清洁机器人能帮助人们完成地面清扫、拖地的工作。国内外清洁机器人的结构与功能大致相似,其作为新兴服务机器人,涉及到的机构学、控制技术、传感器技术、避障和路径规划等关键技术成为了当下的研究热点。本文的主要研究内容如下:（1）查阅了国内外清洁机器人和轮臂结合类机器人的研究现状,分析了清洁机器人的关键技术,在现有的研究工作基础上,设计一款可实现抹布自动更新、低矮空间清洁的集吸尘、干湿拖地于一体的多功能清洁机器人。（2）针对现有清洁机器人频繁更换抹布的问题,改变抹布安装和更换方式,采用吸水性好的无纺布,降低抹布更换频率;针对低矮空间不能被清洁的问题,在底盘中设计一条可伸缩手臂,进入低矮空间进行打扫;设计两个水箱,分别提供清水和清洗剂溶液,供应量可根据拖地速度和地面干净程度进行设定,即清洁模式的设定。（3）搭建了清洁机器人的硬件系统,并对硬件系统中的驱动电机、编码器、工控机、控制器、避障传感器、人机交互模块和供电模块等进行设计选型和测试;对清洁机器人底盘运动机构和运动性能进行分析,建立了机器人运动学和动力学模型,设计以PWM方式控制并配备L298N驱动板的驱动系统,将数字PID控制算法应用到运动控制中,构成一个速度的闭环控制系统。（4）通过合理选择超声波传感器的数量和分布安装方式实现无接触式避障,设计基于超声波传感器HC-SR04的模糊避障方法;通过对比清洁路径设定行走路线,在行走过程中基于模糊控制算法,将超声波的方位信息和测量障碍物的距离信息作为模糊控制器的输入量,经过模糊推理得出机器人的运动方向,实现不同方向不同障碍物类型的避障行走。（5）加工完成清洁机器人样机,搭建了软件系统架构,配置ROS与其他设备的连接,并且集成了手机APP、语音交互等人性化功能;提出了采用单目相机通过对地面灰度图像对比检测污渍的方法,通过实验验证污渍识别的有效性;通过清扫、拖地实验,验证了可以达到室内地面清洁标准;通过低矮空间的清洁实验,实现底盘手臂对高5cm的低矮空间的清洁;通过避障实验,验证机器人避障方案的可行性。