全文总字数：5158字

摘 要：当前，随着我国城镇居民平均住房面积越来越大，人们对居住环境的各方面要求也越来越高，比如说空间舒适性、环境设施体验性和空间安全性等方面。在这样一个社会背景下，越来越多的新型电子产品被研发出来，并从传统的工业生产走进了人们的日常居家生活中，比如说本文的研究对象——扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

关键词：打扫、人工智能、机器人

引言

1.1结构介绍

扫地机器的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定时间预约打扫，自行充电。前方有设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间不同厂商设定，而走不同的路线，有规划清扫地区。（部分较早期机型可能缺少部分功能） 因为其简单操作的功能及便利性，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。

机器人科技现今越趋成熟，故每种品牌都有不同的研发方向，拥有特殊的设计，如: 双吸尘盖、附手持吸尘器、集尘盒可水洗及拖地功能、可放芳香剂，或是光触媒杀菌等功能。

1.2主要优势

扫地机器人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。

2 研究现状

2.1研究背景

随着科学技术的不断发展，移动机器人结合了新兴的仿生学，人工智能学科，功能变得越来越强大^[1]。其中扫地机器人作为智能移动机器人的代表已经进入百姓的生活中，它可以帮助人们进行繁琐复杂的清扫地面的工作，人们对扫地机器人的大量需求使得各个国家及公司越来越重视扫地机器人的发展^[2]。但扫地机器人在遇到复杂的环境时，扫地机器人无法适应所处的工作环境，故无法发挥其应用的清洁功能。

2.1.1国外研究情况

第一台扫地机器人来自于瑞典家电巨头伊莱克斯，名字叫做“三叶虫”^[3]。它的命名取自于一种远古的大型节肢生物。三叶虫外形采取圆形状，塑料壳子。基于单片机的控制下能够对两轮进行控制使其行进，同时采用类似蝙蝠的超声波技术^[4][5]使其能够躲避障碍物。由于没有安装下视传感器，它不具备防跌落的功能，只能在二维的平面进行避障，而且它的反应速度和运算速度有限，导致清洁效率低下，如图2.1所示。随后美国科技公司iRobot推出了Roomba扫地机器人，它在边刷与吸尘口之间增加了一个V型滚刷组成三段式结构，清扫能力提升了不少。500 系列采用随机碰撞的路径规划，通过消耗大量的时间换取较高的覆盖率，工作效率比较低。700系列加入了iAdapt智能清扫技术，机器人在分析了各个传感器回传的信息后，以每秒 60 次的速度计算清扫动作。iRobot 公司最新发布的为 Roomba980，采用vSLAM视觉运算处理技术，可以创建环境地图和定位，并通过升级的iAdapt2.0技术进行路径规划^[6]，对区域进行有规则的清扫。其他公司如 Neato、三星、LG和Dyson均采用类似的技术，通过激光或摄像头等传感器扫描和采集环境信息，进而进行地图构建和路径规划来实现全区域的清扫工作。

扫地机器人三段式清扫结构