關(guān)于商用掃地機(jī)器人在企業(yè)中的節(jié)能應(yīng)用研究

張 翼 何高飛 周國成 吳培敏

浙江國自機(jī)器人技術(shù)股份有限公司 浙江 杭州 310000

1 傳統(tǒng)企業(yè)清潔工作現(xiàn)狀

清潔骯臟的空間對(duì)于人類維持其生活質(zhì)量是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。特別是在物流倉儲(chǔ)、工廠生產(chǎn)、高新科技企業(yè)和大型商場(chǎng)等地方,很容易受到灰塵和污染的污染,對(duì)清潔服務(wù)的需求極大,要求極高。傳統(tǒng)的企業(yè)清潔工作用的清潔工具就是塵推、拖把、清潔桶、清潔車等。依靠這種傳統(tǒng)清潔方式提供清潔服務(wù),需要企業(yè)維持高頻率的清潔環(huán)節(jié),企業(yè)往往需要耗費(fèi)較高的能源和成本。在實(shí)際工作過程中,不僅需要消耗大量的人力資源,而且,需要消耗較大的水資源和空間資源,并且清潔效果不佳。

2 商業(yè)掃地機(jī)器人的應(yīng)用意義

2.1 較高的經(jīng)濟(jì)效益

清潔機(jī)器人的發(fā)展可以追溯到15年前,從重型,大型和昂貴的工業(yè)清潔車到小型,輕量,低成本的清潔設(shè)備,清潔機(jī)器人涵蓋了清潔的大部分內(nèi)容。除少數(shù)例外,大部分的商用掃地機(jī)器人專注于地板清潔,尤其是室內(nèi)地板清潔,而不包括清潔建筑物的窗戶或外墻。在我國,商業(yè)清潔服務(wù)的費(fèi)用估計(jì)每年約為300億元,而全國清潔服務(wù)市場(chǎng)的估計(jì)價(jià)值每年高達(dá)1000億元左右。[1]針對(duì)企業(yè)清潔工作的“痛點(diǎn)”,在商用掃地機(jī)器人投入使用后,不僅提高了企業(yè)清潔效率,而且有效減少了人工成本。

2.2 較高的社會(huì)效益

商用掃地機(jī)器人通過物聯(lián)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)多機(jī)共聯(lián)、地圖共識(shí)、信息共享、分區(qū)共事,既能靈活自主規(guī)劃工作路線,達(dá)到同步高效清潔,又能識(shí)別障礙物,避免發(fā)生碰撞引起安全問題,形成互不干擾又互相合作的機(jī)器人協(xié)作場(chǎng)景,給企業(yè)帶來的清潔效益和節(jié)能效益,是人工清潔和傳統(tǒng)清潔設(shè)備所難以追趕的。

3 商用掃地機(jī)器人的節(jié)能應(yīng)用

3.1 商用掃地機(jī)器人節(jié)能設(shè)計(jì)

未來商用掃地機(jī)器人需求的增長(zhǎng)潛力是巨大的,在企業(yè)清潔工作中扮演重要角色。然而,在商業(yè)掃地機(jī)器人變得有效和流行之前,有許多問題需要解決。

首先,像機(jī)場(chǎng)或火車站這樣的大房間的清潔,單靠一個(gè)商用掃地機(jī)器人是無法有效地完成的。對(duì)于這樣的任務(wù),有必要使用一些協(xié)作的機(jī)器人。然而,當(dāng)使用多個(gè)機(jī)器人時(shí),必須在機(jī)器人之間劃分必須清理的區(qū)域,每個(gè)機(jī)器人必須完全覆蓋它負(fù)責(zé)的區(qū)域,機(jī)器人之間必須避免碰撞。如果不能解決上述問題,極易造成資源的浪費(fèi)。為此,在商用掃地機(jī)器人之間的區(qū)域劃分中,使用動(dòng)態(tài)和分散的方法,將待清潔區(qū)域分成多邊形,通過協(xié)調(diào)機(jī)器人獨(dú)立規(guī)劃的軌跡,避免了機(jī)器人之間的沖突。每當(dāng)兩個(gè)機(jī)器人之間的距離低于一定值時(shí),它們就交換計(jì)劃軌跡的信息,并決定是否有碰撞的危險(xiǎn)。如果檢測(cè)到可能的碰撞,它們會(huì)監(jiān)控自己的移動(dòng),如果必要的話,在某些軌跡段之間插入空閑時(shí)間,以避免碰撞。

其次,在開發(fā)更為節(jié)能減耗的商用掃地機(jī)器人時(shí),需要考慮機(jī)器人清潔多層建筑的需求。具體來說,可在商用掃地機(jī)器人中采取可重配置平臺(tái),該平臺(tái)具有在地板上導(dǎo)航以及自動(dòng)檢測(cè)然后爬樓梯的能力。為此,該清潔機(jī)器人的操作框架將利用定制的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)和RGBD相機(jī)在3D預(yù)制地圖中定位樓梯,然后通過最大程度地覆蓋地板和樓梯的區(qū)域覆蓋范圍來規(guī)劃軌跡提出了多層環(huán)境。在構(gòu)建3D地圖時(shí),使用輪廓檢測(cè)算法根據(jù)DCNN從檢測(cè)到的樓梯的邊界在樓梯的第一步附近的3D點(diǎn)處識(shí)別樓梯位置。[2]機(jī)器人遵循計(jì)劃的軌跡清理地板,然后精確地到達(dá)樓梯位置以執(zhí)行爬升模式,同時(shí)清潔樓梯以到達(dá)下一層。所提出的方法在識(shí)別不同樓梯類型和第一步位置的存在方面具有很高的準(zhǔn)確性。

3.2 商用掃地機(jī)器人節(jié)能測(cè)試

首先,實(shí)驗(yàn)選取一塊3000m2的商用區(qū)域,分別采用傳統(tǒng)清潔方式和商用掃地機(jī)器人進(jìn)行清潔服務(wù),從清潔后的ATP、清潔用時(shí)、清潔效率和占用人力四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比,比較兩種清潔方式的實(shí)際應(yīng)用效果,所得結(jié)果以數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件SPSS22.1進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。具體結(jié)果如表1所示:

表1 兩種清潔方式的實(shí)際應(yīng)用效果比較表

其次,比較兩種清潔方式的成本,傳統(tǒng)清潔方式下,需要20名清潔工人,使用20臺(tái)吸塵器,電費(fèi)成本277.2元/天,人力成本100000元/月;商用掃地機(jī)器人方式下,僅需要10名清潔工人,使用10臺(tái)商用掃地機(jī)器人,電費(fèi)成本67.2元/天,人力成本50000元/月。由此可見,應(yīng)用商用掃地機(jī)器人后,相比傳統(tǒng)清潔方式,每天節(jié)省電費(fèi)210元,按照一年工作300天計(jì)算,每年節(jié)省電費(fèi)63000元;每月節(jié)省人工50000元,每年節(jié)省600000元。

4 結(jié)論

綜上所述,應(yīng)用商用掃地機(jī)器人效果更好、節(jié)能更少,值得在商業(yè)清潔服務(wù)中推廣使用。