家庭清洁机器人设计(毕业答辩)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,家庭清洁机器人设计,指导教师：,xxxxx,汇 报 人：,xxxx,班 级：,xxxxx,题目：家庭清洁机器人 设计,研究目的,：,本课题旨在于开发一部,价格便宜，全 区域覆盖，能够充分满足家庭需求且方便适用的智能家庭清扫机器人,，使它可以替代传统的家庭人工清扫方式，使家庭生活电气化、智能化。,课题设计的工作内容和要求：,运行机构形式：轮式,最高行进速度：,0.5,m/s,转弯半径：,0,高度：,100mm,宽度：,400mm,清洁方式：吸尘、刷扫,一次充电连续工作时间：,0.5,小时,警示方式：,LED,闪光,具有自动路径规划、避障功能,具有自动充电装置,清洁机器人总体设计构想,家庭清洁机器人系统通常由四个部分组成,:,移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。,由于所学知识和时间有限，,本次设计侧重于对机器人机械部分的设计。,该机器人机械部分主要有以下四部分组成：,（,1,）行走机构,（,2,）清扫机构,（,3,）吸尘机构,（,4,）擦地机构,清洁机器人整体外观图,机器人组成结构图,机械结构组成分析,2,个行走驱动轮及驱动电机：,保证机器人能够在平面内移动；,清扫机构：,用两个电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动；,吸尘机构：,制造强大的吸力，将灰尘吸入灰尘存储箱中；,擦地机构：,在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦除残留在地面上的细小灰尘，保证清洁工作的质量。,设计重点和难点,在宽,400,高,100,的体积下，,清扫机构，行走机构，吸尘机构和储存垃圾机构的设计和布置。,因为还要求所设计的机器人具有避障功能，所以其,外形设计,也应该仔细考虑。,清扫后的,垃圾如何处理,，以及如何,布置吸尘设备,。,机器人总体外形设计,通过查阅资料，初步把机器人的外形设计为长宽均为,400mm,高为,100mm,的,长方体，,但发现,周边有棱角的机器人在躲避障碍物是很不便，非常容易碰到障碍物，,而圆形物体则比较容易避开障碍物。,因而最终把机器人的外形设计为,圆盘形,。,机器人行走机构设计,机器人移动机构按结构分有,轮式、履带式和步行式,等。,轮式和履带式机器人适合条件较好的地面，而步行机器人则适合于条件较差的路面。,课题研制的自主清洁机器人,工作在环境较好的室内，所以采用轮式移动机构较为适合。,轮式移动机器人一般有,三轮、四轮和六轮。,三轮结构则比较简单，能够满足一般的需求，应用也比较广泛。,四轮的稳定性好，承载能力较大，但结构较复杂,;,六轮与四轮类似，只不过有更大的承载能力和稳定性。,三轮移动机器人来说，重心都比较低，载荷稳定且中心位置基本不发生变化，所以,采用三轮结构就能满足要求,。,三轮转向装置的结构选择,结构类型：,铰轴转向式,:,差速转向式,:,优缺点分析：,铰轴转向式,控制简单,，,但精度不是太高,;,差动转向式,控制复杂，但精度较高,。,结论：,考虑到本课题清洁机器人将来作为服务型机器人使用，在,控制方式上应达到一个较高层次。,采用差动转向式比较好，并且其运动和转向的,精度也高些，以便为以后的避障和轨迹规划打下一个良好的基础。,清洁机器人最终行走机构图,本系统的移动机构最终采用是,三轮差速转向式,机器人采,用两直流电动机独立驱动左右两轮的差动方式，控制简单、精确、易于实现,可以,方便地实现吸尘机器人的前进、左转、右转、后退，以及调头,等功能,清洁机器人,能够在任意半径下，以任意速度实现 转弯，甚至可以实现零转弯半径,清扫机构法案论证,方案一：,电机带动斜齿轮,1,，斜齿轮,1,带动斜齿轮,2,，斜齿轮,2,带动斜齿轮,3,，斜齿轮上的轴连接滚刷，进而实现清扫；,优缺分析：,易于安装，传动平稳，但是,斜齿轮所占的面积非常大，如此，则会占用大量空间，使,其它几个单元有些部分将放置不下，从而超出所要设计的尺寸；,（一）,清扫机构方案论证（二）,方案二：,电机带动锥齿轮，锥齿轮,1,带动锥齿轮,2,，由锥齿轮,2,上的轴连接滚刷，进而实现清扫；,优缺分析：,锥,齿轮传动不如斜齿轮平稳，,同时锥齿轮一,所占的体积也比较大,，因而选用锥齿轮的弊端也很大,。,清扫机构方案论证,方案三：,电机带动蜗杆，蜗杆两端接蜗轮，两个蜗轮的轴上分别接刷子，从而实现清扫；,优缺分析：,要使机器人的,刷子能够扫到墙壁的边缘且没有工作盲 区，则会：,则需直径至少为,200mm,的刷子；,要求蜗轮和蜗杆的中心距就至少为,100mm,；,蜗轮蜗杆的尺寸都比较大；,虽然能够放置下，但,总体装置就比较笨重,，机 器人重量也很大，负担增大。,（三）,清扫机构方案论证,方案四：,电机带动蜗杆，蜗杆两端接蜗轮，两个蜗轮分别接皮带轮，皮带轮上的轴接刷子，从而实现清扫；,优缺分析：,基于方案三，通过两边加皮,带轮这个结构缩小了蜗轮蜗杆的中心距，减小了机器总重量，且有利于其它机构的安装。,最终结论：,因而选择,方案四为本次设计的清扫机构,。,（四）,吸尘机构的设计,风扇,固定在垃圾储藏室上,壁，在风扇上罩一个薄壁腔。,在薄壁腔上方开,一个圆孔，以便于空气的排出。,在垃圾储藏室上壁开两个小长方孔，在方孔下加上一个,隔尘罩,。,通过,风扇的旋转带动垃圾储藏室内的空气流动,，又通过储藏室内的,管腔将刷子清扫引起的尘土吸附进来,，带尘土的空气,通过防尘罩将尘土挡到垃圾储物室内,，较干净的空气则通过吸尘室上壁腔的圆孔排带大气中去。从而实现吸尘的目的。,垃圾收集处理机构设计,初设计：,通过电机带动和电机相连的齿轮，齿轮通过带动和其配对的大齿轮带动轴,2,，旋转，从而使轴,2,另一端上固定的大齿轮带动和其相连的小齿轮旋转，,进而使垃圾收集挡板作扬起动作，将垃圾倒入其后面的垃圾储藏室。,（一）,垃圾收集处理机构设计（二）,方案分析：,垃圾收集挡板的扬起放下动作通过控制电机的正反转来控制；,但是,此种结构所占的空间比较大；,设计的,家庭清洁机器人空间有限,，如果采用此种结构，将,导致其它一些机构无法放置。,结论：,方案不可行，需改进挡板放置方式,垃圾收集处理机构设计（三）,改进装置：,垃圾收集处理机构设计（四）,改进说明：,垃圾储藏室安放在机体的最前边，其前端用,销钉连接一个可以绕着销钉旋转的垃圾收集挡板；,挡板用厚度为,1mm,的钢板制成，表面光滑，,刷子旋转可将垃圾通过垃圾收集挡板扫到垃圾储物室；,在储物室末端，,做一个和储物室相匹配的拉门,，其上端用螺钉从外壁拧入挂住在里边，便于倾倒垃圾。,清扫机构固定件装置设计,清扫部分是家庭清洁机器人的最重要的部分，,为了减轻机器质量，使用更方便,，故设计了清扫机构的固定件，既满足了工作要求又减轻了机体的质量。,机器人大体布局总图,总 结,该设计,-,清洁机器人总体结构设计如上所述，总体来说，该设计方案具体可行，但仍有一些地方还需进一步改进，如垃圾收集处理机构等，多谢各位老师能提出改进方案！,致 谢,感谢我的指导教师,xxx,老师、感谢我的同学和朋友，在我做设计的过程中给予我了很多有用的素材和热情的帮助。,由于我知识水平有限，所做设计和编写的论文难免有不足之处，恳请各位老师给予批评和指正！我会再接再励，虚心求教，不断完善这次设计。,谢谢各位老师,