家庭清洁机器人结合了传感器、移动机器人技术等多个领域的关键技术,实现室内环境的半自动或全自动清洁,替代了传统的人工清洁工作,可将人从繁杂的家庭劳动中解脱出来,具有十分广阔的市场前景。本文首先综述了家庭清扫机器人的国内外研究现状,综合比较了国内外多种典型产品的优缺点,确定了现有清洁机器人改进后需要达到的目标。在分析清洁机器人样机运动学和定位原理的基础上,本文对基于光电编码器的清洁机器人的位置估计建模。同时,通过两个基本的实验,对清洁机器人样机的定位效果进行了分析,确定了清洁机器人目前存在的主要问题。最后提出了清洁机器人多传感器信息融合的设计方案。在传感器技术方面,本文首先简要介绍了机器人上原有定位传感器光电编码器以及新添加的电子罗盘模块。接下来详细介绍了陀螺仪传感器以及加速度传感器的设计,包括传感器芯片和主控芯片的选择、外围电路的设计、软件程序的编写和调试以及最后的传感器校正工作。在多传感器信息融合方面,本文根据现有传感器的特点,提出了清洁机器人的自适应联合卡尔曼滤波算法。卡尔曼滤波算法能够解决清洁机器人的方向定位不准的问题,过滤掉不正确的方位数据,而且具有计算量比较小的特点。最后,本文对改进后的清洁机器人的定位效果进行了实验验证。实验结果表明,在室内环境下,清洁机器人能够在对传感器有干扰的条件下正常工作。对比原有清洁机器人样机与改进后的多传感器系统的清洁机器人的定位实验,自适应联合卡尔曼滤波算法对清洁机器人的方向定位具有极大的改善效果。