【文章內容簡介】 不可避免地存在一些亟需解決的問題，如降噪、輕量化等。為了解決這些問題，在做了大量的市場調研并分析了相關產品的性能利弊之后，研發(fā)、設計了這款全方位感應智能擦窗機。利用銣鐵硼強磁材料雙向吸附窗面，對角驅動機體，同時融合計算機嵌入系統(tǒng)進行自動控制，機電一體，能夠充分滿足普通家庭的 擦窗需求，并有一定的拓展應用空間。 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 4 頁 第 2 章 工作原理 整體裝置 本裝置主要由以下部分構成： 裝置的三維模型如下 [3]（主動機與從動機） 驅動換向模塊 控制部分 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 5 頁 圖 1 裝置主、從動機三維模擬視圖 機構細節(jié)設計 驅動換向設計 a. 工作原理 由于擦窗機的工作環(huán)境為豎直面，因此，減輕機體自重是必須考慮的。我們采用主對角驅動，副對角從動的方式進行設計。 為了使機器能夠沿 x、 y 方向進行擦拭，我們在主對角驅動位置加以換向裝置。作為本設計的核心部件，驅動換向設計如下圖： 萬向從動部分 擦拭部分 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 6 頁 圖 2 驅動換向原理圖 當機器單向行進擦拭時，電機驅動小錐齒輪轉動，小齒輪帶動底座錐齒輪轉動，動力傳動給換向錐齒輪，從而帶動車輪旋轉；當擦窗機行至窗面邊緣，需要換向時，電機停止工作，舵機轉動 90176。，與舵機輸出軸配合的套筒隨之旋轉 90176。，因為車輪軸從套筒中穿過，所以車輪軸也轉動 90176。實現換向，繼續(xù)擦拭。 b. 主要部件設計參數 （ 1）減速驅動電機的設計參數 減速比 i 空載轉速 RPM 空載電流 mA 負載力矩 負載轉速 RPM 負載電流 mA 堵轉扭力 堵轉電流 mA 啟動電壓 V 1: 135 75 1200 120 250 2400 （ 2） 舵機設計參數 項目 數據 型號 Solidmotion CDS5401 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 7 頁 長 /寬 /高 265/250/95mm 供電 最大扭矩 /6V 最大電流 /6V 空載速度 重量 55g 接口 三線制 輸出軸 剛 輸出線纜長度 30cm 吸附裝置設計 要想進行雙面同時同步擦拭，吸附部件必不可少。我們通過 咨詢實驗室老師了解到，釹鐵硼強磁材料的吸附力，可以達到我們的設計要求。經過試驗，我們確定采用銣鐵硼強磁材料作為我們的吸附件。 由于該設計對同步的要求較高，需要兩側機器幾乎完全同步，為盡量減少從動機體的滯后，我們利用磁環(huán)的自動矯正性能，將吸附材料定做成環(huán)狀，即銣鐵硼強磁環(huán) 擦拭 裝置設計 (1)主動機 a. 工作原理 為了減少刷子旋轉過程中由于沖擊慣性所帶來的不利影響，使擦窗機能夠更加平穩(wěn)地工作，我們設計的擦拭部分為雙刷盤、反向對稱同時擦拭。通過微型直流電機驅動，直尺圓柱齒輪傳動，保證兩個刷盤能夠正常工作。 機構三維模型如下圖： 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 8 頁 圖 4 擦拭部分三維視圖 b. 主要部件設計參數 （ 1）與電機齒輪接觸的傳動齒輪 A參數 齒數 模數 齒輪厚度 mm 壓力角α 孔徑 mm 30 3 20176。 2 （ 2） 驅動電機的設計參數 減速比 i 空載轉速 RPM 空載電流 mA 負載力矩 負載轉速 RPM 負載電流 mA 堵轉扭力 堵轉電流 mA 啟動電壓 V 1:20 65 110 110 560 (2)從動機 為了能夠使兩側機器盡可能地保持同步，降低控制模塊的難度，我們設計的從動機為無驅動緊貼擦拭。即在從動機上通過魔術貼固定靜電百潔布。具有很好的擦拭、吸水效果，避免擦拭之后窗面殘留過多水汽，影響透光效果。 萬向從動 裝置的利用 為了盡可能地減輕機體自重，避免過多的舵機、電機的使用，我們在副對角線位置采取萬向輪設計。在主對角線車輪驅動的帶動下，萬向輪能夠自由調節(jié)方向，使保持機器能夠自如的向前行進。 燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 共 31 頁 第 9 頁 計算機嵌入式控制模塊 控制模塊主要分為如下幾個部分： a. 單片機最小系統(tǒng)：單片機采用 mega16，主要用作擦窗機器人的運動控制； b. 壓力傳感器：壓力傳感器采用碰撞式的，用于檢測擦窗機器人是否到達窗戶的邊沿。如果達到窗戶邊沿，壓力傳感器接收到信號并將信號傳送給單片機，單片機采取相應的操作，如指示機器人掉頭、拐彎等； c. 按鍵輸入與顯示：采用 4*4 鍵盤對機器人的工作時間和工作方向進行預設值，設置的結果通過液晶 1602 顯示。擦窗機器人按照預先設置的工