【回顾】Future Design

——张林逸达

一、方案背景
现代快节奏的生活已经让人们疲惫不堪。也许你在忙碌了一天后,回到家中看见略显脏乱的房间,想到又要打扫卫生了,身体上和精神上都会干净利落地说“不”。也许你强打精神鼓足干劲开始清扫,没过多久胳膊开始酸痛,腰也变得僵硬,清洁的效率也变得低下,甚至有些顽固的灰尘难以清除,一些死角也“鞭长莫及”……
然而也有许多家庭使用具有清洁功能的机器人来帮助他们打扫卫生,可是这些机器人机动性不够强,自动寻路能力也比较差劲,精密的构造也大大限制了适用的环境,在不使用时会占用房间的一大部分有效空间并影响房间美观,最关键的是它们无法保证清扫的质量。软体机器人作为一个新兴的机器人“品种”,在弥补上述不足时有着令人期待的表现。

二、方案意义
本组方案着眼于用软体机器人的特性来弥补常规清洁机器人的短板,并优化已有功能。总体来说,本方案具有以下主要意义:
1、提出了推广新型机器人的一种途径,即代替传统机器人帮助人们进行清扫工作。这极大地减少人们打扫卫生的时间。智能程度高,不需要对其进行复杂精密的设置或控制。清洁能力强,减少无意义的重复劳作。具有较高的机动性,并且可适应略复杂的环境,适用范围更广。
2、传统意义上的清洁工具或清洁类机器人往往美观与实用性不能兼得,本方案对两者试着进行了整合,以新材料新技术为依托,让机器人的功能与外观齐头并进。
3、目前一些新兴技术尚处于萌芽阶段,或者技术应用只是囿于某种特定领域。本方案一定程度上猜测了这些技术的广泛应用前景,或许能够促进有关领域的研究。

三、方案具体介绍
外形与尺寸
方案产品为半透明的有一定弹性的球体,和篮球大小相仿。
主要构成与功能
皮肤
软体机器人的皮肤由两层具有一定厚度的特殊材料构成。内层材质均匀,外层均匀分布着许多大小适宜的通孔。整体来说,皮肤表面有均匀分布圆柱形的凹槽。可以实现类似吸盘的功能使机器人吸附在大部分物体上。材料具有很大的膨胀系数和出色的记忆能力,使机器人可以“跳”到桌子上。开关位于内层皮肤的浅层处。
控制面板
和使用者交互的控制界面。它可以是小型的遥控器,也可以是一个手机APP。主要进行清扫区域的选定,充电地点和释放污物地点的设定。

声呐装置
被包裹在球体中间的声呐装置,在启动机器人时会首先进行工作。产生声呐来扫描所处的空间,通过确定空间的形态来确定自身的清洁路线,同时会将空间模型发到控制面板。
记忆芯片
接受以下信息的特定芯片:由声呐扫描确定的空间信息,由控制面板输入的特殊地点信息,由压力传感器传输的已收集污物信息,由电量传感器传输的剩余电量信息。
静电发生装置
被包裹在球体中间的静电发生装置,和固定在皮肤凹槽处的附属装置协同运作,实现强力的静电除尘功能,并将灰尘等污物暂存在表面凹槽中。污物集满后,机器人移动到指定位置,暂停景点发生装置,将污物排出,而后继续清扫工作。
动力装置
提供动力,推动机器人滚动前进。可以配合凹槽的吸附作用在墙壁上移动。PhotosRobotics_Competition15016
示意图如右:

操作方法
1、打开开关。
2、在APP中设定垃圾桶的位置和充电位置。
3、机器人会根据声呐扫描到的房间内部结构进行路线设定,开始工作。
4、各凹槽中灰尘集满后到设定的垃圾桶处“倒垃圾”,而后继续工作。
5、电量不足时,到设定的充电处充电,而后继续工作。
6、完成清扫任务后,到设定的充电处充电,充满后进入休眠,等待关闭开关。

功能依据与设想
1、“皮肤”功能设想主要来源于哈佛大学“开源软体机器人”。
2、 声呐扫描装置在各类电影中有所呈现,且在现实生活中也有初步应用。
3、 其他功能如变形和前进均基于目前已知的软体机器人特性。

四、方案实现优势
现在市场上的绝大多数清洁用机器人,灵活性不够,显得木讷呆板,然而通过软体机器人材质上的改变可以使其更易清扫到房间的边角处。同时,我们设想的这款机器人将清扫的二维平面上升到了三维高度。他可以拖扫地面,也可以爬上墙,可以在桌子上走动。除了吸附接触表面的杂质,他还兼具对空气进行除尘净化的功能——集市面上多款产品功能为一体,这是他的优势之一。考虑到客户对其所占空间的顾虑,我们的机器人体积不大,并且可以附着在墙上 ,未进行使用时充当装饰品的角色。

五、适用场景介绍
此类软体机器人适用于大部分封闭环境的清洁,如家庭房间、教室和办公室等。使用的房间中最好有稳定的电力供应装置。

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