1国内外研究现状

1.1国外研究现状

目前美国、德国、日本等国家都分别研发出了一系列的清扫机器人,下面选取几种典型的产品进行简单的介绍。Roomba清扫机器人是由美国irobot公司与麻省理工联合研发生产的,是当今市场上销量最多的一款产品[4]。Roomba自主能力很强,采用螺旋线方式行走,能自主避开障碍物,当遇到墙壁时进行沿墙行走,当清扫结束后能够自动返回充电处;机器人自身装有6个悬崖传感器,具有防跌落功能。VC-RP30W清扫机器人为2003年韩国三星公司研发的一款产品,其最特别之处是采用3D地图映射技术进行定位,并通过安装在天花板上的摄像头对室内环境进行探测,然后进行路径规划,从而能够快速地避开障碍物,并对整个房间完成清扫。“小三叶虫”清扫机器人由瑞典的伊菜克斯公司研发,其内部含有高端超声波和红外线传感器,可以快速地探测周围的环境,建立电子地图,然后自主计算出最优清扫路径。另外日本的松下电器公司、德国的Kaercher公司都分别推出了各自的产品[5]。

1.2国内研究现状

国内对于清扫机器人的研究开始比较晚,开始主要是几家科研院校进行研究。自上世纪90年代哈尔滨工业大学开始这方面的研究,并在路径规划算法、控制系统等方面取得了一定的成果,也制作了一些实验样机,能够以较小的重复率实现区域覆盖[6]。另外浙江大学的朱世强带领的团队也做过这方面的研究,并试制成功,开启启工作后首先通过沿边探测利用自身携带的超声波传感器进行环境学习,采用随机规划和局部覆盖混合方式进行清扫,并具备自动返回充电功能。此外国内别的一些大学也做过相关的研究,但第一个真正意义上产品化的清扫机器人是有深圳一家电器公司生产的KV8清扫机器人。KV8仅采用碰撞传感器,具有防跌落和自动返回充电功能,但路径规划方式仍然采用随机式[7]。

王力虎[7]在室内自主清扫机器人路径规划研究中采用了传感器定位和建立空间坐标系的方法来进行精准定位和路径规划。为我在清扫机器人路径规划方式方面提供了研究方向。

2发展趋势

自1904以来，英国人发明了一台扫地机，迄今为止，扫地机的发展史上已经有近一百年的发展史。随后，日本、美国、德国、英国等国开始对扫地机进行生产。自上世纪80年代起,国内外的许多公司以及科研院所都在清扫机器人的研究上做了很大的投入,取得了一系列的成果,也开发出了很多款清扫机器人。

目前，在一些发达国家的办公室、工厂、车站、机场等场所已广泛使用到自动扫地机器人。随着科学技术的进步和社会的发展，人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来，这使得自动扫地机器人进入人家庭成为可能。如果自动扫地机器人性价比足够高，那么自动扫地机器人市场将会被看好。国外先进的清扫机器人正在不断提高智能化水平。相信将来的清扫机器人也一定会更智能小巧美观，功能也会越来越多越来越强大。

自动扫地机器人作为服务机器人领域中的一个新品，尽管目前国内在这方面的研究开发方面已经取得一定的成果，但是仍有许多关键技术问题需要解决或提高，如路径规划就是其中的一个比较重要的技术。有的可在房间内随机移动，有的能在单个房间内比较简单地以一定的路线移动（不能100%走遍）。事实上，虽然有一些公司推出了一些样品或产品，但却不能达到满意程度：清洁效果不佳，遍历时间长。

综上所述,目前的清扫机器人存在两极分化状态。采用智能化算法的高端产品覆盖率高,清扫效果好,但对传感器的要求也高,因此成本高,价格也贵;低端产品普遍采用随机式路径规划,虽然价格便宜,但清扫效过很不理想。本项目的主要研究内容就是在采用价格便宜的传感器的条件下,提高清扫覆盖率,降低重复率。