优秀“小帮手”炼成记

毛虫变蝴蝶

清扫

实验

扫地

机器人

垃圾

豆宝

障碍物

工作效率

模式

颗粒

优秀“小帮手”炼成记

——关于影响扫地机器人工作效率因素的研究

一、研究起因
暑假，老妈说我要承包一项家务劳动，经过跟老妈协商，我决定承包清扫地面的工作。扫地可是个体力活，干了几天，我觉得这活真是太累了。突然，我灵机一动，想起了我家的“豆宝”——我给我家扫地机器人取的名字。豆宝不是在二楼闲置着吗？对，请它来帮忙！我是不是很机智？嘿嘿……可是，我对扫地机器人的性能不了解，怎么使用扫地机器人更高效呢？

二、研究方法
调查、对比实验法、观察法、统计

三、研究目的
随着科技的发展，人民生活水平的提高，智能化家电正在走进千家万户。扫地机器人早已不是稀罕物了，面对快节奏的现代都市生活，它被越来越多的家庭所接受，解放了人们的双手，成为家庭卫生清洁的神器和新宠。但在使用过程中，我们也发现，由于人们对于扫地机器人工作原理不尽了解，有时候工作效率不是很高，未达到理想的清扫效果。在清扫过程中，不同的垃圾、不同的环境、不同的模式等等因素可能会影响其工作效率。弄清楚影响扫地机器人工作效率的因素，对于我们提高扫地机器人的使用效率，提高人们的生活质量有着一定的帮助。

我家的扫地机器人型号是科沃斯家用DV35，本实验将以此型号为例，进行扫地机器人扫吸功能工作效率的研究。

四、调查研究
科沃斯DV35扫地机器人（以下简称豆宝）拥有Smart Eye2.0视觉导航、蓝鲸清洁系统2.0扫拖一体以及App智控等科技。其工作原理是：对房间大小的整体记录与扫描，通过对环境的熟悉，扫地机器人的微电脑会在内部形成房间的定置图，来根据当前的位置，制订相应的工作计划。扫地机器人通过转动圆圆的身体来调节方向，通过视觉导航系统准确定位，判断前方垃圾，并规避障碍物。前脸的刷子高速转动，将垃圾扫入收集箱。

五、实验研究
【研究思路】
关于扫地机器人的工作效率，我提出了三个方面的问题：
（一）在生活中，家庭日常所产生的垃圾种类繁多，大小、材质、数量都不同，垃圾有哪些因素会对豆宝的工作效率产生影响呢？

（二）每个家庭中，家具数量不同，摆放不同，地面的情况等场地因素都对扫地机器人的智能化提出更高的要求。那么，扫地机器人的智能化程度如何？
（三）科沃斯DV35扫地机器人分为三种不同的清扫模式。在每种模式下，同等在2.35米*2.7米的房间地面，怎样的线路比较高效？通过这些问题，我设计了如下的八个实验：

【控制变量】
为了使对比实验更加公平、实验结果更加精确，我把小书房的家具物品全部清空（长2.7m，宽2.35m的长方形场地，地面是复合地板），所有实验全部固定在这里进行，保证场地参数不变。在地面选取16个均匀分布的点位，用于摆放垃圾素材。每项实验进行三次，每次实验完毕都需要对豆宝进行清理。

（一）垃圾因素对扫地机器人工作效率的影响
1． 实验一：垃圾的材质对扫地机器人工作效率的影响
　　日常家庭垃圾各种各样。有的软，有的硬，有的重，有的轻，有的颗粒状，有的块状，有的片状，有的是团团，针对这些形态和材质不同的垃圾，它的清扫效率会有不同吗？
1.1实验材料
一平方厘米小纸片、瓜子壳、米粒、乐高颗粒、泡沫颗粒、头发丝、絮状纤维各16*3份、手机（秒表）。
1.2实验过程
（1）每次实验分别在16个点位放置一种材质的垃圾（如下图），实验开始，用手机秒表计时。
（2）豆宝开始按照弓形线路来回清扫，直到豆宝经过房间内所有地面，即清扫完毕，计算时间，并清点目光所见的剩余垃圾数，再检查收集箱，清点那些已清扫但却粘附在滚刷上未被吸入收集箱的垃圾数。
（3）同一种材质的垃圾实验三次，取平均值。

（4）在完成一种材质实验之后，用同样方法替换不同材质的垃圾继续实验。

（图为絮状纤维实验，其他材质实验点位相同，仅材料替换）

1.3实验记录

　　数据有点多，为了便于查看，我把清扫用时和剩余垃圾（含未清扫垃圾和未收集垃圾）分别做成柱状分布图，如下：

1.4实验结果分析
（1）从清洁程度来看，絮状纤维最佳，其次是泡沫颗粒和米粒、头发，乐高颗粒清扫效果最差，瓜子壳倒数第二；
（2）从清扫速度来看，除了乐高颗粒清扫时因为被滚刷缠绕了8次之外，其余材质的垃圾清扫速度差别不大；
（3）从不同材质来看，轻、软的材质如絮状纤维、头发丝、泡沫颗粒等相对较容易清扫，特别是絮状纤维效果理想；而重、硬的材质如乐高颗粒、瓜子壳等较难清扫。原来，豆宝还是个“吃软怕硬”的家伙；
（4）从不同形态对比，依次是絮状、片状、丝状和小颗粒垃圾，这些相对比较容易清扫，而块状的垃圾相对比较难清扫。

2．实验二：垃圾的大小对扫地机器人工作效率的影响
2.1实验材料
芝麻粒、米粒、绿豆、莲子各16*3颗，手机（秒表）。
2.2实验过程
（1） 在16个点位分别放置不同大小的垃圾进行实验。选择了在材质上基本质地比较相近，清扫难易程度居中，但大小有明显区别的四种材料：芝麻粒、米粒、绿豆和莲子。
（2） 豆宝根据弓形线路进行清扫，清扫完地面为清扫完毕。
（3） 分别计算所用时长，清点剩余未清扫垃圾数和未收集垃圾数。
（4） 每种垃圾实验三次，取平均值。
2.3实验记录

2.4实验结果分析
（1）从清扫用时来看，垃圾体型大小对清扫时间影响不大。相对而言，米粒最快，其他差别很小。考虑可能与米粒的瘦长体型有关。
（2）从清洁角度来看，体型最小的芝麻剩余垃圾最少，体型最大的莲子剩余垃圾最多，清扫效果最差。
（3）从收集情况来看，芝麻和米粒等太小的粒状垃圾反而不易吸入收集箱，容易粘在滚刷上。

（二）场地环境因素对扫地机器人工作效率的影响
3.实验三：障碍物的数量对扫地机器人的影响
　　不同的家庭，有着不同数量的家具和摆设。有的家庭比较空旷，有的家庭家具比较多，豆宝在清扫过程中需要避开障碍物，那障碍物的多少对扫地机器人的工作效率会受影响吗？豆宝的智能程度如何？
3.1实验材料
障碍物（四脚椅子）4张，泡沫颗粒16*15颗，手机（秒表）
3.2实验过程
（1） 场地不变，在房间内相应位置依次摆放上不同数量的四脚椅子作为障碍物（如下图），豆宝需绕开障碍物。垃圾摆放在障碍物之外的空地，确保豆宝能清扫到。
（2） 豆宝还是蛮聪明的，还是采用弓形线路，它会机智地避开障碍物，但是会绕着凳脚转，这样会影响其速度。清扫完全屋为实验结束。
（3） 计算时长以及剩余垃圾数和未收集垃圾数。
（4） 每次实验重复三次，取平均值。

3.3实验记录

3.4实验结果分析
A.从清洁角度来看，剩余垃圾数和未收集垃圾数差别并不大，障碍物的多少对清洁效果影响较小。
B.从速度角度来看，在同一清扫模式下，障碍物多的情况下相对清扫时间稍长一点。
C.为了躲避障碍物，机器人需要不停地调整方向，有时难免发生碰撞，所以，越空旷的场地清扫效果自然越好了。

4．实验四：障碍物的排列对扫地机器人工作效率的影响

有时，我们会发现，有的家庭东西摆放整齐有序，比如，每次吃完饭都能把椅子摆放整齐，有的家庭桌椅摆放杂乱无章，那么，障碍物的排列对清扫效率有影响吗？
4.1实验材料
四脚椅子4张，泡沫颗粒16*12颗，手机（秒表）
4.2实验过程
（1） 用4张四脚椅子作为障碍物，放在不同的位置。分别布置集中规则、集中不规则、分散规则、分散不规则四种阵型（如下图），在障碍物外的空地放置垃圾，以确保豆宝能清扫到。为了减轻豆宝的难度，选择相对容易清扫的泡沫颗粒。
（2） 仔细观察豆宝所经过的线路，差不多走完全屋即为实验结束。计算所用时间，清点剩余和未吸入收集箱的垃圾数。
（3） 重复实验三次，取平均值。

4.3实验记录：

4.4实验结果分析
（1）通过对比观察，我发现：规则的阵型，因有相对规规整的空地，豆宝的线路也很规整，呈非常规范的弓形线路。而不规则的阵型，豆宝需要计算与检测，根据环境状况对线路做出相应调整。特别是在分散不规则的阵型中更加突出。
（2）从清洁的角度来看，越规则集中的就越干净，分散不规则的效果最差。
（3）从速度角度来看，越规则集中的就越快，分散不规则的速度慢。

5.实验五：环境亮度对扫地机器人的影响
　　白天豆宝在工作，有时我在学习，妈妈在看书，豆宝不厌其烦、任劳任怨地不停工作，“嗡嗡”的工作声会打扰到我们，好烦啊！于是，我想，能不能让它半夜起来工作呢？这样就不会影响我们了。但是，又有一点担心，豆宝的“眼睛”能看清楚环境和垃圾吗？光线会对豆宝的视觉导航系统产生影响吗？
5.1实验材料
泡沫颗粒16*6颗，手机（秒表）
5.2实验过程
（1）选择两个时间段开展对比实验，一个时段是晚上20：00，这个时间，温州的天已经黑了，房间关灯、拉上遮光窗帘，创设一个黑暗的环境。第二个时段是上午10：00，打开所有窗户（不能打开门，不然豆宝会偷偷跑出去）。这两个时段在环境的亮度上形成鲜明强烈的对比。材料仍然选择全部颜色为白色的泡沫颗粒。
（2）实验结束，计算所用时间，清点剩余和未吸入收集箱的垃圾数。
（3）实验重复3次，取平均值。
5.3实验记录

5.4实验结果分析
（1）从清洁角度来讲，黑夜和白天的清扫效果相差不大。光线强的情况下没有明显优势。
（2）科沃斯DV35扫地机器人拥有Smart Eye2.0视觉导航，头顶有一个小圆盘，即LDS激光测距传感器，通过360°旋转，发射出激光并接收，测算出机器人和距离前方障碍物的距离，转换绘制一张二维平面地图。清洁时心中有图，能够避免重复清洁、漏清洁，覆盖较为全面，即使在黑夜的时候，SmartEye2.0视觉导航也不会因为光线暗而失去方向。

6．实验六：地面的凹凸状况对扫地机器人工作效率的影响
　　家里的地面有时会有凹凸不平，比如阳台或卫生间的小块拼接瓷砖，扫地机器人对凹凸感的地面清扫效果如何呢？跟在平整的地面效果一样吗？为了模拟凹凸感，我把家里废弃的硬纸板用剪刀剪成条状，用透明胶带固定在地上，防止滑动。放置不同数量的纸板条模拟不同的凹凸程度。
6.1实验材料
2.7米4条硬纸板条（须拼接），泡沫颗粒16*15颗，透明胶带，手机（秒表）
6.2实验过程
（1）在复合地板地面上分别贴上1条、2条、3条、4条硬纸板条，使其产生凹凸不平的效果，用透明胶带固定。每次实验都在16个固定点位放置同样大小的白色泡沫颗粒，豆宝采用弓形线路模式，纵向清扫，在清扫过程中需要经过这些凸起处（如下图）。
（2）实验结束，计算所用时间，清点剩余和未吸入收集箱的垃圾数。
（3）实验重复3次，取平均值。

6.3实验记录

6.4实验结果分析
（1）地面越平整清扫速度越快，清洁度相对较高。
（2）扫地机器人适用于平整的地面。

（三）清扫模式对扫地机器人工作效率的影响
7．实验七：无障碍物时，不同的清扫模式对机器人工作效率的影响
　　我们拿到扫地机器人的时候，可能直接就开始清扫了，没有真正去了解清扫模式，我就在想，在房间内不设障碍物的情况下，采用不同的清扫模式，工作效率会有不同吗？
7.1实验材料
泡沫颗粒16*9颗，手机（秒表）
7.2实验过程
（1）豆宝具有三种清扫模式：第一种是自动模式，它采用的是弓形线路清扫；第二种是沿边模式，主要采用环形模式，由墙边先开始，接着逐渐往内圈清扫；第三种是重点模式，采用的是螺旋形线路。同样，我们采用泡沫颗粒，在固定的16个点位放置好。
（2）在手机APP上选择三种不同清扫模式，豆宝清扫完全屋地面，为实验结束。
（3）计算清扫时间，检查剩余垃圾数。
（4）实验重复3次，取平均值。
7.3实验记录

7.4实验结果分析
　　无障碍物时，在2.35*2.7平米的房间，用自动模式和定点模式相对最好。沿边模式用时间较长。清扫的清洁度差异不大。

8． 实验八：有障碍物时，不同清扫模式对扫地机器人工作效率的影响
　　如果增加障碍物，清扫模式不同，效率有不同吗？ 于是，我在房间内，增加了四张四脚椅子。
8.1实验材料
四脚椅子4张，泡沫颗粒16*9颗，手机（秒表）
8.2实验过程
（1） 四脚椅子规律摆放在房间四个固定点位（如图）
（2） 实验过程同实验七。
（3） 采用三种不同模式，比较清扫时间及剩余垃圾数。
（4） 实验重复三次，取平均值。

8.3实验记录

8.4实验结果分析

　　在2.35*2.7平米的房间，垃圾分散规则和相同障碍物的情况下，用自动模式和定点模式最好，沿边模式用时较长，清洁程度也稍微差一点点。

六、研究结论

根据以上八项实验，我得出了以下结论：

1.轻的、软的、小的、团絮状的垃圾，能更好地被清扫且容易被吸进收集箱，但太小的垃圾容易粘在滚刷上，不容易吸入收集箱；大而硬的垃圾不易清扫，而且容易被滚刷缠绕；

2.障碍物越少、越整齐，扫地机器人清扫得越快，清洁度也相对高；

3.地面平整时，扫地机器人会扫得更快，清扫得也更干净；

4.一般情况下，在清扫时自动模式或定点模式扫地更快；

5.环境的亮度对扫地机器人的清扫工作几乎没有影响。

七、研究应用

根据实验结果，怎样来提高家庭使用扫地机器人的工作效率呢，我建议：

1.有大的垃圾或有颗粒状的垃圾时，建议先用扫把把大的垃圾扫掉或者用手捡掉，再使用扫地机器人。特别是一些较大的颗粒还会导致滚刷缠绕，损坏机器；

2.有特别细小的垃圾建议先用扫地机器人扫一遍，再用拖把拖一遍；

3.家里有絮状纤维和泡沫颗粒类或者自重比较轻的垃圾时，可以放心大胆的使用扫地机器人了，它的清洁效果还是可以信任的；

4.尽量把扫地机器人安排在平整的地面工作，凹凸不平的地面会影响其使用效果。所以，阳台上或卫生间地面有凹凸感的话，还是自己动手打扫一下吧！

5.如果是一般清扫，可以选择自动模式或定点模式；

6.扫地时尽量把扫地机器人安排在障碍物少的地方，方便工作；如果障碍物多的话，清扫前，可以先集中归拢整齐，清扫完毕后，集中转移再清扫，这样可以提高效率哦！

7.上班族不用烦恼了，可以利用晚上的时间，让扫地机器人在夜间服务，不会影响白天家人的生活，早上起床以后，就能看到一个干干净净的环境了！完美！

八、进一步研究

1. 不同牌子不同型号的扫地机器人工作效率影响因素有何不同？

2. 如何提升扫地机器人的拖地功能，使扫拖一体化更高效？

九、研究感想

实验过程有点长，工程有点浩大，光这八个实验就做了整整一个星期。每清扫一次都需要重新清理扫地机器人，一共清理了99次，那真叫一个酸爽！

虽然过程辛苦，但是，通过研究，我知道了：任何科技产品都是为人类服务的。我们要研究它们，了解熟悉它们的性能，才能更好地为我们服务。同时，也收获了满满的成就感。因为它让我像科学家一样去思考问题，像科学家一样去研究，明白了产品的开发就必须经历无数次的实践检验的道理。

科技服务生活，科技改善生活。希望扫地机器人能更好地发挥它的功能，真正成为人们的好帮手、好朋友。

【附：实验操作照片】