【中國智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】總體上，我國家用機(jī)器人發(fā)展還處于初級階段，仍然存在著許多問題，如價格過高，實用性偏低，操作不靈活等。廠商應(yīng)加大研發(fā)投入與合作力度，結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢，讓家用機(jī)器人更加“貼心”。　　今天，掃地機(jī)器人對于大眾來講已不是新面孔，但卻也不是老面孔，因為它在近幾年仍處于快速發(fā)展的成長期：從一開始的技術(shù)形象的“洋概念”，到產(chǎn)品初入國內(nèi)市場的“品”，到性能不斷優(yōu)化的“干中學(xué)”，再到價格比較親民的“接地氣”，目前又在向“炫酷拽”與“有內(nèi)涵”兼顧的方向發(fā)展。可以說，掃地機(jī)器人飽經(jīng)鍛煉，已經(jīng)成長為家庭服務(wù)機(jī)器人行列中的排頭兵。
　　
　　從吸塵器手中遞過來的“世紀(jì)接力棒”
　　
　　洗衣服、做飯、打掃衛(wèi)生，這三項成為現(xiàn)代人們不喜歡做的事情。好在人類足夠聰明，從“懶”中找到了機(jī)會。20世紀(jì)初發(fā)明的吸塵器，給掃除衛(wèi)生減輕了不少工作量。1901年，英國土木工程師布斯觀察到，美國車箱除塵器用壓縮空氣把塵埃吹入容器內(nèi)的除塵方式并不高明。他反其道而行之，嘗試用強(qiáng)力電泵把空氣吸入軟管，通過布袋將灰塵過濾。后來，他用這種吸塵法制成了吸塵器，成立了公司并申請了。
　　
　　此后，歐美的胡佛、伊萊克斯、戴森等電器大亨用了近百年的時間，從吸塵器的吸嘴開始，到真空泵，再到電機(jī)、儲灰箱、過濾網(wǎng)等每一部件入手，輪番對吸塵器進(jìn)行研發(fā)升級。直至1996年，在英國BBC的一檔名為《明日世界》的欄目，主持人暢想了未來家庭主婦如何利用科技應(yīng)對各種家務(wù)時，智能掃地機(jī)器人雛形初現(xiàn)。
　　
　　20世紀(jì)80年代SANYO公司就已經(jīng)開始進(jìn)行自主吸塵機(jī)器人的研發(fā)。其作為清潔機(jī)器人的研究，對清潔機(jī)器人的發(fā)展起著不可替代的促進(jìn)作用。2001年，家電巨頭伊萊克斯（Electrolux）重磅推出的三葉蟲（Trilobite）智能掃地機(jī)器人，是世界上款量產(chǎn)的智能掃地機(jī)器人，它的命名取自一種在全世界每一寸土地都曾經(jīng)留下足跡的古老節(jié)肢動物，設(shè)計者希望它的三葉蟲智能掃地機(jī)器人，也能像三葉蟲一樣在世界的每一塊地板上駛過。
　　
　　智能掃地機(jī)器人三葉蟲的機(jī)身采用圓餅形設(shè)計，塑料外殼。依靠單片機(jī)控制底部車輪自主行動，清潔方面有一個可拆卸滾桶刷和輕型真空泵，采用滾掃為主抽、吸為輔的清掃方式。機(jī)體裝置的反射式超聲波傳感器為機(jī)器人提供了避障能力。當(dāng)其完成了清掃任務(wù)或內(nèi)置鎳氫電池電量低時，會自動返回電源處充電。三葉蟲的儲塵箱滿后，會自動發(fā)出報警音，提醒用戶清空。該機(jī)器人還配有磁條，用來限制其活動范圍，避免進(jìn)入衛(wèi)生間或者從樓梯上跌下。
　　
　　盡管起初用戶們對這款革命性的產(chǎn)品十分追捧，但很快，挑剔的用戶就列舉了三葉蟲的種種不足。在它靠近有尖角的障礙物時，還是會發(fā)生碰撞。究其原因，是在這種情況下，超聲波反射的能量較少，難以檢測。在漂亮的房間里放置磁條也很不美觀（在三葉蟲二代里磁條被紅外線發(fā)射器替代）。但是無論如何，圓餅式機(jī)體、充電基地加阻擋器，已經(jīng)成為智能掃地機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)配置。
　　
　　日本松下電器公司于2002年3月展示了一種吸塵機(jī)器人，該吸塵機(jī)器人可自動為房屋進(jìn)行真空吸塵。它的體積略大于一只籃球，前后部都帶有酷似眼睛的小燈，能發(fā)出聲波、紅外線等50種傳感信號，這些傳感信號可讓機(jī)器人在撞上障礙物之前自動轉(zhuǎn)身。吸塵機(jī)器人充電后，工作時間可達(dá)55分鐘。工作時，它先繞房間行走，計算出房間的大小，然后再做水平及垂直運動進(jìn)行清掃工作。其缺點是機(jī)器人在距離障礙物前6英寸處就停止，無法清掃墻壁死角處的灰塵，導(dǎo)致無法把房間徹底清理干凈。
　　
　　美國馬薩諸塞州iRobot機(jī)器人公司和麻省理工學(xué)院人工智能實驗室聯(lián)合開發(fā)的全自動智能吸塵器Roomba，在2002年9月面市，被美國《時代》雜志評選為2002年酷的發(fā)明之一。其運轉(zhuǎn)模式是以數(shù)學(xué)運算理念設(shè)計的，當(dāng)它啟動后會循螺旋狀運轉(zhuǎn)，工作過程中清掃范圍逐漸擴(kuò)大，終涵蓋整個空間，當(dāng)碰到墻壁或其他大型障礙物時，其機(jī)身上裝載的障礙物感應(yīng)調(diào)節(jié)器可以保護(hù)機(jī)器不受損害，同時沿著墻壁繼續(xù)清潔。當(dāng)吸塵器清潔一部分區(qū)域后，會轉(zhuǎn)90°以同樣方式清掃房間的另一部分，通過重復(fù)螺旋運轉(zhuǎn)的路線清掃。此外，該機(jī)器人能夠探測地面的污垢，可根據(jù)房間地面的具體情況進(jìn)行有重點的清潔。
　　
　　這個榮獲多項大獎的機(jī)器人吸塵器徹底改變了人們清掃地板的方式。2004年，iRobot推出了有污垢探測和自動充電功能的產(chǎn)品。2005年，iRobot發(fā)布了清洗地板的機(jī)器人Scooba，它能清洗硬地板、瓷磚、油布地板等。2008年，iRobot發(fā)布了寵物系列。目前，iRobot的掃地機(jī)器人產(chǎn)品可以做到主動對清掃環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，每秒鐘思考次數(shù)超過60次，并且能夠以40種不同的動作進(jìn)行反應(yīng)。
　　
　　清潔機(jī)器人作為服務(wù)于人類的特種機(jī)器人，它是服務(wù)機(jī)器人不可或缺的一部分。其實，從吸塵器、機(jī)器人吸塵器、掃地機(jī)、掃地機(jī)器人、清潔機(jī)器人、家庭服務(wù)機(jī)器人等名稱的出現(xiàn)和變化，我們也可以看出，掃地機(jī)器人的成長經(jīng)歷了一個從簡單到復(fù)雜、從低端到的過程。一開始，掃地機(jī)器人是手動、半自動吸塵器的升級版，自行移動、全自動的吸塵功能意味著將人的雙手解放出來，代表了勞動方式的升級。而后，隨著研發(fā)的投入和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，能夠吸塵僅僅是基本的功能。
　　
　　從iRobot產(chǎn)品系列的功能介紹，我們可以了解到：機(jī)器人的“視力”越來越好——能適應(yīng)不同房間格局、探測到污垢；“腿腳”越來越適應(yīng)環(huán)境——清潔沙發(fā)底部、床底等不在話下；“手段”實力越來越強(qiáng)大——除了吸塵，還可以對污垢進(jìn)行局部的反復(fù)清理，角落、墻邊和家具邊緣也不放過；“頭腦”越來越聰明——可輕松擺脫電線、流蘇等障礙物，不會被纏住。隨著感知、決策、執(zhí)行，三項功能的一一具備和逐步完善，掃地機(jī)也就發(fā)展成了機(jī)器人。