扫地机器人硬件结构，扫地机器人由哪些东西构成

扫地机器人硬件结构，扫地机器人由哪些东西构成？

扫地机器人多设备同时运行情况下的电源供应。

第三是温度适应能力很强，在-20℃到60℃之间均可正常工作，而普通家庭室内温度在0℃到40℃之间，完全符合要求

第四是锂离子电池不含重金属和有害物质，在使用、报废和回收过程中都不会带来过大的危害。

但是锂离子电池存在自身的问题，例如化学性质活泼、容易爆炸等，使用时需要格外注意。

锂离子电池在移动电子设备中应用广泛，例如手机、笔记本电脑、平板电脑等。所以，综合锂离子电池的优点，扫地机器人应该选择此类电池作为电源。考虑到扫地机器人的实际工作内容和时长，使用6节1.2V

3 000mAh的锂离子电池。

1.2 充电设备

充电设备在扫地机器人的系统中也称作充电基地，和电动汽车充电桩类似，因为充电设备位置固定，扫地机器人需要循环往复来回充电而得名。

和家庭中的大多数家用电器类似，扫地机器人充电基地也采用的是220V AC的电压电流标准，充电设备从普通墙插中获取电能即可，简单方便。

扫地机器人电池充电所需的电流为低压直流电，所以在中间必须经过降压、整流、滤波等过程。

充电设备如果不经过合理的电压转换而直接对电池进行充电，很有可能对电池造成不可逆的损害，甚至导致燃烧和爆炸等危险的发生。

此过程也可由符合规范的电源适配器代替。在充电形式上，目前分为有线充电和无线充电两种主要形式。有线充电类似于普通电子设备充电，当扫地机器人达到充电警戒线时，会自动发出预警，使用者发现后及时通过线缆将其连接到充电设备上即可。

有线充电的好处是设备相对简单，成本低，对电池的寿命影响小，缺点是操作复杂。

无线充电是近几年才开始流行的充电模式，扫地机器人可以自行返回固定的充电基地，充电基地检测到机器人后便可通过感应的方式对其进行充电，充电完成后机器人自行离开充电基地继续工作。

与有线充电相比，无线充电更加便捷和智能化，但是其也存在充电效率低、电池寿命衰减快的特点。综上所述，为了搭建更为智能和便捷化的扫地机器人系统，充分实现其自主运行的特点，最佳选择是无线充电模式。

1.3 驱动电机

扫地机器人之所以能在室内自由行走，机械能是来自电机对电能的转化，电机是控制系统的直接输出设备，输出轴直接与机器人的运动传动设备连接，电机旋转产生的机械能带动机器人执行机构运动，通过调节转速，机器人还可完成一系列人为操作的运动。

在电机的选择方面，交流电机结构简单、价格便宜，但其控制精度低，很难做到扫地机器人的高精度低转速工况，且有在一定情况下会产生自转向的弊端

普通直流电机可以克服自传的缺点，稳定度有很好的保障，但是存在电刷摩擦的问题，不适合长寿命的扫地机器人使用

步进电机可以完成精确移动，但是其转矩小、负载低，所以大多数用在仪表上

无刷直流电机体积和质量小，拥有良好的调速范围、线性度、寿命和维修更换成本，并且运行过程中噪声小，不存在电刷的弊端，添加永磁体后，其性能得到进一步提升。结合扫地机器人对于电机体积和家庭中安静环境等要求，电机的最佳选择为无刷直流永磁同步电机。

1.4 执行机构

上文中指出，电机的输出轴直接带动执行机构完成动作，执行机构是扫地机器人与外部产生力的作用的装置，是决定整个系统的精度、灵活度和稳定性的关键部分。

对于扫地机器人来说，可以选择的执行机构有腿足式、履带式和轮式三种。

腿足式机器人 模仿蜘蛛的行走方式，现在还处于试验阶段，且行走速度很慢，不适合于家庭使用

履带式机器人 较为成熟，但是大多应用于泥地、沙地等坑洼不平的地面，行驶速度也较慢。

考虑到室内工作的平整路面环境，简单的轮式

驱动装置最为合适，这种执行机构采用若干轮盘组成，控制方式简单，且能量利用率高，转弯半径小，反应速度快。

车轮的数量和种类也会影响机器人的行驶模式，结合活动范围和行驶速度的要求，4轮模式最适合室内清洁工作，同时也利于后期轨迹规划的便捷实现。

1.5 传感器

扫地机器人在室内工作时离不开各种各样的传感器，传感器相当于机器人的各种感知器官，类似于人类的五官。扫地机器人在工作中需要判断自身位置，测量距离、速度、加速、位姿等，检测自身周围的障碍物，有时还需获取环境温度、湿度等信息，以下传感器是扫地机器人所必须的。

1)加速度计和陀螺仪。加速度计和陀螺仪是机器人测量位移和角度的装置，加速度计测量机器人的加速度，陀螺仪测量角加速度，通过二次积分得到机器人的位移和角位移，结合航迹推算法便可对机器人做到精准定位。

2)超声波传感器。超声波传感器是一类应用广泛的传感器，主要用于检测障碍物和测距等。位于前端的超声发射头可以发送和接收超声波，其测距原理很简单，利用公式：

3)红外接近传感器。从字面意思理解，此类传感器接近障碍物时产生特定的信号，发射的红外信号遇到障碍物被反弹回来后，如果此时达到时间和光照强度达到了提前设定的要求，则判断前方遇到障碍物，这一信息被发送到控制机构，以便机器人及时避障。

除了上述传感器之外，还有激光测距仪、雷达测距仪、里程计、视觉传感器、温度/湿度传感器等重要传感器。