小型自动清扫机器人行走机构的分析开题报告

武汉体育学院体育工程与信息技术系本科毕业设计（论文）开题报告题目：小型自动清扫机器人行走机构的分析专业：体育装备工程班级：08级姓名：刘鑫学号：0812150046论文起止时间：2011.9-2012.3开题时间：2011.9.23指导教师：王虹一、 选题的背景与目的意义：1.1 选题背景近年来，随着计算机技术和人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐称谓现代机器人研究领域的热点。其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域，而自动清扫机器人就是这种服务机器人的一种。自动清扫机器人将移动机器人和吸尘技术有机地融合起来，实现室内环境的半自动或全自动清洁，替代传统繁重的人工清洁工作，近年来已受到国内外的研究重视。作为智能移动机器人的一个特殊应用，从技术层面上讲，自动清扫机器人的多项关键技术具有较强的代表性。从市场前景角度讲，自动清扫机器人将大大降低人的劳动强度，提高劳动效率，适用于家庭和公共场馆的室内清洁。因此开发自动清扫机器人既有科研上的挑战性，又有广阔的市场前景。1.2 选题意义本文研究的主要内容是对自动清扫机器人的行走机构进行系统的分析和设计，使自动清扫机器人得到更加广泛的应用。二、 国内外研究现状及分析：2.1 国外研究现状与分析目前，在一些发达国家，早已经开始采用服务机器人对工厂、车站、机场和办公室等宽阔地面进行清扫工作。JONES和SCHRAFT等介绍了移动机器人和服务机器人的应用状况。日本的东日本铁路公司、Shinko电器公司和Howa工业有限公司联合研制出了用于车站地面清扫的机器人，通过超声测距传感器，不断探测机器人与墙壁的距离进行定位，从而完成对大厅地面的往复清扫。松下公司的自动吸尘器可清扫砖地、木质地板及地毯地面。20世纪90年代初美国的Denning公司与Windsor工业公司研制出一种名为“RoboScrub”的吸尘机器人，它采用超声波传感器检测障碍物，被配有高精度激光导航系统。2.2国内研究现状与分析1999年初，浙江大学机械电子研究所开始进行智能吸尘机器人的研究，两年后设计成功国内第一个具有初步只能的自主吸尘机器人，与苏州TEK公司合作研发，2003年系统在自主能力和工作效率上都有了显著提高。它工作之前，首先进行环境学习，利用超声波测距，与墙保持一定的行走距离，在清洁角落的同时获得房间的尺寸信息，从而决定清扫时间；然后，利用随机与局部遍历规划相结合的算法产生高效的清洁路径；在清扫结束后，自行回到充电座，补充动力。目前，系统还在进一步的升级中，并没有形成产品投入市场。近期国内市场上推出一款保洁机器人KV8，价格便宜，可以自动清扫，防止楼梯跌落，通过配置虚拟发射器可以限制清扫的范围。但它没有配备充电站，需要人工充电，同时清扫是随机的。哈尔滨工业大学机电学院的机器人研究所也进行了自主吸尘机器人的开发与研究，与海尔公司完成产品化工作。2.3 总结本论文所研究的内容更加注重自动清扫机器人的行走机构部分，使自动清扫机器人的行走更加便捷，清扫方位更加全面，提高其工作效率，充分发挥自动清扫机器人的优势。三、 主要研究内容与你解决的主要问题：3.1主要研究内容自动清扫机器人由行走机构补分、吸尘部分、控制部分和电源部分这四大部分构成。本论文主要对其中的行走机构部分进行设计并分析：（1） 通过对自动清扫机器人整体结构的分析，规划出最合理的行走机构，并对行走机构进行详细的设计，使其顺利的运行。（2） 对自动清扫机器人的运动情况及环境进行分析和计算，做出一个合理的运动方案。（3） 根据对自动清扫机器人的运行环境的分析，选择出适合其行走机构的电动机。（4） 对自动清扫机器人行走机构各个部件及其各个零件结构进行设计并计算。3.2 解决的关键问题：（1） 行走机构部分能够单独的运行。（2） 自动清扫机器人在工作环境中合理有序的行走。四、研究的方法与技术路线：4.1研究方法：数学分析法、调查法、文献研究法、观察法。4.2技术路线：（1） 前期查阅各种资料，了解国内外自动清扫机器人的研究现状与成果。（2） 运用数学分析法和调查法对行走机构进行总体设计。（3） 通过计算和调查确定行走机构的电动机类型。（4） 通过对自动清扫机器人运作环境的分析和调查设计合理的运行方案和行走方式。（5） 根据对前期分析计算的总结，设计合理的行走机构的零件尺寸。（6） 最终通过CAD来展示装配图和零件图。五、研究的总体安排与进度：(1) 查阅、搜集资料并整合 （2周）(2) 行走机构的整体设计 (3周)(3) 各零部件的分析计算并设计 (3周)(4) 总体装配图及零件图的绘制 (3周)(5) 编写设计说明书 (3周)六、参考文献：1鲁屏宇，田福润。工程制图，华中科技大学出版社，2008。2吴宗泽。机械设计，高等教育出版社，2009。3陆玉。机械设计课程设计，机械工业出版社，2011。4朱理。机械原理，高等教育出版社，2004。5单辉祖。材料力学，高等教育出版社，2008。6成大先。机械设计手册，化学工业出版社，2008。7孟庆鑫，王晓东。机器人技术