扫地机器人的设计方案摘要.doc

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扫地机器人（自动打扫机）的设计方案 绪论 随着现代社会生活节奏的加快，人们或忙于工作，或享受生活，时间越来越宝贵，所以不会把它浪费在整理家务和打扫卫生方面。收入水平的不断提高使得人们对生活质量的要求越来越高，高品质的生活首先要保证居住环境的干净卫生，因此大家渴望找到一种机器人，能够智能的打扫房间卫生。 机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年内发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓无所不在。目前机器人已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经离不开机器人的帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。 目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦查机器人、以及通过编译程序使其能做整套表演动作的舞蹈机器人，还有不少参考人、狗、恐龙等动物的模样制造机器人玩具。 扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。将适配器与座充合二为一简约、美观不占空间零部件高度模块化，可自由拆卸更换垃圾盒、独立滤网仓方便抽取和清理 图2.1 扫地机器人实物仰视图 其技术指标如下所示： 适用面积150 根据家居环境而定额定电压(v)220额定功率(w)33最大功率(w)33产品重量(kg)3.8产品尺寸(mm)353*92包装尺寸(mm)483*546*127环境类型干用过滤级别医疗级别噪音（db)＜67集尘容量（L)0.6充电类型自动充电控制方式遥控充电时间3小时连续使用时间2小时自动充电支持液晶屏有虚拟墙支持定时预约定时一次自救功能支持静音级别常规拖地功能不支持双充模式支持自动清扫模式支持灰尘识别感应器支持延边清扫功能支持面积调节功能支持 随机覆盖法是本机器人路径规划的方法之一，主要原因有如下诸点: (1)随机覆盖法原理简单易于实现; (2)不会对硬件和软件上增加额外的负担; (3)在定位失效的情况下，通过冗余的覆盖依旧可以完成任务; (4)智能选择随机覆盖法的基本移动逻辑可以实现适应性更强的覆盖法。 单元区域分割法亦是本机器人路径规划方法之一，主要原因有如下诸点: (1)室内清扫任务区域性特征突出适合单元区域分割法; (2)单元区域分割可以减少规划任务量，化整为零减少软件的缓存压力; (3)单元区的分割策略可以根据智能识别技术，也可以根据模板比对; (4)单元区内部以智能随机覆盖法清扫，单元区之间以“一笔画”问题模型实现。 3.3地图建立方案 地图建立的备选方案有:拓扑地图、特征地图、栅格地图。栅格地图作为本机器人的地图建立方案，主要原因有如下诸点： (1)栅格适合数字化，便于与规划算法程序结合； (2)栅格地图存储的地形信息全面，为路径规划提供足够数据； (3)栅格化地图便于局部更新修改。 拓扑地图不适合选作本机器人地图建立方案，主要因为拓扑地图包含信息量过于简略不能满足路径规划的基本需要。特征地图不适合选作本机器人地图建立方案，主要因为特征地图包含的特征信息与智能扫地机器人路径规划需要的数据不对口。 4.扫地机器人的具体设计 4.1机械结构 图4.1 扫地机器人俯视图 使用SolidWorks 2013绘制了扫地机器人装配体，它采用圆饼形设计（如图4.1所示），最大限度的减小运动路径所占面积，保证能够清洁一些狭窄的角落； 采用较高强度的塑料外壳，既减小了自身的重量又具有防碰撞和跌落的特性。 运动部分采用三轮结构（如图4.2所示），保证了机身的稳定性，后轮为一个万向轮，前轮为两个差动驱动轮，有两个直流电机驱动，电机配套有光电编码器。通过改变电机驱动芯片的控制线，实现驱动轮的调速，从而实现执行和任

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