扫地机器人的设计方案
扫地机器人（自动打扫机）的设计方案
1.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，在短短的几十年发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域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。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。
2.扫地机器人的技术指标
综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），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(m2) 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
3.扫地机器人的总体方案
3.1定位方案
航迹推算是一种应用广泛的定位方法。该方法无需外部探测器获取信息即可实现对移动机器人位移和方向的测算，并且能够在一定时间保证很高的定位精度。航迹推算定位技术的关键是测量出移动机器人在一个较短单位时间间隔的运动距离，以及在这段时间移动机器人航向转过的角度。陀螺仪和加速度传感器是常用的测量角速度和加速度的工具，对加速度和角速度进行二重积分，即可解出机器人移动的距离以及转过的角度，再根据航迹推算的基本算法，与初始位置进行相对计算，求得移动机器人的位坐标，这就是基于惯性器件的航迹推算定位法。这种方法具有自参自测的优点，即无需外部信息即可自己测量自己的运动参数。但是随工作时间的推移，积分运算误差和定时系统时差造成的误差将会逐渐累进。因此惯性传感器不适于长时间的精确定位。
智能扫地机器人的在室的运动可以近似看做在地平面上的二维运动，机器人的起始位置和所有时刻的位移如果已知，则可以通过起始位置上对每一个时间间隔的位移向量求和就可以计算机器人的位置，即机器人航迹推算定位的基本原理。
针对智能扫地机器人而言，航迹推算是性价比最高的定位方法。无需外向型传感器在造价上迎合了市场，而单次执行打扫任务的持续时间一般不会超过一个小时，累进误差限定在一个可以接受的围。
本文设计的智能扫地机器人定位系统采用航迹推算方法。与其他方案相比其优势在于以下几点：
定位功能实现不需要借助外部传感器，定位稳定性不引入外界因素；
理论上不存在定位盲区，适合清扫任务的复杂地形；
累进误差是在时间上的累加，清扫任务每次时间不会超过45分钟，误差控制在可以接受的围；
节省硬件成本，有利于控制产品价格或者增厚利润。
3.2路径规划方案
机器人路径规划是指根据已知条件和限定条件，规划一条满足任务要求的安
全、有效、可行的路径。具体到智能扫地机器人，已知条件是传感器感知的外界参数，限制条件即室活动围，任务要求机器人以低重复率遍历环境中全部非障碍区，满足这种任务要求的路径规划也称全覆盖路径规划。覆盖路径规划不仅在智能扫地机器人领域有所应用，在油漆喷涂、操场除草、路面铺沥青、智能犁地甚至战场排雷、海底探测诸多涉及“全覆盖”概念的军民技术都有重要意义。与路径规划概念相对的还有随机路径行进，即指机器人以随机尝试的方式覆盖空间，当然效率和质量不如规划方法。随机路径和规划路径应用场合区别在于是否对周围环境已知，如果不能建立环境地图，就无法进行规划，就只能采用随机路径。故而环境地图建立也是路径规划的一个必要前提。虽然机器人路径规划已经得到了多领域长时间的关注，但是至今智能扫地机器人仍没有最佳的路径规划方案。这是由于智能扫地机器人的应用环境特点决定的:环境的不确定性，即大部分区域为静态，局部地区为动态。这样要求机器人在规划绕过障碍的前提下，还有自主避障的能力。
目前关于智能扫地机器人的全覆盖规划方法多种多样，各有优劣，主要的方法可以分为:随机覆盖法、单元域分割法、模板匹配法、神经网络法等。
随机覆盖法是目前中低档智能扫地机器采用的主要逻辑。所谓随机覆盖法，并非是指机器人毫无章法的在地板上随机移动，换言之在工程操作中“随机”也是一个难以达到要求，随机覆盖法是指机器人根据简单的移动逻辑，如三角形、五边形轨迹尝试性的覆盖作业区，如果遇到障碍，则执行对应的转向函数。这种方法是一种以时间换空间的低成本策略，如不计时间可以达100%覆盖率。它无需了解整个作业区全貌，也不用依赖过多的传感器，处理器运算量也很小，是一种性价比很高的方案。但是，随机覆盖算法因为策略简单，面对复杂地形经常出现BUG，造成机器人陷入死区，即在某个区域来回打转。
单元域分割法顾名思义，即是将整个作业区根据尺寸和障碍物位置等地形特征分割为若干不重合的单元域，在每个单元域单独执行覆盖规划，最后按照最优逻辑顺序各个区块的方法。分割策略是单元域分割法的第一个关键，最理想状态即是所有障碍物均处在单元域的边界，这样在单元域的中心可以进行高效的连续覆盖。实际应用中一般都以单独房间或明显具有封闭性的区域为一个单元域，单元域的尺寸过大或者过小都没有意义。单元域法的第二关键即是各个单元域的。一个单元域完成覆盖后，如果只有一个单元域相邻，则以其为下一个覆盖作业目标，如果有多个单元域则按照一定逻辑判选下一单元，如没有未覆盖的单元域则返回上一单元域直至有未覆盖的子单元域。这种方法针对一些多房间的场合效果最好，对于连续空间也可以提升运算速度。
本文设计的扫地机器人路径规划方面采用随机覆盖法和单元区域分割法相结合的形式。
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，从而实现执行和任意角度转向操作。
图4.2 扫地机器人仰视图
清洁方面有一对表面覆盖虚实胎纹的滚筒（如图4.3所示）和无毛刷结构（如图4.4所示）组成，采用抽吸和滚扫相结合的清扫方式。
图4.3 防缠绕吸取器
一对表面覆盖虚实胎纹的滚筒，一路对向高速转动；软胶富足的弹性零距离贴地旋转，保持真空态势；每一个胎面虚实胎纹交错，实纹巧妙的设计成150
度菱形胎纹，专攻顽固污物，刮取、震碎、虚纹趁势连根拔起，高效马达与真空
气流增强系统协同发力。摒弃传统滚刷设计，采用滚筒吸取器。高档耐磨橡胶材质，锯齿状胎面设计，高速旋转的同时可强力分解碎屑，斩断毛发，彻底解决缠绕难题。杜绝传统吸尘口吸力多处散失弊端，完全密封通道设计。可加速气流通吸取器，直达垃圾盒，最大限度减少吸力散失。全新定制的大功率吸尘马达，全面提高吸尘动力，优化清扫效率。
无毛刷结构可以最大限度的增加清洁周期，只需3-4个月清理一次。
图4.4 无毛刷结构
4.2 电机驱动电路
图4.5 电机驱动电路原理图
电机驱动电路如图4.5所示，其核心是一片ST公司的专用电机驱动IC
L298N。 L298N芯片含两个全桥式驱动器，可以同时驱动两个直流电机或者一个两相四线步进电机。逻辑输入部分加入TLP521-4光电隔离IC，更好的保护控制器；模块最大输入电压为40V，单路峰值电流为3A，持续2A，最大功率25W，直
插式IC背贴散热片，有效避免了芯片过热；逻辑端输入端采用标准TTL电平控制，并设有两个使能端ENA\ENB，用来允许、禁止器件工作。工作温度围在-25℃到130℃之间。
电机为48:1直流减速电机，8.4 V零负载实测转速0.75m/s。
L298N电路对外有如下接口:
IN1-IN4:逻辑输入端，其中IN1、IN2控制电机M1；IN3 、IN4控制电机
M2。通过改变高电平的占空比调速。
ENA、 ENB: L298N使能端(高电平有效，默认短接到VCC，可通过这两
个端口实现PWM调速(使用PWM调速时取下跳线帽)。
VCC/GND:逻辑控制部分供电，可以用控制器的5 V/3.3 V来供电。
VIN/GND:电机供电电源接口，VIN、GND分别接电源正、负极。
M1、M2:电机线接口。
4.3光电编码器
直流减速电机配套有一只两路增量光电编码器用于测速和计算里程。光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的器件。光电编码器由光栅盘、发光器、光电检测和整形电路四部分构成。光栅盘又称码盘，是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。码盘与电动机同轴固定，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转。转动过程中码盘上的长方形孔依次经过发光器和光电检测电路中间，光电检测电路依次输出脉冲。增量编码器的每一个脉冲即表示电机转过相应的角度。输出的这个脉冲的边沿陡峭和电平高低可能不满足后端电路的需要，一般还要进行整形电路整形。该光电编码器采用槽型红外对射管，波形调理采用74HC14施密特触发器，除去波形毛刺抖动。两路输出分别接有一个LED指示灯，LED的闪烁与编码器的脉冲一致。
4.4传感探测子系统
传感探测子系统包含:2+π红外测距模块组、四向超声波检测电路、陀螺仪与加速度计模块。 2+π红外测距模块组由2个固定的红外测距传感器(即2+π中的2)和一个安装在舵机云台上可180°围转动(即2+π中的π)的红外测距传感器组成。四向超声波检测电路包含四个固定在机体四个顶角的超声波接收探头和四套超声波信号调理电路。调理电路以TL074为核心运算放大器，实现了隔直滤波和信号放大功能。激光、红外接收管的基本原理是光伏效应和逆光伏效应。即指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。在光敏三极管器件上光照即产生了基极电流，导通了三极管，使得射级输出有电压，在配合外围电路将输出电压调整为TTL电平。为了提升接收的灵敏度和减少干扰，一般都会增加一个对应接收中心光谱的光学滤镜。本机器人的激光接收管安装在机体前端，高度与激光阻挡器的发射器一致，用于检测阻挡器上发射
管发出的激光。当检测到激光射入时，接收管的输出5V电平，此时系统判断前方为不可进入的区域。红外接近开关的原理是反射法，即根据反射波的能量大小反应波走过的距离，接收时也使用基于光伏效应的红外接收管。PCB上的两个电位器分别用于调节红外发射管限流电阻和接收管的射级偏置电阻，从而分别改变发射红外的强度和接收红外的灵敏度，等同于接近判断闽值，这个距离值闽值最小为10cm，最大90cm。红外接近开关安装在机体的前端外缘侧，当障碍物接近机体距离小于15cm，红色指示灯灯亮起，检测端输出5V电平。
4.5充电基地设计
图4.6充电基地设计实物图
充电基地设计如图4.6所示，主要包括基地控制器MSP430G2553最小系统、超声波发射模块、锂电池充电电路。基地电源直接由12V电源适配由220V市电取电。
充电基地的任务复杂度、实时性都不高，应尽量选择低成本的控制器。故系统选择了TI公司的MSP430系列的G2超值系列16位超低功耗混合信号处理器作为控制器，其特点如下:
(1)处理能力优越:MSP430系列是16位，精简指令集(RISC)结构单片机，其中G2系列主频可高达16MHz。某些型号还具有多功能硬件乘法器、硬件乘加功能、DMA等一系列先进体系结构，大大增强了数据处理和运算能力，可以高效地完成各类数字模拟信号的处理任务。
(2)片上资源丰富:MSP430系列单片机拥有几百种型号可供选择，片上功能
模块十分丰富。不同型号组合了以下功能单元模块:模拟比较器、通用定时器、基本定时器、看门狗定时器、硬件乘法器、液晶驱动器、10位//12位//16位ADC, 12位DAC, USART, I2C总线、SPI总线、DMA控制器、Flash控制器等。
(3)超低功耗:MSP430系列单片机采用1.8}3.6V低电压供电，RAM数据保持方式下电流仅0.1 uA，活动模式耗电250 uA, IO输入端口的最大漏电流SonAo MSP430有独特的时钟系统设计，由时钟系统产生CPU和各功能模块所需的时钟，通过控制指令可以关闭相应的时钟，从而关闭指定功能模块。系统还具有多种低功耗模式，从而实现了对总功耗的有效控制。
图4.7 MSP430系列单片机部框图
MSP430G2553最小系统包括单片机、复位电路、稳压电源。因为充电基地任务速度和时间精度要求不高，故采用部DCO(数控振荡器)为时钟。稳压电源和复位电路同STM32F103Z的最小系统。
图4.8 超声波收发模块原理图
该模块包含基于微控制单元、基于运放芯片的TL074信号调理单元和基
于电平转换芯片MAX3232的发射驱动单元。FM8PS53单片机部集成有定时器，带有一个4MHz的石英晶振，能够实现40KHz脉冲生成、记录超声波时差、实现模块的通信规则。超声波的产生是由周期性的对超声波发生振子头进行电压激励产生的，这个激励的功率与超声波的能量成正比，而单片机通过IO输出的电压是固定3.3V，最大驱动电流也只有3mA，功率约lOmW，通过电平转换可以抬升电压至13.2士0.3 V，最大驱动电流65mA(实际受到所选振子交流阻抗的限制，输出电流不会大于1OmA，最大驱动能力大幅提升。为了方便总控制对模块进行操作，单片机有一段程序用于检测超声波启动发射命令和返回超声波测距结果。TL074构成的一系列电路与四向超声波检测原理相同，用于检测、调理超声波接收器接收的超声波返回信号。
4.6 路径规划模块
图4.9 路径规划示意图
如图4.9所示，路径规划模块实现的效果如下，沿墙边和角落清扫，不会损坏易碎物件，可以清扫家具四周，探测污垢后重点处理集中区域，而且不会从楼梯上跌落，彻底清扫每一个房间后，才会移动至下一个房间继续清扫，多次反复清扫地板每个区域，清扫家具底下，有效清扫各种地板表面。
4.7 外壳的有限元分析
由于扫地机器人不大，很容易被人或家里的宠物踩到，那么必须要考虑它能否承受得住这种压力，下面模拟扫地机器人局部被重物压住，做了有限元分析，验证机器人能否被压坏，如图4.10所示。
假设扫地机器人被30Kg的物体压中，用ansys对扫地机器人上壳进行了有限元仿真。根据呈现的数据发现面板中的最大应力为270，小于材料的屈服强度，扫地机器人不会被压坏。
图4.10 扫地机器人上壳应力分布图
5. 总结
世上无难事，只要肯登攀，历时两个周，早起晚睡加班加点终于完成了机械电子学大作业，此刻回想本次扫地机器人设计的整个过程，收获良多，受益匪浅。为了完成这次的设计，我给自己制定了计划，每天完成一定的设计任务，这样才保证了作业的按时完成。整个设计过程中不乏有困难，每一个模块都会遇到或大或小的问题，好在养成了积极解决问题的好习惯，那么我主要是通过查阅论文文献资料、去图书馆寻找相关书籍、和教研室小伙伴们讨论以及利用网络资源搜索等方式来排除障碍的，我很感这段宝贵的经历，因为它不仅让我对学术研究方面所必须的工具有所了解，而且再一次锻炼了解决实际问题的能力。
这次设计我是按照这样的步骤进行下去的，首先，根据对淘宝网上面在售的扫地机器人的仔细调研，和对用户需求的深刻分析，坚持经济性和先进性的原则，选定了一款扫地机器人，并确定了其各项技术指标。然后，进行了总体方案的设计，其中包括定位方案、路径规划方案和地图建立方案。最后，着重进行了机械结构设计和电路设计，采用SolidWorks进行了3维模型的绘制，其中机械结构设计详细介绍了本方案与市场上普通扫地机器人所不同的部分，并逐一分析了它的优势，电路设计也从四个方面分别进行了介绍。
在设计过程中遇到了哪些难题呢，下面我举两个小例子，比如在总体设计时定位方案的选取和机器人在实际工作过程中较易出现踩压问题。对于定位方案的选取，通过查阅资料了解到目前主流的定位方案有三种，包括航迹推算方法、信
标定位方法和视觉成像定位方法，通过对比各自优缺点选定航迹推算方法为最优定位方案，原因在于：该定位功能的实现不需要借助外部传感器，定位稳定性不引入外界因素；理论上不存在定位盲区，适合清扫任务的复杂地形；累进误差是在时间上的累加，清扫任务每次时间不会超过45分钟，误差控制在可以接受的围；节省硬件成本，有利于控制产品价格或者增厚利润。对于在实际工作过程中较易出现踩压问题，使用ansys对扫地机器人上面板进行了有限元仿真，从而保证了设计方案的可行性。
最后，要感***老师在课堂上讲授的电路方面的知识，对本次的电路设计方案有很大帮助，同时也感几位教研室的同学的帮助，自己能顺利的完成本次的作业也非常有成就感，在以后的学习和工作过程中我会不断进步，以求做到更好。
参考文献
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滚筒式扫地机
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 摘要 (1) 第一章研制背景及意义 (2) 第二章设计任务书 (2) 2.1 设计简介及原理 (2) 2.2 设计要求 (3) 2.3 设计内容 (3) 第三章方案设计 (4) 3.1 清扫的方案设计 (4) 3.2 动力的方案设计 (5) 3.3 压缩的方案设计 (6) 3.4 升降的方案设计 (6) 3.5 离合的方案设计 (7) 3.6 操作的方案设计 (8) 第四章各部分参数设计 (8) 4.1 整车尺寸 (8) 4.2 动力部分的参数 (9) 4.3 主要部件（主轴）强度校核 (9) 第五章创新点及其应用前景 (12) 参考文献
摘要 针对目前环卫、保洁人员劳动强度大，效率低下，工作时间长等问题，而目前市场上没有出现比较成熟、实用的适合环卫工人使用的产品，我们设计了一种实用、简便的滚筒式扫地车。该扫地车可以对路面,广场等较平坦的场地进行快速，高效的清扫，而且不需要其它动力，具有较强的适应性。我们在车上设计一个多排毛刷的滚筒配合一个大半个圆的弧形铲子可以将垃圾迅速扫起，只需扫地车前进这一个动作即可实现对地面垃圾的收集清扫工作。垃圾车上还设计有连杆机构可实现调节前面万向轮的高度同时控制离合器离合滚筒两个动作，可以使扫地车在不清扫时使滚筒离地的同时和链轮离合，这样方便使用者在不用的时候轻松移动扫地车。车轮上还有棘轮配合上万向轮的调高，可随意的后退而不带到垃圾，实现多次清扫。而在垃圾特别多的时候，车上的压缩装置可以增加扫地车的装载量，进行更持久的清扫。 关键词：简单、环保、方便
扫地机器人设计
扫地机器人设计报告
一、功能综述 1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫； 2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线； 3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测； 4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒； 5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。 二、机械及系统设计 扫地机器人机械设计如图1所示。 前 图1 扫地机器人机械设计图 清扫机构，行走机构，吸尘机构是本次设计的重点，也是难点所在。由于机器人运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。因此，增加机器人运动平稳性，提高机器人动力学特性尤为重要。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心装
配。 (1)行走驱动轮及驱动电机 该部分主要保证机器人能够在平面内移动。为了保证小车良好的直线性，可采用双电机驱动左右两轮的方式，且在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性及灵活性。前轮驱动的好处是：转向性能得到改善。前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。 (2)清扫机构 用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作做准备；清扫刷设计成可更换型的，可选择棉质纺织品或尼龙等化纤材料的，以适应不同的工作环境。 (3)吸尘机构 旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；这里我们采用尖端气流滤尘技术，全方位，多层次将灰尘一网打尽。 (4)擦地机构 在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在地面上的细小灰尘，同时也能够擦除地面上的顽固污渍，从而保证清洁工作的质量。 扫地机器人功能框图如图2所示。
扫地机器人原理及实现
扫地机器人结构及控制系统设计 自动清扫机器人是当今服务机器人领域一个热门的研究方向。从理论和技术上讲，自动清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性，从市场前景角度讲，自动清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所和大众家庭。因此开发自动清扫机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。 家用智能清扫机，包括计算机、传感器、电机与动力传动机构、电源、吸尘器、电源开关、操作电位计等，在清扫机的顶部共设有三个超声波距离传感器；清扫机底部前方边沿安装有5个接近开关，接近开关与超声波距离传感器一起，构成清扫机测距系统；清扫机装有两台直流电机；在清扫机的底部安装有吸尘器机构。自动清扫机器人的功能是自动完成房间空旷地面尤其是家居空旷地面的清扫除尘任务，打扫前，要把房间里的物体紧靠四周墙壁，腾出空旷地面。清扫机完成的主要功能：能自动走遍所以可进入的房间，可以自动清扫吸尘，可在遥控和手控状态下清扫吸尘。 本文所介绍的自动清扫机器人的总体布局方案如图1所示，前后两轮为万向轮，左右两轮为驱动轮。驱动轮设计采用两轮独立且各由两台步进电动机驱动的转向方式，通过控制左右两轮的速度差来实现转向。考虑到机器人实际应用的实用性，本驱动系统设计成一个独立的可方便替换的模块，当机器人驱动系统发生故障时，只需简单步骤就可以对驱动部分进行替换。同时为了机器人能够灵活的运动，从动轮选用万向轮。 下图为自动清扫机的三维立体图：
自动清扫机器人车箱体采用框架式结构。从下至上分隔成三个空间：第一层装配各运动部件的驱动电机、传动机构；第二层为垃圾存储空间；第三层装配机器人控制系统、接线板、
小米智能家居设计方案
小米智能家居设计方私人定制 尊敬的用户姓名 智能方案设计 智能方案制作单位2019 / 3 /
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则设计： 1.根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进行取舍。 2.根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 3.在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。
2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起. 3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。
5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。 6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。 7：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。
关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计
关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计 杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言：机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一，自上世纪60年代问世以来，已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天，机器人在工业领域大放异彩的同时，它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展，并取得一定的成果。 关键词：市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查： 作为新兴的朝阳产业，机器人出现的时间虽然短暂，但是对社会的影响是巨大的，对人类的影响也是深远的。其中，服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上，并制定了一些列的产品开发战略规划，产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人，因为技术起点相对低，目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。 服务型机器人，如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。 为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望，我们进行了问卷调查，调查结果如下：
扫地机器人项目规划设计方案
扫地机器人项目规划设计方案 规划设计/投资分析/实施方案
报告说明— 该扫地机器人项目计划总投资11756.27万元，其中：固定资产投资9916.15万元，占项目总投资的84.35%；流动资金1840.12万元，占项目总投资的15.65%。 达产年营业收入17938.00万元，总成本费用13549.85万元，税金及附加218.68万元，利润总额4388.15万元，利税总额5212.09万元，税后净利润3291.11万元，达产年纳税总额1920.98万元；达产年投资利润率37.33%，投资利税率44.33%，投资回报率27.99%，全部投资回收期5.07年，提供就业职位304个。 扫地机器人行业发展以来技术进步明显。最初的扫地机器人通过随机碰撞的方式来进行清扫，清扫效率低；随着技术的发展，出现了使用陀螺仪和加速度计导航的局部规划类产品；随后又出现了使用激光导航LDS-SLAM或视觉导航V-SLAM的全局规划产品。
目录 第一章项目概况 第二章投资单位说明 第三章项目背景及必要性 第四章投资建设方案 第五章项目选址可行性分析第六章土建工程分析 第七章工艺先进性分析 第八章项目环境影响情况说明第九章职业保护 第十章项目风险应对说明 第十一章节能评估 第十二章项目进度方案 第十三章项目投资情况 第十四章项目经营效益 第十五章评价及建议 第十六章项目招投标方案
第一章项目概况 一、项目提出的理由 扫地机器人行业发展以来技术进步明显。最初的扫地机器人通过随机 碰撞的方式来进行清扫，清扫效率低；随着技术的发展，出现了使用陀螺 仪和加速度计导航的局部规划类产品；随后又出现了使用激光导航LDS-SLAM或视觉导航V-SLAM的全局规划产品。 二、项目概况 （一）项目名称 扫地机器人项目 （二）项目选址 xx产业示范园区 项目建设方案力求在满足项目产品生产工艺、消防安全、环境保护卫 生等要求的前提下尽量合并建筑；充分利用自然空间，坚决贯彻执行“十 分珍惜和合理利用土地”的基本国策，因地制宜合理布置。对周围环境不 应产生污染或对周围环境污染不超过国家有关法律和现行标准的允许范围，不会引起当地居民的不满，不会造成不良的社会影响。 （三）项目用地规模 项目总用地面积36511.58平方米（折合约54.74亩）。
智能扫地机器人课程设计
1、课题背景及研究的目的和意义 1.1课题背景 扫地机器人是服务机器人的一种，可以代替人进行清扫房间、车间、墙壁等。提出一种应用于室内的移动清洁机器人的设计方案。其具有实用价值。室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此需要有一定的智能。清洁机器人应该具备以下能力：能够自我导航，检测出墙壁，房间内的障碍物并且能够避开；能够走遍房间的大部分空间，可以检测出电池的电量并且能够自主返回充电，同时要求外形比较紧凑，运行稳定，噪音小；要具有人性化的接口，便于操作和控制。结合扫地机器人主要功能探讨其控制系统的硬件设计。 1.2研究目的和意义 国家农业智能装备工程技术研究中心邱权博士介绍说，扫地机器人可以看作是一种智能吸尘器，通过其基于传感器检测的智能运动规划算法使原本由人操作的吸尘器成为一个可自主运行的智能化设备。它通过各种传感器，比如碰撞开关、红外接近开关、超声传感器、摄像头等，来感知自身的位置和状态，通过智能算法决定当前的任务状态。它可以根据某个传感器检验地面清洁程度，根据历史信息确定哪些区域已经打扫过，它的充电座会发出红外线信息，在电量低于一定值后，它开始寻找红外信息来自动充电。防跌落是基于机器人底部所安装的红外传感器检测地面的距离，当距离发生变化时机器人将停止并改变路线。由于扫
地机器人是一个智能化产品， 1.3工作原理 扫地机器人机身为可移动装置，机器人依托红外识别以及超声波测距从而避障，配合芯片控制内部电机转动以及内部真空环境吸尘，通过路线设计，在室内自由行走，由中央主刷旋转清扫，并且辅以边刷，沿直线或者之字形活动路径打扫。 2、设计要求与内容 1）以 AT89S52系列单片机为核心设计移动清扫机器人电机驱动与控制电路，采用红外传感器和超声波传感器完成障碍物检测电路设计，完成充电站检测电路设计，完成避障算法与路径规划算法设计。 2）按键选择清扫模式和充电模式。 3）显示方式LED 显示当前时间和机器人当前工作状态。 3、系统方案设计 3.1设计任务 1）利用AT89S52处理器编程实现电机驱动。 2）液晶显示扫地机器人的内部参数。 3）当扫地机器人显示电量不足时，无线模块发送命令到充电桩，开始进行充电模式，此时红外发射光线充电桩与扫地机器人充电接口对接，此
小学六年级《信息技术》 10《扫地机器人》教学设计
第10课扫地机器人 一、教材分析 基于传感器的教育机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容，本课就从生活出发，将清洁机器人作为教学内容进行设计，综合应用传感器和舵机完成能实现避障和清扫操作的清洁机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行，教师在教学时可以先让学生观察清扫机器人，引导学生分析清扫机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂中。 二、学情分析 根据皮亚杰的认知发展规律可知，本课的学习对象六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析清洁机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，搭建实现清洁机器人的脚本在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，对学生的操作能力又提高了要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。 三、教学目标与要求 理解“如果那么否则”语句的含义，学会拼搭清洁机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析清洁机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过清洁机器人，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，实现技术发展的愿望。 四、教学重点与难点
1. 重点：理解“如果那么否则”语句。 2. 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。 五、教学方法与手段 本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务分解任务，在小组讨论的过程中迁移运用已有知识，不断优化各分解任务，最终整合实现清洁机器人的任务效果。 六、课时安排 安排1课时。 七、教学准备 教学课件、教师用演示文稿和学生用演示文稿。 八、教学过程 （一）情境导入 教师：同学们，今天老师到家看到了这样的场景！（出示图片）怎么办？工作一天已经很累了，我想休息一下，能有个机器人帮帮我吗？ 学生提出机器人来清洁。 教师：对呀！有清洁机器人，商场里看到过很多呢！其实清洁机器人我们也能自己做，今天跟着老师一起来做一做清洁机器人！（板书：清洁机器人）【设计意图】通过提出生活实践中的问题，学生初步形成解决问题的意识，并揭示主题“清洁机器人”的搭建。 （二）实践探究 1. 项目分析
小米智能家居设计方案
小米智能家居设计方案 私人定制版 尊敬的用户姓名： 智能方案设计师: 智能方案制作单位： 2019 / 3 / 2
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则 设计： 1.根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进 行取舍。 2.根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智 能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 3.在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能 场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。
2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起. 3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。
6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。 7.：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 8.：小米路由器，千兆网络，全屋wifi无盲区。 9．：小米扫地机器人，智能化扫地，无盲区，清扫干净彻底。
小学六年级06-10《扫地机器人》期末测试教学设计
第10课扫地机器人 【教材分析】 基于传感器的机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容。本课从生活出发，将扫地机器人作为教学内容，综合应用传感器和舵机的相关知识，设计能实现避障和清扫操作的扫地机器人。教学内容主要分为任务分析、模块搭建和程序编写与运行。教师在教学时可以先让学生观察扫地机器人，引导学生分析设计扫地机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂。 【学情分析】 根据皮亚杰的认知发展规律可知，六年级的学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能通过任务的铺垫分析扫地机器人的工作任务。学生在本课之前的学习中，已经接触了实体机器人的应用，编写扫地机器人的脚本尚在学生的实践能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，这对学生的操作能力又提高了一个要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。 【教学目标与要求】 理解“如果那么否则”语句的含义，学会拼搭扫地机器人，理解超声波测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析扫地机器人的任务，体验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过扫地机器人功能的实现，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态度，产生了解技术发展的愿望。 【教学重点与难点】 重点：理解“如果那么否则”语句。 难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。 【教学方法与手段】 本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务进行分解，在小组讨论的过程中进行知识迁移，运用已有知识不断优化分解的各个任务，最终
关于扫地机的调研报告范本
关于智能家用扫地机的调研报告 王旭 顺宇 罗晓晖
日期：2014.10.21
调研背景： 随着经济的发展，科学技术的进步，人工智能这一概念逐渐得到普及，本次调研，将以逐渐兴起的扫地机为调研对象，通过市场上的一些产品来发现各品牌此款产品的特征和特色，也可以为本组的CDIO项目提供好的思路和想法。 随着国生活水平的不断提高，原本一直在欧美市场销售的扫地机器人走入平常百姓家，并被越来越多的人所接受，扫地机器人将在不久的将来像白色家电一样成为每个家庭必不可少的清洁帮手。产品也会由现在的初级智能向着更高程度的智能化程度发展，逐步的取代人工清洁。 产品原理： 采用较为先进的人工智能技术，有着较为科学的算法支持，从而对障碍判断、路径规划等有着比较科学的处理办法；同时装备新型的传感器，例如声控传感，超声波传感，自动定位等传感器，使得机器的反应更为敏捷快速；作为主要功能的清洁部分一般都会采取毛刷加洗尘的原理。 调研对象（产品对比）： 科沃斯地宝叮叮CEN630扫地拖地机器人
作为智能扫地机器人的研究领军品牌，在技术上有着较为深厚的积累，本次调研的该型号产品也是新近开发的产品。 核心技术： （1）智能系统 Auto－MCU智能芯片作为整个扫地机器人的头脑，有着至关重要的任务。MCU是当今扫地机器人界精锐的全新大脑系统，它不仅使在吸力全新提升，同时统筹一系列强大的外在功能，例如灰尘识别、只能防撞、智能防跌落等。 （2）深度清洁拥有500帕的强力吸力，使吸力提升25%，机器下方的滚刷每分钟可达4000转，即使如大体积的豆子纸屑也能一次吸净，不留残余。同时，双边刷加长60%，清洁直径延长6cm，边角无遗漏，增大情节面积，提高情节效率。 （3）高效电池该型号机器的电池容量达到了3000mAh，环保安全，持续续航可达120分钟，对于大户型的房间也是可以对付的。 （4）多种清洁形式独特的灰尘识别系统，可以根据灰尘量切换不同的清扫模式，比如边沿清扫，定点清扫等等，同时还有预约清扫模式，极大的节约了时间成本（5）自动回充电量不足，会自动寻找充电基座，灵敏迅捷，若设定了预约模式，则会在下一时间自动清洁。 产品展示：
家用清洁机器人设计方案
“家庭清洁机器人”设计 方案 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电信 1101 申报人：万威 组内成员：彭超峰、姚钟方、 仝鹏、仲红玉
引言 家庭卫生状况的好与坏，直接影响到家人的身体健康及心情的好坏，一个清新整洁的居住环境不仅能给家人带来身心的健康，还能促进家庭成员关系的融洽性，而地面卫生会直接反映出家中的卫生状况好与坏，你还为每天扫地而发愁吗没关系，家用清洁机器人来帮你。本设计就是针对上面所出现的问题而设计的，可以对室内卫生进行智能清洁，可以把室内的尘土，碎屑，果皮等统统清洁干净，无缝隙、无死角、无残留，还你一个干净的地面，实现生活的便捷化和智能化。 1.总体方案设计及功能描述 利用STC89C52单片机对小车及吸尘装置遥控控制和自动控制，实现人工清洁模式和自动清洁模式，并利用按键及LCD12864液晶显示屏进行切换和显示两种模式。在自动清洁模式下，利用DS1302提供时间，可以对智能吸尘小车设定时间，利用按键及LCD12864液晶屏设定和显示设定清洁时间，可以设定每半天、每天或每两天的指定时间进行卫生清洁，做到定时自动清洁，也可以在发现室内卫生状况比较差的情况下，通过按动按键，人为即时开启家用清洁机器人进行卫生清洁工作；在人工清洁模式下，通过遥控器遥控控制小车，进行来清洁指定地方的垃圾，做到定点快速清洁。在小车自动清洁模式下，通过超声波测距模块来感知障碍物的存在，得到数据后传回STC89C52单片机中，利用程序算法，实现小车的自动转弯、后退，避免小车与障碍物发生碰撞及进入死角后出不来，转弯后通过调节小车车轮转速使小车改变一定角度行驶大约30cm后，在调整一定角度，实现与原来行驶方向反向，并与原来行驶轨迹中线相隔大约20cm，实现小车新旧运行轨迹间紧密结合，做到无缝隙，无死角的清洁工作，做到传统吸尘机器人不易做到的功能。 2.创新与特点
扫地机器人的设计方案
扫地机器人（自动打扫机）的设计方案 1.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，在短短的几十年发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域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。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。 2.扫地机器人的技术指标 综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），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。
综合课程设计说明书—扫地机器人设计
课程设计说明书 课程名称：综合课程设计 题目：扫地机器人设计 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：设计成绩： 学号：答辩成绩： 学生姓名： 总成绩： 起讫日期： 2020年6月1日至 2020年6月25日指导教师： 系分管主任： 审核日期：
说明 1、课程设计任务书由指导教师填写，并经学院审定后下达给学生。 2、进度表是课程设计工作检查的主要依据。 3、学生根据指导教师下达的任务书，独立完成课程设计。 4、本任务书在课程设计完成后，与打印部分（说明书、机械设计图 纸、三维模型、电路原理图和程序清单等）以及电子文档部分（所有设计的说明书、机械设计图纸、三维模型、电路原理图和程序清单等）资料一并上交指导教师，作为课程设计的主要档案资料。
一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1、工作要求 减速、驱动、传动系统是机器人运动控制的重要组成部分，不仅仅在机器人运动中起到主要作用，在其他机械设备的运动控制中也起到主要作用。《机器人机械设计》课程设计实践教学环节要求同学们针对实际需求，灵活应用所学知识，独立进行系统综合设计，以达到巩固机器人减速、驱动、传动系统的基础知识、掌握机器人减速、驱动、传动系统设计、计算过程，并根据样机拆解，提高动手实践能力的目的。 2、技术要求 每五位学生一组，每组应独立完整地设计一套总体装配图、减速、驱动、传动轮组系统；微机控制系统接口电路及软件设计。 设计参考数据如下： 机器人自重4kg，要求负载1-5kg，每1kg为一个负载阶梯 每组对应不同负载 机器人最大运动速度：分别为30，40，50cm/s 提供轮组样机模型及减速传动模型可供参考 设计要求如下： （1）完成扫地机器人整体装配设计。 （2）完成直流电机选型、数字码盘设计、各种设计参数计算。 （3）完成整个机器人减速、驱动、传动轮组系统的3D建模、2D图纸设计，参数标注等。 （4）完成微机控制系统接口电路设计； （5）完成微机控制系统软件设计； （6）完成并打印设计说明书。 （7）提交全部设计电子文档。等效A0图纸1张以上。 三、课程设计实物内容及要求
扫地机器人设计说明书
本科毕业设计 题目扫地机器人的设计 学院工业制造学院 专业机械设计制造及其自动化 学生姓名 学号年级11 指导教师职称讲师 2015年4月27日
扫地机器人的设计 专业：学号： 学生：指导教师： 摘要：机器人是一种能够模仿人类动作的机器，它可以完成许多对人类来说危险且单调的工作，机器人让人类从繁重、单调的工作中解脱出来。它们从事固定而有规律的工作，例如工业生产中的焊接、喷漆等等。 本文主要设计的是扫地机器人的设计，该机器人采用统一动作、协调控制的原则，通过电机带动动力轮实现扫地机器人的运动，通过中控系统的控制来实现扫地机器人的动作，由于是中控系统控制，所以控制灵活，多样。通过控制器来控制机器人的动作，实现该机器人清扫、除尘的功能。关键词：扫地机器人；控制；结构；清扫
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;
小米智能家居设计方案
小米智能家居设计方案 私人定制版尊敬的用户姓名： 智能方案设计师: 智能方案制作单位： 2019 / 3 / 2
尊敬的用户： 您好！这是一份针对你私人的家庭智能化方案设计，我们将竭尽所能的完成您对智能化的想象和需求，为方便你浏览方案，方案按照以下原则设计： 根据您的户型图纸，设计最全面的功能需求，您可以根据你的实际情况进行取舍。 根据设备点位，提供相应的弱电线路图纸，避免普通的弱电电工因为对智能家居的不了解，造成线路设计的遗漏。 在上述两点完成后，可以根据您的私人化需求，再单独定制私人化的智能场景或者智能化控制。 智能家居相关设备图例及编号 图例： 1.:智能家居网关，实现智能化的大脑，属于必备设备，提供设备之间的相互通讯以及设备和云端之间的连接。 2.：小米智能灯，提供智能灯光，可以通过网关连接wifi，实现远程控制，同时也可以配合小爱同学，实现本地语音控制，也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动，比如开门后，灯光自动亮起.
3.:小米智能窗帘电机，实现窗帘的无线控制，也可也配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 4.：小米空调控制器，实现屋内空调的无线控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 5.:小爱同学，语音控制设备，可以配合其他设备使用。 6:小米指纹锁，带智能猫眼，不仅仅是传统的指纹锁，可视猫眼，还可以联动家里的智能化场景。
7.：小米智能开关，实现屋内灯光控制，可以使用手机控制，亦可以配合小爱同学，实现本地语音控制。也可以配合指纹锁，门窗磁实现场景联动。 8.：小米路由器，千兆网络，全屋wifi无盲区。 9．：小米扫地机器人，智能化扫地，无盲区，清扫干净彻底。10.:小米智能电视，海量片源，语音点播节目，超爽体验。
扫地机器人的设计方案
机械电子学课程作业 专业：精密仪器及机械课程名称：机械电子学 学号： 姓名： 完成时间：类别标准分数实得分数平时 成绩 作业 成绩 总分100 授课教师 签字
扫地机器人（自动打扫机）的设计方案 1.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。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。 2.扫地机器人的技术指标 综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），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。
智能扫地机器人课程设计复习过程
智能扫地机器人课程 设计
1、课题背景及研究的目的和意义 1.1课题背景 扫地机器人是服务机器人的一种，可以代替人进行清扫房间、车间、墙壁等。提出一种应用于室内的移动清洁机器人的设计方案。其具有实用价值。室内清洁机器人的主要任务是能够代替人进行清扫工作，因此需要有一定的智能。清洁机器人应该具备以下能力：能够自我导航，检测出墙壁，房间内的障碍物并且能够避开；能够走遍房间的大部分空间，可以检测出电池的电量并且能够自主返回充电，同时要求外形比较紧凑，运行稳定，噪音小；要具有人性化的接口，便于操作和控制。结合扫地机器人主要功能探讨其控制系统的硬件设计。 1.2研究目的和意义 国家农业智能装备工程技术研究中心邱权博士介绍说，扫地机器人可以看作是一种智能吸尘器，通过其基于传感器检测的智能运动规划算法使原本由人操作的吸尘器成为一个可自主运行的智能化设备。它通过各种传感器，比如碰撞开关、红外接近开关、超声传感器、摄像头等，来感知自身的位置和状态，通过智能算法决定当前的任务状态。它可以根据某个传感器检验地面清洁程度，根据历史信息确定哪些区域已经打扫过，它的充电座会发出红外线信息，在电量低于一定值后，它开始寻找红外信息来自动充电。防跌落是基于机器人底部所安装的红外传感器 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
检测地面的距离，当距离发生变化时机器人将停止并改变路线。由于扫地机器人是一个智能化产品， 1.3工作原理 扫地机器人机身为可移动装置，机器人依托红外识别以及超声波测距从而避障，配合芯片控制内部电机转动以及内部真空环境吸尘，通过路线设计，在室内自由行走，由中央主刷旋转清扫，并且辅以边刷，沿直线或者之字形活动路径打扫。 2、设计要求与内容 1）以 AT89S52系列单片机为核心设计移动清扫机器人电机驱动与控制电路，采用红外传感器和超声波传感器完成障碍物检测电路设计，完成充电站检测电路设计，完成避障算法与路径规划算法设计。 2）按键选择清扫模式和充电模式。 3）显示方式LED 显示当前时间和机器人当前工作状态。 3、系统方案设计 3.1设计任务 1）利用AT89S52处理器编程实现电机驱动。 2）液晶显示扫地机器人的内部参数。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
扫地机器人结构详细
扫地机器人结构详细 自动清扫机器人就是当今服务机器人领域一个热门的研究方向。从理论与技术上讲,自动清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术,具有较强的代表性,从市场前景角度讲,自动清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率,适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所与大众家庭。因此开发自动清扫机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。 家用智能清扫机,包括计算机、传感器、电机与动力传动机构、电源、吸尘器、电源开关、操作电位计等,在清扫机的顶部共设有三个超声波距离传感器;清扫机底部前方边沿安装有5个接近开关,接近开关与超声波距离传感器一起,构成清扫机测距系统;清扫机装有两台直流电机;在清扫机的底部安装有吸尘器机构。自动清扫机器人的功能就是自动完成房间空旷地面尤其就是家居空旷地面的清扫除尘任务,打扫前,要把房间里的物体紧靠四周墙壁,腾出空旷地面。清扫机完成的主要功能:能自动走遍所以可进入的房间,可以自动清扫吸尘,可在遥控与手控状态下清扫吸尘。 本文所介绍的自动清扫机器人的总体布局方案如图1所示,前后两轮为万向轮,左右两轮为驱动轮。驱动轮设计采用两轮独立且各由两台步进电动机驱动的转向方式,通过控制左右两轮的速度差来实现转向。考虑到机器人实际应用的实用性,本驱动系统设计成一个独立的可方便替换的模块,当机器人驱动系统发生故障时,只需简单步骤就可以对驱动部分进行替换。同时为了机器人能够灵活的运动,从动轮选用万向轮。 下图为自动清扫机的三维立体 图:
自动清扫机器人车箱体采用框架式结构。从下至上分隔成三个空间:第一层装配各运动部件的驱动电机、传动机构;第二层为垃圾存储空间;第三层装配机器人控制系统、接线板、
扫地机器人传感器设计
扫地机器人传感器设计传感器与检测技术设计 姓名：徐雷 班级：电信12-1班 学号：1206110123
1. 扫地机器人 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。本设计扫地机器人采用刷扫吸尘方式，机身为无线机器，以圆盘型为主，使用充电电池运作，操作方式使用遥控器、或是按机器上的操作面板相应按钮。本次设计的扫地机器人可设定时间预约打扫，自行充电。前方设置超声破测距传感器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，从室内边沿开始走矩形路线，有规划清扫地区。下面来介绍一下其所需的传感器类型，数量及实现功能。 2. 智能扫地机器人所需传感器类型及个数： (1) 防撞传感器（超声波测距传感器ZH5430）：3个。 (2) 防跌传感器（超声波测距传感器ZH5430）：3个。 (3) 防过热传感器（温度传感器DS18B20）：2个。 (4) 床底深度清扫（光敏传感器CDS-3）：8个。 (5) 灰尘盒防满传感器（介质型电容传感器ZCS1100）：2个。 (6) 低电量自动返回充电功能（红外线传感器RB-03T005）：2个。 (7) 边缘检测传感器（光电边缘检测传感器PBZ-CL007V）：2个。 (8) 遥控器控制功能（红外线传感器RB-03T005）：4个。 3.功能 3.1. 防撞传感器 扫地机器人内部安装三个超声波测距传感器，用来检测扫地机器人行进路线上是否有障碍物。超声波测距传感器安装位置如图3-1所示。
机械原理课程设计----半自动拖地机
一、半自动拖地机简介 半自动拖地机可用于大型商场，广场地面及墙面的清洗，通过电动机带动。高效又环保。其特有的地面圆盘可以一开一合，增大与地面摩擦的频率，从而更高效地清洗地面。另外半自动拖地机还带有清洗墙面圆盘系统，可以实现上下左右全方位地运动，从而更全面地清洗墙面。为了使半自动拖地机清洗过的地面不至于太潮湿与光滑，拖地机还带有风扇系统，及时吹干清洗过的地面与墙面。 1-1设计题目：半自动拖地机 1-2设计条件： 通过课程设计实习，全面分析实验室现有设备：机器动力源、工作原理、主要技术参数（如生产率、电机型号、电机转速、电机功率、适应参数范围等）；包含哪些执行机构，执行机构自由度是多少；从电机到执行构件的传动比是多少，传动方案是什么等。请指出实验室设备的缺陷，且不必拘泥于“机械、机构”的研究范畴，尝试从功能角度出提出改进创意。 设计参数： 1、半自动拖地机的前进速度为0.1m/s 2、动力小轮直径为0.1m 3、地面圆盘张合频率为4Hz 4、地面圆盘直径为1m 5、墙面圆盘直径为0.1m 6、墙面圆盘上下移动或者左右移动的频率为2Hz 7、墙面圆盘上下移动或者左右移动的最大幅度为0.5m 8、主传动机构许用压力角[α]=40°辅助传动机构许用压力角[α]=70° 9、电动机转速n=1400r/min 10、电动机功率储备系数η =1.5 11、小风扇功率为1W 1-3 设计任务 1、绘制整体及各部分机构示意图，并说明各部分机构可以实现的功能。 2、设计减速系统 （1）设计减速传动系统。电动机转速n=1400r/min,要减到适合的工作频率，确定传动方案，及各级减速传动比的大小，绘制传动简图。 （2）设计齿轮传动。若采用了齿轮传动，按等强度或等寿命条件设计齿