机械5

随着社会的进步，家用自主式移动机器人的研究得到了很大的发展。许多应用于军用机器人上的成功技术已经使用于民用机器人中。自动清扫机器人属于服务机器人，世界各国尤其是发达国家正致力于研究开发和广泛运用服务机器人，中国许多高等学府在这方面的研究也取得了不错的成果。如果自动清扫机器人具有优良的性价比，那么这个产品将具有广阔的市场前景。 本文在比较了国内外多种家用机器人产品的基础上，提出家庭清扫机器人整体设计方案。介绍了清扫机器人的各个组成部分，侧重介绍了自动清扫机器人的行走机构部分和吸尘部分。最后通过查阅相关设计手册，并对所设计的自动清扫机器人进行各部分的校核，结果表明能达到家用自动清扫机器人的设计要求。 关键字：清扫机器人；行走机构；吸尘机构；电源。 目录 引言1 1小型自动清扫机器人总体结构的设计4 1.1小型自动清扫机器人行走机构设计4 1.2轮式行走机构4 1.3自动清扫机器人吸尘机构介绍5 1.4自动清扫机器人控制部分6 1.5自动清扫机器人电源部分的选择6 1.6行走机构整体结构7 2确定各部件及零件的结构9 2.1步进电机的选用9 2.2底座11 2.3驱动轮11 2.4涡轮蜗杆12 2.5从动轮15 2.6轴承16 3自动清扫机器人吸尘机构设计18 3.1吸尘机构整体设计。 18 3.2吸尘机构重要零件设计19 3.2.1电动机的选择19 3.2.2同步带传动机构设计19 3.2.3滚动轴承23 3.2.4轴设计24 3.2.5万向轮中轴工艺28 4小结30 谢辞31 参考文献32 1小型自动清扫机器人总体结构的设计 设计的自动清扫机器人总体结构由四大部分组成：行走机构、吸尘机构、控制部分和电源部分。 1.1小型自动清扫机器人行走机构设计 自动清扫机器人的移动方式有很多种，主要有轮式的、履带式的。履带式行走机构称为无限轨道方式，其最大特征是将圆环状得无限轨道履带卷绕在多个车轮上，使车轮不直接与路面接触。最适合有故障或凹凸不平、车轮行走困难的环境，它设计困难，增加工艺性，造价要高很多。本设计环境是家庭平坦的地面，所以不考虑用履带式行走机构。根据当今比较成熟的车轮移动方式，本文决定采用轮式结构。 1.2轮式行走机构 轮式行走自由，灵活，是最简单的行走方式，适合于平坦且没有故障物的环境。机器人的运功控制中要求具备三个参数，坐标和方向角，两个轮机器人只是有两个主动轮，因此是不完全约束，两个驱动轮最好是设计成前后对称的方案。在两驱动轮机器人中，车体有四点支撑，其中左右各一个驱动轮，前后各有一个辅助的万向轮，车体也可以有三个点支撑，其中只有一个辅助支撑轮。四点支撑可以将左右主动轮配置在机器人的中轴线，这样重心容易掌握。如果旋转半径为0的时候，因为绕着车体的中心点旋转，所以这对于在狭窄的地方能改变方向。 考虑到机器人的重量和成本问题，本设计采用四轮车结构。四轮结构中中间左右两轮分别驱动,前后的万向轮为随动方式，从而满足转向要求。通过中间的两个步进电机带动涡轮蜗杆运动，再进一步将运动传递到车轮。由于步进电机是通过改变输入不同的脉冲频率来调速的，因此，对两个步进电机输入不同的脉冲频率，就可以使得两个驱动轮获得不同的速度，从而使机器人实现直线前进、后退和转弯等功能。行走机构本体采用铝合金型材料制作，以尽可能减轻其重量。外形采用圆筒形，以免在屋子里行走时碰坏其他物品。也避免机器人自身受损，行走机构原理示意图如图2所示。