一、项目思路

1. 简介和背景： 随着科技的进步，智能机器人在日常生活中发挥着越来越重要的作用。本项目旨在设计和制作一款基于ESP32的智能清洁机器人，能够自动避障、规划清洁路线，并通过手机进行参数调节和工作模式切换。

2. 功能特点：

• 自动避障： 使用红外传感器和超声波传感器，机器人能够实时检测周围环境，避免障碍物，确保平稳移动。
• 自动规划路线： 借助ESP32S3高性能MCU，机器人能够分析环境，规划最优清洁路径，提高清洁效率。
• 远程控制： 通过手机应用，用户可以远程控制机器人，调整参数，选择工作模式，甚至监视清洁进程。
• 智能感知： 机器人具备一定程度的智能感知能力，能够适应不同环境，并根据不同地形和障碍物作出相应的动作。

二、方案框图

根据比赛要求，这次使用得捷的Scheme-it来设计框图，非常方便！！后续要好好看看，在更多的项目上用起来！

本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/清洁机器人-8b1a0648225d45adb14483842047a0f3

主要元器件：

• ESP32S3 乐鑫
• SEN-13959超声波传感器：
• TCRT5000红外传感器：

主控芯片：乐鑫ESP32S3

ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持远距离模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。

ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能，支持 WiFi IEEE802.11b/g/n 协 议和 Bluetooth 5。该芯片搭载 Xtensa-R32 位 LX7 双核处 理器，工作频率高达 240 MHz。支持二次开发，无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置 512 KB SRAM，384 KB ROM， 16KB RTC SRAM。芯片支持多种 低功耗工作状态，能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功 能等特 性，可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。

模组提供丰富的外设接口，包括 UART，PWM，SPI，I2S，I2C，ADC，LCD， DVP,RMT(TX/RX)，脉冲计数器，USB OTG，USB Serial/JTAG，SDIO，DMA 控制器， TWAI 控制器，温度传感器，电容式传感器和多个IO 口。

模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持 AES、SHA 和 RSA 算法。其中的 RNG、HMAC 和数字签名(Digital Signature) 模块提供了更多安全性能。 其他安全特性还包括 Flash 加密和安全启动 (secure boot) 签名验证等。完善的安全机 制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙：Bluetooth5，Bluetooth mesh。蓝牙速率支持：125Kbps，500Kbps，1Mbps，2Mbps。支持广播扩展，多广播，信道选择。

支持蓝牙和WIFI，就意味着可以进行很多的无线连接；同时乐鑫提供了大量的开源库，包括语音识别Skainet，可以方便的进行后期扩展。

SEN-13959超声波传感器

 SEN-13959是一款高性能的超声波传感器，采用40kHz的工作频率，由SparkFun Electronics制造。该传感器采用了HC-SR04技术，具有精确的距离测量能力，适用于各种应用，从避障到距离测量。

产品特点：

• 高精度测量： SEN-13959传感器使用超声波技术，能够以高精度测量目标物体与传感器之间的距离。
• 40kHz工作频率： 传感器工作在40kHz频率下，这是超声波测距常用的频率范围之一，具有稳定性和可靠性。
• 多功能应用： 该传感器在各种领域具有广泛的应用，包括智能机器人、自动驾驶、工业自动化等。它可以用于障碍物检测、物体定位以及环境监测等任务。
• 简便的接口： SEN-13959传感器的接口设计友好，易于与微控制器、单片机等嵌入式系统连接。
• 简单的工作原理： 传感器通过发送超声波脉冲并监听其回波来测量物体与传感器的距离。这种基于声波的工作原理使得传感器在不同环境下都具有稳定性。

TCRT5000高品质的反射光电传感器

TCRT5000是一款高品质的反射光电传感器，由Vishay Semiconductor Opto Division制造。该传感器以其可靠的性能和便捷的PCB安装方式，广泛应用于各种应用场景，从线路跟踪到物体检测。

产品特点：

• 反射光电技术： TCRT5000传感器采用反射光电技术，能够通过发射红外光束并检测其反射来实现物体检测。
• 15mm检测距离： 传感器能够在15mm的距离内进行可靠的物体检测，适用于近距离的应用需求。
• PCB安装： TCRT5000传感器设计为PCB安装，因此在集成到电路板或项目中时非常方便。
• 高精度输出： 传感器输出数字信号，可以方便地与数字电路进行连接和处理。
• 广泛应用： 该传感器可应用于多个领域，如智能小车的线路跟踪、打印机的纸张检测、自动门的障碍物检测等。

三、总结

通过本项目的设计与实施，成功开发了一款具备智能清洁和导航功能的机器人原型。该机器人能够自主清扫室内环境，避开障碍物，高效完成清洁任务。用户可以通过手机应用或Web界面远程控制机器人，实时监控清洁进度，调整路径规划等。

该智能清洁机器人项目结合了嵌入式系统、传感器技术、路径规划算法以及互联网通信，创造性地解决了室内清洁的自动化问题。它为用户提供了便利、高效的清洁解决方案，节省时间和精力。此外，该项目还可以进一步扩展，如增加环境感知能力、智能学习等，为智能家居和自动化领域带来更多应用价值。

在未来，可以进一步优化机器人的路径规划算法，增加自主学习和适应环境的能力，提升清洁效率。同时，可以考虑引入更多传感器和定位技术，实现更精准的导航和清洁。此外，与智能家居系统集成，实现自动化的清洁计划和智能互动，将是项目未来的发展方向。

最后，祝fastbond越办越好！