查新项目名称：基于空间视觉识别系统的双层可分离扫地机器人

一. 查新目的

申报第37届上海市青少年科技创新大赛

二．查新项目的创新要点

（要着重说明查新项目的主要特点特征、相关指标、应用范围、申报人自我判断的新颖性等）

2.1特点特征

本课题主要研究并设计了一种基于空间视觉识别系统的双层可分离扫地机器人，其特点有：

(1)机体由母体和子体组成，子体可与母体分离，清扫狭窄空间的垃圾。

(2)采用远红外摄像头和超声波测距传感器，可提高扫地机器人定位垃圾的精确度，达到更加准确清扫垃圾的目的。

2.2应用范围

本课题应用范围为居民日常扫地。

2.3相关指标

扫地机器人的清扫能力、分离能力。

2.4课题新颖性

本课题的新颖性在于创造出一种可分离的扫地机器人，可以有效地解决狭窄空间扫地机器人无法清扫的问题，同时提高了清扫效果，避免二次清扫给人们带来的不便。

三．查新点

查新点：（需要查证的内容要点、创新点）

1.双层可分离

2.扫地机器人

3.视觉识别系统

4.清洁系统

四．文献检索范围及检索策略

文献检索范围：

查新使用的数据库：

中国知网（2000-2018）

维普科技期刊文摘索引（2000-2018）

万方数据知识服务平台（2000-2018）

检索词及检索策略：

检索词：

1.双层可分离

2.扫地机器人

3.视觉识别

4.母机

5.子机

6.清洁

7.智能

检索式：

1．（视觉识别or 清洁or 智能）and 扫地机器人

2．（母机or子机 or 可分离）and  扫地机器人

五．检索结果

按上述检索词，在以上数据库和文献时限内，查到一些与本课题有关的文献，提供附件（  15  ）份，现对附件摘述如下：

1.[题名]可拆装式家用智能清洁机器人产品设计

[作者]刘鑫，周瑞强

[来源]工业设计

[单位]南京工程学院

[摘要]文章以清洁机器人为研究对象,首先分析了国内外研究现状,然后从智能化、可拆式结构两方面阐述了可拆装家用智能清洁机器人产品设计的思路,最后赋予实践。以期满足现代人的生活需求,同时对清洁机器人产品设计提供一定的借鉴。 

2.[题名]浅析家庭智能清洁机器人的技术发展趋势与现状

[作者]袁茂鸿，郭衍哲，林培坤

[来源]科技与创新

[单位]福州大学至诚学院

[摘要]随着物联网时代科学技术的不断进步,生活节奏的加快,国人对于家庭智能清洁机器人的需求也不断增加,分析了家庭智能清洁机器人技术的发展,并介绍了关于家庭智能清洁机器人的发展现状。

3.[题名]智能扫地机器人发展历程及未来趋势

[作者]张悦湘

[来源]湖北农机化

[单位]湖南农业大学机电工程学院

[摘要]21世纪初,随着人工智能、计算机技术、传感技术和新材料等得到全面发展,机器人领域也取得了重大突破。与此同时,国内外服务机器人行业开始兴起,其中智能扫地机器人的市场应用程度最高。本文概述了智能扫地机器人及其4项关键技术的发展历程,并根据国内外扫地机器人的研究现状和存在的技术问题,提出了相应的改进措施。 

4.[题名]从机器视觉技术的角度谈扫地机器人技术发展趋势

[作者]周益民

[来源]通讯世界

[单位]华中师范大学第一附属中学

[摘要]近几年来,扫地机器人逐渐成为家庭智能的宠儿,并且发展速度加快。基于空间识别的扫地机器人的AIVI技术（人工智能和视觉解读）通过引入对象、环境识别,满足消费者需求,最大限度地减少了人工干预清洁。中高端的扫地机器人携带十多种传感器,从激光雷达到超声波雷达等,完成的工作主要集中在建模导航、避障和防撞防跌落上。然而想要实现机器视觉,就必须要新加上一套摄像头系统。对于扫地机器人来说是必要吗。

5.[题名]全流程体验驱动的智能家用扫地机器人交互指引设计研究

[作者]王雁琳，张凌浩

[来源]设计

[单位]江南大学设计学院

[摘要]以全流程体验的眼光,通过优化交互指引的设计,引导消费者在智能家用扫地机器人使用过程中得到最佳的用户体验。通过桌面研究对交互指引的概念及设计原则进行系统性阐述,总结出智能家用扫地机器人交互指引设计的特质和趋势。灵活运用全流程体验相关理论,指明其在驱动智能家用扫地机器人交互指引设计中的重要性与现存不足。基于此对智能家用扫地机器人交互指引的一般原则和开发提出系统性策略与方法。全流程体验驱动的智能家用扫地机器人交互指引创新升级可以有效地降低新用户的初次使用学习成本,增加老用户对产品功能更新的惊喜感。 

6.[题名]人工智能算法赋能视觉导航清洁机器人的研究

[作者]邓斌

[来源]信息技术与信息化

[单位]四川工业科技学院

[摘要]现如今市场当中的一些中高端的扫地机器人,大部分都具备导航清扫的能力,当前在清洁机器人的导航技术当中主要包括两类,分别为视觉导航与激光导航。相较于激光导航来说,视觉导航的机器人的成本更低,而且体积也比较小,拥有着比较强的优势,然而现阶段的视觉导航机器在使用的过程当中,存在着识别度低,暗光环境下没有办法使用等一系列的问题。主要就人工智能算法的发展,针对上述问题进行简单的分析,并且对视觉导航扫地机器人的应用场景进行了简单的描述。 

7.[题名]室外智能扫地机器人优化设计

[作者]刘建宏1，王其偲2，王旭1

[来源]中国设备工程

[单位]1. 电子科技大学成都学院2. 南京理工大学

[摘要]室外的娱乐环境随着人们生活质量的提高也应该相应美化,诸如小区和公园等场所,传统人工打扫无疑花费大量的人力物力,且非常的低效,耗费了劳动力。为了更好地对室外环境进行清扫,提高工作效率和人们的生活品质,突破了传统的人工清扫,达到了自动化和智能化。在已存在的家用扫地机器人的基础上,结合电视摄像机装置已实现成像功能,以超声波探测系统配合,利用履带和车轮的交替变换,设计出可以自动工作的室外智能扫地机器人,这项创新是跨学科、跨领域的大胆且切实的设计。 

8.[题名]智能扫地机器人控制系统设计

[作者]苗振腾

[来源]电子世界

[单位]广州城建职业学院机电工程学院

[摘要]随着信息化技术的不断发展,扫地机器人得到了广泛应用,扫地机器人的智能化水平也越来越高,通过将其机械结构进行优化,结合当前成熟的自动化控制技术,实现了机电一体的高度融合,为居家、办公等场所的环境卫生的高效清洁提供了极大方便。本文通过分析扫地机器人的功能要求，结合较好的运行稳定性及适当的成本要求，提出，利用AT89C51单片机作为本系统的控制核心，采用当前成熟的传感器技术，并辅以无线遥控控制技术，在开发过程中采用仿真模拟、实际电路系统调试的开发路径，为本系统的开发与实现提供了成熟的技术方案与较短的开发周期。

9.[题名]基于用户行为的智能扫地机器人优化设计研究

[作者]陈茜朦

[来源]戏剧之家

[单位]陈茜朦

[摘要]基于用户行为分析结果研究智能家庭扫地机器人优化设计策略。首先,研究用户行为和智能化设计之间的关系;然后,运用半结构化访谈法得到用户特征、用户需求和体验要素,在用户进行模拟实验后,将其行为按任务过程进行整合并分析;最后,将分析结果结合用户体验蜂窝模型,提出优化设计策略。现有扫地机器人设计仅关注功能的扩展,而缺乏对用户行为的理解,从而使"智能"变为负担。用户使用过程中存在功能障碍、记忆障碍和效能障碍。我们从解决障碍的方法中归纳出感官性、交互性、智能性、安全性和有效性五个优化设计维度。运用以用户行为为中心的设计方法,由"人"的行为归纳出"物"的设计维度,以此提高设计的智能化和人性化。 

10.[题名]一种防毛发缠绕的多功能扫地机器人设计

[作者]曹程阳

[来源]科技风

[单位]河南理工大学电气工程与自动化学院

[摘要]为解决家庭中经常出现的扫地机器人车轮轴承或内部结构被毛发缠绕的现象,通过改变原有常规扫地机器人内部硬件结构,增加毛发清理和边刷结构实现防毛发缠绕,同时增加了智能加湿和巡防摄像的功能,设计出一种防毛发缠绕的多功能扫地机器人。

11.[题名]基于语音交互的家用智能扫地机器人体验设计研究

[作者]马可，何人可，马超民

[来源]包装工程

[单位]湖南大学

[摘要]目的针对当前家用智能扫地机器人不支持语音交互的现状,探讨语音交互在家用智能扫地机器人中的体验应用。方法将天猫精灵方糖AI智能音箱语音助手作为研究接口,以Norman的匹配原则为基础,将此延伸应用于探讨智能家居产品的语音人机匹配属性,从操作层、功能层、情感层三个维度解析其语音交互使用匹配度。结论根据在匹配原则概念上进一步发展的Moon&Nass的相似性吸引理论及得失理论,归纳智能家居语音交互匹配要素得到智能家居语音交互体验属性的三个要素,即语音操控连接、功能与产品定位和使用情境关联、系统深度学习了解用户喜好。并以智能家居语音交互体验属性为基础,融入扫地机器人本身的产品使用情境、方式和功能考量,提出基于语音交互的家用智能扫地机器人的体验设计要素,即语音交互流程、语音指令数据库、语音人设画像。为其语音交互系统设计提供体验研究基础,便于用户未来更好地使用智能扫地机器人的语音交互功能。 

12.[题名]一种智能红外避障自动扫地机器人的设计

[作者]汪光辉，朱晨昊，周正飞，万敏

[来源]集成电路应用

[单位]东南大学成贤学院

[摘要]研究一种智能扫地机器人。从硬件系统控制模块设计到主要技术调试进行了较详细的阐述。以STM32单片机为控制核心与电机驱动、红外线路径识别模块等相互协调应用。进行电路搭建和程序编写。实现了智能扫地机器人红外线避障和自动扫地功能,其清扫面积能达到约70%,清扫率约60%,很大程度受到自身机械机构的限制,后期将对小车的机械结构进行完善。 

13.[题名]一种干湿两用的智能扫地机器人

[作者]陈玉兰

[来源]专利

[单位]南京工程学院

[摘要]本发明涉及一种干湿两用的智能扫地机器人,包括本体、两个扫地机构、若干驱动轮和吸尘口,所述驱动轮和吸尘口均设置在本体的下方,所述扫地机构包括切换组件和若干刷子,所述切换组件与各刷子传动连接,该干湿两用的智能扫地机器人,通过PLC控制第一电磁铁得电失电,从而控制第二电磁铁的极性,通过升降块推动挡板控制第三触点的通断,实现第四电机的启停控制,实现了切换单元在干湿模式之间的稳定切换,增加了其适用范围,不仅如此,通过PLC的控制各回路的开关,可以实现各电机的单独启停操作,从而可以控制扫地机器人切换模式、扫地、移动、吸尘、喷水各功能之间的协调工作,增加了扫地机器人的智能化程度。

14.[题名]智能除湿扫地机器人的设计

[作者]李梦，徐佳璇，曾林鹏

[来源]科学技术创新

[单位]三亚学院理工学院

[摘要]通过电子技术和机械装置设计智能除湿机器人,来实现家居环境清扫,除湿等工作的智能一体化。机器人以51单片机为核心,结合DHT11和LCD1602液晶显示器、ADC0804电压采集芯片及制冷芯片TEC1-12706来实现机器人的自主行走模,温湿度感应,电量监测显示和物理除湿功能。另外,为了让智能除湿扫地机器人更好的实现自主功能,机器人还添加了自动回充模块,其主要是通过红外发射管IR5308C的红外大覆盖面积,使得单片机通过接收接收管HL-A838的信息,计算接受角从而达到正确寻找充电口的目的。该智能除湿扫地机器人方便、实用,尤其在华南地区出现"回南天"现象时,其更好的发挥作用,是一款能够应用于一般家庭、酒店的小家电产品。 

15.[题名]一种智能拖地机器人设计与研究

[作者]陈伟安，李明贤，徐东镇，黄俊，周建平，刘然

[来源]机械

[单位]合肥工业大学国家级机械工程实验教学示范中心

[摘要]针对当前清洁机器人功能单一、拖地效果不理想等问题,利用CATIA等软件建立模型,从结构设计以及电机选型方面入手,设计出一种智能拖地机器人。其由往复机构、拖把头运动机构以及稳定机构构成,输出载荷大、传动效率高、工作状态稳定。齿条的往复运动使其单次可清洁约60cm×240cm的面积,清洁效率高;把头机构可反复清洁地面;稳定机构能保证清洁工程机器人的状态稳定。系统采用WIFI远程控制,具有较强自主运动功能。 

六．查新结论

经对检索出的相关文献进行分析、对比，结论如下：

文献1-4：主要对清洁机器人的发展趋势和设计进行了总结。

文献5-9：主要对扫地机器人进行了概念性的创新，提出了新的设计思路。

文献10-15：主要对扫地机器人进行了技术层面的创新，研究设计了多种不同功能的扫地机器人，但其实用性与便捷性还有待改进，与本课题的创新之处还有较大差别。

综上所述，我国在清洁家具、扫地机器人、语音交互、避障等方面已有相关研究报道。但本课题的研究特点是：1.扫地机器人可拆分，遇到狭窄空间可以清扫。

2.采用远红外摄像头和超声波测距传感器，可提高扫地机器人定位垃圾的精确度，达到更加准确清扫垃圾的目的。

检索中未见与本课题相同的报道。

七．附件清单

[1]刘鑫,周瑞强.可拆装式家用智能清洁机器人产品设计[J].工业设计,2021(12):155-156.

[2]袁茂鸿,郭衍哲,林培坤.浅析家庭智能清洁机器人的技术发展趋势与现状[J].科技与创新,2021(21):

55-56+58.

[3]张悦湘.智能扫地机器人发展历程及未来趋势[J].湖北农机化,2020(11):158-160.

[4]周益民.从机器视觉技术的角度谈扫地机器人技术发展趋势[J].通讯世界,2019,26(04):317-318.

[5]王雁琳,张凌浩.全流程体验驱动的智能家用扫地机器人交互指引设计研究[J].设计,2021,34(07):

56-58.

[6]邓斌.人工智能算法赋能视觉导航清洁机器人的研究[J].信息技术与信息化,2021(04):238-240.

[7]刘建宏,王其偲,王旭.室外智能扫地机器人优化设计[J].中国设备工程,2020(21):90-92.

[8]苗振腾.智能扫地机器人控制系统设计[J].电子世界,2019(24):190-191.

[9]陈茜朦.基于用户行为的智能扫地机器人优化设计研究[J].戏剧之家,2019(15):181-184.

[10]曹程阳.一种防毛发缠绕的多功能扫地机器人设计[J].科技风,2020(13):4.

[11]马可,何人可,马超民.基于语音交互的家用智能扫地机器人体验设计研究[J].包装工程,2020,41(18):

118-124.

[12]  汪光辉,朱晨昊,周正飞,万敏.一种智能红外避障自动扫地机器人的设计[J].集成电路应用,2019,

36(06):78-79.

[13]一种干湿两用的智能扫地机器人. 河南省,河南寰球航空装备科技有限公司,2019-03-22.

[14]李梦,徐佳璇,曾林鹏.智能除湿扫地机器人的设计[J].科学技术创新,2018(25):82-83.

[15]陈伟安,李明贤,徐东镇,黄俊,周建平,刘然.一种智能拖地机器人设计与研究[J].机械,2019,46(06):

66-70.

八．备注