扫地机器人的发展与应用

卢威斌 马朝鹏 刘泽寅 曹满义

摘 要： 扫地机器人作为一种传感器技术、人工智能技术和机器人技术的发展下衍生出的一种服务类机器人，由于它的方便性以及价格的适中性，开始慢慢的走进许多人的家庭中，扮演着一个不可或缺的角色。本文将介绍扫地机器人的发展及应用。

关键词： 扫地机器人；服务类机器人；发展及应用

一扫地机器人的背景

1.1 扫地机器人的出现

人类的科学技术在不断的更新换代，不止休的发展，机器人也开始出现在我们生活着，并且服务着我们。随着各種新型材料的出现、传感器和计算机技术的发展，人们关心的已经不是普普通通一日三餐，而是如何提高生活的品质[1]。在这个时候，服务类机器人开始出现在市场上，为人类的生活提供了便捷性。扫地机器人属于服务类机器人的一种，在繁重的家务中能够解放人类的双手，自动的清理地面，打扫卫生。扫地机器人是现代科技发展下的产物，代表着机器人在不断的走进我们生活中，并且开始服务我们。随着扫地机器人的出现，我们再也不用心烦家庭打扫过程中的“扫地”这项工作，因为机器人在某些时候能够代替人类完成某项日常工作，甚至有时候将会比人类完成的更好。最重要的是，扫地机器人的价格也是大众可以接受的价位，这样一来，在众多的服务类机器人中，扫地机器人的需求量将会是最大的。

1.2什么是扫地机器人

因为扫地机器人可以扫地过程中解放人累劳动力，让人不用直接参与到扫地这项工作中，可以在它工作的时候在一旁偷懒，所以扫地机器人又被称为懒人扫地机。同时它又拥有一定的人工智能，能够自动的对地面吸尘，可以对房间大小、家俱摆放、地面清洁度等因素进行检测，并依靠内置的程序，制定合理的清洁路线，所以这就是它也能被称为机器人的原因[2]。它的结构组成由：清洁系统（单吸口式、中刷对夹式和升降v刷式）、侦测系统（红外线感应和超声波仿生技术）、基本配线、排气过滤网[2]。

二扫地机器人的发展现状

扫地机器人由于市场需求量十分巨大，因此其中包含的商机也不容小视。美国、欧洲、日韩等发达国家和地区在这一方面投入了大量的人力物力，研发出许多性能强大的扫地机器人[3]。

2.1 国外发展

家电公司伊莱克斯在2002年推出的三叶虫智能扫地机器人，作为世界上第一款量产的智能扫地机器人，让人们开始明白，原来扫地也可以如此高科技。它的外观采用圆饼形设计，材料选用塑料外壳，利用单片机来控制机器人的运动。在侦测系统中它所采用的的是超声波仿生技术，这项技术是模仿蝙蝠发出超声波，在遇到障碍是能够自动躲开[4]，。在此之后，越来越多的的公司开始着手研发扫地机器人。其中较为标志性的就是美国的 Neato开发的Neato XV-21和机器人巨头 Irobot 公司最新推出的扫地机器人 Roomba 980。

Neato XV-21：世界上第一个采用智能激光制导系统的商用扫地机器人，它利用激光扫描进而生成房间内部的3D图像，然后在每次的工作时，会不断更新地图。运动轨迹采用“s”型路线，在无碰撞的前提下，还能对房间内的90%面积进行仔细清理。

Roomba 980：它采用 iAdapt 2.0 视觉实时定位建模技术，在清扫房间的同时能够绘制房间内的地图，并且精准避开障碍物。与此同时，它还能自动的定位自己在房间的位置，可以避免重复清理同一块区域。最重要的一点是它加入了物联网的概念，可以在手机APP上对机器人进行控制。

2.2 国内发展

相对于国外的发展水平，国内的扫地机器人的研究因为起步较晚，所以还无法与国外比肩。但由于国外技术的引进以及国内科技的快速发展，国内生产的扫地机器人也有一些优秀产品。比较有标志性的是2004 年重庆大学智能科学技术研究室与宁波波朗电器股份有限公司合作开发室内清洁机器人，最新开发的 BL001 。它能沿墙壁行走清洁地面，在它的左右两侧都有红外传感器来来对两侧的障碍物进行探测，在行进过程中可以有效的避开障碍物。在电量不足的时候，还能自动的回到充电座进行充电。

除此之外，国内还有许多的品牌的扫地机器人在市面上很受欢迎，比如浦桑尼克蓝天 S、科沃斯 DT85G、福玛特 ZJ-C1和小米的米家扫地机器人，它的功能强大，包括非接触式、超声波式、红外线技术、无线遥控，自动定位等技术[3]。

总的来说，扫地机器人的发展离不开几项关键性技术的发展：传感器技术、室内定位技术、路径规划技术、吸尘技术、单片机技术[5]。

2.3 未来期望

扫地机器人虽然因其自身的方便性以及智能化，在投入市场后就收获巨大利益，但是仍有一些方面还有待改进。

（1）扫地机器人的价格降低的同时质量需要上升。虽然扫地机器人的价格大部分都是可以接受的，但是低价的扫地机器人由于价格的低廉，但它的用户体验感却是极差，甚至是有一些“笨”。高智能的扫地机器人有因为技术成本的高昂而价格让大部分人难以接受。所以说，如何降低技术成本是未来扫地机器人需要考虑的一个重要问题。

（2）扫地机器人的功能需要增加。现在的扫地机器人单纯只是扫地机器人，所以注定某些粘附在地面的脏污它还没办法清理，这个时候就需要考虑，能否让扫地机器人兼顾“扫”和“拖”两个功能。

（3）扫地机器人的续航能力需要提高。因为现在的电池技术的局限性，大部分的扫地机器人都绕不开电量不耐用这个问题，而电量略微足一些的扫地机器人又因为重量太大而十分不方便。虽然有着自动回冲功能，但充电所耗费的时间是漫长的。

三扫地机器人的应用

扫地机器人顾名思义就是一类以扫地为主要工作任务的服务型机器人。扫地机器人大多数情况都是用于家里、办公室以及计算机教室等较为干净的场所，能有效清洁一些木地板、瓷砖、大理石、地毯、毛毯、水泥地等，但是由于扫地机器人的行动的局限性，我们一般把它用在平整无凹凸物的地面。[6]

总结

扫地机器人的未来发展是不可限量的，而随着科技的发展下，服务类机器人走进我们生活是无法阻止的。扫地机器人作为需求量最大的一款产品，它的商机无限，就现在而言，扫地机器人占据了服务类机器人的市场总额的一大部分。它的智能化水平的不断提高，功能的不断完善，能让用户有着更好的使用体验。

参考文献

[1]赵航、刘玉梅、卜春光、李艳杰、刘博.扫地机器人的发展现状及展望.信息与电脑.2016，12.

[2]李俊.扫地机器人的选择技巧.大众用电.2018.02.

[3]孙晓雪.赵玉山.扫地机器人的发展现状和趋势研究.科技资讯.2017，28.

[4]柴剑.智能扫地机器人技术的研究与实现[D].西安电子科技大学，2014.

[5]姚伟.自主吸尘机器人的“基于行为”设计.辽宁工程科技大学.2008.

[6]扫地机器人的应用范围有哪些.百度知道.