■孫清潭

掃地機(jī)器人逐漸走入千家萬戶，為人們的居家生活帶來了極大的便利，人們通過說話就能“吩咐”掃地機(jī)器人完成掃地甚至拖地的工作。別看掃地機(jī)器人個(gè)頭很小，它的身上集合了眾多的科技元素，涉及機(jī)械、電子甚至人工智能等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。讓我們一起來了解一下掃地機(jī)器人身上的高科技吧。

功能多樣的傳感器

掃地機(jī)器人又稱智能吸塵器或機(jī)器人吸塵器，其系統(tǒng)可以分為四個(gè)模塊，分別是移動(dòng)模塊、感知模塊、控制模塊和吸塵模塊。它多是利用毛刷并輔助吸塵來進(jìn)行清掃，其內(nèi)部裝有集塵盒，可將清掃的塵土和垃圾收集起來。隨著技術(shù)的成熟，還可在掃地機(jī)器人身上安裝清潔布，使其在完成吸塵與清除垃圾后對地面進(jìn)行進(jìn)一步的清潔。

掃地機(jī)器人身上搭載了各種測距儀與傳感器，這是機(jī)器人能感知外界環(huán)境并及時(shí)做出最優(yōu)決策的基礎(chǔ)。

超聲波傳感器可以持續(xù)向外發(fā)射超聲波信號(hào)，接收器利用遇到障礙物時(shí)反射回來的信號(hào)判斷前方障礙物的大小和距離。

紅外測距傳感器發(fā)射的是紅外信號(hào)，利用反射回的紅外信號(hào)的強(qiáng)度也可判斷障礙物的距離。

接觸式傳感器可以分為電感式、電容式、電位器式和霍爾式位移傳感器，可以對空間的大小以及桌椅等的高度進(jìn)行測量，以防止掃地機(jī)器人鉆入其中后出不來。

防碰撞傳感器可通過光電開關(guān)實(shí)現(xiàn)，在掃地機(jī)器人發(fā)生碰撞后及時(shí)做出反應(yīng)。

防跌落傳感器一般置于掃地機(jī)器人下方，多是利用超聲波測距來感知前方地面高度，防止其從樓梯上跌落。

此外，掃地機(jī)器人中還有防過熱傳感器、集塵盒滿檢測傳感器以及電子羅盤和陀螺儀等。這些傳感器擔(dān)負(fù)起機(jī)器人的“眼睛”“耳朵”等功能，使其能對周圍環(huán)境以及自身模塊做到了如指掌，從而正常地工作。

路徑規(guī)劃技術(shù)

掃地機(jī)器人中另一大關(guān)鍵技術(shù)就是路徑規(guī)劃技術(shù)。路徑規(guī)劃的好壞決定了掃地機(jī)器人工作的效率。合理選擇沿邊清掃、集中清掃、隨機(jī)清掃和直線清掃等多種路徑清掃方案，能遍及所有的清掃區(qū)域并對較臟的區(qū)域適當(dāng)多次清掃，是掃地機(jī)器人的基本功。最早的掃地機(jī)器人采用隨機(jī)碰撞的模式，依據(jù)其搭載的傳感器，通過多次碰撞選擇出合適的路徑。這種方式效率比較低。隨著技術(shù)的發(fā)展，更準(zhǔn)確、高效的路徑規(guī)劃模式應(yīng)運(yùn)而生。

激光測距式導(dǎo)航是利用機(jī)器人頂端搭載的可旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器進(jìn)行激光測距，生成室內(nèi)地圖，弄清楚墻壁以及家具的位置，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑的規(guī)劃。

首先，需要在屋內(nèi)建立一個(gè)固定點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射裝置，機(jī)器人可以通過這一基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定位，再通過碰撞的方式建立起室內(nèi)地圖，以方便清掃。

圖像式測算導(dǎo)航系統(tǒng)首先利用掃地機(jī)器人頂部的攝像頭對全屋進(jìn)行巡航掃描，再結(jié)合紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對屋內(nèi)環(huán)境的精確建模，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。

與手機(jī)App連接

目前市面上的掃地機(jī)器人大多可以通過手機(jī)App連接，配合App使用掃地機(jī)器人可以讓用戶擁有更智能的體驗(yàn)。

用戶不僅可以實(shí)時(shí)了解其工作狀態(tài)和已清掃的區(qū)域，還能根據(jù)個(gè)性化需求設(shè)置清掃路徑和虛擬墻，這相對于之前需要用戶自行放置實(shí)體虛擬墻的情況來說更智能、便捷，而且只需在打掃屋內(nèi)一小塊區(qū)域時(shí)操控，不需要讓掃地機(jī)器人打掃全屋，更省電環(huán)保。

另外，還可以通過App查看掃地機(jī)器人濾網(wǎng)等內(nèi)部耗材的使用情況，以便做到及時(shí)更換，提高機(jī)器人的工作效率。