孔德平

摘 要：扫地机器人主要由移动机构系统、感知系统、吸尘系统、控制系统、遥控系统五部分组成，通过这五大系统，可以实现室内的智能清扫工作的完成。在感知系统中运用到了分布于小车两侧的光电传感器，这样可有效把握好路径的选择并且能够很好的避开障碍；移动机构系统采用两个360度转动的伺服电机，这样在行走以及转向的情况下，可以最大做到精确；控制系统使用AVR单片机作为控制芯片；智能扫地机器人在行走过程中采用迂回前进，避开障碍的行走策略，同时可以接收无线遥控模块的指令，根据指令作出相应的反应。

关键词：扫地；机器人；智能

前言

智能扫地机器人是全自动或半自动机器，一定程度上代替了人工，解放了劳动力，并且节约了时间。扫地机器人包含了传感器技术，单片机控制技术，移动技术等，利用这些技术可以使机器人很好的实现自动避障，并且较为精确转弯和走直线，这样就可以解决扫地机器人一次全面清扫的功能。

1 智能扫地机器人结构设计

1.1 整体布局

机器人的结构主要由感知机构、移动机构、吸尘机构以及车体组成，机器人的前轮采用差动式驱动，后轮采用随动轮。基于机构和控制的复杂性，机器人使用圆形状结构，圆形状结构的最大优势就是控制起来简单，运动起来不易和障碍物发生碰撞。车体前端两侧采用两个光电传感器，这样就有四种组合方式，也就是有四种状态，这样就可以识别一切障碍物，不会有盲点。

1.2 移动机构

移动系统是由两个伺服电机以及相应的驱动组成，两个伺服电机分别带动两个后轮，而后轮则采用随动轮，这样就带动吸尘系统前行。后轮采用随动轮，而不是双轮，这样做可以很好的加强了小车转弯的灵活性。通过改变控制系统输出的pwm占空比，可对两个伺服电机实现较高精度的调速。对两个伺服电机输出相同频率不同占空比，电机的转速则不同，通过这样差速方式，实现吸尘器的前进，后退，左转弯，右转弯等功能。这样便可是使扫地机器人随意转弯.同时转弯的速度可以通过单片机的程序进行调节。

1.3 感知机构

感知机构由分布在机器人两侧的光电传感器组成。其采用光电元件作为检测元件，一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成，光电传感器对机器人的位置进行探测，判断左右转弯是否可行。光电开关输出与障碍物位置间的关系如下：

左光电开关：0；右光电开关：0；障碍物位置：正前。

左光电开关：0；右光电开关：1；障碍物位置：左前。

左光电开关：1；右光电开关：0；障碍物位置：右前。

左光电开关：1；右光电开关：1；障碍物位置：未碰撞。

1.4 控制系统

我们采用Atmel公司的ATmega16單片机最小系统，AVR单片机功能强大，能够使得I/O口资源灵活，是一种处理能力极强的微控制器，同时提供许多控制系统的选择方案。

1.5 吸尘系统

吸尘系统采用小型吸尘器，主要由吸道，吸嘴，气泵和吸室组成。

吸尘原理：吸尘器的电机叶扇在电动机驱动下将电机中的空气排出，这样电机内部和外界就形成了一个气压差，于是外界的气体就会源源不断进入电机中。这样的话，尘埃等垃圾就会被吸入吸室内，吸室中有一个过滤器，将垃圾等留在吸室中，空气则排出吸室。

我们采用额定电压为12V的吸尘器，单片机的工作电压为5V，我们无法直接通过单片机控制吸尘器，这里使用一个继电器来间接控制吸尘器。

2 扫地机器人的硬件部分

硬件电路图主要有五部分，分别为AVR单片机最小系统部分、电源及稳压部分、感知结构部分、遥控模块和继电器控制电路。

完整的电路图如图1所示。

3 结束语

目前智能扫地机器人已经取得了很大的发展，但是还有很大的改进之处，比如传感器还有很大的进步空间，传感器是非常重要的一部分，只有更复杂，更精良的传感器才能满足人们各种复杂的需求，我们才能做出更高级的机器人。其实还可以使用更高级的技术，但是考虑到成本，我们不得不放弃选用。很多时候，因为产品依托于市场，即使市场对产品的需求量比较高，但其成本也很高时，也不见其销量会很好，或很受欢迎，因此，产品的开发还要根据实际的市场，不能随意做我们想做的东西，而忽略成本这个东西，而是需要多方面考虑才能进行开发。