清洁机器人Roomba工作机理

caolong · 发表于 2008-4-19 18:08:53

清洁机器人Roomba工作机理
前言:
洗尘机器人已经问世很多年了，而市场上也已经有多款洗尘机器人出售，价格从1000多人民币，到12000多人民币。当然功能上也有很多不同。最新的清洁机器人已经相当智能化，不但能根据您的需要来定时清洁，还能够在清洁过程中自行充电，然后待“电足”时自动投入清洁工作中，如果家里的地板够空旷的话，那等于拥有了一个24小时全天候的清洁工人，可以在任何时候保证您家里的地板亮洁如新。更高级的甚至能在垃圾仓满了之后，自动将垃圾倒到一个垃圾袋里去，哇靠，真是智能。以后要买家具，我要优先考虑哪些能让我们家清洁机器人能够通过的家具，这样可以省下更多时间给大家介绍更多的机器人了。哈哈！好了，不多说了，本期要介绍的是大名鼎鼎的 iRobot公司出品的 Roomba Red清洁机器人。其实也没有太多的技术内幕，其充量也就拆了一个Roomba，大家看看内部结构而已，满足大家的“偷_窥”欲望，并小比拼一下目前市场有的洗尘机器人的价格以及功能。

Roomba概览：
Roomba Red型号直径33cm，高9cm，电源采用了3AH的镍氢电池，一次充电时间大概需要8小时，充满点以后可以运行大约2小时左右，看来休息的时间比我们人还长，我们至少睡8小时，工作8小时，这家伙睡16小时，只能工作4小时。不过最新型号据说能在3小时内充满电。这样好像还马马虎虎，至少一天能多扫2次。Roomba由2个电机驱动，采用差速的方式转弯，但是整个Roomba一共有5个电机，2个用来驱动，1个用来产生真空，1个驱动下方的两把小刷子，用来清洁墙角的，最后一个是清扫器电机，作用好像是将灰尘扫向真空吸口。

(原文件名:1.jpg)

(原文件名:2.jpg)

(原文件名:3.jpg)

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移动：
能自主移动是清洁机器人和普通洗尘器直接最大区别，而清洁机器人的巨大价格差异从便宜的1000到昂贵的12000，主要差异不是清洁效果，而是其移动精度。Roomba 使用了iRobot的AWARE（tm）智能系统，AWARE系统能够让Roomba从多个传感器系统中获取环境信息，并依次决定如何移动。具iRobot提供的资料，AWARE系统每秒能够发出67次移动指令。

(原文件名:4.jpg)

Roomba开始的清洁工作是计算房间的尺寸。虽然目前没有资料显示Roomba是如何做到这一点的，但是从Roomba的传感器系统来看，可能的一种方式是Roomba通过红外距离传感器来测量房间的尺寸。但是这只是一种猜测，因为如果房间的尺寸比较大的话，Roomba的红外系统应该没有可能发出足够强的红外光束，所以这部分技术目前还只是推测，欢迎大家提供其它的可能性。

清洁时候的移动原理就简单多了，首先是避开家里什么桌脚，椅脚，Roomba使用接触传感器来检测，接触传感器本质上是个开关传感器，Roomba在碰到物体的时候，接触传感器就会被触发，告诉Roomba的控制器，前面有障碍物，然后控制器就会根据一些预先设定的指令，让Roomba后退一定的距离，旋转一定角度，直到找到一条没有障碍物的路径，然后继续清洁工作，同样的动作将会在遇到下一个障碍物时再次进行。

Roomba的另一个红外传感器，安装在Roomba的缓冲器的右边，用来测量Roomba和墙之间的距离，这样Roomba可以沿着墙进行清扫工作，而不会碰到墙，同样Roomba也可以根据这个传感器的距离信号来保持Roomba和家具的距离。这个传感器同时决定了Roomba自己的清扫路线，当然了，根据iRobot预先设定的算法，据说这个算法能保证Roomba清扫整个房间。目前国内很多人也在研究清洁机器人，如何做到完全覆盖的清洁，应该也是一个很大的挑战，尤其在使用了一个红外距离传感器的前提下。

(原文件名:5.jpg)

根据国外使用者的试验，Roomba是螺旋式的开始清洁，并向房间的边界移动。当它遇到障碍物的时候，它相信这就是房间的边界，然后就开始沿着边界开始清洁工作，直到达到一个时间点。这个时间点由开始时Roomba计算房间尺寸的阶段决定。这个清洁办法的想法就是，当Roomba经过一定时间的清洁后，房间的所有面积应该已经被覆盖了。但是这只是理想情况，实际上能不能做到这一点，还有待于考证。根据国外用户的反馈，Roomba Red在多数情况下的确能够清扫整个房间。

Roomba在运行2小时候，就需要重新充电。有个自动充电器需要先安装在Roomba能够移动到的位置，然后它会发出红外信号，Roomba将在它检测自己电池快耗尽的时候，开始寻找这些红外信号。一旦找到了，Roomba将跟着这个信号进行自我位置的调整，并最后自动移动到充电座里进行充电。具体如何做到的，还没有进一步的资料。在Roomba Red中，这个充电器是选件，您必须掏出额外的500元左右购买这个充电器。

另外一个好玩的东东叫做“虚拟墙”，用这个你可以限定Roomba的清洁范围，让Roomba清洁它该清洁的地域。比如，当用Roomba清洁带浴室的卧室时，将这个虚拟墙安置在浴室墙上，这样就算您忘了关浴室的门，Roomba也不会闯入浴室，既保证了您的隐私不会被暴露，也保证了Roomba不会

清扫：
清洁机器人，主要工作就是清洁。Roomba的清洁原理和普通洗尘机器人没太多区别，位于洗尘口前方的清扫器就像扫帚一样，将灰尘扫向真空吸口，同时其右前方的旋转边刷会将墙角的小灰尘刷到清扫器可以清扫的区域。

(原文件名:6.jpg)

值得一题的是，Roomba还能自动检测当前区域是否需要检测，这是通过在清扫器内部，有两个传感器用来监测地面的清洁程度。

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吸尘器小比拼：
除了iRobot的Roomba以外，市场上存在了不下于5个公司的产品。这里进行一个小比拼：

Lentek RV01 IntelliVac

这个可能是目前最便宜的洗尘机器人，市场零售价仅为600元人民币。它内置了4种清洁模式（随机，螺旋清扫，周边清扫，“Z”型清扫）。Lentek宣传使用这些清扫模式能够保证清扫到房间里的每一个角落。目前可清洁的地面为木质地板和低毛地毯。

图：Lenteck RV01清洁机器人

(原文件名:7.jpg)
iRobot Discovery 4210

相对了Roomba Red型号，Discovery有着更多的功能，这个型号的零售价大约为3000元人民币，（Roomba Red大约为2000元）。对比Roomba Red，Discovery中标配了自动充电器，同时有着更少的充电时间，大约为3小时（Roomba Red为8小时），同时有着更大的垃圾仓，还能够让用户指定清扫的时间，这样，理论上，只要时间足够，它是能彻底清扫您的地板的。

图：iRobot Discovery 4210 清洁机器人

(原文件名:8.jpg)

iRobot Roomba Scheduler

售价3500元的 Scheduler是目前Roomba系列中最高端的型号了。这个型号能够让你通过遥控器设定清洁的时间段，比如每周1早上清扫20分钟，周2下午3点清扫40分钟。

图：iRobot Roomba Scheduler 清洁机器人

(原文件名:9.jpg)

Kacher RC3000

RC3000将花费您超过13000元人民币，然后您也会获得很多非常Cool的功能，除了能够自动返回坞站进行充电以外，还能够自动将垃圾倒置在坞站中。而且充电时间超级快，只要15分钟，每次充电都可以让RC3000运行1小时。充满点以后，RC3000能够自动回到上次清洁位置，继续未完成的任务。以后有时间将会研究一下RC3000是如何做到这一点的。RC3000还有静音功能，难道我们睡觉时候它也能干活不成？

图：Kucher RC3000 清洁机器人

(原文件名:10.jpg)
Electrolux Trilobite （三叶虫） EL520A

最贵的就是这个伊莱克斯的三叶虫清洁机器人了，其售价达到16000元。它使用了超声波系统进行导航，能够轻松的避开绝大多数类型的障碍物，同时帮助它测量房间的尺寸。相比其他吸尘器，这款最大的不同的是在清扫过程中会建立房间的清扫地图，并且依此自行设计出在房间中行走的最佳路线。并保证最大程度的覆盖清扫（12000元花在这个功能上）。它能够识别门，不过需要用户放置两个磁条在门上，和Roomba的虚拟墙的概念类似，这些磁条会阻止机器人走出房间。同样的，在电池耗尽的时候，它会自动移动到充电坞站进行充电，并在充满点后回到充电前的位置。

图：Electrolux Trilobite EL520A 清洁机器人

(原文件名:11.jpg)

Sumsang VC-RS60

本站文章“三星发布了两款清洁机器人”曾介绍过这款吸尘器。到目前为止，还没有更多资料。相对其它机器人，三星允许用户远程设定机器人，这样可以让你在回家前，打个电话给机器人，他们将能够在你到家前，把地清扫一遍。

图：Sumsang VC-RS60 清洁机器人

(原文件名:12.jpg)
小结：
除了以上介绍的几款清洁机器人以外，每年都会有新的厂商推出新的产品。智能家用电器以及开始了攻城略地。相信很快，您家里也会有一台类似的产品。从技术角度上，今后的清洁机器人将会有很多清洁功能，比如湿扫（目前绝大多数只是简单的清扫以及吸尘），这将让机器人能够处理地面上的污渍，而不仅是灰尘了。iRobot最近推出了Scooba清洗机器人，不但能湿洗地板，还能抹干地板，听上去真的很不错，我想很快我们家里就会有一个了。

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micropower · 发表于 2008-4-19 18:39:03

如最后一个图，如果家里真有这么个小机器人的话。十几年前的我可能会忍不住坐上去。
o(∩_∩)o... 小朋友会把它当成一个玩具了。
所以，它的电机是否要能够带动了一个小朋友坐在上面，而还能工作呢？（父母就省心了）

lionmilk · 发表于 2008-4-19 23:14:44

哈哈，可以做一个可以自动驾驶的清洁小车，外观就像现在的童车一样，给小朋友用，这样父母就可以让小朋友们心甘情愿地清洁地板了，哈哈哈哈

armok · 发表于 2008-4-19 23:15:50

谢谢小曹。这个贴子肯定花了许多时间 :) Cool !

yzz163 · 发表于 2008-4-19 23:28:26

好多未知的问题。。

RENMA · 发表于 2008-4-20 01:11:22

我这里有IRobot的两种清洁机器人

没有相机。。。。。郁闷

感觉比较好，做工精良，一直放一边没时间拿来研究

dragon045 · 发表于 2008-4-20 18:52:54

很好参考价值!!!!!
Thanks!!!!

litteworm · 发表于 2008-4-20 20:32:05

嗯看了谢谢楼主的资料

zhongshanlang · 发表于 2008-4-21 14:55:55

机器的意义就是让人变得更懒惰

lonely88 · 发表于 2008-4-22 17:09:41

楼上的概念应该更改下，智能化的生活，提高我们的生活质量，使我们的生活更加精彩~

whimsy · 发表于 2008-5-13 18:35:49

羡慕啊

KANGYD · 发表于 2008-5-15 11:04:43

开眼了，谢谢LZ

MZ_Guo · 发表于 2008-5-15 15:20:19

【1楼】 micropower 流浪的飘
所以，它的电机是否要能够带动了一个小朋友坐在上面，而还能工作呢？（父母就省心了）
========================================================
呵呵,这就没必要吧,专职清洁,不做保姆呢.

加个压力检测,有一定重量的东西压在上面,或者有东西拖住了,几秒后自动转入休息模式.

tomy · 发表于 2008-9-12 17:24:58

好东西~~~~

mgjqr · 发表于 2008-10-19 18:28:36

学习中-----

shixia · 发表于 2008-12-5 04:01:56

其实就是一件炫耀性的玩具而已！目前的实用意义微乎其微！能扫除的只是象征意义上的浮尘。还不如加上一个红外扫描分析模块，用来在家里四处防盗报警效果更好！

jiaqing · 发表于 2008-12-18 13:35:13

其实就是一件炫耀性的玩具而已！目前的实用意义微乎其微！能扫除的只是象征意义上的浮尘。还不如加上一个红外扫描分析模块，用来在家里四处防盗报警效果更好！  好啊 ，没有多的大价值！

xxs2004 · 发表于 2009-1-2 11:31:31

【16楼】 jiaqing 从你的回复中好像你水平很高，但是看了你的其它回复，似乎你只是一个半桶水，注意自己的言行，楼主发这个论坛不管怎样它都是有价值的，至少给我们开扩了眼界，你要让全论坛的人都佩服你，没关系，你拿出一些有价值的东西让我们看一看好吗？

sheepbaa · 发表于 2009-1-8 09:05:12

jiaqing 要让这样的机器人帮你把一个月前黏在地上的鼻屎扣掉,的确有点难!

xiaoyuanlu · 发表于 2009-1-9 16:54:12

MARK！

zzy9903 · 发表于 2009-2-2 13:42:20

设计这个东西的目的就是用来对付浮沉的，其实在家庭中清理浮尘远比纸屑、瓜子皮之类的垃圾难的多，我妈妈每天都用湿拖把地板拖几遍还要用水过滤吸尘器吸，但是效果并不理想，如果有这样一台小机器，永不知疲倦的为我们清理浮尘，那么无数的妈妈和老婆都将从这项繁杂的工作中解脱出来，所以我认为这个玩具的实用意义非常重大，希望它会像充电器一样成功。

peiyuan · 发表于 2009-2-25 23:15:16

日本已经研发了这样的东西,他是一件服装,在四肢初缝上了许多能搽地的东西,然后穿在小孩身上即可.哈哈,小日本想象力非常丰富.

ndust · 发表于 2009-2-26 08:22:50

maidong · 发表于 2009-4-11 15:18:36

好像用的是ATmega168

ourdev_435475.pdf(文件大小:122K) (原文件名:Rummage through a Roomba.pdf)

win100 · 发表于 2009-4-11 23:37:43

长见识了！谢谢。

nguour · 发表于 2009-9-29 10:36:42

国内的保洁机器人功能方面：自动清扫，定时清扫，自动回充是最基本的功能。有些带抹地杀菌的。结合监控的扫地机器人有的研究中

//
保洁机器人朋友Q群2727-4013

hottest_boy · 发表于 2009-10-29 11:20:51

到处逛逛，翻翻老帖，感觉还不错。学习不断。

mcsky · 发表于 2009-11-11 23:18:08

这个事很好很实际的东西，很有前途啊

hailongwang · 发表于 2009-12-5 16:11:22

我现在已经拆解了不下于五个公司的这种机器人了

yermin · 发表于 2009-12-5 17:42:48

开源！

ggddll · 发表于 2009-12-5 20:19:10

不错

wxws · 发表于 2009-12-5 21:25:28

我记得这机器的检测脏物的电路是用陶瓷蜂鸣片做的，后来再没找到过解说的网站了。

qingzhou · 发表于 2009-12-5 22:08:26

mark

beer · 发表于 2009-12-6 00:12:11

做个记号，房子明年装修，正要打算买个扫地机器人。

coldwind · 发表于 2009-12-7 14:47:59

【18楼】 sheepbaa
积分：4
派别：
等级：
来自： jiaqing 要让这样的机器人帮你把一个月前黏在地上的鼻屎扣掉,的确有点难!

....................................................

兄弟
有点恶呀

mcsky · 发表于 2010-1-15 23:47:10

很强大的东西

iamwei · 发表于 2010-2-19 12:18:13

非常好

yuqian · 发表于 2010-6-19 10:46:40

回复【8楼】zhongshanlang
机器的意义就是让人变得更懒惰
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反过来说才对：只有懒惰到一种境界的人，才会发明出机器人！

yuqian · 发表于 2010-6-19 10:49:41

回复【8楼】zhongshanlang
机器的意义就是让人变得更懒惰
-----------------------------------------------------------------------

反过来说才对：只有懒惰到一种境界的人，才会发明出机器人！

dufanfance1986 · 发表于 2010-7-1 14:47:00

值得去做的东西。

me18923 · 发表于 2010-7-7 00:27:56

我家里也要一个啊

elecboy · 发表于 2010-7-7 06:49:57

很不错的介绍，说实在想买这个，可是根据某条中国生存法则：电视购物猛吹的必然是骗人的假货，因此就不明真相了。这个看起来有理有据，应该不错。不知道哪位小白有实际使用的优缺点分析呢。

mjsong · 发表于 2010-8-12 19:22:09

自动充电是个好想法，不间断供电的好途径。
可惜图上的看不懂

lbhj310 · 发表于 2010-8-13 14:37:44

mark

yuex1n · 发表于 2010-8-13 15:16:53

mark

dahai168 · 发表于 2010-8-13 16:22:35

iRobot 在广州有间代工厂，他们的第一代是用的W78E54，后面改了用Motorola的芯片，生产的时候很麻烦。那时我们天天加班。这个设计是用来扫地毯式的地板的。国内很多是地板砖的用它效果不明显，后来又抹地机就比较适合使用。

gjdzgcs · 发表于 2010-9-16 16:04:14

感谢分享！

CSL541262020 · 发表于 2010-9-27 12:46:55

开眼了，谢谢LZ

295435693 · 发表于 2010-10-2 19:03:41

好东西
支持

toyourheart · 发表于 2010-10-17 14:09:28

很好的东西！！

snakeblue · 发表于 2010-10-26 14:54:05

额确实是好东西
很有兴趣

sailen · 发表于 2010-10-31 08:41:48

好东西，把ET雇来扫房子也是一个很好的体验。哈哈

xingliu · 发表于 2010-10-31 09:06:26

mark

me18923 · 发表于 2010-12-21 17:34:19

回复【28楼】hailongwang 阳光灿烂
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可以拆出来研究一下吗

me18923 · 发表于 2010-12-21 17:36:54

正琢磨着自己做一个呢

sai_chen · 发表于 2011-3-24 17:48:36

开眼界了~~~

alexant · 发表于 2011-3-24 19:33:46

mark

zbjzxc · 发表于 2011-3-24 21:18:57

记号

resethdd · 发表于 2011-3-24 22:34:28

这玩意儿不知道清洁得干不干净

freesource · 发表于 2011-8-29 20:45:51

收下了

slzxriver · 发表于 2011-8-29 21:10:45

mark

betbet · 发表于 2011-10-26 23:14:37

嗯，目前正在做这方面的研究

automaticdai · 发表于 2011-11-15 20:06:51

感谢分享，非常全，慢慢看

summerstar · 发表于 2011-11-15 22:34:48

谢谢！

huazidianzi · 发表于 2011-11-16 19:26:19

加上视觉识别就更好了

sun20041 · 发表于 2011-11-27 01:27:24

什么时候能弄点套件组装下，，，，，

l041703 · 发表于 2011-11-29 15:10:08

这个是个好东西，有人做出来吗

sunshine0947 · 发表于 2011-11-30 15:46:55

真棒

cxfzdx2004 · 发表于 2011-12-7 15:42:47

好东西，就是这些传感器怎么采购？

lemonpp · 发表于 2012-2-19 14:38:22

要是能记忆路线的话那么扫地效率就可高了！

tmyygy1987 · 发表于 2012-2-28 09:34:24

總覺得少了什麽。如果有圖形識別就更好。也頂一下樓主介紹。

1141170704 · 发表于 2013-1-23 21:44:22

OH YE

hduheyuan · 发表于 2013-1-28 20:07:15

这个得MARK下

Sendzimir · 发表于 2013-1-29 09:16:56

mark

csuwu_qi · 发表于 2013-2-2 15:48:40

谢谢楼主，如果以后要做这种产品的话，此帖帮助将很大！

caicai2317 · 发表于 2013-3-27 12:41:14

库贴，赞一个

liujinyu · 发表于 2013-4-1 10:53:40

像火车得发展过程慢慢就会好的

qzdowell · 发表于 2013-4-15 23:03:57

应该会普及的。。。

limosky · 发表于 2013-4-19 12:56:54

好想弄一个研究研究

sufferpriest · 发表于 2013-4-21 17:53:50

的要求这么强的CPU啊

who_ma · 发表于 2013-4-21 17:56:31

zhongshanlang 发表于 2008-4-21 14:55
机器的意义就是让人变得更懒惰

懒人驱使技术进步啊！

who_ma · 发表于 2013-4-21 17:57:19

如何产生真空呢？

rantingting · 发表于 2013-7-3 17:29:15

不错不错，LZ相当辛苦啊

赛文奥特曼 · 发表于 2013-7-11 17:34:11

来晚了啊。。。

ZYBing · 发表于 2013-7-11 19:35:05

非常不错！

robertzhang · 发表于 2013-7-16 13:19:07

很好有参考价值。

skyraker · 发表于 2014-2-24 11:38:54

最近正在着手做这个东西...还在脑补中,,,这篇文章收货不小

六月峰 · 发表于 2014-3-7 17:44:35

高端大气上档次！不过实际效果。。。

loliweive · 发表于 2014-3-8 00:35:30

mark下。。。

lvku · 发表于 2014-6-19 09:50:50

mark-----------

tigerman520 · 发表于 2014-9-4 21:06:09

很COOL的帖子，

zzage · 发表于 2014-9-11 21:24:16

好cool。。。

Arvin_lu · 发表于 2014-9-11 21:27:21

给力。。。。。。

katanina · 发表于 2014-11-10 21:25:11

好帖子，谢谢分享

jetta2014 · 发表于 2014-11-27 09:43:52

顶一下，这个产品有10年历史了

片羽之神 · 发表于 2014-11-27 10:05:49

以前看过一个视频一只猫骑着这个机器人去招惹狗去！猫就拿这个当作坐骑了！

二师兄 · 发表于 2014-11-27 11:01:11

做成玩具车兼带有清扫功能

Being. · 发表于 2014-11-27 11:09:40

感谢楼主资料

hejunhua · 发表于 2014-11-27 12:09:59

谁用过,好用的话买一个

suming1189 · 发表于 2014-11-27 12:19:36

飘过。。。。

清洁机器人Roomba工作机理

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