家用清掃機器人設(shè)計

1、noss大學(xué)noss學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目： 家用清掃機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 2021963304 姓 名： 熊壯 指導(dǎo)教師： noss 完成日期： 2021年5月29日 摘要 近年來，隨著計算機技術(shù)與人工智能科學(xué)的飛速開展，智能機器人技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代機器人研究領(lǐng)域的熱點。其中，效勞機器人開辟了機器人應(yīng)用的新領(lǐng)域。效勞機器人的出現(xiàn)主要有三大原因：一是勞動力本錢的上升；二是人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動，如清潔、家務(wù)、照顧病人等；三是人口的老齡和社會福利制度的完善也為某些效勞機器人提供了廣泛的市場應(yīng)用前景。效勞機器人區(qū)別于工業(yè)機器人的一個主要特征就是效勞機器

2、人是一種適用于具體的方式、環(huán)境及任務(wù)過程的機器人系統(tǒng)，其活動空間大，具有在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的移動性，因此效勞機器人大多數(shù)是移動機器人。由于這里不能上傳完整的畢業(yè)設(shè)計完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等，此文檔也稍微刪除了一局部內(nèi)容目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容如需要其他資料的朋友，請加叩扣:二二壹五八玖一壹五一 隨著社會的開展需要，效勞機器人已經(jīng)滲透了我們的生活、工作和經(jīng)濟方面，并且起到了很大的作用。效勞機器人的研究和開展對我們的經(jīng)濟開展有很多的影響。這片文章主要通過闡述清潔機器人在效勞行業(yè)的重要性，對機器人在各國開展狀況的一些綜述，讓讀者了解將來機器人開展對社會開展的重要

3、性，文章還寫了本人對我國機器人現(xiàn)狀的一些調(diào)查和理解看法，在機器人開展中存在的一些影響因素，還有對機器人使用領(lǐng)域的一些展望。關(guān)鍵詞：機器人：清潔機器人：運動原理：清潔方式ABSTRACT In recent years，along with the computer technology and the rapid development of artificial intelligence，intelligent robot technology gradually become modern robot research hotpots Among them，service robot， o

4、pened a new field of application of robots Service robots appeared three main reasons：one is rising labor costs. Second is the human to escape the boring physical labor, such as cleaning，housework and patient care，etcThe population is aged 3 and social welfare system for certain service robot also p

5、rovides a broad application prospect in the marketService robots in industrial robots is one of the main features of service robot is a suitable way environment and the specific tasks of the robot system，the process of large space activities in unstructured environment，has the high mobility. So most

6、 of the mobile robot is service robots With the development of society, we service robots have infiltrated the life，work and economic aspects，and play a very significant roleService robot research and development of our economic development has a lot of influenceThis article mainly elaborated throug

7、h cleaning robot in the importance of service industry in the world，robot is reviewed the development of some future robots，let the reader know the importance of the development of social development，the article also wrote himself in the situation of robot，investigation and understanding in robot in

8、 some influencing factors，and to use the domain of robotKey words：Robots：cleaning robot：sports principle：clean way第一章 前言題目要求 近年來，隨著計算機技術(shù)與人工智能科學(xué)的飛速開展，智能機器人技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代機器人研究領(lǐng)域的熱點。其中，效勞機器人開辟了機器人應(yīng)用的新領(lǐng)域。效勞機器人的出現(xiàn)主要有三大原因：一是勞動力本錢的上升；二是人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動，如清沽、家務(wù)、照顧病人等；三是人口的老齡和社會福利制度的完善也為某些效勞機器人提供了廣泛的市場應(yīng)用前景。效勞機器人區(qū)別于工業(yè)

9、機器人的一個主要特征就是效勞機器人是一種適用于具體的方式、環(huán)境及任務(wù)過程的機器人系統(tǒng)，其活動空間大，具有在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的移動性，因此效勞機器人大多數(shù)是移動機器人。 自動進行房間地而清潔的自主吸塵式家庭效勞機器人，集機械學(xué)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、機器人技術(shù)、人工智能等諸多學(xué)科為一體。自主吸塵機器人作為智能移動機器人實用化開展的先行者，其研究始于20世紀80年代，到目前為止，已經(jīng)產(chǎn)生了一些概念樣機和產(chǎn)品。吸塵機器人的開展，帶動了家庭效勞機器人行業(yè)的開展，也促進了移動機器人技術(shù)、圖像和語音識別、傳感器等相關(guān)技術(shù)的開展本次設(shè)計的題目?家庭清沾機器人?就是在這種背景下提出的，其具體

10、設(shè)計要求如下： 設(shè)計家庭清潔機器人的工作內(nèi)容和要求：運行機構(gòu)形式：輪式最高行進速度：s轉(zhuǎn)彎半徑:0高度:100mm寬度:400mm清潔方式：吸塵、掃刷一次充電連續(xù)工作時間：小時營示方式： LED閃光具有自動路徑規(guī)劃避障功能具確自動充電裝置國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品研究 地面清潔機器人作為智能移動機器人實用化開展的先行者其研究始于 20世紀80年代到目前為止已經(jīng)產(chǎn)生了一些概念樣機和產(chǎn)品吸塵機器人的開展帶動了家庭效勞機器人行業(yè)的開展也促進了移動機器人技術(shù)圖像和語音識別傳感器等相關(guān)技術(shù)的開展?，F(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外的文獻將清掃機器人及其自動充電技術(shù)的開展現(xiàn)狀闡述如下.1國外產(chǎn)品研究狀況 對于機器人大家可能不會太陌生，工業(yè)

11、機器人在很多領(lǐng)域都得到了比擬廣泛的應(yīng)用，但是對于家庭機器人我們所了解的卻相當?shù)纳俣毡練W美等國家的研究那么比擬領(lǐng)先，有的都已經(jīng)投入市場，在實際中投入使用。Rc3000是世界上第一臺能夠自行完成所有家庭地面清潔工作的清浩機器人如圖1-1所示它有光電傳感器和芯片控制，當遇到障礙時，會隨機改變一個角度，然后繼續(xù)直走，直到遇到新的障礙物內(nèi)置了四種清潔程序，保證在退到不同污漬的地面時，可以調(diào)整其清潔程序，通過傳感器對于地板污漬的判斷，選擇適宜的應(yīng)用程序 內(nèi)置光敏傳感器確保在遇到樓梯與臺階時能夠自動避讓不會掉落。扁平的設(shè)計使其能夠清潔床，沙發(fā)，茶幾等家具的下部位置其相應(yīng)的充電站有紅外發(fā)射工作時問設(shè)定、工作

12、模式選擇。充電垃圾處理五個功能。充電站一直發(fā)射紅外定位和導(dǎo)航信號來指機器人回到充電站完成充電和垃圾處理的任務(wù)，同時能夠根據(jù)用戶設(shè)定的信息來控制機器人完成相應(yīng)的操作，如圖1-1所示 在日本，東日本鐵路公司、Shink電器公司和Howa 工業(yè)聯(lián)臺研制了車站地面清掃機器人機器人可沿墻壁從任何一個位置自動啟動利用不斷旋轉(zhuǎn)的刷子將廢棄物掃入自帶容器中該機器人可采用“磁導(dǎo)引方式、“示教方式或“墻面復(fù)制方式控制東日本路公司富士工業(yè)suba實驗室和JR東方設(shè)施管理 聯(lián)合研制了車站地面擦洗機器人，該機器人工作時一面將清洗液噴灑到地面上一面用旋轉(zhuǎn)刷不停地擦洗地面，并將臟水吸入所帶的容器中機器人中的感知系統(tǒng)采用光纖

13、陀螺和超聲波傳感器，自動清洗系統(tǒng)有兩種 一種是“面積設(shè)定模式 即將待清洗的面積分為假設(shè)干個單位而積，按照其存儲器中的單位面積識別其行使路線機器人還可利用其傳感器識別和躲避障礙物：另一種叫“路徑地圖模式機 器人按照內(nèi)裝的路徑地圖行駛，機器人可存9幅地圖，并可利用IC卡作為外存，在該模式下、機器人不會避障，僅適用于需要反復(fù)擦洗的指定地段。 東日本鐵路公司和東芝公司聯(lián)合研制的用于座椅布局簡單的列車內(nèi)部地面清洗的機器人其體積小重量輕、易于出人車廂及在車廂之間運動感知系統(tǒng)采用超聲波距離傳感器和光學(xué)、接觸式的接近傳感器，機器人采用推算定位法，利用編碼器中的數(shù)據(jù)，保持自己的位置和路徑假設(shè)探測到錯誤位置、機器

14、人會通過距離傳感器自動修正；高級的列車地面清洗包括掃除垃圾、噴灑清洗液、擦洗、回收污水、用清水沖洗和給地面打蠟六個步驟日本靜甲株式會社的清水工廠開發(fā)出一種自動清掃機器人，可用于各種工廠的清掃工作，機器人采用光纖陀螺控制機器人的方向采用編碼器和超聲波傳感器測距，采用光學(xué)探測器探測障礙物機器人的四周裝有橡膠墊，橡膠墊內(nèi)部裝有觸覺傳感器，一機器人 與人接觸，觸覺傳惑器信號會使機器人停下來以保證人的平安松下和日立公司研制出了可清掃磚地木質(zhì)地板和地毯地面的清潔機器人該機器人采用蓄電池作為動力源可自動去充電站充電，能夠自主避障和路徑規(guī)劃。 松下電器產(chǎn)業(yè)公司在2002年上半年推出了 家庭用清潔機器人的試制機

15、。該機器人可以根據(jù)房間的形狀地板狀況垃圾量進行自動清掃，還配備有避開墻壁爐子等熱源以及障礙的平安功能；該機器人配備有50個傳感器可一邊自動行走邊進行清掃，工作時首先沿房間四周走一圈，記憶房間形狀，然后在避開障礙物的同時開始縱橫來回移動清潔工作完成后會自動停止。該機器人清掃一般的日本式房間約需要9min相當于人清掃同樣大房間所需時間的倍，可清掃房間地板的92-93，機器人利用光及超聲波的測距傳感器及感壓傳感器來避開障礙物，機器人的內(nèi)置回轉(zhuǎn)傳感器用來控制行走姿勢以保持既定的行進方向、但在地毯上行走時如果不采取措施那么會受到“地毯花紋影響而彎曲前進因此該公司在機器人中安裝了方自舵?zhèn)鞲衅?，可以檢測出由

16、于地毯花紋影響而產(chǎn)生的行進方自偏差、由此即使在鋪有地毯的地板上也能夠直線前進，機 器人體內(nèi)還安裝有防止從臺階等高處滾下的落差傳感器感知暖爐等熱源的熱傳感器器、檢測自身所受外力大小的重量傳感器及防滑傳感器、檢測添加動力的負載傳感器、機器人同普通的障礙物最少保持10cm的距離，而在探測到熱源時將會同熱源至少保持50cm的距離。20世紀90年代、美國就推出了地面清潔機器人R0boscrub，該機器人配有激光導(dǎo)航系統(tǒng)采用超聲波測距和避障用光碼條實現(xiàn)定位。2002年9月清潔機器人“Roomba在美國面世，它重約2kg，直徑為30英寸，具有高度自主能力，可以游走于房間各家具縫隙間、靈巧完成清掃工作，據(jù)說這

17、是將用于軍事的“躲避地雷的移動技術(shù)應(yīng)用到了吸塵器上Roomba的動作有自兒緩慢但它卻能穩(wěn)定、平安地完成任務(wù)由于能夠在完成任務(wù)后自動切斷電源，所以可以在外出期間讓R00mba在家進行清掃，如圖1-2所示2002年10月1日瑞典的拉克斯電子公司與日本東芝公司共同開發(fā)的清潔機器人“特里洛巴伊特上市銷售，“特里洛洛伊特主要由清掃機器和超聲波傳感器構(gòu)成，在工作時可避開室內(nèi)擺放的各種家具用品只要家庭主婦領(lǐng)著它搞過一次清掃后，它便可以按行走過的清掃線路進行自動清掃這種機器人是充電式的，每一次充電可連續(xù)工作1小時。 瑞典家電制造商伊萊克斯(Ekctdux)研制生產(chǎn)的清潔機器人小“三葉蟲高13mm直徑35外表光

18、滑，呈圓形，內(nèi)置搜索雷達，可以迅速地探測到并避開桌腿玻璃器皿寵物或任何其它障礙物。一微處理器識別出這些障礙物，它可重新選擇路線，并對整個房間做出重新判斷與計算，以保持房問的各個角落都被清掃在樓梯的臺階等一些沒有天然障礙物的地方，只要有一條磁鐵，小“三葉蟲便不會跨越，小“三葉蟲開始啟動后體內(nèi)的搜索雷達回探測出距離最近的墻壁先順著墻壁把地板四周的灰塵及異物吸盡這樣它便能探測出整個房問的格局，計算出清掃整個房問所需的時間只要一接近一件障礙物它便會重新設(shè)定行進路線、不會漏掉每一個角落電線或地毯的邊緣不會被認作是障礙物。小“三葉蟲的吸刷裝置中裝一只專利設(shè)計滑輪， 可以越過電線或地毯邊緣不被絆住電源缺乏時

19、，小“三葉蟲會自動回到充電卡座自行充電。如果此時房間還沒確清掃完畢，小“三葉蟲還有記憶憶功能，充好電后自己回到原處繼續(xù)吸塵如圖1-3所示。英國、法目和澳大利亞也都推出過清潔機器人產(chǎn)品。英國Dy sun公司最近推出一種型號為DC06的智能吸塵器這是世界首次開發(fā)研制的全自動吸塵機器人這種機器人具有一定的人工智能，只需輕按開關(guān)它就會為你解除每天清掃房間的煩惱。如圖14所示，吸塵機器人形狀呈50厘米長的模型汽車狀，重公斤左右，配置了70多個傳感器，可隨時將發(fā)現(xiàn)的情況告訴由3臺內(nèi)置電腦組成的“大腦?！按竽X每秒可發(fā)出16條命令來指揮吸塵器的工作。充電后一按開關(guān)機器人會在瞬間通過所搭載的三臺小型計算機和70

20、個傳感器計算出自己所在位置、房問大小及臟亂程度、家具的配置等。要是小孩或夠等外來物體接近吸塵器，它就會自動停止工作接近樓梯口時吸塵器會自動采用保護措以防止?jié)L到樓下。使用時，只要翻開電源選好速度按下“走鍵，吸塵器就會自開工作，其他程序都由它自己獨立完成不過該產(chǎn)品目前價格太高(4000美元左右一臺)，要真正推向市場還有相當?shù)碾y度，如目1-4所示澳大利亞的FloorBotics公司最近也研制出可自動行駛并清掃房間的V4型機器人，如圖1-5所示這種全自動吸塵器外表光滑，體積很小，呈圓形內(nèi)置搜索雷達，可以搜索各種房問里的每一處不會碰撞家具或其它障礙物微處理小電腦使它具備在拐至屋角處能探測方向選擇前進路線

21、的能力只要一放在地面上，全自動吸塵器便可自動開始工作其搜索雷達會探測出距離最近的墻壁，先順著墻壁把地板四周的灰塵及異物吸盡；然后再不規(guī)那么地來回于房間的其它位置，并且能在接近障礙物之前迅速轉(zhuǎn)向。該吸塵機器人由于在主機的周圍360度配備了障礙物傳感器，因此可以在檢測墻壁及障礙物的同時清掃地面。當清掃完可以行駛的場所后，機器人就自動關(guān)閉電源在經(jīng)過4個小時充電后可以連續(xù)工作1個小時以上，通過更換配件還可以清掃地毯等如果清掃沒有障礙物的地面時，1個小時可以清掃360平方米不管房間的外形及面積的大小，ARNA導(dǎo)航算法引導(dǎo)機器人在任何房間的所有無遮掩區(qū)域四處運動來進行清潔工作因為機器人導(dǎo)航沿房間的周圍，所

22、以它要創(chuàng)立自己的空間參考圖機器人不需要任何編程教它應(yīng)該去哪里該機器人操作簡單，僅有三個按鈕：開始，結(jié)束以及暫停，人們只要簡單地將它放置在需要清掃的區(qū)域或房間中(這個機器人吸塵器很輕，一只手就可以容易拿起它)，按下開始按鈕即可如圖l-5所示。2003年11月，三星公司推出一款代號為VC-RP30W的機器人，如圖1-6所示。VC-RP30W主要依靠3D地圖技術(shù)來進行定位，并能靈巧地躲避障礙物，能夠快速、高效地對房間每個角落進行吸塵。當遇到障礙物或者死角等情況，VC-RP30W會自動轉(zhuǎn)向繼續(xù)工作。其強大的只能判斷系統(tǒng)使得VC-RP30W能輕易地分辨出垃圾魚其他日常生活用品，機器人也允許用戶定義它的工

23、作時間及清掃區(qū)域等，從而實現(xiàn)主人不在家時機器人也能進行自動清掃。事實上，用戶除了可以對它本身進行設(shè)置外，還能通過計算機產(chǎn)看安裝在機器人前部的攝像頭進行遠程遙控。整個機器人的電池能維持它連續(xù)工作50分鐘，而一電池處于即將耗盡的狀態(tài)時它自動回到充電座補充能源，非常地智能化。它會充電站使用的是已經(jīng)生成的3D地圖，而不是像RC3000那樣使用紅外的導(dǎo)航信號。國內(nèi)產(chǎn)品研究狀況 在國內(nèi)的一些大學(xué)、如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也對清潔機器人進行了大量的研究并取得了一成果，對清掃機器人相關(guān)技術(shù)如機器感知、機器人導(dǎo)航和定位與路徑規(guī)劃、機器人控制、電源與電源管理、動力驅(qū)動等技術(shù)的研究那么更多

24、，這些都為清潔機器人的研究開發(fā)和推廣奠定了物質(zhì)根底和技術(shù)根底。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)于 90年代開始致力于這方面的亞久，與香港中文大學(xué)合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動清掃機器人。該機器人具有如下特點：采用全放位移動技術(shù)，使機器人可執(zhí)行對狹窄區(qū)域等死區(qū)的清掃任務(wù)；采用開放式機器人鉸制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)硬件可擴展，軟件可移植、可繼承，使機器人作為效勞載體具有更好的功能適應(yīng)性；在擁擠環(huán)境下的實時避障功能，能更好地適應(yīng)不斷變化的清掃工作環(huán)境；遙控操作和自主運動兩種運動方式；吸塵機構(gòu)可實現(xiàn)吸塵腔路的自動轉(zhuǎn)換，提高了吸塵效率。浙江大學(xué)于l999年初在浙江大學(xué)機械電子研究所開始進行智能吸塵機器人的研究，兩年后設(shè)計成功國

25、內(nèi)第一個左右初步朱能的自主吸塵機器人，這種智能吸塵機器人工作時，首先進行環(huán)境學(xué)習(xí)；利用超聲波傳感器測距，與墻保持一定距離行走，在清潔這角落的同時獲得房間的尺寸信息，從而決定清掃時間；之后，利用隨機和局部遍歷規(guī)劃相結(jié)合的策略產(chǎn)生高效的清掃路徑；清掃結(jié)束以后，自行回到充電座補充電力。吸塵機器人在的實際家庭環(huán)境中，工作10分鐘可以到達90以上的覆蓋率。更大房間的清掃試驗還沒有進行。目前，系統(tǒng)正在引入機器視覺和全局定位功能，力圖在多房間環(huán)境下，提高自定位能力、智能決策能力以及回歸充電效率，最終提高清掃效率。如圖1-7所示。KV8保潔機器人是今年在市場上以低價位賣得比擬火的一款產(chǎn)品，也是國內(nèi)首個產(chǎn)品化清

26、掃機器人。它廣泛適用于家庭辦公和娛樂場所，以及其它一些人員不便進入的地方。KV8能夠通過自身的碰撞傳感器來實現(xiàn)隨機的清掃和碰撞處理，需要人工對其電池進行充電，有三種工作模式可以選擇，在啟動時伴有音樂聲。自主充電技術(shù)開展現(xiàn)狀 在20世紀40年代末，G熱源Walte開發(fā)第一個自主充電的移動機器人名為：“Tortoises，這種機器人具有在神經(jīng)學(xué)研究中想著光線走的行為。Walter還創(chuàng)造了一個可以充電的小櫥，櫥中有能夠發(fā)射光束的裝置和充電器，并把它當作充電站。通過光纖束的引導(dǎo)，機器人來到櫥前通過接觸從而自主充電，這個系統(tǒng)有如下的特征： (1)機器人的感知行為：感光； (2)充電站能夠發(fā)出機器人可以感

27、知的光束； (3)能夠?qū)﹄姵睾统潆娖鬟M行具有一定準確性地對接。 1998年Tsukuba大學(xué)成功開發(fā)出了一款可以自動充電的名為Yamabico-Liv的導(dǎo)游機器人。通過使用導(dǎo)航系統(tǒng)，該機器人能夠利用地圖自主導(dǎo)航繞越實驗室的環(huán)境到達充電站，通過充電站上一特殊的裝置的作用實現(xiàn)自主充電。 最近，位于美國的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的機器人研究中也也開發(fā)出了一種叫做sage的導(dǎo)游機器人，它是從卡內(nèi)基梅隆歷史物館所使用的導(dǎo)游機器人NomadxR4000改良而來。機器Sage通過其所攜帶的CCD攝像頭對標識環(huán)境三維路標等進行識別和處理，從而自主得地尋找充電實現(xiàn)自動充電。路標被直接放于充電站的插座的正上方、通過它的引導(dǎo)

28、，實現(xiàn)機器人可靠地?？吭陬A(yù)設(shè)的充電位置處，從而實現(xiàn)充電，在插座和插孔中間沒有別的東西。在 174 天的操作運行中，這個機器人成功地實現(xiàn)135天無故障地運轉(zhuǎn)。與此同時，大約每九天偶爾會要人為地進行一些精度校正。研究的目的和意義 吸塵機器人將移動機器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)有機地融臺起來，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境地面的半自動或全自動清潔，替代傳統(tǒng)繁重的人工清潔工作近年來已受到國內(nèi)外的研究人員重視。作為智能移動機器人的一個特殊應(yīng)用，從技術(shù)方面講，智能化自王式吸塵器比擬具體地表達了移動機器人的多項關(guān)鍵技術(shù)，具有較強的代表性。性市場前景角度講，自主吸塵器將大大降低勞動強度、提高勞動效率，適用于家庭和公共場館的室內(nèi)清潔。因

29、此，開發(fā)自主智能吸塵器既具有科研上的挑戰(zhàn)性，又具有廣闊的市場前景。 融合現(xiàn)代傳感器以及機器人領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，本課題旨在開發(fā)一部價格廉價，全區(qū)域蓋，能夠充分滿足家庭需求且方便適用的智能家鹿清掃機器人。使它可以替代傳統(tǒng)的家庭人工清掃方式，使家庭生活電氣化、智能化、使科技更好地為人類效勞。設(shè)計的重點和難點 由前面的設(shè)計家庭清潔機器人的工作內(nèi)容和要求，在寬400高100 的體積下如何設(shè)計和布置好清掃機構(gòu)，行走機構(gòu)，吸塵機構(gòu)和儲存垃圾機構(gòu)是本次設(shè)計的重點，機器人中的關(guān)鍵局部清掃機構(gòu)的設(shè)計也是本次設(shè)計中的難點所在。因為還要求所設(shè)計的機器人具有避障功能，所以其外形設(shè)計也應(yīng)該仔自考慮清掃后的垃圾如何處理，以及

30、如何布置吸塵設(shè)備也是本次設(shè)計中需要仔細考慮的問題。第二章 家庭清潔機器人的關(guān)鍵技術(shù)家庭清潔機器人的關(guān)鍵技術(shù)吸塵機器人系統(tǒng)通通常由四個局部組成：移動機構(gòu)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)。移動機構(gòu)是吸塵機器人的主題，決定了吸塵器的運動空間，一般采用輪式機構(gòu)。感知系統(tǒng)一般采用超聲波測距儀、接觸和接近覺傳感器、紅外線傳感器和CCD攝像機等。隨著近年來計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)以及移動機器人技術(shù)的迅猛開展，吸塵機器人控制系統(tǒng)研究和開發(fā)已具備了件事的根底和良好的開展前景。吸塵機器人的控制與工作環(huán)境往拄是不確定的或多變的，因此必須兼顧平安可靠性、抗干擾性以及清潔度。用傳感器探測環(huán)境、分析信號，以及通過

31、適當?shù)慕７椒▉砝斫猸h(huán)境，具有特別重要的意義，近年來對只能機器人的研究說明，對于工作在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的自主式移動機器人，要進一步提高其自動化程度，主要依賴模式識別及障礙物識別、實時數(shù)據(jù)傳輸及適當人工智能方法，還需要進一步開發(fā)全局模型，從而為機器人獲取全局信息。目前開展較快、對吸塵機器人開展影響較大的關(guān)鍵技術(shù)是：傳感技術(shù)，智能控制技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、吸塵技術(shù)、電源技術(shù)等傳感技術(shù) 為了讓吸塵機器人正常工作，必須對機器人位置、姿態(tài)、速度和系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)進行監(jiān)控，還要感知機器人所出工作環(huán)境的靜態(tài)和動感信息，使得吸塵機器人相應(yīng)的工作順序和操作內(nèi)容能自然地適應(yīng)工作環(huán)境的變化。 通常采用的傳感器分為內(nèi)部傳感

32、器和外部傳感器。其中內(nèi)部傳感器有：編碼器、線加速度計、陀螺儀、磁羅盤等。其中編碼器用于確定當前機器人的位置，線加速度計獲取線加速度信息，進而得到線加速度和位置信息；陀螺儀測量移動機器人的角度、角速度、角加速度以得到機器人的姿態(tài)角、運動方向和轉(zhuǎn)動時運動方向的改變等絕對航向信息。外部傳感器有視覺傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、接觸很接近傳感器。視覺傳感器采用CCD攝像機進行機器人的視覺導(dǎo)航與定位、目標識別和地圖構(gòu)造等；超聲波傳感器測量機器人工作環(huán)境中障礙物的距離信息和地圖構(gòu)造等。紅外線傳感器大多采用紅外接近開關(guān)來探測機器人工作環(huán)境中的障礙物以及防止碰撞。接觸和接近覺傳感器多用于避碰規(guī)劃。路徑規(guī)劃

33、技術(shù) 吸塵機器人的路徑規(guī)劃就是根據(jù)機器人所感知到的工作環(huán)境信息，按照某種優(yōu)化指標，在起始點和目標點規(guī)劃出一條與環(huán)境障礙無碰撞的路徑，并且實現(xiàn)所需清掃區(qū)域的合理完全路徑覆蓋。機器人路徑規(guī)劃研究始于20世紀70年代，目前對這一問題研究仍舊十分活潑。其主要研究內(nèi)容按機器人工作環(huán)境不同可分為靜態(tài)結(jié)構(gòu)化環(huán)境、動態(tài)環(huán)境動態(tài)不確定環(huán)境，按機器人獲取環(huán)境信息的方式不同可以分為基于模型的路徑規(guī)劃和給于傳感器的路徑規(guī)劃 對運動規(guī)劃問題，目前有具體的解析算法。但由于解析算法牽涉到復(fù)雜的橢圓積分問題，實現(xiàn)起來依然具有相當?shù)碾y度。根據(jù)機器人對環(huán)境信息知道的程度不同，可分為為兩種類型：環(huán)境信息完全知道的全局路徑規(guī)劃和環(huán)境

34、信息完全未知或局部未知，通過傳感器在線地對機器人的工作環(huán)境進行探測，以獲取障礙物的位置、形狀和尺寸等信息的局部路徑規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃包括環(huán)境建模和路徑搜索策略兩個子問題。其中環(huán)境建模的主要方法有：可視圖法V-Graph、自由空間法(Free spaccApproach)和柵格法(Grids)等吸塵技術(shù) 真空吸塵器是由高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇在機體自形成真空從而產(chǎn)生強大的氣流，將塵埃和臟物通過吸口吸入機體內(nèi)的濾塵袋內(nèi)。吸塵系統(tǒng)包括濾塵器、集塵袋、排氣管以及其他一些附件。其吸塵能力取決于風(fēng)機的轉(zhuǎn)速大小。最近，澳大利亞Jetfan公司又開發(fā)出采用新原理的氣流濾塵器。這個吸塵器是一個封閉系統(tǒng)，既無外部氣體吸入，

35、也無機內(nèi)氣體排除，所以就無需濾塵器、集塵袋、排氣管等附件。其原理是利用附壁效應(yīng)去形成利亞渦流氣體，最后將沉渣截留于吸塵器內(nèi)的渦流腔內(nèi)，在英國Dyson公司最近推出的DC06型智能吸塵器就采用的了這種技術(shù)。電源技術(shù)移動電源在吸塵機器人中的地位十分重要，可以說是它的生命源。移動電源需要同時滿足吸塵機器人的多種能源需要，如為移動機構(gòu)提供動力，為控制電路提供穩(wěn)定的電壓和為吸塵操作模塊提供能源等。在這一領(lǐng)域，一般采用化學(xué)電池作為移動電源。理想的電源應(yīng)該能夠在放電過程中保持恒定的電壓，內(nèi)阻小以便快速放電，可充電以及本錢低等，但實際上沒有一種電池可同時具備上述優(yōu)點，這就要求設(shè)計人員選擇一種適宜的電池，盡可能

36、增加吸塵機器人的不間斷工作時間。第三章 清潔機器人的機械設(shè)計機械結(jié)構(gòu)組成和工作原理 本課題要研制一自結(jié)構(gòu)小巧、靈活，控制簡單、易于實現(xiàn)，初步完成自主移動、自動避障和路徑規(guī)劃任務(wù)的清潔機器人。整個清潔機器人由機機械局部和控制系統(tǒng)兩大局部組成。機械局部包括高強度塑料底盤、外殼、兩個驅(qū)動輪和一個隨動輪。它們是吸塵點擊、清潔刷、電池以及控制系統(tǒng)的載體。機器人整體外觀，如圖3-1所示3.1.1 機械結(jié)構(gòu)組成本清潔機器人的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。主要包括以下幾局部： (1)個行走驅(qū)動輪及驅(qū)動電機。該局部主要保證機器人能夠在平面內(nèi)移動。殼體前端和側(cè)面裝有紅外開關(guān)、作為碰撞檢測傳感器。底面的3個紅外開關(guān)作為臺階檢

37、測傳感器，防止跌落。驅(qū)動輪上裝有光電編碼盤、可以對輪速進行檢測和控制、實現(xiàn)定位和路徑規(guī)劃。同時還括展了超聲波傳感器，用于精確定位的需； (2)清掃機構(gòu)。用電機帶動兩個清掃刷、使左面清掃刷順時針轉(zhuǎn)動，右面逆時針轉(zhuǎn)動，這樣就可以在清掃灰塵時將灰塵集中于吸風(fēng)口處，為吸塵機構(gòu)的工作做準備；(3)吸塵機構(gòu)。旨在強大的吸力、將灰塵吸入灰塵儲存箱中； (4)擦地機構(gòu)。在清掃、吸塵之后，利用安裝在殼體下面的清潔布擦出殘留在地面上的細小灰塵，保證清潔工作的質(zhì)量。 移動機構(gòu)是其它部件的載體，機器人移動機構(gòu)按結(jié)構(gòu)分有輪式、履帶式和步行式等。輪式和履帶武機器人適合條件較好的地面，而步行機器人剛適合于條件較差的路面。本

38、課題研制的自主清潔機器人工作在環(huán)境較好的室內(nèi)，所以采用輪式移動機構(gòu)較為適合。 輪式移動機器人一般有三輪、四輪和六輪，移動機器人假設(shè)采用三輪結(jié)構(gòu)那么比擬簡單，能夠滿足一般的需求，應(yīng)用也比擬廣泛；四輪的穩(wěn)定性好，承載能力較大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；六輪與四輪類似只不過有更大的承載能力和穩(wěn)定性。在本課題中清潔機器人的重量不是很大，工作條件是室內(nèi)，也不惡劣，三點確定一個平面，三輪理論上也是穩(wěn)定的，但是對負載有一定的限制，對三三輪動機器人來說，重心都比擬低，載荷穩(wěn)定且中心位置根本不發(fā)生變化所以采用三輪結(jié)構(gòu)就能滿足要求 三輪轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)通常有兩種方式： (1)鉸軸轉(zhuǎn)向式：轉(zhuǎn)向輪裝在轉(zhuǎn)向鉸軸上，轉(zhuǎn)自電機通過減速器

39、和機械連桿機構(gòu)控制鉸軸從而控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。(2)差速轉(zhuǎn)向式：在機器人的左、右輪上分別裝上兩個獨立的驅(qū)動電機，通過控制左右輪的速度比實現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向。在這種情況下，非驅(qū)動輪影子有輪。移動機器人假設(shè)采用鍍軸轉(zhuǎn)向式控制簡單，但精度不是太高；差動轉(zhuǎn)向式控制復(fù)雜但精度較高?？紤]到本課題清潔機人將來作為效勞型機器人使用，在控制方式上應(yīng)到達一個較高層次，所以采用差動輪轉(zhuǎn)向式比擬好，并且其運動轉(zhuǎn)向的精度也高一些，以便為以后的避障和軌跡規(guī)劃打下一個良好的根底。因此本系統(tǒng)的移動機構(gòu)采用的是三輪差速轉(zhuǎn)向式的，如圖3-3所示 按照上述的移動結(jié)構(gòu)，清潔機器人采用兩直流電動機獨立驅(qū)動左右兩輪的差動方式，控制點單、精確，抑

40、郁實現(xiàn)，可以方便地吸塵機器人的前進、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、后退，以及調(diào)頭等功能，清潔機器人能夠在任意半徑下、一人一速度實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎、甚至可以實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑(即繞軸中點原地旋轉(zhuǎn))。工作原理 本系統(tǒng)的功能模塊關(guān)系如圖3-4所示。清潔機器人由多個功能模塊共同組成，這幾個模塊共同工作，相互協(xié)調(diào)、相互作用、保證了機器人能夠順利的進行清掃。具體的工作原理如下清潔機器人的中心是清潔機器人的CPU，它對其它各個功能模塊進行控制。信息采集模塊負責采集周圍環(huán)境以及機器人本身的各種信息鍵盤模塊和紅外遙控接收模塊可以接收人們對機器人的控制信息，然后把信息傳給CPU進行處理。當接收收到需要機器人進行清掃工作的信號，CPU可以通過控制行

41、走機構(gòu)和清潔機構(gòu)讓機器人進行工作。在機器人工作的過程中還可以通過LCD顯示模塊和狀態(tài)指示模塊對機器人的狀態(tài)進行時實的顯示 機器人工作的流程如下： (1)首先可以通過鍵盤或者遙控器啟動清潔機器人，讓它開始清掃工作 (2)機器人一但開始工作，便控制清掃機構(gòu)進行清掃、吸塵機構(gòu)開始吸塵擦地機構(gòu)開始擦地。 (3)機器人開始工作、傳感探測模塊就開始不斷地采集外部信息，送到CPU進行分析和決策產(chǎn)生機器人行走的路徑。 (4)當路徑規(guī)劃需要機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的時候。CPU就分別改變左右輪的速度，通過差速來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 (5)工作期間機器人可以通過LCD顯示一些相關(guān)信息(比方工作模式、工作計時或溫度)(6)遙控器除了可

42、以控制清潔機器人的啟停，還可以對機器人進行定時，讓機器人在一定時間后開始工作或者工作一定時間后停止工作。該機器人利用安裝的各類傳感器來獲取室內(nèi)環(huán)境以及自身的根本信息，如障礙物的位置、自身走過的距離等；然后根據(jù)獲得的信息，選定相應(yīng)的公職策略；通過以單片機為核心的控制系統(tǒng)進行障礙物判斷、避障策略選擇和運動行走實是。機器人面板上有控制其開始/停止工作的案件。同時也可以通過來控制，遙控還可以用來對機器人進行定時，LCD實時的顯定時的倒計時和當前的溫度值。清潔機器人總體設(shè)計.1機器人外形設(shè)計根據(jù)家庭清潔機器人的設(shè)計要求，本次設(shè)計的機器人應(yīng)該包括清掃機構(gòu)、行走機構(gòu)、吸塵機構(gòu)、垃圾收集處理機構(gòu)，其中清掃機構(gòu)

43、的設(shè)計尤為重要。通過在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)資料以及在圖書館查閱的資料，初步把機器人的外形設(shè)計為長寬均為400mm高位100mm的長方體。但是后來發(fā)現(xiàn)多設(shè)計的結(jié)構(gòu)的不合理之處周邊有棱角的機器人在躲避障礙物是很不便，非常容易碰到障礙物、而圓形物體那么比擬容易避開障礙物。因而最終把機器人的外形設(shè)計為圓盤形，其外部輪廓大體如圖3-5所示機器人的行走機構(gòu)設(shè)計 為實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)彎半徑為0，在機器人的行走機構(gòu)中采用兩輪驅(qū)動，兩個驅(qū)動輪對稱分布在清掃機構(gòu)的前方，兩個輪子子和刷子支撐機體工作和運動，選樣設(shè)計既節(jié)省材料，又可以使刷子和地面全面的接觸，從而利于更徹底的清掃，在機器人轉(zhuǎn)彎時，通過控制行走機構(gòu)的兩個電機的轉(zhuǎn)

44、速及旋轉(zhuǎn)方向，進而控制兩個輪子，通過輪子的前后茶素運動實現(xiàn)集體的轉(zhuǎn)彎半徑為0.3.2.3 清掃機構(gòu)的設(shè)計在清掃機構(gòu)的設(shè)計中想到了四個方案：電機帶動斜齒輪1，斜齒輪1帶動斜齒輪2，挾斜齒輪2帶動斜齒輪3，斜齒輪上的軸連接滾刷，進而實現(xiàn)清掃；電機帶動錐齒輪1，錐齒輪1帶動錐齒輪2，有錐齒輪2上的軸連接滾刷，進而實現(xiàn)清掃；(3)電機帶動蝸桿，蝸桿兩端接渦輪，兩個渦輪的軸上分別接刷子，從而實現(xiàn)清掃；(4)電機帶動蝸桿，蝸桿兩端接渦輪，兩個渦輪分別接皮帶輪、皮帶輪上的軸接刷子，從而實現(xiàn)清掃。以上四種方案通過比照以及由設(shè)計的要求所限制，最終選擇方案四為清掃機構(gòu)。其正面結(jié)構(gòu)如下列圖所示 因為所設(shè)計的機器人它

45、的體積有限制，在直徑為四百，高為一百的園內(nèi)要放置有清掃機構(gòu)、行走機構(gòu)、吸塵機構(gòu)、垃圾收集處理機構(gòu)，同時還得留下放電池、控制中心、觀察中心的地方，而方案一雖然易于安裝，傳動平穩(wěn)，但是斜齒輪所占的面積非常大、如果選用它，那么會占用大量的空間，是其他幾個單元有局部將放置不下，從而超出所要設(shè)計的尺寸，因而否認了這種方案；方案二中，錐齒輪傳動不如斜齒輪平穩(wěn)，同時錐齒輪一所占的體積也比擬大，而清掃機構(gòu)又是本次設(shè)計中最重要的局部，因而選用錐齒輪的弊端也很大，所以經(jīng)過計算及各個機構(gòu)總體布局的綜合考慮，舍棄了方案二；方案三中通過點擊帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，再有蝸桿帶動其兩端的蝸輪，由蝸輪上的軸帶動固定在其上的刷子旋轉(zhuǎn)，從

46、而實現(xiàn)了清掃的目的。為了使機囂人的外壁在靠近墻邊時刷子能夠掃到墻壁的邊緣，同時使它在清掃過程中沒有工作盲區(qū)，開始設(shè)計時用兩個直徑都為200mm的刷子，這樣的話，蝸輪和蝸桿的中心距就必須為100mm，而在選種中心距的情況下，渦輪蝸稈的尺寸都比擬大，雖然能夠放置下，但是渦輪蝸桿這個裝置就顯得比擬笨重，所占的重量很大，這就加重了機器的人的總重量，因而這種方案也不是很合理；最后在方案三的根底上產(chǎn)生了方案四。方案四中通過兩邊加皮帶輪這個結(jié)構(gòu)縮小了蝸輪蝸桿的中心距，從而減小了機器的總重量，同時還有利于其它機構(gòu)的安裝因而選擇方案司為本次設(shè)計的清掃機構(gòu)。吸塵機構(gòu)設(shè)計在吸塵機構(gòu)的設(shè)計中將風(fēng)扇固定在垃圾儲藏室上壁

47、，在風(fēng)扇上罩一個薄壁腔。在薄壁腔上方開一個圓孔，以便于空氣的排出。在垃圾儲藏室上壁開兩個小長方孔，在方孔下加一個隔塵罩。其大體圖形如圖3-11所示通過風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)帶動垃圾儲藏室內(nèi)的空氣流動，有通過儲藏室內(nèi)的管腔將刷子清掃引起的塵土吸附進來，待塵土的空氣通過防塵罩將塵土擋到垃圾儲物室，較干凈的空氣那么通過吸塵室上壁腔的圓孔排到大氣中去，從而實現(xiàn)吸塵的目的。垃圾收集處理機構(gòu)設(shè)計 在對垃圾收集處理機構(gòu)進行設(shè)計時，開始想用如圖下所示的結(jié)構(gòu)作為垃圾收集擋板通過電機帶動和電機相連的小齒輪,小齒輪通過帶動和其配對的大齒輪帶動軸2旋轉(zhuǎn)，從而使軸2另一端上固定的大齒輪帶動和其相連的小齒輪旋轉(zhuǎn)，進而使垃圾收集擋板作

48、揚起動作通過控制電機的正反轉(zhuǎn)來控制。但是此結(jié)構(gòu)所占的空間比擬大，所示設(shè)計的將清潔機器人空間有限，不允許用這種結(jié)構(gòu)，因為如果采用此種結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致其他一些機構(gòu)無法放置，因此此種方案不可行。后采用如下列圖的方案，該方案通過毛刷將垃圾掃至吸口，因吸口橫截面積小，根據(jù)伯努利方程可知，此處吸力很強。當被吸入的垃圾到達垃圾儲藏盒時，空間瞬間擴大，吸力減弱至最低值，垃圾便停留在垃圾儲存盒中。要傾倒出垃圾，將可拉出的垃圾儲藏盒拉出即可傾倒。又因為本處的清掃機器人為室內(nèi)清掃，不存在很大體積的垃圾，而且該方案所用空間很小，故本處采用該方案，圖如3-13所示 因為清掃局部是家庭清潔機器人的最重要的局部，整個機體的大半

49、局部質(zhì)量都集中在這一局部。為了減輕機器的質(zhì)量，使其在使用時更方便一寫，將這一局部單獨設(shè)計一個固定件固定在機體上，這樣既滿足工作要求有減輕了機體的質(zhì)量，清掃機構(gòu)的固定件如圖3-14所示最終設(shè)計家庭清潔機器人大體布局如目3-15所示第四章 具體計算電機選擇(1) 初步估計機器的總重量為9千克、g取kg，那么那么分配到每個輪子上的載荷位F=14G=1按橡膠在優(yōu)質(zhì)路面上行走，取那么:滾動摩擦阻力 QUOTE =F=l 滑動摩擦阻力f=F由前面的總體設(shè)計中機器的各個機構(gòu)的布局安排，車體底盤應(yīng)至少高于地面10mm取輪子直徑D為94mm，那么R=12D=47mm，那么輪子行走過程中所受的阻力矩： QUOTE

50、 =fR+ QUOTE 4710工作機要求的功率 QUOTE = 式中： QUOTE 由 QUOTE =2 QUOTE 取 QUOTE ，那么 QUOTE =3.83W,電機所需的輸出功率 QUOTE ,其中 QUOTE = QUOTE = QUOTE *0.97*0.9=0.86,那么電機所需的輸出的功率 QUOTE = QUOTE = QUOTE 。(3) 確定電機?？紤]到機器人在轉(zhuǎn)彎時要求其轉(zhuǎn)彎半徑為零，這樣就要求兩個和電機相連的輪子在轉(zhuǎn)彎時必須差速運轉(zhuǎn)從而才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑為零。而要實現(xiàn)差速運轉(zhuǎn)那么要求電機具有調(diào)遣功能，再由(2)中所算得電機輸出功率、從而通過在網(wǎng)上搜索查到了寧波市北倉深

51、港交流調(diào)速電機廠生產(chǎn)的YCJT系列電機滿足設(shè)計中所需要的電機要求，因為運轉(zhuǎn)本機器時電機需要輸出的功率為，由寧波市北倉深港交流調(diào)速電機廠網(wǎng)站上給的產(chǎn)品的技術(shù)指標和安裝型號中選型號為YCJT-6-1輸出功率為6W，速度可調(diào)范圍為90-1350r/min，1200rmin時轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩為的電機，因為其在滿足要求的情況下尺寸比我所查到的電機的尺寸都小，所以選用它為驅(qū)動機構(gòu)的電機蝸輪蝸桿的選擇 (1)因為本次設(shè)計所用的蝸桿和渦輪是清掃機構(gòu)功率的輸如局部，是機器人結(jié)構(gòu)中最重要的局部，所以選蝸桿材料40Cr外表淬火硬度4550HRC，渦輪齒圈村料為ZCuSnl0Pb1，金屬模鑄造,確定許用應(yīng)力：應(yīng)力循環(huán)次

52、數(shù) QUOTE =60 QUOTE =60*206*12000=1.48* QUOTE 查?機械設(shè)計?得： QUOTE =230MPa QUOTE -=90MPa QUOTE = QUOTE = 194Mpa； QUOTE = QUOTE = =52MPa (2)選擇根據(jù)傳動比，參考蝸輪蝸桿參數(shù)表取 QUOTE =2，那么 QUOTE =i QUOTE =29；按齒面接觸疲勞強度設(shè)計先查?機械設(shè)計?確定計算公式所需參數(shù)： QUOTE ；取 QUOTE =1. 2因載荷平穩(wěn),通過跑合可以改善偏載程度，取 QUOTE =1那么載荷系數(shù)K= QUOTE ； QUOTE = QUOTE i QUOTE

53、 當 QUOTE =2時， QUOTE =0.70.75,取 QUOTE ，代入式中得： QUOTE 查?機械設(shè)計?得： QUOTE =155 QUOTE ，將這些數(shù)據(jù)代入接觸強度計算公式求得： QUOTE 9K QUOTE =134；按接觸強度要求， QUOTE 134，差表選取m=2mm, QUOTE =22.4mm, QUOTE =2,q=11.20,z2=29,r=100729。中心距 QUOTE (q+ QUOTE )， QUOTE =m QUOTE =58;不是標準推薦中心距，入選擇中心距，渦輪將變位。本設(shè)計不采用變?yōu)?，取驗算初設(shè)參數(shù)蝸輪圓周速度 QUOTE 元估計 QUOTE 3

54、m/s,選Kv值，相符。滑動速度 QUOTE = QUOTE ，在范圍之內(nèi)，所選材料適宜。蝸桿傳動效率 QUOTE = QUOTE 根據(jù) QUOTE =1.8m/s,查表得 QUOTE =2， QUOTE = QUOTE ，傳動效率 QUOTE =，與初選 QUOTE 不符，出阿東效率應(yīng)適當降低。5驗算齒根彎曲疲勞強度和剛度 QUOTE QUOTE )/ QUOTE QUOTE 蝸輪當量齒數(shù) QUOTE = QUOTE ，查得齒形系數(shù) QUOTE ；那么可求的： QUOTE =1- QUOTE 帶入式中 QUOTE =27.85MpaA2，所以只需要校核軸承1即可因為A/R=0.0618/0.

55、1405e選取X=1，Y=0，所以P=fpXR+YA所以 QUOTE = QUOTE = QUOTE =1.08*h所以符合要求。4.6 清掃機構(gòu)中渦輪軸的校核軸上能使產(chǎn)生彎矩的力有Fr，F(xiàn)t兩個力在相互垂直的兩個平面上，L=69mm，D=12mm如下兩個視圖4-3做彎距圖如4-4所示合成彎矩M= QUOTE QUOTE = QUOTE = QUOTE = QUOTE QUOTE 由于前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表 QUOTE QUOTE ，故符合強度要求。第五章 總結(jié)也展望開展趨勢 雖然自主吸塵機器人的研究已經(jīng)取得了很大進步，進入了實用階段，但是自主能力、工作效率方面還不理想，

56、需要在技術(shù)上解決傳感器技求、定位和環(huán)境建模技術(shù)，再次根底上，自主吸塵機器人可以向著高度智能化、多功能集成、低本錢的方向開展。高度智能化 現(xiàn)在的自主吸塵機器人在行為上還處于“低級生物的階段，環(huán)境感知能力有限，對路徑的規(guī)劃只是隨機的方式或者基于局部環(huán)境信息的規(guī)劃方式，在復(fù)雜環(huán)境和多房間的環(huán)境下，這種工作方式的效率會銳減，因此，建立CCD視覺系統(tǒng)，融合多種傳感囂進行定位和環(huán)境建模，實現(xiàn)全局路徑規(guī)劃，將是一個重要的研究方向同時，算法必須考慮系統(tǒng)的處理速度、存儲空間的限制。功能擴展 自主吸塵機器人是一個可移動的智能平臺，在吸塵功能之外可以進行功能拓展，比方進行家電控制房間環(huán)境檢測防止火災(zāi)電器故障盜竊等)

57、這方面的市場需求已經(jīng)被Tmsuk和三洋公司抓住并在2002年發(fā)布了兩款這樣的機器人.5.1.3 低本錢化 智能機器人是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，使用了大量的傳感器和一個或者多個高性能的微處理器，因此本錢較高但是為了讓普通人都可以享受科技進步的成果，降低本錢是個必由之路。展望 盡管目前價廉物美的吸塵器給人們的清潔工作帶來了一定的便利，但過大的噪音依然讓大多數(shù)使用者望而卻步吸塵機器人作為效勞機器人領(lǐng)域中的一個新產(chǎn)，將使人們能在無人看守情況下輕松地完成室內(nèi)環(huán)境的吸塵等清潔工作。因此只要生產(chǎn)本錢兼顧到日用電器批量大，價格低的特點，吸塵機器人將具有誘人的市場前景，有關(guān)資料也預(yù)測吸塵機器人是未來幾年需求量最大的效勞

58、機器人。特別是日用清潔電囂不管是在市場上或者是在產(chǎn)品的創(chuàng)新上絕對是所有小家電產(chǎn)品中最活潑的未來仍有相當大的成長空間盡管目前國內(nèi)外在吸塵機器人研究開發(fā)當面已取得了一定的成果，但本錢過高很許多關(guān)鍵技術(shù)問題上亟待解決或提高，主要有以下幾個方面： (1)目前，價格過高是嚴重影響吸塵機器人打入家電市場的主要因素，因此為了大幅度降低其本錢我們必需開發(fā)專用運動控制和數(shù)字處理芯片以及微型傳感器其次，應(yīng)該看到藍牙技術(shù)在家電行業(yè)的應(yīng)用前景、通過采用藍牙技術(shù)將過高的數(shù)字處理器本錢轉(zhuǎn)移到用戶的個人電腦上那么有望在短期內(nèi)將吸塵機器人的本錢控制在千元左右。 (2)未來的吸塵機器人將向智能化和自主式開展，因此我們必須結(jié)合現(xiàn)

59、有的基于自適應(yīng)控制、模糊邏輯、遺傳算法等的移動機器人運動規(guī)劃和控制技術(shù)，研究開發(fā)出對環(huán)境變化具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性對環(huán)境障礙物具有平安可靠的防碰撞功能的智能運動規(guī)劃與控制器，使吸塵機器人完成與人工操作質(zhì)量相同的甚至更好的吸塵工作。 (3)為了有效地提高清潔的質(zhì)量，還需要對現(xiàn)有的吸塵技術(shù)進行改良根據(jù)環(huán)境的臟潔程度，采用模糊邏輯等技術(shù)設(shè)計臺理的吸塵時間以及相協(xié)調(diào)的機器人運動速度確保滿意的吸塵效果。 (4)電源技術(shù)是吸塵機器人的核心之一，除了有效地提高機器人運動和吸塵速度以延長電池的實際吸塵時間外，還尚需優(yōu)化自動充電方案，保證機器人能及時進行充電，自動完成對指定環(huán)境的吸塵任務(wù)隨著吸塵機器人關(guān)鍵技

60、術(shù)和性能價格比的不斷提高或改良，相信根據(jù)現(xiàn)有的軟硬件條件，未來機年內(nèi)就會推出價格適中的全自動吸塵機器人產(chǎn)品，進而使吸塵機器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進千家萬戶，為這一高新技產(chǎn)品帶來可觀的市場和經(jīng)濟效益。參考文獻1 機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，20042 羅迎社主編. 材料力學(xué) M. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20073 于駿一 鄒青編主編. 機械制造技術(shù)根底 M. 北京：機械工業(yè)出版社，20044 濮良貴、紀名剛主編. 機械設(shè)計 M. 北京：高等教育出版社，20065 周良德 朱泗芳 楊世平主編. 現(xiàn)代工程圖學(xué) M. 長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，20216 岑軍健