爬墙机器人

1.功能需求

运动能力
（1）在玻璃和墙壁上移动（是否有玻璃种类、墙壁种类的限制？）
（2）遇到两个垂直面相交最大270度角的情况，可以在两个垂直面之间自主跨越。
（3）可识别单面玻璃窗户的边界。
清洁功能：
（4）配备机械臂，末端安装清洁模块。根据墙面材质的不同，可更换不同的清洁模块。
（5）外置电源模块，通过柔性电缆供电，无需携带电池。
（6）安装有两根安全缆绳，确保清洁机器人不发生跌落的情况。
（7）清洁的污水，通过抽水装置搜集，集中处理，避免二次污染。
（8）电缆和安全绳、清洁液供应管道集成设计，不会造成缆绳缠绕的情况。

人机交互和智能任务规划：
（9）通过手持平板上的客户端，设置多边形清洁区域，自主规划“弓”形路线。
（10）客户端具有清洁任务管理、清洁数据记录、数据云端服务器存储功能。
（11）清洁机器人可一记录某一栋大楼的清洁方案配置，快速实现个性化清洁。
（12）具备学习和记忆功能，由人工遥控机器人完成清洁，清洁机器人会将人的清洁方案记录下来，第二次清洁的时候，自动执行。

2.驱动方式

目前有正压、负压、磁吸附、静电吸附、仿生吸附几种爬墙方式。考虑到玻璃材料特点，电、磁吸附方式不适用，仿生吸附材料价格昂贵需要定期更换，本方案采用正压或者负压方式进行爬墙操作。移动底盘采用多足吸盘式，墙面适应性好。大体结构如下图中的火星蜘蛛，每条腿的末端用负压吸盘模块。

   nasa的火星蜘蛛

3.导航方式

采用GPS、惯导、编码器、视觉相机多种导航方式融合，以下是各个传感器的作用描述

（1）差分GPS模块：提供3cm的三维空间定位精度；
（2）惯导：提供清洁机器人的姿态信息；
（3）编码器;提供清洁机器人的前进距离信息；
（4）视觉相机：进行墙壁、玻璃的边缘检测、障碍物检测；
（5）与IMU协同，提供建图和定位功能。

4.控制器硬件选择

demo的控制板采用开源开发板，节省开支和开发时间。

（1）google的AI视觉套件+arduino电机控制

（2）树莓派3+arduino电机控制

5.人机交互系统

手持终端方式，通过连接清洁机器人的自带wifi，进行任务规划、状态监控和远程控制操作。

6.软件功能原型开发需要的人员

（1）android软件开发人员，或者.net开发人员一名，负责开发客户端、服务器通信；
（2）嵌入式软件工程师一名，负责电机、舵机的控制，传感器驱动、无线通信。
（3）导航算法、控制算法工程师各一名。