开题依据

在过去的几十年里,由于科技的飞速发展,尤其是计算机技术和人工智能科学的进步,机器人已经广泛地应用于工业、军事、航天、农业等各个领域。近些年,随着机器人技术的日趋成熟和社会的发展,出现了一种新兴的机器人种类：服务机器人。服务机器人作为机器人家族中年轻而富有生命力的一员,按服务对象可以分为两类：专业领域服务机器人和家庭服务机器人[1]。专业业领域服务如医疗、救援、消防、维修等等；家庭服务机器人则主要为个人生活提供帮助,如清洁、儿童教育、家庭娱乐、搬运物品等。随着人口老龄化、生活快节奏化,以及劳动成本的上升,家庭服务机器人也受到了越来越多的关注[2]。

自动扫地机器人作为家庭服务机器人的一种,是服务机器人中应用最广泛的一类,主要应用于室内地面的清扫,尤其在家庭、宾馆、写字楼等地方。由于人们为了摆脱重复、繁琐的清扫工作,清扫机器人获得了很好的应用[3]。它是一种智能扫地、吸尘工具，是一种配备了微电脑系统的电动保洁设备，它能按照人们的设置清洁房间的某一特定部分或全部。

自动扫地机器人优于普通吸尘器的地方主要体现在：省时、省力，整个清洁过程中不需要人控制，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、吸附空气中的有害物质，粉尘净化率高达96%，清洁效率接近100%；轻便小巧：轻松打扫普通吸尘器清理不到的死角。总之，自动扫地机器人，具有操作简单，使用方便、智能、安全、清洁效果显著的特点。

2 文献综述

2.1 国内外研究现状

2.1.1 国外研究现状

2.1.2国内研究现状

2 发展趋势

3 方案论证

3.1移动机构设计

机器人的运动方式对机器人的控制至关重要，不同的运动方式决定了不同的控制方法，是机器人实现自动化清扫的前提。机器人常用的移动机构有轮式、履带式和腿足式三种。公共场所清扫机器人主要工作在环境较为简单且平整的地面上，轮式移动机构具有结构简单、控制方便、效率较高且运动过程中转向比较灵活等优点，在相关清扫设备中得到了广泛的应用。常见的轮式移动方式中按轮子数目区分主要有两轮，三轮和四轮。而按照驱动方式，区分主要有差动驱动，同步驱动和全向驱动三种。轮式移动机构常见的运动形式示意图如图2．1所示。

方案一：差动驱动是一种被广泛应用于自主移动机器人的驱动形式，如图2．1中a，b，d所示，它依靠左右两个对称的电机获得动力，通过分别控制两个驱动电机的转向和转速来实现机器人的前进、后退以及转弯等动作。

方案二：同步驱动一般有三个或四个驱动轮，如图2．1中c，e所示，前轮作为导向轮，导向轮和一个由电机驱动的操舵杆连接。操舵杆电机通过控制前轮沿其轴线转动的角度，从而实现机器人的运动方向的控制。操纵杆控制电机带动轮子转动的角度是相对于机器人底盘的，本身没有固定参考物，其性能一般不如差动驱动形式。

方案三：全向驱动可以在任意方向上实现机器人的移动，如图2．1中f所示，其机动性能较好，适合在狭窄空间中移动。最常见的是麦克纳姆轮形式，运动过程中四个麦克纳姆轮配合使用，通过调整各个轮子的转向和转速，产生一个相对于轮体的轴向分力，从而形成一个与地面固定参考系成一定角度的合力，从而实现车体的全方位运动。但是这种轮式结构加工难度大、成本高，且运动过程中振动较大。

方案分析比较：综合以上常用轮式驱动形式的分析比较，由于三轮相比于四轮有更好的转向性能，本文最终选择三轮差速驱动方式。机器人的运动由后面两轮电机独立驱动控制，前轮则采用万向轮作为从动轮，这样的移动结构具有灵活、稳定、经济、易实现的优点。