一、总体设计
安防清洁机器人的总体设计思绪：
总控制局部：采意图法半导体公司的STM32芯片。具有高性能，低本钱，低功耗等特性。
驱动电机局部：采用BTS7960芯片驱动电机，具有较大过载电流，不易烧毁经久耐用。
驱动涡流吸尘局部：涡流吸尘局部对PWM控制请求低，运用市面上常见的L298N模块供电。价钱低廉运用便当耐久。
传感器局部：主要运用超声波模块停止避障，运用红外对管避免高处跌落，并运用人体红外模块停止对家财富平安探测，运用GSM模块对异常状况停止报警，火焰报警模块能有效探测家中某处小型火灾。
二、主控局部
一个性能优秀的清洁机器人必然与它的主控芯片有关，安防清洁机器人在运转时需求处置大量不同地形，并完成最优化道路的既定，所以处置器需求极端强大的性能，并且还需求处置红外防跌落，火焰报警等模块信息，综合以上请求选定意法半导体公司的STM32作为安防清洁机器人的主控板。
三、电机驱动局部
安防清洁机器人采用完整集成的大电流BTS7970芯片作为主驱动芯片，主要具有死区时间短，避免过热，过压，欠压，过流和短路维护，低静态电流等功用。
电机采用全桥MOS管驱动，使清洁机器人具有极快的的刹车和启动，灵敏的转向。、驱动电路采用芯片隔离，能避免因突发缘由而烧毁主控板。以下是电路图和PCB规划图
四、避障采集局部
安防清洁机器人避障采用超声波远程测距提早定位；红外传感器近间隔准确定位；触动开关防撞作为机器人的主要避障传感器。
（一）超声波远程提早测距定位
主要运用三个超声波模块对前方180°的障碍物停止全面提早扫描，相似于生物界中的蝙蝠捕食昆虫的定位办法，经过发射器依次不时地发射超声波，再由接纳端接纳反应回来的超声波，经过芯片内部自带的时钟计算时间差，再在芯片内部绘制出前方障碍物的位置。运用超声波模块的优势在于非常的价钱低廉，固然存在一定的盲区，但是三个超声波互相互补简直能掩盖一切盲区。
（二）红外近间隔准确丈量
安防清洁机器人采用的超声波模块关于近间隔的障碍物判别存在一定的误差，所以采用红外传感器模块对超声波模块停止一定的修正，该模块是一种集发射和接纳于一体的光电传感器，当发射管将调制过后的红外线发射，接纳管对接纳的光停止解调接纳，可以精确判别近间隔的障碍物，并且检测障碍物的的间隔精度均能够经过电位计停止调理。
五、吸尘模块局部
吸尘模块作为吸尘机器人的主体局部，吸尘局部主要由吸尘风扇和滤尘局部组成，吸尘风扇采用离心蜗道吸尘，扇叶采用了阿基米德螺线，离心风机极大的降低了噪音，离心蜗道吸尘相关于普通风扇吸尘具有愈加优越的性能，蜗道吸尘愈加的节能，增加了机器人的续航才能。滤尘局部主要由箱体和滤尘网构成。
六、途径规划局部
途径规划是目前清洁机器人最主要所面临的问题，依据市场调研得到的目前市面上人们关于清洁机器人最懊恼的就是每个家庭的环境不同，市面上的大多数清洁机器人容易在一个中央原地打转。途径规划也是目前程序前沿的一个中心问题之一。目前途径规划关于系统的主要请求是：
1.在不同地图中寻觅最适宜挪动间隔最短的途径，尽量减少反复的地域。
2.保证不与地图中的任何障碍物发作碰撞，并保证障碍物边缘地段的打扫。
3.防止不同的家具对传感器感知环境模型形成不可预知的影响。
4.经过最优算法，肯定最佳打扫道路，并保证不会在一些特殊角落堕入死循环状态。
目前清洁机器人的提高化，遍历途径也呈现了越来越多的算法，遍历途径规划是指机器人依据传感器所探知的四周环境，依照最优化途径在起始点和终点之间规划处一条可以掩盖地图上除去障碍物以外的一切地域。
以下是目前比拟前沿的几种规划道路的算法：
（1）人工势场法。人工势场法是机器人导航中提出的一种虚拟规划法，原理是将清洁机器人假象成一种在势场中的运动，这种算法运用在清洁机器人这里时能有效的进步清洁机器人的清洁效率。但当遇到复杂的地形时容易产生死锁现象，目前市面上比拟高端的清洁机器人采用的就是这种算法。不过，该算法的确是目前效率较高的算法。
（2）栅格法。栅格法采用的是几何的办法来打扫，将机器人假象为一个点，将需求打扫的空间划分为一格一格划一的栅格。。此算法简单易学，容易在很多单片机内完成。但是此算法效率不高，且栅格大小确实定直接影响效率和掩盖率。家庭的不同大小所需的栅格大小也不尽相同，形成了不同家庭运用效果的不同。
（3）人工智能法。人工智能法是目前最抢手的算法。该算法基于含糊逻辑，人工神经网络，遗传算法来处理目前清洁机器人的途径规划问题。该算法是最有可能成为以后清洁机器人规划道路的主流算法。但是目前该算法任然具有很大的缺乏，而且系统过于复杂关于主控芯片的请求也比拟高，就目前的人工智能算法效率普遍也较低。
前面讨论的几种途径规划算法关于单片机而言照旧太过苛刻，经过对单片机的实践应用，最后提出了以下四种遍历方式：内螺旋式，往复式，椭圆式，随机式。经过实验，得出结论往复式是最合适本机器人的算法。
七、安防局部
安防清洁机器人相关于目前市面上的清洁机器人最大的优势就在于在普通清洁机器人的根底上添加了安防功用。应用了清洁机器人的挪动不可预测性，为安防提供根底。目前普通安防都是固定于一个中央的，当小偷或其它歹徒有认识的避开装置了防卫的中央，普通的防卫系统基本不能发现家中的偷窃等行为。而清洁机器人工作的最佳时间点正是主人家不在家或者睡觉这种小偷容易光临的时分，行走著的机器人关于家庭不该呈现人时的监控简直没死角。所以在安防清洁机器人相关于普通的安防愈加有优势。当火灾才发作一点点苗头时，就很容易被安防清洁机器人发现。从苗头上就能发现风险，防止过大的损失。所以清洁机器人相关于目前普通的安防设备火灾报警设备具有更大的优势，完成一机多功用。
八、结论和后期开展
在将来几年中，全智能清洁机器人必将提高，将人们从大量的家庭清洁中解放出来，而且目前都是单一产品，一机多用的理念也不得人心，安防清洁机器人不只具备目前市面上清洁机器人的特性，更是应用清洁机器人的不时挪动性将安防功用做得比普通安防愈加出色。将来清洁机器人的提高必将带动途径规划算法的开展，而多功用性复合清洁机器人必将更有优势。并且本安防清洁机器人中心控制板还有很多闲暇资源尚未运用，置信在不久的未来还能够在原有根底上开发出更多家庭适用型功用
