5.2 展望 27

参考文献 29

致 谢 30

附录1 控制系统总电路图 31

附录2 源程序清单 32

 第1章   绪论

1.1 选题背景、目的与意义

清扫机器人是集成了吸尘器技术及移动机器人技术，并将2者有机融合，实现室内地面环境的智能化自动清洁，能够替代人们进行繁重劳累的清扫工作，近年来在智能家居的大背景下，国内外已经出现了许多类似产品，并获得了很多消费者的青睐。作为一个智能家庭机器人，它体现了移动机器人的许多项关键技术，具有较强的代表性。从市场发展角度看，智能清扫机器人能够大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于室内简单环境的地面清洁，如果该类机器人的性价比足够高，那么清扫机器人将有着广阔的时长前景。

本课题旨在开发一部价格较便宜，随机行走，能够基本满足家庭需求且操作方便的家庭清扫机器人。使其能够代替传统的家庭人工清扫方式，更好的实现智能家居。

1.1.1 机器人技术概述

    机器人是一种由指挥系统、主要结构、控制系统和传感系统组成的，能够模拟人的某些行为，能够自行控制、重复编程的机电一体化设备。

    自第一台机器人装置于50年代在美国诞生以来，机器人的发展经历了自低级到高级的发展历程。第一代机器人的工作方式是示教再现式的，就是通过其中安装的存储器，由人们将各种需要完成的工作内容和要求示范给机器人，机器人记住这些操作的程序先后和关键点，并在接到再现命令时，自主的将之前的动作再现出来。第二代机器人是一种由小型计算机和传感器的离散式可编程工业机器人，它能感知外界信息并进行“思维”，它比第一代机器人更灵活、更能适应环境变化的需求。第三代机器人是智能机器人，它不但有第二代机器人的感觉功能和简单的自适应能力，而且能充分识别工作对象和工作环境，并能根据人类所发出的指令和它自身的判断结果自动确定并执行相应的动作，是人工智能发展到高级阶段的产物，也是当今机器人发展的重点和热点。 

机器人按照智能化程度的高低，可以分为三种：外部受控机器人、半自主机器人和全自主机器人。外部受控机器人只有执行机构和感应机构，在其本体上并没有智能控制单元，它仅受控于外部计算机，而外部计算机含有智能控制单元，能够采集由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的姿态轨迹等信息，经过处理后发出控制指令指挥机器人的动作。半自主机器人具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。全自主机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性。自主性指的是它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数、调整动作策略以及处理紧急情况。交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究