开题报告-家用扫地机器人机械结构设计

附件5本科生毕业设计（论文）开题报告学院

年级学号姓名指导教师年月日开题报告学院（全称）：专业（全称）：姓名学号年级班级设计（论文）题目家用扫地机器人机械结构设计指导教师姓名职称拟完成时间年月日论文（设计）类别囗项目设计制作类囗项目设计策划类囗实践操作类囗课堂教学与设计类囗学位论文类命题来源囗教师命题囗学生自拟囗教师科研课题是否在实验实训、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成囗是囗否一、选题依据及意义（不少于300字）九十年代末至二十一世纪初,得益于计算技术的狂飙式发展,中央处理器加,程序与各种机器的联姻成为流行范式。欧美日韩的家用电器制造商不约而同的将研发火力瞄准在了家用扫地机器人市场,吸尘器在这场弄潮中与计算机技术相结合,以家用扫地机器人的身份粉末登上了新时代的秀场。2019年家电巨头伊莱克斯重磅推出的三叶虫家用扫地机器人是世界上第一款量产的家用扫地机器人,它的命名取自一种在全世界每一寸土地都曾经留下足迹的古老节肢动物,设计者希望它的三叶虫家用扫地机器人也能像三叶虫一样在世界的每一次地板上驶过。图1-1伊莱克斯扫地机器人家用扫地机器人三叶虫的机身采用圆饼形设计,塑科外壳,依靠单片机控制底部车轮自主行动,清洁方面有一个可拆卸滚桶刷,采用滚扫为主的清扫方式。尽管起初用户们对这款革命性的产品十分追捧,但是很快挑别的用户就列举了三叶虫的种种不足。在它靠近有尖角的障碍物时,还是会发生碰撞,究其原因。在漂亮的房间里放置磁条也很不美观,但是无论如何,圆饼式机体、充电基地加阻挡器已经成为家用扫地机器人的标准配置。而不少其他国产智能扫地机在技术上仍处于三叶虫一代水平,市场上处于“杂牌”水平,勉强挤入低端市场。一方面看,这是由于国外同行业竞争的压力和国内技术起步晚所造成的,另一方面智能扫地机在国内的市场接受度和认知度还不高。随着国内基数巨大的潜在客户的成熟,势必会给家国内电行业带来一次不小的机遇与挑战二、研究目的与主要内容（含设计（论文）提纲，不少于500字）本次设计的扫地机器人采取的方案是：在机器人的两侧各布置一组毛刷，成对称分布，通过电动机传动动力轮转动来实现机器人的移动动作。根据控制方法的不同，机器人的转速或者方向也有所不同。整机采用成本低廉且经久耐用的塑料作为材料，经过喷漆喷塑处理后在外观上面得到了一定的保证。图2-1扫地机器人原理图主要内容本论文主要研究内容是运用三维软件对扫地机器人进行结构设计。在设计过程中，了解扫地机器人的结构特征和三维软件的使用要领。该机器人能够实现清扫移，路径清扫等等多种功能，其研究内容包括：（1）功能分析与方案设计；（2）结构设计与三维造型；（3）传动部分设计；该家用扫地机器人采用统一动作的原则，通过电机带动动力轮实现扫地机器人的运动，通过中控系统的控制来实现扫地机器人的动作，由于是中控系统控制，所以控制灵活，多样。通过控制器来控制机器人的动作，实现该机器人清扫功能。三、研究方法和手段1、调查研究设计内容，进行理论分析。2、通过查询图书资料以及相关文献、文档，了解其方案。3、与指导老师讨论，与同学共同分析和探讨所要设计的内容含义等。4、理论结合实际，对设计方案进行整体分析研究，得出结论。5、绘制装配图与主要零件图。6、写出毕业论文，仔细检查修改。7、指导老师检查，错误的修改直到完成设计。四、文献综述（在对选题涉及的研究领域的文献进行广泛阅读或调查的基础上，对该领域的研究现状、发展动态等内容进行综述，并提出自己的见解和研究思路。不少于700字）进入21世纪,随着新材料、人工智能和计算机技术等得到全面发展,机器人技术也取得很大的突破。同时,伴随着生活水平的提高,人们对生活品质的要求提高,机器人进入家庭帮忙打理家务成为新的需求。以家庭服务为主要功能的高智能全自主家庭服务机器人逐渐由实验室走进人们的生活中,其中家庭扫地机器人需求量最大。面对繁重的家务,购买一款扫地机器人成为解放双手的一种不错的选择。扫地机器人有很高的商用价值,美国、欧洲、日韩等发达国家和地区已对这一机器人领域投入很多人力与物力,开发出了很多性能强大的扫地机器人。美国的Neato开发的NeatoXV-21,是世界上第一个采用智能激光制导系统的商用扫地机器人。机器人的"眼睛"是其顶端的激光雷达,通过对房间的激光扫描,生成房间内部3D数字地图,并能不断根据家具位置变化来更新地图。有了精准的定位和数字地图,采用"s"形路径规划方式,能够无任何碰撞地清洁地面,一次覆盖率达到90%以上,即使是在很难到达的边角区域以其独特的"D"形结构也能轻松清扫。国内相较于欧美等发达国家和地区而言,对清洁机器人的研究起步较晚,但近些年相关技术得到飞速发展。2004年重庆大学智能科学技术研究室与宁波波朗电器股份有限公司合作开发室内清洁机器人,最新开发的BL001能根据前端左右两侧红外传感器探测墙壁,沿墙壁行走清扫地面,在行走的同时获得房间的尺寸信息,从而决定清扫时间,之后利用随机控制规划遍历的策略产生高效的清洁路径。清扫结束后,自行回到充电座,补充电力。目前,系统还在进一步的升级中。当前市面上,国产品牌的清洁机器人如浦桑尼克蓝天s.科沃斯DI85G,福玛特ZJ-CI等很受欢迎。当前,扫地机器人作为服务机器人领域里商业化最完善的类型,得到各个国家及机器人公司的重视。随着新技术的引入,扫地机器人变得越来越智能化。虽然国内外科研院所和机器公司在扫地机器人开发领域取得了很大进展,但机器人在以下几个方面还需要取得进展。现在市面上低端的机器人虽然价格便宜但用户使用体验不好,出现如清扫效率低、清扫的覆盖面积小、不能大范围跨区域的清洁等问题,而高端机器人集成了大量高科技设备和先进技术,虽然清洁效率高但价格高昂不利于扫地机器人的真正推广。家庭清洁除了清扫垃圾外,还需要,结合拖地功能。如扫地机器人只能清扫一些固体垃圾,当遇到粘附在地板上的液态垃圾则会越清越脏。当前的扫地机器人清扫和拖地是两款类型的清洁机器人,如果结合扫和拖的功能,则会提升清洁机器人的使用价值。目前,扫地机器人一般深用镍氢电池,不仅充电时间长且使用寿命较短,如Irobot系列的扫地机器人3000毫安容量的镍氢电池需要充电3小时,但只能续航2小时,并且只有2年的使用寿命。当应用到大面积的清洁环境下,虽然能够自主回充,但超长的充电时间使它有很大的使用局限。目前,延长续航时间的方式是增大电池的体积,所以,开发新型材料的电池,不仅能够节省扫地机器人的内部空间、减轻总体重量,还为更长的续航能力准备了条件。五、参考文献目录（作者、书名或设计（论文）题目、出版社或刊号、出版年月或出版期号）[1]薛慧心.智能家庭扫地机器人设计原理研究与分析[J].信息技术,2014(11):196-198.[2]赵航,刘玉梅,卜春光,等.扫地机器人的发展现状及展望[J].信息与电脑(理论版),2016,000(012):167-168.[3]李建海,王涛.扫地机器人:,2016.[4]本刊编辑部.吸尘器与扫地机器人该选谁?[J].[5]孙晓雪,赵玉山.扫地机器人的发展现状和趋势研究[J].科技资讯,2017,15(028):238-239.[6]程丽霞.智能扫地机器人系统设计[J].机械工业标准化与质量,2016(9):27-29.[7]周宏甫扫地机器人的创新设计.高等教育出版社，2004.3[8]姜继海，宋锦春，高常识.扫地机器人工作原理.高等教育出版社，2002.8[9]张春林，曲继方，张美麟.机械创新设计.机械工业出版社，2001.4[10]钱平.加工专机应用技术机械工业出版社，2005.1[11]张辽远.扫地机器人的设计与实现.机械工业出版社，2002.8[12]章宏甲，黄谊，王积伟.扫地机器人的逆向设计.机械工业出版社，2000.5[13]胡泓，姚伯威.机电一体化原理及应用.北京：国防工业出版社，2000.6[14]陈铁鸣扫地机器人的创新.高等教育出版社，2003.7[15]孙靖民.机械优化设计.机械工业出版社，2005.1[16]王勇领.系统分析与设计.北京:清华大学出版社，1991.7[17]HirohikoArai,KazuoTanie,andSusumuTachi.DynamicControlofaManipulatorwithPassiveJointsinOperationalSpace六、工作进度安排（时间、内容、步骤）2021.10.1－2021.12.1

选题，查阅资料，拟定大纲，填写开题报告2021.12.2－2022.1.10撰写论文初稿并以班级为单位上交学院2022.1.11－2022.3.10在指导老师指导下修改论文2022.3.11－2022.4.10继续修改论文，并定稿打印，送交论文，等待答辩七、预期成果1、完成家用扫地机器人说明书一份；2、完成三维软件建模；3、完成二维图纸；4、完成运动仿真（以上内容在教师指导下由学生填写）学生签名：年月日八、指导教师审核意见：