【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無(wú)水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽，需要原稿請(qǐng)自助充值下載，請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件，所見(jiàn)才能所得，下載可得到【資源目錄】下的所有文件哦 QQ咨詢(xún)1304139763 或者414951605
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目 掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)
學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào) 年級(jí) 11
指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 講師
2015年4月27日
XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）
掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 號(hào)：
學(xué) 生： 指導(dǎo)教師：
摘要：機(jī)器人是一種能夠模仿人類(lèi)動(dòng)作的機(jī)器，它可以完成許多對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)危險(xiǎn)且單調(diào)的工作，機(jī)器人讓人類(lèi)從繁重、單調(diào)的工作中解脫出來(lái)。它們從事固定而有規(guī)律的工作，例如工業(yè)生產(chǎn)中的焊接、噴漆等等。
本文主要設(shè)計(jì)的是掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)，該機(jī)器人采用統(tǒng)一動(dòng)作、協(xié)調(diào)控制的原則，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力輪實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)中控系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的動(dòng)作，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣。通過(guò)控制器來(lái)控制機(jī)器人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人清掃、除塵的功能。
關(guān)鍵詞： 掃地機(jī)器人；控制；結(jié)構(gòu)；清掃
???????
The design of sweeping robot
Specialty： Student Number：
Student： Supervisor：
Abstract：The overall scheme of this paper to the electric push rod as the main component to design manned three degree of freedom triangular robot. The mechanism adopts the unified action, the coordinated control principle, by opening the travel of the push rod to realize the robot foot movement, to achieve a manned with three degrees of freedom robot motion control in the triangle by control system, the control system to control, so the control of flexible, multi sample. People can sit on the robot, the controller is adopted to control the robot's movement, the realization of some people rely on their own to complete the function of the leg muscles.
Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity.
Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture;
目 錄
緒論 1
1. 機(jī)器人簡(jiǎn)史 3
2. 應(yīng)用機(jī)器人的意義 6
3. 本課題研究的內(nèi)容 9
4. 掃地機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
4.1 掃地機(jī)器人的總體方案圖 12
4.2 掃地機(jī)器人的工作原理 12
5. 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
5.1電機(jī)的選型計(jì)算 20
5.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
5.3掃地機(jī)器人的功能概述 20
5.3.1 掃地機(jī)器人的清掃模式 20
5.3.2 智能導(dǎo)航系統(tǒng) 20
5.4 齒輪的強(qiáng)度校核 20
5.5 掃地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng) 20
6. 掃地機(jī)器人的三維建模 21
6.1 動(dòng)力輪的三維建模 21
6.2 萬(wàn)向輪的三維建模 22
6.3 毛刷的三維建模 23
6.4 掃地機(jī)器人的三維建模 22
7. 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 22
結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
緒論
機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。
研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來(lái)的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車(chē)和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過(guò)程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷(xiāo)售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷(xiāo)售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。
機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過(guò)程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過(guò)度耗費(fèi)方面的問(wèn)題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類(lèi)繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類(lèi)別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等過(guò)程中都要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械運(yùn)用和維修等。
機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)器人作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
機(jī)器人是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)器人的發(fā)展，使得機(jī)器人能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)器人雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)器人已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。
機(jī)器人技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣氣技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)器人是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以及可以在各個(gè)不同環(huán)境中工作。
1 機(jī)器人簡(jiǎn)史
現(xiàn)代機(jī)器人起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類(lèi)變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。
機(jī)器人首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)器人。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。
1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)器人。商名為Unimate(即萬(wàn)能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用氣驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)器人就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司（Unimaton）,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)機(jī)器人。
1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)器人，原意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)器人的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用氣驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)器人出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外機(jī)器人發(fā)展的基礎(chǔ)。
1978年，美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型機(jī)器人，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于±1毫米。
美國(guó)還十分注意提高機(jī)器人的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年機(jī)器人試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到±0.1毫米。
德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從1970年開(kāi)始應(yīng)用機(jī)器人，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)器人，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。
瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)器人，采用示教方法編制程序。
瑞典安莎公司采用機(jī)器人清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。
日本是機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)器人后，大力研究機(jī)器人的研究。據(jù)報(bào)道，1976年從事機(jī)器人的研究工作的大專(zhuān)院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。1979年120多個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門(mén)用在機(jī)器人的研究費(fèi)用42%。1979年日本機(jī)器人的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺(tái)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的機(jī)器人產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長(zhǎng)50%。智能機(jī)器人約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，機(jī)器人累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長(zhǎng)。使用機(jī)器人最多的是汽車(chē)工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬(wàn)機(jī)器人在工作。
第二代機(jī)器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)器人具有感覺(jué)機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)機(jī)器人。
第三代機(jī)器人（機(jī)器人）則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。
隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)器人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。
2 應(yīng)用機(jī)器人的意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)理。其他部門(mén)，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。
在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)器人的意義可以概括如下：
一、以提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度
應(yīng)用機(jī)器人有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
二、以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)器人即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。
在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
應(yīng)用機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)器人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒(méi)有機(jī)器人，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。
綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)器人，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。
各類(lèi)機(jī)器人的圖形分別如下所示：
3 本課題研究的內(nèi)容
本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對(duì)掃地機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，了解掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。
本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種掃地機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)清掃，交叉清掃，床底清掃，防撞等等多種功能，其研究?jī)?nèi)容包括：
（1）功能分析與方案設(shè)計(jì)；
（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型；
（3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
?
4 掃地機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 掃地機(jī)器人的總體方案圖
本次設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人采取的方案是：在機(jī)器人的兩側(cè)各布置一組毛刷，成對(duì)稱(chēng)分布，通過(guò)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傘齒輪傳動(dòng)控制動(dòng)力輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)動(dòng)作。根據(jù)控制方法的不同，機(jī)器人的轉(zhuǎn)速或者方向也有所不同。整機(jī)采用成本低廉且經(jīng)久耐用的塑料作為材料，經(jīng)過(guò)噴漆噴塑處理后在外觀上面得到了一定的保證。其具體方案布局圖如下：
4.2 掃地機(jī)器人的工作原理
本次設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人的工作原理為：通過(guò)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傘齒輪傳動(dòng)控制動(dòng)力輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)動(dòng)作，根據(jù)控制方法的不同，機(jī)器人的轉(zhuǎn)速或者方向也有所不同。1、清掃模式：隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點(diǎn)清掃、預(yù)約清掃等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位立體清掃；
2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)房間地形的重構(gòu)，自動(dòng)規(guī)劃清掃路線；
?
3、智能安全監(jiān)控：防撞，防跌落，防纏繞，電池電量監(jiān)測(cè)；
4、創(chuàng)新功能：灰塵量識(shí)別，實(shí)現(xiàn)床底清掃，手機(jī)遙控模式，尖端氣流濾塵
技術(shù)，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)與提醒；
5、其他基礎(chǔ)功能：自動(dòng)返回并充電，灰塵盒安裝檢查，灰塵盒容量探測(cè)
5 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5.1電機(jī)的選型計(jì)算
已知整個(gè)掃地機(jī)器人中零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?0Kg，范圍為50mm~200mm，動(dòng)力輪轉(zhuǎn)速為1~2r/min。即：
具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下:
N=＝0.18(KW)
G－電機(jī)的負(fù)載
－傳動(dòng)效率，取0.75
所以根據(jù)N＝0.10kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
5.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1初步計(jì)算
（1）材料選擇
因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級(jí)。
（2）節(jié)錐角的計(jì)算
（3.11）
（3.12）
（3.13）
由文獻(xiàn)[2]表可知，
（3.14）
式中，齒頂高系數(shù)，。
取小齒輪齒數(shù)，
（3.15）
取大齒輪齒數(shù)。
（3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為
（3.16）
（4）齒輪分度圓的直徑
mm （3.17）
mm （3.18）
（5）錐距
mm （3.19）
（6）齒輪齒頂、齒根圓直徑
由文獻(xiàn)[3]表可知，
齒頂高
mm （3.20）
齒頂圓直徑
mm （3.21）
mm （3.22）
齒根高
mm （3.23）
齒輪基圓直徑
mm （3.24）
mm （3.25）
（7）齒寬
由文獻(xiàn)[2]表可知，，
mm （3.26）
（8）節(jié)圓周速度
m/s （3.27）
5.3掃地機(jī)器人的功能概述
本次設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人，主要具有如下功能：
1、清掃模式：隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點(diǎn)清掃、預(yù)約清掃等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全方位立體清掃；?
2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)房間地形的重構(gòu)，自動(dòng)規(guī)劃清掃路線；?3、智能安全監(jiān)控：防撞，防跌落，防纏繞，電池電量監(jiān)測(cè)；?
4、創(chuàng)新功能：灰塵量識(shí)別，實(shí)現(xiàn)床底清掃，手機(jī)遙控模式，尖端氣流濾塵技術(shù)，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)與提醒；?
5、其他基礎(chǔ)功能：自動(dòng)返回并充電，灰塵盒安裝檢查，灰塵盒容量探測(cè)。
5.3.1 掃地機(jī)器人的清掃模式
清掃模式包括隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點(diǎn)清掃、預(yù)約清掃等。?隨機(jī)清掃是指根據(jù)地面狀況在其他幾種清掃模式之中進(jìn)行切換；螺旋式清掃是指繞圈清掃的模式；?交叉清掃是指在不同的區(qū)域之間交叉穿梭來(lái)清掃，也可以稱(chēng)為Z字形清掃；?沿邊清掃是沿著房間的邊界進(jìn)行清掃；?定點(diǎn)清掃是指在指定的位置小范圍內(nèi)清掃；?預(yù)約清掃是指每天在指定的時(shí)間自動(dòng)清掃，可以預(yù)約一次和一周內(nèi)任意預(yù)約清掃時(shí)間，可以放心上班和出差，也可以自動(dòng)打掃。
5.3.2 智能導(dǎo)航系統(tǒng)
掃地機(jī)器人的智能導(dǎo)航實(shí)質(zhì)就是路徑自動(dòng)規(guī)劃。掃地機(jī)器人路徑自動(dòng)規(guī)劃有兩種方法：：隨機(jī)式全區(qū)域覆蓋和規(guī)劃式全區(qū)域覆蓋。隨機(jī)式全區(qū)域覆蓋方法控制簡(jiǎn)單，不需要很多的硬件，軟件編程也簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但其缺點(diǎn)是移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行軌跡重復(fù)性較大，且運(yùn)行軌跡不能較快地、充分地覆蓋整個(gè)區(qū)域，這種路徑規(guī)劃只考慮完成任務(wù)，沒(méi)有考慮到時(shí)間消耗和能量消耗情況，因此選擇規(guī)劃式全區(qū)域覆蓋方法。此設(shè)計(jì)中選擇往返式路徑規(guī)劃方法。往返式路徑規(guī)劃清掃路徑的規(guī)則為當(dāng)掃地機(jī)器人置于室內(nèi)時(shí)，可通過(guò)超聲波測(cè)距傳感器的信息來(lái)判斷它放置于墻邊還是房屋中間。在房屋中間，則先設(shè)為它沿某一方向運(yùn)動(dòng)到靠近墻邊的某一點(diǎn)。機(jī)器入就可從墻邊的某一點(diǎn)開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较蚶@墻運(yùn)動(dòng)一周，先對(duì)室內(nèi)墻邊地面進(jìn)行一次預(yù)清掃。掃地機(jī)器人在繞完一圈后再向左或向右行走到墻壁的最左端或者最右端，以此來(lái)作為它清擋路徑的起始點(diǎn)，也即絕對(duì)坐標(biāo)的原點(diǎn)。
先假設(shè)室內(nèi)只有一個(gè)孤立的障礙物，以房屋左下角O點(diǎn)為起始點(diǎn)。開(kāi)始清掃時(shí)，從O點(diǎn)勢(shì)始沿Y軸正方向清掃，遇到墻壁時(shí)向右原地旋轉(zhuǎn)90o，向X軸正方向移動(dòng)一個(gè)車(chē)身后再向右旋轉(zhuǎn)90o，沿Y軸負(fù)方向清掃，以此往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，則按下面的方法進(jìn)行規(guī)劃和避障：當(dāng)清潔機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到障礙物的最左邊點(diǎn)時(shí)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)和驅(qū)動(dòng)輪光柵的脈沖數(shù)計(jì)算出最左邊點(diǎn)的坐標(biāo)。然后根據(jù)超聲波測(cè)距傳感器收到的信息沿著障礙物邊緣行進(jìn)相當(dāng)于X軸方向一個(gè)車(chē)身的距離，再原地旋轉(zhuǎn)到Y(jié)軸負(fù)方向，沿Y軸負(fù)方向繼續(xù)清掃，這樣一直往返清掃，當(dāng)掃地機(jī)器人在沿障礙物邊緣清掃時(shí)超聲波傳感器突然收不到信號(hào)即到達(dá)了障礙物的最右端點(diǎn)，掃地機(jī)器人將原地一直向左旋轉(zhuǎn)直到超聲波傳感器再次收到信號(hào)為止，然后沿障礙物的上邊沿行進(jìn)到障礙物的最左端點(diǎn)，再沿Y軸方向進(jìn)行往返清掃，行進(jìn)路徑和障礙物下邊沿的行進(jìn)路徑類(lèi)似。這樣就可以在清掃過(guò)程中自動(dòng)避開(kāi)障礙物。
5.4 齒輪的強(qiáng)度校核
（Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
（1）接觸應(yīng)力的計(jì)算
由文獻(xiàn)[4]表可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即
（3.28）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
① 計(jì)算載荷系數(shù)
電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)[4]表可知，取
平均分度圓直徑 mm
平均分度圓圓周速度 m/s
由文獻(xiàn)[4] 圖（a）可知，按，得；
由文獻(xiàn)[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，；
由文獻(xiàn)[4]表可知，；
② 由文獻(xiàn)[1]表可知，彈性系數(shù)；
③ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
計(jì)算得，
MPa
（1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力
由文獻(xiàn)[4] 表可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即
（3.29）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa
②最小安全系數(shù)
③由文獻(xiàn)[1，10-13]可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
由文獻(xiàn)[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù)
，
④尺寸系數(shù)
⑤工作硬化系數(shù)，按
⑥潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，
計(jì)算得，
MPa
（3）由于MPaMPa，故安全。
（Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）齒根應(yīng)力的計(jì)算
由文獻(xiàn)[4]表可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即
（3.30）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
① 由文獻(xiàn)[1]表可知， ，
② 由文獻(xiàn)[1]表可知， ，
計(jì)算得，
MPa
（2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力
由文獻(xiàn)[4]表可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即
（3.31）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①?gòu)澢跇O限MPa
③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
④ 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)
⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù)
，
④彎曲疲勞的尺寸系數(shù)
計(jì)算得，
（3） 由于MPaMpa，故安全。
5.5 掃地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng)
掃地機(jī)器人在工作過(guò)程中難免遇到各種障礙物，如果不及時(shí)躲避障礙物，將影響掃地機(jī)器人正常工作。因此在掃地機(jī)器人內(nèi)部安裝三個(gè)超聲波測(cè)距傳感器，用來(lái)檢測(cè)掃地機(jī)器人行進(jìn)路線上是否有障礙物。超聲波測(cè)距傳感器安裝位置如下圖所示。
超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的作用。避障功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一超聲波測(cè)距的原理。超聲波傳感器測(cè)距原理如圖所示。
超聲波傳感器接收到反射信號(hào)，檢測(cè)出前方有障礙物時(shí)，向控制器發(fā)出信號(hào)，
控制器控制掃地機(jī)器人轉(zhuǎn)向，躲避障礙物，根據(jù)信號(hào)的幅值大小，也可以初步確
定障礙物的大小。選用超聲波測(cè)距傳感器，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，避免與家具等物
品發(fā)生碰撞，從而避免損壞相應(yīng)物品。為了防止掃地機(jī)器人遇到臺(tái)階時(shí)跌落，在掃地機(jī)器人背面安裝3個(gè)防跌落傳感器。防跌落傳感器安裝位置如閃圖所示。防跌落傳感器利用超聲波進(jìn)行測(cè)距。當(dāng)掃地機(jī)器人行進(jìn)至臺(tái)階邊緣時(shí)，防跌落傳感器利用超聲波測(cè)得掃地機(jī)器人與地面之間的距離超過(guò)限定值，向控制器發(fā)送信號(hào)，控制器控制掃地機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變掃地機(jī)器人行進(jìn)方向，從而實(shí)現(xiàn)防止跌落的目的。
6 掃地機(jī)器人的三維建模
6.1 動(dòng)力輪的三維建模
6.2 萬(wàn)向輪的三維建模
6.3 毛刷的三維建模
6.4 掃地機(jī)器人的三維建模
7 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié)
在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是20噸掃地機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定題，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。
有零件圖紙作圖與空想設(shè)計(jì)作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時(shí)先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時(shí)必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時(shí)必須通過(guò)配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。
工具集的確方便了作圖，通過(guò)選擇零件類(lèi)型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時(shí)需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時(shí)要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過(guò)修改或添加零件使其滿足要求。
作三維圖時(shí)要靈活變通，解決問(wèn)題的方法總比問(wèn)題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時(shí)，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時(shí)也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。
規(guī)則的零件，要學(xué)會(huì)使用一些能夠節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。
關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時(shí)間才弄清原因所在。在一可活動(dòng)子裝配體上，即使活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干涉，也不能對(duì)其設(shè)定活動(dòng)范圍，如高級(jí)配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動(dòng)范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會(huì)將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會(huì)對(duì)子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。
看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒(méi)有工具則無(wú)法制出 零件，所以畫(huà)圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個(gè)特征組成，明確各個(gè)特征的形狀，他們之間的相對(duì)位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個(gè)復(fù)雜的零件，可能是許多個(gè)簡(jiǎn)單特征經(jīng)過(guò)相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時(shí)，特征的生成順序十分重要，不同的建模過(guò)程雖然可以構(gòu)造出同樣的實(shí)體零件，但其造型過(guò)程及實(shí)體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實(shí)體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實(shí)體模型的應(yīng)用。
尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個(gè)特征相交時(shí)出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過(guò)程中，必須要選好第一個(gè)草繪平面，這很關(guān)鍵，這個(gè)平面決定了往后建模的所用到的命令，簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)圓柱可以作一個(gè)圓形然后拉伸，也可以作一個(gè)長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。
由于此設(shè)計(jì)的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對(duì)稱(chēng)關(guān)系，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，經(jīng)常會(huì)用到鏡向特征命令。
一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。
一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）確、完整、清晰地表達(dá)零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。
尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置
技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗(yàn)是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。
標(biāo)題欄：注明零件名稱(chēng)、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號(hào)等內(nèi)容。
單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對(duì)話框，雙擊該對(duì)話框中得裝配體選項(xiàng)，即可進(jìn)入裝配體工作模式。
調(diào)入第一個(gè)零件模型并放置在裝配體的原點(diǎn)處，即零件原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合。調(diào)入一個(gè)與第一個(gè)零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個(gè)零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項(xiàng)進(jìn)行零件操作。
結(jié) 論
在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定稿，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5
[2] 黃長(zhǎng)藝 掃地機(jī)器人操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[3] 周宏甫 掃地機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3
[4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 掃地機(jī)器人工作原理.高等教育出版社，2002.8
[5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4
[6] 錢(qián)平. 加工專(zhuān)機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[7] 張遼遠(yuǎn). 掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8
[8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010版本
[9] 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1
[10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8
[11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 掃地機(jī)器人原理.高等教育出版社，1995.12
[12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2004.4
[13] 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3
[14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12
[15] 章宏甲，黃誼，王積偉. 掃地機(jī)器人的逆向設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5
[16] 胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.6
[17] 陳鐵鳴 掃地機(jī)器人的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7
[18] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1
[19] 王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，1991.7
[20]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space
致 謝
至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開(kāi)朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類(lèi)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。
XXIII
XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 摘要：機(jī)器人是一種能夠模仿人類(lèi)動(dòng)作的機(jī)器，它可以完成許多對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)危險(xiǎn) 且單調(diào)的工作，機(jī)器人讓人類(lèi)從繁重、單調(diào)的工作中解脫出來(lái)。它們從事固定而有規(guī)律 的工作，例如工業(yè)生產(chǎn)中的焊接、噴漆等等。 本文主要設(shè)計(jì)的是掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)，該機(jī)器人采用統(tǒng)一動(dòng)作、協(xié)調(diào)控制的原則， 通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力輪實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)中控系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人 的動(dòng)作，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣。通過(guò)控制器來(lái)控制機(jī)器人的動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人清掃、除塵的功能。 關(guān)鍵詞： 掃地機(jī)器人；控制；結(jié)構(gòu)；清掃 XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） The design of sweeping robot Specialty： Student Number： Student： Supervisor： Abstract：The overall scheme of this paper to the electric push rod as the main component to design manned three degree of freedom triangular robot. The mechanism adopts the unified action, the coordinated control principle, by opening the travel of the push rod to realize the robot foot movement, to achieve a manned with three degrees of freedom robot motion control in the triangle by control system, the control system to control, so the control of flexible, multi sample. People can sit on the robot, the controller is adopted to control the robot's movement, the realization of some people rely on their own to complete the function of the leg muscles. Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture; XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） I XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 目 錄 緒論.......................................................................1 1. 機(jī)器人簡(jiǎn)史..............................................................3 2. 應(yīng)用機(jī)器人的 ........................................................ 3. 本 的 ........................................................ . 掃地機(jī)器人 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)...........................................12 .1 掃地機(jī)器人的 .............................................12 .2 掃地機(jī)器人的工作原 ...............................................12 . 機(jī) 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).........................................................1 .1電機(jī)的 計(jì) .....................................................2 .2 輪 動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì) ................................................2 .3掃地機(jī)器人的功能 ...............................................2 .3.1 掃地機(jī)器人的清掃模 .........................................2 .3.2 能導(dǎo) 系統(tǒng).................................................2 . 輪的 ?￠.....................................................2 . 掃地機(jī)器人的 能控制系統(tǒng)...........................................2 . 掃地機(jī)器人的￡?￥模...................................................21 .1 動(dòng)力輪的￡?￥模...................................................21 .2 ?§輪的￡?￥模...................................................22 .3 currency1'的￡?￥模.....................................................23 . 掃地機(jī)器人的￡?￥模...............................................22 “. ￡???設(shè)計(jì) 結(jié).......................................................22 結(jié)論......................................................................2 ?fi文fl..................................................................2 –......................................................................2“ 緒論 機(jī) 工業(yè)是??的· ?，是?????”?· …?人?生活”?‰用 ? II XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 的產(chǎn)業(yè)。`論是 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，′是??產(chǎn)業(yè)，ˉ?`˙¨種¨樣的機(jī) · ，機(jī) 工業(yè)所 ”?· 的 能、??…成本，對(duì)????¨? ??ˇ—…?? 有 的… 接 的 。機(jī) 工業(yè)的規(guī)?！?? 是 ?? ??實(shí)力… 學(xué)?? 的重要 。 ，? ¨?ˉa 機(jī) 工業(yè)作? 本???的 重??一。 、設(shè)計(jì)… ?的機(jī) 產(chǎn) ，`?oˇ現(xiàn)有機(jī) 產(chǎn) …生產(chǎn)?一 機(jī) 產(chǎn) ，以 應(yīng) … 來(lái)的?要。機(jī) 產(chǎn) 的生產(chǎn)， ：生產(chǎn)設(shè) 的規(guī)?…實(shí)現(xiàn)； 生產(chǎn)計(jì)?的制 …生產(chǎn)調(diào) ； 制…??制?工?；設(shè)計(jì)…制?工 、模 ； 定 動(dòng)定 …材料定 ；組織加工、·配、試車(chē)… · 運(yùn)；對(duì)產(chǎn) ??ˇ行有 的控 制。機(jī) 制?企業(yè)的?營(yíng)…管 。機(jī) 一般是由許多¨有獨(dú)特的成形、加工過(guò)程的精 密零?組·而成的復(fù)雜的制 。生產(chǎn)批?有單?…小批，也有中批、 批， 至 ? 生產(chǎn)。銷(xiāo)售對(duì)象遍及全?產(chǎn)業(yè)…個(gè)人、 庭。而且銷(xiāo)售?在社會(huì)??狀況的 下， 可能出現(xiàn) 的波動(dòng)。 ，機(jī) 制?企業(yè)的管 …?營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管 、規(guī)?…?營(yíng)等的 也多是肇始于機(jī) 工業(yè)。 機(jī) 產(chǎn) 的應(yīng)用。這 面 擇、 購(gòu)、驗(yàn)收、安·、調(diào)整、操作、?護(hù)、修 …o ?¨產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī) …成套機(jī) · ，以保證機(jī) 產(chǎn) 在長(zhǎng)期使用中的可靠 … ?? 。 機(jī) 產(chǎn) 的應(yīng)用。這 面 擇、 購(gòu)、驗(yàn)收、安·、調(diào)整、操作、?護(hù)、修 …o ?¨產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī) …成套機(jī) · ，以保證機(jī) 產(chǎn) 在長(zhǎng)期使用中的可靠 … ?? 。 機(jī) 產(chǎn) 在制?過(guò)程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，…自然 資源過(guò) 耗? 面的問(wèn) ，及其處 措 。這是現(xiàn) 機(jī) 工程的一項(xiàng)特別重要的任 務(wù)，而且其重要 與日俱增。機(jī) 的種類(lèi)繁多，可以按幾個(gè)`同 面分?¨種類(lèi)別， 如：按功能可分?動(dòng)力機(jī) 、物料搬運(yùn)機(jī) 、粉碎機(jī) 等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分?農(nóng)業(yè) 機(jī) 、礦山機(jī) 、紡織機(jī) 等；按工作原 可分?熱力機(jī) 、流 機(jī) 、仿生機(jī) 等。 另外，機(jī) 在其 、˙ 、設(shè)計(jì)、制?、運(yùn)用等過(guò)程中ˉ要?過(guò)幾個(gè)工作 ?`同的 階段。按這些`同階段，機(jī) 工程又可?分?互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)， 如機(jī) 、機(jī) 設(shè)計(jì)、機(jī) 制?、機(jī) 運(yùn)用…?修等。 機(jī)器人是近幾十年 起來(lái)的一種高 ?自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè) 。機(jī)器人的是工業(yè)機(jī)器人 的一個(gè)重要分支。它的特?是可通過(guò) 程來(lái)完成¨種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)?… 能上 兼有人…機(jī)器¨自的優(yōu)?，尤其 現(xiàn)了人的 能… 應(yīng) 。機(jī)器人作業(yè)的準(zhǔn) …¨種 III XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在????¨領(lǐng)域有著廣闊的 景。 機(jī)器人是在機(jī) 化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中 起來(lái)的一種? · 。在現(xiàn) 生產(chǎn)過(guò)程 中，機(jī)器人 廣 的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn) 中，機(jī) 人的 制…生產(chǎn) 成?高?? 域 ， 起來(lái)的一 ??的??，它 加 ˇ了機(jī)器人的 ，使 機(jī)器人能 地 實(shí)現(xiàn)與機(jī) 化…自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)器人 然 ′`如人 樣靈活， 它 有能 `?重復(fù)工作… 動(dòng)，` ，` 危險(xiǎn)， 重物的力? 人 力 的特?， ，機(jī)器人 許多? 的重 ， 來(lái) 廣 地 了應(yīng)用。 機(jī)器人?? 及 力學(xué)、機(jī) 學(xué)、電 ??、自動(dòng)控制??、 器??…計(jì) 機(jī) ??等 學(xué)領(lǐng)域，是一 學(xué) 合??。機(jī)器人是一種能自動(dòng)化定位控制 可重? 程?以￠動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多自由 ，可用來(lái)搬運(yùn)物 以及可以在¨個(gè)`同環(huán)境 中工作。 1 機(jī)器人簡(jiǎn)史 現(xiàn) 機(jī)器人起源于20?￡50年 ?，是￥于?教§現(xiàn)…主從控制 、能 應(yīng)產(chǎn) 種類(lèi)￠ ， 有多自由 動(dòng)作功能的currency1 自動(dòng)化產(chǎn) 。 機(jī)器人'“是從??˙始 制的。1958年???合控制?fi 制出fl一 機(jī)器人。 –的結(jié)構(gòu)是：機(jī) 上安·一??長(zhǎng)·， ?·有電??的工? ?機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是 ?教 的。 1962年，??機(jī) ???fi在上 的￥”?上又試制成一 ?控?教§現(xiàn) 機(jī)器人?！?Unimate( ?能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿?? `′，·??、??，用 ˉ 動(dòng)；控制系統(tǒng)用??˙¨ · 。`?? 通用機(jī)器人?是在這個(gè)￥”上 起來(lái) 的。同年該?fi…?ˇ—?fi合 成 ?能自動(dòng)?fi（Unimaton）,專(zhuān) 生產(chǎn)機(jī)器人。 1962年，??機(jī) ???fi也試驗(yàn)成功一種 Versatran機(jī)器人，原 是靈活搬運(yùn)。 該機(jī)器人的中 可以??，·可以??、 、 、采用 ˉ動(dòng)，控制系統(tǒng)也是? 教§現(xiàn) 。 然這 種機(jī)器人出現(xiàn)在 十年 ?， ˉ是?外機(jī)器人 的￥”。 1978年，??Unimate?fi… ? 學(xué)、 工學(xué)院?合 制一種Unimate- Vic-arm 機(jī)器人，·有小 電 計(jì) 機(jī)ˇ行控制，用于·配作業(yè)，定位 ?可小于±1 a。 ??′十分 ”高機(jī)器人的可靠 ，oˇ結(jié)構(gòu)， 成本。如Unimate?fi￥ 了8年機(jī)器人試驗(yàn) ，ˇ行¨種 能的試驗(yàn)。準(zhǔn) a ???（ ： ? IV XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） ??是指一 設(shè) 可靠 的一種? 。它o出在fl一 的 ?運(yùn)行??），由 400小?”高 1500小?，精 可”高 ±0.1 a。 ?機(jī)器制?業(yè)是從1970年˙始應(yīng)用機(jī)器人，主要用于起重運(yùn) 、焊接…設(shè) 的 上下料等作業(yè)。 ?KnKa?fi′生產(chǎn)一種?焊機(jī)器人，采用關(guān) 結(jié)構(gòu)…程?控制。 士RETAB?fi生產(chǎn)一種?漆機(jī)器人，采用?教 制程?。 安 ?fi采用機(jī)器人清 ?? 輪 currency1 等。 日本是機(jī)器人 ˙?、應(yīng)用˙多的? 。自1969年從???ˇ?種 機(jī)器人?， 力 機(jī)器人的 。 ，1976年從事機(jī)器人的 工作的 專(zhuān)院?、 單位 多 50多個(gè)。1979年120多個(gè) 學(xué)…? ? 用在機(jī)器人的 ?用42%。1979年 日本機(jī)器人的產(chǎn)值 443億日元，產(chǎn)??14535 。其中固定程?…可￠程?約占一半， 222億日元，是1978年的?倍。 有記憶功能的機(jī)器人產(chǎn)值約?67億日元， 1978 年增長(zhǎng)50%。 能機(jī)器人約?17億日元，?1978年的6倍。截止1979年，機(jī)器人累計(jì) 產(chǎn)? 56900 。在??上 占? '位，約占70%， 以每年50%～60%的 增長(zhǎng)。 使用機(jī)器人˙多的是汽車(chē)工業(yè)，其 是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì) 1990年 有55?機(jī)器人在工 作。 fl? 機(jī)器人正在加緊 制。它設(shè)有微 電 計(jì) 機(jī)控制系統(tǒng)， 有 覺(jué)、觸覺(jué)能 力，甚至聽(tīng)、想的能力。 安·¨種 器，a 覺(jué) 的信息反饋，使機(jī)器人 有 覺(jué)機(jī)能。 ?外 ?出現(xiàn)了觸覺(jué)… 覺(jué)機(jī)器人。 fl￡ 機(jī)器人（機(jī)器人）則能獨(dú) 地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電 計(jì) 機(jī)…電 設(shè) 保持?系。 逐— 成?currency1 制?系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)… currency1 制?單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機(jī)器 （機(jī)器人） 制?…應(yīng)用的擴(kuò) ，?際 學(xué)?交流活動(dòng)十分活 躍，歐?¨?…其–? 學(xué)?交流活動(dòng)˙ 多。 2 應(yīng)用機(jī)器人的意義 隨著 學(xué)??的 ，機(jī)器人也 來(lái) 多的地 應(yīng)用。在機(jī) 工業(yè)中，?、焊、鉚、 沖、壓、熱處 、機(jī) 加工、·配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種ˉ有應(yīng)用的實(shí) 。其–? ，如 輕工業(yè)、￥筑業(yè)、?防工業(yè)等工作中也?有所應(yīng)用。 在機(jī) 工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)器人的 可以 如下： 一、以”高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程 應(yīng)用機(jī)器人有利于實(shí)現(xiàn)材料的 送、工?的·卸、刀 的 換以及機(jī)器的·配等的 V XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 自動(dòng)化的程 ，從而可以”高 動(dòng)生產(chǎn)率… 生產(chǎn)成本。 ?、以o善 動(dòng)條?，避免人身事 在高溫、高壓、 溫、 壓、有灰塵、噪聲、臭味、有?射 或有其–毒 污染以及工作 空?狹窄的場(chǎng)合中，用人 接操作是有危險(xiǎn)或根本`可能的，而應(yīng)用機(jī)器人 可? 分或全? 替人安全的完成作業(yè)，使 動(dòng)條? 以o善。 在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)器人 替人ˇ行工作，可以避免 由于操作 或疏忽而?成的人身事 。 ￡、可以減輕人力， 便于有 奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)器人 替人ˇ行工作，這是 接減?人力的一個(gè)側(cè)面，同?由于應(yīng)用機(jī)器 人可以連續(xù)的工作，這是減?人力的另一個(gè)側(cè)面。 ，在自動(dòng)化機(jī)床的 合加工自動(dòng) 上， 幾乎ˉ沒(méi)有機(jī)器人，以減?人力… 準(zhǔn) 的控制生產(chǎn)的 拍，便于有 奏 的ˇ行工作生產(chǎn)。 上所 ，有 的應(yīng)用機(jī)器人，是 機(jī) 工業(yè)的必然趨勢(shì)。 ¨類(lèi)機(jī)器人的 形分別如下所?： VI XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） VII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 3 本課題研究的內(nèi)容 本論文主要 運(yùn)用SolidWorks對(duì)掃地機(jī)器人ˇ行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，了 解掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征…￡???的使用要領(lǐng)。 本文的設(shè)計(jì) 是設(shè)計(jì)一種掃地機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)清掃，交叉清 掃，床底清掃，防撞等等多種功能，其 ： （1）功能分析與 設(shè)計(jì)； （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與￡?? ； （3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4 掃地機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 掃地機(jī)器人的總體方案圖 本 設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人采取的 是：在機(jī)器人的 側(cè)¨布 一組currency1'，成對(duì)稱(chēng) VIII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 分布，通過(guò)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傘 輪 動(dòng)控制動(dòng)力輪?動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)動(dòng)作。根 控制 的`同，機(jī)器人的? 或者 §也有所`同。整機(jī)采用成本 廉且?久‰用的塑料 作?材料，?過(guò)噴漆噴塑處 ?在外觀上面 了一定的保證。其 布局 如下： 4.2 掃地機(jī)器人的工作原理 本 設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人的工作原 ?：通過(guò)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傘 輪 動(dòng)控制動(dòng)力輪? 動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)動(dòng)作，根 控制 的`同，機(jī)器人的? 或者 §也有所` 同。1、清掃模 ：隨機(jī)清掃、螺旋 清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定?清掃、預(yù)約清掃等 相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全 位 清掃； 2、 能導(dǎo) 系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)房?地形的重構(gòu)，自動(dòng)規(guī)?清掃路 ； 3、 能安全監(jiān)控：防撞，防跌落，防纏繞，電池電?監(jiān)測(cè)； 、創(chuàng)?功能：灰塵?識(shí)別，實(shí)現(xiàn)床底清掃， 機(jī)遙控模 ， 流 塵 ??， 空 ??監(jiān)測(cè)與” ； 、其–￥”功能：自動(dòng) ? 電，灰塵 安·檢 ，灰塵 ? 測(cè) IX XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 5 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1電機(jī)的選型計(jì)算 整個(gè)掃地機(jī)器人中零?的重?， 們?nèi)?重??1 ， ? 2 ，動(dòng)力輪? ?1 2r i 。 ： 的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì) 如下 .1 W 電機(jī)的 動(dòng) 率，取 .“ 所以根 .1 k ， 1 r i ， 1 1 1 用 112? ，§ 1 1 2 112? 電機(jī)的結(jié)構(gòu)。 5.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1?—計(jì) （1）材料 擇 動(dòng)￠￡?￥?§制，批?較小， 小 輪用 currency1r 調(diào)?），' 2 1“ 2 “ ， ?取?2 “ ， 輪用 ?（調(diào)?），' 22 “ 2 “ ? ?取? 2 “ 。 輪精 ?“?。 （2） fifl的計(jì) （3.11） （3.12） （3.13） smmXXDnV NXmgG /75.14001.014.3 1001010 ???? ??? ? WG? ? 1cot??i ''' 1 06222266.1cotcot ???? arciarc? '''''''' 2 54676706222290 ??? ???? X XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 由文fl 2– 可 ， （3.1 ） 中， ?高系?，。 取小 輪 ?， （3.1 ） 取 輪 ?。 （3）根 工作條?的要?， 模?? （3.1 ） （ ） 輪分 ·的 （3.1“） （3.1 ） （ ）fi? （3.1 ） （ ） 輪 ?、 根· 由文fl 3– 可 ， ?高 3314 ?? 8.15"06'2222cos20sin 12cossin2 212min ???? ? oa a hz ? ? ah 1? ? ah 301 ?z 8.493066.112 ????izz 502 ?z 12?m 360301211 ???? mzd 600501222 ???? mzd 86.3492600236022 222 2 2 1 ?? ? ?? ? ??? ? ?? ? ??? ? ?? ? ??? ? ?? ? ?? ddR 910 ? XI XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） （3.2 ） ?· （3.21） （3.22） 根高 （3.23） 輪￥· （3.2 ） （3.2 ） （“） ? 由文fl 2– 可 ，， （3.2 ） （ ） ·? s （3.2“） 12121* ???? mhh aa 382062222cos122360cos2 '''111 ??????? ??aa hdd 610546767cos122600cos2 '''222 ??????? ??aa hdd ? ? ? ? 4.14122.01** ?????? mchh af ? ? ? ? 95.31328.05.013605.0111 ?????? Rm dd ? ? ? ? ? 52828.05.016005.0122 ?????? Rm dd ? 3314 ?? 96.9786.34928.0 ???? Rb R? 48.101060 55636014.31060 3311 ?? ????? ndv ? XII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 5.3掃地機(jī)器人的功能概述 本 設(shè)計(jì)的掃地機(jī)器人，主要 有如下功能： 1、清掃模 ：隨機(jī)清掃、螺旋 清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定?清掃、預(yù)約清掃等相結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)全 位 清掃； 2、 能導(dǎo) 系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)房?地形的重構(gòu)，自動(dòng)規(guī)?清掃路 ； 3、 能安全監(jiān)控：防 撞，防跌落，防纏繞，電池電?監(jiān)測(cè)； 、創(chuàng)?功能：灰塵?識(shí)別，實(shí)現(xiàn)床底清掃， 機(jī)遙控模 ， 流 塵??， 空 ??監(jiān)測(cè)與” ； 、其–￥”功能：自動(dòng) ? 電，灰塵 安·檢 ，灰塵 ? 測(cè)。 5.3.1 掃地機(jī)器人的清掃模式 清掃模 隨機(jī)清掃、螺旋 清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定?清掃、預(yù)約清掃等。 隨機(jī)清掃是指根 地面狀況在其–幾種清掃模 ?中ˇ行?換；螺旋 清掃是指繞 ”清掃的模 ； 交叉清掃是指在`同的?域??交叉…‰來(lái)清掃，也可以稱(chēng)? ?形清掃； 沿邊清掃是沿著房?的邊 ˇ行清掃； 定?清掃是指在指定的位 小 清掃； 預(yù)約清掃是指每 在指定的??自動(dòng)清掃，可以預(yù)約一 …一? 任 預(yù)約清掃??，可以?`上′…出?，也可以自動(dòng)?掃。 5.3.2 智能導(dǎo)航系統(tǒng) 掃地機(jī)器人的 能導(dǎo) 實(shí)??是路 自動(dòng)規(guī)?。掃地機(jī)器人路 自動(dòng)規(guī)?有 種 ：：隨機(jī) 全?域?ˉ…規(guī)? 全?域?ˉ。隨機(jī) 全?域?ˉ 控制簡(jiǎn) 單，`?要 多的'?，?? 程也簡(jiǎn)單，?于實(shí)現(xiàn)。 其˙?是移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行 ¨ 重復(fù) 較 ，且運(yùn)行¨ `能較?地、 分地?ˉ整個(gè)?域，這種路 規(guī)?? fi?完成任務(wù)，沒(méi)有fi? ?? 耗…能? 耗 況， 擇規(guī)? 全?域?ˉ 。 設(shè)計(jì)中 擇? 路 規(guī)? 。? 路 規(guī)?清掃路 的規(guī)則? 掃地 機(jī)器人 于 ?，可通過(guò)?聲波測(cè)? 器的信息來(lái)ˇ?它? 于—邊′是房 中?。在房 中?，則“設(shè)?它沿 一 §運(yùn)動(dòng) 靠近—邊的 一?。機(jī)器 ?可從 —邊的 一?˙始，按 ? §繞—運(yùn)動(dòng)一?，“對(duì) —邊地面ˇ行一 預(yù)清 掃。掃地機(jī)器人在繞完一”?§§ 或§ 行 — 的˙ 或者˙ ，以 來(lái)作?它清 路 的起始?，也 對(duì) 的原?。 “ 設(shè) ?有一個(gè) 的 物，以房 下fl ??起始?。˙始清掃?， 從 ?勢(shì)始沿 正 §清掃，? — ?§ 原地旋? o，§X 正 §移動(dòng) XIII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 一個(gè)車(chē)身?§§ 旋? o，沿 §清掃，以 ?復(fù)運(yùn)動(dòng)。 ? 物?， 則按下面的 ˇ行規(guī)?…避 ： 清 機(jī)器人運(yùn)動(dòng) 物的˙ 邊??，根 —ˇ電機(jī)的a沖?…ˉ動(dòng)輪 的a沖?計(jì) 出˙ 邊?的 。然?根 ?聲波 測(cè)? 器收 的信息沿著 物邊 行ˇ相 于X §一個(gè)車(chē)身的??，§原 地旋? §，沿 § 續(xù)清掃，這樣一 ? 清掃， 掃地機(jī)器人 在沿 物邊 清掃??聲波 器?然收` 信號(hào) 了 物的˙ ?， 掃地機(jī)器人 原地一 § 旋? ?聲波 器§ 收 信號(hào)?止，然?沿 物的上邊沿行ˇ 物的˙ ?，§沿 §ˇ行? 清掃，行ˇ路 … 物下邊沿的行ˇ路 類(lèi)?。這樣?可以在清掃過(guò)程中自動(dòng)避˙ 物。 5.4 齒輪的強(qiáng)度校核 （?）?￠ 面接觸 （1）接觸應(yīng)力的計(jì) 由文fl – 可 ， 面接觸應(yīng)力計(jì) ? ， （3.2 ） 定? 的¨計(jì) ?值 1 計(jì) o系? 電動(dòng)機(jī)ˉ動(dòng)， o ，由文fl – 可 ，取 ?分 · ?分 ··? s 由文fl – （ ）可 ，按， ； 395 ? u u bd KTZZ R EHH 1 )5.01( 2 2 22 1 1 ?? ?? ?? 25 ? 1?AK ? ? ? ? 95.31328.05.013605.0111 ?????? Rm dd ? 14.960000 55695.31314.36000011 ????? ndv mm ? 45 ? 7405.2 100 3014.9 100 1 ??zvm 24.1?VK XIV XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 由文fl – （ ）可 ，按， 輪 ·布 ，； 由文fl – 可 ，； 2 由文fl 1– 可 ， 系?； 3 ??域系? 計(jì) ， ?? （1）接觸 的許用應(yīng)力 由文fl – 可 ，許用接觸應(yīng)力計(jì) ? ， （3.2 ） 定? 的¨計(jì) ?值 小 輪的接觸 §?? 75 ? 272.0 360 96.97 1 ??db 21.1??K 45 ? 1.1??K 65.11.121.124.11 ?????? ?? KKKKK VA 610 ? 8.189?EZ 49.220cos20sin 2cossin 2 ??? ooHZ ?? ? ? 32.10666.1 166.1 5.0136096.97 1026.965.128.18949.2 2 22 5 ?????? ????? R H ?? 285 ? LVRWXN H H HP ZZZZS min lim?? ? 6001lim ?H? 0.1min ?HS XV XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） ˙小安全系? ?由文fl 1，1 13–可 ，計(jì) 應(yīng)力 環(huán)系? 由文fl 1– 1 1 可 ， 接觸 ?系? ， ?￠￡系? ?工作'化系?，按 ? 系?， 計(jì) ， ?? （3）由于?? ?? ， 安全。 （Ⅱ）?￠ 根彎曲 （1） 根應(yīng)力的計(jì) 由文fl – 可 ，彎曲應(yīng)力計(jì) ? ， （3.3 ） 定? 的¨計(jì) ?值 8 11 10461.924365513606060 ????????? hjLnN 87.01 ?NZ 1?XZ 11.117001302.1 ???? HBSZW 85.0?LVRZ 7.44385.01.1187.01600 ??????HP? 32.106?H? 7.443?? HP? 555 ? ???? SF R F YYmbd KT 2 1 1 )5.01( 2 ?? XVI XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 1 由文fl 1– 可 ， ， 2 由文fl 1– 可 ， ， 計(jì) ， ?? （2）彎曲 的 根許用應(yīng)力 由文fl – 可 ， 根許用應(yīng)力計(jì) ? ， （3.31） 定? 的¨計(jì) ?值 彎曲 §?? 3 輪的應(yīng)力修正系? 彎曲 的˙小安全系? 彎曲 ?系? ， 510 ? 85.21 ??FY 510 ? 54.11 ??SY ? ? 85.4254.185.228.05.011236096.97 1026.965.12 2 5 1 ???????? ???? F? 315 ? XN F STF HP YYS Y min lim?? ? 300lim ?F? 0.2?STY 4.1min ?FS 93.01 ?NY 62 85.0?XY XVII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） ?彎曲 的￠￡系? 計(jì) ， （3）由于?? ?p ， 安全。 5.5 掃地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng) 掃地機(jī)器人在工作過(guò)程中難免? ¨種 物，如果`及?躲避 物， 掃地機(jī)器人正常工作。 在掃地機(jī)器人 ?安·￡個(gè)?聲波測(cè)? 器，用來(lái)檢測(cè)掃 地機(jī)器人行ˇ路 上是否有 物。?聲波測(cè)? 器安·位 如下 所?。 ?聲波是一種一定頻率 的聲波。它 有在同種媒?中以恒定 率 播的特 ， 而在`同媒?的 面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特 ，?可以根 測(cè)? 射波與反 射波??的???隔，從而 測(cè)???的作用。避 功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一?聲 波測(cè)?的原 。?聲波 器測(cè)?原 如 所?。 MPaF 8.33885.093.04.1 23001 ?????? 85.421 ?F?? ? 8.3381 ?? F? XVIII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） ?聲波 器接收 反射信號(hào)，檢測(cè)出 有 物?，§控制器 出信號(hào)， 控制器控制掃地機(jī)器人?§，躲避 物，根 信號(hào)的幅值 小，也可以?— 定 物的 小。 用?聲波測(cè)? 器，實(shí)現(xiàn)非接觸 測(cè)?，避免與 等物 生碰撞，從而避免損壞相應(yīng)物 。?了防止掃地機(jī)器人? 階?跌落，在掃地機(jī) 器人背面安·3個(gè)防跌落 器。防跌落 器安·位 如閃 所?。防跌落 器利 用?聲波ˇ行測(cè)?。 掃地機(jī)器人行ˇ至 階邊 ?，防跌落 器利用?聲波測(cè) 掃 地機(jī)器人與地面??的???過(guò)§定值，§控制器 送信號(hào)，控制器控制掃地機(jī)器人 ˇ行?§，o￠掃地機(jī)器人行ˇ §，從而實(shí)現(xiàn)防止跌落的 的。 6 掃地機(jī)器人的￡?￥模 XIX XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 6.1 動(dòng)力輪的三維建模 6.2 萬(wàn)向輪的三維建模 6.3 毛刷的三維建模 XX XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 6.4 掃地機(jī)器人的三維建模 XXI XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 7 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 在˙近的一段??的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使 們 分a握的設(shè)計(jì) …—驟，`僅復(fù)習(xí)所 學(xué)的 識(shí)，而且′獲 ?的?驗(yàn)與啟?，在¨種??的使用找 的資料或 紙?jiān)O(shè)計(jì)， 會(huì)? `清楚的作業(yè)，老師…學(xué)生ˉ能o予及?的指導(dǎo)， 保設(shè)計(jì)ˇ ，本文所設(shè)計(jì) 的是20噸掃地機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)?期的定 ， 資料…˙始正 做畢設(shè)，讓 系統(tǒng)地了解 了所學(xué) 識(shí)的重要 ，從而讓 加深刻地 會(huì) 做一 學(xué)問(wèn)`?，? 要`?鉆 ，`?ˇ取才可要做的 ， ?，本設(shè)計(jì)完成了老師…同學(xué)的幫助下，在 學(xué) 的˙ –幫助過(guò) 的老師…同學(xué)，是 的幫助才使 的論文 以通過(guò)。 通 過(guò) 設(shè)計(jì)，又一 ” 了運(yùn)用￡???的 ， 吸收了`??驗(yàn)， 結(jié)?一下幾 ?。 有零? 紙作 與空想設(shè)計(jì)作 `同，零?￠￡ ?o出，作 ?“`fi?￠￡ 是否真的合 ，根 ￠￡作出零?的￡? ， ·配?必須要fi?￠￡是否合 ， 由于AutoCAD 紙 果` ，導(dǎo) ￠￡會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定 ￠￡，所以， ?必須通過(guò)配合?在 ?￠￡，§ˇ行修o， 滿足配合要?。 XXII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 工 集的 便了作 ，通過(guò) 擇零?類(lèi) ， ? ，?能生成出 準(zhǔn)零?， 有??要用 的零?在工 集上也未必能找 ，所以 ?要隨機(jī)應(yīng)￠，運(yùn)用其–零 ? 替 通過(guò)修o或添加零?使其滿足要?。 作￡? ?要靈活￠通，解決問(wèn) 的 問(wèn) 多， 一種 `能正常作 ?，試試另一種 ，這` 能完成零?制作，同?也可以培養(yǎng)出 的作 思路， …?破規(guī)矩的?想 。 規(guī)則的零?，要學(xué)會(huì)使用一些能夠 ??的?令，如鏡§，陣列等，“能 則 ”。 關(guān)于·配，曾?帶o 的阻 ，花了 多??才弄清原 所在。在一可活動(dòng) ·配 上， 使活動(dòng) 會(huì)產(chǎn)生干 ，也`能對(duì)其設(shè)定活動(dòng) ，如高?配合里的? ? ，…fl ， 使在該活動(dòng) ` 父配 ，也`可設(shè)定。 ?一旦設(shè)定 ?，在父·配 上會(huì) ·配 ?完全定 的模 ，這樣會(huì)對(duì) ·配 ??的 配合產(chǎn)生矛盾， `能完成·配。 看懂 是作 的'要任務(wù)，看 ?是了解零?的工 ，沒(méi)有工 則? 制出 零?，所以畫(huà) `能急于下筆，想透了零?的結(jié)構(gòu)，想透 中的虛實(shí) ，這才是高 作 的重中?重?！π辛?￥模 ，一般應(yīng)ˇ行深 的特征分析，搞清零?是由 幾個(gè) 特征組成，明 ¨個(gè)特征的形狀，–們??的相對(duì)位 … 面連接關(guān)系，然?按照特 征的主 關(guān)系，按一定的 ?ˇ行￥模。一個(gè)復(fù)雜的零?，可能是許多個(gè)簡(jiǎn)單特征?過(guò) 相互??的疊加、?除或相交組成。所以零?￥模?，特征的生成 ?十分重要，`同 的￥模過(guò)程 然可以構(gòu)?出同樣的實(shí) 零?， 其? 過(guò)程及實(shí) 的構(gòu) 結(jié)構(gòu)卻 接 實(shí) 模 的 定 、可修o 、可 解 及實(shí) 模 的應(yīng)用。 尤其在?? 紙上， 們能看 的?是零?的 面 ，而 ?特征則以虛 o予 ?，另外′有零?的相? ，這 ?了¨個(gè)特征相交?出現(xiàn) 段。在零?的草 繪制過(guò)程中，必須要 fl一個(gè)草繪 面，這 關(guān)鍵，這個(gè) 面決定了??￥模的所 用 的?令，簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)· 可以作一個(gè)·形然?拉 ，也可以作一個(gè)長(zhǎng) 旋 ?， 然–們的結(jié)果ˉ一樣， 所用的草繪 面…?令?截然`同。如果 們要的是一 條 ， 們?應(yīng)該 擇fl?種 ? 了。 由于 設(shè)計(jì)的零?ˉ是 較規(guī)則的零?，所用 的?令 ?分是拉 ?令…旋? ?令，而且 多零?ˉ是擁有對(duì)稱(chēng)關(guān)系，所以?了 ??，”高 率，?常會(huì)用 鏡§特征?令。 一張完整的工程 應(yīng) 以下4 面的 。 一組 ：用一組 （其中 、剖 、?面 、局?? ） 、完整、清 晰地 零?¨?分的結(jié)構(gòu)形狀。 ￠￡： 定零?¨?分形狀的 小…位 ??要?： 明零?在制?…檢驗(yàn)是應(yīng) 的一些要?，如 面粗糙 、￠￡??、 形位??、材料熱處 …指 等。 欄： 明零?‰稱(chēng)、材料、??、 樣 例以及 號(hào)等 。 單擊【?￥文?】 ，系統(tǒng)顯??￥SolidWorks文?對(duì)話框，雙擊該對(duì)話框 中 ·配 項(xiàng)， 可ˇ ·配 工作模 。 調(diào) fl一個(gè)零?模 ? 在·配 的原?處， 零?原?與·配 原?重 合。調(diào) 一個(gè)與fl一個(gè)零?模 有·配關(guān)系的零?模 。分析 個(gè)零???的·配約束 關(guān)系，然? 取相應(yīng)的約束 項(xiàng)ˇ行零?操作。 XXIII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 結(jié) 論 在˙近的一段??的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使 們 分a握的設(shè)計(jì) …—驟，`僅復(fù)習(xí)所 學(xué)的 識(shí)，而且′獲 ?的?驗(yàn)與啟?，在¨種??的使用找 的資料或 紙?jiān)O(shè)計(jì)， 會(huì)? `清楚的作業(yè)，老師…學(xué)生ˉ能o予及?的指導(dǎo)， 保設(shè)計(jì)ˇ ，本文所設(shè)計(jì) 的是掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)，通過(guò)?期的定稿， 資料…˙始正 做畢設(shè)，讓 系統(tǒng)地了 解 了所學(xué) 識(shí)的重要 ，從而讓 加深刻地 會(huì) 做一 學(xué)問(wèn)`?，?要`?鉆 ，`?ˇ取才可要做的 ， ?，本設(shè)計(jì)完成了老師…同學(xué)的幫助下，在 學(xué) 的˙ –幫助過(guò) 的老師…同學(xué)，是 的幫助才使 的論文 以通過(guò)。 XXIV XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī) 設(shè)計(jì) 論 與 討 北京： 學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)? 掃地機(jī)器人操作系統(tǒng) 北京：機(jī) 工業(yè)出版社，2005.1 [3] ?宏甫 掃地機(jī)器人的創(chuàng)?設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜 海，宋錦春，高常識(shí). 掃地機(jī)器人工作原 .高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲 ，張?麟.機(jī) 創(chuàng)?設(shè)計(jì).機(jī) 工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢(qián) . 加工專(zhuān)機(jī)應(yīng)用?? 機(jī) 工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠(yuǎn). 掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī) 工業(yè)出版社，2002.8 [8] ￥恩士 器 擇 冊(cè) 2010版本 [9] 黃長(zhǎng)?，￥? .機(jī) 工程測(cè)試??￥”. 機(jī) 工業(yè)出版社，2001.1 [10] 張 ， 作模.機(jī) 原 .高等教育出版社，2000.8 [11] ， 小 ， 信遠(yuǎn). 掃地機(jī)器人原 .高等教育出版社，1995.12 [12] 錦 .機(jī) 設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2004.4 [13] .機(jī)電 動(dòng)控制. 中 ? 學(xué)出版社，2001.3 [14] . 壓與 壓 動(dòng).機(jī) 工業(yè)出版社，2002.12 [15] 宏 ，黃 ， . 掃地機(jī)器人的 §設(shè)計(jì).機(jī) 工業(yè)出版社，2000.5 [16] ， .機(jī)電一 化原 及應(yīng)用. 北京：?防工業(yè)出版社，2000.6 [17] ? 掃地機(jī)器人的創(chuàng)?. 高等教育出版社，2003.7 [18] ?.機(jī) 優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī) 工業(yè)出版社，2005.1 XXV XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） [19] 領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:清 學(xué)出版社，1991.7 [20]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致 謝 至 在論文完成?際，§ 的導(dǎo)師 ?由 的 –?真`的 – 的導(dǎo)師這幾年 來(lái)對(duì) 的￠￠教導(dǎo)， – ￡?的老師，￥`僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上o 以精`的指導(dǎo)，同 ?′在思想o 以?微`至的關(guān)?支持… 解，o予 人生的啟§，使 在 利地完 成 學(xué)階段的學(xué)業(yè)同?，也學(xué) 了 多有用的做人的 ，明 了人生 。 自currency1 想要'“了，`§是從 個(gè)???的 了。導(dǎo)師￥??實(shí)的fi學(xué)fl ， 創(chuàng)?的學(xué) ?作–，?真加 ?，?而· 的￡業(yè)精?，? ˙?的?廣??， ?近人。?過(guò)近 半年”力的設(shè)計(jì)與計(jì) ， 找了¨類(lèi)的掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì)資料，論文?于可以完成了， 的`里? 的…動(dòng)…˙`。 然它`是˙完?的，也`是˙ 的， 是在 `里，它 是 ˙‰ 的， ? 自currency1 ??力的做了，它是 用`、用 成?的，也是 在 學(xué)`年來(lái)對(duì)所學(xué) 識(shí)的應(yīng)用… 現(xiàn)。`年的學(xué)習(xí)…生活，`僅′?了 的 識(shí)，而且? ˉ了 的個(gè)人能力， 重要的是從? 的老師…同學(xué)們身上?移˙化的學(xué) 了許多有 用的 識(shí)，在 對(duì)所有關(guān)` 幫助 的 由 ￡ ，––¨位同學(xué)老師。 XXVI XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 本 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 掃地機(jī)器人的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 11 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 講師 2015年4月27日 XXVII XX學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）