关于清洁型机器人设计原理与方法设计研究
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一
污
出
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水
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统
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洗 系
统
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回 收
系 统
图 １ 拖地 系统示意 图
出水孔
的 优点 在 于 ，滴 到 地面 上 的 水量 是可 计算 的且 出水 比较均匀。 第二 步 ：采 用硬 度 适 中 的刷 子 刷洗 地 面 ，将 地 面污迹清洗掉 。 如 图３ 所示 ， 喷 洒过 净水 的 地面 在 经过 刷 子刷 洗之 后 ，地 面污 迹 被 清洗 掉 ，此 时地 面 留下 污水。 第三 步 ：将 地 面 的污 水 回收 。污 水 回收 方法 是 否 合理 决定 整个 拖 地 方法 是 否有 效 。本文 提 出滚 压 的 拖地 方法 具体 污 水 回收 过 程 ， 如 图 ４所 示 ， 在 拖 地 过 程 中 ， 海 绵 刷 压 在 地 面 上 ， 当 接 触 到 地 面 污水 时 ，由于 海绵 自 身 具 有 吸 水 性 ， 污 水 会 被 海绵 吸 收 。海绵 在 转动 过 程 中受 到刮 条 的挤 压 ， 此 处 的 污 水 会 被 排 出 海 绵 ，进 入机 器 人 内部 的 回 收 槽 。该污 水 回收 方法 主 要 运用 到 了海 绵 吸水性 强
摘 要： 清 洁机 器人是 目前最贴近人 类的机 器人，它能够代替人 完成 家庭地 面的清理，最有可能进入千 家万户成 为家庭 生活 的一部分 。清 洁机 器人 的研 究涉及 到机 构学、运 动学、导航和路径规划等关键科学 问题 ，在服务机器人方面是 近年来国内外学者 重点研究 的领域之一。 关键词 ：清洁型 ； 机 器人 ； 设计原理 ； 方法
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水量过多 ，会造成地面 水残 留。第二步中 ，为确保地面擦洗干净 ，拖 洗时间也无法具体确定 。 第三步中 ， 无法确定拖把是否需要挤掉污水。 由此可见 ，清洁机器人 的拖地 机理 并不能等同传统的拖地方法 ，需要
做更深层次的研究。 为清除地面 的污渍 ，清洁 机器 人拖地技术需要针对传统拖地技术 中存在的可变 因素进行 量化 。建立各变量之间的数学模型 ，并 确定各 变量之 间的约 束关系 ，在此基础上研究拖地方法确保污水不会残留 。 １ ． ２ 常 用 的 清 洁 机 器 人 拖 地 方 法 目前的拖地技术也取得 相关的研究成果 ，主要的方案为 ：湿拖技 术和洗地技术。 清洁机器人的湿拖技术是针 对水残留的一 种解决方案。 该方案针对造成水残 留的根 源进行 拖地方法的设计 ，机器人 的出水量
理 论 研 究
工案 捷术
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关于清洁型机器人设计原理与方Fra bibliotek设计研究 郭瑞军 ’ ， 李 璐晨 ， 关 萌’
（ １ ． 北京华航唯实机器 人科技有 限公 司 ， 北京 １ ０ ２ ２ ０ ９ ； ２ ． 首都师范大 学附属育新学校 ， 北京 １ ０ ０ ０ ９ ６）
Ｄ ＯＩ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ２ １ ５
１ 清洁型机器人的拖地原理与工作方法
１ ． １ 清洁机器人拖地机理 当需要被清洁 的地面为泥 土时 ，只需要将地面垃圾扫干净 ，无需 对地面进行清洗 。当需要被清 洁的地面 由泥土变为光洁 的木板 、石板 时 ，仅仅将地面上垃圾 扫干净 并不 能满足地面清洁要求 。光洁 的木板 上存在的污渍无法通过 清扫被去除 ，需要介质溶解地面污渍 ，然后通 过抹布将地面擦干净 。由此 可见 ，洗地技术主要是针对扫地技术无法 解决的 问题 ，但 同时洗 地技 术对地面的要求相对较高 。清洁机器人 的 拖地技术源于人使用拖 把拖 地的传 统拖地技术 ，但是在传统 的拖地技 术上提出了更加苛刻的条件 ，传统 的拖地技术可描述为 ： 步骤一 ：将拖把浸泡在水 中 ，蘸取适当的水 ；步骤二 ：利用拖把 清洗地面污渍 ； 步骤三 ：拖洗一段 地面后 ， 将拖把上 的污水挤掉 。 个传统拖地过程 可认 为是这 三个步骤的循环 ，在拖地过程 中的 每～个步骤都是有人 的参与 ，每一步骤出现问题都会得到人为控制 ， 从 而确保拖地任务 能够完成 。但是 如果这一过程 中没有人的参 与，而 是 由一个机器执行这些动作 ， 往往会 出现很 多问题 。比如在 第一 步中， 拖把蘸取水 的量 一般 无法界定 ，水量过少不能实现拖地 的效果 ，但 是
图 ２ 滴水方式的 出水方案
地
扫
水 滴
图 ３ 刷洗地面示意 图
控制到了最低程度从而 保证 地面没有水残留。该技术的具体实施可描 述 为 ：在清洁机器人前端加上 一块 设计有若干细孔夹持板 ，夹持板 下 性 能 。为彻 底 分析 该 回收 方可连接抹布 ，在抹布 上设计 有储 水装置 ，在拖地过程 中，储水装置 方 法 的有效 性 ，需 要对 海 中的水不断的供给抹布 ，使 其达到拖地的效果。湿拖技术主要 的优点 绵刷 的 各参 数进 行 建模 分 在 于 ，方法简单 ，拖地结构 易于设 计。缺点是 ，由于出水量小 ，没有 析 ，从 而确 定各 参 数 的合 设计清洗装置 ，不能清理一些顽固污 渍。 理 范 围 ，验 证该 方 法 的合 为了能够清理掉地面顽 固污渍 ，则不能减少机器人 的出水量 ，洗 理性 。 地技术应运而生 。该技术在理 论上实现了传统的拖地机理与机器人 相 图 ４ 海绵刷子的拖地模型 结 合 ，具体可描述为 ：首先 ，清洁机 器人 开始移动 ，将清洗液喷洒 到 清 洁机器人前方 ；然后 ，毛刷 将洒上清洗液的地面刷一遍 ；最 后，回 ３ 结 语 收洗过 的地面 上的清洗 液。 综 上所述 ，目前室 内地面清洁机器人作 为新兴行 业，存在许 多技 术 问题 ，需要我们去研究 。将来 ，室 内地面清 洁工作 有望 完全交给清 ２ 基 于海绵滚压的拖地方法设计 洁机器人 ， 让机器人技术造福人类 。 为了实现减少地面水残 留的 目的 ，在分析传统与现有清洁机器人 拖 地原理 的基 础上 ，提出一种基于 海绵滚压地 面的拖地方法 。如 图 １ 参考 文献 ： 所示， 该 拖地方法提 出的拖地 系统主要 由三部分组成 。 【 １ 】 薛慧 心 ． 智能 家庭 扫地机 器人设 计原 理研究 与分析 【 Ｊ 】 信 息技 第 一步 ：将清洁的水喷洒 到地 面上， 目前拖 地型机器人在喷水设 术 ， ２ ０ １ ４ （ ｕ） ： １ ９ ６ — １ ９ ８ 计 方法上有很多方法 ，这里主要谈论 滴水 方式 ，如图 ２ 所示 ，该方案 ［ ２ ］ 陆婵婵 ， 密雅 荣 ． 智 能家庭 清洁机 器人专利技术综述 ［ Ｊ 】 中国 新
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统
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回 收
系 统
图 １ 拖地 系统示意 图
出水孔
的 优点 在 于 ，滴 到 地面 上 的 水量 是可 计算 的且 出水 比较均匀。 第二 步 ：采 用硬 度 适 中 的刷 子 刷洗 地 面 ，将 地 面污迹清洗掉 。 如 图３ 所示 ， 喷 洒过 净水 的 地面 在 经过 刷 子刷 洗之 后 ，地 面污 迹 被 清洗 掉 ，此 时地 面 留下 污水。 第三 步 ：将 地 面 的污 水 回收 。污 水 回收 方法 是 否 合理 决定 整个 拖 地 方法 是 否有 效 。本文 提 出滚 压 的 拖地 方法 具体 污 水 回收 过 程 ， 如 图 ４所 示 ， 在 拖 地 过 程 中 ， 海 绵 刷 压 在 地 面 上 ， 当 接 触 到 地 面 污水 时 ，由于 海绵 自 身 具 有 吸 水 性 ， 污 水 会 被 海绵 吸 收 。海绵 在 转动 过 程 中受 到刮 条 的挤 压 ， 此 处 的 污 水 会 被 排 出 海 绵 ，进 入机 器 人 内部 的 回 收 槽 。该污 水 回收 方法 主 要 运用 到 了海 绵 吸水性 强
摘 要： 清 洁机 器人是 目前最贴近人 类的机 器人，它能够代替人 完成 家庭地 面的清理，最有可能进入千 家万户成 为家庭 生活 的一部分 。清 洁机 器人 的研 究涉及 到机 构学、运 动学、导航和路径规划等关键科学 问题 ，在服务机器人方面是 近年来国内外学者 重点研究 的领域之一。 关键词 ：清洁型 ； 机 器人 ； 设计原理 ； 方法
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水量过多 ，会造成地面 水残 留。第二步中 ，为确保地面擦洗干净 ，拖 洗时间也无法具体确定 。 第三步中 ， 无法确定拖把是否需要挤掉污水。 由此可见 ，清洁机器人 的拖地 机理 并不能等同传统的拖地方法 ，需要
做更深层次的研究。 为清除地面 的污渍 ，清洁 机器 人拖地技术需要针对传统拖地技术 中存在的可变 因素进行 量化 。建立各变量之间的数学模型 ，并 确定各 变量之 间的约 束关系 ，在此基础上研究拖地方法确保污水不会残留 。 １ ． ２ 常 用 的 清 洁 机 器 人 拖 地 方 法 目前的拖地技术也取得 相关的研究成果 ，主要的方案为 ：湿拖技 术和洗地技术。 清洁机器人的湿拖技术是针 对水残留的一 种解决方案。 该方案针对造成水残 留的根 源进行 拖地方法的设计 ，机器人 的出水量
理 论 研 究
工案 捷术
２ ４ ８
关于清洁型机器人设计原理与方Fra bibliotek设计研究 郭瑞军 ’ ， 李 璐晨 ， 关 萌’
（ １ ． 北京华航唯实机器 人科技有 限公 司 ， 北京 １ ０ ２ ２ ０ ９ ； ２ ． 首都师范大 学附属育新学校 ， 北京 １ ０ ０ ０ ９ ６）
Ｄ ＯＩ： １ ０ ． １ ６ ６ ４ ０ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ３ ７ — １ ２ ２ ２ ／ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． ２ １ ５
１ 清洁型机器人的拖地原理与工作方法
１ ． １ 清洁机器人拖地机理 当需要被清洁 的地面为泥 土时 ，只需要将地面垃圾扫干净 ，无需 对地面进行清洗 。当需要被清 洁的地面 由泥土变为光洁 的木板 、石板 时 ，仅仅将地面上垃圾 扫干净 并不 能满足地面清洁要求 。光洁 的木板 上存在的污渍无法通过 清扫被去除 ，需要介质溶解地面污渍 ，然后通 过抹布将地面擦干净 。由此 可见 ，洗地技术主要是针对扫地技术无法 解决的 问题 ，但 同时洗 地技 术对地面的要求相对较高 。清洁机器人 的 拖地技术源于人使用拖 把拖 地的传 统拖地技术 ，但是在传统 的拖地技 术上提出了更加苛刻的条件 ，传统 的拖地技术可描述为 ： 步骤一 ：将拖把浸泡在水 中 ，蘸取适当的水 ；步骤二 ：利用拖把 清洗地面污渍 ； 步骤三 ：拖洗一段 地面后 ， 将拖把上 的污水挤掉 。 个传统拖地过程 可认 为是这 三个步骤的循环 ，在拖地过程 中的 每～个步骤都是有人 的参与 ，每一步骤出现问题都会得到人为控制 ， 从 而确保拖地任务 能够完成 。但是 如果这一过程 中没有人的参 与，而 是 由一个机器执行这些动作 ， 往往会 出现很 多问题 。比如在 第一 步中， 拖把蘸取水 的量 一般 无法界定 ，水量过少不能实现拖地 的效果 ，但 是
图 ２ 滴水方式的 出水方案
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图 ３ 刷洗地面示意 图
控制到了最低程度从而 保证 地面没有水残留。该技术的具体实施可描 述 为 ：在清洁机器人前端加上 一块 设计有若干细孔夹持板 ，夹持板 下 性 能 。为彻 底 分析 该 回收 方可连接抹布 ，在抹布 上设计 有储 水装置 ，在拖地过程 中，储水装置 方 法 的有效 性 ，需 要对 海 中的水不断的供给抹布 ，使 其达到拖地的效果。湿拖技术主要 的优点 绵刷 的 各参 数进 行 建模 分 在 于 ，方法简单 ，拖地结构 易于设 计。缺点是 ，由于出水量小 ，没有 析 ，从 而确 定各 参 数 的合 设计清洗装置 ，不能清理一些顽固污 渍。 理 范 围 ，验 证该 方 法 的合 为了能够清理掉地面顽 固污渍 ，则不能减少机器人 的出水量 ，洗 理性 。 地技术应运而生 。该技术在理 论上实现了传统的拖地机理与机器人 相 图 ４ 海绵刷子的拖地模型 结 合 ，具体可描述为 ：首先 ，清洁机 器人 开始移动 ，将清洗液喷洒 到 清 洁机器人前方 ；然后 ，毛刷 将洒上清洗液的地面刷一遍 ；最 后，回 ３ 结 语 收洗过 的地面 上的清洗 液。 综 上所述 ，目前室 内地面清洁机器人作 为新兴行 业，存在许 多技 术 问题 ，需要我们去研究 。将来 ，室 内地面清 洁工作 有望 完全交给清 ２ 基 于海绵滚压的拖地方法设计 洁机器人 ， 让机器人技术造福人类 。 为了实现减少地面水残 留的 目的 ，在分析传统与现有清洁机器人 拖 地原理 的基 础上 ，提出一种基于 海绵滚压地 面的拖地方法 。如 图 １ 参考 文献 ： 所示， 该 拖地方法提 出的拖地 系统主要 由三部分组成 。 【 １ 】 薛慧 心 ． 智能 家庭 扫地机 器人设 计原 理研究 与分析 【 Ｊ 】 信 息技 第 一步 ：将清洁的水喷洒 到地 面上， 目前拖 地型机器人在喷水设 术 ， ２ ０ １ ４ （ ｕ） ： １ ９ ６ — １ ９ ８ 计 方法上有很多方法 ，这里主要谈论 滴水 方式 ，如图 ２ 所示 ，该方案 ［ ２ ］ 陆婵婵 ， 密雅 荣 ． 智 能家庭 清洁机 器人专利技术综述 ［ Ｊ 】 中国 新