機器人吸塵器的工作原理

有些人覺得每週打掃一次公寓或房子就足夠了，但有些人則喜歡更頻繁地清潔。掃地機器人適用於這兩種情況，能夠提供快速且有效率的清潔體驗。這種設備是如何運作的呢？掃地機器人的工作原理依賴幾個關鍵部件：清潔單元、導航系統和驅動機構。這些基本部件是所有掃地機器人的標配，它們的品質決定了在任何房間的清潔效果。下面，我們將詳細介紹掃地機器人的工作原理，包括乾洗和濕洗兩種清潔方式。

機器人導航

該設備的主要部件之一是導航系統。它使機器人能夠輕鬆地在房間內導航。系統的性能決定了吸塵器是否會卡住或迷路，以及它的運作狀況。導航系統會因製造商和型號而異。然而，一些基本的導航系統需求量很大。這些系統包括：

• 雷射;
• 內部感測器（包括陀螺儀）；
• 外部感測器；
• 相機。

每種導航系統都有其自身的優點和缺點，但它們的工作原理基本上相同。那麼，掃地機器人的導航系統是如何運作的呢？

雷射導航被認為是目前最先進的導航技術。許多知名型號都採用這種原理。 小米米家石頭掃地機器人， Neato Botvac Connected，Ecovacs Deebot Ozmo 930 以及其他許多功能。雷射吸塵器的工作原理如下：吸塵器配備了一個特殊的雷射測距儀（雷射雷達），用於確定房間內是否存在特定物體以及與它們的距離。這些數據儲存在設備的內存中，並保存為房間地圖。地圖創建完成後，設備便開始沿著標記好的直線清潔每個房間。返回充電座的原理也相同。

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如果系統基於感測器，其工作原理如下：借助位於機身底部和保險桿中的感測器，掃地機器人可以檢測房間內的任何變化，並自主決定如何繼續清潔。這些所謂的信標協調著設備的移動。

例如，如果設備偵測到路徑上有椅子，它會減速，並在接觸到家具後開始沿著路徑清潔。設備還能偵測地毯或地板上最髒的區域，讓掃地機器人更徹底清潔這些區域。這一切都取決於設備配備的傳感器數量、類型以及處理器處理訊號的速度。每個製造商都會根據具體情況定義設備將執行的動作和操作。

值得單獨討論一下機器人吸塵器中的陀螺儀是什麼，以及它是如何幫助機器人吸塵器在空間中導航的。

陀螺儀是一種特殊的裝置，它能夠感知物體（在本例中為機器人吸塵器）相對於慣性參考系的方向變化。簡單來說，陀螺儀測量吸塵器的加速度和角速度，從而提供其空間座標資訊。更簡單地說，機器人能夠記住它的出發地、目的地以及返回目的地（在本例中，即完成清潔後返回充電座）。

外部感測器本質上與內建感測器的導航原理相同，但它們使用外部設備將房間劃分為特定區域。這使得清潔更加徹底快速。這些感測器也稱為 虛擬牆因為它們限制了吸塵器的移動。

外部感測器的工作原理是什麼？它是一個小型塑膠盒，會發射不可見的紅外線訊號。如果使用信標，則會額外發射兩束紅外線光束，使掃地機器人能夠定位信標。主信標的工作原理是將設備移動到另一個房間，從而停止紅外線訊號的發射。外部感測器的工作原理比信標更簡單。如果機器人偵測到外部感測器，它只需改變方向即可。

一種導航方案是為掃地機器人配備磁條，它能形成所謂的“屏障”，也就是一道虛擬牆，機器人無法越過。下圖清楚地展示了磁條的工作原理：

基於攝影機的導航是如何運作的？大多數情況下，攝影機安裝在掃地機器人的頂部。掃地機器人會採集牆壁和天花板的資料。這種工作原理被廣泛應用於市面上常見的掃地機器人。 iClebo Omega， 新款 iClebo O5，iLife A8旗艦店 iRobot Roomba i7 以及其他。

您可以透過這段影片了解更多關於掃地機器人感測器的資訊：

清潔過程

現在我們來看看掃地機器人的清潔原理。它的主要功能是清除沿途的碎屑和污垢。每款掃地機器人的工作原理都大同小異，不像導航系統那樣種類繁多。乾式吸塵的工作原理如下：兩側的刷子（一個或兩個）會掃除角落、家具底部或踢腳板附近的灰塵、毛髮和污垢，並向中央刷子移動。

主刷（或中央刷）在機器運作中起著至關重要的作用。由於其刷毛結構，它不僅能收集灰塵和污垢，還能收集毛髮。許多人認為，負責吸走所有污垢的馬達才是收集各種顆粒物的關鍵。然而，這是一種誤解。主刷會將所有污垢掃入集塵盒。它的功能就像一把掃帚，污垢進入集塵盒後，會被集塵盒內的氣流壓縮。然後，馬達排出的空氣會經過位於集塵盒內的過濾器，最終排出。過濾器的品質決定了排出空氣的潔淨度。

然而，根據製造商的不同，設備的設計和配置存在一些細微差別。這些差異包括：

1. 主要畫筆及其數量和類型。通常情況下，只有一支畫筆，但有時也會有兩支，例如… iRobot 機器人吸塵器其工作原理如下：當兩個刷子相互旋轉時，鬃毛刷收集寵物毛髮和各種污垢，而橡膠刷則收集較大的碎屑（沙子或麵包屑）。有些型號只有一個橡膠刷或鬃毛刷。
2. 邊刷及其數量。為了加快清潔速度，一些型號在機器左側安裝了額外的邊刷。人們普遍認為，兩個邊刷不如一個有效，因為它們容易將碎屑吹向彼此。但我們認為，兩個邊刷的清潔效果更好。
3. 過濾器及其類型。掃地機器人可配備簡單的布質過濾器和多層HEPA過濾器。後者更受灰塵過敏者的青睞。
4. 容器和馬達功率。容器容積範圍為0.25至1公升，馬達功率範圍為15至65瓦。

值得注意的是，掃地機器人的性能取決於其主刷和吸力。因此，購買時應主要關注這兩個因素。同時，如果您需要 用於清潔寵物毛髮的機器人吸塵器 清潔地毯或毛毯時，吸塵器應配備中央刷頭。清潔光滑地面時，不含渦輪刷頭的吸塵器更合適。

影片評測中清楚地展示了機器人吸塵器的操作圖：

濕式清潔的工作原理是：清潔機器人先收集地板上的灰塵和碎屑（1），然後從專用水箱噴灑液體（2），並用刷子擦洗地板（3）。清潔機器人吸塵器的最後階段是用刮刀將地板上的污水吸出並吸入水箱（4）。 洗地機器人吸塵器 這種方法不實用，製造商也不建議用它來清潔地毯、複合地板和實木地板。

想了解清潔機器人的工作原理，請觀看影片：

還有一個組合式的 乾濕兩用機器人吸塵器該設備的工作原理是利用超細纖維布（連接在設備底部）清潔光滑表面，而地毯則使用主刷或渦輪刷進行清潔。

在這種情況下，首先進行乾洗（機器人會覆蓋所有可清潔的表面）。然後，安裝濕洗組件，用抹布潤濕（或加滿水箱），並啟動機器人。濕洗過程中，應限制機器人清潔地毯和木地板，以免造成損壞。為此，可在需要清潔的區域安裝虛擬牆、信標或磁帶。較新的型號可讓您直接在應用程式中透過地圖限制清潔區域。

返回基地

掃地機器人使用電池供電。在最便宜的型號中，如果電池電量不足，它會自動關機，需要手動充電。為了避免這種情況，大多數型號會在電池電量達到一定水平時自動搜尋充電底座。搜尋過程如下：位於前保險桿上的感測器會偵測底座發出的紅外線光束。一旦偵測到底座，掃地機器人就會開始向底座移動並返回充電座。

值得注意的是，使用雷射或攝影機導航的機器人會將基地位置儲存在記憶體中。因此，清潔完成後，它們會利用記憶體中儲存的地圖找到基地。

這就是為什麼你不應該手動將已關閉的機器人從底座移動到所需的房間，因為吸塵器在清潔後可能不會返回底座（因為它不記得它離開時的位置）。

我們已經介紹了掃地機器人的工作原理，包括乾濕兩用和乾濕混合清潔模式。如您所見，該設備的功能已經相當先進；它可以自主、高效且相對快速地清除灰塵和碎屑！