家用清掃機器人的結構設計【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 家用清掃機器人的結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 2010962923＿＿＿＿ 姓 名： ＿＿＿＿＿劉鑫＿＿＿＿＿＿ 指導教師： ＿＿＿＿ 秦衡峰＿＿＿＿＿＿ 完成日期： 2014 年 5 月 20 日 ＿＿＿＿ 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 家用清掃機器人的結構設計 學號： 2010962923 姓名： 劉鑫 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 秦衡峰老師 系主任： 劉柏希 老師 一、主要內容及基本要求 主要內容：家用清掃機器人 的動力源是電動機 ， 通過電機連接 蝸桿 轉動 從而能帶動蝸輪 轉動 ，再通過帶傳動將動力傳導到清掃機構的皮帶輪上，然后通過皮帶輪帶動清掃軸轉動，清掃軸轉動同時 帶動底部 直接聯(lián)動的 兩 毛刷 反向向內 旋轉， 將灰層 集中于吸口處 ， 并由吸口吸入，清掃機器人的清掃吸 由一個電機傳動的風扇提供，灰塵 被吸到垃圾儲藏盒中，只要將垃圾儲藏盒取出， 即可完成垃圾的清理。清掃 機器人的移動動力 由兩個相同的直流電機驅動，為使電機轉動速度便于控制，電機上裝有 減速器，使得動力 平穩(wěn)與適當。 基本要求：最高運行速度： s，高度： 100徑 ： 400潔方式： 掃刷，吸塵； 次性充電連續(xù)工作時間： 時 二、重點研究的問題 家用清掃機器人的結構設計和參數(shù)確定； 電動機的選用 ； 蝸輪蝸桿的選擇和參數(shù)計算； 帶傳動 的設計及帶的選取等 ； 三 、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 熟悉課題、調研、收集資料、撰寫開題報告 第 1 2 方案設計 第 3 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 3 總體設計、設計計算 第 6 4 繪裝配圖及主要零件圖 第 8 5 撰寫說明書、翻譯資料、準備答辯 第 11 6 7 8 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 機械設計手冊編委會 . 機械設計手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [2] 羅迎社主編 . 材料力學 [M]. 武漢 ：武漢理工大學出版社， 2007 [3] 于駿一 鄒青編主編 . 機械制造技術基礎 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [4] 濮良貴、紀名剛主編 . 機械設計 [M]. 北京：高等教育出版社， 2006 [5] 周良德 朱泗芳 楊世平主編 . 現(xiàn)代工程圖學 [M]. 長沙：湖南科學技術出版社， 2008 [6] 岑軍健主編 . 新編非標準設備設計手冊 [M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1999 [7] 吳宗澤 宋寶玉主編 . 機械設計課程設計指導書 [M]. 北京：高等教育出版社， 2009 [8] 杜祥琪 編著 . 工業(yè)機器人及其應用 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1986 [9] 關慧貞 馮辛安主編 . 機械制造裝備設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2011 [10] 鄒青編 . 機械制造技術基礎課程設計指導教程 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [11] 王秀貴 曹江蓮編著 . 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1 第一章 前言 目要求 ????????????????????? 3 內外產品研究 狀況 ???????????????? 4 外產品研究狀況 ????????????????????? 4 內產品研究狀況 ????????????????????? 9 主充電技術 研究 現(xiàn)狀 ?????????????? ????? 10 ????????????????? 11 ?????????????????? 11 第二章 家庭清潔機器人的關鍵技術 ?????????????????????? 12 ???????????????????? 12 ?????????????????????? 12 ?????????????????????? 13 第三章 清潔機器人的機械設計 組成和工作原理 ??????????????? 13 械結構組成 ??????????????????????? 14 作原理 ????????????????????????? 16 ????????????????? 17 器人外形設計 ?????????????????????? 17 器人的行走機構設計 ??????????????????? 18 掃機構的設計 ?????????????? ???????? 18 塵機構設計 ??????????????????????? 21 圾收集處理機構設計 ??????????????????? 22 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第四章 具體計算 ? ???????????????????? 24 輪蝸桿的選擇 ?????????????????? 25 掃機構電機的選擇 ???????????????? 26 用清掃機器人電池的選用 ????????????? 26 掃機構中蝸桿上軸承的壽 命的計算 ????????? 27 掃機構中渦輪軸的校核 ?????????????? 28 第五章 總結和展望 展趨勢 ?????????????????????? 30 度智能化 ????????????????????????? 30 能擴展 ?????????????????????????? 30 成本化 ?????????????????????????? 30 ???????????????????????? 30 參考文獻 ???????????????????????? 31 致謝 ?????????????????????????? 32 附錄 ?????????????????????????? 33 外文文獻 ?????????????????????????? 33 中文翻譯 ?????????????????????????? 40 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 1 摘要 二十一世紀是清潔環(huán)保的時代，中國新興的清 洗產業(yè)必將迅猛發(fā)展。當今，各種綠色、環(huán)保的清洗技術不斷地推出，新型 產品和機械設備不斷涌現(xiàn)，清洗產業(yè)也幾乎滲透到所有 的工業(yè) 服務 領域，以及社會生活 服務的 各個方面，直至深入到人們的日常衣 食住行中。人類生活水平不斷提高的今天，無 論從環(huán)境美化、節(jié)能增效， 還是從人們精神生活需要的角度，清潔業(yè)的全 面進步已經并正在成為市場經濟發(fā)展不可缺少的推動力，能為社會環(huán)保 事業(yè)做出不可忽視的貢獻。 清潔機器人又稱智能吸塵機器人或自動吸塵器 ，它涉及到機械、電子和計算機等相關知識，是將移動機器人技術和清潔技術融 為一體，模 仿人體清潔動作的高新技術產品。它不僅節(jié)省了勞動力資源，而且還 解決了人類在復雜惡劣的環(huán)境之下不能持續(xù)工作的問題。近年來隨著科技和社會 的不 斷進步和發(fā)展，已受到國內外的重視，成為服務性機器人一個新的研究方向 ，也成為目前家用電器領域最具挑戰(zhàn)性的熱門研發(fā)課題。 服務機器人已經滲透了我們的生活、工作和經 濟 各 方面，并且起到了很大的作用。服務機器人的研究和發(fā)展對我們的經濟 發(fā)展有很多的影響。清掃機器人是當今服務機器人領域的一個熱門研究方向。 本篇 文章提出一種全方位地面清掃機器人，主要面向家庭和辦公室等 狹窄空間的清掃工作，主要通過闡述清潔機器 人在服務行業(yè)的重要性， 對國內現(xiàn)有家庭清掃機器人機械系統(tǒng)進行詳細 分析的基礎上，對清掃機器人的清掃功能做了一定改進， 讓讀者了 解將來機器人發(fā)展對社會發(fā)展的重要性，文章還寫了本人對我國機器人 現(xiàn)狀的一些調查和理解看法，在機器人發(fā)展中存在的一些影響因素，還有對機器 人使用領域的一些展望。 關鍵詞 ： 服務機器人，清潔機器人，運動原理， 清潔方式 。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 2 1st is of s be of as as to of to go s s to of of is to is or it as of of It in t to In of to of to a is a is in of a of a of is a in of a of as of in in on of of to do a of in of on of in on in in of to in of 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 3 第一章 前言 近年來，隨著計算機技術與人工智能科學的飛速發(fā)展，智能機器人技術逐漸成為現(xiàn)代機器人研究領域的熱點。其中，服務機器人開辟了機器人應用的新 領域。服務機器人的出現(xiàn)主要有三大原因：一是勞動力成本的上升；二是人類想擺脫枯燥乏味的體力勞動，如清沽、家務、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服務機器人提供了廣泛的市場應用前景。服務機器人區(qū)別于工業(yè)機器人的一個主要特征就是服務機器人是一種適用于具體的方式、環(huán)境及任務過程的機器人系統(tǒng)，其活動空間大，具有在非結構環(huán)境下的移動性，因此服務機器人大多數(shù)是移動機器人。 自動進行房間地面 清潔的自主吸塵式家庭服務機器人，集機械學、電子技術、傳感器技術、計算機技術、控制技術、機器人技術、人工智能 等諸多學科為一體。自主吸塵機器人作為智能移動機器人實用化發(fā)展的先行者，其研究始于 20 世紀80 年代，到目前為止，已經產生了一些概念樣機和產品。吸塵機器人的發(fā)展，帶動了家庭服務機器人行業(yè)的發(fā)展，也促進了移動機器人技術 、圖像和語音識別、傳感器等相關技術的發(fā)展 ， 本次設計的題目《家庭清掃 機器人》就是在這種背景下提出的，其具體設計要求如下： 設計家庭清潔機器人的工作內容和要求： 運行機構形式： 滾 輪式 最高行進速度： s 高度 :以軸承 1 壓緊，軸承 2 放松 所以 以只需要校核軸承 1 即可 因為 r=e 選取 X=1， Y=0， 以 P=1**A)=以 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =( 10660*n =06h 所以符合要求。 掃機構中渦輪軸的校核 軸上能使產生彎矩的力有 r=t=個力在相互垂直的兩個平面上， L=69D=12下兩個視圖 4彎矩 圖如 4示 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 31 69=t=69=成彎矩 M=r=誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = 123)=于前面已經選定軸的材料為 45 鋼， 調制處理，查表 錯誤 !未找到引用源。 <[錯誤 !未找到引用源。 ]=符合強度要求。 第五章 總結 與發(fā)展 雖然我國 自主 清掃 機器人的研究已經取得了很大進步， 市場已經投入銷售，進入了實用階段，但是自主能力、工作效率方面還不 夠 理想， 還面臨這一些關鍵技術的提高，比如 傳感器技求、定位和環(huán)境建模技術、路徑規(guī)劃技術等，再此 基礎上，自主吸塵機器人 才 可以向著高度智能化、多功能集成、低成本的方向發(fā)展。 求 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 覺系 統(tǒng)，融合多種傳感器 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。 自主 清掃 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，比如進行家電控制房間環(huán)境檢測（防止火災電器故障盜竊等 )這方面的市場需求已經被 三洋公司抓住并在 2002 年發(fā)布了兩款這 樣的機器人 。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 32 成本化 智能機器人是一個復雜的系統(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，因此成本較高但是為了讓普通人都可以享受科技進步的成果，降低成本是個必由之路。 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 ， 吸塵機器人作為服務機器人領域中的一個新產，將使人們能在無人看守情況下輕松地完成室內環(huán)境的吸塵等清潔工作。因此只要生產成本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，有關資 料也預 測吸塵機器人是未來幾年需求量最大的服務機器人。特別是日用清潔電器 不論是在市場上或者是在產品的創(chuàng)新上絕對是所有小家電產品中最活躍的未來仍有相當大的成長空間 ， 盡管目前 國內外在吸塵機器人研究開發(fā)當面已取得了一定的成果，但成本過高 、 很 多關鍵技術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成本我們必需開發(fā)專用運動控制和數(shù)字處理芯片以及微型傳感器其次，應該看到藍牙技術在家電行業(yè)的應用前景、通過采用藍牙技術將過高的數(shù)字處理器 成本轉移到用戶的個人電腦上則有望在短期內將吸塵機器人的成本控制在千元左右。 (2)未來的吸塵機器人將向智能化和自主式發(fā)展，因此我們必須結合現(xiàn)有的基于自適應控制、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，研究開發(fā)出對環(huán)境變化具有良好的自適應性和魯棒性對環(huán)境障礙物具有安全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量，還需要對現(xiàn)有的吸塵技術進行改進根據(jù)環(huán)境的 臟潔 程度，采用模糊邏輯等技術設計 合 理的吸塵時間以 及相協(xié)調的機器人運動速度確保滿意的吸塵效果。 (4)電源技術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)境的吸塵任務隨著吸塵機器人關鍵技術和性能價格比的不斷提高或改進，相信根據(jù)現(xiàn)有的軟硬件條件，未來機年內就會推出價格適中的全自動吸塵機器人產品 ，進而使吸塵機器人能像普通家電產品一樣走進千家萬戶，為這一高新技術 產品帶來可觀的市場和經濟效益。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 33 參考文獻 [1] 濮良貴、紀名剛主編 . 機械設計 [M]. 北京：高等教育出版社， 2006 [2] 岑軍健主編 . 新編非標準設備設計手冊 [M]. 北京：國防工業(yè)出版社， 1999 [3] 于駿一 鄒青編主編 . 機械制造技術基礎 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [4] 機械設計手冊編委會 . 機械設計手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [5] 周良德 朱泗芳 楊世平主編 . 現(xiàn)代工程圖學 [M]. 長沙：湖南科學技術出版社，2008 [6] 羅迎社主編 . 材料力學 [M]. 武漢：武漢理工大學出版社， 2007 [7] 吳宗澤 宋寶玉主編 . 機械設計課程設計指導書 [M]. 北京：高等教育出版社，2009 [8] 杜祥琪編著 . 工業(yè)機器人及其應用 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1986 [9] 劉瑩．機械設計課程設計 大連理工大學出版社， 2008． [10] 趙衛(wèi)軍．機械設計基礎課程設計 學出版社， 2010． [11] 王秀貴 曹江蓮編著 . 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