扫地机器人身上的高科技 你都知道哪些？

扫地机器人逐渐走入千家万户，为我们的家居生活带来了极大的便利，一句话就能“吩咐”扫地机器人完成扫地甚至拖地的工作。别看扫地机器人个头很小，它的身上可谓是集合了众多的科技创新，涉及到机械、电子、控制、机器人甚至人工智能等多个学科领域，多种科技协同才能完成看似简单的清洁工作。下面让我们一起来了解一下扫地机器人身上的高科技吧。

扫地机器人又称为智能吸尘器或机器人吸尘器，其系统可以分为四个模块，分别是移动模块、感知模块、控制模块和吸尘模块。它多是利用毛刷并辅助吸尘来进行清扫。内部装置有集尘盒，将清扫的尘土和垃圾收集起来。随着技术的成熟，后来的扫地机器人身上还可以安装清洁布，在完成吸尘与清除垃圾后对地面进行进一步地清洁。

机器人身上搭载着各种测距仪与传感器，这是机器人能够感知外界环境、并能及时做出最优决策的基础。超声波传感器可以持续向外发射超声波信号，接收器利用遇到障碍物时反射回来的信号判断前方障碍物的大小和距离。红外测距传感器发射的是红外信号，利用反射回的红外信号的强度也可判断出障碍物的距离。接触式传感器可以分为电感式、电容式、电位器式和霍尔式位移传感器，可以对空间的大小以及桌椅等的高度进行测量，以防止扫地机器人钻入下面后出不来情况的发生。防碰撞传感器可以通过光电开关实现，在碰撞过后及时做出反应。防跌落传感器一般置于扫地机器人下方，多是利用超声波测距来感知前方地面高度，防止在楼梯上跌落。

除此之外，扫地机器人中还有常用的如防过热传感器、集尘盒满检测传感器以及电子罗盘和陀螺仪等传感器。这些传感器担负起机器人的眼睛、耳朵等功能，对周围环境以及自身模块做到了如指掌，从而能正常地工作。

扫地机器人中另一大关键技术就是其路径规划技术。路径规划的好坏决定了扫地机器人工作的效率。合理选择沿边清扫、集中清扫、随机清扫和直线清扫等多种路径清扫方案，能够遍历所有的清扫区域并对较脏的区域适当多次清扫，是扫地机器人的基本功。最早的扫地机器人采用的是随机碰撞的模式，依据其搭载的传感器，通过多次的碰撞选择出合适的路径。这种方式效率比较低。随着技术的发展，更为准确、高效的路径规划模式应运而生。

激光测距式导航是利用机器人顶端搭载的可旋转激光发射器进行激光测距生成室内地图，弄清楚墙壁以及家具的位置，在此基础上进行路径的规划。首先，我们需要在屋里建立起一个固定点的信号发射装置，机器人可以通过这一基准点进行定位，再通过碰撞的方式建立起室内地图，以方便清扫。图像式测算导航系统首先利用顶部的摄像头对全屋进行巡航扫描，结合红外传感器实现对屋内环境的精确建模，在此基础上进行导航和路径规划。

本文由北京邮电大学计算机科学与技术研究专业副教授张忠宝进行科学性把关。