基于計算機技術的智能家庭掃地機器人設計分析摘要：在普通家庭中，智能掃地機器人的應用已經實現了普及化，掃地機器人的功能深受用戶的認可。本文圍繞智能家庭掃地機器人展開研究，在明確其設計方法的基礎上，根據現有掃地機器人存在的設計問題，提出相應的優化方案，以供參考。關鍵詞：計算機技術；智能家庭；掃地機器人引言：消費水平提升使人們更加追求生活的精致性，這也為家電結構變化提供了契機。近年來，智能掃地機器人應用較為廣泛，能夠有效提升人們勞動效率，并進一步改善人們生活質量。1.研究背景結合經濟社會發展，各項先進技術的應用，使家用電器也逐漸向智能化發展發[1]。通過將智能控制系統應用在家用電器中，配合相應的語音控制技術、動態監控技術、遠程控制技術，可有效提升電器智能化水平，在保證清掃質量的同時，給予人們更加人性化的體驗感[2]。智能家庭掃地機器人屬于智能家用電器，能夠對室內平整地面完成相應的清掃工作，其高效性以及便捷性深受用戶認可[4]。因此，要求行業應高度重視對掃地機器人的研究，并切實予以技術完善，通過不斷推陳出新，提升用戶使用體驗感[5]。2.設計方法當前大部分掃地機器人主要以紅外線傳感原理作為依托，完成控制工作。還有少部分掃地機器人采取超聲波仿生技術完成控制工作[6]。本文主要對前者展開研究，紅外線傳感原理在成本控制方面優勢顯著，但是結合實際應用，在環境方面要求較為嚴格，即在碰到淺色物質的情況下，射線將無法有效返回，這將會導致機器人機身碰撞到物體中[7]。雖然經過感知系統，機器人能夠在后續工作中避開該物體，但是在長期使用的情況下，仍然不可避免會對物體的表面造成損壞[8]。而超聲波仿生技術雖然能夠避免接觸到物體，并且具有較為良好的靈敏度，但是該技術成本較高，機器人的價格也相對昂貴，普及性較差[9]。借助微電腦，能夠實現清掃機器人控制，在這一過程中，可選擇三個清掃刷安裝在機器人底部，與滾刷相配合，進一步提高清掃的徹底性。因為掃地機器人占地面積相對較小，多呈現扁圓形[10]。與普通吸塵器相比，該類機器人能夠快速完成床下、柜底等死角位置清理[11]。同時，該機器人多具備智能避障功能，在首次與室內物品表面出現碰撞后，可生成記憶，進而形成區域地圖，在后續工作中提前做好緩沖處理，以免出現機器人外翻事故[12]。3.設計問題3.1無法準確劃定清潔區域當前，智能掃地機器人主要借助紅外線傳感技術劃定清潔區域，該技術在成本控制方面具有明顯優勢，但是也存在一定的缺點[13]。在實際清掃工作中，機器人會在移動的同時，發出紅外射線，射線與深色物體相接觸，將會直接回射，生成記憶，并在此處位置處自動拐彎，完成其他區域清掃[14]。該項工作雖然能夠為機器人的清掃提供便利，但是因為家庭中存在較多家具，物品擺放也相對雜亂，多數物品呈現不規則形狀，進而使射線回射受到影響，因此，機器人雖然能夠實現對室內的清掃，但是在劃定區域不明確的情況下，將會導致很多死角出現，無法保障清掃的徹底性。同時，這一情況的出現，還會導致部分地區存在多次清潔的情況，從而造成清潔不均勻現象。3.2破壞室內物體清掃機器人多具有規避障礙物的功能，而這一功能主要包括兩種，即完全規避、緩沖碰撞規避。其中，前者主要以超聲波仿生技術得以實現，機器人機身與障礙物表面不會形成接觸，但是該技術需要耗費較高成本，因此，當前行業對該技術的使用相對較少。而后者主要應用紅外線傳感技術，該技術能夠在與障礙物接觸前實施緩沖處理，在最大程度上降低碰撞力度，減少對障礙物的破壞[15]。但是，該技術具有較強的局限性，僅適用于實心并且形狀規則的障礙物，包括室內的柜子、床等。針對非實心物品，則難以進行有效識別，因此，將會存在破壞障礙物的情況。3.3清潔力不足因為掃地機器人體積有限，多不具備較大的吸塵口徑，難以實現對大顆粒物質的有效吸入，進而存在清潔不徹底的情況。4.優化方案4.1配備單片機控制器AT89C51屬于處理器的一種，具有低電壓的特點，在性能方面優勢顯著，也被稱之為單片機。該單片機多配備Flash處理器，能夠支持100余次反復擦除[16]。同時，該單片機還具有靈活性的特點，可有效實現成本控制，將其應用到嵌入式控制系統中，具有明顯優勢。而因為嵌入式控制系統在智能掃地機器人中適用度較高，因此，可借助該單片機完成機器人控制，進一步對完善機器運行軌跡，形成對整體室內記憶路線的規劃，經走步式方式，予以完成相應的清潔工作，不僅能夠避免出現重復勞動情況，還能夠確保將室內死角清掃干凈[17]。4.2使用新型材料外殼目前，針對智能機器人損壞室內物品的情況，行業內多采取更換材料的方式解決這一問題。針對當前市面上大部分機器人，均完成了半包式軟膠外體材料的安裝，能夠有效緩解撞擊力度，進而改善物品破損情況。但是，因為機器人在顏色方面要求較為明確，并且收到半包式影響，將會導致機器人未安裝該材料的部分與物體表面形成接觸，進而損壞物體表面。因此，在綜合考慮多方面因素后，近年來，行業提出可將新型軟性防撞板安裝在掃地機器人中，依靠其可塑形性、軟碰撞性，有效降低與物體表面接觸造成的損害。同時，因為該材料成本較低，能夠實現對機器人的全包處理，并且不會影響射線的返回?？捎行П苊馀c室內任何物品相接觸。4.3增加大口徑清掃齒輪為有效提升室內美觀度，當前家庭內多擺放花草等植物，而植物種植需要以土壤作為支持，并且在種植過程中，大顆粒物質掉落情況無法避免，而如果使用手動清掃方式，將會嚴重耗費用戶時間。基于這一情況，設計人員可將大口徑吸塵口設置在機器人底部，有效實現大顆粒物質的清掃工作。因為該吸塵口口徑較大，因此，工作人員用另外配備相應的疏通管與存塵盒相連接，使大顆?；覊m能夠直接進入到存塵盒中，通過清洗存塵盒，對機器人進行維護，確保機器人正常工作。結論：綜上所述，智能掃地機器人應用具有諸多優勢，本文在闡述機器人設計方法的基礎上，結合機器人實際應用，對現有掃地機器人存在的問題展開分析，并提出了詳細的解決方案，確保在有效降低機器人成本的情況下，實現對機器人的多功能開發，提高清潔效果。參考文獻：[1]2020中國服務機器人產業發展研究報告解析[J].機器人產業,2020(04):83-100.[2]張悅湘.智能掃地機器人發展歷程及未來趨勢[J].湖北農機化,2020(11):158-160.[3]王子明.基于深度學習的掃地機器人中垃圾及物體識別的算法研究[D].南昌大學,2020.[4]張馳洲.基于慣性導航的掃地機器人關鍵技術研究與實現[D].南昌大學,2020.[5]夏雨.掃地機器人作為智能家居入口的策略研究[D].蘇州大學,2020.[6]劉計良,苗鵬,李俊.掃拖機器人的關鍵技術及對未來發展趨勢的分析[J].內蒙古科技與經濟,2020(05):82-83+110.[7]馬可,何人可,馬超民.基于語音交互的家用智能掃地機器人體驗設計研究[J].包裝工程,2020,41(18):118-124.[8]張城璐.基于情感化體驗的掃地機器人設計研究[J].設計,2019,32(18):139-141.[9]謝坤霖,李宗根,代宇航,周敏,曾晟珂.基于啟發式搜索算法的掃地機器人路徑規劃[J].西華大學學報(自然科學版),2019,38(04):69-76.[10]袁佳煒,張新景,覃傲,谷芳.家庭掃地機器人市場需求及發展趨勢分析[J].科技資訊,2019,17(19):73-75.[11]劉耀.基于激光雷達的室內移動機器人定位技術研究[D].東北石油大學,2019.[12]顏海波.R品牌掃地機器人中國市場營銷策略研究[D].浙江工業大學,2019.[13]李陽.基于用戶體驗的智能家用清潔產品交互設計研究[D].西安工程大學,2019.[14]李楷.封閉未知環境下掃地機器人的路徑全覆蓋優化算法研究[D].華中