家庭清洁机器人设计(毕业答辩)要点详解.ppt

发布时间：2025-05-04 21:40

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家庭清洁机器人设计指导教师：xxxxx 汇报人：xxxx 班级：xxxxx 题目：家庭清洁机器人设计研究目的：本课题旨在于开发一部价格便宜，全区域覆盖，能够充分满足家庭需求且方便适用的智能家庭清扫机器人，使它可以替代传统的家庭人工清扫方式，使家庭生活电气化、智能化。课题设计的工作内容和要求：运行机构形式：轮式最高行进速度： 0.5 m/s 转弯半径：0 高度：100mm 宽度：400mm 清洁方式：吸尘、刷扫一次充电连续工作时间： 0.5 小时警示方式： LED闪光具有自动路径规划、避障功能具有自动充电装置清洁机器人总体设计构想家庭清洁机器人系统通常由四个部分组成:移动机构、感知系统、控制系统和吸尘系统。由于所学知识和时间有限，本次设计侧重于对机器人机械部分的设计。该机器人机械部分主要有以下四部分组成：（1）行走机构（2）清扫机构（3）吸尘机构（4）擦地机构清洁机器人整体外观图机器人组成结构图机械结构组成分析 2个行走驱动轮及驱动电机：保证机器人能够在平面内移动；清扫机构：用两个电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动；吸尘机构：制造强大的吸力，将灰尘吸入灰尘存储箱中；擦地机构：在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦除残留在地面上的细小灰尘，保证清洁工作的质量。设计重点和难点在宽400高100的体积下，清扫机构，行走机构，吸尘机构和储存垃圾机构的设计和布置。因为还要求所设计的机器人具有避障功能，所以其外形设计也应该仔细考虑。清扫后的垃圾如何处理，以及如何布置吸尘设备。机器人总体外形设计机器人行走机构设计机器人移动机构按结构分有轮式、履带式和步行式等。轮式和履带式机器人适合条件较好的地面，而步行机器人则适合于条件较差的路面。课题研制的自主清洁机器人工作在环境较好的室内，所以采用轮式移动机构较为适合。轮式移动机器人一般有三轮、四轮和六轮。三轮结构则比较简单，能够满足一般的需求，应用也比较广泛。四轮的稳定性好，承载能力较大，但结构较复杂; 六轮与四轮类似，只不过有更大的承载能力和稳定性。三轮移动机器人来说，重心都比较低，载荷稳定且中心位置基本不发生变化，所以采用三轮结构就能满足要求。三轮转向装置的结构选择结构类型：铰轴转向式: 差速转向式: 优缺点分析：铰轴转向式控制简单，但精度不是太高; 差动转向式控制复杂，但精度较高。结论：考虑到本课题清洁机器人将来作为服务型机器人使用，在控制方式上应达到一个较高层次。采用差动转向式比较好，并且其运动和转向的精度也高些，以便为以后的避障和轨迹规划打下一个良好的基础。清洁机器人最终行走机构图清扫机构法案论证方案一：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，斜齿轮上的轴连接滚刷，进而实现清扫；优缺分析：易于安装，传动平稳，但是斜齿轮所占的面积非常大，如此，则会占用大量空间，使其它几个单元有些部分将放置不下，从而超出所要设计的尺寸；清扫机构方案论证（二）方案二：电机带动锥齿轮，锥齿轮1带动锥齿轮2，由锥齿轮2上的轴连接滚刷，进而实现清扫；优缺分析：锥齿轮传动不如斜齿轮平稳，同时锥齿轮一所占的体积也比较大，因而选用锥齿轮的弊端也很大。清扫机构方案论证方案三：电机带动蜗杆，蜗杆两端接蜗轮，两个蜗轮的轴上分别接刷子，从而实现清扫；优缺分析：要使机器人的刷子能够扫到墙壁的边缘且没有工作盲区，则会：则需直径至少为200mm的刷子；要求蜗轮和蜗杆的中心距就至少为100mm；蜗轮蜗杆的尺寸都比较大；虽然能够放置下，但总体装置就比较笨重，机器人重量也很大，负担增大。清扫机构方案论证方案四：电机带动蜗杆，蜗杆两端接蜗轮，两个蜗轮分别接皮带轮，皮带轮上的轴接刷子，从而实现清扫；优缺分析：基于方案三，通过两边加皮带轮这个结构缩小了蜗轮蜗杆的中心距，减小了机器总重量，且有利于其它机构的安装。最终结论：因而选择方案四为本次设计的清扫机构。吸尘机构的设计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。

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