【清洁机器人的清洁机构设计案例2800字】

清洁机器人的清洁机构设计案例1.1清洁机器人的拖地清洁技术介绍清洁机器人技术主要包括扫地技术和拖地技术。与快速发展的清洗技术相比，拖地技术一直是清洗机器人研究领域的难题。机器人清洗技术的发展相对落后，尤其是清洗技术中的水渣问题一直没有领取很好的解决。残留的水会损坏木地板。因此，本章主要对拖地清扫机人的功能进行了设计，提出来了一种用滚动海绵拖地清扫地面的方法。当需要清理的地面是泥土时，只需要清理地面垃圾，不用清理地面。当地面需要清理时，它也会从泥土变成光滑的木头和石头。仅对地面垃圾进行清扫不能满足地面清扫的要求。光滑木板上的污渍不能通过清洁去除。它需要一种介质来溶解地面上的污渍，然后用抹布把地面擦干净。可以看出，地板清洗技术主要是针对扫地技术无法解决的问题，但同时，地板清洗技术对地面的要求也相对较高。清洁机器人拖把技术起源于传统的拖把技术，但它对传统的拖把技术提出了更严格的条件：步骤一：将拖把浸泡在水中，蘸取适当的水；步骤二：利用拖把清洗地面污渍；步骤三：拖洗一段地面后，将拖把上的污水挤掉。传统的拖地过程能看作是这三个步骤的循环。在拖地过程中，每一步都有人力参加，每一步的问题都会被人为控制，从而保证拖地任务的完成。但是，假如没有人力参加这过程，但机器执行这些操作，往往会出现很多问题。比如第一步，拖把蘸的水量无法界定，水太少不行达到拖布的效果，但水太多会引起水残留在地表。在第二步中，为了确保地板被擦洗干净，不能确定擦洗时间。第三，不确定拖把是否需要挤出污水。清洁机器人同声传译的mop机制与传统的mop方法不同。为了去除地面上的污垢，清洁机器人拖把技术需要量化传统拖把技术中存在的可变因素。建立了变量间的数学模型，确定了变量间的约束关系。在此基础上，研究了拖地的方法，以保证污水不会残留。1.2常用的拖地清洁方法目前的拖地技术也取得相关的研究成果，主要的方案为：湿拖技术和洗地技术。1.2.1湿拖技术清洗机械人的湿拖技术是一种解决水残渣的方法。根据积液形成的根本原因，拖地板的方法是为了尽量减少机人的产水量，确保地面没有积液。如图1.1所示，该技术的具体实现方法为：在清洗机器人前增加一个小孔夹板，在夹持板下连一块抹布，在抹布上设计一个储水装置。在拖地过程中，储水装置中的水不断供给抹布，达到拖地效果。图1.1湿拖技术过程湿拖技术的主要优缺点是方式简易，构造易于设计。优缺点是由于水量小，没有装修的清洗装置，一些顽固污渍无法洗。1.2.2洗地技术为了清除地面上的顽固污渍，需要大量水，所以机器人的出水量无法减少，进而，地板清洗技术应运而生。从理论层面上来讲，该技术实现了人力拖地方法与机器人清洁的结合，具体表现为：第一步，清洁机械人开始向前移动，将清洗液提前喷洒到清洁机器人的运动路线上。然后，刷子在地板上撒上一次清洗液。最后，洗过的地板上的洗液被回收利用。美国iRobot公司的Scooba系列洗地机应用了这一原理，对地面进行清洗，如图1.2所示，该产品的拖地步骤主要分为四步：第一步：在初始阶段，用除尘电动机对地面的细粉尘进行清洗，主要目的是预防粉尘等小杂质堵塞污水回收装置的背面。第二步：用泵将洗液从俩相对的喷水口喷到洗刷的前面。第三步：用胶刷将喷有洗液的地板洗干净。第四步：用与地面接触的废水回收板，将污水收至机器人内部的污水池。该拖地方法有一个显著的优势就是可以将地面上的污渍清洗干净，缺点是被清洗的地面必须非常的平整光滑。该机器人的污水回收装置采用的真空抽水技术，如果地面存在凹凸不平，污水回收装置将无法贴合地面，无法与地面形成真空区，地面污水将不能被回收，造成地面污水残留。图1.2Scooba拖地机洗地过程1.3基于海绵滚压的拖地方法为了避免对地面造成损伤，地面上残留的污水量需要控制在安全范围内。在总结现有的拖地技术基础上，对上述的洗地方法地面适应性不强的问题进行改进。提出了一种利用海绵滚压来清洗地面污渍的新型拖地方法，该方法不再使用真空泵直接吸地面的污水，而是采用海绵滚压地面回收污水。由于海绵具有较强吸水性和弹性，当地面发生变化时，海绵能够始终贴合地面，确保地面上的清洗液被最大程度的回收，从而降低水残留对地面的损伤。1.3.1拖地方法设计为减少地球表面水的残留，在分析传统和现在有清洗机械人拖把原理的基础上，提出来了一种基于海绵滚动地面的拖把方法。如图1.3所示，该系统主要由三部分构成。图1.3拖地系统示意图第一步：将清洁的水喷洒到地面上。本论文中提出了两种出水方法，第一种是类似Scooba提出的喷水方式，该方案的优点为出水量大，保证地面污迹能够被清洗掉。存在的不足有，该出水方式可能造成水喷溅，喷溅到机器人工作范围之外的水将不能被回收。其次，如果污水回收系统能力不足时，就会造成污水残留。第二种方法是采用滴水的方式，如图1.4所示，该方案的优点在于，滴到地面上的水量可以计算，并且出水比较均匀。本研究为了实现精确的控制，选用滴水的方式作为出水方法。图1.4滴水方式的出水方案第二步：用中等硬度的刷子刷洗地板，去除地板上的污垢。如图1.5所示，喷洒纯化水的地面用刷子擦洗后，地面上的污垢被冲走，此时污水留在地面上。图1.5刷洗地面示意图第三步：回收地面污水。污水收办法是不是正确，决定了整个拖地办法是不是有用。本文提出来用滚压法拖地。具体废水回收工艺见图1.6。在拖地的过程中，海绵刷在地上工作。当与地面污水接触时，由于吸水，污水会被海绵吸收。海棉在旋转过程中被刮条挤压，污水从海绵中排出，进机器内部的回收池。但是，海绵刷的转速，地面污水量及刮条嵌入海绵的深度都会影响海绵的性能。为深入分析回收办法的有效果性，有必要对海绵刷的参数进行建模和分析，从而确定参数的合理范围，验证方法的合理性。图1.6海绵刷子的清洁结构模型1.4清洁机器人的拖地清洁机构及控制设计在拖地方法及参数优化完成的基础上，对拖地功能模块进行设计，如图1.7有所示，拖地功能模块主要包括喷水泵，污水回收泵，洗地刷电机，海绵刷电机，水箱，海绵刷，洗地刷，出水孔。为了进一步阐述机器人的拖地过程，本小节结合拖地功能模块进行详细解释。如图1.7所示，在拖地功能模块的前端均匀分布了4个出水孔，喷水泵将水从水箱中抽出，通过出水孔滴到地面上，出水孔的开孔位置不能够超出刷子的工作范围，防止水残留。在水滴到地面以后，洗地刷开始刷洗地面，将地面污迹刷洗掉，洗地刷电机的转速不应该太大，防止刷洗过程中造成水喷溅，从而影响拖地效果。(a)拖地功能模块正面示意图(b)拖地功能模块底面示意图图1.7拖地清洁模块结构示意图当地面被毛刷清洗之后，剩下了污水，需要被清理掉。如图1.8所示，海绵刷具有较强的吸水性能，将地面污水吸至海绵内。海绵刷以逆时针转动，当接触到刮条时候，海绵内的污水被