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扫地机器人传感器设计

传感器与检测技术设计

姓名：

班级：电信12-1班学号：23

扫地机器人

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。本设计扫地机器人采用刷扫吸尘方式，机身为无线机器，以圆盘型为主，使用充电电池运作，操作方式使用遥控器、或是按机器上的操作面板相应按钮。本次设计的扫地机器人可设定时间预约打扫，自行充电。前方设置超声破测距传感器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，从室内边沿开始走矩形路线，有规划清扫地区。下面来介绍一下其所需的传感器类型，数量及实现功能。

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电

器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用

刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理

的功能。本设计扫地机器人采用刷扫吸尘方式，机身为无线机器，以圆盘型为主，

使用充电电池运作，操作方式使用遥控器、或是按机器上的操作面板相应按钮。

本次设计的扫地机器人可设定时间预约打扫，自行充电。前方设置超声破测距传

感器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，从室内边沿开始

走矩形路线，有规划清扫地区。下面来介绍一下其所需的传感器类型，数量及实

现功能。

智能扫地机器人所需传感器类型及个数：

防撞传感器（超声波测距传感器ZH5430）：3个。

防跌传感器（超声波测距传感器ZH5430）：3个。

防过热传感器（温度传感器DS18B20）：2个。

床底深度清扫（光敏传感器CDS-3）：8个。

灰尘盒防满传感器（介质型电容传感器ZCS1100）：2个。

低电量自动返回充电功能（红外线传感器RB-03T005）：2个。

边缘检测传感器（光电边缘检测传感器PBZ-CL007V）：2个。

遥控器控制功能（红外线传感器RB-03T005）：4个。

功能

.防撞传感器扫地机器人内部安装三个超声波测距传感器，用来检测扫地机器人行进路线

.防撞传感器

扫地机器人内部安装三个超声波测距传感器，用来检测扫地机器人行进路线

上是否有障碍物。超声波测距传感器安装位置如图3-1所示。

上是否有障碍物。超声波测距传感器安装位置如图3-1所示。

扫地机器人顶部

右 左

传感器感应窗

图3-1防撞传感器设计图

超声波传感器原理：超声波是一种一定频率范围的声波。它具有在同种媒质

超声波传感器原理：超声波是一种一定频率范围的声波。它具有在同种媒质

中以恒定速率传播的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象。利用这一特性，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理，当前方有障碍物时，通过超声波测量与其距离，根据信号的幅值大小，也可以初步确定障碍物的大小。当测量距离小于限定值时向控制器发送信号，控制器控制扫地机器人进行转向。

中以恒定速率传播的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象。利用这一

特性，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作

用。避障功能的实现正是利用了这一超声波测距的原理，当前方有障碍物时，通

过超声波测量与其距离，根据信号的幅值大小，也可以初步确定障碍物的大小。

当测量距离小于限定值时向控制器发送信号，控制器控制扫地机器人进行转向。

由此可避免与家具等物品发生碰撞，从而避免损坏相应物品。

.智能行进路线

本设计扫地机器人采用往返式路径规划方法，家中摆放有不少的家具，那么扫地机器人如何避开这些家具对家里进行整体的打扫呢。就用到防碰撞功能里的6个超声波传感器，可通过超声波测距传感器的信息来判断它放置于墙边还是房屋中间。在房屋中间，则先设为它沿某一方向运动到靠近墙边的某一点。机器入就可从墙边的某一点开始，按逆时针方向绕墙运动一周，先对室内墙边地面进行一次预清扫。扫地机器人在绕完一圈后再向左或向右行走到墙壁的最左端，以此来作为它清挡路径的起始点，正式开始清扫，每快遇到墙时便运动路线的水平方向平一些距离，转向继续行进。当遇到障碍物时先绕其一周回到原位置在继续往返清扫。这样既可对室内进行无死角的整体清扫了。路线示意图如图3-2所示。

图3-2行进路线示意图

.防跌落为了防止扫地机器人遇到台阶时跌落，在扫地机器人背面安装3个防跌落传感器。防跌落传感器安装位置如图3-3所示。

.防跌落

为了防止扫地机器人遇到台阶时跌落，在扫地机器人背面安装3个防跌落传

感器。防跌落传感器安装位置如图3-3所示。

防跌落传感器也是