（文章來源：網絡整理）
自從掃地機器人面世以來，運動軌跡計算以及自動回位的問題就凸顯了出來，實現完全的智能化應用一直是這一領域的技術難點，我也研究過目前市面的一些產品的設計，也看了網上大家對各個廠家產品的對比實驗，差異很大，并不能滿足所有人的需求，而且一些產品裝配了眾多的，為的只是實現基本的避障和路徑優化，個人認為很不值得這么做。
幾個月前一個朋友找到我，他遇到了一個問題，他設計的一款掃地機器人總是會莫名其妙地到處亂跑，并且有時候本體與充電基座的連接不是很好，無法很好的充電，這就是我們今天要講的的路徑規劃與自動回位的問題，優化設計思路也針對這個產品來做分析。
我先來說一下具體的硬件配置，這個產品的硬件配置是四面4個超聲波傳感器，充電端兩組傳感器，超聲波傳感器用于四個方向的距離估算和障礙物躲避，紅外用于與充電底座接近時做精確定位，這樣的硬件配置只能說是基本合理，符合原理設計的要求。
原來的算法設計思路是掃地機器人工作時通過四個超聲波傳感器掃描四周的地面情況，計算四個方向中距離最遠的障礙物然后調整到這個方向進行清掃，經過一次循環后，繼續按照這種方式進行清掃工作，你可以把整個的清掃地面想象成標準的矩形，掃地機器人首先沿矩形的長邊移動，到終點后向寬邊移動一定的步進距離，以此類推完成整個的清掃工作，這樣的方式看似合理，其實會出現一個致命的問題，超聲波傳感器的測距范圍是有盲區的，所以在某些情況下，進入盲區后，掃地機器人原有的算法邏輯就會發生混亂而導致到處亂撞。
再來看一下回位的問題，我發現網上也有人說過這個事情，一些情況下會出現接觸不好甚至是無法回位的情況，朋友的產品也出現了這個問題，我總結了一下，他的充電基座內含一個無線模塊，充電機器人內部也有一個無線模塊，基本可以覆蓋整個清掃環境，充電基座一直處于監聽狀態，當掃地機器人完成清掃或需要充電時會發送連接請求，建立鏈接，然后掃地機器人會根據信號強度和超聲波繪制的清掃界面來逐步向充電基座靠攏，當接近到一定距離時利用紅外測距傳感器進行精確定位但是定位精度不高還有就是采用滑軌導入的方式入扣力度不好控制，某些時候會出現接觸不良，導致無法充電。
問題講完了，下面我來說明一下我的改進思路，首先針對路徑規劃邏輯混亂的問題，我建議在掃地機器人的四周增加紅外測距傳感器，盲區可以控制到比較低的水平，其實按照理想情況應該每面至少三組，但是由于成本因素最后只保留了每面一組，這樣基本解決了盲區的問題，同時可以根據紅外測距傳感器的數據來微調規劃路徑，優化行進算法，在實驗了很多次后，問題基本得到解決。
關于回位的問題，我的建議有兩種，一種是采用整體的方式，這樣的好處就是無需精確控制掃地機器人的回位路徑，只要它行駛到充電區域即可，而且防水和安全性能會得到很大的提升，但是對應的修改成本比較大，所以我提出了第二點建議，采用輔助定位的方式，只改了部分，最終解決了大部分出現問題的情況。
但是這個方案還可以進一步優化，我的構想是在充電基座底部增加幾組磁鐵線圈，當掃地機器人進入到一定區域之后，利用磁力來修正中心位置使掃地機器人的中心與底座處于同一位置，類似于同心圓，這樣的好處是，如果充電過程中如果有人不小心觸碰掃地機器人導致位置偏移，掃地機器人可以自動回位，這樣保證了充電的可靠性。
目前還有一些設計修改的優化思路還是停留在構想階段，有人也建議我利用測距代替紅外和超聲波的設計，但是個人覺得激光對于光路的設計還有算法方面的修改比較復雜，而且成本相對較高，不能使用很多傳感器來進行布局，所以不太愿意采用這樣的方式。總體來說對于一個智能化的設備，最實用的還是其根本功能，自動清掃，節省人力和時間，同時價格要親民，設計的思路和方向還是應該基于這些方面。
? ? ? （責任編輯：fqj）
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