（1）降低成本。现在市面上低端的机器人虽然价格便宜但用户使用体验不好，出现如清扫效率低、清扫的覆盖面积小、不能大范围跨区域的清洁等问题，而高端机器人集成了大量高科技设备和先进技术，虽然清洁效率高但价格高昂，不利于扫地机器人的真正推广。

（2）功能多样化。家庭清洁除了清扫垃圾外，还需要结合拖地功能。如扫地机器人只能清扫一些固体垃圾，当遇到粘附在地板上的液态垃圾则会越清越脏。当前的扫地机器人清扫和拖地是两款类型的清洁机器人，如果结合扫和拖的功能，则会提升清洁机器人的使用价值。

（3）超大的电池容量。目前，扫地机器人一般采用镍氢电池，不仅充电时间长且使用寿命较短，如Irobot系列的扫地 机器人3 000毫安容量的镍氢电池需要充电3小时，但只能续航2小时，并且只有2年的使用寿命。当应用到大面积的清洁环境下，虽然能够自主回充，但超长的充电时间使它有很大的使用局限。目前，延长续航时间的方式是增大电池的体积，所以，开发新型材料的电池，不仅能够节省扫地机器人的内部空间、减轻总体重量，还为更长的续航能力准备了条件。

2 文献综述

2.1 智能家庭扫地机器人设计原理研究与分析

2.2 基于MC68HC11单片机的多功能清洁机器人设计

3 方案论证

3.1 设计方案拟定

3.1.1 避障方案设定

方案一：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而其地面对超声波的反射，会影响系统对避障的判断。

方案二:采用红外线避障，利用单片机来产生38KHZ信号对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线接受管对发射回来的信号进行解调，输出TTL电平。

由于，外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格比较便宜，故采用方案二。

红外避障传感器|3-80cm|距离可调。这是一种集发射与接收于一体的光电传感器。检测距离可以根据要求通过后部的旋钮进行调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。工作电压为5VDC，工作电流为100mA。基本尺寸为：直径是17MM传感器长度是45MM、引线长度是45CM。这是NPN型光电开关；输出状态是0，1，即数字电路中的高电平和低电平。检测到目标是低电平输出，正常状态是高电平输出；输出外加一个上拉电阻即可连接到I/O口上。上拉电阻阻值一般在1k左右；这是光电开关，就三条线，电源、地、输出。

使用红外避障传感器的注意事项：保护动作的可靠和寿命长，避免有关规定以外的温度外界(户外)条件下，接近传感器虽为耐水结构，若装上罩使用，勿使水和水容性切削油等淋到，则可更好地提高可靠性及寿命。还避免在有化学药剂，特别是在强碱、酸、硝酸、铭酸、热浓硫酸等气候中使用。

3.1.2电机驱动的选择

方案一：直流电机驱动

直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

直流电机的优点：

1、传动比分级精细，选择范围广，转速型谱宽，范围i=2-28800。

2、结构紧凑，体积小，造型美观，承受过载能力强。