1.2 课题背景

1.2.1 移动机器人概述

移动机器人的研究开始于 20 世纪 60 年代末期，当时美国和苏联为了探测月 球，决定联合研发移动型机器人，自此移动式机器人开始发展起来，发展到现在 已经拥有了越来越多的种类。关于移动机器人的研究设计也很多方面：移动方式、 驱动器、导航和路径等，引起了很多专家和学者的兴趣，使其在军事侦察、扫雷 排险、物料运输，以及日常生活当中具有广泛的应用前景。

1.2.2 清洁机器人的概述

随着机器人技术的迅猛发展，人们逐渐适应了与机器人的共处。清洁机器人 出现是时代发展的表现，它是一种服务机器人，将移动机器人技术和机电一体化 的真空吸尘器的技术有机地相融合。 作为服务型机器人的一种，家用清洁机器人 可以减轻人们沉重的清洁负担，使人们从繁重的清洁工作中解脱出来，有很广阔 的应用前景。令人满意的是，这种智能型清洁机器人具有能自动并彻底清洁家庭 的功能，除此以外，它不需要人在旁边忍受讨厌的噪音，不需要人带着电线走来走去，不需要人弯着腰操作，累积在内部的垃圾也不需要人为的把它拆开倾倒出 去；人们需要做的只是在使用前设定好它的工作方式：只工作一次还是一天隔一 天工作，又或者每天工作一次，每次工作在什么时刻，设定好工作方式后人们就 可以不用管它。清洁机器人很安全：不存在触电危险、不会撞坏东西、也不会从 楼梯上跌落、工作有一定范围，不会因为走得太远而不见，它可以实现充电智能 化、垃圾传送智能化，可以把机器内部垃圾自动传送到容量大的垃圾箱中。基于 上述的优点，家用清洁机器人一定会被广泛的应用，实现其很高的应用价值。

1.3 国内外发展及研究现状

传统的清洁机器人在欧美韩日普及度非常高，在中国大陆最近几年也以每年 倍增的速度在普及。发展到现在清洁机器人的牌子，型号等已经数不胜数。

1.2.1 国外发展及研究现状

在欧美日等一些发达国家，这种服务型机器人开发早，应用范围也广，早些 年都已经投入开发和生产具有清洁功能的智能机器人。2002 年，第一台名叫“三 叶虫”的自动扫地机器人问世，自此开始了扫地机器人近二十年的发展历程。iRobot 公司于 2002 年 9 月推出的 Roomba 又成为了扫地机器人发展史上的又一里程碑式 事件；2003 年，日本某企业又研制当时体积最小的自律型行走机器人。目前，国 外仍在不断研究制造更智能方便的清洁机器人。

1.2.2 国内发展及研究现状

随着国内外机器人的快速发展，国内速许多大学都纷纷开设了机器人学课程， 致力于研究机器人的发展和性能。到目前为止，国内清洁机器人的产品基本已经 遍布于每个家庭。 Proscenic，1998 年推出台湾第一款智能扫地机器人，目前是国 内口碑最好的清洁机器人品牌；科沃斯，2001 年首台自动行走吸尘器机器人研发 成功，发展到目前，由于产品价格实惠，奠定了较大的使用群体，但相对的功能 并不是很齐全。

第二章 家用清洁机器人总体设计

2.1 总体设计

这次设计的总体方案是设计一个机器人，使其能在一个平面结构的房间内移 动，在移动的同时，完成自主清洁、自动检测台阶和障碍物，进行全方位打扫的 功能。

表 2-1 设计主要参数

主机尺寸 高度 12cm；直径 34cm；

电机功率 0.8W；

行走速度 0.1m/s；

重量 2kg；

可打扫面积 20m2

2.2 系统结构设计

机器人的组成部分，如图 2-1 所示，包括：系统主控部分、执行电机部分、 输入输出部分、电源部分以及传感器部分五个部分。