一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，包括：建立機(jī)器人拖地模型；分析機(jī)器人拖地過程中所涉及運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)；計(jì)算出參數(shù)之間約束關(guān)系。本發(fā)明提供的拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法具有優(yōu)化拖地機(jī)器人結(jié)構(gòu)，確保拖地效果等優(yōu)點(diǎn)，適用于一款利用海綿刷拖地的機(jī)器人，可有效解決拖地機(jī)器人技術(shù)中積水殘留問題。
【專利說明】一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動(dòng)清潔領(lǐng)域，具體涉及了一種拖地機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近10多年來，總體來看，雖然自主清潔機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，進(jìn)入 了實(shí)用階段，同時(shí)也向著高智能化、多功能集成、低成本的方向發(fā)展，但是目前，自主清潔機(jī) 器人在自主能力、工作效率等方面還不理想，需要進(jìn)一步解決傳感器技術(shù)、定位和環(huán)境建模 等技術(shù)問題。
[0003] 對(duì)于自主清潔機(jī)器人領(lǐng)域而言，拖地技術(shù)一直是該領(lǐng)域的研究難點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中 的拖地技術(shù)，其拖地機(jī)理仍未健全，結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇依賴工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，拖地機(jī)器人 的結(jié)構(gòu)參數(shù)沒有達(dá)到最優(yōu)值。若拖地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)不為最優(yōu)，無法確保拖地效果。
[0004] 因此，有必要對(duì)此拖地技術(shù)的工作原理進(jìn)行透徹分析，進(jìn)而優(yōu)化拖地機(jī)器人的結(jié) 構(gòu)參數(shù)，確保拖地效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，可有效解決拖 地機(jī)器人技術(shù)中積水殘留問題，確保拖地效果。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，所述拖地機(jī)器人包括海綿刷子、海綿、刮板及水 泵，所述方法包括步驟：
[0008] 建立機(jī)器人拖地模型；
[0009] 分析機(jī)器人拖地過程中所涉及運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0010] 獲得參數(shù)之間的約束關(guān)系。
[0011] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法具有優(yōu)化拖地 機(jī)器人結(jié)構(gòu)，確保拖地效果等優(yōu)點(diǎn)，適用于一款利用海綿刷拖地的機(jī)器人，可有效解決拖地 機(jī)器人技術(shù)中積水殘留問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法中拖地機(jī)器人模型示意圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法中拖地機(jī)器人的海綿拖地過程的變化示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明公開了一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，可有效解決拖地機(jī)器人技術(shù)中積水 殘留問題，確保拖地效果。
[0015] 如圖1所示，本發(fā)明公開的一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，所述拖地機(jī)器人包括 海綿刷子、海綿、刮板及水泵，所述方法包括步驟：
[0016] 建立機(jī)器人拖地模型；
[0017] 分析機(jī)器人拖地過程中所涉及運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0018] 獲得參數(shù)之間的約束關(guān)系。
[0019] 下面對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020] 建立機(jī)器人拖地模型：
[0021] 理想狀態(tài)下，清潔機(jī)器人在拖地時(shí)，假如海綿上水量處于未飽和狀態(tài)，海綿就可以 一直從地面吸水。但實(shí)際的拖地過程中，清潔機(jī)器人的行走速度，海綿刷子的轉(zhuǎn)速，海綿的 尺寸，海綿與地面的接觸程度以及水泵的流量等因素都會(huì)影響拖地效果。
[0022] 分析機(jī)器人拖地過程中所涉及運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)：
[0023] 為實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)器人最佳的拖地效果，即將地面清洗干凈并將污水盡量全部回收， 地面上沒有明顯的水跡殘留。《為海綿刷子的轉(zhuǎn)速，R為海綿的半徑，r為刷子軸的半徑， d為刮板嵌入海綿中的深度，h為海綿被地面壓縮的厚度，V為地面相對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度 (即清潔機(jī)器人自身的運(yùn)動(dòng)速度），水泵的流量為Q，此外刷子與刮板的長度都為L。
[0024] 為確保地面無污水殘留，需要面對(duì)兩大問題。首先，清潔機(jī)器人工作過程中，海綿 吸收的污水不會(huì)有滲水現(xiàn)象產(chǎn)生；其次確保地面污水全部被海綿吸收。
[0025] 計(jì)算出參數(shù)之間約束關(guān)系：
[0026] 為解決上述存在的問題，需要分析拖地過程進(jìn)一步分析，以海綿刷子的任一截面 為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)過程中，其狀態(tài)變化規(guī)律如圖2所示，狀態(tài)I為海綿受到刮板擠壓，其半徑 為R_d，同時(shí)海綿上污水被擠出；從狀態(tài)I到狀態(tài)II過渡的過程中，海綿的逐漸恢復(fù)原狀； 當(dāng)海綿受到地面擠壓時(shí)，即狀態(tài)III，其半徑縮減到R_h ;狀態(tài)III到狀態(tài)IV這一過程中，海 綿從地面吸收污水，其半徑逐漸變?yōu)镽，達(dá)到狀態(tài)IV時(shí)，海綿上吸收污水達(dá)到極大值，此時(shí) 海綿刷子完成一個(gè)拖地周期。整個(gè)拖地過程由多個(gè)拖地周期組成。
[0027] 狀態(tài)I到狀態(tài)III這一變化過程中，即海綿經(jīng)刮板刮過之后至海綿被地面壓縮這 一過程中，海綿可能向外滲水，為確保無滲漏現(xiàn)象產(chǎn)生，必須滿足R-h < R-d這一關(guān)系，可知 d與h關(guān)系
[0028] d > h (1)
[0029] 針對(duì)第二個(gè)問題，為分析海綿吸水性能，引入占空比這一參數(shù)P，海綿占空比主要 反映不同材質(zhì)海綿的吸水能力

【權(quán)利要求】
1. 一種拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，所述拖地機(jī)器人包括海綿刷子、海綿、刮板及水泵， 其特征在于：所述方法包括步驟： 建立機(jī)器人拖地模型； 分析機(jī)器人拖地過程中所涉及運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)； 獲得參數(shù)之間的約束關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述建立的拖地模型 基于拖地機(jī)理，理想狀態(tài)下，清潔機(jī)器人在拖地時(shí)，假如海綿上水量處于未飽和狀態(tài)，海綿 就可以一直從地面吸水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述機(jī)器人拖地包括 四個(gè)運(yùn)動(dòng)變化過程，具體過程及結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 狀態(tài)I:海綿受到刮板擠壓，半徑為R-d; 狀態(tài)I到狀態(tài)II:海綿的逐漸恢復(fù)原狀； 狀態(tài)III:海綿受到地面擠壓時(shí)，半徑縮減到R-h; 狀態(tài)III到狀態(tài)IV:海綿從地面吸收污水，其半徑逐漸變?yōu)镽; 其中，R為海綿的半徑，d為刮板嵌入海綿中的深度，h為海綿被地面壓縮的厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述狀態(tài)I到狀態(tài)III 這一變化過程中，為確保海綿無滲漏現(xiàn)象產(chǎn)生，必須滿足R-h<R-d這一關(guān)系，可知d與h 關(guān)系為d>h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述R，r，d和h四個(gè) 參數(shù)之間的幾何關(guān)系為R-r>h，R-r>d，其中，r為刷子軸的半徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：海綿能夠在At時(shí)間 內(nèi)最多存在的水的體積W=At?L(?+vAR_h)) (2Rh_h2)，水泵在At時(shí)間內(nèi)噴出的水的 體積W' =Q*At，為確保海綿能夠?qū)⒌孛嫔系乃壳謇恚铦M足W' <W，則L(?+v/ (R-h)) (2Rh-h2) <Q，確定h的值后得到各個(gè)參數(shù)之間約束關(guān)系，其中，《為海綿刷子的轉(zhuǎn) 速，v為地面相對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，Q為水泵的流量，L為刷子與刮板的長度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述h的取值范圍為
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述h的取值范圍為
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述拖地機(jī)器人參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：
得
，拖地機(jī)器人的參數(shù)設(shè)計(jì)遵循約束條件
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK104407513SQ201410537785
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】孫榮川, 郁樹梅, 陳國棟, 豆夢(mèng), 洪云波, 王振華, 孫立寧 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)