人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是一门多学科相互结合而发展起来的综合性学科，属于自然科学和社会科学交叉的部分，主要研究如何制造出具有人类智能的机器系统以及如何用计算机模拟人类智能活动。人工智能在我们每个人生活中都是能找到影子的，无时无刻不在影响着我们、服务着我们，推动时代的进步。例如在家里经常用的家用电器和用过的带有智能芯片的电动玩具和游乐设施等，此外还有安装了人工智能设备的交通出行工具，例如飞机、汽车等，这带给我们的是划时代的改变，为我们节省了时间，提高了效率。还有我们经常用的电子产品，如手机、电脑等电子通信工具。所以说，人工智能的发展带给我们的是进步，改变着我们的生活、丰富着我们的生活。
人工智能的应用领域之一就是机器人领域。机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。目前很多领域都应用了机器人，比如大灾难救援时使用的搜救类机器人，在危险或者污染的环境下工作的工业机器人以及在军用领域中使用的空中机器人等等。随着计算机技术、人工智能技术、传感技术以及机器人技术的发展，很多智能系统开始运用到小家电中，其中有代表性的就是扫地机器人。自从美国iRobot公司在2002年推出全球第一款扫地机器人之后，扫地机器人开始风靡全球，如图5.14所示。
扫地机器人的机身为无线机器，以圆盘形为主，使用充电电池运作，操作方式是遥控器，或是机器上的操作面板，一般能设定时间预约打扫，还可选择沿边清扫、集中清扫、随机清扫、直线清扫等路径打扫，并辅以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式，以加强打扫效果，完成拟人化居家清洁效果，并且能够自行充电。机器人的前方设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯。本部分运用功能模拟法对扫地机器人的创新原理及过程进行说明。
首先，分析研究人类和扫地机器人之间功能的相似性。扫地机器人主要是模拟了人类打扫卫生这一行为，主要由控制系统、电源、侦测系统、移动系统和清洁系统五部分组成。相应地，侦测系统模拟了人的视觉功能，来感知外界需要清扫的位置；控制系统模拟了人的大脑收集、处理、发送信息的功能，通过各种各样的传感器得到机器人所需要的各种信号，存储并发出命令；移动系统模拟了人的双腿的行走功能；清洁系统模拟了人的双手拿扫把、抹布打扫卫生的行为。
其次，建立扫地机器人的功能分析模型。扫地机器人最主要的功能是清洁打扫，要想实现这一总功能，需要侦测功能、控制功能、移动功能、清洁功能这四项子功能。接下来细分实现这四项子功能的元器件，绘制的扫地机器人的功能分解树如图5.15所示。
图5.14 扫地机器人
图5.15 扫地机器人功能分解树
再次，从行为和功能过渡到扫地机器人的结构研究。在扫地机器人的功能分解树中，列出实现四项子功能的元器件，将对扫地机器人的功能研究过渡到结构研究上。
最后，揭示出扫地机器人的新的未知的特点和属性。扫地机器人的原理图如图5.16和5.17所示。机器人科技现今越趋成熟，可以附加一些新的功能，比如：双吸尘盖、附手持吸尘器、集尘盒可水洗及拖地功能、可放芳香剂或是光触媒杀菌等功能。
图5.16 扫地机器人正面构造图
图5.17 扫地机器人背面构造图
从扫地机器人的发明过程可以看出，功能模拟法主要关注研究对象间功能的相互借鉴和转移，在创新前期并不考虑研究对象的结构、材料、属性等，突破了人类思维的局限，从而推动了产品创新的进程。
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