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自动
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机器人
设计
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自动清扫机器人设计 【含6张CAD图】
【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
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自动清扫机器人设计-I-自动清扫机器人设计 摘 要清扫机器人是一种服务机器人，目前已得到使用，我国的很多高校和机构也对其进行了研究设计。清扫机器人的市场必将会受到青睐。本文设计的自动清扫机器人的主要部件有步进电机、蜗轮蜗杆传动机构、清扫电机、驱动轮和万向轮。步进电机驱动蜗杆，蜗杆两端连接蜗轮，两个蜗轮分别连接皮带轮，皮带轮上的轴连接刷子，从而实现清扫。本文的主要内容包括：1）介绍了自动清扫机器人的研究现状，研究的目的意义，设计的重难点。 2）自动清扫机器人的总体方案设计和各部分方案的设计包括外形设计、行走机构设计、清扫机构设计、垃圾收集处理机构设计。介绍了自动清扫机器人的关键技术。3）自动清扫机器人的结构设计包括选择直流电机、蜗轮蜗杆、清扫机构的电机、电池、清扫轴等，对涡轮轴蜗杆上的轴承进行校核。4）自动清扫机器人控制部分介绍包括软件设计和硬件设计。 通过参考相关的设计手册，本文设计的自动清洁机器人可以满足设计要求。 关键词：清扫机器人；步进电机；蜗轮蜗杆机构；清洁方式自动清扫机器人设计-II-ABSTRACTCleaning robot is a kind of service robot which has been used at present. Many universities and institutions in our country have also studied and designed it. The market for cleaning robots will certainly be popular.The main parts of the automatic cleaning robot designed in this paper include stepping motor, worm gear transmission mechanism, cleaning motor, driving wheel and universal wheel. The step motor drives the worm, and the worm wheel is connected at both ends. The two worm wheels are connected to the pulley, and the shaft on the pulley is connected with the brush to realize the cleaning.The main contents of this paper include:1) introduced the research status of automatic cleaning robot, the purpose of the research, and the key points of design.2) the overall scheme design of the robot cleaning robot and the design of each part of the plan include the design of the shape, the design of the walking mechanism, the design of the cleaning mechanism, and the design of the garbage collection and processing mechanism. The key technology of automatic cleaning robot is introduced.自动清扫机器人设计-III-3) the structure design of the automatic cleaning robot includes the selection of dc motor, worm and worm gear, the motor of the cleaning mechanism, the battery, the cleaning shaft, etc., to check the bearing on the turboshaft worm shaft.4) the robot control part introduction includes software design and hardware design.By referring to the relevant design manual, the automatic cleaning robot designed in this paper can meet the design requirements.Key words: cleaning robot; Stepping motor; Worm and gear mechanism; Cleaning way.目 录摘 要 .IABSTRACT.1 绪 论 .11.1 课题设计背景和题目要求 .11.2 自动清扫机器人的研究现状 .21.3 研究的目的和意义 .81.4 设计的重点和难点 .82 自动清扫机器人的方案设计 .9自动清扫机器人设计-IV-2.1 自动清扫机器人的总体方案 .92.2 自动清扫机器人的关键技术 .112.3 自动清扫机器人各部分方案设计.123 自动清扫机器人的结构设计 .173.1 直流电机选择 .173.2 蜗轮蜗杆的选择 .173.3 清扫机构电机的选择.193.4 自动清扫机器人电池的选用.193.5 清扫机构中蜗杆上轴承强度校核.203.6 清扫机构中涡轮轴的校核.223.7 带传动设计.233.8 清扫轴的基本参数计算.254 自动清扫机器人控制部分介绍.274.2 自动清扫机器人的硬件设计.274.2 自动清扫机器人的软件设计.275 结 论 .29参 考 文 献 .30附录 1：外文译文 .31附录 2：外文原文 .38致 谢 .42自动清扫机器人设计- 1 -1.绪 论1.1 课题设计背景和题目要求近年来，随着人工智能科学和计算机技术人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术已成为当代机器人研究领域的热门话题。其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。服务机器人的出现有三个主要原因：一是劳动力成本逐渐上升;其次，人们希望摆脱繁琐的体力劳动，如清洁，家务，照顾患者和儿童等等;第三，人口老龄化和社会福利制度的改善也为一些服务机器人提供了广阔的市场应用前景。服务机器人将其与工业机器人区分开来的主要特征是服务机器人是适应特定方法，任务和环境的机器人系统。活动空间非常大，它可以在非结构化的环境中自由移动，因此服务机器人是一个移动机器人。从自动洁净室地板真空家庭服务机器人，机械设计技术，电子技术，传感器技术，计算机科学，控制技术，机器人学，人工智能等学科形成一个整体。作为智能移动机器人开发的先驱，这项研究始于 20 世纪 80 年代，并已制作出许多概念原型和产品。清洁机器人的发展促进了家庭服务机器人产业的发展。它促进了移动机器人技术，图像和声音识别，传感器，设计，电子和其他相关技术的发展。自动清洁机器人正是在这种情况下提出了详细的设计要求如下：工作内容和设计自动清洁机器人的要求：运行机制:轮式最高行驶速度:0.5 米/秒旋转半径:0高度: 100 mm宽度: 400 mm清洁方法:吸尘和刷毛连续工作时间:0.5 小时警告:LED 闪光灯具有自动路径规划和避障自动清扫机器人设计- 2 -具有自动充电装置。1.2 自动清扫机器人的研究现状作为智能移动机器人开发的先驱，早在 20 世纪 80 年代就开始研究地面清洁机器人。清洁机器人的发展带动了家用服务机器人产业的发展，并推动了移动机器人技术，图像与语音识别，传感器，电子等相关技术的发展。下面结合国内外文献介绍自动清洁机器人的发展现状。1.2.1 国外产品研究状况机器人在当今社会很普遍，工业机器人在许多领域被广泛应用，但对于家庭类机器人我们知道不少，但日本、欧洲、美国以及一些国家的主要研究比较成熟，一些发达国家已经广泛采用了自动机器人进行清扫工作，一些已经在市场上，在实践中使用。RC3000 是世界上第一个可以完成室内地面清洁的机器人。遇到障碍时，您可以随意更改路线并继续直行，直至遇到新的障碍。确保清洁地面上的污渍，调整清洁程序，通过传感器确定地板上的污渍，选择合适的应用程序，内置光线感应器，确保在碰到楼梯时可以避免掉落。平面设计可以在家具的较低位置自由行走，例如床，沙发，咖啡桌和充电站的红外线发射。工作时间设置，工作模式选择，收费和垃圾处理五大功能。充电站始终发出红外定位和导航信号，指示机器人完成垃圾处理，充电等任务。图 1-1 智能机器人 RC3000日本东日本铁路株式会社，新光电气株式会社和豪华实业株式会社共同开发了车站地面清扫机器人。机器人可以沿着墙壁自动启动，并使用旋转刷子清除垃圾。机器人可以通过“磁力模式”，“教学模式”或“墙壁复制模式”从主控制器进行控制。东日本铁路公司，富士工业株式会社，斯巴鲁实验室和 JR东海设备管理株式会社开发了车站清洗机器人。机器人的任务是将清洁液喷洒自动清扫机器人设计- 3 -到地面上，用旋转的刷子擦拭地板，并使用容器吸入脏水。使用光纤陀螺仪和超声波传感器的机器人传感系统有两种类型的自动清洁系统。清洁区域可以分为单位区域，内存可以根据单位区域确定。另一个称为“路径图模式”。机器人的路径被构建到地图中。IC 卡也可以用作 CRT。由东日本铁路公司和东芝公司共同开发的内部地面清洁机器人具有简单的座椅布局，体积小，重量轻。在汽车和车厢之间轻松移动，超声波距离传感器传感系统和光学非接触式接近传感器。机器人使用定位的外推方法，使用编码器中的数据来保持其位置和路径。如果检测到错误的位置，机器人会用距离传感器自动纠正。列车的顶层包括清洁垃圾，擦洗，回收废水，喷洒清洁液，用干净水冲洗以及分六步给地板打蜡的步骤。日本的静态装甲水厂开发了一种可用于清洁各种工厂的自动清洁机器人。使用编码器和超声波传感器来感测范围，光检测器检测到障碍物，机器人装备有橡胶垫，橡胶垫接触传感器允许机器人发送停止信号以确保人身安全。松下和日立也开发了干净的砖地和地毯清洁机器人。2002 年上半年，松下推出了用于清洁机器人的测试机。机器人可以根据房间的形状，地板的状况以及垃圾的数量自动清洁房间。机器人配备了 50 个传感器，可以进行清洁，自动躲避避免障碍物和在清洁后自动停止。机器人可以在普通的日本房间内清洁约 9 分钟，这相当于清洁同一个大房间所需时间的 1-1.5 倍。可以清洁房间地板的 92-93%。机器人使用光和超声波测距传感器和压力传感器来避开障碍物。但是当走在地毯上时，如果不采取措施会影响“地毯模式”并向前弯曲，“地毯模式”影响偏差的方向，因此，传感器，加热器和其他热源热传感器直接安装在机器人身体上，以防止滚下楼梯的高度上的间隙。并测试外力大小传感器和滑动重量传感器，检测加入的动态负载传感器，机器人的常见障碍物保持至少 10 厘米的距离，检测热源时，应使热源距离至少 50厘米。在 20 世纪 90 年代，美国引进了装备有激光导航系统的地面清洁机器人ROBOSCORB。超声波距离测量和避障，以及使用光学定位代码栏，2002 年 9 月，RooMBA 出生在美国，约 2 公斤干净的机器人，重约 30 英寸，自动化程度高。它可以穿梭在房间的家具之间，并能熟练地完成清洁。它被用作军事“地雷运动技术”的吸尘器。“RoOMBA 有点慢，但它能安全地完成工作。完成任务后，可以自动切断电源，这样你就可以不用在家里打扫房间了。见图 1 - 2。自动清扫机器人设计- 4 -图 1-2 智能清洁机器人 Roomba2002 年 10 月 1 日，清洁机器人“Terry Lobai”由瑞典 LAK 电子公司和日本东芝公司开发和销售。“Triloba”主要由清洁机器和超声波传感器组成，可避免房间内的各种家具。一旦家庭主妇按下启动按钮，它就会自动跟随线路。机器人可以充电，连续工作 1 小时。瑞典家电制造商 Eitoto Iux 开发了一款 13 毫米高，直径 35 毫米的清洁机器人。内置的搜索雷达可以快速检测并避免桌腿，玻璃器皿，宠物或任何其他障碍物。一旦微处理器识别出障碍物，它可以重新选择路线，重新评估和计算整个房间，以确保房间的所有角落都被清洁。楼梯上没有自然障碍。只要有磁铁，小三叶虫就不会穿越。在小“三叶虫”开始后，身体内的搜索雷达将检测到最近的墙壁。首先，跟着墙壁吸收地板上的灰尘和异物。通过这种方式，它可以检测整个房间的图案并计算清洁整个房间所需的时间。一旦有障碍，它将重置路线，而不是错过每个角落。线或地毯的边缘不被视为障碍物。小型的“三叶虫”图 1-3 三叶虫装置包括一个滑轮，它可以交叉或不被卡在地毯的边缘上。当电力供应不足时，小“三叶虫”会自动返回充电站进行充电。如果房间没有清理干净，小自动清扫机器人设计- 5 -三叶虫也会有记忆功能。充电后，它们会回到原来的位置并继续工作，如图 1-3 所示。英国，法国和澳大利亚也推出了清洁机器人。戴森最近推出了一款采用 DC06 型号的智能吸尘器。这是世界上第一台全自动“真空机器人”。机器人具有一些人工智能，因此您可以通过轻轻按下开关来节省每天清洁房间的麻烦。如图 1-4 所示，带有 50 厘米形状的真空机器人的模型车重 9.2 公斤。配备 70 多个传感器，随时可以通过 3 台内置计算机的“大脑”找到它。大脑可以每秒发出 16 条指令来指导真空吸尘器的工作。“一个开关的充电，机器人将在三分钟内使用三台微型计算机和传感器来计算它们的位置，房间大小以及风琴和家具的配置。如果外部物体（如儿童或狗）接近真空吸尘器，它会自动停止工作。接近着陆时，真空吸尘器会自动采取防护措施，防止楼梯滚落。使用时，只要打开电源，选择速度并按“GO”键按钮，吸尘器将自动工作，其他程序将自动完成。但是，目前的产品价格太高（约 4000 美元），所以很难进入市场，如图 1-4 所示。图 1-4 智能机器人 DC06澳大利亚公司 Floor Botics 最近开发了一款 V4 机器人，可以自动驱动和清洁房间，如图 1-5 所示。自动真空吸尘器具有平滑，紧凑，圆形的内置搜索雷达，可以搜索各种房间中的每个房间，而不会触摸家具或其他障碍物。微处理器使它能够检测方向并在拐角处选择路线。一旦放置在地上，吸尘器可以自动开始工作。它的搜索雷达将探测到最近的墙
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