基于行为的智能吸尘机器人设计

　　自主吸尘机器人(AutonomollsCleaningRobot，ACR)又称为清洁机器人或智能吸尘器，是移动式智能机器人进人家庭的一个典型应用。

　　其结合了机器人和吸尘器的核心技术，能在无人看守情况下轻松地完成实现家庭、宾馆、写字楼等室内环境的全自动清洁。集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。吸尘机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于20世纪80年代，他是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题。目前国内外在吸尘机器人研究开发方面已取得一定的成果，并有成品上市。虽然自主吸尘机器人已经形成产品并推向了市场，但其性能还有待进一步提高。

　　l 基于行为

　　Rodney Brooks在1986年发表的论文中提到的包容式结构表明了基于行为的编程方法的正式起源。包容式结构：在进化过程中，人类永远不会丧失比较低级的和原始的大脑工程，而高级功能则在此基础上进行添加，因此在每个人的大脑内部都保留有类似于爬行动物的低级意识残余。与此类似，采用基于行为的方法需要为机器人设计一系列简单行为(所谓的行为也就是通过感知信息控制执行过程的算法)，这些行为相互协调和协作，产生所需求的机器人整体行为。系统的行为并不是完全确定的，而是包含了很多随机的东西。执行过程并不十分稳定，但系统的整体行为是非常稳定的。基于行为的机器人将尽可能地将传感器信息同执行过程直接连接。具有很强的反射性：只要机器人对相关环境做出了判断，就立即采取行动。一有信息就立即据此动作。

　　2行为设计

　　行为分为2种类型：伺服行为和弹道式行为。伺服行为采用反馈控制环作为他的控制单元。弹道式行为，自始至终都会按照预先没定好的模式运行。弹道式行为的整体规划过程同实现程序代码密切相关，执行过程中的环境变化或者行为初始化过程中的任何微小错误(如噪声假信号所导致的误操作)，都会给机器人带来麻烦，导致彻底失效。伺服行为具有良好的抗噪声能力，对工作过程中的其他微小故障也具有较强的容错性。本文的行为采用有限状态机(Finite state Machine，FSM)使能够更方便地理解系统工作过程，从而可以容易地编写系统实现代码。

　　2.1 巡航行为

　　巡航行为是最基本也是机器人最常使用的行为。该行为使2个驱动电动机输出相同的转速，机器人近似直线的向前方运动，直到其他行为触发，当其他行为运行结束时，将又回复到巡航行为。

　　2.2 沿墙行走行为

　　沿墙行走行为能够帮助机器人在障碍物之间搜索路径。特别是对于多个房间的环境来说，在门的附近进行一小段沿墙行走行为将使机器人更有机会进入其他的房间，所以机器人在遇到障碍物时，隔一段时间需要进行一小段沿墙行走行为。如图1所示：