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扫地机器人系统设计论文结论模板

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扫地机器人系统设计论文结论模板

扫地机器人的特点和功能如下:

1、扫地机器人由微电脑控制,可实现自动导航并对地面进行清扫和吸尘。

2、通过碰撞头实现对前方障碍物的躲避和绕过可以使所到角落得到清洁,同时两个超大边扫轮的设计,可使角落和地面扫的更彻底,更干净,两个清扫轮的相对旋转,更使得垃圾不会从机体底部溜掉,清洁更完善。

同时清扫吸尘一体的双重作用,使扫起来的尘土更有规律和顺畅的进入垃圾收集盒内,并且通过在前轮和清扫轮动力箱内上安装光电传感器,可以使该机器人拥有自动防机体卡死和扫轮卡死的功能,当被卡住使其自动后退或关机,并在碰撞头上装有红外反射探测器,可自动判断前方是否悬崖,并自动绕开。

扫地机器人的特点是扫地省时、省力、提高工作效率、能源利用率:整个清洁过程不需要人控制,减轻人的操作负担,人们可以利用节省的时间做其他有意义的事。

扫地机器人的结构

扫地机器人系统通常由四个部分组成:移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。

移动机构是扫地机器人的主体,决定了机器人的运动空间,一般采用轮式机构。

感知系统一般采用超声波测距仪、接触和接近觉传感器、红外线传感器和CCD摄像机等。

对于工作在复杂非结构环境中的自主式移动机器人,要进一步提高其自动化程度,主要依靠模式识别及障碍物识别、实时数据传输及适当人工智能方法,还需要进一步开发全局模型,从而为机器人获取全局信息。

本片贴子衔接 上一篇, 建议先读上一篇,再看该篇。 以下是本片贴子的编排 整机离地高度 前撞离地高度 轮子的位置 重心位置 以下是正文 一.  整机离地高度 1. 前撞底盘离地高度的建议值 先说结论:建议整机底盘离地高度取10mm(甚至还可以稍稍加大) 整机底盘的离地高度,一个关乎全局的重大参数.目前市面上大多主流机器底盘离地高度都取9mm。但是越来越多的机器开始取10mm。 2. 颠簸问题 (1)在正常地板上,10mm与9mm的离地高度,行进稳定,几乎看不出差别。 (2)针对于固定式中扫滚刷机器,9mm的离地高度,在长毛地毯上,会出现行走速度缓慢,且颠簸很严重。若毛毯的硬度比较大,颠簸尤其明显。而10mm的离地高度该问题将会得到改善----此点是我推荐10mm的最主要原因 而浮动式中扫滚刷机器,由于可以浮动从而减小行进方向上的阻力,颠簸几乎看不到。这也是浮动滚刷的第二大好处---第一大好处首推提升清洁率,该节内容以后将会出专题讨论介绍 (3)机器行进颠簸,除了离地高度原因外,还与中扫刮条(以及中扫刮板)十分密切。中扫刮条的阻力是最主要的阻力。 (4)机器在毛毯上,与硬地板上不同,此时轮子会陷进毛毯(尤其是在毛绒较硬的长毛地毯上,),整机底盘会被毛绒顶起,造成机器被搁浅。此外由于毛绒易变形,更容易造成轮子打滑。所以行进速度缓慢+机器颠簸,造成用户体验较差。 综上4点,加大底盘离地高度,将会减小机器在毛毯上的行进阻力,更有利于改善颠簸问题。 3.设计值与实际值 假设底盘离地高度设计值为9mm,实际尺寸一般都会比设计值低。 假设没有校正,实际尺寸一般会在8.5-8.6mm 假设底盘零件结构尺寸符合设计要求,那在底盘装上零件受力的情况下,理论上底盘自然会向下变形,导致底盘离地高度小于设计值。 假设左右轮子结构尺寸符合设计要求,由于轮子是软胶,放在地面上,轮子承受整机的重量后必然会压塌变形,导致底盘离地高度小于设计值。 所以,即使底盘离地高度的设计值是9mm,也应该在开模后加胶校正。 4. 越障能力 底盘的离地高度,同时决定了整机的越障能力。 为什么越野车的越障能力比小轿车好?因为其底盘高.更不容易搁浅和刮蹭。 搁浅意味着驱动能力有损失,刮蹭意味着阻力更大。因此,底盘稍高将会提升整机的越障能力。 二. 前撞离地高度 还是借用上面的同一张图 1.前撞的离地高度决定过槛高度 前撞的离地高度直接决定了整机的过槛高度. 一般情况下,整机的过坎高度=前撞的离地高度. 备注:此处所说的过槛高度是指机器正对着直角门槛越障。此时机器两侧的轮子同时接触门槛,如下图所示 前撞(Bumper)是一个探测前方障碍物的机械性质的零部件.要求灵敏度要高,这就意味着微小的阻力就应该触发前撞探测开关,使整机及时避让。 前撞底盖的离地高度>门槛高度,此时机器可以越过门槛 前撞底盖的离地高度=门槛高度,此时存在不确定性 前撞底盖的离地高度<门槛高度,此时机器不能越过门槛 但是,也有一种比较特殊的过槛情况.就是机器斜着越过门槛. 在这种情况下,两侧的轮子并非同时接触门槛。而是机器一侧的轮子先接触门槛并越过门槛,另一个轮子才越过门槛。此时由于一侧的轮子在门槛上会将前撞的离地高度抬高,从而机器能越过更高的门槛。 2.过槛高度 行业内,主流机器的过槛高度是20mm。 请注意,从用户的角度看,过槛的高度越高越好,越有利于穿越实际家庭环境中各种不同高度门槛,实现各个屋子的清扫。 提升越障的高度很容易实现,但是目前由于地检(Cliff Sensor)的探测范围的限制,越障高度基本被限制在了20mm以内。 当门槛的高度大于20mm时,假设机器可以越过,但是由于地检的探测距离区间(一般0-22mm)有限,当机器下门槛之时,机器会将门槛识别为悬崖.所以由于地检的限制,机器可以上槛,却无法下槛,这样显然是不合理的。市场宁愿接受能上能下的产品,即使他越障能力稍差。但也不会接受能上不能下的产品,这也是某些机器特意在前撞底盖下测加胶从而降低整机过槛高度的原因。 3.其他影响因素 其他如轮子的摩擦力、轮子的大小、电机的功率对过槛影响较小。 4.展望未来越障 显然,20mm的越障高度不足以满足正常用户家庭的环境。 在此,我不妨做个大胆的假设:越障高度的提高将会是行业产品未来的一个发展趋势。 但凡有一天地检(Cliff Sensor)能有所突破,越障高度的增高将会掀起扫地机又一轮的热潮.因为越障能力的提升将直接解决用户实际使用中的痛点问题,提升该产品在用户心中的印象。 5.越障的创新设计 当我们都在思考如何通过提升整机的高度来提升整机的越障性能的时候,有人却悄悄将机械原理上最基本的四连杆机构用在扫地机的轮子上,用于辅助过槛,在市场上显得鹤立鸡群,独领风骚。 少有的经典特色设计,我特意贴在下面,供大家参考体会。 三. 轮子位置 通常情况下,扫地机的整体轮廓为标准圆或者近似圆。 1. 轮子的位置  假设: (1)整机的中心即是上图的P_圆心。 (2)在机器正常工作模式下,从俯视角度看,分别定义出左侧和右侧。 (3)在机器正常工作模式下,从俯视角度看,将机器前进的方向定义为Y方向正向,如上图建立坐标系 则: (1)前万向轮必须要在Y轴上,通常为了节约出中间的空间,前万向轮应该尽可能地往前放; (2)左右轮建议优先落在X轴上,通常为了节约出中间的空间,左右轮应该尽可能地往两外侧放; (3)当为了让出足够大的空间给尘盒或空间不够而无法满足落在X轴时,左右轮可以稍稍往后移点,但是此处的微小移动将会给软件带来非常复杂的变更.因为 扫地机转向由两后轮实现 一般的软件默认整机的中心就是整机轮廓的圆心 且扫地机在作弓字形清扫时,相邻往来的两路径上,会覆盖原已清扫路径宽度的一半(请注意原清扫路径的宽度就是中扫滚刷的宽度) 备注:针对第iii点,由于还存在一圈沿墙清扫,所以具有规划功能的扫地机,其清洁路径可以认为:一圈最靠近墙边的半个滚刷宽度的区域仅清扫一遍,其他的中间区域均清扫两遍.(如果有人不理解请自行画草图体会) 如果软件默认的整机中心与实际转弯的中心不同心,即需要优化软件。(如果有人不理解也请自行在纸上画出转弯时的详细路径草图,自行体会) 2 . 拓展 此处同样涉及陀螺仪和加速度计的算法,同上一样的原理,故陀螺仪和加速度计应优先放在整机的中心处,其次选择放在Y轴上,最其次选择放在尽量靠近中心的位置。这样放的好处就是便于软件的算法编写,便于少出问题。 我对算法和软件的计算和控制理解为:能否用数学精确计算得方式将机器的运行路径用数学方程式表达出来。如果可以用一个比较简单的方程式表达出来,那么对应的软件算法也应该相对比较简单,反之则困难。 3 . 结构能解决的问题尽量不要想着让软件去优化 要知道,即便是软件做得好可以解决该缺陷,但也只是在软件算法做的好的情况下。 要知道,好多重大问题本不应该发展到最后一发不可收拾的地步。往往由于在其萌芽状态的时候,大家未给予足够的重视与尊重,导致出现的小问题引发一系列不可控的大问题。 所以,商鞅老先生曾经告诫我们:见于未萌。 如果一个产品,仅仅有少数地方做得很勉强很极限或许还可以接受。 但是一个产品,很多地方做的很勉强很极限,那这个产品的质量将会大打折扣。 如果一个产品,从刚刚开始布局或者刚刚开始拆件时就设计得很勉强很极限,这个时候就要小心了,请记得给自己的设计留点余量。 如果一个产品,许多的零件都需要控制尺寸的精度,平面度。那么,这个设计本省就不是一个好的设计。 好多工程师 或者,在设计的时候知道此处可能会有风险点,但仅仅验证手板OK,就不再去考虑万一开模后达不到设计的要求,是否还有比较保险简单可行的改模措施? 或者只关注自己的设计,基本不考虑模具的制造难易程度,见到能倒圆角的位置都倒上圆角,不去区分擦穿碰穿以及分型线的位置.有关模具人员对拆电极打圆角的抱怨不在少数。有更甚者,能设计出后模斜顶的却做成出前模斜顶,能设计出后模斜顶的却做成出前模内隧道滑块。此处正是体现一个结构工程师的基本功底,却很少有人注意。 或者,还有工程师喜欢让模具厂去控制尺寸的精确性,而忽略自己设计功底的缺失.如果每一个零件都要求尺寸做精确,每个零件都平整不变形,那还要工程师干嘛.就像早年的模具设计师一样,机床加工精度不够,用模具设计师的经验和水平去弥补.正是由于机床加工精度不够才凸显出了一个模具设计师的真功夫。 4. 设计至上,责任至上 一个好的工程师,是可以靠自身的设计经验和水平去掩盖零部件本身的潜在可能出现的缺陷。即使零件个别尺寸平面度得不到很好的控制,也依然能做出质量稳定的产品.这才是工程师存在的意义。而不是花费更多的人力物力财力去让模具厂/供应商/产线控制产品的精度和质量,更不是让软件去弥补结构的缺陷. 我时常提醒自己:要对自己做出的决定负责任,要对自己的设计负责任。 我觉得一个产品几乎90%的问题都是设计问题。 有人一发现零件变形,就认为是模具或者注塑生产调机问题。就让模具厂不惜余力不计成本地修模调机,他认为模具厂开模之前没评估好必须调整.他们不去思考在设计之初就自行评估风险,进行结构设计改善. 有人一发现零件尺寸不对,就认为模具没做到数,严格要求模具厂必须调到数。而不去思考自己设定地公差是不是面向制造面向生产,是否具备易制造性。 有人一发现产线装错物料,就认为工人培训不到位.而不考虑自己防呆设计的完全性,能否100%防呆。 种种种种,不胜枚举。 如果还有人对我以上的论述嗤之以鼻,那再往简单点说:如果没有设计,是否就杜绝了所有问题?下游出现的所有问题本质上是否都建立在前端设计的基础上?绝大多数情况下是不是底层的设计决定了上层的建筑?就此打住,不再赘述。 四. 重心位置 重心位置还是参考上一张图,重贴如下 1. 重心的最优位置讨论 有人认为,整机地重心应该与整机的中心重合最优,因为重心与陀螺仪和加速度计的位置重合,更有利于机器状态的判别,机器走出的路径更规整. 关于这点,我持保留意见,我甚至认为重心落在黄色线段的区间内更有利于整机的综合性能提升,试想 就取极限位置,假设整机的重心/整机的中心/陀螺仪个加速度计三点重合,会发生什么? 此时,假设地面非常平整,不可否认,机器的行走路径最规整. 此时,前万向轮对地面的正压力为0,在越障时,前轮被抬起,机器重心向后倾,此时,整机以左右轮为支点形成了一个杠杆,试问机器还能越障吗?此时整机由后驱变成了前驱,到底是前驱的整机性能好还是后驱的性能好?两相比较,高下立见. 综上我认为机器的重心应该在左右轮连线与前万向轮在Y轴上的中点偏后的位置,整机的综合性能相对较好。此重心越靠前,后轮产生的驱动力就越小,不利于提供更大的动力。此重心越靠后,则对于越障性能有削减. 其次,重心处在黄色线段的区间位置,有利于越障和脱困。 2. 重心位置的精确计算 有人可能会有疑问了,整机的重心怎么精确计算?有人利用数学的上用绳子将机器悬挂的方式画两条垂心的交点视作机器的重心,如下图所示.此法虽好,但是毕竟是手工画线,精度极难保证. 以下贴上自己之前计算一款机器重心的原稿,徒手打公式对我来说太累了 说起来,重心精确计算方法的提出,是我最得意的作品,也算是一项行业创新吧. 我当时通过精确计算的方法,指导了整机配重块的调整. 当时由于没有测试工装,也未放在大理石平台上称重导致测试了3组数据稍有误差,但是可以看出3组计算出来的重心位置几乎很接近. 3. 重心的调整 通常计算的重心都会落在Y轴的左边或者右边,这个时候,我们就需要通过增重或削减的方法使重心落在Y轴上. 我推荐优先选择削减的方式去调整重心.因为在没必要增加整机重量的时候,增加的配重质量可能会带来副作用。如 机器过重,给左右轮带来更大的负重,使机器越障过坎能力下降,温升上升,降低电机的寿命 左右轮拉簧的拉力是根据落在轮子上的重量决定的,整机总重量的增加,必然导致拉簧拉力的增加,拉力增加会带来拉簧拉力公差不稳定的问题,拉力不稳定必然导致机器行走过程中抖动和晃动问题.如若仅增加整机重量而不增加拉簧拉力,会降低整机的越障/爬坡/长毛地毯的行走性能。 整机的总重量过重,能耗增加,总跑机时长变短 整机重量的增加,还可能会影响到跌落测试 配重的增加,也必然会导致成本增加 所以,在调整重心的时候,不问青红皂白,一上来就加配重的方式是万万不可取的.这点不仅可以用在整机的重心调整,还可以用在活动的零部件上,如iRobot 的浮动双滚刷系统和小米的单滚刷系统. 以下是iRobot的双滚刷浮动系统 很明显左侧比右边多个中扫电机和齿轮箱,所以两侧的重量不均衡,而浮动滚刷需要不停地上下浮动,若一边重量大一边重量小,则受力不均会影响除尘效率.所以该部件必须要配平. 由于双滚刷重量足够大,所以不宜再增加配重而采用拉簧将电机一侧拉起,使左右两侧重量趋于平衡.此处若采用在电机另一侧加配重的方式,将会导致浮动系统过重而浮不起来或不容易浮起来,从而影响到行进阻力. 以下是小米的单滚刷浮动系统 很明显同iRobot一样,左侧多个中扫电机和齿轮箱,但却采用加配重的方式.这是由于中扫吸口胶皮会产生一定的拉力,而单滚刷重量不够大,所以加配种使浮动系统更容易下落.从而提升清洁效率. 请注意,即使在右侧加了配重,由于留给配重的空间有限.右侧的重量也会比左侧小。 以上可以看出,同样的零部件,同样的影响因素,但是却用两种不同的解决方案,所以调整配平是需要思考的. 4. 整机配重的数量 还有些机器上会配有多个配重块.首先可以确定的是这种做法基本是不可取的. 如果整机上有很多配重块,说明整机的布局本身就存在很大的问题.可以参考经典设计的机器,整机的配重均只有1块,均处在机器的正前方前万向轮附近.且将电池放在机器的正前方位置,同时起到配重的功能. 要知道,在上一家公司,在我未提出精确计算方式确定整机重心的时候.大家都是不知道机器的重心在哪的. 但是依然未发现整机有特别大的问题,理论上可能有小问题,但是没有凸显出来.也就是说,在别人摸黑设计的时候,都只用一个配重去调平,都能通过软件的优化去解决由于重心偏移导致的种种问题,那么为什么你的机器非要加多个配重块呢? 有时候,用对比的方式去看待问题将会使问题变得更简单.因为两相比较,高下立见,舍此弃彼,确信无疑. 注意:至今几乎尚未看到配重加在整机X轴后方的机器---此项参考前文重心最优位置讨论 5. 电池能起到配重的作用 根据电池的重量和形状,布置电池的位置,可以让电池起到配重的作用. 比如,小米8节18650总容量5200mA.h的电池重量较大,布置在整机的前方中间位置,同时起到配重的作用. 本篇章至此停笔.欢迎大家探讨交流. 希望我微薄的经验,能让更多人受益

扫地机器人控制系统毕业论文

文章之中只要出现的一个我字,这个文章就废了。你介绍的是所有的扫地机器人,不是自己家

六厘米,三十六厘米,圆形

在日常学习、工作或生活中,许多人都写过作文吧,作文可分为小学作文、中学作文、大学作文(论文)。那要怎么写好作文呢?下面是我精心整理的扫地机器人四年级作文4篇,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。

星期日一大早我就起了床。吃过早饭,我变好奇地去研究我家的新成员——扫地机器人。

扫地机器人的样子像一个被压扁了的灰皮球,最顶端是开始按钮,正中间有一个凹凸口,一打开,就会看见一个透明的盒子,它是用来装垃圾的。反过来,有一块蘑菇形的抹布,抹布对应的是一对轮子。这对轮子很神奇:把它拿起来,轮子就会凸出来;放在地上,轮子就会凹进去。轮子中间是扫地的“扫把”,“扫把”下面是一个样子像三角电风扇的三角刷子,用来把远处的垃圾往里扫。

它有两个功能。功能一,扫地。它可以把家里的一切小垃圾清扫干净,不管是在沙发底下还是床底下,只要是它能钻进的地方,它都会尽力去扫;功能二,拖地。它会利用箱里的水和蘑菇形抹布,把地面拖得一干二净。如果你家是瓷砖,它就可以拖得让你们看见映出来的影子。

现在的科技就是发达,几乎所有的事都可以由机器人做。以后,也许人类的工作都要被机器人抢走喽!

现在,扫地机器人已经走进了我们的生活,大家对它一定不陌生。现在的扫地机器人虽然很便利,但还有很多不足,比如:有些小角落它扫不进去,有时又扫了不该清扫的地方等。因此,我想发明一台聪明能干的扫地机器人。

我们先来一睹扫地机器人的奇特外观。它是方形的,比普通扫地机器人高三倍,身上有两只用于扫描的电子眼和一张用于装饰的嘴,身子两侧有两只吸尘手和四条刷子腿。

这种机器人除了外形有趣外,还有很多的新功能,让我来给大家展示一下。

这台扫地机器人最奇特的功能是可压缩性。它一边用电子眼扫描,一边扫地,如果发现下沿很低的柜子,电子眼会把信息传送至控制芯片,控制芯片收到信息后,机器人便进入压缩状态。即刻,机器人的外形便会进行电子压缩,变得扁扁的,从而可以轻松地进出柜子底部完成清扫。这项奇特的功能,归功于机器人采用的新型可压缩材料,刚柔兼具的'特性可不是普通材料可以媲美的。

这台扫地机器人最大的优点是它能清扫缝隙。扫地过程中,遇到很小的缝隙,普通扫地机器人只能一筹莫展,但我发明的机器人另有法宝。此时,它的身上会突出一个微型的小刷子,伸入缝隙工作,无论是地板缝、床腿缝,对它来说都不在话下。

除此之外,这台扫地机器人还能过滤空气中的灰尘,能自己根据环境启动清扫任务并定制清扫路线等,真是功能齐全!

瞧,这就是我想发明的扫地机器人,它不但工作效率高,而且非常实用,是我们每家每户都期待的。我真希望它能早日问世,成为家庭主妇的好帮手。

秋天到了,环卫工人更加辛苦了。因为秋天一到,地上的落叶永远都扫不完。如果有个扫地机器人来帮助环卫工人,那就太好了。

这种机器人既可以依靠太阳能、风能发电还可以将储存在肚子里的落叶之类的垃圾直接转化成电能。所以有在太阳时依靠太阳能,有风时依靠风能,阴天或雨天时依靠“吃”进去的垃圾。

也许有人会问:下雨时机器人会不会漏电呢?当然不会了,这种机器人浑身上下都是由一种不导电的材料制成的,而在里面还有一层塑料制成的排水系统,雨水进入机器人后就由排水系统收集以便定时给自己洗澡。

这种机器人的两只脚上各装有一个吸尘器。头部的探测系统一旦探测到垃圾,定位系统马上就会找到垃圾在哪里,它就立刻赶到有垃圾的地方。这时,安装在脚上的吸尘嚣会自动开始工作。吸进去的垃圾通过一根很粗的导管输送到一个袋子里。当袋子快满了时,袋子里放置的另一个系统——转化系统就自动把储藏在袋子里的垃圾转化成电,袋子就空了。

如果真有这种机器人,那环卫工人就不用那么辛苦了,我们的城市也会更加干净整洁了。

我家的扫地机器人非常的有趣,它的名字叫灰太狼。

为什么叫扫地机器人“灰太狼”呢?因为它全身是灰色的,像狼的毛色,加上头上的开关闪着绿光,活像狼的一只眼睛,所以我们叫它“灰太狼”。但是,它还是有“特点”的,它只有三条腿,好像打架时被打掉了一条,身体是圆形的,因此我也给它取了个外号叫“真特别灰太狼”。

灰太狼这时正在扫地,它先用“前爪”将地扫干净,再用嘴巴将脏物吸进肚子,接着用“尾巴”拖地板,当它扫地撞到物体时,它就会用“头盔”来挡住。地扫得干净又整洁。

最有趣的就是灰太狼找“家”了。当它快没电时会找家,头上的灯由绿色转为橙色,还不时发出“呜呜”的声音,像是在说:“我要回家!我要走不动了!”每当这时候我就会笑嘻嘻地看着它东碰碰,西撞撞,一路跌跌撞撞的走回“家”,那模样像是一个刚喝完一大壶酒的醉鬼。

扫地机器人还会“钻山洞”呢!有一次,我看见它钻进了桌子底下,于是想道:出不来了吧,呵呵!谁知道灰太狼一下子从椅子底下钻过去,又一下子又钻出去,我看得目瞪口呆,这时灰太狼似乎在说:“哈!看我多厉害!”突然,它撞了桌脚,我见了对灰太狼说:“太骄傲了可不好哦!”

灰太狼已经扫了半天的地,很累了。我看着正在充电的灰太狼,它明天即将又开启有趣的扫地工作啦!

学视觉slam十四讲,把一些框架拿过来运行一下,再把框架之中的内容改成自己想要的即可。

机器人爆炸式增长的一个主要问题是不能在不同的机器人平台上重复使用代码。然而,ROS中的硬件抽象层及其消息服务允许创建可用于许多不同机器人平台的新代码。而且,ROS提供了一套稳定的机器人软件包,公认的SLAM评估方法都依赖于机器人社区可用的标准数据集。

所有SLAM的结果都使用占用网格作为最终输出,使用地图相似性的性能指标进行分析。 重点是放在地图质量,而不是姿态估计误差,因为映射输出受到本地化问题的高度影响。

SLAM的典型应用领域:

地图建模。SLAM可以辅助机器人执行路径规划、自主探索、导航等任务。国内的科沃斯、塔米以及最新面世的岚豹扫地机器人都可以通过用SLAM算法结合激光雷达或者摄像头的方法,让扫地机高效绘制室内地图,智能分析和规划扫地环境,从而成功让自己步入了智能导航的阵列。

国内思岚科技(SLAMTEC)为这方面技术的主要提供商,SLAMTEC的命名就是取自SLAM的谐音,其主要业务就是研究服务机器人自主定位导航的解决方案。

扫地机器人硬件设计毕业论文

文章引用自 薛先生 ,版权完全归属薛先生。其公众号:Alphatree and Evelyn2018-12-12思考出发点:那个多数人印象中乱碰乱撞、还拖着脏污满屋跑的添乱扫地机,还需要多久才能变聪明?扫地机器人的本质到底是什么? 该用家电还是科技框架来分析?是什么决定扫地机器人的发展速度和行业空间? 2018年处于行业生命周期的什么位置,未来有何期待?本文结论:扫地机器人的发展,离不开技术浪潮的更迭;供给推动需求,是技术升级推动了行业的发展,每一次技术的重大飞跃,都极大地刺激了消费需求释放。一、理解扫地机器人的本质扫地机器人的一般理解:家用电器,真正的家电智能化1. 扫地机器人产生的背景是人类家务劳动自动化的需求。欧美发达国家的家务劳动自动化产品代表:洗衣机、洗碗机。随着扫地机器人的技术发展逐渐成熟,未来有望实现类似洗衣机的高渗透率。2. 扫地机器人是真正名副其实的智能家电。智能家电的三大特点是网络连接、互动和智能化,但目前大部分家电的使用依然是人类主导,通过传感器与家电本身连接、通过手机应用设定好相应的要求去实现半自动化。而扫地机器人的行走和清扫并不需要用户事先设定任何规则,一切交由设备自主感知、自主决策,是真正的智能化体现。3. 扫地机器人是动态的,是目前智能家电中唯一需要不停移动的品类,能够掌握家庭地图、掌握全部空间环境信息,占据未来物联网时代家庭环境智能控制的制高点。扫地机器人的深度理解:科技产品,搭载无人驾驶技术的家庭服务机器人1. 无人驾驶(自动驾驶)是计算机模拟人类的驾驶行为,通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并实现车辆驾驶行为控制。人类的驾驶行为是一个周而复始的“感知→理解→决策→执行”过程,无人驾驶功能的实现也可分为感知、理解、决策和执行四个层面。2. 扫地机器人的原理是模拟人的清扫行为,在家庭环境中行走并完成清扫工作。从自主行走的角度,扫地机器人利用传感器对家庭环境信息进行认知分析、确定行走路线、做出行为决策,和无人驾驶拥有相同的技术框架,也可以从感知、理解、决策和执行这四个层面去理解。3. 理解层和决策层体现扫地机器人的智能化程度。当下扫地机器人的智商集中体现在路线行走是否有逻辑以及能否避开潜在风险物品,这两个痛点的解决分别对应无人驾驶的SLAM技术(Simultaneous Localization And Mapping,即时定位与地图构建)和人工智能基于深度学习的视觉物体识别技术。在扫地机器人的应用中,目前SLAM技术相对成熟,物体识别技术有待突破。4. 搭载无人驾驶和人工智能技术不断发展的科技红利,我们相信未来扫地机器人在这四个层面都能看到持续的技术突破,甚至未来扫地机器人的形态都可能发生巨大的变化,具有很大想象空间。二、扫地机器人技术沿革扫地机器人的发展,离不开技术浪潮的更迭;供给推动需求,是技术升级推动了行业的发展,每一次技术的重大飞跃,都极大地刺激了消费需求释放。梳理扫地机器人的产品和技术沿革,判断扫地机器人技术路线目前已经历了两次主要的升级目前行业处于第二次技术革命到第三次技术革命的临界点1. 第一次技术革命是真正量产的家用扫地机器人诞生,基本实现自动扫地吸尘的清洁功能,始于2002年iRobot推出Roomba系列扫地机器人。但是智能化程度很低,仅能通过碰撞障碍物来调整行进方向,即随机行走和清扫。2. 第二次技术革命是扫地机器人进入定位和规划行走时代,2015年至2018年iRobot、小米石头、科沃斯等行业龙头分别推出了稳定量产的全局规划产品。这一代产品能够规划清扫路线,进行实时定位、构建地图,使得清扫覆盖度和效率大大提升。SLAM技术的应用按传感器的不同主要分两种,基于LDS激光测距传感器的SLAM技术,和基于摄像头视觉传感器的VSLAM技术。扫地机器人连接WIFI后,用户可以在手机端看到家庭地图和扫地机器人的实时位置。3. 第三次技术革命方向:人工智能。人工智能时代下扫地机器人技术的突破点在于人工智能在扫地机器人上的融合应用,物体识别、语义识别、人机交互等等。这个过程可能会很长,基于机器视觉的物体识别可能是最先突破的。第二次技术革命中两种主流规划技术差异对比SLAM技术(Simultaneous Localization And Mapping,即时定位与地图构建)的应用按传感器的不同主要分两种,基于LDS激光测距传感器的LDS SLAM技术,和基于摄像头视觉传感器的VSLAM技术。1. LDS的技术原理是通过旋转激光发射器不断发射激光并接受反射光,利用三角测距原理测量边界和机器本身的相对位置,据此绘制完整边界的地图和确定机器在地图中的位置。优势在于绘图的速度和精度,对于算法的要求低;劣势在于对于激光传感器占用空间大,外部有凸起部分,成本较高,对于镜面材质有误差。2. VSLAM的技术原理是通过摄像头不断移动自身的位置进行拍摄,提取和匹配相邻帧图片特征点、利用三角测距原理测算出障碍物的距离。优势在于可以从图片中提取更多属性信息,占用空间小、成本低;劣势在于地图精度有限,对于计算量和算法本身的要求高,对于光的依赖度较高,暗处和无纹路处难以进行工作。3. 目前LDS技术在扫地机器人行业的应用已相对成熟,未来的发展方向是成本的降低、与其他传感器融合。VSLAM主要是现阶段还停留在位移测量,期待未来能和物体识别技术相结合。第二次技术革命推动全球市场加速增长1. 北美、EMEA(欧洲、中东、非洲等)和亚太市场是全球三大主要市场,自2015年第二次技术升级开启,全球收入增速加速,3 年复合增速达到 34.5%,北美市场更早进入全局规划时代,3年复合增速快于APAC和EMEA市场。2012-2017 年,高端扫地机器人(Robot Vacuum Cleaner, RVC)全球市场规模从 6.5 亿美元增长到 17.3 亿美元,份额占比从 13%提升至 23%,复合增速为 22%,同期高端吸尘器的全球市场规模从 50 亿增长到 75 亿美元,复合增速为 8.6%。2. 市场份额较为集中,EMEA地区缺乏有力的当地品牌。美国企业iRobot是全球龙头,2017年全球高端市场市占率62%,北美高端市场占有率85%;其次是中国企业科沃斯(Ecovacs),虽然2017全球高端扫地机器人市占率仅为11%,但是预计2018年产品结构升级后高端产品占比大幅上升,推升市占率。附注:EMEA市场主要覆盖欧洲、中东、非洲,APAC市场主要覆盖亚洲地区;全球市场只统计了200美元以上的吸尘器和扫地机器人。第二次技术革命为全球龙头iRobot带来增长红利1. iRobot是扫地机器人行业开创者,2002年开始从特种机器人向消费机器人转型,目前主要产品是Roomba扫地机器人系列、Braava拖地机器人系列。2. 2015年是iRobot的Milestone,推出了第一款基于VSLAM技术的全局规划产品Roomba980,2015年之前Roomba系列都是随机规划产品。受益于突破性的技术升级,2016年起公司收入增速拐头向上。海外市场发展有市场开拓因素影响,因此观察美国国内的销售能够更直观地看到新技术、新产品对于公司收入增速的拉动。3. 虽然距离iRobot的VSLAM技术突破已经有三年,但公司通过对原有产品线进行持续优化创新,收入持续快速增长。2018年9月iRobot在美国国内推出新命名的产品系列Roomba i7/i7+, 推动三季度国内销售增速再次大幅增长,销售火爆将近缺货。三、中国扫地机器人企业的发展机遇中国扫地机器人市场具有最大的发展潜力1. 扫地机器人功能更加匹配中国家庭的清洁刚需。欧美家庭面积大,以地毯为主,对于吸力的要求高,在扫地机器人功能性和智能化完善到一定阶段之前,吸尘器的清扫效率更高;中国家庭面积大多在70-100平米,以瓷砖和地板为主,带拖地功能的扫地机器人可以解决吸尘和拖地的刚需,同时中国年轻人生活节奏快、工作忙碌,这两年养宠物的家庭越来越多,自动清扫的扫地机器人能够提高生活品质。2. 目前中美两国的扫地机器人保有量相当,但是渗透率只有美国的一半。2013 年到 2017 年,国内扫地机器人销售量从 57 万台上升至 407 万台,销售额从 8 亿元上升到56 亿元,4年CAGR 超过 60%。估算扫地机器人保有量在1200万台左右,中国城镇家庭约2.5亿户,2017年扫地机器人在中国的城镇家庭渗透率不到5%。2017 年北美高端扫地机器人市场规模为 6.3 亿美元,同比增加42.6%。 北美市场以美国市场为主,美国拥有 1.3 亿户家庭,iRobot估算扫地机器人在美国家庭的渗透率约10%。3. 对比欧美市场线下销售为主,中国扫地机器人主要在线上销售,相比线下渠道能够加速渗透。4. 虽然扫地机器人行业由美国企业开创,但是中国企业快速跟进,带领国内扫地机器人行业进入全局规划时代。iRobot在中国的市场份额逐年下降。目前中国市场主要由科沃斯和小米两家企业主导。小米的产品由小米生态链企业石头研发生产。中国扫地机器人企业正在从技术追赶走向技术领先中国扫地机器人企业虽然起步晚于海外,但是十几年来一直坚持不断地进行多种技术研发和探索、持续推出新品并不断改进修正,已不再是全局规划技术的追赶者,未来有望在第三次技术革命中成为技术领先者。注:2010年Neato最早推出了LDS全局规划产品,但技术并不成熟,后来Neato自14年后全球市场份额一路下滑,因此这里不分析Neato的情况。多方面对比中国扫地机器人龙头和全球扫地机器人龙头的核心产品中国扫地机器人企业已经具有非常强的产品竞争力1. 定位和建图能力iRobot于2015年推出第一款VSLAM全局规划产品,但并不能储存地图,虚拟墙的设置也需要实物发射器。2018年9月的i7/i7+作为最新款,可以储存地图、实现房间分区和指定房间清扫。小米石头16年开始主推米家和石头两款高端LDS全局规划产品,凭借LDS本身的定位建图优势,早于iRobot就实现了保存地图、前往指定点、划区清扫、APP端设置虚拟墙的功能。科沃斯虽然在13、15年都推出过LDS产品但是定价太高销售不佳,2018年同时推出优化之后的LDS和VSLAM产品均称为爆款。虽然LDS建图可能不如小米那么精确、拥有前往指定点的功能,但是科沃斯的房间分区和指定房间清扫的功能非常实用、并且比iRobot推出该项功能提早了一年。2. 清洁能力清洁能力主要体现在吸尘能力、拖地功能等。欧美家庭使用地毯较多,因此可以发现iRobot很多的产品更新在吸力大小和吸口零部件的升级,最新推出的平价e5也是专门对口宠物家庭,匹配高端机才有的碎片主刷头。iRobot的地毯自动识别增加功能几乎是标配,科沃斯在18年的高端LDS产品也配备了地毯自动识别技术。从拖地能力来看,科沃斯几年前就推出扫拖一体功能并成为行业标准,石头虽然也具有扫拖一体功能但是拖地功能的清洁力较弱。iRobot的扫地机器人不带拖地功能,而是推出单独的Braava拖地机。3. 运动能力2厘米的爬坡能力对于三家都不是难事。由于iRobot的专利设计使得其脱困能力明显强于小米石头和科沃斯。4. 人工智能方向iRobot的最新i7/i7+能进行简单的语义识别,命令扫地机器人打扫指定的房间。目前科沃斯和小米石头的语音交互还停留在命令开始和停止,小米加入方言包的设计使得对话更风趣讨巧。科沃斯在2018年德国 IFA 展会上展出新技术 AIVI(人工智能和视觉解读),能够识别并避开常见的地面杂物障碍,例如电线、鞋子等。5. 结构件和其他扫地机器人的机身高度决定能否进入沙发底、床底位置清扫。iRobot 的VSLAM产品机身高度低于科沃斯和小米石头的LDS产品,但是不如科沃斯的VSLAM产品,预计可能和iRobot的尘盒更大有关,欧美家庭由于面积大对于尘盒大小要求更高。小米石头在相对更薄的机身下做到最长的续航能力,但是水箱压缩到150ml,降低了用户体验。6. 价格科沃斯和小米石头有较大的产品价格优势。iRobot的两款核心全局规划产品价格约为450美元和800美元,折合人民币约3100元、5500元,随机类产品价格在200-300美元;18年创新产品i7和i7+(区别为是否带自动吸垃圾功能)的价格分别为699美元和950美元。科沃斯和小米石头的全局规划产品大多在1500-2500元的水平,科沃斯的随机产品均价不到1000元,陀螺仪局部规划产品价格区间在1000-1500元左右。7. 功能创新自动化:iRobot最新的i7+可以让用户不用再手动清理尘盒。每次打扫结束,带真空吸尘功能的充电座会吸出机器人尘盒内的垃圾,吸满30次之后扔掉垃圾袋即可。原装赠送2个垃圾袋,重新购买是15美元3个垃圾袋。iRobot表示2019年还有新的产品可以期待。带吸尘器的底座:科沃斯最新的DJ35+3D带吸尘器底座。预计这可能又是一款科沃斯独创但是会成为行业标准的功能。带吸尘器底座的扫地机器人能够实现扫地、拖地、无线吸尘的功能,将清洁覆盖延伸到全屋和车载,是对吸尘器的完美替代。四、站在第三次技术革命临界点看未来随着人工智能技术的不断发展及硬件成本的下行,随着5G和万物互联的时代到来,第三次技术升级浪潮渐行渐近1. 预计第三次技术升级过程中,特别是物体识别技术突破后,很快就会产生90分用户体验的产品,推动行业渗透率大幅提升。规划行走之后,现阶段消费者的最大痛点在于额外的劳动量:扫地机器人不能很好地处理复杂的地面情况,1)经常被电线、袜子等散落在地面的小件物品卡住,需要“人为解救”帮助扫地机器人脱困;2)没有避开宠物粪便、家中小朋友打翻的牛奶等污渍物,反而这些带着污渍满屋跑。物体识别技术能够帮助扫地机器人主动避开这些风险物品,大大提升用户体验。2. 预计物体识别技术发展也分几个阶段,第一阶段:通过深度学习使得扫地机器人能够识别某些特定物体属性并做出决策判断,避免吸入物、避免进入狭小区域等。第二阶段-第三阶段:精确位置判断、场景识别,与语义识别、人机交互相互应用等等。3. 技术突破指日可待:2018年8月科沃斯在德国 IFA 展会上展出新技术 AIVI(人工智能和视觉解读),能够识别并避开常见的地面杂物障碍,例如电线、拖鞋、宠物食盆等等。iRobot于2018年9月发布的新品展示了简单的语义识别,可以自定义房间名称并语音命令清扫特定的房间。进入人工智能时代,扫地机器人可能真的不再那么“气人”了,与此同时,现阶段的其他痛点也会被逐渐解决,伟大的技术进步浪潮不会转瞬即逝未来技术进步的四大方向1. 对于空间信息、环境信息和属性信息的理解和识别,包括多种传感器技术、SLAM技术的完善和深度学习等人工智能技术的应用2. 清洁功能的完善和拓展3. 机械自动化,减少人工劳务量4. 人机交互、与其他设备互联、智能控制

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在我的家庭当中,有一个很靠谱的成员,它就是---扫地机器人。这个扫地机器人的高度只有6厘米,直径有36厘米,它是圆形的。机器人的操作很简单,拿一个控制器按一下箭头朝上的按扭他就向前走;按一下箭头朝下的按扭,他就会往后退;按一下朝左的按扭,机器人的轮子就会往左转,再按一下箭头朝上的按扭他就会往左走……箭头朝哪就往哪个方向。他头上还有一个按扭,按下就能自动扫地了。当然,如果你需要,还可以预约定时工作,只是,别看它是扫地机器人,也有恼火罢工的时候,那肯定是它没电啦,这时它就会通常会默默地爬到充电处“自助加油”,背上的指示灯会告诉你完成情况:绿灯亮则电满,红灯亮恐怕是需要“医疗”了,如果黄灯亮,则说明它正在补充能量,如果什么灯都没有闪烁,哈哈,那就是要罢工啦。

六厘米,三十六厘米,圆形

1、优点

①代替人工打扫,尤其是对上了年纪关节不好的人来说,方便又省时省力;

②清理人工打扫不容易够得到的地方,例如床底;

③对于浮尘、毛发这类细小的东西能够打扫得很干净。

2、缺点

①可能会陷入凳子底下、墙角或转角处,不容易脱困。

②较大的杂物没法清扫,如纸团,这是所有扫地机器人的通病;

③机器运作过程,难免会产生声音,部分扫地机器人的声音会比较大;

④大多数边角地带清扫不到,需要人工清理。

扩展资料:

使用扫地机器人注意事项:

一、不要在潮湿的环境使用,以免电机受潮发生短路起火。如果不是干湿两用的扫地机器人千万不要吸水。

二、不要把火柴、烟头等易燃物品吸入扫地机器人。

三、使用时间不宜过长,如果机身过热,应该停止一点时间再使用。防止电机过热而烧毁。

四、严禁在易燃易爆的危险场合使用扫地机器人,以免引起火灾爆炸事故。

文章之中只要出现的一个我字,这个文章就废了。你介绍的是所有的扫地机器人,不是自己家

毕业论文扫雪机器人结构设计

扫地机器人驱动轮的构造如下:驱动轮组件包括有齿轮减速箱、行走驱动电机、拉伸弹簧、辅助固定盖板、行走驱动轮,辅助固定盖板位于驱动轮容置腔的下端开口处,且辅助固定盖板通过三个锁紧螺丝螺装紧固于机器人底壳,辅助固定盖板设置有朝上伸入至驱动轮容置腔内的辅助固定舌片,辅助固定舌片与辅助固定盖板为一体结构;行走驱动电机装设于齿轮减速箱外壳的前端部且行走驱动电机的动力输出轴与齿轮减速箱的减速输入轴连接,行走驱动轮位于齿轮减速箱外壳后端部的旁侧且行走驱动轮装设于齿轮减速箱的减速输出轴;齿轮减速箱位于驱动轮容置腔内且齿轮减速箱位于辅助固定盖板的上端侧,齿轮减速箱外壳的前端部设置有朝下凸出延伸的减速箱下端连接座、朝上凸出延伸的减速箱上端连接座,减速箱下端连接座通过枢轴与辅助固定舌片的上端部铰接,减速箱上端连接座设置有减速箱挂钩,机器人底壳于驱动轮容置腔的内壁设置有位于减速箱挂钩后端侧的底壳挂钩,拉伸弹簧位于减速箱挂钩与底壳挂钩之间,拉伸弹簧的前端部钩挂于减速箱挂钩,拉伸弹簧的后端部钩挂于底壳挂钩,拉伸弹簧朝后拉动齿轮减速箱的减速箱上端连接座,进而使得齿轮减速箱外壳的后端部朝下摆动,以使得行走驱动轮的下端部露出于驱动轮容置腔的下端开口

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扫地机器人驱动轮,这就是机器的脚;万向轮,这是机器的方向导轮,起到调转方向的作用。

数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。所谓“数字化家庭”就是基于家庭内部提供覆盖整个家庭的智能化服务,包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能。 数字化家庭设计的一项主要内容是通信功能的实现,包括家庭与外界的通信及家庭内部相关设施之间的通信。从现在的发展来看,外部的通信主要通过宽带接入。intenet,而家庭内部的通信,笔者采用目前比较具有竞争力的蓝牙(bluetootlh)无线接入技术。 传统的数字化家庭采用pc进行总体控制,缺乏人性化。笔者根据人工情感的思想设计一种配备多种外部传感器的智能机器人,将此智能机器人视作家庭成员,通过它实现对数字化家庭的控制。 本文主要就智能机器人在数字化家庭医疗保健方面的应用进行模型设计,在智能机器人与医疗仪器和控制pc的通信采用蓝牙技术。整个系统的成本较低,功能较为全面,扩展应用非常广阔,具有极大的市场潜力。2 智能机器人的总体设计 2.1 智能机器人的多传感器系统 机器人智能技术中最为重要的相关领域是机器人的多感觉系统和多传感信息的集成与融合[1],统称为智能系统的硬件和软件部分。视觉、听觉、力觉、触觉等外部传感器和机器人各关节的内部传感器信息融合使用,可使机器人完成实时图像传输、语音识别、景物辨别、定位、自动避障、目标物探测等重要功能;给机器人加上相关的医疗模块(ccd、camera、立体麦克风、图像采集卡等)和专用医疗传感器部件,再加上医疗专家系统就可以实现医疗保健和远程医疗监护功能。智能机器人的多传感器系统框图如图1所示。 2.2 智能机器人控制系统 机器人控制系统包含2部分:一是上位机,一般采用pc,它完成机器人的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务;二是下位机,一般采用多单片机系统或dsp等作为控制器的核心部件,完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能。 如果采用多单片机系统作为下位机,每个处理器完成单一任务,通过信息交换和相互协调完成总体系统功能,但其在信号处理能力上明显有所欠缺。由于dsp擅长对信号的处理,而且对此智能机器人来说经常需要信号处理、图像处理和语音识别,所以采用dsp作为智能机器人控制系统的控制器[2]。 控制系统以dsp(tms320c54x)为核心部件,由蓝牙无线通信、gsm无线通信(支持gprs)、电机驱动、数字罗盘、感觉功能传感器(视觉和听觉等)、医疗传感器和多选一串口通信(rs-232)模块等组成,控制系统框图如图2所示。 (1)系统通过驱动电机和转向电机控制机器人的运动,转向电机利用数字罗盘的信息作为反馈量进行pid控制。 (2)采用爱立信(ericsson)公司的rokl01007型电路作为蓝牙无线通信模块,实现智能机器人与上位机pc的通信和与其他基于蓝牙模块的医疗保健仪器的通信。 (3)支持gprs的gsm无线通信模块支持数据、语音、短信息和传真服务,采用手机通信方式与远端医疗监控中心通信。 (4)由于tms320c54x只有1个串行口,而蓝牙模块、gsm无线模块、数字罗盘和视觉听觉等感觉功能传感器模块都是采用rs一232异步串行通信,所以必须设计1个多选一串口通信模块进行转换处理。当tms320c54x需要蓝牙无线通信模块的数据时通过电路选通;当t~ms320c54x需要某个传感器模块的数据时,关断上次无线通信模块的选通,同时选通该次传感器模块。这样,各个模块就完成了与1~ms320c54x的串口通信。3 主要医疗保健功能的实现 智能机器人对于数字化家庭的医疗保健可以提供如下的服务: (1)医疗监护 通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的主要生理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等进行实时检测,通过机器人的处理系统提供本地结果。 (2)远程诊断和会诊 通过机器人的视觉和听觉等感觉功能,将采集的视频、音频等数据结合各项生理参数数据传给远程医疗中心,由医疗中心的专家进行远程监控,结合医疗专家系统对家庭成员的健康状况进行会诊,即提供望(视频)、闻、问(音频)、切(各项生理参数)的服务[3]。 3.1机器人视觉与视频信号的传输 机器人采集的视频信号有2种作用:提供机器人视觉;将采集到的家庭成员的静态图像和动态画面传给远程医疗中心。 机器人视觉的作用是从3维环境图像中获得所需的信息并构造出环境对象的明确而有意义的描述。视觉包括3个过程: (1)图像获取。通过视觉传感器(立体影像的ccd camera)将3维环境图像转换为电信号。 (2)图像处理。图像到图像的变换,如特征提取。 (3)图像理解。在处理的基础上给出环境描述。 通过视频信号的传输,远程医疗中心的医生可以实时了解家庭成员的身体状况和精神状态。智能机器人根据医生的需要捕捉适合医疗保健和诊断需求的图像,有选择地传输高分辨率和低分辨率的图像。在医疗保健的过程中,对于图像传送有2种不同条件的需求: (1)医生观察家庭成员的皮肤、嘴唇、舌面、指甲和面部表情的颜色时,需要传送静态高清晰度彩色图像;采用的方法是间隔一段时间(例如5分钟)传送1幅高清晰度静态图像。 (2)医生借助动态画面查看家庭成员的身体移动能力时,可以传送分辨率较低和尺寸较小的图像,采用的方法是进行合理的压缩和恢复以保证实时性。 3.2机器人听觉与音频信号的传输 机器人采集的音频信号也有2种作用:一是提供机器人听觉;二是借助于音频信号,家庭成员可以和医生进行沟通,医生可以了解家庭成员的健康状况和心态。音频信号的传输为医生对家庭成员进行医疗保健提供了语言交流的途径。 机器人听觉是语音识别技术,医疗保健智能机器人带有各种声交互系统,能够按照家庭成员的命令进行医疗测试和监护,还可以按照家庭成员的命令做家务、控制数字化家电和照看病人等。 声音的获取采用多个立体麦克风。由于声音的频率范围大约是300hz一3400hz,过高或过低频率的声音在一般情况下是不需要传输的,所以只用传送频率范围在1000hz-3000hz的声音,医生和家庭成员就可以进行正常的交流,从而可以降低传输音频信号所占用的带宽,再采用合适的通信音频压缩协议即可满足实时音频的要求。智能机器人的听觉系统如图3所示。3.3各项生理信息的采集与传输 传统检测设备通过有线方式连到人体上进行生理信息的采集,各种连线容易使病人心情紧张,从而导致检测到的数据不准确。使用蓝牙技术可以很好地解决这个问题,带有蓝牙模块的医疗微型传感器安置在家庭成员身上,尽量使其不对人体正常活动产生干扰,再通过蓝牙技术将采集的数据传输到接收设备并对其进行处理。 在智能机器人上安装1个带有蓝牙模块的探测器作为接收设备,各种医疗传感器将采集到的生理信息数据通过蓝牙模块传输到探测器,探测器有2种工作方式:一是将数据交给智能机器人处理,提供本地结果;二是与internet连接(也可以通过gsm无线模块直接发回),通过将数据传输到远程医疗中心,达到医疗保健与远程监护的目的。视频和音频数据的传输也采用这种方式。智能机器人的数据传输系统如图4所示。 4 蓝牙模块的应用 4.1蓝牙技术概况 蓝牙技术[4]是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它的载波选用全球公用的2.4ghz(实际射频通道为f=2402 k×1mhz,k=0,1,2,…,78)ism频带,并采用跳频方式来扩展频带,跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术,通信速率为1mbit/s,实际有效速率最高可达721kbit/s,通信距离为10m,发射功率为1mw;当发射功率为100mw时,通信距离可达100m,可以满足数字化家庭的需要。 4.2蓝牙模块 rokl01007型蓝牙模块[5]是爱立信公司推出的适合于短距离通信的无线基带模块。它的集成度高、功耗小(射频功率为1mw),支持所有的蓝牙协议,可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该模块包括基带控制器、无线收发器、闪存、电源管理模块和时钟5个功能模块,可提供高至hci(主机控制接口)层的功能。单个蓝牙模块的结构如图5所示。 4.3主,从设备硬件组成 蓝牙技术支持点到点ppp(point-t0-point pro-tocol)和点对多点的通信,用无线方式将若干蓝牙设备连接成1个微微网[6]。每个微微网由1个主设备(master)和若干个从设备(slave)组成,从设备最多为7台。主设备负责通信协议的动作,mac地址用3位来表示,即在1个微微网内可寻址8个设备(互联的设备数量实际是没有限制的,只不过在同一时刻只能激活8个,其中1个为主,7个为从)。从设备受控于主设备。所有设备单元均采用同一跳频序列。 将带有蓝牙模块的微型医疗传感器作为从设备,将智能机器人上的带有蓝牙模块的探测器作为主设备。主从设备的硬件主要包括天线单元、功率放大模块、蓝牙模块、嵌入式微处理器系统、接口电路及一些辅助电路。主设备是整个蓝牙的核心部分,要完成各种不同通信协议之间的转换和信息共享,以及同外部通信之间的数据交换功能,同时还负责对各个从设备的管理和控制。 5 结束语 随着社会的进步,经济的发展和人民生活水平的提高,越来越多的人需要家庭医疗保健服务。文中提出的应用于数字化家庭医疗保健服务的智能机器人系统的功能较为全面,且在家用智能机器人、基于蓝牙技术的智能家居和数字化医院等方面的拓展应用非常广阔,具有极大的市场潜力。 更多论文请到文秘杂烩网 采纳哦

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