掃地機器人的科技元素

孫清潭

掃地機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”掃地機器人完成掃地甚至拖地的工作。別看掃地機器人個頭很小，它的身上集合了眾多的科技元素，涉及機械、電子甚至人工智能等多個學科領域。讓我們一起來了解一下掃地機器人身上的高科技吧。

掃地機器人又稱智能吸塵器或機器人吸塵器，其系統可以分為四個模塊，分別是移動模塊、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行清掃，其內部裝有集塵盒，可將清掃的塵土和垃圾收集起來。隨著技術的成熟，還可在掃地機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行進一步的清潔。

掃地機器人身上搭載了各種測距儀與傳感器，這是機器人能感知外界環境并及時做出最優決策的基礎。

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

紅外測距傳感器發射的是紅外信號，利用反射回的紅外信號的強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行測量，以防止掃地機器人鉆入其中后出不來。

防碰撞傳感器可通過光電開關實現，在掃地機器人發生碰撞后及時做出反應。

防跌落傳感器一般置于掃地機器人下方，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。這些傳感器擔負起機器人的“眼睛”“耳朵”等功能，使其能對周圍環境以及自身模塊做到了如指掌，從而正常地工作。

掃地機器人中另一大關鍵技術就是路徑規劃技術。路徑規劃的好壞決定了掃地機器人工作的效率。合理選擇沿邊清掃、集中清掃、隨機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域并對較臟的區域適當多次清掃，是掃地機器人的基本功。最早的掃地機器人采用隨機碰撞的模式，依據其搭載的傳感器，通過多次碰撞選擇出合適的路徑。這種方式效率比較低。隨著技術的發展，更準確、高效的路徑規劃模式應運而生。

激光測距式導航是利用機器人頂端搭載的可旋轉激光發射器進行激光測距，生成室內地圖，弄清楚墻壁以及家具的位置，在此基礎上進行路徑的規劃。

首先，需要在屋內建立一個固定點的信號發射裝置，機器人可以通過這一基準點進行定位，再通過碰撞的方式建立起室內地圖，以方便清掃。

圖像式測算導航系統首先利用掃地機器人頂部的攝像頭對全屋進行巡航掃描，再結合紅外傳感器實現對屋內環境的精確建模，在此基礎上進行導航和路徑規劃。

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

用戶不僅可以實時了解其工作狀態和已清掃的區域，還能根據個性化需求設置清掃路徑和虛擬墻，這相對于之前需要用戶自行放置實體虛擬墻的情況來說更智能、便捷，而且只需在打掃屋內一小塊區域時操控，不需要讓掃地機器人打掃全屋，更省電環保。

另外，還可以通過App查看掃地機器人濾網等內部耗材的使用情況，以便做到及時更換，提高機器人的工作效率。（據科普中國）