掃地機(jī)器人課設(shè)

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：清掃小車結(jié)構(gòu)設(shè)計及行走路線優(yōu)化專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造以及自動化學(xué)生吳思學(xué)號121310321班號1213103指導(dǎo)教師蓋玉先日期15.12.301.課題背景及研究的目的和意義1.1課題背景從2002年一臺名叫“三葉蟲”的自動掃地機(jī)問世，到目前掃地機(jī)器人的行業(yè)已 經(jīng)歷了 14年產(chǎn)業(yè)的不斷升級與變遷。伊萊克斯(electrolux )三葉蟲是世界上第 一款自動吸塵器機(jī)器人。而“三葉蟲二代”則是目前市面上最“昂貴”的產(chǎn)品之一， 售價高達(dá)人民幣兩萬多元。其最大的賣點(diǎn)就是采用了仿生技術(shù)超聲波，如同黑暗中飛 行的蝙蝠一般，可以敏捷迅速地覺察出障礙物并繞開。(仿生超聲波由于技術(shù)門檻和

2、 成本較高，使用同樣技術(shù)的只有臺灣 Proscenic和日本夏普)。智能掃地機(jī)器人又稱 懶人掃地機(jī)，早期的掃地機(jī)器人由于技術(shù)水平等原因，在實(shí)際打掃中有很多硬傷。智能 家用掃地機(jī)器人已有極大的改善，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自 動在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進(jìn)入自 身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。一般來說，將完成清掃、吸塵、擦地工作 的機(jī)器人,也統(tǒng)一歸為掃地機(jī)器人。智能掃地機(jī)器人讓懶人不在為掃地而發(fā)愁，大大減 輕了日常家務(wù)的勞動量，讓我們的時間多出來去做其他更為有意義的事情上去。作為家電行業(yè)的新興產(chǎn)品，智能掃地機(jī)器人在引起了大眾關(guān)注

3、的同時也慢慢進(jìn)入了越來越 多家庭。跟人工打掃相比，智能掃地機(jī)器人要省時省力的多，因此許多朋友不僅自己 使用，還會作為禮物送給親近的家人朋友?，F(xiàn)在市面上掃地機(jī)器人款式繁多、價錢不1.2研究的目的和意義家用智能掃地機(jī)器人的更新是比較快的，最新的智能家用掃地機(jī)器人更加智 能、高效。讓我們有更多的時間去做更有意義的事情，享受科技帶來的愉悅。隨著社 會現(xiàn)代化的提高，清潔小車會走進(jìn)越來越多的家庭，成為像電視，冰箱等一系列家電 一樣為家庭不可或缺的一部分。在未來將會有很大的市場。自動清掃機(jī)器人是當(dāng)今服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域一個熱門的研究方向。從理論和技術(shù)上講，自動清掃機(jī)器人比較具體地 體現(xiàn)了移動機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，

4、具有較強(qiáng)的代表性，從市場前景角度講，自動清 掃機(jī)器人將大大降低勞動強(qiáng)度、提高勞動效率，適用于賓館、酒店、圖書館、辦公場 所和大眾家庭。因此開發(fā)自動清掃機(jī)器人既具有科研上的挑戰(zhàn)性又具有廣闊的市場前 景2 .國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析2.1國外現(xiàn)狀及分析國外清潔小車已經(jīng)普遍進(jìn)入家庭，更新?lián)Q代很快，產(chǎn)業(yè)競爭很大。美 國irobot 及臺灣 Proscenic及時跟進(jìn)，分別在2002年推出自有品牌機(jī)器人產(chǎn) 品。在行業(yè)發(fā)展的初期階段，這個產(chǎn)品并不被大眾所接受，很多人看了機(jī)器后認(rèn)為， 與其讓機(jī)器去打掃還不如自已隨便的拿掃把幾次搞定。同時單片機(jī)業(yè)態(tài)的不成熟以及高 成本，成為阻礙產(chǎn)品在市場發(fā)展的絆腳石。這

5、時最早介入該產(chǎn)業(yè)的伊萊克斯，因?yàn)榍?期的大力投入未獲取市場的相應(yīng)回報，逐步的放棄智能型的機(jī)器，主攻其它家電。而 irobot 及Proscenic相反在前期投入不大，在逐步的市場試測試中看準(zhǔn)了這類產(chǎn) 品今后將在市場大賣，持續(xù)的研發(fā)投入。Proscenic借著臺灣市場IC產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢與 臺灣工研院合作開發(fā)在20062008年間迅速的打開亞州及北美市場。Irobot則在美國， 及歐州市場占據(jù)優(yōu)勢。2008年2010掃地機(jī)市場一直有這兩大品牌在市場上占據(jù)主導(dǎo) 地位，兩家不同的專利設(shè)計為行業(yè)設(shè)定的較高的進(jìn)入門檻。兩家分別在銷量最大的日 本及美國市場雄踞一方。Proscenic日本市場占據(jù)銷售寶座，iro

6、bot在美國市場無人 撼動。2.2國內(nèi)現(xiàn)狀及分析國內(nèi)清掃下車還不是十分普遍，未來的市場十分美好。當(dāng)前市場上在售的電動掃地機(jī)主要為國產(chǎn)與合資品牌的商品，其間國商品牌的商品在價格、掃地潔凈度、功 能性等幾個方面都是不錯的，只是在外觀外型上稍遜于合資、進(jìn)口商品，具有較高的 性價比。國內(nèi)大部分機(jī)器外型上都做的很不錯，但清掃系統(tǒng)都是模仿一線廠商，在清 掃行走算法上，也因?yàn)楹诵膶＠夹g(shù)的限制。機(jī)器清掃效果和智能程度與一線的品牌 還是存在較大差異。并且Irobot和Proscenic都擁有各自清掃系統(tǒng)的設(shè)計專利，在 歐美等成熟市場，這些模仿的產(chǎn)品一方面是因?yàn)橹R產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，另一方面因其工藝 水平的限制很難進(jìn)

7、入?，F(xiàn)在國內(nèi)大部分機(jī)器所應(yīng)用的技術(shù)，還是一線的品牌2007年左右早期技術(shù)。（紅外線、藍(lán)牙遙控器、傳統(tǒng)的碳刷吸塵電機(jī)等。而最新的行業(yè)應(yīng)用 有超聲波仿生技術(shù)偵測，RF無線射頻遙控，無刷吸塵電機(jī)等）。3 .研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題3.1研究內(nèi)容主動輪主動輪清掃刷吸塵口從動輪1清掃機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括清掃結(jié)構(gòu)，行走結(jié)構(gòu)，吸塵結(jié)構(gòu)2功能設(shè)計包括清潔模式，智能導(dǎo)航系統(tǒng)，智能安全監(jiān)控，灰塵量識別功能，床底智能清掃，手機(jī)遙控功能，室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測與提醒，其他基 礎(chǔ)功能。3.2擬解決的關(guān)鍵問題功能設(shè)計中的智能導(dǎo)航系統(tǒng)4.擬采取的研究方法和技術(shù)路線、進(jìn)度安排、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)4.1擬采取的研究方法和技術(shù)路線根據(jù)現(xiàn)

8、有產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化，通過單片機(jī)進(jìn)行智能控制。通過紅外線技術(shù) 對外部環(huán)境進(jìn)行檢測，分析。4.2進(jìn)度安排第1周：搜集資料，第2 5周：系統(tǒng)方案設(shè)計，相關(guān)知識學(xué)習(xí)；第6 7周：小車結(jié)構(gòu)設(shè)計第8 11周：小車智能控制第1214周：輔助功能設(shè)計第 1516 周：外文翻譯及撰寫畢業(yè)論文；準(zhǔn)備答辯4.3 預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 路線優(yōu)化：遇到各種障礙物的不同算法：兩類：遇到墻體，桌椅等不可穿越物體，遇 到窗簾的可穿過物體。增加記憶程序等輔助功能 提高效率提交成果： 畢業(yè)設(shè)計論文，清潔小車裝配圖，吸塵器底盤的零件圖，主清潔模塊的零件圖，算 法程序。5課題已具備和所需的條件已具備條件1 掌握 c 語言及對單片機(jī)有一定了解2 機(jī)械設(shè)計，機(jī)械原理，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的知識所需的條件1 掌握相關(guān)產(chǎn)品的說明書2 了解室內(nèi)塵埃特性3 了解客戶需求4 掌握感應(yīng)技術(shù)6研究過程中可能遇到的困難和問題，解決的措施遇到的困難：理論知識準(zhǔn)備不足，缺乏設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，時間緊迫； 解決的措施：查閱相關(guān)文獻(xiàn)和虛心向老師請教，在學(xué)習(xí)實(shí)踐中解決遇到的問題，抓緊 進(jìn)度。7. 參考文獻(xiàn)1 李瑞峰，孫笛生等 . 移動式作業(yè)型智能服務(wù)機(jī)器人的研制 .機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用。2 胡躍明，丁維中，吳祈生，吸塵機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與展望，計算機(jī)測控與控制3 徐陽。面向未來的新型機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器