吸尘机器人又称或清洁机器人或自动吸尘器或智能吸尘器，它是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题，但是难度极大。比如日本日立自上世纪八十年代后期便开始研发，至今尚未有成熟的产品面世；其它日本松下、韩国三星、LG、HanoolRobotics、瑞典伊莱克斯、荷兰飞利浦、德国Karcher、英国Dyson、澳大利亚Floorbotics、美国Eureka及iRobot、EvolutionRobotic、台湾联腾电子等公司均在或曾积极开发并提供了一些样品或小批量产品。有的如玩具般在房间内随机移动（如iRobot的Roomba——严格地讲，Roomba是一种急功近利的产品，它更像是玩具而非成熟的产品，虽然非常畅销，但普遍不被开发吸尘机器人的同行看重，即便如此，它还能被《时代》周刊评为2002年度全球最佳发明，最近台湾联腾电子也推出了同它类似的产品。），有的能在单个房间内较简单地以一定的路线移动（不能100％走遍）并能自动充电（如伊莱克斯的Trilobite），有的还能在垃圾回收站清理掉内部垃圾（如karcher），有的计划在近几年上市（如日立、三星、LG等），有的热了一阵但最近没有了消息（如松下、Eureka等），有的已经放弃（如Dyson）。其它还有一些公司或团队也正热衷于开发这个产品，不一一列举，美国甚至有这方面的比赛（参见：www.botlanta.org/rally2000/scores.html；www.botlanta.org/rally2001/scores.html；www.botlanta.org/rally2002/scores.html；www.botlanta.org/rally2003/scores.html；www.botlanta.org/rally2004/scores.html）。至于国内，哈工大曾经与海尔合作从事这个项目的开发，但由于种种因素的限制，项目失败了；目前，苏州泰怡凯与浙江大学仍在合作研制，但进展缓慢；珠海德豪润达也开始涉及这个领域，但困难重重。
作为一种令人满意的智能吸尘机器人它应当具有能自动并彻底清洁家庭或办公室中它能走得到的地面的功能——不需要人弯着腰操作；不需要人拖着电线移来移去；不需要人把它拆开把累积在内部的垃圾倾倒出来；不需要人在旁边忍受它的噪音，需要的只是人们一次性设定它的工作方式：一次性工作还是每天工作一次、还是隔天工作、还是三天或隔几天工作一次，每次工作在什么时刻，其余人们便不用管它（当然人们也可把它当作普通吸尘器使用——插上导管清洁如床或茶几底下等它走不进的地方）。它能自动充电、自动把内部垃圾传送到一个大容量垃圾箱中去。同时它还很安全：不会有触电危险、不会撞坏东西、不会被撞坏、不会跌落至楼梯下、也不会走得太远而消失得无影踪，更重要的：作为一种家用电器而非奢侈品，它的价格不会太贵，普通家庭完全买得起。
事实上，虽然有一些公司推出了一些样品或产品，但却不能达到上述满意程度：清洁效果不佳，功能完全没有达到，价格更是不能让人接受。因此均只能算是早期产品或称第一代产品。
作为一位优秀的程序员和硬件工程师，我在十五年前便涉足这个领域，立足于编制最佳的控制程序并最大限度地控制成本、提高效率、增强功能等设计理念，经过长期的探索和反复修改终于设计出与其它吸尘机器人形态和性能均不一致的新一代产品模式。同时一些独特的构思使我独树一帜，能在这个项目上拥有多项具有原始创新性的自主知识产权。可以说目前无论是软件设计还是硬件设计我都走在了世界同行前列，具体反映在下述特点上：
1）遍历：无论是何种相对平坦的形状复杂、障碍物繁多的房间，无论是何种面积大小的套房，它能走遍它走得到的地方，不留死角，而且重复线路很少。该程序主体已基本调试完毕，可在电脑上模拟演示。从资料上看国外公司的吸尘机器人只能处理单个的房间以及处理一些简单的障碍物。在吸尘机器人项目中，路径规划控制程序的开发可以说难度最大，而且化的时间也较长，比如日立尽管目前已搭出了模型，但仍宣称需三年时间完善控制程序。通过查阅各公司的资料，以及与国外同行的一些交流，我能确定我的控制程序是最好的。
2）行走方式独特：我发明了一种新的机器人行走机构（专利申请号03112949.8——已申请PCT或03220318.7——已获授权）。机器人不用转弯也无时间停顿即可直接向前或向后或向左或向右移动，对于在房间中绕着房间边界或障碍物移动的吸尘机器人来说，这个改进十分重要，它极大地缩短了机器人的行走时间，提高了行走效率与行走的可靠性（在它需要走直线时，比传统的机器人走得直），又极大地降低了成本和能耗，还便于控制。这种替代传统轮式机器人行走机构的新方式对整个机器人移动技术的提高有很大的意义（本来能实现三自由度移动就是机器人领域的一个难题，为了解决这个难题，人们设计了一些较复杂的机械机构并用较复杂的方式控制它）。而国外的吸尘机器人普遍采用传统的左右轮驱动加上万向轮辅助支撑的二自由度移动方式，它在向左或右运动时需有一个转弯的过程，耗时又耗能。正因为如此，我设计的行走机构完全称得上吸尘机器人项目中具有重要意义的突破，必将成为此项目今后的标准技术。
3）结构独特：我为吸尘器发明了一种新的气流运行装置（专利申请号03132397.9），它能将吸尘电机排出的气流返回机器人底部，把吸尘器传统的单一吸尘模式改为吸和吹的统一方式，吸力更大并且噪音较小，同时该装置具有能将吸尘器内局部气流逆转的功能，在需排尘时可自动将机器人内部垃圾逆向吹出、吹进与充电座子做在一起的大容量垃圾箱中。与它配套的自动垃圾箱（专利申请号200310106456.8）结构简单，容量较大，成本低，机器人与它对接方式简单可靠。国外吸尘机器人中，Karcher和日立均设计有自动垃圾箱，但需在垃圾箱内安装一大功率吸尘电机，整个垃圾箱相当于另一台吸尘器，并且该吸尘电机及其附属设施占据了垃圾箱内很大的体积，而我的设计是靠机器人吸尘所用的吸尘电机将垃圾吹进垃圾箱的，垃圾箱部分除了充电设施外并无其它电子设施。该垃圾箱的垃圾容器可设计为半年或一年或更长时间才需更换或清理一次垃圾。
4）传感器技术独特：传感器是机器人的重要组成部分，主要用于检测障碍物、移动中纠偏和定位，其成本在整个机器人中占的比重也较大。我经过多种方案的比较和筛选，最后发明了一种简单传感器作为它的接触型传感器（专利申请号200410014461.0），它具有成本低廉、加工工艺简单、安装方便、覆盖范围大（全接触面）、不怕碰撞等特点，它相当于机器人的廉价的皮肤，这也是我对整个机器人领域中传感器技术的一项突破。对于传统非接触型传感器，我也作了有意义的改进（专利申请号200410014702.1），可达到安装数量尽可能少，盲区尽可能小的目的。国外吸尘机器人传感器使用上或多或少还是存在一些问题：比如传感器安装数量较多、接触型和非接触型盲区问题、防撞击设计问题等等。
5）高效低价：基于它的行走机构，行走电机可采用普通直流电机，而不必像其它机器人那样采用昂贵的步进电机及电机驱动模块。同时它所采用的接触型障碍物传感器、它涉及的非接触型传感器的安装方式和数量，均大幅度降低了成本，比其它主流的吸尘机器人，每台直接成本起码低20美元。国外几种成品从宣布的售价看，均在1500-3000美元之间，而我的成本低于100美元，适宜大众化，市场化。同时，由于独特的控制程序和独特的行走机构，我设计的机器人是所有吸尘机器人中效率最高的：针对同样宽度（25厘米）的机器人，如果以同样的速度行进（每秒20厘米），清扫一间15平方米（可清扫面积）的房间，最不被看好但目前又最畅销的Roomba一类的机器人约需40分钟，其它主流机器人约需15分钟——能不能走遍还是个问题，我的仅需8分钟左右——不仅能全部走遍，而且能最大限度地节省能源，延长电池的寿命，真正的价廉物美。
张张周新
icbc3@public1.wx.js.cn
86－510－8620360
86－510－6802264（O）
