一种无尘室智能扫地机器人
技术领域
本发明涉及一种扫地机器人，尤其涉及一种无尘室智能扫地机器人。
背景技术
无尘室是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温度、湿度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在需求范围内，而所给予特别设计之房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温度、湿度及压力等特性。
现在工业设施要求越来越高，甚至于要达到无尘状态，人工日常清洁很有可能造成二次污染的风险，而现有很多一般的洁净设施已经无法满足这样的需求。
传统的扫地机器人通常用于家用，设计制作对材料的基本没有要求，且清扫模式单一，不能根据不同的外部环境从而切换不同的清扫模式，从而增多了清扫次数，浪费了能源的同时对无尘室造成二次污染。
发明内容
有鉴于所述，本发明的目的在于提供一种无尘室智能扫地机器人，包括无尘室智能扫地机器人本体及扫地机器人控制系统，所述控制系统包括数据采集模块、执行机构、转换器、和计算机，采集模块采集到初始数据后传输给计算机，计算机推导下一状态的数据，所述无尘室智能扫地机器人的速度和位置为：x k＝[p,v] T，由数学模型，无尘室智能扫地机器人任意时刻k的状态估计值可以由上一时刻k-1推导出来： F为状态转移矩阵，即为无尘室智能扫地机器人某时刻的状态矩阵，
为先验估计，x K-1为上一时刻的后验估计，即先验估计是还没有结合传感器数据的纯模型估计值，后验估计是模型数据和传感器数据反馈融合后的也就是作用到无尘室智能扫地机器人的精确数据，在数据转移的时候，变量之间的关系协方差也会随着变化，
协方差用来描述两个在变化时的联系情况，变化趋势相同则协方差为正，变化趋势相反，协方差为负，
来源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，无尘室智能扫地机器人任意时刻的状态不可能只受上个时刻影响，还有电机驱动的动能，无尘室智能扫地机器人会产生一个加速度，那么状态还要加上一个外部作用力：
还有一些不确定因素会影响状态的变化，比如地面的不平整，无尘室智能扫地机器人会上下抖动，状态会发生改变，这就是白噪声影响，这一部分影响加到协方差中去：
所以设计中加了对地感应器，及时的做出数据的反馈。以上公式和各个传感器数据融合起来，无尘室智能扫地机器人通过矩阵H k变化状态，则有：
从而能够根据这个时刻的状态数据，再配合速度、位置等条件，提前预测下一状态，计算机将预测的状态通过转换器发送到执行机构，所述执行机构就是机器人的处理芯片，所述处理芯片根据传感器的反馈数据消除各种噪声，可精确的控制无尘室智能扫地机器人移动的脉冲数，从而精确的定位无尘室智能扫地机器人所处的各个状态，再配合环境监测模组，精确的监控无尘室中各个区域的环境状态，从而切换相应区域的清扫模式，如强扫、强拖、强吸等。
作为上述方案的进一步改进：
优选地，所述机器人本体机体内部设有处理芯片、边刷电机、地刷电机、吸尘器电机、行走电机、超声波模块、WIFI模块、环境检测模块；所述处理芯片配置为对智能扫地机器人进行精确控制；所述边刷电机配置为一种带有清洁刷的电机；所述吸尘器电机配置为可以利用调压来调速的吸尘装置；所述行走电机配置为通过控制脉冲宽度调制的占比来实现加速或减速的行走电机；所述 WIFI模块配置为用于将用户的物理设备连接到WIFI无线网络；所述超声波模块配置为用于检测障碍物距离和角度；所述环境监测模块配置为对各个区域不同时间的环境状态进行实时反馈，所述电源模块配置为为设备提供电力。
优选地，所述无尘室智能扫地机器人本体下部设有控制前进方向的主轮和带动设备进动的边轮。
优选地，所述无尘室智能扫地机器人本体下部设有地刷轮和吸尘口，所述吸尘口与吸尘器连接，所述吸尘口前部两侧设有边刷。
优选地，所述无尘室智能扫地机器人本体下部后侧设有抹布。
优选地，所述无尘室智能扫地机器人本体下部设有多个对地感应器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供无尘室扫地机器人能够根据这个时刻的状态数据，再配合速度、位置等条件，提前预测下一状态，计算机将预测的状态通过转换器发送到执行机构，所述执行机构就是机器人的处理芯片，所述处理芯片根据传感器的反馈数据消除各种噪声，可精确的控制无尘室智能扫地机器人移动的脉冲数，从而精确的定位无尘室智能扫地机器人所处的各个状态，再配合环境监测模组，精确的监控无尘室中各个区域的环境状态，从而切换相应区域的清扫模式，如强扫、强拖、强吸等，从而能够精确有效的减少清洁无尘室的次数，避免二次扩散灰尘、污染空气，保证无尘室内空气处于标准水平。
附图说明
图1为负反馈流程图。
图2为本发明整体结构图。
图3为图2的仰视图。
图4为图2的侧视图。
图5为图2的俯视图。
附图标记：1、无尘室智能扫地机器人本体；2、边刷；3、主轮；4、边轮； 5、地刷轮；6、吸尘口；7、显示屏。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1-5所示，一种无尘室智能扫地机器人，包括无尘室智能扫地机器人本体1及扫地机器人控制系统，所述控制系统包括数据采集模块、执行机构、转换器、和计算机，采集模块采集到初始数据后传输给计算机，计算机推导下一状态的数据，所述无尘室智能扫地机器人的速度和位置为x k＝[p,v] T，由数学模型，无尘室智能扫地机器人任意时刻k的状态估计值可以由上一时刻k-1推导出来： F为状态转移矩阵，即为无尘室智能扫地机器人某时刻的状态矩阵，
为先验估计，x K-1为上一时刻的后验估计，即先验估计是还没有结合传感器数据的纯模型估计值，后验估计是模型数据和传感器数据反馈融合后的也就是作用到无尘室智能扫地机器人的精确数据，在数据转移的时候，变量之间的关系协方差也会随着变化，
协方差用来描述两个在变化时的联系情况，变化趋势相同则协方差为正，变化趋势相反，协方差为负，
来源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，无尘室智能扫地机器人任意时刻的状态不可能只受上个时刻影响，还有电机驱动的动能，无尘室智能扫地机器人会产生一个加速度，那么状态还要加上一个外部作用力：
还有一些不确定因素会影响状态的变化，比如地面的不平整，无尘室智能扫地机器人会上下抖动，状态会发生改变，这就是白噪声影响，这一部分影响加到协方差中去：
所以设计中加了对地感应器，及时的做出数据的反馈。以上公式和各个传感器数据融合起来，无尘室智能扫地机器人通过矩阵H k变化状态，则有：
从而能够根据这个时刻的状态数据，再配合速度、位置等条件，提前预测下一状态，计算机将预测的状态通过转换器发送到执行机构，所述执行机构就是机器人的处理芯片，所述处理芯片根据传感器的反馈数据消除各种噪声，可精确的控制无尘室智能扫地机器人移动的脉冲数，从而精确的定位无尘室智能扫地机器人所处的各个状态，再配合环境监测模组，精确的监控无尘室中各个区域的环境状态，从而切换相应区域的清扫模式，如强扫、强拖、强吸等。
上述公式中的字母分别为：p是位置；v代表速度；F是状态转移矩阵，通常由机理关系得到，在 中
是先验估计，
是上一时刻的后验估计，分别表示k－1时刻和k时刻的后验状态估计值，是滤波的结果之一，即更新后的结果，也叫最优估计，估计的状态根据理论不可能知道每时刻状态的确切结果所以叫估计；
和
分别表示k-1时刻和k时刻的后验估计协方差，即
和
的协方差，表示状态的不确定度，是滤波的结果之一；H是状态变量到观测量的转换矩阵，表示将状态和观测连接起来的关系，卡尔曼滤波里为线性关系，它负责将m维的测量值转换到n维，使之符合状态变量的数学形式，是滤波的前提条件之一；B是将输入转换为状态的矩阵；
是外部输入测量值，所述测量值为观测值；A表示状态转移矩阵，是对目标状态转换的一种猜想模型，例如在机动目标跟踪中，状态转移矩阵常常用来对目标的运动建模，其模型可能为匀速直线运动或者匀加速运动，当状态转移矩阵不符合目标的状态转换模型时，滤波会很快发散。Q是过程激励噪声协方差，是系统过程的协方差。该参数被用来表示状态转换矩阵与实际过程之间的误差，是卡尔曼滤波器用于估计离散时间过程的状态变量，也叫预测模型本身带来的噪声，状态转移协方差矩阵。
是正态分布平均值；Σ expected是正态分布方差。
所述机器人本体机体内部设有处理芯片、边刷电机、地刷电机、吸尘器电机、行走电机、超声波模块、WIFI模块、环境检测模块；所述处理芯片配置为对智能扫地机器人进行精确控制；所述边刷电机配置为一种带有清洁刷的电机；所述吸尘器电机配置为可以利用调压来调速的吸尘装置；所述行走电机配置为通过控制脉冲宽度调制的占比来实现加速或减速的行走电机；所述WIFI模块配置为用于将用户的物理设备连接到WIFI无线网络；所述超声波模块配置为用于检测障碍物距离和角度；所述环境监测模块配置为对各个区域不同时间的环境状态进行实时反馈，所述电源模块配置为为设备提供电力。
所述无尘室智能扫地机器人本体1上部设有显示屏7。
所述无尘室智能扫地机器人本体1下部设有控制前进方向的主轮3和带动设备进动的边轮4。
所述无尘室智能扫地机器人本体1下部设有地刷轮5和吸尘口6，所述吸尘口6与吸尘器连接，所述吸尘口6前部两侧设有边刷2。
所述无尘室智能扫地机器人本体1下部后侧设有抹布。
所述无尘室智能扫地机器人本体1下部设有多个对地感应器。
本发明涉及新型无尘室智能扫地机器人机身整体采用适用于无尘室材料设计，扫地、拖地、吸尘一体，所述无尘室智能扫地机器人主要由一个上位机通过WiFi模块控制每个楼层的无尘室智能扫地机器人，每台无尘室智能扫地机器人都会将其行进线路通过控制芯片输入机体，然后由上位机控制无尘室智能扫地机器人的工作状态；
待机状态：无尘室智能扫地机器人开始工作前及工作结束后，都会处于固定位置待机，待机时通过无尘室智能扫地机器人本体1下部的充电触点接通电源，对设备进行充电；
工作状态：无尘室智能扫地机器人工作是由行走电机提供动力通过主轮3 和边轮4带动机体移动，运动过程中由对地感应器判断所处地面情况，通过边刷2将被清洁物送至地刷轮5区域，通过吸尘口6吸入被清洁物，然后抹布对已清扫区域进行抹拭，工作过程中超声波模组可以规避路线上的障碍物，环境监测模组对各个区域的环境状态进行实时反馈，所有无尘室智能扫地机器人的路径规划均由后台发送数据，若规划路径存在障碍物，先等一定时间，碰到移动障碍物则路径不变，固定障碍物则改变原有路径，绕过障碍物进行清洁，对设定路径存在障碍物的次数和位置以数据形式反馈给后台，后台可跟据统计的数据优化无尘室智能扫地机器人的路径。
本发明提供无尘室扫地机器人能够根据这个时刻的状态数据，再配合速度、位置等条件，提前预测下一状态，计算机将预测的状态通过转换器发送到执行机构，所述执行机构就是机器人的处理芯片，所述处理芯片根据传感器的反馈数据消除各种噪声，可精确的控制无尘室智能扫地机器人移动的脉冲数，从而精确的定位无尘室智能扫地机器人所处的各个状态，再配合环境监测模组，精确的监控无尘室中各个区域的环境状态，从而切换相应区域的清扫模式，如强扫、强拖、强吸等，从而能够精确有效的减少清洁无尘室的次数，避免二次扩散灰尘、污染空气，保证无尘室内空气处于标准水平。
本发明提供的适用于无尘室的智能扫地机器人，该设备包括但不限于扫地机器人，还包括其他智能无尘室清洁设备。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以所述来限定本发明的权利范围，因所述，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。
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