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智能清洁机器人设计 传感器项目汇报答辩 指导老师 徐晓冬汇报人 卯春秋 一 背景及意义 二 国内外研究现状 三 总体功能 四 各模块设计 五 结论与展望 背景及意义 背景及意义 随着人们生活水平的提高 健康 舒适的家居环境越来越被更多的人所关注 卫生清洁成为人们茶余饭后谈论的热点话题 但又脏又累的卫生清扫工作 成为困扰家庭主妇的又一大难题 对不少家庭而言 清洁机器人已成为清洁家庭的必备小家电 改进型创新绿色环保设计 背景及意义 国内外研究现状 国内外研究现状 体型小功率大无尘袋设计 干湿两用过热保护尘满提醒 轻巧移动人性化噪音小 外观 操作性 功能 总体功能 总体功能 智能清洁机器人 利用了超声波测距的原理 通过向前进方向发射超声波脉冲 并接收相应的返回声波脉冲 对障碍物进行判断 红外线传感器的应用使它具备避免坠落及自动充电功能 与此同时 由其自身携带的小型吸尘及滚刷部件 对经过的地面进行必要的吸尘清扫 通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制 并选定相应的控制策略 水过滤清洁装置和HEPA高效过滤网清洁过滤所吸入的空气 采用全新智能控制系统 可以实现自动清扫 自动回充 智能分析 路径规划 智能防撞 以及遥控的功能 通过驱动两个步进电机 带动360 全向轮移动机构动作 从而实现前进 后退 转弯等避障功能 总体流程图 各模块设计 各模块设计 传感器 控制部分 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 电源 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 相当于人的五官 起到对外界的感知作用 各模块设计 超声波传感器 超声波是一种一定频率范围的声波 它具有在同种媒介中以恒定速率传播的特性 而在不同媒介的界面处 会产生反射现象 超声波传感器采用直接反射式的检测模式 位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器 从而使传感器检测到被测物 经单片机系统处理判断前方物体的大小 远近及大体属性 传感器模块 红外测距传感器 红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理 进行障碍物远近的检测 红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管 发射管发射特定频率的红外信号 接收管接收这种频率的红外信号 当红外测距传感器的检测方向遇到障碍物时 红外信号反射回来被接收管接收 经过处理之后 即可利用红外线的返回信号来识别周围环境 传感器模块 接触式传感器 接触式厚度传感器 通常采用电感式位移传感器 电容式位移传感器 电位器式位移传感器 霍耳式位移传感器等 见位移传感器 进行接触式厚度测量 为了连续测量移动着的物体的厚度 常在位移传感器的可动端头上安装滚动触头 以减少磨损 接触式厚度传感器可测量物体高度 空间大小 传感器模块 红外光电传感器 把浑浊度传感器的外壳固定在被测箱体内 采用一定波长的红外发光二极管作为检测光源 穿透被测溶液 检测其透射光强来检测溶液浑浊度的程度 红外发光二极管发射的红外光穿透被测溶液的介质 被接收端的光电三极管接受 产生光电流 由于溶液含有的介质 灰尘的颗粒大小 密度不同 光电三极管的光电流近似为线性变化 经滤波后输出 即得到与浑浊度相关的检测信号 传感器模块 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 相当于人的大脑 起到连接对肢体的支配 各模块设计 各模块设计 控制器 单片机执行控制程序中指令 根据指令的功能 产生相应的操作控制信号 发给相应的部件 从而控制这些部件按指令的要求进行动作 向传感器部分分别发送路选信号 当路选信号是高电频时 该路导通 反之 就截止这样 通过路选信号 就可以完成各路信号的顺序扫描以及对发射和接收的计时功能 作为控制器的核心 它要根据接收的各路信号的幅值 进行信息处理 在确定了避障措施后 要向步进电机的控制器输出相应的控制脉冲 驱动步进电机 带动全向轮移动机构以具体实现避障 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 相当于人的肢体 被控制起到协调作业 各模块设计 各模块设计 用于清洁器的全向轮驱动 步进电机将电脉冲信号转变为角位移 在非超载的情况下 电机的转速 停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数 而不受负载变化的影响 即给电机加一个脉冲信号 电机则转过一个步距角 步进电机 串励电机 各模块设计 单相串励电动机属于单相交流异步电动机 是交直流两用的 所以又称为交直流两用串励电动机 由于它转速高 体积小 启动转矩大 转速可调 电机主要由定子转子及支架三部分组 普通电机 各模块设计 用于扫地刷和起尘刷的微型直流齿轮减速电机12V正反转可调速电动机 实际进展 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动装置 吸尘及处理 总体功能 相当于人的肢体 被控制起到协调作业 移动机构 各模块设计 基于麦克纳姆轮的全方位移动平台由于能够实现前后 左右和自转3个自由度的运动及其复合运动而受到越来越广泛的关注 本体无需做出任何转动便可实现任意方向的运动 因此采用了基于麦克纳姆轮的全方位移动平台的智能清洁器非常适合工作在空间狭窄有限 对机动性要求高的场合 与传统移动机构相比 全方位移动机构可以沿任意方向平动 其移动性能卓越 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 在智能吸尘器里面嵌入真空吸尘器部分 各模块设计 水过滤装置 各模块设计 水过滤系统原理是用水洗涤含尘空气 在吸尘器专用的串励电机高转速下 20000r min 大量抽压空气和水的惯性碰撞而形成的 利用形成的液膜 水滴和水泡来捕捉带有的粉尘和细小颗粒 也从而使细小的颗粒得到扩散 使增湿并产生粘附的颗粒利用自身的重量沉人水底 随液体循环排出 空气在水的掺和下得到净化 HEPA过滤装置 各模块设计 HEPA过滤网对于0 1微米和0 3微米的有效率达到99 7 HEPA网的特点是空气可以通过 但细小的微粒却无法通过 它对直径为0 3微米 头发直径的1 200 以上的微粒去除效率可达到99 97 以上 是烟雾 灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介 采用熔喷涤纶无纺布材质的HEPA高效过滤网 特点 风阻小 容尘量大 过滤精度高 持久耐用 垃圾收集流程 各模块设计 传感器 电源部分 控制器 驱动部分 移动机构 吸尘及处理 提供机器所需要的动力系统 也是至关重要的一部分 往往会被人忽视 各模块设计 电池及充电装置 各模块设计 采用随身携带的24V镍氢动力电池 它具有高功率 电流充放电大 无污染 安全性能好等特点这样不但可实现无人控制 而且工作时较灵活一次充电可以连续工作四五个小时充电设备是采用装有红外线接收器的专用电源 当清洁器电量较低时 清洁器上的中