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1、家用自动扫地机设计家用自动扫地机设计目录目录第一章 绪论.21.1 课题研究的目的、现状和意义.21.2 本课题的研究内容及工作原理.41.2.1 研究内容.41.2.2 工作原理.4第二章 自动扫地机概述.42.1 扫地机的概念及用途.42.1.1 扫地机的概念.42.1.2 扫地机的用途.52.2 扫地机的分类.52.2.1 按形状大小分类.52.2.2 按功能分类.52.2.3 按电器安全分类.5第三章 扫地机的结构设计.63.1 外观设计.63.2 运动及控制单元设计.63.2.1 运动部分的基本结构.63.2.2 车轮的设计.73.2.2.1 左右车轮的大小和结构.73.2.2.2
2、车轮的尺寸.83.2.2.3 总体图.9致谢.9参考文献.10摘要摘要：随着当今社会经济的发展，人们生活水平的逐渐提高，工作越来越忙，住房面积也越来越大。打扫卫生已成为现代家庭一大难题，要付出大量的劳力。与现代人的居住条件、生活节奏、生活品质形成了显明的反差。家庭自动扫地机是可以为人们减去劳累、节省时间的高科技智能化家电。家庭自动扫地机就像全自动洗衣机一样是家庭必不可少的家用电器，它无须人工操作,只需一按开关，自动运行。目前在日本、韩国、美国等发达国家得以普及。实现了科技节约时间，时间丰富生活。智能自动扫地机对中国普通家庭来说现在还是奢侈品，但随着人们生活水平的不断提高，智能自动扫地机也将会在
3、中国家庭中得以普及。自动扫地机是一个较新的、环保的、高科技的行业，目前仍处于市场导入阶段，市场发展还不成熟，2007年以来自动扫地机在国际快速生长，市场增加率高达300%。自动扫地机是一个朝阳行业，生长潜力庞大。预计未来十年行业将进入高速发展期。关键词：扫地机;家庭;自动运行;word 可复制编辑The design of household automatic sweeperThe design of household automatic sweeperAbstract:Abstract:With the current social and economic development,pe
4、oples living standards are graduallyimproved,having more and more busy and housing space.Cleaning has become a major problem of themodern family,needed pay a lot of labor.It with modern living conditions,the rhythm of life and quality oflife obvious contrast.Household automation Sweeper less tired f
5、or people,and time-saving high-techintelligent home appliances.Household automation sweeper like automatic washing machines as familyessential household appliances,it does not have the manual,and just a switch to run automatically.To beuniversal in Japan,Korea,the United States and other developed c
6、ountries.It has achieved science andtechnology to save time,time to rich life.The intelligent automatic sweeper for the ordinary familiesinChina is still a luxury,but with the continuous improvement of living standards,intelligent automaticsweeping machine will also be to popularize in a Chinese fam
7、ily.Automatic sweeping machine is arelatively new,environmentally friendly,high-tech industry.In the market introduction stage,thedevelopment of the market is not yet ripe for automatic sweeping machine.Rapid growth is up to 300%inthe international market rate of increase since 2007.Automatic sweepi
8、ng machine is a sunrise industry withthe huge growth potential.The next ten years the industry will enter a period of rapid development.KeywordKeyword:sweeper;home;run automatically;第一章第一章 绪论绪论1.11.1 课题研究的目的、现状和意义课题研究的目的、现状和意义1.1.11.1.1 本课题研究的目的是本课题研究的目的是：家用自动扫地机就像全自动洗衣机一样是家庭必不可少的家用电器，它无须人工操作,只需一按开关
9、，自动运行。目前在日本、韩国、美国等发达国家得以普及。实现了科技节约时间，时间丰富生活。1.1.21.1.2 本课题研究的现状及意义是本课题研究的现状及意义是：iRobot 扫地机器人,美国 iRobot 在 2002 年推出全球第一款扫地机器人，以后机器word 可复制编辑人吸尘器风靡全球，iRobot扫地机器人采用三段式清扫技术和iAdapt技术，iAdapt 这是一个由软件和感应器组成的专利系统。iAdapt 让 Roomba 可以主动对清扫环境进行监测，每秒钟思考次数超过 60 次，并且能够以 40 种不同的动作进行反应，以便把房间清扫干净。力 1 号扫地机器人,具有人性化设计的外观、
10、智能计算机系统、自动螺旋导航系统和 21 个感应头。可以对房间做出测量，自动清洁房间的每个角落、记录您的理想设置，躲避墙壁、楼梯，即使您把放到桌子上面它也不会掉下来。随机配备的虚拟墙发射器可发有效地阻止它进入您不想让它进入的地方。玛纽尔扫地机器人,玛纽尔扫地机器人是一种配备了微电脑系统的电动保洁清扫设备，它能能够按照人们的设置清洁房间的某一特定部分或全部。扫地机器人最早出现于美国，随后发展的欧美，风靡港澳台，90 年代中期进入大陆玛纽尔扫地机器人分为两个分类，一种是智能扫地机，一种是智能吸尘器。智能吸尘器是一种配备了微电脑系统的吸尘器，是靠吸力打扫卫生的，它就是吸尘器的高科技产品，能够按照人们
11、的设置清洁房间的某一特定部分或全部。最早出现于美国，随后发展到欧美，风靡中国港澳台，90 年代中期进入中国大陆。韩国著名品牌 玛纽尔扫地机器人（智能吸尘器）集两种功能于一体，既能吸尘也能扫地，还配备 UV（紫外线）杀菌功能！按下玛纽尔机器人的按钮，您会发现，原来下班后，还有那么多空余的时间等待您去尽情享受。自动扫地机在现代家庭环境设计的新型地板、地毯清洁用具，使用可充电电池作为电源，集打扫、功能于一身，适用于写字楼，会议室，家庭等地方。现阶段随着人们环保意识的不断提高，越来越多的人会优先选择家用自动扫地机。今年来，随着中国工业的快速发展，吸尘器的产销量也大幅增加，在我国市场具有旺盛的生命力。随
12、着社会的进步和发展，人们的物质和精神生活质量的提高迫切需要从繁重的清洁工作中解脱出来由此诞生了一种家用服务型吸尘机器人，它将移动机器人技术和吸尘技术有机地融合起来，实现家庭、宾馆、写字楼等室内坏境的半自动或全自动清洁，因此具有广阔的市场前景目前在欧美日等发达国家，自动扫地机开发较早，应用范围也较广，近两年来，已经开发出多种面向市场的智能扫地机。澳大利亚某公司研制出可自动行使并打扫房间的V4 型机器人这种全自动吸尘器表面光滑，体积很小，呈圆形，内置搜索雷达，可以搜索各种房间里的每一处，不会碰撞家具或其他障碍物。微处理小电脑使它具备在拐至屋角处能探测方向、选择前进路线的能力。只要将全自动吸尘器放在
13、地面上，它便可自动开始工作。其搜索雷达会探测出距离最近的墙壁，先顺着墙壁把地板四周的灰尘及异物吸尽；然后再不规则地来回移动于房间的其它位置，并且能在接近障碍物之前迅速转向。该自动扫地机由于在主机的周围 360配备了障碍物传感器，因此可以再检测墙壁及障word 可复制编辑碍物的同时打扫地面；当打扫完可以行使的场所后，机器人就自动关闭电源。不管房间的外形及面积的大小、ARNA 导航算法引导机器人在任何房间的所有无遮掩区域四处运动来进行清洁工作，因为扫地机导航沿房间的周围，所以它要创建自己的空间参考图，扫地机不需要任何编程“教它应该去哪里”。该自动扫地机操作简单，仅有 3 个按钮；开始、结束以及暂停
14、，人们只要简单地将它放置在需要清扫的区域或房间中，按下开始按钮即可。1.21.2 本课题的研究内容及工作原理本课题的研究内容及工作原理1.2.11.2.1 研究内容研究内容设计一种轻便有效的家用自动扫地机，由电机带动扫地刷实现扫地功能，并具有垃圾收纳装置。运用CAD 软件完成自动扫地机结构设计，并绘制机械图纸；设计电机控制与电源系统，并绘制相关的电气控制原理图；1.2.21.2.2 工作原理工作原理用直流电动机分别直接驱动两个车轮转动，这是运动的来源，通过分别控制两个电机的“得电”与“断电”可实现运动的各种效果。电动机的控制是由 PLC 程序实现的，通过改变 PLC 程序来改变扫地机的运动轨迹
15、。自动探垃圾系统是由传感器、PLC 和车轮电机构成的，传感器用于发现目标，是自动扫地机的眼睛，采用的是红外线反射型传感器。第二章第二章 自动扫地机概述自动扫地机概述2.12.1 扫地机的概念及用途扫地机的概念及用途2.1.12.1.1 扫地机的概念扫地机的概念自动扫地机具有自动扫地功能，能自动在房间完成高效的扫地任务；可清扫并有自动吸尘功能，都电机控制，已成为智能家居的一部份。word 可复制编辑2.1.22.1.2 扫地机的用途扫地机的用途扫地机器人在现代家庭环境设计的新型地板、地毯清洁用具，使用可充电电池作为电源，集打扫、吸尘功能于一身，适用于写字楼，会议室，家庭等地方。2.22.2 扫地
16、机的分类扫地机的分类2.2.12.2.1 按形状大小分类按形状大小分类（1）立式：呈圆桶形或方形居多，分上、下两部分，上部装有电机，是动力部分，下部为集尘箱。（2）卧室：长方形或车型状，有前后两部分，前部为集尘箱，后部为电机部分。（3）便捷式，它一般有五种形式1）肩式：体积较小，使用时背在肩上，小功率输出。2)杆式：形状似杆，上端为把手，下端为吸嘴，小功率输出。3）手提式：体积更小，可直接握在手中使用，小功率输出通常用干或畜电池做电源。4）微型式：多用电池供电，体积更小，多用于清洁衣物、仪器等，微功率。5)无绳式：吸尘器拖着长长的电线，极易纠缠不清。倘若是无绳式的吸尘器，则可以避免上述情况的发
17、生。2.2.22.2.2 按功能分类按功能分类按功能大致有一下种：干式、干湿两用式、地毯式及打蜡吸尘式。干式吸尘器就是上面介绍的几种吸尘器。干湿两用式吸尘器具有与干式吸尘器相同的性能和用途，此外还能吸取肥皂之类的液体或多水性泡沫污物。地毯式主要用于地毯的清洁。打蜡式吸力较差，主要以打蜡为主。2.2.32.2.3 按电器安全分类按电器安全分类（1）I 类吸尘器，额定电压超过 42 伏，只有基本绝缘。（2）II 类吸尘器，额定电压超过42 伏，全部为双重绝缘，当基本绝缘破坏时，还有一层补充绝缘作用。word 可复制编辑（3）III 类吸尘器，额定电压低于 42 伏，避免了触电危险。第三章第三章 扫
18、地机的结构设计扫地机的结构设计3.13.1 外观设计外观设计因为是试制第一个样板的缘故，暂不考虑专门设计机器人的外壳，以避免制造外壳模具产生的昂贵费用，而是临时采用了类似于的箱子作为机器人的外壳，这是因为其容积大小适宜、外观时尚多样，造型也颇符合轮式机器人的设计理念。如图3.23.2 运动及控制单元设计运动及控制单元设计3.2.13.2.1 运动部分的基本结构运动部分的基本结构图 2 是机器人的底部工艺示意图图中：吸尘口用于吸入灰尘，左右两个带减速器的直流电动机分别直接驱动两个车轮转动，这是运动的来源，通过分别控制两个电机的“得电”与“断电”可实现运动的各种效果，例如S 型形轨迹或者螺旋形运动
19、轨迹。直流减速电动机的安装尺寸如图2 所示。电机的状态与运动轨迹关系如下表 1 所示：左电机状态左电机状态正转反转停正转正转右电机状态右电机状态正转反转正转停反转机器人运动效果机器人运动效果直线前进直线后退左转弯右转弯原地顺时针旋转控制说明控制说明用同样型号的减速电机、同样直径的车轮、相同的一组电机电压来保证左右车轮的一致性，从而保证直线运动改变电机“得电”的时间可以控制转动的角度，或者对车轮的光电编码盘反射的脉冲进行计数来确定转动角度改变电机“得电”的时间可以控制旋转的圈数，或者对车轮的光电编码盘反射的脉反转正转原地逆时针旋转表 1运动控制表冲进行计数来确定旋转圈数word 可复制编辑3.2
20、.23.2.2 车轮的设计车轮的设计3.2.2.13.2.2.1 左右车轮的大小和结构左右车轮的大小和结构后面的万向轮是从动轮，其安装尺寸采用三轮式结构而不采用四轮式结构，是为了保证在不平整的地面行走时，左右两个驱动轮始终是一直着地的。图 3.1 车轮外形word 可复制编辑3.2.2.23.2.2.2 车轮的尺寸车轮的尺寸图 3.2 车轮各尺寸 1图 3.3 车轮各尺寸 2word 可复制编辑3.2.2.33.2.2.3 总体图总体图图 3.4 设计图致致谢谢在毕业设计即将结束之际，特向在整个毕业设计期间给予我悉心指导的老师表示衷心的感谢！在这四个多月来，老师不厌其烦的向我讲解设计的难点和关
21、键点，她深入浅出的讲解使我能够很快的理解它们。陈老师在方案论证、图的审核和具体设计过程中给予了很大的支持和帮助，并且提出了许多宝贵的意见，使我受益良多。老师还恰到好处的把握了讲解的细致程度，使我既能弄通问题又有着充分的个人独立思考的空间。陈老师以开阔的视野，渊博的知识，严谨的治学态度，敏锐的思维和对新研究方向非凡的洞察力使我受益匪浅。同时老师的指导也为我今后所从事的工作奠定了良好的基础。在此，谨向老师表示最诚挚的感谢和最崇高的敬意!感谢所有曾给予我关心、支持和帮助的人们!word 可复制编辑参考文献参考文献1Haugen E BProbabolitic Mechanical DesignMJo
22、hn Wiley&Sons,19802PangZhicheng Theory,holographicphotoelasticexperimentandapplication of elastohydrostatic lubricatonJ.WEAR,1991,146(1)3耿洪滨新编工程材料M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20004何正文，徐渝运筹学：（下册）M 北京：清华大学出版社，20055张琛直流无刷电动机原理及应用M北京机械工业出版社，2004.6刘品刘丽华主编M互换性与测量技术基础：第2 版M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20017徐灏机械设计手册M北京：机械工业出版社，20008冯辛安机械制造装备设计M北京：机械工业出版社，20029王丽洁，吴佩年主编画法几何及机械制图M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1993.10赵经文，王铎理论力学：（下册）M上海高等教育出版社，1997 11王从曾材料性能学M北京：北京工业大学出版社，200112王连明机械课程设计手册M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996word 可复制编辑