【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 小型清掃機(jī)器人的移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與清掃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 2 清掃機(jī)器人的出現(xiàn)背景 .............................................................................................. 2 清掃機(jī)器人的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 .................................................................................. 2 第二章 清掃機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng) .................................................................................................. 5 清掃機(jī)器人的要求 ...................................................................................................... 6 系統(tǒng)方案比較與論證 .................................................................................................. 7 最終方案 ..................................................................................................................... 10 第三章機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 10 電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................................................................................ 10 減速器的參數(shù)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 12 軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ................................................................................................ 21 第四章 清掃裝置的設(shè)置 ........................................................................................................ 26 清掃裝置的基本原理 ................................................................................................ 26 清掃裝置的基本結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 27 清掃裝置的配置 ........................................................................................................ 28 第五章 總結(jié)與期望 ................................................................................................................ 29 全文總結(jié) .................................................................................................................... 29 論文創(chuàng)新之處 ............................................................................................................ 29 存在的不足與展 望 .................................................................................................... 29 謝辭 .......................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 31 附錄： ...................................................................................................................................... 32 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 第一章 緒論 清掃機(jī)器人的出現(xiàn)背景 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能科學(xué)的飛速發(fā)展，智能機(jī)器人技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代機(jī)器 人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其中，服務(wù)機(jī)器人開(kāi)辟了機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域。服務(wù)機(jī)器人的出現(xiàn)主要有三大原因：一是勞動(dòng)力成本上升；二是人類想要擺脫枯燥乏味的體力勞動(dòng)，如清潔，家務(wù)，照顧病人等；三是人口的老齡化和社會(huì)福利制度的完善也為某些服務(wù)機(jī)器人提供了鋼釩的市場(chǎng)應(yīng)用前景。服務(wù)機(jī)器人區(qū)別于工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)主要特征就是服務(wù)機(jī)器人是一種適用于具體的方式，環(huán)境及任務(wù)過(guò)程的機(jī)器人系統(tǒng)，其活動(dòng)空間大，具有在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的移動(dòng)性，因此服務(wù)機(jī)器人大多數(shù)是移動(dòng)機(jī)器人。 清掃機(jī)器人的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 清掃機(jī)器人的發(fā)展是建立在移動(dòng) 機(jī)器人的基礎(chǔ)之上的，一個(gè)好的清掃機(jī)器人就必須有一個(gè)好的移動(dòng)基礎(chǔ)。因此，每次移動(dòng)機(jī)器人的飛躍，隨之而來(lái)的就是清掃機(jī)器人的更新?lián)Q代。 國(guó)外的清掃機(jī)器人的發(fā)展與現(xiàn)狀 德國(guó) Kaercher 公司生產(chǎn)的 RC3000 是世界上第一胎能夠自行完成所有家庭地面清潔工作的清潔機(jī)器人，如圖 11 所示。它只有 50cm 長(zhǎng)，能夠自動(dòng)清掃地面，自動(dòng)返回充電站充電，可以在主人外出時(shí)獨(dú)立完成家庭清潔的任務(wù)，其扁平的設(shè)計(jì)使其能夠清潔床，沙發(fā)，茶幾等家具的下部位置，如圖 12所示；它的移動(dòng)是隨機(jī)的，當(dāng)遇到障礙時(shí)，隨機(jī)改變一 個(gè)角度，然后繼續(xù)直走，直到遇到新的障礙物；它內(nèi)置四種清潔程序，根據(jù)清潔面積的大小，可以選擇合適的程序；內(nèi)置光敏傳感器，在遇到樓梯與臺(tái)階時(shí)，能夠自動(dòng)避讓，不會(huì)跌落。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 圖 11 RC3000 圖 12 RC3000 2020 年 11 月著名的家電廠商伊萊克斯在英國(guó)推出了吸塵器“三葉蟲(chóng)”，如圖 13所示。它的高度為 13mm，直徑為 35mm，能夠自由穿梭清掃，自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳行走路線；它使用超聲波探測(cè)器，可以敏捷迅速地覺(jué)察出障礙物并繞開(kāi)；“三葉蟲(chóng)”可分三個(gè) 檔位進(jìn)行工作：正常，快速和點(diǎn)清理；吸塵器充滿垃圾時(shí)還會(huì)發(fā)出燈光警告；為了限制“三葉蟲(chóng)”的活動(dòng)范圍，用戶需要在樓梯間或其它沒(méi)有天然障礙物的地方，貼上特制的可粘式磁帶?！叭~蟲(chóng)”是由可充電電池驅(qū)動(dòng)的，每次充電后可以運(yùn)行 60min 左右，電量不足時(shí)能自動(dòng)返回充電卡座充電。 圖 13 伊萊克斯“三葉蟲(chóng)” 2020 年 11 月，三星公司推出一款三星代號(hào)為 VCRP30W 的機(jī)器人吸塵器，如圖 14所示，主要針對(duì)家庭市場(chǎng)。 VCRP30W 主要依靠 3D地圖技術(shù)來(lái)進(jìn)行定位，并 能靈巧地躲避障礙物，能夠快速，高翔地對(duì)房間每個(gè)角落進(jìn)行吸塵； 當(dāng)遇到障礙物或者死角情況，VCRP30W 能輕易地分析出垃圾與其他日常生活用品，同時(shí)允許用戶定義工作時(shí)間及清掃區(qū)域；用戶畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)看安裝在機(jī)器人前部攝像頭內(nèi)的信息，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控；整個(gè)機(jī)器人的電池能維持 50min 的連續(xù)工作，當(dāng)電量即將耗盡時(shí)自動(dòng)回到充電座補(bǔ)充能源，非常地智能化。 圖 14 三星 VCRP30W 國(guó)內(nèi)清掃機(jī)器人的發(fā)展和現(xiàn)狀 1999 年初，浙江大學(xué)機(jī)械電子研究所開(kāi)始進(jìn)行智能 吸塵機(jī)器人的研究，兩年后設(shè)計(jì)成功國(guó)內(nèi)第一個(gè)具有初步智能的自主吸塵機(jī)器人，與蘇 州 TEK 公司合作研發(fā)，到 2020 年系統(tǒng)在自主能力和工作效率上都有了顯著提高，它工作之前，首先進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)，利用超聲波測(cè)距，與墻 保持一定的行走距離，在清潔角落的同時(shí)獲得房間的尺寸信息，從而決定清掃時(shí)間；然后，利用隨機(jī)與局部遍歷規(guī)劃相結(jié)合的算法產(chǎn)生高效的清潔路徑；在清掃結(jié)束后，自動(dòng)回到充電座補(bǔ)充動(dòng)力；系統(tǒng)在 m? 的實(shí)際家庭環(huán)境中，工作 10min 可以達(dá)到 90%以上的覆蓋率。如圖 15 圖 15 蘇州 TEK 深圳市銀星智能電器有限公 司設(shè)計(jì)研發(fā)的 KV8保潔機(jī)器人（如圖 16）的一些布置如下 KV8 保潔機(jī)器人路徑規(guī)劃原理 KV8 保潔機(jī)器人通過(guò)電腦芯片控制機(jī)器人的左右輪轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)圓弧形清潔路線。當(dāng)圓弧的半徑拓展到 的時(shí)候，芯片程序會(huì)控制機(jī)器人離開(kāi)當(dāng)前路線，在 遠(yuǎn) 處再次執(zhí)行圓弧清潔路線。大量的圓弧對(duì)地面實(shí)行無(wú)縫覆蓋，從而達(dá)到全面清潔地面的目的。 KV8 保潔機(jī)器人自動(dòng)充電原理 KV8保潔機(jī)器人在機(jī)器人電量快要耗完時(shí)，機(jī)器人頂部的紅外線發(fā)射頭發(fā)射出無(wú)電信號(hào)，當(dāng)充電基座上的兩個(gè)紅外線接收頭接收到此信號(hào)時(shí)，機(jī)器人便與充電基座取得了 176。聯(lián)系 177。通過(guò)兩個(gè)紅外線接收頭對(duì)機(jī)器人的引導(dǎo)，使其慢慢靠攏，畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。 KV8 保潔機(jī)器人防跌落原理 KV8保潔機(jī)器人在機(jī)器人底部前段，安裝了 4 對(duì)紅外線感應(yīng)頭，每一對(duì)感應(yīng)頭包含一個(gè)發(fā)射頭和一個(gè)接收頭。紅外線發(fā)射頭發(fā)射的紅外經(jīng)地面發(fā)射后，被對(duì)應(yīng)的接收頭所接收。如果機(jī)器人底部距離地面的高度超過(guò) 5mm，電腦芯片便會(huì)控制機(jī)器人，使其后退并調(diào)整行走方向，從而避免從高空跌落。