近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能科學(xué)的飛速發(fā)展，智能機(jī)器人技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其中，掃地機(jī)器人開辟了機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域。掃地機(jī)器人，又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵、機(jī)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(dòng)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(jìn)入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。

　　掃地機(jī)器人系統(tǒng)通常由四個(gè)部分組成：移動(dòng)機(jī)構(gòu)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)。今天主要為大家介紹掃地機(jī)器人的感知系統(tǒng)，掃地機(jī)器人的感知系統(tǒng)一般采用超聲波測(cè)距儀、接觸和接近覺(jué)傳感器、紅外線傳感器和CCD攝像機(jī)等。

　　超聲波傳感器。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(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的作用。在掃地機(jī)器人中，避障功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一超聲波測(cè)距的原理，位于傳感器前面的被檢測(cè)物通過(guò)將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測(cè)到被測(cè)物，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理判斷前方物體的大小、遠(yuǎn)近及大體屬性。

　　紅外測(cè)距傳感器。紅外測(cè)距傳感器利用紅外信號(hào)遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理，進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測(cè)。紅外測(cè)距傳感器具有一對(duì)紅外信號(hào)發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號(hào)，接收管接收這種頻率的紅外信號(hào)，當(dāng)紅外的檢測(cè)方向遇到障礙物時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)處理之后，即可利用紅外線的返回信號(hào)來(lái)識(shí)別周圍環(huán)境的變化。

　　接觸式傳感器。接觸式厚度傳感器，通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍耳式位移傳感器等進(jìn)行接觸式厚度測(cè)量。為了連續(xù)測(cè)量移動(dòng)著的物體的厚度，常在位移傳感器的可動(dòng)端頭上安裝滾動(dòng)觸頭，以減少磨損。接觸式厚度傳感器可測(cè)量物體高度，空間大小。全能清潔機(jī)器人可利用這一點(diǎn)探測(cè)障礙物的高度，進(jìn)一步做出判斷發(fā)揮它的功能.

　　防碰撞傳感器。因各種因素的影響，掃地機(jī)器人難免會(huì)有撞上障礙物的可能。為了處理這種情況，我們利用光電開關(guān)傳感器來(lái)感應(yīng)車體受到的碰撞，及碰撞的大概位置，以使掃地機(jī)器人做出相應(yīng)的決策。

　　防跌落傳感器。為了防止掃地機(jī)器人遇到臺(tái)階時(shí)跌落，在掃地機(jī)器人背面安裝3個(gè)防跌落傳感器。防跌落傳感器也是利用超聲波進(jìn)行測(cè)距。當(dāng)掃地機(jī)器人行進(jìn)至臺(tái)階邊緣時(shí)，防跌落傳感器利用超聲波測(cè)得掃地機(jī)器人與地面之間的距離，當(dāng)超過(guò)限定值時(shí)，向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器控制掃地機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變掃地機(jī)器人前進(jìn)方向，從而實(shí)現(xiàn)防止跌落的目的。

　　防過(guò)熱傳感器。為了防止掃地機(jī)器人持續(xù)工作導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，從而導(dǎo)致電路的燒毀，在掃地機(jī)器人電路板上安裝兩個(gè)溫度傳感器。當(dāng)掃地機(jī)器人工作一段時(shí)間電機(jī)溫度達(dá)到一定限度后一個(gè)溫度傳感器發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器再控制掃地機(jī)器人停止工作，并運(yùn)行散熱風(fēng)扇進(jìn)行散熱。當(dāng)溫度降到一定程度后，另一個(gè)溫度傳感器發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器在控制掃地機(jī)器人繼續(xù)工作。

　　床底深度清掃。床底、沙發(fā)底、柜子底等地方相對(duì)較臟，因此這些地方需要重點(diǎn)清掃，以保證清潔度。為實(shí)現(xiàn)此功能，在掃地機(jī)器人正面安裝8個(gè)光敏傳感器。掃地機(jī)器人在床底或柜子底開始工作后，光敏傳感器接收的光強(qiáng)較弱。當(dāng)掃地機(jī)器人運(yùn)行離開床底或柜子底時(shí)，光敏傳感器接收到的光強(qiáng)發(fā)生變化，向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器發(fā)出控制信號(hào)，使掃地機(jī)器人轉(zhuǎn)向，重新回到暗處，繼續(xù)進(jìn)行清掃。

　　灰塵盒防滿傳感器。為了檢查掃地機(jī)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(dá)電容傳感器高度時(shí)，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(hào)傳給控制器，控制器控制掃地機(jī)器人發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒主人應(yīng)該清理灰塵盒了。

　　邊緣檢測(cè)傳感器。邊緣檢測(cè)傳感器是一個(gè)機(jī)械開關(guān)，開關(guān)的觸發(fā)端設(shè)計(jì)成一個(gè)滑輪結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人的兩側(cè)各裝有一個(gè)，用于保證機(jī)器人可以始終貼著墻的邊緣走。這樣就可以對(duì)墻壁邊緣死角部分進(jìn)行更好的清掃。

　　光電編碼器。光電編碼器是掃地機(jī)器人上的位置和速度檢測(cè)的傳感器，掃地機(jī)器人上的光電編碼器通過(guò)減速器和驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸相連，并以增量式編碼的方式記錄驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的脈沖。由于光電編碼器和驅(qū)動(dòng)輪同步旋轉(zhuǎn)，利用碼盤、減速器、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的物理參數(shù)，可將檢測(cè)到的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的角度，即機(jī)器人相對(duì)于某一參考點(diǎn)的瞬時(shí)位置，這就是所謂的里程計(jì)。光電編碼器已經(jīng)成為在電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部、輪軸，或在操縱機(jī)構(gòu)上測(cè)量角速度和位置的最普遍的裝置。因?yàn)楣怆娋幋a器是本體感受式的傳感器，在機(jī)器人參考框架中，它的位置估計(jì)是最佳的。

　　電子羅盤。電子羅盤是利用地磁場(chǎng)，檢測(cè)電子羅盤模塊相對(duì)于地磁場(chǎng)方向的偏轉(zhuǎn)角度的傳感器。電子羅盤模塊是由高可靠性的磁性傳感器及驅(qū)動(dòng)芯片組成，集成度非常高，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、高精度、強(qiáng)抗磁場(chǎng)干擾的數(shù)碼電子羅盤功能。

　　陀螺儀。針對(duì)電子羅盤容易受到電磁干擾以及光電編碼器會(huì)受到輪子打滑等不確定因素造成的角度測(cè)量不準(zhǔn)的特點(diǎn)，確定物體的運(yùn)動(dòng)方向還需要一個(gè)傳感器，在上述情況發(fā)生時(shí)能夠精確測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的角度。陀螺儀是用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的角度、角速度和角加速度的傳感器，它能夠有效解決上述問(wèn)題。

　　總而言之，任何機(jī)器人都離不開傳感器，機(jī)器人要具備智能行為必須不斷感知外界環(huán)境，從而做出相應(yīng)的決策行為。因此，對(duì)于掃地機(jī)器人來(lái)說(shuō)，用傳感器探測(cè)環(huán)境、分析信號(hào)，以及通過(guò)適當(dāng)?shù)慕�模方法�?lái)理解環(huán)境，具有特別重要的意義。