使用Roomba 小黑（掃地機）跟小藍（刷地機）一年多以來，這兩個小傢伙明顯改善了我們的家居生活。這段日子我們也推薦了不少朋友使用。
最常被問到的問題是：會不會有地方掃不到?
要解釋路徑演算法跟模擬驗證，有點難解釋。
上面這張圖，可以解釋得很清楚。
下面是順手找到的相關報導，轉載如下：
透析iRobot Roomba 570高效率清掃的關鍵設計
黃裕元／DIGITIMES
2008/08/04
前言：機器人可以幫助人類，完成人類較難做到或是懶得處理的瑣碎事情，常久以來一直是大眾對於機器人所報有的夢想與憧憬，例如搬運重物、處理高危險事務、 打掃環境…等。iRobot公司的Roomba清掃機器人，是最早能將機器人科技家電化的劃時代產品，透過極具效率的科學運算與搭配耐用、實際的機構設 計，讓這款清掃機器人可以一連發展5代產品，成為市面上此類型產品的功能臨摹對象，透過這次實機拆解最新款的iRobot Roomba 570，瞭解Roomba的成功祕方…
美國iRobot公司，是由美國麻省理工學院(MIT)羅迪布魯克斯教授(Rondy Brooks)創立，由於iRobot初期設計、製造許多各型軍用機器人，有的機器人可以用於掃雷用途，有的機器人則是以偵測敵軍應用為主，再將衛星定位 (GPS)資訊傳回美軍戰地指揮所，原先也是針對戰爭用途開發的軍用設備。
所以，從波灣沙漠戰爭(Desert Storm)到伊拉克戰爭(Iraq War)，美軍運用大量iRobot機器人在戰爭當中取代真人，以數以千計的iRobot機器人替代士兵處理危險任務。
然而戰爭結束後，軍用機器人使用數量需求銳減，iRobot逐漸轉移設計與應用方向，重新開始設計家庭用具清掃功能的機器人，並於1995年加入台灣宏碁集團資金，將家用機器人設計付諸實行。
而iRobot研發出的掃地機器人「Roomba」，到今日已是第5代產品，掃地機器人變成每個家庭主婦的夢幻家電，不但可有效清除家中地板灰塵，甚至未來還將機器人運作行為，導入居家關懷設計概念，當下也帶來話題與娛樂性，讓人們享受生活便利的同時，也帶來娛樂效果。
直至今日，iRobot全球銷售超過200萬台家用清掃機器人，透過拆解，可以瞭解，到底是什麼樣的機構設計，可以讓家庭主婦為之著迷。
新款iRobot Roomba 570，與舊款的掃地機器人最大的差異在於，下方底盤設計加強系統密閉性，先前的舊款掃地機器人，容易發生灰塵侵入主機內部，讓主機板上日積月累附著大量灰塵的困擾。
而新一代的主機底盤構造，則改採完全密封，讓主機板與掃地機構完全分離設計，彼此若有電力供應或感測控制連接，也透過模組化的連接座傳輸必要電力或控制訊號，連接處並針對防塵強化設計，並加裝了防護塑膠墊片，防止灰塵進入。
除此之外，掃地機器人新增1項特殊的配件「虛擬牆」，iRobot Roomba 570將虛擬牆升級成「虛擬燈塔」，虛擬牆的功能原本是用作來限制或阻擋掃地機器人掃除區域的配件，使用者可以在希望Roomba運作清掃的區域，如門口 擺1個虛擬牆設備，其實就是一個紅外線感應發訊裝置，其放出紅外線訊號就像多了一道看不見的牆壁，Roomba就不會跑出掃地範圍以外區塊，限制空間也能 更有效率完成區塊清潔掃除工作。
但是，舊款的虛擬牆在使用上，需要手動進行開關切換，若沒有設定好，Roomba掃地機器人很可能一不小心就會跑出原本設定限制的清掃範圍，原本該打掃的地方就感到掃得不乾淨，而使用者也需要再重新把機器拉回原處，不但浪費電力、也浪費打掃時間。
新款掃地機器人，搭配的是「虛擬燈塔」，虛擬燈塔與虛擬牆的外觀大同小異，同為紅外線感應技術設計的發射控制器，只是不同的功能在於，虛擬燈塔有自動開/關虛擬牆壁功能，及協調掃地機器人進行清掃的區域通知功能。
也就是說，當虛擬燈塔知道Roomba清掃機器人在這個區塊完成清掃任務後，便會自動開放紅外線構築的虛擬牆，讓掃地機器人到下個區塊繼續進行清掃工作， 當Roomba清掃機器人移動到了下個區塊後，虛擬燈塔會再度關上虛擬牆，但反觀前一代設計，舊款Roomba一次就只能清掃1個區塊(所謂區塊即如房 間、客廳)。
而舊款機種當清掃完限制區塊後，使用者必須將Roomba提著帶到下個區塊清掃，所以，即使部分舊款(4260、4230)具有定時啟動清掃功能，也只能 完成定時單一區塊清掃，而新一代Roomba 570則改進這個缺點，會在啟動區塊清掃完畢後，自行打開虛擬牆進入第2區塊進行清掃，進入後自行關閉1號虛擬牆，在第2區塊內執行清掃。
當第2個區塊清掃完畢，它又會打開2號虛擬牆，進入第3個區塊清掃，掃完後它會打開2號及1號虛擬牆，回到第1區塊的充電座上，自動倒車將充電端子自動湊 上充電座執行充電，這樣的功能可以利用不在家的時間，定時將家中絕大部份的區域清潔工作一次完成，保持家中在最乾淨的狀況，也不會碰上休息或看電視 時，Roomba運作干擾休憩活動進行。
Roomba清掃機器人掃地模式，為利用自動掃除技術，關鍵核心在於特殊的掃除路徑演算法！其演算法可用最經濟的路線，達到每執行1次掃除，就可確保每處都有被打掃過4次的機率，這是為何Roomba掃得比人掃得還乾淨的技術關鍵！
Roomba除可在無障物的平面順利進行掃除工作外，如果遇到桌子的桌腳或是其它柱形障礙物區域，由於掃除機器人機器前端佈滿紅外線障礙感測器，前半圓形 設計還有碰撞感應開關，可避免直接衝撞傢具或是障礙物的問題，而清掃機器人還會繞著桌腳或柱子四周徹底打掃，不放過任何死角。
打掃模式在開啟電源後，掃地機器人會先在原地，以逆時鐘旋轉方式向外擴展掃除區域，1個房間大約使用35~40分鐘進行掃除，當完成清掃後，即會自動進入下個屋內區塊繼續完成清掃，或是選擇在1個小範圍繼續執行清掃模式，這時就會限定機器人在1公尺內的距離執行打掃。
除此之外，還可透過預約設定，以1週7天為1個大單位，設定禮拜一到禮拜天的清掃時間，就算人不在家也可以自動啟動打掃行程，或是透過無線遙控方式，也可 以把Roomba 570當成1台另類的遙控車，讓家中的小朋友當遙控車玩的同時，也能達到清潔屋內地板的另類加值效果。
不管是新款或是舊款掃地機器人，感測裝置都是以紅外線感測和觸碰感測為主，業者表示，使用非雷射導向或是更先進的無線控制技術，並不是技術上辦不到，而是 就清潔、掃除應用而言，無線感測或是碰撞感測的技術選擇，應以實用、低成本、耐用為主要要求，而不是為了導入更新更炫的技術而進行相關設計。
Roomba機器本體、虛擬牆和充電座，均透過紅外線無線技術進行互相連結、控制，在機器底盤的部分亦設置4組紅外線裝置，可以防止Roomba移動到樓梯口或是有落差空間，透過摔落感應即時控制驅動系統回車，避免操作不慎摔落。
此外，底盤輪子結構有簡單的懸吊機構設計！一旦提起機器本體，Roomba即立刻自動停止掃除運作，除此之外，懸吊繫統還能應付不同材質地面時，發揮應有的清掃功能！例如，硬質地板與軟質長毛地毯，也能識別地板材質不同動態調整掃除機構。
Roomba 570的掃除機構，就具浮動能力的驅動輪設計，可以適應不同地板環境，而掃除的清掃機構，僅透過簡單的物理懸吊設計，當輪子走到長毛地毯使驅動阻力增加， 透過齒輪組的物理驅動鋼索控制掃除機構的懸吊高度，讓地毯的清掃深度加強，類似這樣簡單的機構設計概念，在這台掃地機器人設計上，都可以看到類似的巧思。
至於掃地機器人的刷子，即是執行清掃行程效率的重點機構！所以刷子設計一定是非常特殊，新一代的掃地機器人被設計成特殊爪型掃塵刷，掃塵刷的位置針對 Roomba的運作路徑最佳化，所以很多人覺得奇怪，掃塵刷應該在Roomba四處都裝才掃得乾淨？其實，有用的刷子一把就夠了，設計太多除了效益不高， 也只是浪費電罷了！Roomba所有的掃地元件，都可以被簡單的拆卸下來，讓使用者不用將Roomba送廠維修，在家中就能完成清潔動作，延長機器與元件 使用壽命。
掃地運作時，清掃集塵機構中的滾筒狀刷子，會將地面上的毛髮掃入集塵室中，許多毛髮也會捲在毛刷上面，久而久之就會降低清掃效果。為了克服這樣的難 題，iRobot公司設計1個毛刷清潔套，而使用隨機附送的毛刷清潔套，只需要將套筒與毛刷組合，來回刷上幾回，透過套筒上倒鉤設計，插入毛刷時可將毛髮 勾斷，拔出時順便將毛髮帶離刷毛，即可輕易的將附著在毛刷上的毛髮清除。
底部的清掃集塵機構，內部為1根柱狀毛刷與柱狀塑膠刷平行並排，設計原理就像平日用的掃把與畚箕！毛刷負責將灰塵揚起帶入塑膠刷上，塑膠刷再負責將灰塵送入集塵室中，如此一來可輕鬆又確實的完成整套掃除工作。
掃地運作時，清掃集塵機構中的滾筒狀刷子，會將地面上的毛髮掃入集塵室中，許多毛髮也會捲在毛刷上面，久而久之就會降低清掃效果。為了克服這樣的難 題，iRobot公司設計1個毛刷清潔套，而使用隨機附送的毛刷清潔套，只需要將套筒與毛刷組合，來回刷上幾回，透過套筒上倒鉤設計，插入毛刷時可將毛髮 勾斷，拔出時順便將毛髮帶離刷毛，即可輕易的將附著在毛刷上的毛髮清除。
底部的清掃集塵機構，內部為1根柱狀毛刷與柱狀塑膠刷平行並排，設計原理就像平日用的掃把與畚箕！毛刷負責將灰塵揚起帶入塑膠刷上，塑膠刷再負責將灰塵送入集塵室中，如此一來可輕鬆又確實的完成整套掃除工作。
在底盤還附設有1個灰塵感應裝置，而所謂的灰塵感應裝置，居然只是1個麥克風，透過打掃時灰塵揚起時碰撞麥克風的聲音，再與系統預存的灰塵聲紋進行比對， 讓Roomba可判斷地面上的灰塵厚度，然後下達在此區塊停留的時間加長，讓清潔行程在特別髒的區塊停留久一些，直到麥克風判斷此處灰塵減少已完成清掃 後，才指示Roomba此區完成清潔，可到其它區會計續清掃行程，看似簡單的原理，其構造與技術應用發想卻十分不簡單！
除了清掃模組外，還有1組側刷模組，新一代側刷增加刷毛，原本2支毛刷擴增為6支，如此一來大幅度增加清掃牆壁邊緣時的乾淨度。
iRobot Roomba 570底部有3個輪子，前方1個小輪子用於導向功能，設計上可以簡單的取出輪軸進行清潔，掃地時最常遇到的仍然是毛髮卡在輪子轉軸機構中，萬一頭髮卡在輪軸部分，輪子就不會繼續轉動，輪子的軸承部分就極易因此磨損，降低使用壽命。
而後方的2個輪子模組，為密封設計，與前方導向輪作用不同，負責Roomba本體的移動，每組驅動輪模組分別由驅動馬達與齒輪組、控制電路構成，完成整體動作，左/右驅動輪為馬達直接驅動設計，可以讓中央系統更有效率控制驅動行程，也能減少轉換動力的能源損失。
iRobot Roomba 570底部有3個輪子，前方1個小輪子用於導向功能，設計上可以簡單的取出輪軸進行清潔，掃地時最常遇到的仍然是毛髮卡在輪子轉軸機構中，萬一頭髮卡在輪軸部分，輪子就不會繼續轉動，輪子的軸承部分就極易因此磨損，降低使用壽命。
而後方的2個輪子模組，為密封設計，與前方導向輪作用不同，負責Roomba本體的移動，每組驅動輪模組分別由驅動馬達與齒輪組、控制電路構成，完成整體動作，左/右驅動輪為馬達直接驅動設計，可以讓中央系統更有效率控制驅動行程，也能減少轉換動力的能源損失。
iRobot Roomba 570底部有3個輪子，前方1個小輪子用於導向功能，設計上可以簡單的取出輪軸進行清潔，掃地時最常遇到的仍然是毛髮卡在輪子轉軸機構中，萬一頭髮卡在輪軸部分，輪子就不會繼續轉動，輪子的軸承部分就極易因此磨損，降低使用壽命。
而後方的2個輪子模組，為密封設計，與前方導向輪作用不同，負責Roomba本體的移動，每組驅動輪模組分別由驅動馬達與齒輪組、控制電路構成，完成整體動作，左/右驅動輪為馬達直接驅動設計，可以讓中央系統更有效率控制驅動行程，也能減少轉換動力的能源損失。
在電力系統部分，舊款電力約能離線使用60~90分鐘，新一代的Roomba，使用12顆中型的鎳氫電池，可以跑120分鐘，由面板上的LED燈作為電力容量指示，綠燈為滿電狀態、黃燈為消耗中、紅燈為缺電中，3個顏色為指示，當缺乏電力時會自動回到充電座進行充電。
在新款的充電座系統上，增加導航軌道，改善前一代機器回去充電時，有時必須試了兩、三次才能順利回到基座充電的缺點，在充電設計上，除依靠充電座充電外，也可透過變壓器直接外接在Roomba本體上進行充電，提高掃地機器人的攜帶性與機動性。
新一代遙控器比前一代遙控器更具質感，打破遙控器一定是長長方方的感覺，遙控器除了設定定時清潔行程，它還有遙控Roomba前進/左/右驅動遙控功能， 主要的功能在於清掃完成時，它可能剛好停留在床底下，這時有了遙控器，使用者就不需要爬到床底把Roomba抓出來，這也是1項很貼心的設計。
若是不想用遙控器，也可直接在主機的上方完成設定定時開關或是測試機器的一般操作，所有的按鍵設計都非常簡單易懂，而且採LED光源指示，在黑暗處也能看得非常清晰。
拆解機殼外部後，會看到內部主機板為一大片PCB板，從PCB的上方正面觀察，表面黏著設計的LED直接與PCB板結合，並且可以看到正面觸控鍵盤相對應 的端點，機體上的所有按鍵，全都用表面黏著方式焊在機板，PCB板看起來十分簡潔，而弧形的前端有總導向裝置模組，後方則分別為馬達模組、充電模組、定時 模組、遙控模組及揚聲器。
iRobot Roomba 570是目前所有同類型清掃機器人功能最完備的1款，所以，在主機板設計上，也是最完整的設計內容，在舊款機器上可能看不到定時模組、有的看不到遙控模 組，但為了簡化備料，其它版本的PCB板就會在沒有對應加值功能區塊上，找不到對應零件或料件，不過隨產品進化，未來會有更多、更新的設備不斷地添加。
由PCB版下方背面可以看到弧形前端有碰撞模組，前方導向輪的內置電源插槽，當導向輪掉落或忘記安裝，Roomba也不會自顧自的亂跑造成更嚴重的損壞， 算是相當貼心的設計！兩側輪子的電源插槽、集塵系統的電源插槽及充電電源的插槽，此外，在這邊可以看到iRobot Roomba 570是透過ST ARM系統晶片，完成整體的運動協調。
前幾代Roomba對於障礙物，是採輕輕碰撞的感應方式，新一代機器在偵測到前方有障礙物時，已改成會先減速後再輕輕接觸，藉由更輕微小心的接觸，可以保護傢俱不會因Roomba的清掃行程而損壞，不至於經多次打掃後損壞家具或掃地機器。
而內建的ARM晶片架構(Advanced RISC Machine)，是1個32位元精簡指令集中央處理器架構，廣泛使用在不同種類的嵌入式系統，具有節能、低耗電特點。ARM處理器可以在很多消費性電子 產品上看到其蹤影，例如，行動電話、掌上型電玩，電腦週邊設備，甚至在控制飛彈的電腦軍用設備中，都可以看到。
前方半環狀的感應器，設有6個紅外線收發器與碰撞感應器，負責辨識目前的方位以及碰觸到硬物時，避開繼續打掃。掃地機器人的整體內部架構，至此一覽無遺，透過此次拆解瞭解iRobot對掃地機器人有著各項人性設計，如模組化設計，簡化拆卸與故障排除問題。
如強化耐用的機構設計，讓它長時間使用不怕損壞，電腦控制全以單晶片設計，強化耐用度，控制UI設計極簡易，不用學習就會用，甚至開發趣味性與話題性的遙 控操作應用，讓家中的小朋友也樂於遙控Roomba進行打掃。使用單純的雙輪驅動系統，設計跟兩輪車「賽格威」(Segway)有異曲同工之妙，用最少的 組件完成最精緻的驅動行程控制，另外，搭配無動力導向輪與各自配置驅動馬達的驅動輪，即構成iRobot實用的驅動系統...
另外就算話題性再怎麼高，趣味性再怎麼強，掃不乾淨再聰明也是枉然，iRobot利用強化清掃與集塵設計，讓灰塵只進不出，創意與概念相當值得學習。如這 代強化清潔毛刷，刷毛更長，當遇到頭髮絞住影響掃除機構運作，還會自動反轉解除故障問題，集塵機構利用大量物理技術設計，如高低反差與橡膠隔塵設計，讓刷 毛刷進塵屑的同時，也會經內部橡膠刷清除沾附刷毛上的灰塵、毛髮，避免灰塵洩出造成二度污染，讓掃除更具效率。
各種不同材質地面，自動調整刷子清掃角度，灰塵感應偵測功能在清掃過程中，遇到灰塵較厚的地方，會自動在原地停留，直到清掃完成後離開，樓梯偵測功能可自 動偵測樓梯，不會掉落。 前幾代機器都怕捲到電線或流蘇，新一代機器毛刷捲到電線或流蘇，刷子會自動反轉，前幾代機器都不適用於有流蘇的地毯，新一代機器已沒有這個問題。
刷子已改為易清理毛刷，所附的刷子清潔工具為1個套筒，套筒內為鉤子，清潔毛刷時，只需將刷子在套筒內來回穿梭，即可輕易取下刷子上的毛髮，特別是針對養寵物的朋友，縮短刷子清理時間，零件模組化，較易於維修。
而系統利用IR隨時確認主機與充電座間的距離，充電座本身會發出引導的兩條紅外線，當電池電力極低時，確保還有電力跑到充電座執行充電。在拆解的過程中， 發現大部分的螺絲都有防止遺失的保護措施，也就是說所有的螺絲都不會離開主體，可以防止在清潔機器時，避免發生組裝時找不到螺絲的窘況。
研究這Roomba外觀時，看到有1個類似電視s端子插孔，詢問代理商得到的答案，是有可能未來可以透過原廠獲得更新功能。不過原廠更透露下一代產品可能 會大幅升級，結合攝影機，可以透過網路在外地控制家中的機器運作。可以通話也可以傳輸影像，最多可達10個人同時使用，也可以作為家中的安全監控，或是搜 尋家人在家中的位置與家人談話，變成家庭安全防護與打掃的機器人。
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