毕业答辩-自动清扫机器人的设计定稿

自动清扫机器人的设计答辩学生：

课题意义第一点全球人口锐减、老龄化程度加剧、劳动力成本逐步上升；第二点社会节奏加快，人类思想摆脱无趣重复的体力劳动；第三点提高劳动效率、降低劳动强度。

研究内容1.自动清扫机器人的工作原理和流程；2.自动清扫机器人的整机方案；3.自动清扫机器人的机械系统设计；4.自动清扫机器人的控制系统设计；

工作原理驱动工作原理：电机带动齿轮传动进而控制动力轮运动，实现机器人的移动。清扫工作原理：机器人侧前方安装两个边刷，旋转的边刷将垃圾清理至滚动主刷的工作范围内，主刷通过齿轮传动高速旋转，带动空气高速运动，进而将垃圾扫入垃圾箱内部。工作原理

工作流程第一点通过键盘或者遥控器启动机器人，开始清扫工作；第二点机器人工作时，清扫系统开始清扫工作，吸尘系统开始吸扫；第三点控制系统传感模块采集外部信息，处理器分析和决策行走路线，行走方向控制动力轮差速调节。整机方案设计整机设计1.整机采用成本低廉且经久耐用的塑料作为材料，并进行喷漆喷塑处理；2.为了避免与障碍物产生棱角碰撞，机器人外形设计则考虑为圆盘形。整机方案设计机器人：机械系统、控制系统、电源系统三大部分。机械系统清扫系统机器人侧前方安装两个边刷，旋转的边刷将垃圾清理至滚动主刷的工作范围内，主刷在电机驱动下高速旋转，带动空气高速运动，进而把垃圾扫入垃圾箱中。机械系统清扫系统1.电机带动斜齿轮1，斜齿轮1带动斜齿轮2，斜齿轮2带动斜齿轮3，斜齿轮2上的轴连接滚刷，实现垃圾清扫。2.电机带动锥齿轮1，锥齿轮1带动锥齿轮2，锥齿轮2带动锥齿轮3，锥齿轮2上的轴连接滚刷，实现垃圾清扫。机械系统清扫系统3.电机带动蜗杆，蜗杆两端连接涡轮，两个涡轮的轴上分别连接刷子，从而实现清扫。4.电机带动蜗杆，蜗杆两端连接涡轮，两个涡轮分别接皮带轮，皮带轮上的轴连接刷子，从而实现清扫。机械系统清扫系统电机轮子驱动电机即为无刷直流电机，其工作电压是10-15V，最大工作电流0.84A，正常工作电流0.4A，有专门的换向控制引脚，高低电平控制正反转。该电机可以由PWM信号直接驱动，电机用PWM控制技术所谓PWM控制技术，就是通过控制半导体开关器件的导通与关断，把直流电压变成电压脉冲序列并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到变压的目的。机械系统吸尘系统风扇的旋转带动垃圾储藏室内的空气流动，又通过储藏室内的管腔将刷子清扫引起的尘土吸附进来，带尘土的空气通过防尘罩将尘土挡到垃圾储物室内，较干净的空气则通过吸尘室上壁腔的圆孔排带大气中去，从而实现吸尘的目的。机械系统吸尘系统吸尘系统的设计中将风扇固定在垃圾储藏室上壁，在风扇上罩一个薄壁腔。在薄壁腔上方开一个圆孔，以便于空气的排出。在垃圾储藏室上壁开两个小长方孔，在方孔下加上一个隔尘罩。机械系统移动系统清洁机器人重量不是很大，室内工作，三点确定一个平面，三轮结构稳定，重心低，载荷稳定且中心位置不发生变化，则采用三轮结构满足要求。机器人的行走机构采用两轮驱动，对称分布在清扫机构的后方，两个轮子和刷子支撑机体，既节省材料，又可以使刷子和地面全面的接触，从而清扫。在机器人转弯时，通过控制行走机构的两个电机的转速及旋转方向，进而控制两个轮子，通过轮子的前后差速运动实现机体的转弯半径为0。机械系统移动系统三轮结构转向装置通常有两种：（1）铰轴转向式：转向轮装在转向铰轴上，转自电机通过减速器和机械连杆机构控制铰轴从而控制转向轮的转向。（2）同步转向式：在机器人的左右轮上分别装有两个驱动电机，控制左右轮的速度比实现车体的转向。清扫机器人在控制方式上所以采用差动轮转向式合理，运动转向的精度高，该清扫机器人采用三轮同步转向式结构。控制系统总体流程图

(1)启动清扫机电源，使各模块持续供电。

(2)启动各电路模块，启动液晶显示系统，以便显示清扫机行进速度及运行时间。

(3)当接收到前进指令时，启动驱动系统。

(4)当遇到障碍时启动清扫系统及避障系统，此过程是整个清扫系统的关键，此过程包括清扫命令接收判断及是否遇到障碍物判断。控制系统驱动流程图1.设置寄存器、配置GPIO、定时器、A/D转换器和外部中断、启动A/D转换。2.检测GPIO有没有启动信号,检测到启动信号后,从另一个GPIO发出控制信号给直流电机加电。3.从A/D转换器里读取电流信号数据,再通过求平均值得到电机的电流值;对输出脉冲信号的数据进行FFT变换,求出基波的频率，再根据电机的具体型号乘以一个系数得到电机的转速。4.把测试电流和转速送给液晶显示系统显示清扫机行进速度。5.启动总线传输，把测试结果传输到单片机,以对数据进行保存和分析。控制系统清扫流程图(1)红外发光管发射红外光，光波在遇到障碍物后反射，被红外接收管接收，产生对应电流，放大后输出模拟电压，转换后输入单片机。(2)接触传感器，判断其是否是清扫。若可清扫则单片机向清扫电机发出清扫指令，执行清扫命令，若不可清扫，判断其为墙角类障碍，此时累加器累加判断