次對三組探頭的掃描），因而在實際應(yīng)用中很可靠 7控制部分[5] 控制部分的核心是MC51單片機，它主要完成三個部分的任務(wù)： ·向傳感器部分（三路）分別送路選信號：當路選信號是高電頻時，該路導(dǎo)通；反之，就截止這樣，通過路選信號
8、，就可以完成三路信號的順序掃描以及對發(fā)射和接收的計時功能 ·作為控制器的核心，它要根據(jù)接收的信號（左、中、右三路）的幅值，以及從發(fā)射到接收的時間間隔，計算并判斷障礙物的相對位置，大致大小在此基礎(chǔ)上，根據(jù)事
