1、掃地機器人傳感器設(shè)計傳感器與檢測技術(shù)設(shè)計姓名：徐雷班級：電信12-1班學(xué)號：12061101231 .掃地機器人掃地機器人，又稱自動打掃機、智能吸塵、機器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。本設(shè)計掃地機器人采用刷掃吸塵方式，機身為無線機器，以圓盤型為主，使用充電電池運作，操作方式使用遙控器、或是按機器上的操作面板相應(yīng)按鈕。本次設(shè)計的掃地機器人可設(shè)定時間預(yù)約打掃，自行充電。前方設(shè)置超聲被測距傳感器，可偵測障礙物，如碰到墻壁或其他障礙物，會自行轉(zhuǎn)彎，從室內(nèi)邊沿開始

2、走矩形路線，有規(guī)劃清掃地區(qū)。下面來介紹一下其所需的傳感器類型，數(shù)量及實現(xiàn)功能。2 .智能掃地機器人所需傳感器類型及個數(shù)：(1)防撞傳感器(超聲波測距傳感器ZH543。：3個。(2)防跌傳感器(超聲波測距傳感器ZH543。：3個。防過熱傳感器(溫度傳感器DS18B20):2個。(4)床底深度清掃(光敏傳感器CDS-3：8個。(5)灰塵盒防滿傳感器(介質(zhì)型電容傳感器ZCS1100):2個。(6)低電量自動返回充電功能(紅外線傳感器RB-03T005):2個。(7)邊緣檢測傳感器(光電邊緣檢測傳感器PBZ-CL007V):2個。(8)遙控器控制功能(紅外線傳感器RB-03T005):4個。3 .功能

3、3.1. 防撞傳感器掃地機器人內(nèi)部安裝三個超聲波測距傳感器，用來檢測掃地機器人行進路線上是否有障礙物。超聲波測距傳感器安裝位置如圖3-1所示。超聲波傳感器原理：超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特性，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間問隔，從而達到測量距離的作用。避障功能的實現(xiàn)正是利用了這一超聲波測距的原理，當(dāng)前方有障礙物時，通過超聲波測量與其距離，根據(jù)信號的幅值大小，也可以初步確定障礙物的大小。當(dāng)測量距離小于限定值時向控制器發(fā)送信號，控制器控制掃地機器人進行轉(zhuǎn)向。由此可避免與家具等物品發(fā)生碰撞，從而避免損

4、壞相應(yīng)物品。3.2. 智能行進路線本設(shè)計掃地機器人采用往返式路徑規(guī)劃方法，家中擺放有不少的家具，那么掃地機器人如何避開這些家具對家里進行整體的打掃呢。就用到防碰撞功能里的6個超聲波傳感器，可通過超聲波測距傳感器的信息來判斷它放置于墻邊還是房屋中間。在房屋中間，則先設(shè)為它沿某一方向運動到靠近墻邊的某一點。機器入就可從墻邊的某一點開始，按逆時針方向繞墻運動一周，先對室內(nèi)墻邊地面進行一次預(yù)清掃。掃地機器人在繞完一圈后再向左或向右行走到墻壁的最左端，以此來作為它清擋路徑的起始點，正式開始清掃，每快遇到墻時便運動路線的水平方向平一些距離，轉(zhuǎn)向繼續(xù)行進。當(dāng)遇到障礙物時先繞其一周回到原位置在繼續(xù)往返清掃。這

5、樣既可對室內(nèi)進行無死角白整體清掃了。路線示意圖如圖3-2所示。圖3-2行進路線示意圖3.3. 防跌落為了防止掃地機器人遇到臺階時跌落，在掃地機器人背面安裝3個防跌落傳感器。防跌落傳感器安裝位置如圖3-3所示。防跌落傳感器也是利用超聲波進行測距。當(dāng)掃地機器人行進至臺階邊緣時，防跌落傳感器利用超聲波測得掃地機器人與地面之間的距離，當(dāng)超過限定值時，向控制器發(fā)送信號，控制器控制掃地機器人進行轉(zhuǎn)向，改變掃地機器人前進方向，從而實現(xiàn)防止跌落的目的。掃地機器人防止跌落示意圖如圖3-4所示。圖3-3防跌落傳感器分布防跌落傳感器掃地機器人底部掃地機器人頂部圖3-4掃地機器人遇臺階示意圖3.4. 防過熱傳感器為了

6、防止掃地機器人持續(xù)工作導(dǎo)致電機過熱，從而導(dǎo)致電路的燒毀，在掃地機器人電路板上安裝兩個溫度傳感器。當(dāng)掃地機器人工作一段時間電機溫度達到一定限度后一個溫度傳感器發(fā)送信號給控制器，控制器再控制掃地機器人停止工作，并運行散熱風(fēng)扇進行散熱。當(dāng)溫度降到一定程度后，另一個溫度傳感器發(fā)送信號給控制器，控制器在控制掃地機器人繼續(xù)工作。掃地機器人防過熱傳感器示意圖如圖3-5所示。圖3-5防過熱傳感器分布3.5. 床底深度清掃床底、沙發(fā)底、柜子底等地方相對較臟，因此這些地方需要重點清掃，以保證清潔度。為實現(xiàn)此功能，在掃地機器人正面安裝8個光敏傳感器。光敏傳感器安裝位置如圖3-6所示。掃地機器人在床底或柜子底開始工作

7、后，光敏傳感器接收的光強較弱。當(dāng)掃地機器人運行離開床底或柜子底時，光敏傳感器接收到的光強發(fā)生變化，向控制器發(fā)送信號，控制器發(fā)出控制信號，使掃地機器人轉(zhuǎn)向，重新回到暗處，繼續(xù)進行清掃。前掃地機器人頂部iI:P光敏傳感器掃地機器人頂部/一一光敏傳感器一二口口/前7二一口I圖3-6光敏傳感器分布3.6. 灰塵盒防滿傳感器為了檢查掃地機器人灰塵盒中的灰塵是否裝滿，在灰塵盒兩側(cè)安裝變介質(zhì)型電容傳感器。當(dāng)灰塵盒中灰塵高度到達電容傳感器高度時，電容傳感器中的介質(zhì)發(fā)生改變，由于灰塵的介電常數(shù)與空氣的介電常數(shù)不同，從而引起傳感器電容變化，傳感器將信號傳給控制器，控制器控制掃地機器人發(fā)出報警信號，提醒主人應(yīng)該清理

8、灰塵盒了。電容傳感器安裝示意圖如圖3-7所示。掃地機器人頂部圖3-7電容傳感器安裝示意圖3.7. 低電量自動返回充電功能掃地機器人所帶電池容量有限，所以就需要在電量低時自動返回充電基座進行充電再返回原位置繼續(xù)打掃。當(dāng)電量低于限定值時，控制器會向紅外線發(fā)射器發(fā)送信號，紅外線發(fā)射器向四周發(fā)射紅外線。充電基座安裝有紅外線傳感器，感受到來自掃地機器人發(fā)射來的紅外線后，會向掃地機器人發(fā)射紅外線。掃地機器人內(nèi)部的紅外線傳感器接收到后會向控制器發(fā)送信號，控制器就會控制掃地機器人按照接受到紅外線的方向找到充電基座，并自動返回進行充電。3.8. 邊緣檢測傳感器邊緣檢測傳感器是一個機械開關(guān)，開關(guān)的觸發(fā)端設(shè)計成一個滑輪結(jié)構(gòu)，在機器人的兩側(cè)各裝有一個，用于保證機器人可以始終貼著墻的邊緣走。這樣就可以對墻壁邊緣死角部分進行更好的清掃。3.9. 遙控器遠程控制系統(tǒng)掃地機器人在創(chuàng)建地圖的清掃過程