家庭清潔機器人設(shè)計畢業(yè)答辯PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1家庭清潔機器人設(shè)計畢業(yè)答辯題目：家庭清潔機器人 設(shè)計研究目的：本課題旨在于開發(fā)一部價格便宜，全 區(qū)域覆蓋，能夠充分滿足家庭需求且方便適用的智能家庭清掃機器人，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。 第1頁/共26頁課題設(shè)計的工作內(nèi)容和要求： 運行機構(gòu)形式：輪式 最高行進速度 ： 0.5 m/s 轉(zhuǎn)彎半徑：0 高度：100mm 寬度：400mm 清潔方式：吸塵、刷掃一次充電連續(xù)工作時間 ： 0.5 小時 警示方式： LED閃光 具有自動路徑規(guī)劃、避障功能 具有自動充電裝置第2頁/共26頁清潔機器人總體設(shè)計構(gòu)想家庭清潔機器人系統(tǒng)通常由四個部分組成:移動機構(gòu)、感知系統(tǒng)

2、、控制系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)。 由于所學(xué)知識和時間有限，本次設(shè)計側(cè)重于對機器人機械部分的設(shè)計。該機器人機械部分主要有以下四部分組成： （1） 行走機構(gòu) （2）清掃機構(gòu) （3） 吸塵機構(gòu) （4）擦地機構(gòu)第3頁/共26頁 清潔機器人整體外觀圖第4頁/共26頁機器人組成結(jié)構(gòu)圖第5頁/共26頁機械結(jié)構(gòu)組成分析2個行走驅(qū)動輪及驅(qū)動電機：保證機器人能夠在平面內(nèi)移動 ；清掃機構(gòu)：用兩個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；吸塵機構(gòu)：制造強大的吸力，將灰塵吸入灰塵存儲箱中；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除殘留在地面上的細小灰塵，保證清潔工作的質(zhì)量。第6頁/共26頁設(shè)計重

3、點和難點在寬400高100的體積下，清掃機構(gòu)，行走機構(gòu)，吸塵機構(gòu)和儲存垃圾機構(gòu)的設(shè)計和布置。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)該仔細考慮。清掃后的垃圾如何處理，以及如何布置吸塵設(shè)備。第7頁/共26頁機器人總體外形設(shè)計 通過查閱資料，初步把機器人的外形設(shè)計為長寬均為400mm高為100mm的長方體，但發(fā)現(xiàn)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，而圓形物體則比較容易避開障礙物。因而最終把機器人的外形設(shè)計為圓盤形。 第8頁/共26頁機器人行走機構(gòu)設(shè)計 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。 輪式和履帶式機器人適合條件較好的地面，而步行機器人則適合于

4、條件較差的路面。 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。三輪結(jié)構(gòu)則比較簡單，能夠滿足一般的需求，應(yīng)用也比較廣泛。 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。 三輪移動機器人來說，重心都比較低，載荷穩(wěn)定且中心位置基本不發(fā)生變化，所以采用三輪結(jié)構(gòu)就能滿足要求。 第9頁/共26頁三輪轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)類型： 鉸軸轉(zhuǎn)向式: 差速轉(zhuǎn)向式: 優(yōu)缺點分析：鉸軸轉(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。結(jié)論：考慮到本課題清潔機器人將來作為服務(wù)型機器人使用，

5、在控制方式上應(yīng)達到一個較高層次。采用差動轉(zhuǎn)向式比較好，并且其運動和轉(zhuǎn)向的精度也高些，以便為以后的避障和軌跡規(guī)劃打下一個良好的基礎(chǔ)。 第10頁/共26頁清潔機器人最終行走機構(gòu)圖本系統(tǒng)的移動機構(gòu)最終采用是三輪差速轉(zhuǎn)向式 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，控制簡單、精確、易于實現(xiàn)可以方便地實現(xiàn)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，以任意速度實現(xiàn) 轉(zhuǎn)彎，甚至可以實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑 第11頁/共26頁清掃機構(gòu)法案論證方案一：電機帶動斜齒輪1，斜齒輪1帶動斜齒輪2，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；優(yōu)缺分析：易于安裝，傳動平穩(wěn)，但

6、是斜齒輪所占的面積非常大，如此，則會占用大量空間，使其它幾個單元有些部分將放置不下，從而超出所要設(shè)計的尺寸； （一）第12頁/共26頁清掃機構(gòu)方案論證（二）方案二：電機帶動錐齒輪，錐齒輪1帶動錐齒輪2，由錐齒輪2上的軸連接滾刷，進而實現(xiàn)清掃； 優(yōu)缺分析：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較大，因而選用錐齒輪的弊端也很大。 第13頁/共26頁清掃機構(gòu)方案論證方案三： 電機帶動蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個蝸輪的軸上分別接刷子，從而實現(xiàn)清掃；優(yōu)缺分析： 要使機器人的刷子能夠掃到墻壁的邊緣且沒有工作盲 區(qū)，則會：則需直徑至少為200mm的刷子；要求蝸輪和蝸桿的中心距就至少為100mm；

7、蝸輪蝸桿的尺寸都比較大；雖然能夠放置下，但總體裝置就比較笨重，機 器人重量也很大，負擔(dān)增大。（三）第14頁/共26頁清掃機構(gòu)方案論證方案四： 電機帶動蝸桿，蝸桿兩端接蝸輪，兩個蝸輪分別接皮帶輪，皮帶輪上的軸接刷子，從而實現(xiàn)清掃； 優(yōu)缺分析：基于方案三，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，減小了機器總重量，且有利于其它機構(gòu)的安裝。最終結(jié)論：因而選擇方案四為本次設(shè)計的清掃機構(gòu)。（四）第15頁/共26頁吸塵機構(gòu)的設(shè)計風(fēng)扇固定在垃圾儲藏室上壁，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，在方孔下加上一個隔塵罩。通過風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)帶動垃圾儲藏室

8、內(nèi)的空氣流動，又通過儲藏室內(nèi)的管腔將刷子清掃引起的塵土吸附進來，帶塵土的空氣通過防塵罩將塵土擋到垃圾儲物室內(nèi)，較干凈的空氣則通過吸塵室上壁腔的圓孔排帶大氣中去。從而實現(xiàn)吸塵的目的。第16頁/共26頁垃圾收集處理機構(gòu)設(shè)計初設(shè)計：通過電機帶動和電機相連的齒輪，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揚起動作，將垃圾倒入其后面的垃圾儲藏室。 （一）第17頁/共26頁垃圾收集處理機構(gòu)設(shè)計（二）方案分析：垃圾收集擋板的揚起放下動作通過控制電機的正反轉(zhuǎn)來控制；但是此種結(jié)構(gòu)所占的空間比較大；設(shè)計的家庭清潔機器人空間有限，如果采

9、用此種結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)致其它一些機構(gòu)無法放置。結(jié)論：方案不可行，需改進擋板放置方式 第18頁/共26頁垃圾收集處理機構(gòu)設(shè)計（三）改進裝置：第19頁/共26頁垃圾收集處理機構(gòu)設(shè)計（四）改進說明：垃圾儲藏室安放在機體的最前邊，其前端用銷釘連接一個可以繞著銷釘旋轉(zhuǎn)的垃圾收集擋板；擋板用厚度為1mm的鋼板制成，表面光滑，刷子旋轉(zhuǎn)可將垃圾通過垃圾收集擋板掃到垃圾儲物室；在儲物室末端，做一個和儲物室相匹配的拉門，其上端用螺釘從外壁擰入掛住在里邊，便于傾倒垃圾。第20頁/共26頁清掃機構(gòu)固定件裝置設(shè)計清掃部分是家庭清潔機器人的最重要的部分，為了減輕機器質(zhì)量，使用更方便，故設(shè)計了清掃機構(gòu)的固定件，既滿足了工作要求又減輕了機體的質(zhì)量。第21頁/共26頁機器人大體布局總圖第22頁/共26頁總 結(jié)該設(shè)計-清潔機器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如上所述，總體來說，該設(shè)計方案具體可行，但仍有一些地方還需進一步改進，如垃圾收集處理機構(gòu)等，多謝各位老師能提出改進方案！第23頁