AI 智能扫地机器人项目规划书

AI 智能扫地机器人项目规划书

一、项目概述

本项目致力于打造一款融合先进 AI 技术的智能扫地机器人，不仅能实现高效的地面清洁，还能通过 AI 算法不断学习和适应复杂的家居环境，为用户提供更加智能、便捷的清洁体验。

二、技术架构

（一）硬件架构

1. 主控单元
   • 高性能芯片：选用英伟达 Jetson Xavier NX，具备强大的 AI 运算能力，能够实时处理大量传感器数据并运行复杂的 AI 算法，确保机器人对环境做出快速、准确的响应。
   • 协处理器：搭配如 ARM Cortex - M 系列的微控制器，辅助处理一些实时性要求高但运算量相对较小的任务，如电机控制、传感器数据采集的初步处理等，减轻主芯片负担，提高整体系统效率。
2. 电源模块
   • 电池：采用高容量、高能量密度的锂电池组，如 18650 三元锂电池组，提供稳定且持久的电力供应，以满足机器人长时间清洁作业需求。
   • 充电管理电路：利用专用充电管理芯片，如 TI 的 BQ25895，实现对电池的智能充电管理，包括过充、过放、过流保护，有效延长电池使用寿命。
   • 电源转换电路：通过 DC - DC 转换芯片，将电池电压转换为各模块所需的不同电压值，如 12V 给电机供电，5V 和 3.3V 为传感器、主控芯片等其他模块供电。
3. 传感器模块
   • 激光雷达：采用禾赛科技的 Pandar40P 等高性能激光雷达，能够快速、精确地扫描周围环境，获取三维空间信息，为地图构建和路径规划提供基础数据。
   • 视觉传感器：配备多个高清摄像头，如索尼 IMX307，用于视觉识别和环境感知。前置摄像头用于识别前方障碍物和清洁区域，底部摄像头可辅助定位和检测地面状况。结合 AI 视觉算法，可识别不同类型的垃圾、家具等物体。
   • 红外传感器：在机器人周边合理分布红外传感器，如夏普 GP2Y0A21YK0F，用于近距离检测障碍物，补充激光雷达和视觉传感器的检测盲区，避免碰撞。
   • 悬崖传感器：安装在机器人底部边缘，使用红外或光电悬崖传感器，如 TCRT5000，实时检测前方是否存在落差，防止机器人跌落造成损坏。
   • 超声波传感器：布置多个超声波传感器，如 HC - SR04，用于检测较远距离的障碍物，与其他传感器数据融合，提高环境感知的准确性。
   • 灰尘传感器：选用夏普 GP2Y1010AU0F 等灰尘传感器，实时检测地面灰尘浓度，以便机器人针对性地加强清洁。
4. 驱动模块
   • 驱动电机：采用高性能直流无刷电机，配合电机驱动芯片