盡管流行科幻節目中的許多可視化小工具已經成為現實，例如移動通信、無人駕駛車輛和克隆，但如今的家庭和辦公室中卻奇怪地缺少機器人助手。毫無疑問，許多房主會抓住機會將重復的雜務交給愿意的機器人。

　　可以提出很多家用機器人的應用，但市場就緒的產品遲遲沒有出現。造成這種情況的原因可能是沒有充分定義客戶要求，或者沒有達到可負擔性和功能之間可接受的平衡。隨著處理能力的價格持續下降，這種情況開始發生變化。此外，作為小型、低成本的計算機板，例如 CircuitCo Beagle Board或者 Arduino 板已經被廣泛使用，世界各地的機器人制造商社區能夠吸引更多有智慧的人，從而創造條件來生產合適的平臺，在消費市場上具有商業意義。

　　事實上，第一批家用自主機器人已經問世：價格不菲?，F在可以將諸如吸塵地板和割草之類的雜務交給能夠在整個房間或草坪上導航以清潔或割草整個區域的機器?，F在可以以 200 美元左右的價格購買小型機器人吸塵器，而機器人割草機是市場上較新的產品，價格約為 1200 美元或更低。

　　愛好機器人展示了前進的道路

　　用于愛好建設者的機器人套件是市售的，例如 Parallax ActivityBot，并且使機器人能夠完成諸如吸塵或割草之類的家務所需的引導技術得到了很好的開發和理解。這些在機器人設計競賽中得到了磨練，例如自 1991 年開始舉辦的年度名古屋國際微型機器人迷宮競賽 （MAZE）。

　　ActivityBot 是一個基本的教育機器人，搭載各種技術，包括電力電子、處理和傳感。

　　沿著線迷宮的算法可以基于兩個簡單規則之一。對于基本迷宮，假設沒有循環，無論是右手規則還是左手規則，都將保證成功。右手法則總是優先考慮右轉而不是直行或左轉。如果沒有右轉選項，右手法則將始終直行而不是左轉。相反，左手規則更喜歡左轉或直行而不是右轉。

　　機器人可以使用紅外傳感器陣列檢測要遵循的線路，這些傳感器將紅外（或可見光）照射到地板上并監控反射。紅外反射光學傳感器，例如Vishay TCND5000可能用過了。將傳感器串聯布置在機器人的底盤上，可以通過使用簡單的邏輯來準確檢測左、右或死點位置，例如假設從白色地板反射的光產生高傳感器輸出，而從暗線導致低輸出。當輸出發生變化時，可以檢測到線迷宮中的 T 形接頭，以便所有傳感器同時指示看到黑色。類似地，如果左側傳感器指示黑色而右側指示白色，則可以檢測到左轉或右轉，反之亦然。所有檢測到白色的傳感器都表示死路。假設底盤有獨立驅動的輪子，左側和右側電機的相對速度可以根據檢測到的模式進行調整，

　　盡管迷宮競賽有助于加速機器人運動控制的發展，但簡單的路線跟蹤并不適合真空吸塵器或割草機等商業設備。需要不同的位置感應策略。

　　從挑戰到家務

　　一個完善的機器人真空吸塵器系列使用光學中斷來檢測事件，例如到達墻壁或臺階頂部，或檢測設備何時被拾起，因此應該關閉。光學傳感器安裝在機器前緣的傳感器條中。這些傳感器可以包含分立的發射器和檢測器，也可以是集成類型，例如Omron EE-SX-3070微型光電傳感器，包括發射器和光電探測器元件，內置放大器和溫度補償。傳感器條有一個模制保險杠，該保險杠包含一個光束阻擋器，當保險杠與墻壁接觸時偏轉時，該光束阻擋器在發射器和檢測器之間移動以中斷光束。就 EE-SX-3070 而言，當光電探測器變暗時，其輸出為 ON。作為替代部件，EE-SX-4070 在檢測器點亮時提供 ON 輸出。機器人控制器可以使用產生的信號作為已經到達房間邊緣的指示，并且可以指示從動輪改變方向。

　　類似的光學傳感器或微型開關可用于檢測機器何時被拾起，當機器從地板上抬起時車輪在其外殼中下降時激活。

　　對于樓梯檢測，通過測量光學反射來感應地板的接近度。Vishay TCND5000 反射式光學傳感器等傳感器是合適的。TCND5000 是一款 6 mm x 4.3 mm 的表面貼裝器件，在不包括可見光的封裝中，在光電探測器旁邊安裝了一個紅外發射器。它可以檢測2毫米至25毫米范圍內的接近度。

　　在機器人真空應用中，這種類型的傳感器以朝下的方向安裝在機器邊緣的傳感器條中，當反射信號突然變弱或不再檢測到時，發出已到達樓梯的信號。

　　使用紅外線或超聲波距離測量可以實現更復雜的非接觸式墻壁感應?；诩t外線的測距傳感器，例如Sharp GP2Y0A51SK0F產生與反射到內置探測器上的紅外信號強度成比例的模擬電壓。該傳感器能夠測量 2 厘米至 15 厘米的距離，通過使用三角測量方法計算距離，最大限度地減少檢測表面的反射率對測量精度的影響。紅外發射器、檢測器和信號處理電路都集成在 27.0 mm × 10.8 mm × 12.0 mm 封裝內（圖 ）。該傳感器提供快速啟動，在 5.0 ms 內產生第一個穩定的輸出測量。對應于 15 cm 的電壓和對應于 2 cm 的電壓之間的典型輸出差異為 1.65 V。

　　圖 ：Sharp GP2Y0A51SK0F 集成了生成與測量距離成比例的模擬輸出電壓所需的電路。

　　在適用于機器人引導的其他非接觸式傳感技術中，已經提出了使用超聲波傳感的距離測量。接近感應模塊，例如Parallax PING）））? 28015超聲波距離傳感器發出超聲波“啁啾”并產生一個輸出脈沖，當接收到回波時終止。該脈沖的持續時間表示到最近反射面的距離（圖 ）。在外殼的前部、后部和側面放置多個超聲波傳感模塊，使機器人能夠檢測其相對于障礙物的位置，而不會損壞設備或家居裝飾品或家具。

　　圖 ：使用超聲波傳感模塊進行距離測量。

　　正如迷宮機器人“學習”它所跟隨的迷宮一樣，機器人真空吸塵器能夠繪制出它們需要清潔的地面空間。通過映射，機器人能夠返回其擴展塢，例如，當集塵器上的傳感器發出信號表明它必須清空時，或者當電池充電狀態傳感器表明需要充電時。當準備好恢復運行時，機器人可以返回其最后的工作位置以繼續。

　　讓我們到外面去

　　機器人割草機必須應對一組不同的操作條件。通常沒有方便的墻壁或其他反射面來指示工作區域的界限。取而代之的是，一根電線被埋在或釘在草坪的周圍。驅動電路在邊界線上傳輸信號，該信號可以是射頻或音頻信號，安裝在割草機上的無線電接收器、麥克風或感應傳感器等傳感器可以檢測設備何時到達邊界。割草機通常會在鐵絲網區域內隨機移動，以切割比預先選擇的切割長度更長的任何草。安全切斷在此類應用中至關重要，包括用于避免碰撞的接近傳感器和用于檢測裝置何時被拾起或可能意外倒置的傳感器。

　　市場起飛？

　　隨著經濟實惠的機器人開始出現在消費者應用中，下一個發展前沿可能是機載機器人。Parallax Inc. 除了提供半導體和組件系列外，還提供教育套件，在市場上有許多飛行機器人套件，并正在推廣無人機系統 （UAS） 教育計劃。這旨在培養多個學科的專業知識，例如軟件設計、電機控制、包括 GPS 在內的電子設計以及加速度計和陀螺儀的使用，以及更廣泛的問題，例如負責任的飛行。潛在的應用可能包括緊急服務的救援援助，或玩具、新型花園照明或航空攝影等消費者應用。

　　會走路、會說話的機器人個人助理在一段時間內可能仍然是科幻幻想或昂貴研究項目的主題。然而，在成熟、可靠且價格合理的高性能處理器和傳感器等技術的支持下，家用機器人的時代已經開始。