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智能扫地机器人开题报告

 2022-01-13 21:49:46  

全文总字数:4821字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

1背景:现今社会在迅猛发展,科技逐渐在改变这人们的生活。各种机器的出现和更迭方便着人们的生活。这其中,家用电器的发展最为快速,如今家用电器的发展向着智能化的方向发展,因此将人们从繁重的家庭打扫中解脱出来,让科技改变人们对于电器的认知变得尤为重要起来。

南方气候湿润的城市,对于家庭清扫有了更高的要求,去除房间湿气,将空气湿润度控制在一个合适的范围内有利人们的身心健康。在传统家用电器中,不注重电器本身的节能,功效,智能等方面的问题。电器属于半智能化产品,例如对于扫地除尘除湿等工作,仍然需要人工去解决,为了实现扫地除湿的智能化,需要设计一个集清扫,除湿功能为一体的系统,这也是未来电器的发展方向。

目前扫地机器人有几大关键技术支撑,扫地机器人完成扫地任务分为几个步骤,即定位,构图,规划,清扫。现在的扫地机器人不仅能够适应复杂的家庭环境,在清洁效果上也是巨大的提高。首先是传感器技术,扫地机器人能够在自身传感器的测控下,进行距离的前进以及移动由此可以独自完成清扫任务;室内定位功能,主流的定位系统则是RPS激光定位系统,能够实现定位变化坐标;路径规划技术,扫地机器人根据环境的变化信息,按照自身优化算法,进行合理的路径规划引导,吸尘技术则是通过机械装置进行真空吸尘,形成巨大气流漩涡,从而进行除尘动作。

2意义: 智能扫地除湿机器人是一种应用一般家庭,酒店的小家电产品,能帮助人们完成扫地,吸尘等各种繁琐的清洁工作。根据任务的不同,天气干燥时其可以起到清洁的作用,在天气潮湿时候,既可以清洁又可以除湿。本项目结合当前先进的传感技术和通信技术,利用超声波测距,温湿传感器组成的多传感器系统与行走驱动机器人相结合,实现智能清洁机器人的设计和研发,使它能够自动避开障碍物,在无人的情况下自主工作,是新家具环境清扫,除湿等工作的智能一体化。

我国已步入老龄化进程,老年人口占比不断攀升。2016年我国65岁以上老年人口数达到1.50亿,所占人口比重不断攀升,达到10.9%;按照联合国标准,65岁老人比重超过 7%,即进入老龄化社会。老年人抚养比(每 100 名劳动年龄人口要负担多少名老年人) 在2016 年达到 15.0%,维持不断增加的趋势; 2011 年以来, 少儿抚养比逐步上升, 2016 年达到 22.9%。老龄化的不断加深,以及劳动力成本的不断抬升,同时,AI等技术进步极大程度提高了扫地机器人产品的性能;从家庭的日常家务、到老年人的医疗健康,服务机器人的应用将大有可为。随着家庭可支配收入的增长与消费升级,年轻人等消费群体,更加青睐于性能优异、智能化程度高的产品;收入的增长伴随着闲暇的机会成本提高,扫地机器人让人们从繁重的家务中解放出来。老龄化、消费升级、AI 技术进步等多重因素,驱动扫地机器人渗透率不断提升。

3 目的: 通过电子技术和机械装置来设计智能除湿机器人,主要由小车自主行走模块,温湿度监测模块,电量监测显示模块,小车自动回冲模块以及物理除湿模块组成,从而实现智能扫地机器人自主行走,规避障碍物,计算最佳执行路线。从而达到高效率清扫,低能源消耗,全面积清洁室内卫生。

国内外研究现状

扫地机器人是家庭服务机器人领域的主流品类,行业增速快。据测算, 2014-2017年中国扫地机器人市场复合增速达到63%,保守估计2017-2020年我国扫地机器人市场的零售额仍有望保持20%以上的复合增速;从奥维云网2018年6.18大促(5.28-6.24)连续四周线上监测数据来看,扫地机器人线上零售额同比增速85%,大幅超越其他环境电器。

在国内,扫地机器人在国内起步虽晚,发展速度却惊人。在消费升级化、产品智能化的双重浪潮下, 消费者对机器替代家务的刚性需求(懒人经济)越发显著,除扫地机外,同样因素所催生的一系列消费需求从近年来洗碗机、在线外卖等相关市场的快速增长皆可佐证。扫地机器人在中国市场存在巨大的提升潜力。测算中国沿海地区扫地机器人的渗透率仅为4%,内陆地区扫地机器人的渗透率则仅 0.5%,而美国扫地机器人的渗透率为 16%,国内与扫地机器人形成互补和替代的洗衣机、吸尘器的渗透率也已分别实现 90%、30%以上。

从行业特点来看,扫地机器人尚处于成长早期,线上销售额占比高,消费人群呈年轻化注重媒体传播,投入营销费用有利于品牌宣传。从发展阶段来看,目前行业尚处于成长前期,行业空间迅速打开,消费者教育尚未完成,高营销费用率有助于打开行业空间完成市场教育,同时优先受益;从渠道特点来看,据监测,2017年扫地机器人线上销售额占比高达89%,依赖线上销售对营销要求更高;从消费者人群特点来看,扫地机器人作为新兴电子产品,消费受众更倾向于对新事物和高科技接受能力更强的年轻人,更注重媒体和广告效应。

国外:扫地机器人近几年迎来高速增长,成为继吸尘器之后又一个家电爆品,也成为很多企业的新蓝海。

现在流行的扫地机器人主要功能有自动清扫,定时清扫,智能定位,自动化充电等其他智能化功能,实现了无线终端的控制,可以通过遥控器或者电脑,手机实现控制,并且扫地机器人装有感应探头,遇到障碍之后能够自动改变方向。内部具有杀菌灯管,可以在清扫过程中有效的杀灭细菌等。但是目前扫地机器人仍处于研发阶段,噪音,吸尘,转动等问题还需要优化改进。

2. 研究的基本内容

这个研究主要是针对超声波传感器完成自动避障。使用光电编码器检测电机的转速,用pwm技术来动态控制电动机的转动方向以及转速。利用单片机编程技术实现清扫机行进,执行清扫任务,绕障。传感器系统是扫地机器人的感觉系统,负责采集环境障碍和自身状态的信息。研究内容主要分为以下几个内容:

1、分析单片机的工作原理,编程实现。考虑诸多方面的因素,对单片机的型号进行选择和确定,最终选择ardunio单片机型号。同时对单片机的编程进行学习。

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

第一阶段:2018年12月到2019年2月三个月的时间里,在指导教师的帮助下,了解分析前期的基本理论知识,包括单片机编程学习,系统设计和模型搭建规划。

第二阶段:2019年3月一个月的时间,在指导老师的帮助下,进行各传感器的学习。

第三阶段:2019年4月在这个一个月的时间里,在指导老师的帮助下,初步搭建模型并进行调试。

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4. 参考文献

1. 李梦,徐佳璇,曾林鹏.智能除湿扫地机器人的设计[d].科学技术创新,2018(25):82-83.

2. 孙晓雪,赵玉山.扫地机器人的发展现状和趋势研究[d].科技咨询.2017,28:237-238.

3. 刘志娴,江敏.基于51单片机智能小车的设计与实现[j].电脑知识与技术,2018,21(14).

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