自動(dòng)智能掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)電工程 學(xué)院 機(jī)械電子工程 專業(yè) 144 班級(jí) 學(xué)生： 題目： 自動(dòng)掃地機(jī)器人設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）從2018年 3 月 5 日起到 2018年 6 月 11 日課題的意義及培養(yǎng)目標(biāo)： 自動(dòng)掃地機(jī)器人，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃方式，將地面雜物掃進(jìn)入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。一般來(lái)說(shuō)，將完成清掃、吸塵的機(jī)器人，也統(tǒng)一歸為掃地機(jī)器人。清掃機(jī)器的機(jī)身為無(wú)線機(jī)器，以圓盤型為主。使用充電電池運(yùn)作，操作方式以遙控器、或是機(jī)器上的操作面板。一般能設(shè)定時(shí)間預(yù)約打掃，前方有設(shè)置感應(yīng)器，可偵測(cè)障礙物，如碰到墻壁

2、或其他障礙物，會(huì)自行轉(zhuǎn)彎。通過(guò)本次設(shè)計(jì)將所學(xué)機(jī)械知識(shí)與電氣知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，設(shè)計(jì)出滿足要求的機(jī)電一體化的自動(dòng)掃地機(jī)器人。 設(shè)計(jì)（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：1、掃地機(jī)器人的構(gòu)成 2、掃地機(jī)器人的工作原理、工作過(guò)程 3、各部分的實(shí)現(xiàn)方式 4、清掃區(qū)域的設(shè)置 5、模擬仿真的實(shí)現(xiàn)方法 課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標(biāo)分析）： 1. 在充分理解課題任務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)自動(dòng)掃地機(jī)器人的總體方案，畫出掃地機(jī)器人的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。 2. 根據(jù)總體方案對(duì)各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出各部分的結(jié)構(gòu)圖及零件圖。 3. 根據(jù)功能要求設(shè)置檢測(cè)控制系統(tǒng)，合理的選擇元器件，畫出控制原理圖、接線圖。 4. 用Keil編寫避障及防跌落控制

3、程序。 5. 用Proteus進(jìn)行仿真調(diào)試，控制系統(tǒng)全部功能需要在軟件上調(diào)試通過(guò)，軟件可直觀的方式表現(xiàn)出清掃機(jī)器人的工作過(guò)程。 6. 撰寫1.5萬(wàn)2萬(wàn)字畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）：周 次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求第1周熟悉、理解畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，查找、借閱各種參考資料第2、3周畢業(yè)實(shí)習(xí)收資，繼續(xù)搜集與設(shè)計(jì)課題有關(guān)的素材，整理書寫實(shí)習(xí)報(bào)告第4-6周掃地機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)示意圖第7-9周各部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖第10-11周檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，畫出控制原理圖、接線圖第12-13周編寫控制程序并調(diào)試第14周整理書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第15周答辯準(zhǔn)備及預(yù)答辯 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教

4、師： 教研室主任： 自動(dòng)掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)摘 要隨著科技和社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用從工業(yè)領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到了其他領(lǐng)域。尤其是服務(wù)機(jī)器人，已經(jīng)滲透了我們的生活、工作和經(jīng)濟(jì)各方面，并且起到了很大的作用。掃地機(jī)器人是目前最貼近人類的機(jī)器人，它能夠代替人完成家庭地面的清理，最有可能進(jìn)入千家萬(wàn)戶成為家庭生活的一部分。它涉及到機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)等相關(guān)知識(shí)，是將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和清潔技術(shù)融為一體，自動(dòng)掃地機(jī)器人技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)旨在于，通過(guò)科技改變?nèi)藗兊目诔Ｉ?。它已?jīng)成為目前家用電器領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題。本文主要介紹了自動(dòng)掃地機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整體外形采用圓餅狀，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三輪機(jī)

5、構(gòu)，前輪萬(wàn)向輪后輪采用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，清掃機(jī)構(gòu)采用蝸桿傳動(dòng)和帶輪配合的傳動(dòng)方案，控制部分采用開(kāi)關(guān)電路啟動(dòng)毛刷電機(jī)，采用L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用紅外傳感器和光電傳感器將信號(hào)傳給AT89C51單片機(jī)完成了機(jī)器人的自動(dòng)避障和防跌落功能，在相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合下能夠有效地完成清掃工作。關(guān)鍵詞：掃地機(jī)器人，智能化，傳感器，單片機(jī)， 避障Design of Automatic Sweeping RobotABSTRACTWith the continuous progress and development of technology and society, the application

6、of robots has expanded from industry to other fields. In particular, service robots have penetrated our lives, work and economic aspects, and have played a great role. The sweeper robot is the most close to the human robot, it can replace people to complete the cleaning of the family ground, most li

7、kely to enter thousands of families to become part of the family life. It involves mechanical, electronic and computer related knowledge. It integrates mobile robot technology and cleaning technology into one. The research and Realization of automatic sweeping robot technology is aimed at changing p

8、eople's life through technology. It has become the most challenging research topic in the field of household appliances. This paper mainly introduces the mechanical structure design and control system design of the automatic sweeping robot. The whole shape uses round cake, the motion mechanism a

9、dopts three wheels, and the rear wheel of the front wheel is driven by two motors respectively. The cleaning mechanism adopts the transmission scheme of the worm drive and the belt wheel, and the control part adopts the switch circuit. Starting brush motor, The drive motor is controlled by the L298

10、motor drive module. using infrared sensor and photoelectric sensor to transmit the signal to AT89C51 single chip microcomputer to complete the automatic obstacle avoidance and fall prevention function of the robot. It can effectively complete the cleaning work under the coordination of the related m

11、echanical structure.Key word: Sweeping robot, Intelligentization, Sensor, Singlechip, Dodge obstacles目 錄摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 設(shè)計(jì)要求11.2 課題國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11.2.1 課題國(guó)外研究現(xiàn)狀11.2.2 課題國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀31.3 設(shè)計(jì)的目的和意義41.4 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)41.5 本章小結(jié)42 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)組成52.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇52.2.1 機(jī)器人外形設(shè)計(jì)52.2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇52.2.3 清掃機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)72.3 本章小結(jié)

12、103 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算123.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇123.2 清掃機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇133.3 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算133.4 各個(gè)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算183.4.1 蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算183.4.2 蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算193.4.3 清掃軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算203.5 軸的強(qiáng)度校核213.6 本章小結(jié)234 機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)244.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介244.2 單片機(jī)的選擇及I/O口設(shè)計(jì)254.2.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介254.2.2 I/O口定義274.3 控制電路的設(shè)計(jì)274.3.1 復(fù)位及晶振電路設(shè)計(jì)274.3.2 驅(qū)動(dòng)輪控制電路設(shè)計(jì)28毛刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)294.3.4 避障控制電路設(shè)計(jì)304

13、.3.5 防跌落控制電路設(shè)計(jì)314.4 本章小結(jié)315 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)及仿真325.1 C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言比較325.2 控制程序設(shè)計(jì)325.2.1 避障程序設(shè)計(jì)325.2.1 防跌落程序設(shè)計(jì)335.3 Proteus模擬仿真345.3.1 Proteus簡(jiǎn)介345.3.2 仿真調(diào)試345.4本章小結(jié)356 總結(jié)與展望366.1 總結(jié)366.2 展望36致 謝37參 考 文 獻(xiàn)38附 錄39需要全套資料加QQ1270699904微信zxis199506281 前言1.1 設(shè)計(jì)要求自動(dòng)掃地機(jī)器人，它屬于智能家用電器，能夠依靠人工智能，通過(guò)設(shè)置就能自動(dòng)的在所規(guī)定的區(qū)域完成清掃工作。一般都采用毛刷掃地

14、和吸塵方式，把地面雜物用毛刷聚集然后吸入機(jī)體的垃圾儲(chǔ)存盒，就能完成地面清掃的功能。一般來(lái)說(shuō)，把能夠完成清掃及吸塵的機(jī)器人，都統(tǒng)一稱為掃地機(jī)器人。掃地機(jī)器人的機(jī)身全都是無(wú)線機(jī)器，整體幾乎都是圓盤型。使用充電電池用于機(jī)體運(yùn)作，操作方式不僅可以用遙控器，又可以是機(jī)器人上的操作面板。一般都能設(shè)定時(shí)間來(lái)預(yù)約打掃，自行返回充電。機(jī)體前方有傳感器，可探測(cè)障礙物，如感應(yīng)到墻壁或別的障礙物，就會(huì)自行轉(zhuǎn)彎。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將所學(xué)機(jī)械知識(shí)和電氣知識(shí)巧妙結(jié)合，設(shè)計(jì)出滿足要求的機(jī)電一體化自動(dòng)掃地機(jī)器人。1.2 課題國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀自動(dòng)掃地機(jī)器人作為智能移動(dòng)機(jī)器人對(duì)其的研究開(kāi)始于20世紀(jì)，到現(xiàn)在為止迅速發(fā)展的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

15、，使服務(wù)型機(jī)器人漸漸出現(xiàn)在大眾市場(chǎng)，為人們的智能化和科技化生活提供了許多便利。掃地機(jī)器人已經(jīng)成為了一款必不可缺的智能家居，具有一定化的人工智能，能夠不依靠人自己進(jìn)行掃地工作，從而解放了人們的雙手，提高了人們的工作效率。掃地機(jī)器人的快速發(fā)展帶動(dòng)了家庭服務(wù)行業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，還促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)中圖像及語(yǔ)音識(shí)別、傳感器等有關(guān)技術(shù)的發(fā)展。因此設(shè)計(jì)一個(gè)合理掃地機(jī)器人具有很大研究意義。通過(guò)改造掃地機(jī)器人的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)及怎樣使用合理的控制系統(tǒng)，將對(duì)掃地機(jī)器人的性能改進(jìn)具有很大的提高。現(xiàn)把自動(dòng)掃地機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀分析如下： 課題國(guó)外研究現(xiàn)狀世界上最先出現(xiàn)的掃地機(jī)器人是由瑞典的家電巨頭伊萊克斯1996

16、年制造的，它被叫做“三葉蟲”掃地機(jī)器人，“三葉蟲”有現(xiàn)在智能掃地機(jī)器人的很多元素，只是功能沒(méi)有那沒(méi)齊全。外觀設(shè)計(jì)上，它采用圓餅形設(shè)計(jì)，塑料外殼，高度只有13cm，直徑35cm，它可以鉆到桌子和床底下等人們難以清掃的狹小空間清理；在導(dǎo)航上，三葉蟲”掃地機(jī)器人是通過(guò)超聲波探測(cè)躲避障礙、定位及規(guī)劃路徑；避障上，第一代“三葉蟲”掃地機(jī)器人功能不夠完善不能很好躲避障礙物，雖然第二代機(jī)器人安裝了了紅外傳感器，但是還是沒(méi)有下視探頭，所以只能在水平方向上躲避障礙物，在需要通過(guò)在有樓梯盡頭和門口出貼上磁條作為虛擬墻防止機(jī)器人跌落。“三葉蟲”掃地機(jī)器人充電后可以工作近60min，它分三個(gè)擋位進(jìn)行工作：正常、快速及

17、點(diǎn)清理，當(dāng)機(jī)器人的存塵盒充滿垃圾時(shí)就會(huì)發(fā)出燈光警告。一直到2001年“三葉蟲”清掃機(jī)器人才實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，各種性能也得到了優(yōu)化反應(yīng)速度有所提高，“三葉蟲”的出現(xiàn)顛覆了人們對(duì)掃地的概念，但是當(dāng)時(shí)非常稀有，所以“三葉蟲”價(jià)格非常昂貴。圖1-1 “三葉蟲”掃地機(jī)器人隨后，iRobot公司設(shè)計(jì)制造自動(dòng)掃地機(jī)器人Roomba，不斷的升級(jí)優(yōu)化，Roomba成為掃地機(jī)器人領(lǐng)域的代表產(chǎn)品。最值得提出來(lái)的是iRobot公司的Roomba 780智能掃地機(jī)器人2012年則作為Roomba系列機(jī)器人產(chǎn)品的最高級(jí)旗艦型號(hào)，以一流的創(chuàng)意贏得了評(píng)委的一致認(rèn)可，奪得“紅點(diǎn)設(shè)計(jì)榮譽(yù)提名獎(jiǎng)”（Red dot design ho

18、norary nomination Award），機(jī)器人用光學(xué)和聲學(xué)兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)探測(cè)垃圾，就像人的聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)感官系統(tǒng)清圖1-2 Roomba 780自動(dòng)掃地機(jī)器人掃地面各種粗細(xì)垃圾?？梢晕⌒∮?.3m的細(xì)小顆粒，能吸除家中最常見(jiàn)的粉塵和雜質(zhì)粒子等微小的顆粒。機(jī)體前端裝有軟性防撞帶，用來(lái)防止機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)家中物品的碰撞，保證墻壁、家具及其它用品不被碰撞，機(jī)體裝有六個(gè)防跌落感應(yīng)器，通過(guò)傳感器感應(yīng)周圍高度，防止機(jī)體跌落。Roomba系列的掃地機(jī)器人早從2002年開(kāi)始不斷發(fā)展，經(jīng)歷十幾年的優(yōu)化改進(jìn)，Roomba系列掃地機(jī)器人成為最智能的家用機(jī)器人，不管是第一代還是Roomba500以及目前最智能

19、的Roomba980都具有很好自主能力，可以穿梭于房間中各家具縫隙間，快速完成清掃工作，據(jù)傳言這是把用在軍事的“躲避地雷技術(shù)”用到了機(jī)器人上。所以Roomba系列當(dāng)之無(wú)愧是自動(dòng)掃地機(jī)器人領(lǐng)域的代表產(chǎn)品。韓國(guó)Ottoro掃地機(jī)器人，可以說(shuō)是 “掃地機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)”，相當(dāng)特殊，在機(jī)體充電樁上配有一個(gè)激光投影儀器，激光在房間天花板不同地方投影出不同圖案用作定位。機(jī)器人的正前方有兩個(gè)攝像頭用來(lái)觀察正前方的情況，當(dāng)遇到障礙物時(shí)自動(dòng)繞過(guò)障礙物進(jìn)行清掃。Ottoro沒(méi)有用常用的毛刷掃和吸取結(jié)合方案，它裝配了一個(gè)強(qiáng)力的真空吸塵器。Roomba780需要30分鐘打掃的區(qū)域，Ottoro只要十多分鐘。Ottoro機(jī)

20、器人的實(shí)現(xiàn)在軟件及硬件上都有很高的要求，所以價(jià)格相對(duì)非常昂貴，一臺(tái)Ottoro的價(jià)格一般情況可以買10個(gè)Roomba, 因此Ottoro還是極少數(shù)人使用。 課題國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)一些大學(xué)對(duì)掃地機(jī)器人進(jìn)行了許多的研究并且取得了不少成果，對(duì)掃地機(jī)器人一些技術(shù)比如機(jī)器人定位、驅(qū)動(dòng)、路徑規(guī)劃、機(jī)器人感應(yīng)等技術(shù)的研究更深更多，都為掃地機(jī)器人的研究發(fā)展鑒定技術(shù)基礎(chǔ)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)目前一直致力于掃地機(jī)器人這方面的研究，與香港中文大學(xué)聯(lián)合，開(kāi)發(fā)出了一種全方自主位移動(dòng)掃地機(jī)器人。浙江大學(xué)于1999年開(kāi)始進(jìn)行智能掃地機(jī)器人的研究，經(jīng)過(guò)兩年努力成功設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)第一個(gè)能夠初步自主掃地的機(jī)器人。國(guó)產(chǎn)服務(wù)機(jī)器人方面，小米公司

21、掃地機(jī)器人、蘇州科沃斯、蘇州地貝地貝等產(chǎn)品水平已經(jīng)與Roomba掃地機(jī)器人相近，其產(chǎn)品包含了機(jī)器人定位、機(jī)器人感應(yīng)、驅(qū)動(dòng)、路徑規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)。而還有許多其他國(guó)產(chǎn)自動(dòng)掃地機(jī)在技術(shù)較差，是市場(chǎng)低端產(chǎn)品，勉強(qiáng)混進(jìn)國(guó)內(nèi)低端產(chǎn)品市場(chǎng)。一方面，這是因?yàn)閲?guó)內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)起步比國(guó)外晚很多；另一方面由于大部分地區(qū)消費(fèi)水平限制使得自動(dòng)掃地機(jī)在中國(guó)的市場(chǎng)接受度還不高。圖1-3 科沃斯地寶朵朵科沃斯掃地機(jī)器人是賣得比較火的一款產(chǎn)品，科沃斯在家庭掃地機(jī)器人行業(yè)占領(lǐng)先地位，因?yàn)槊夸N售三臺(tái)掃地機(jī)器人就有兩臺(tái)是科沃斯的?？莆炙沟貙毷亲畛Ｓ玫膾叩貦C(jī)器人。它適用于家庭、辦公區(qū)及娛樂(lè)場(chǎng)所，以及其它一些人員不便進(jìn)入的地方。它是一個(gè)集

22、自動(dòng)清掃和智能一體的地面清掃機(jī)器人，整個(gè)清掃過(guò)程不需人的插手，還有定點(diǎn)清掃、自動(dòng)清掃、沿邊、精掃四種工作形式可選，徹底替代人們的雙手?？莆炙箳叩貦C(jī)器人利用渦輪系統(tǒng)來(lái)提高清掃的動(dòng)力，從而是機(jī)器人打掃房間質(zhì)量有保障，具有防撞和防跌落的功能，及自主充電功能?，F(xiàn)已面市的有5系、6系、7系、以及9系等多種產(chǎn)品。地寶可以工作在如地板、瓷磚、地磚、短毛地毯等任何硬地面。1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義掃地機(jī)器人是把移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)和吸塵器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，是一種自動(dòng)掃地并吸塵的工具，機(jī)體裝配了微電腦系統(tǒng)，按照人們的意愿完成清掃房間部分或者全部，代替?zhèn)鹘y(tǒng)繁重的人工清潔工作以及可以清掃人們不能到達(dá)的部分。長(zhǎng)期的發(fā)展，工業(yè)

23、機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)接近成熟，服務(wù)機(jī)器人也受到世界各國(guó)的研究人員重視。應(yīng)用最為廣泛的就是家庭清潔機(jī)器人，人類也已經(jīng)邁入了機(jī)器人時(shí)代的大門，所以服務(wù)機(jī)器人將融入人們的生活，像汽車一樣即將成為人們生活必需品。所以，自動(dòng)掃地機(jī)器人開(kāi)發(fā)和研究不僅有科研上的挑戰(zhàn)，在國(guó)內(nèi)又有廣闊的市場(chǎng)前景。自動(dòng)掃地機(jī)器人比普通吸塵器有點(diǎn)主要在，省力省時(shí)以及清潔過(guò)程一般不需要人們的干預(yù)，比噪音吸塵器小很多，清潔效率高，小巧輕便無(wú)死角，總之掃地機(jī)器人各方面都優(yōu)于普通的吸塵器?，F(xiàn)在社會(huì)發(fā)展迅速，生活節(jié)奏快，人們壓力越來(lái)越大，服務(wù)機(jī)器人可以幫助然們減輕壓力，它就是結(jié)合傳感器和機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一部能夠滿足大部分家庭

24、家庭需求而且方便的自動(dòng)掃地機(jī)器人。讓它可以代替家庭人工清掃，使家庭的生活智能化，讓科技更好地服務(wù)于人們。1.4 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)由于掃地機(jī)器人體積不能過(guò)大，所以怎么設(shè)計(jì)和裝配好行走機(jī)構(gòu)、掃地機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)及儲(chǔ)存垃圾機(jī)構(gòu)在這小型機(jī)器人中非常重要，也并不容易。機(jī)器人中清掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)關(guān)鍵部分也是畢業(yè)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。其外形設(shè)計(jì)也要考慮清掃后如何垃圾儲(chǔ)存、如何處理以及如何布置吸塵裝置也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要詳細(xì)考慮的問(wèn)題。避障功能和防跌落功能是機(jī)器人很重要功能是本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的也是一個(gè)難點(diǎn)。1.5 本章小結(jié)本章主要闡述了我所選課題研究背景、目的及意義，介紹了掃地機(jī)器人國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，明確了本次設(shè)計(jì)研

25、究的內(nèi)容，并對(duì)本次設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，也對(duì)文章的結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。2 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)組成圖2-1 掃地機(jī)器人大體組成自動(dòng)掃地機(jī)器，顧名思義就是自動(dòng)行走掃地，因此自動(dòng)掃地機(jī)器人的機(jī)械部分主要包括輪子、底盤、外殼、毛刷傳動(dòng)系統(tǒng)等機(jī)器人大體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇 機(jī)器人外形設(shè)計(jì)根據(jù)掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)需求，本次設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)出掃地機(jī)器人的各個(gè)機(jī)構(gòu)。考慮實(shí)用性，通過(guò)在網(wǎng)上以及淘寶京東各大購(gòu)物網(wǎng)站查看機(jī)器人的外形尺寸，大部分掃地機(jī)器人尺寸都以圓盤形，因?yàn)閳A盤形控制相對(duì)簡(jiǎn)單，而且不易于房間東西發(fā)生碰撞，所以本次設(shè)計(jì)采用圓盤型結(jié)構(gòu)，大多數(shù)機(jī)器人直徑在350mm左右，高度

26、一般都在90100mm，我考慮到本次設(shè)計(jì)不宜過(guò)大，機(jī)體必須輕巧，不至于太大過(guò)于笨重，高度不宜過(guò)大，從而使機(jī)器人能夠進(jìn)入一般低矮環(huán)境進(jìn)行清掃。所以初定掃地機(jī)器人的外形尺寸圓盤直徑350mm，高100mm，底盤需要和地面有一定的距離便于毛刷清掃，此距離不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，過(guò)小毛刷旋轉(zhuǎn)被阻礙，過(guò)大可能清掃不徹底，現(xiàn)定底盤與地面10mm ，設(shè)計(jì)輪子大小過(guò)程中，輪子直徑不能大于100mm（機(jī)器人高度）。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇智能運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：車輪式、履帶式、腿足式這三種移動(dòng)機(jī)構(gòu)最為常用，還有不常用的比如：步進(jìn)式、蠕動(dòng)式、混合式、蛇形式只適用于特殊的場(chǎng)合這里不一一介紹。車輪式：車輪式主要可以行駛在相對(duì)平坦，不太復(fù)雜環(huán)境地面上，車輪式比較平穩(wěn)，它按照輪子的數(shù)量可分為：?jiǎn)?、雙輪、三輪、四輪。履帶式：履帶式機(jī)構(gòu)其實(shí)就是輪式結(jié)構(gòu)的延伸，履帶改善了輪子在一些環(huán)境不能運(yùn)作的情況，履帶的作用就相當(dāng)于一直在給輪子進(jìn)行鋪路，它適合在沒(méi)有加工的自然路面行走，滾動(dòng)阻力較小，履帶式適合在松軟的泥沙場(chǎng)地行走，而且履帶式不容易打滑，爬坡和越過(guò)溝槽等都比輪式方便，但是重量大，慣性大減震效果不佳，零件易損壞等缺點(diǎn)，目前廣泛運(yùn)用于大型操作機(jī)上。腿足式：機(jī)動(dòng)性好，可以說(shuō)是一種仿生技術(shù)，他有很好的適應(yīng)能力應(yīng)對(duì)各種地面環(huán)境，運(yùn)動(dòng)可以做到相當(dāng)平穩(wěn)，他有許多性能輪式和履帶式是無(wú)法達(dá)