智能清洁机器人介绍

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〔小论文〕
课程名称:机电工程根底课程编号:
论文题目:智能清洁机器人的进展应用与前景
争论生姓名:曾宁学号:
论文评语:
成绩:任课教师:李朝东
评阅日期:
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智能清洁机器人的进展应用与前景
曾宁
〔上海大学机电与自动化工程学院〕
摘要:清洁机器人又称智能吸尘机器人或自动吸尘器,它涉及到机械、电子和计算机等学问,是将移动机器人技术和清洁技术融为一体、仿人体清洁动作的高技术产品。它不仅节约了劳动力资源,而且还解决了人类在简单恶劣的环境之下不能持续工作的问题。近年来随着科技和社会的
不断进步和进展,已受到国内外的重视,成为效劳性机器人一个的争论方向,也成为目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题。
关键词:智能化;自动化;清洁机器人;应用领域
Intelligentcleaningrobotapplicationandprospectofdevelopment
ShangHaiUniversity,NingZeng,
(Mechanicalandelectricalandautomationengineering,ShanghaiUniversity,Shanghai202372,China)(Abstract:Cleaningrobotisalsocalledintelligentvacuumingrobotorautomaticvacuumcleaner,itinvolvesknowledgesuchasmachinery,electronicsandcomputer,mobilerobottechnologyandcleantechnologyintegration,theimitationofhumanbodycleaningactionofhigh-,butalsosolvethehumaninthecomplexcan”,alongwiththeadvanceofscienceandtechnologyandsocietyandthedevelopment,hasbroughttotheattentionofthedomesticandforeign,tobecomeaservicerobotisanewresearchdirection,alsobecomethehomeappliancesisthemostchallenginginthefieldofthehotresearchtopic.
Keywords:intelligent;automation;cleaningrobot;application
一、绪论
20世纪,人类取得了辉煌的成就,从量子理论、相对论的创立,原子能的应用,脱氧和杨核糖核酸双螺旋构造的觉察,到信息技术的腾飞,人类基因组工作草图的绘就,世界科技发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了很大的突破,极大的提高了
生产力。同时这些技术的进展,也对机器人的进展带来巨大的推理作用。随着工业技术的进展以及计算机应用的普及,人们越来越多的留意到机器人技术在工业生产中的地位。机器人已经被广泛应用,收受到越来越多的人的重视,机器人这一名词没有一个严格的统一而准确的定义。不同国家、不同争论领域的学者对于机器人给出的定义不尽一样。目前,一种广泛的定义是:机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或者专用装置,通过可编程程序动作来执行种种任务并具有编程力量的多功能机械手。这个定义实际上指的就是工业机器人,工业机器人也是一种被社会广泛承受的一种机器人之一,并且制造了巨大的生产力。科学家对机器人的定义:机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相像的智能力量,如感知力量、规划力量、动作力量和协同力量,是一种具有高度敏捷性的自动化机器。二十一世纪是清洁环保的时代,中国兴的清洗产业必将迅猛进展。当今,各种绿色、环保的清洗技术不断地推出,型产品和机械设备不断涌现,清洗产业也几乎渗透到全部的工业领域,以及社会生活地各个方面,直至深入到人们的日常衣食住行中。
人类生活水平不断提高的今日,无论从环境美化、节能增效、还是从人们精神生活需要的角度,清洁业的全面进步已经并正在成为市场经济进展不行缺少的推动力,能为社会环保事业做出不行无视的奉献。
二、机器人的进展过程
20世纪20年月,“机器人”作为专知名词第一次消灭。1990年,杰克作家卡雷尔查佩克编写一部梦想剧《罗沙姆的万能机器人》,,居中的机器人取名为Robot,英文Robot由此而来,我国翻译为机器人。1953年,为了满足生产先进飞机的需要,美国麻省理工学院辐射试验室将侍侯技术和数字计算机结合
起来,成功研制数控铣床。
1954年,美国的GeorgeCDevol将连杆机构和数控机床的侍侯轴连接在一起,设计了世界上第一台电子可编程机器人,并获得专利。
1970年,机器人的争论得到快速的普及,并且到了1980年,工业机器人在日本得到了真正的普及。之后随着自动掌握理论、电子计算机和航空技术的快速进展,人工智能开头于机器人技术结合,机器人进入了一个的进展阶段。
机器人技术的快速进展,已经对一个国家的工业生产、太空和海洋探究,国防以及国民经济和人民的生活产生了重要的影响。对机器人的需求和机器人工业的快速进展,使机器人技术形成了一门综合型性学科--机器人学。
近年来,智能机器人的争论得到了越来越多的重视,已经从它的幼年时代转入了朝气蓬勃的青年时代,很多国家已经先后成立了机器人协会或学会,以机器人学科为中心的国际学术会议,如国际工业机器人会
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议〔ISIP〕、国际工业机器人技术会议〔CIRT〕、国际科学技术进展协会〔IASTED〕主办的国际机器人与自动化学术争论会以及国际电工电子学会〔IEEE〕主办的国际机器人学与自动化会议〔ICR&A〕等,每年或隔年进展一次,同时也消灭了很多关于机器人争论的国际杂志。
在我国,1985年已经先后在几个学会内设立了机器人专业委员会,我国人工智能学会智能机器人学会也于1993年成立,并成功举办了4次全国性的学术会议。1987年起,由中国电子学会、中国自动化学会、中国人工智能学会等9家单位联合举办的全国机器人学术争论会每两年举办一次,各种刊物也相继出版发行。在我国,机器人学已经形成肯定规模。
三、智能清洁机器人的功能构造
一般可以分为硬件和软件两局部构成。硬件局部包括识别环境、超快大脑和多功能本体。软体主要是自我学习。
识别环境--各种传感器来实现
碰撞传感器
碰撞传感器是使智能机器人有感知碰撞信息力量的传感器。也叫“限位开关”。
远红外传感器
远红外传感器将外界红外光的变化转化为电流的变化,在电阻上产生电压,通过A/D转换器一反映为0-1023范围内的数值。外界红外光越强,数值越小。因此,越靠近热源,机器人显示读书越小。依据函数返回值得变化能推断红外光线的强弱,从而能大致判别出热源的远近。
光敏传感器
光敏传感器其实是一个光敏电阻,它的阻值受照耀在它上面的光线强弱的影响。大学版机器人智能机器人所用的光敏电阻的阻值在很暗的环境下为75KΩ.
麦克风
麦克风是能够识别声音大小的声音传感器。
光电编码器
光电编码器是一种能够传递位置信息传感器一,它由光电编码模块和码盘组成。
热释电传感器
热释电传感器对移动的人体热源敏感,可以探测几米外的人体。机器人装上1个或几个热释电传感器后,你可以让他一观察你,就向你迎过来,让他跟着你走。
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连续测距红外传根器
SHARP公司推出创的连续测距红外传感器,测量范围为10cm-80cm,参与灭火竞赛时,用它来找房间门格外棒。
数字指南针
自主机器人的导航至今仍是世界性难题,借组数字指南针,可以使机器人区分方向。
温度传感器
无线视觉传感器
红外壁障传感器
各种环境传感器:湿度传感器、烟雾传感器等等。
超快大脑--各种处理器
处理器通常指微处理器、微掌握器和数字信号处理器这三种类型的芯片
多更能本体--后面的机器人案列分析中将会提到
自主学习
各种机器人都有自己的“大脑”--处理器,那么每一种处理器,都有相应的编程软件。它的“自主学习”,其实是算法,也就是程序。现代掌握理论有很多,比方“人工神经网络”,“模糊掌握”,“专家系统”等等。可以自学的主要是“人工神经网络”。
四、清洁机器人的工作原理和特点
原理:该产品由微电脑掌握,可实现自动导航并对地面进展清扫和吸尘,通过碰撞头实现对前方障碍物的躲避和绕过可以使所到角落得到清洁,同时两个超大边扫轮的设计,可使角落和地面扫的更彻底,更干净,两个清扫轮的相对旋转,更使得垃圾不会从机体底部溜掉,清洁更完善,同时清扫吸尘一体的双重作用,使扫起来的尘土更有规律和顺畅的进入垃圾收集盒内,并且通过在前轮和清扫轮动力箱内上安装
光电传感器,可以使该机器人拥有自动防机体卡死和扫轮卡死的功能,当被卡住使其自动后退或关机,并在碰撞头上装有红外反射探测器,可自动推断前方是否陡崖,并自动绕开。
特点:〔1〕扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率:整个清洁过程不需要人掌握,减轻人的
操作负担,人们可以利用节约的时间做其他有意义的事。
低噪音:小于50分贝,清洁房间的过程免受噪音之苦。
净化空气:内置活性碳、吸附空气中有害物质。
轻松小巧:轻松清扫一般吸尘器清理不到的死角。
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五、智能清洁机器人测控系统
移动机构是清洁机器人的主体,打算了清洁机器人的运动空间,一般承受轮式构造。传感器系统一般承受超声波传感器、红外光电传感器、接触传感器等构成多传感器系统。随着近年来掌握技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的快速进展,智能清洁机器人掌握系统的争论和开发已具备了坚实的根底和良好的进展前景。吸尘系统在原理上与传统立式吸尘器一样,主要是在构造设计上更多考虑构造尺寸、集成度以及一些关心机构的合理布置和利用,以此来提高能源利用率和工作效率。本文主要争论智能清洁机器人测控系统的设计与实现,最终目标是通过软硬件的合理设计,使智能清洁机器人能够自动避开障碍物,实现一般家居环境下的自主清洁工作。
测控系统组成及功能
智能清洁机器人测控系统主要包括掌握器核心系统、传感器系统和驱动系统等。其原理如图1所示。基于清洁机器人自身体积尽可能小的原则,本设计将掌握器核心系统、传感器系统、行走驱动及相关电路集成在一块电路板上。为防止干扰,通过光电隔离器件将各模块在电气上隔离开来。利用超声波传感器、红外反射式传感器和接触传感器组成多传感器系统,检测信号经调理电路处理后送掌握器;承受8位单片机SST89E554RC作为掌握器,掌握器对传感器信号加以推断,依据推断结果,选定相应的掌握策略,并掌握语音系统发出相应的报警信号;在相应的掌握策略下,通过专用驱动器驱动直流电机,带动驱动轮,两轮独立驱动,实现避障功能;同时,掌握器掌握小型双风机真空吸尘系统对经过的地面进展必要的清扫。
图1系统原理
六、国内外清洁机器人的进展过程及现状
目前在欧美日等兴旺国家,吸尘机器人开发较早,应用范围也较广,近些年,已经开发出多种面对市场的智能吸尘机器人。如日本产吸尘器、澳大利亚的V4吸尘机器人、瑞士三叶虫吸尘器、美国伦巴(Roomba)
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吸尘器、韩国推出的ICLEBO。
继国内全力推出KV8智能清洁机器人,各款清洁机器人都相继推出,功能也在不断的完善,虽然在反映灵敏度有些不如欧美,价格上却占了很大的优势,性价比是最高的的。符合我们中国国情,是我们的群众产品,也是受国内众多消费者青睐的最重要的缘由。同时,很多高等院校也对清洁机器人作了很多的争论工作,并取得了很大的成果。但是我国在这方面的争论技术照旧落后于欧美国家。
七、清洁机器人存在的问题
目前,价格过高是严峻影响清洁机器人打入家电市场的主要因素,为了大幅度降低其本钱,必需开发智能传感器、专用运动掌握的数字处理芯片;其次,应当看到蓝牙技术在家电行业的应用前景,通过承受蓝牙技术将过高的数字处理器本钱转移到用户的个人电脑上,则有望在短期内将吸尘机器人的本钱降低在千元左右。
将来的清洁机器人将向自主式和人工智能化进展,因此必需结合现有的基于自适应掌握、推测掌握、模糊规律、神经网络等移动机器人运动规划和掌握技术,争论对环境障碍物具有安全牢靠的防碰撞功能的智能运动规划与掌握器及高效的传感器融合算法,是在现实环境中实现具有良好的自适应性行为的机器人的关键。
电源技术是吸尘机器人争论工作的核心问题之一,除了为机器人运动、吸尘及掌握电路供给能量外,还需优化自动充电方案,保证机器人能准时进展充电,能够自动完成对指定环境的吸尘任务。在争论提高化学电池使用寿命、缩小体积的同时,一种兴的质子交换膜燃料电池具有功率大、能量高、寿命长和体积小等优点,为移动电源供给了一种适宜的电源。
当前智能机器人的进展还面临很多问题,智能机器人的效劳功能还不够完善,目前市场上所展现的智能机器人造价昂贵,一般人无法承受,只能是一些科研试验所拥有。智能机器人的进展还有很长的一段时间需要我们去开拓,最终的目的是要将智能机器人进展成为类似于像人一样,能够从事像人一样的简洁劳动的行为,同时,降低其本钱,选择最适合的材料。机器人产业需求有多样化、碎片化的特点。机器人产业需要面对不同行业、不同工作、不同标准下的工作和效劳,即便是批量生产的机器人也需要依据客户的实际状况定制性的改动。正由于这种需求特点,国内企业在一些细分市场假设策略得当,推出一些性价比高的产品。
八、清洁机器人的应用前景和争论意义,解决目前智能机器人面临的问题
清洁机器人作为效劳性机器人的一种,能够使人们从繁重的清洁工作中解脱出来,具有广泛的应用前景。作为令人满足的智能清洁机器人,它具有能自动并彻底清洁家庭或办公室中它能走得到的地面的功能,不需要人弯着腰操作;不需要人拖着电线移来移去;不需要人把它拆开把累积在内部的垃圾倾倒出来;不需要人在旁边忍受它的噪音,需要的只是人们一次性设定它的工作方式:一次性工作还是每天工作一次、还是隔天工作、每次工作在什么时刻,其余人们便不用管它。它能自动充电、自动把内部垃圾传送到一个大容量垃圾箱中去。同时它还很安全:不会有触电危急、不会撞坏东西、不会被撞坏、不会跌落至楼梯下、也不会走得太远而消逝得无影无踪。基于上述的优点,清洁机器人必定会广泛应用于家庭和工作环境以及公共场合,实现其很高的应用价值。
机器人是20世纪人类最宏大的制造之一。从某种意义上讲,一个的凹凸反映了这个国家综合实力的凹凸。机器人已在工业领域的得到了广泛的应用,而且正以惊人的速度不断向军事、医疗、消遣等非工业领域应用。毋庸置疑,21世纪机器人技术必将得到更大的进展,成为各国必争之学问经济制高点。在计算机技术和人工智能科学进展的根底上,产生了智能机器人的概念。智能机器人具有感知、思维和行动功能的机器,是构造学、自动掌握、计算机都能多种学科和技术的综合成果。智能机器人可猎取、处理和识别多种信息,自动地完成较为简单的操作任务,比一般工业机器人具有更大敏捷性、激动性和更广泛的应用领域。智能机器人作为一代生产和效劳工具,在制造领域和非制造领域具有更广泛、更重要的位置,如核工业、水下、空间、农业、工程机械、建筑、医用、救灾、排险、军事、效劳、消遣等方面,可踢人完成各种工作。同时,智能化机器人作为自动化、信息化的装置与设备,完全可以进入网络世界,发挥更多、更大的作用,,这对人类开拓的产业,提高生产水平和生活水平具有格外现实的意义。因此,面对先进制造的工业机器人和面对非制造业的先进机器人的争论、生产、开发和应用将成为21世纪智能机器人的两个重要进展方向。
九、结语
本文是机械制造根底的一篇小论文,没有太多创点,文章中存在缺乏之处还请海涵,以上仅代表个人观点,感谢教师的指导,机器人也是我国需要大力进展的一门有很大潜力的创型科技,我国应当重点争论机器人,要想实现我国的经济转型,成为创型国家,机器人的争论是一个格外重要的突破点,目前,日本方面争论的比较前列。一些先进的机器人的争论都在日本,感觉我们国家对这方面的投入还不是很多。即使有争论,也是一些很低端的机器人的争论,前景不是很看好。期望本篇文章能够让你更加了解机器人,随着清洁机器人关键技术和性能价格比的不断提高或改进,信任在现有的软硬件条件的根底上,将来几年内就会推出价格适中的全自动清洁机器人产品,进而使清洁器人能像一般家电产品一样走进千家万户,为宽阔群众制造便利,制造幸福,为这一高技术产品带来可观的市场和经济效益。
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参考文献:
【1】胡跃明,丁维中,[J].机器人技术与应用,20235(1).
【2】石为人,[J].计算机应用,2023,27(6):378—379.
【3】陆华,[J].2023,25(1):80-87.
【4】卢韶芳,[J].机械学报,2023,33(2).
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