【正文】 Tdm ?㎜ 3 按接觸強(qiáng)度要求 11212 ?dm ，查表選取 2?m ， 181?d ㎜ ， 41?z ， ?q ， 292?z ， 14 39。 12 4 具體計(jì)算 初步估計(jì)機(jī)器的總重量為 10千克， g 取 ，則重力 G=10*=98N，采用 3輪運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，則每個(gè)輪子所受的力 F=G/3=98/3= 按橡膠在理想路面行走，則滾動(dòng)摩擦系數(shù) f=，滑動(dòng)摩擦系數(shù) μ= 則：滾動(dòng)摩擦阻力 Mf=F*f=*= 滑動(dòng)摩擦阻力 Ff=F*μ=*= 輪子半徑為 r=20mm 阻力矩 Tw=（ Mf+Ff） *r= 電機(jī)所需功率 w hnTP ??? 9550 式中： Tw= 由wnRV ?2? ? RVnw ?2? = ??? = r/min 取 hw= ???wP = w 輸出 功率hPP wd? cgr hhhh ??? 2 = 2 ?? = 則 ??dP w 考慮到機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎時(shí)要求其轉(zhuǎn)彎半徑為零，這樣就要求兩個(gè)和電機(jī)相連的輪子在轉(zhuǎn)彎時(shí)必須差速運(yùn)轉(zhuǎn)從而才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑為零。 吸塵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的機(jī)器人它的體積有限制，在直徑為三百，高為一百五十的圓內(nèi)要放置有行走機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)，同時(shí)還得留下放電池、控制中心。方案 1 中錐齒輪傳動(dòng)不如斜齒輪平穩(wěn)，同時(shí)錐齒輪所占的體積 較大，所以排除。因而最終把機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)為直徑為 300mm 的圓盤形，其外部輪廓大體如圖 所示 圖 機(jī)器人外形 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑為 0，在機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)中采用兩輪驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪對稱分布在清掃機(jī)構(gòu)的后方，兩個(gè)輪子和刷子支撐機(jī)體工作和運(yùn)動(dòng)，這樣設(shè)計(jì)既節(jié)省材 9 料，又可以使刷子和地面全面的接觸，從而利于更徹底的清掃。 外形設(shè)計(jì) 根據(jù)家庭清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的機(jī)器人應(yīng)該包括清掃機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、吸塵機(jī)構(gòu)，其中清掃機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。但實(shí)際上沒有一種電池可同時(shí)具備上述優(yōu)點(diǎn) ,這就要求設(shè)計(jì)人員選擇一種合適的電池 ,盡可能增加吸塵機(jī)器人的不間斷工作時(shí)間。在這一領(lǐng)域 ,一般采用化學(xué)電池作為移動(dòng)電源。 移動(dòng)電源在吸塵機(jī)器人中的地位十分重要 ,可以說是它的生命源。這樣不妨與外界形成較高的壓差。 4．保護(hù)措施：無塵袋保護(hù)、真空度過高保護(hù)、抗干擾保護(hù)（軟啟動(dòng)）、過熱保護(hù)、防靜電保護(hù)。按過濾材料不同又分：紙質(zhì)、布質(zhì)、 SMS、海帕（ HEPA 高效過濾材料）。銅線電機(jī)有耐高溫、壽命長、單次操作時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較鋁線比較高；鋁線電 機(jī)有著價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但是耐溫性較差、熔點(diǎn)低、壽命不及銅線長。調(diào)速器分手控、機(jī)控。在英國 Dyson 公司最近推出的 DC06 型智能吸塵器中就采用了這種技術(shù)。這個(gè)吸塵器是一個(gè)全封閉系統(tǒng) , 既無外部氣體吸入 ,也無機(jī)內(nèi)氣體排除 ,所以就無需濾塵器、集塵袋、排氣管等附件。其吸塵能力取決于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。 真空吸塵器是由高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇在機(jī)體內(nèi)形成真空從而產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流 ,將塵埃和臟物通過吸口吸入機(jī)體內(nèi)的濾塵袋內(nèi)。全局路徑規(guī)劃包括環(huán)境建模和路徑 搜索策略兩個(gè)子問題。但由于解析算法牽涉到復(fù)雜的橢 圓積分問題 ,實(shí)現(xiàn)起來依然具有相當(dāng)?shù)碾y度。 其主要研究內(nèi)容按機(jī)器人工作環(huán)境不同可分 為靜態(tài)結(jié)構(gòu)化環(huán)境、動(dòng)態(tài)已知環(huán)境和動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境 ,按機(jī)器人獲取環(huán)境信息的 方式不同可以分為基于模型的路徑規(guī)劃和基于傳感器的路徑規(guī)劃。 吸塵機(jī)器人的路徑規(guī)劃就是根據(jù)機(jī)器人所感知到的工作環(huán)境信息 ,按照某種 優(yōu)化指標(biāo) ,在起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)規(guī)劃出一條與環(huán)境障礙無碰撞的路徑 ,并且實(shí)現(xiàn)所 需清掃區(qū)域的合理完全路徑覆蓋。但是圖象處理的數(shù)據(jù)量大，算法復(fù)雜，特征提取和深度信息 回復(fù)困難，所以在機(jī)器人視覺方面的應(yīng)用還是有限的。 激光雷達(dá)是應(yīng)用較為廣泛的一種全局信息獲 取手段，可以進(jìn)行定位和環(huán)境建模，但是所提供的信息不全面，并且價(jià)格較高， 限制了其應(yīng)用范圍。外傳感器負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)外部信息，包 括 CCD視覺傳感器、激光雷達(dá)、超聲波傳感器、紅外傳感器、接觸和接近傳感 器。根據(jù)采 集信息的種類可以分為內(nèi)傳感器和外傳感器。目前發(fā)展較快、對吸塵機(jī)器人發(fā)展影響較大的關(guān)鍵技術(shù)是：傳感器技術(shù)、環(huán)境建模、定位、路徑規(guī)劃技術(shù)。這種吸塵器實(shí)際上融合了移動(dòng)機(jī)器人和吸塵器技術(shù)，故稱為智能吸塵器或吸塵機(jī)器人。行走驅(qū)動(dòng)部分是吸塵機(jī)器人的 主體，決定了吸 塵器的運(yùn)動(dòng)空間，一般采用輪式機(jī)構(gòu)。使它可以替代傳統(tǒng)的家庭人工清掃方式，使家庭生活電氣化、智能化，使科技更好地為人類服務(wù)。因此，開發(fā)自主智能吸塵器既具有科研上的挑戰(zhàn)性，又具有廣闊的市場前景。作為智能移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講，智能化自主式吸塵器比較具體地體現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代表性。 KV8 能夠通過自身的碰撞傳感器來實(shí)現(xiàn)隨機(jī)的清掃和碰撞處理，需要人工對其電池進(jìn)行充電，有三種工作模式可以選擇，在啟動(dòng)時(shí)伴有音樂聲。 KV8 保潔機(jī) 器人是今年在市場以低價(jià)位賣得比較火的一款產(chǎn)品， 也是國內(nèi)首個(gè)產(chǎn)品化清掃機(jī)器人。更大房間的清掃試驗(yàn)還沒有進(jìn)行。這種智能吸塵機(jī)器人工作時(shí)，首先進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)：利用超聲波傳感器測距，與墻保持一定距離行走，在清潔這些角落的同時(shí)獲得房 間的尺寸信息， 5 從而決定清掃時(shí)間；之后，利用隨機(jī)和局部遍歷規(guī)劃相結(jié)合的策略產(chǎn)生高效的清掃路徑；清掃結(jié)束以后，自行回到充電座補(bǔ)充電力。該機(jī)器人具有如下特點(diǎn)：采用全方位移動(dòng)技術(shù)，使機(jī)器人可執(zhí)行對狹窄區(qū)域 等死區(qū)的清掃任務(wù)；采用開放式機(jī)器人鉸制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)硬件可擴(kuò)展，軟件可移植、可繼承，使機(jī)器人作為服務(wù)載體具有更好的功能適應(yīng)性；在擁擠環(huán)境下的實(shí)時(shí)避障功能，能更好地適應(yīng)不斷變化的清掃工作環(huán)境；遙控操作和自主運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)行方式；吸塵機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)吸塵腔路的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，提高了吸塵效率。它回充電站使用的是已經(jīng)生成的 3D 地圖，而不是像 RC3000 那樣 使用紅外的導(dǎo)航信號 國內(nèi)產(chǎn)品研究情況 在國內(nèi)的一些大學(xué)，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也對清潔機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究并取得了一些成果，對清潔機(jī)器人相關(guān)技術(shù)如機(jī)器感知、機(jī)器人導(dǎo)航和定位與路徑規(guī)劃、機(jī)器人控制、電源與電源管理、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的研究則更多，這些都為清潔機(jī)器人的研究開發(fā)和推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。事實(shí)上，用戶除了可以對它本身進(jìn)行設(shè)置以外，還能通過計(jì)算機(jī)查看安裝在機(jī)器人前部的攝像頭進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。當(dāng)遇到障礙物或者死角等情況， VCRP30W 會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向繼續(xù)工作。 2020 年 11 月，三星公司推出一款代號為 VCRP30W 的機(jī)器人吸塵器。電源不足時(shí)，小“三葉蟲”會(huì)自動(dòng)回到充電卡座自行充電。電線或地毯的邊緣不會(huì)被認(rèn)作是障礙物。這樣它便能探測出整個(gè)房間的格局，計(jì)算出清掃整個(gè)房間所需的時(shí) 間。在樓梯的臺(tái)階等一些沒有天然障礙物的地方，只要有一條磁鐵，小“三葉蟲”便不會(huì)跨越。 瑞典家電制造商伊萊克斯（ EIectoIux)研制生產(chǎn)的清潔機(jī)器人小“三葉蟲”高 13mm， 4 直徑 35mm，表面光滑 ,呈圓形，內(nèi)置搜索雷達(dá)，可以迅速地探測到并避開桌腿、玻璃器皿、寵物或任何其它障礙物。該機(jī)器人可以根據(jù)房間的形狀、地板狀況、垃圾量進(jìn)行自動(dòng)清掃，還配備有避開墻壁、爐子等熱源以及障礙的安全功能；該機(jī)器人配備有 50 個(gè)傳感器可一邊自動(dòng)行走一邊進(jìn)行清掃，工作時(shí)首先沿房間四周走一圈，記憶房間形狀，然后在避開障礙物的同時(shí)開始縱橫來回移動(dòng)，清潔工作完成后會(huì)自動(dòng)停止。充電站一直發(fā)射紅外定位和導(dǎo)航信號來指引機(jī)器人回到充電站完成充電和垃圾處理的任務(wù)；同時(shí)能夠根據(jù)用戶設(shè)定的信息來控制機(jī)器人完成相應(yīng)的操作。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。內(nèi)置了四種清潔程序，保證在遇到不同污漬的地面時(shí)，可以調(diào)整其清潔程序；通過傳感器對于地板污漬的判斷，選擇合適的