机械毕业设计-家用清洁机器人设计（含全套CAD图纸+1.2万字说明书+外文翻译）

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机械毕业设计-家用清洁机器人设计（含全套CAD图纸）文件目录：
装配图.dwg
家用清洁机器人设计.doc
鉴定意见表.doc
评阅表.doc
任务书.doc
设计说明书.doc
相关资料.doc
摘要目录.doc
清扫结构支架.dwg
蜗杆零件.dwg
蜗轮.dwg
轴.dwg

目 录
摘 要 1
ABSTRACT 1
1 前言 2
1.1国内外相关产品研究 2
1.1.1国外产品研究情况 2
1.1.2国内产品研究情况 3
1.2研究的目的和意义 4
2家用清洁机器人的关键技术 5
2.1传感技术 5
2.2路径规划技术 5
2.3吸尘技术 6
2.4电源技术 6
3 家用清洁机器人的机械设计 7
3.1机械结构组成 7
3.2家用清洁机器人的总体设计 7
3.2.1外形设计 7
3.2.2行走机构设计 7
3.2.3清扫机构设计 8
3.2.4吸尘机构设计 9
4 具体计算 11
4.1电机选择 11
4.2蜗轮蜗杆的选择 12
4.3电池的选用 14
4.4清扫机构中蜗杆上轴承寿命计算 14
4.5蜗轮轴的校核 16
5 总结与展望 18
5.1总结 18
5.2展望 18
参 考 文 献 20
致 谢 21
附 录 22



2.1传感技术
传感器是机器人的感觉器官，负责采集外界环境和自身状态的信息。根据采 集信息的种类可以分为内传感器和外传感器。 内传感器负责采集系统自身状态的 信息，包括编码器、陀螺仪、电子罗盘等。外传感器负责采集系统外部信息，包 括CCD视觉传感器、激光雷达、超声波传感器、红外传感器、接触和接近传感 器。超声波、红外和接触传感器，具有价格低廉、工作可靠、速度快的优点，广 泛应用于机器人的局部无碰撞导航。 激光雷达是应用较为广泛的一种全局信息获 取手段，可以进行定位和环境建模，但是所提供的信息不全面，并且价格较高， 限制了其应用范围。而CCD器件可以提供类似人类的视觉信息，随着技术的发 展，其价格越来越低，在车牌识别、人脸识别、无人监控、遥感图像等领域得到 越来越广泛的应用。但是图象处理的数据量大，算法复杂，特征提取和深度信息 回复困难，所以在机器人视觉方面的应用还是有限的。随着集成电路的发展和计 算机视觉的深入研究，CCD视觉传感器必将成为机器人环境感知的主要来源， 同时促使机器人智能产生飞跃。
2.2路径规划技术
吸尘机器人的路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息,按照某种 优化指标,在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径,并且实现所 需清扫区域的合理完全路径覆盖。机器人路径规划研究开始于 20 世纪 70 年代, 目前对这一问题研究仍旧十分活跃。 其主要研究内容按机器人工作环境不同可分 为静态结构化环境、动态已知环境和动态不确定环境,按机器人获取环境信息的 方式不同可以分为基于模型的路径规划和基于传感器的路径规划。 对运动规划问题,目前有具体的解析算法。但由于解析算法牵涉到复杂的椭 圆积分问题,实现起来依然具有相当的难度。根据机器人对环境信息知道的程度 不同,可以分为两种类型:环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未 知或部分未知,通过传感器在线地对机器人的工作环境进行探测,以获取障碍物 的位置、形状和尺寸等信息的局部路径规划。全局路径规划包括环境建模和路径 搜索策略两个子问题。其中环境建模的主要方法有:可视图法(V-Graph)、自由空 间法 (Free Space Approach)和栅格法(Grids)等。
2.3吸尘技术
真空吸尘器是由高速旋转的风扇在机体内形成真空从而产生强大的气流,将尘埃和脏物通过吸口吸入机体内的滤尘袋内。吸尘系统包括滤尘器、集尘袋、排气管以及其他一些附件。其吸尘能力取决于风机转速的大小。最近,澳大利亚 Jetfan公司又开发出采用新原理的气流滤尘器。这个吸尘器是一个全封闭系统, 既无外部气体吸入,也无机内气体排除,所以就无需滤尘器、集尘袋、排气管等附件。其原理是利用附壁效应去形成低压涡流气体,最后将沉渣截留于吸尘器内的涡流腔内。在英国Dyson公司最近推出的 DC06 型智能吸尘器中就采用了这种技术。
吸尘技术的基本结构按功能分为五个部分： 1、动力部分：吸尘器电机和调速器。调速器分手控、机控。电机：有铜线电机和铝线电机之分。铜线电机有耐高温、寿命长、单次操作时间长等优点，但价格较铝线比较高；铝线电机有着价格低廉的特点，但是耐温性较差、熔点低、寿命不及铜线长。2.过滤系统：尘袋、前过滤片、后过滤片。按过滤材料不同又分：纸质、布质、SMS、海帕（HEPA高效过滤材料）。3.功能性部分：收放线机构、尘满指示、按钮或滑动开关。4．保护措施：无尘袋保护、真空度过高保护、抗干扰保护（软启动）、过热保护、防静电保护。
吸尘原理：吸尘器的风机叶轮在电动机高速驱动下，将叶轮中的空气高速排 出风机，同时使吸尘部分内空气不断地补充进风机。这样不妨与外界形成较高的压差。吸嘴的尘埃、脏物随空气被吸入吸尘部分，并经过漏器过漏，将尘埃、脏物收集与尘筒内。
2.4电源技术
移动电源在吸尘机器人中的地位十分重要,可以说是它的生命源。移动电源需要同时满足吸尘机器人的多种能源需要,如为移动机构提供动力,为控制电路提供稳定的电压和为吸尘操作模块提供能源等。在这一领域,一般采用化学电池作为移动电源。理想的电源应该能够在放电过程中保持恒定的电压、内阻小以便 快速放电、可充电以及成本低等。但实际上没有一种电池可同时具备上述优点,这就要求设计人员选择一种合适的电池,尽可能增加吸尘机器人的不间断工作时间。