【導(dǎo)讀】國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品研究------------------------------------------------3. 國(guó)外產(chǎn)品研究情況---------------------------------------------3. 研究的目的和意義--------------------------------------------------5. 2家用清潔機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)--------------------------------------------------------------------------6. 3家用清潔機(jī)器人的機(jī)械設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------8. 家用清潔機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)------------------------------------------8. 蝸輪蝸桿的選擇---------------------------------------------------13. 清掃機(jī)構(gòu)中蝸桿上軸承壽命計(jì)算-------------------------------------15. 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)力成本的上升；二是人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動(dòng)，器人提供了廣泛的市場(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)主要特征是服務(wù)。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。且起到了很大的作用。服務(wù)機(jī)器人的研究和發(fā)展對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很多的影響。述，讓讀者了解將來(lái)機(jī)器人發(fā)展對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性。

　　

【正文】 計(jì)的要求，選用鉛酸電池比較合 理，因?yàn)殂U酸電池是一種比較好的機(jī)器人能源，電壓高、壽命長(zhǎng)、可高比率放電、價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、工藝成熟，可降低制造家庭清潔機(jī)器人的總成本，因而本次設(shè)計(jì)選用兩組鉛酸電池作為機(jī)器人的能量來(lái)源。 清掃機(jī)構(gòu)中蝸桿上軸承壽命計(jì)算 （ 1）軸承壽命公式： ???????? PCnLh 60106 16 其中： P為當(dāng)量動(dòng)載荷 ?為壽命指數(shù)，球軸承， 3?? 滾子軸承 310?? n軸承轉(zhuǎn)速 r/min C基本額定動(dòng)載荷，查表的 ??C （ 2）計(jì)算角接觸軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 公式： ? ?arp YFXFfP ?? 其中： X為徑向載荷系數(shù)； Y為軸向載荷系數(shù) 軸向受力如圖所示 圖 軸承受力圖 經(jīng)計(jì)算解得 Fr= Fa= N 由已知條件可知，軸承是關(guān)于蝸輪對(duì)稱的，所以左右距離相等，所以軸承所受的徑向載荷 ?? RR N，又因?yàn)檩S的重力作用在軸承上，軸承大約承受 ，所以 ???? RR 派生軸向力 ??? YRSS N 17 又因?yàn)?0 4 6 6 1 1 4 6 ????? aFS N，所以軸承 1 被壓緊，軸承 2 被放松，軸向載荷 ?A , ?A 21 AA? ,校核軸承 1 即可， eRA ? ? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 135， 136 得， 1?X ， 0?Y ， 1?pf )( ??? YRXFfP rp 所以 156 6010 ??????????PCnL h，符 合要求 蝸輪軸的校核 軸上能使產(chǎn)生彎距的力有 trFF, , ?rF N， ?tF N ，兩個(gè)力在互相垂直的兩個(gè)平面上， L=62mm， d=20mm 如圖 所示 圖 受力示意圖 18 彎矩圖如 所示 圖 彎矩圖 2 5 8 ????? LFM rr 2 3 2 1 ????? LFM tt 所以，合成彎矩 ??? tr MMM 3233 ????? dMWM?? MPa 軸的材料為 45鋼調(diào)質(zhì)，查表，得 ? ???? ，所以符合強(qiáng)度要求。 19 5 總結(jié)與展望 雖然自主吸塵機(jī)器人的研究已經(jīng)取得了很大進(jìn)步 ,進(jìn)入了實(shí)用階段 ,但是自主能力、工作效率方面還不理想 ,需要在技術(shù)上解決傳感器技術(shù)、定位和環(huán)境建模技術(shù) .在此基礎(chǔ)上 ,自主吸塵機(jī)器人可以向著高度智能化、多功能集成、低成本的方向發(fā)展。現(xiàn)在的自主吸塵機(jī)器人在行為上還處于“低級(jí)生物”的階段 ,環(huán)境感知能力有限 ,對(duì)路徑的規(guī)劃只是隨機(jī)的方 式或者是基于局部環(huán)境信息的規(guī)劃方式。在復(fù)雜環(huán)境和多房間的環(huán)境下 ,這種工作方式的效率會(huì)銳減。因此 ,建立 CCD 視覺(jué)系統(tǒng) , 融合多種傳感器進(jìn)行定位和環(huán)境建模 ,實(shí)現(xiàn)全局路徑規(guī)劃 ,將是一個(gè)重要的研究方向 .同時(shí) ,算法必須考慮系統(tǒng)的處理速度、存儲(chǔ)空間的限制。自主吸塵機(jī)器人是一個(gè)可移動(dòng)的智能平臺(tái) ,在吸塵功能之外可以進(jìn)行功能擴(kuò)展 ,比如進(jìn)行家電控制、房間環(huán)境監(jiān)測(cè) (防止火災(zāi)、電器故障、盜竊等 ).這方面的市場(chǎng)需求已經(jīng)被 Tmsuk 和三洋公司抓住 ,并在 2020 年發(fā)布了兩款這樣的機(jī)器人。 盡管目前價(jià)廉物美的吸塵器給人們 的清潔工作帶來(lái)了一定的便利 ,但過(guò)大的噪音依然讓大多數(shù)使用者望而卻步。吸塵機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)新產(chǎn)品 ,將使人們能在無(wú)人看守情況下輕松地完成室內(nèi)環(huán)境的吸塵等清潔工作。因此 ,只要生產(chǎn)成本兼顧到日用電器批量大、價(jià)格低的特點(diǎn) ,吸塵機(jī)器人將具有誘人的市場(chǎng)前景 ,有關(guān)資料也預(yù)測(cè)吸塵機(jī)器人是未來(lái)幾年需求量最大的服務(wù)機(jī)器人。 特別是日用清潔電器不論是在市場(chǎng)上或者是在產(chǎn)品的創(chuàng)新上 ,絕對(duì)是所有小家電產(chǎn)品中最活躍的 ,未來(lái)仍有相當(dāng)大的成長(zhǎng)空間。盡管目前國(guó)內(nèi)外在吸塵機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)方面已取得一定的成果 ,但成本過(guò)高和許多關(guān)鍵技術(shù) 問(wèn)題尚急待解決或提高 ,主要有以下幾個(gè)方面 : (1)目前 ,價(jià)格過(guò)高是嚴(yán)重影響吸塵機(jī)器人打入家電市場(chǎng)的主要因素 ,因此為了大幅度降低其成本 ,我們必須開(kāi)發(fā)專用運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)字處理芯片以及微型傳感器。其次 ,應(yīng)該看到藍(lán)牙技術(shù)在家電行業(yè)的應(yīng)用前景 ,通過(guò)采用藍(lán)牙技術(shù)將過(guò)高的數(shù)字處理器成本轉(zhuǎn)移到用戶的個(gè)人電腦上 ,則有望在短期內(nèi)將吸塵機(jī)器人的成本控制在千元左右。 (2)未來(lái)的吸塵機(jī)器人將向智能化和自主式發(fā)展 ,因此我們必須結(jié)合現(xiàn)有的基于自適應(yīng)控制、模糊邏輯、遺傳算法等的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制技術(shù) ,研究開(kāi)發(fā)出對(duì) 環(huán)境變化具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性、對(duì)環(huán)境障礙物具有安全可靠的防碰撞功能的智能運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制器 ,使吸塵機(jī)器人完成與人工操作質(zhì)量相同甚至更好的吸塵工作。 (3)為了有效地提高清潔的質(zhì)量 ,還需要對(duì)現(xiàn)有的吸塵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)環(huán)境的臟 20 潔程度 ,采用模糊邏輯等技術(shù)設(shè)計(jì)合理的吸塵時(shí)間以及相協(xié)調(diào)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度 ,確保滿意的吸塵效果。 (4)電源技術(shù)是吸塵機(jī)器人的核心之一 ,除了有效地提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和吸塵速度以延長(zhǎng)電池的實(shí)際吸塵時(shí)間外 ,還尚需優(yōu)化自動(dòng)充電方案 ,保證機(jī)器人能及時(shí)進(jìn)行充電 ,自動(dòng)完成對(duì)指定環(huán) 境的吸塵任務(wù)。隨著吸塵機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和性能價(jià)格比的不斷提高或改進(jìn) ,相信根據(jù)現(xiàn)有的軟硬件條件 ,未來(lái)幾年內(nèi)就會(huì)推出價(jià)格適中的全自動(dòng)吸塵機(jī)器人產(chǎn)品 ,進(jìn)而使吸塵機(jī)器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶 ,為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來(lái)可觀的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。 21 參 考 文 獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì)第八版 [M].北京：高等教育出版社， [2] 羅迎社 . 材料力學(xué) . 武漢：武漢理工大學(xué)出版社 [M]， [3] 趙又紅，周知進(jìn) . 機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo) [M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社， [4] 張建民 . 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三版 [M].北京：高等教育出版社， [5] 王先逵 . 機(jī)械制造工藝學(xué)第二版 [M[.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 22 致 謝 本 論文在李明富導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。不僅使本人樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法 ，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫論文的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問(wèn)題都得以解決。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向湘潭大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。 雖然我的論 文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但是這里面的每一點(diǎn)資料，都有我的勞動(dòng)，讓我在本次設(shè)計(jì)中也學(xué)到了許多。 最后還要感謝各位老師抽出寶貴的時(shí)間對(duì)我的設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，再次表達(dá)我最由衷的感謝！