（图纸+论文）家用清扫机器人的结构设计（全套完整）

另种叫“路径地图模式”，机器人按照内装的路径地图行驶，机器人可存幅地图，并可利用卡作为外存，在该模式下机器人不会避障，仅适用于需要反复擦洗的指定地段。

东日本铁路公司和东芝公司联合研制的用于座椅布局简单的列车内部地面清洗的机器人，其体积小重量轻易于出入车厢及在车厢之间，运动感知系统采用超声波距离传感器和光学接触式的接近传感器，机器人采用推算定位法，利用编码器中的数据，保持自己的位置和路径，若探测到错误位置，机器人会通过距离传感器自动修正。

高级的列车地面清洗包括扫除垃圾喷洒清洗液擦洗回收污水用清水冲洗和给地面打蜡六个步骤，日本静甲株式会社的清水工厂开发出种自动清扫机器人，可用于各种工厂的清扫工作这个吸尘器是个封闭系统，既无外部气体吸入，也无机内气体排除，所以就无需滤尘器集尘袋排气管等附件。

其原理是利用附壁效应去形成利亚涡流气体，最后将沉渣截留于吸尘器内的涡流腔内，在英国公司最近推出的型智能吸尘器就采用的了这种技术。

.电源技术移动电源在吸尘机器人中的地位十分重要，可以说是它的生命源。

移动电源需要同时满足吸尘机器人的多种能源需要，如为移动机构提供动力，为控制电路提供稳定的电压和为吸尘操作模块提供能源等。

在这领域，般采用化学电池作为移动电源。

理想的电源应该能够在放电过程中保持恒定的电压，内阻小以便快速放电，可充电以及成本低等，但实际上没有种电池可同时具备上述优点，这就要求设计人员选择种合适的电池，尽可能增加吸尘机器人的不间断工作时间。

第三章清洁机器人的机械设计.机械结构组成和工作原理本课题要研制结构小巧灵活，控制简单易于实现，初步完成自主移动自动避障和路径规划任务的清洁机器人。

整个清洁机器人由机械部分和控制系统两大部分组成。

机械部分包括高强度塑料底盘外壳两个驱动轮和个随动轮。

它们是吸尘点击清洁刷电池以及控制系统的载体。

机器人整体外观，如图所示机械结构组成本清洁机器人的结构如图所示。

主要包括以下几部分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。

壳体前端和侧面装有红外开关作为碰撞检测传感器。

底面的个红外开关作为台阶检测传感器，防止跌落。

驱动轮上装有光电编码盘可以对轮速进行检测和控制实现定位和路径规划。

同时还扩展了超声波传感器，用于精确定位的需要。

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。

吸尘机构。

旨在强大的吸力将灰尘吸入灰尘储存箱中。

境的变化。

通常采用的传感器分为内部传感器和外部传感器。

其中内部传感器有编码器线加速度计陀螺仪磁罗盘等。

其中编码器用于确定当前机器人的位置，线加速度计获取线加速度信息，进而得到线加速度和位置信息陀螺仪测量移动机器人的角度角速度角加速度以得到机器人的姿态角运动方向和转动时运动方向的改变等绝对航向信息。

外部传感器有视觉传感器超声波传感器红外传感器接触很接近传感器。

视觉传感器采用摄像机进行机器人的视觉导航与定位目标识别和地图构造等超声波传感器测量机器人工作环境中障碍物的距离信息和地图构造等。

红外线传感器大多采用红外接近开关来探测机器人工作环境中的障碍物以及避免碰撞。

接触和接近觉传感器多用于避碰规划。

.路径规划技术吸尘机器人的路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息，按照种优化指标，在起始点和目标点规划出条与环境障碍无碰撞的路径，并且实现所需清扫区域的合理完全路径覆盖。

机器人路径规划研究始于世纪年代，目前对这问题研究仍旧十分活跃。

其主要研究内容按机器人工作环境不同可分为静态结构化环境动态已知环境动态不确定环境，按机器人获取环境信息的方式不同可以分为基于模型的路径规划和给予传感器的路径规划对运动规划问题，目前有具体的解析算法。

但由于解析算法牵涉到复杂的椭圆积分问题，实现起来依然具有相当的难度。

根据机器人对环境信息知道的程度不同，可分为为两种类型环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未知或部分未知，通过传感器在线地对机器人的工作环境进行探测，以获取障碍物的位置形状和尺寸等信息的局部路径规划。

全局路径规划包括环境建模和路径搜索策略两个子问题。

其中环境建模的主要方法有可视图法自由空间法和栅格法等。

.吸尘技术真空吸尘器是由高速旋转的风扇在机体自形成真空从而产生强大的气流，将尘埃和垃圾通过吸口吸入机体内的滤尘袋内。

吸尘系统包括滤尘器集尘袋排气管以及其他些附件。

其吸尘能力取决于风机的转速大小。

最近，澳大利亚公司又开发出采用新原理的气流滤尘器。

.的实际家庭环境中，工作分钟可以达到以上的覆盖率。

更大房间的清扫试验还没有进行。

目前，系统正在引入机器视觉和全局定位功能，力图在多房间环境下，提高自定位能力智能决策能力以及回归充电效率，最终提高清扫效率。

如图所示图国产保洁机器人保洁机器人是今年在市场上以低价位卖得比较火的款产品，也是国内首个产品化清扫机器人。

它广泛适用于家庭办公和娱乐场所，以及其它些人员不便进入的地方。

能够通过自身的碰撞传感器来实现随机的清扫和碰撞处理，需要人工对其电池进行充电，有三种工作模式可以选择，在启动时伴有音乐声。

电源自主充电技术自主充电也是目前清扫机器人的主要研究问题，当清扫机器人在清扫过程中能够自我感知电量不足时，将暂停清扫作业主动寻找充电站，进行自动充电的能力，也是表现机器人自主认知能力的主要方面。

世纪年代末，热源开发第个自主充电的移动机器人名为，这种机器人具有在神经学研究中想着光线走的行为。

还发明了个可以充电的小橱，橱中有能够发射光束的装置和充电器，并把它当作充电站。

通过光纤束的引导，机器人来到橱前通过接触从而自主充电，这个系统有如下的特征机器人的感知行为感光充电站能够发出机器人可以感知的光束能够对电池和充电器进行具有定准确性地对接。

年大学成功开发出了款可以自动充电的名为的导游机器人。

通过使用导航系统，该机器人能够利用地图自主导航绕越实验室的环境到达充电站，通过充电站上特殊的装置的作用实现自主充电。

因此，当前对自主充电功能的设计研究也有很多。

利用充电基站发出红外线信号，帮助清扫机器人寻找充电站的位置是目前已经研究成熟的方法。

基站对正在工作的清扫机器人两种相对离充电基站远近不同的信号，但当机器人收索不到信号时，会根据已经建立的地图去寻找充电位置，按照相应路径规划去靠近基站，直到收到信号为止。

如德国的凯驰的清扫机器人就利用类似的原理自动充电。

国内的清扫机器人能自动充电的产品较少。

自主研究的成果也有，如哈尔滨工业大学开发的清扫机器人就能自动寻找充电站对接技术，但未见产品上市。

家用，清扫，打扫，机器人，结构设计，毕业设计，全套，图纸，下载近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。

其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。

服务机器人的出现主要有三大原因是劳动力成本的上升二是人类想摆脱枯燥乏味的体力劳动，如清沽家务照顾病人等三是人口的老龄和社会福利制度的完善也为些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。

服务机器人区别于工业机器人的个主要特征就是服务机器人是种适用于具体的方式环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此服务机器人大多数是移动机器人。

自动进行房间地面清洁的自主吸尘式家庭服务机器人，集机械学电子技术传感器技术计算机技术控制技术机器人技术人工智能等诸多学科为体。

自主吸尘机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于世纪年代，到目前为止，已经产生了些概念样机和产品。

吸尘机器人的发展，带动了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术图像和语音识别传感器等相关技术的发展，本次设计的题目家庭清扫机器人就是在这种背景下提出的，其具体设计要求如下设计家庭清洁机器人的工作内容和要求运行机构形式滚轮式最高行进速度.高度宽度清洁方式扫刷吸尘次充电连续工作时间.小时具有自动路径规划避障功能具有自动充电装置.国内外相关产品研究地面清洁机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者其研究始于世纪年代，到目前为止已经产生了些概念样机和产品，吸尘机器人的发展带动了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术图像和语音识别传感器等相关技术的发展。

现结合国内外的文献将清扫机器人及其自动充电技术的发展现状阐述如下国外产品研究状况对于机器人大家可能不会太陌生，工业机器人在很多领域都得到了比较广泛的应用，但是对于家庭机器人我们所了解的却相当的少而日本欧美等国家的研究则比较领先，在些发达国家，早已开始采用服务机器人的清扫工作，有的都已经投入市场，在实际中投入使用。

是世界上第台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人，如图所示，它有光电传感器和芯片控制，当遇到障碍时，会随机改变个角度，然后继续直走，直到遇到新的障碍物，内置了四种清洁程序，保证在退到不同污渍的地面时，可以调整其清洁程序，通过传感器对于地板污渍的判断，选择合适的应用程序，内置光敏传感器确保在遇到楼梯与台阶时能够自动避让不会掉落。

扁平的设计使其能够清洁床，沙发，茶几等家具的下部位置，其相应的充电站有红外发射工作时问设定工作模式选择充电垃圾处理五个功能。

充电站直发射红外定位和导航信号来指示机器人回到充电站完成充电和垃圾处理的任务，同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作。

如图所示世纪年代初，美国就推出了地面清洁机器人，该机器人采用超声波传感器检测障碍物，并配有高精度激光导航系统。

年月清洁机器人在美国面世，它重约，直径为英寸，具有高度自主能力，可以游走于房间各家具缝隙间，灵巧完成清扫工作，据说这是将用于军事的“躲避地雷的移动技术”应用到了吸尘器上，的动作有自动迟缓但它却能稳定安全地完成任务，由于能够在完成任务后自动切断电源，所以可以在外出期间让在家进行清扫，如图所示图美国清扫机器人年月日瑞典的拉克斯电子公司与日本东芝公司共同开发的清洁机器人“特里洛巴伊特”上市销售，“特里洛洛伊特”主要由清扫机器和超声波传感器构成，在工作时可避开室内摆放的各种家具用品，只要家庭主妇领着它搞过次清扫后，它便可以按行走过的清扫线路进行自动清扫，这种机器人是充电式的，每次充电可连续工作小时。

瑞典家电制造商伊莱克斯研制生产的清洁机器人小“三叶虫”高直径表面光滑，呈圆形，内置搜索雷达，可以迅速地探测到并避开桌腿玻璃器皿宠物或任何其它障碍物。

旦微处理器识别出这些障碍物，它可重新选择路线，并对整个房间做出重新判断与计算，以保持房问的各个角落都被清扫，在楼梯的台阶等些没有天然障碍物的地方，只要有条磁铁，小“三叶虫”便不会跨越，小“三叶虫”开始启动后体内的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，这样它便能探测出整个房问的格局，计算出清扫整个房问所需的时间，只要接近件障碍物它便会重新设定行进路线，不会漏掉每个角落，电线或地毯的边缘不会被认作是障碍物。

小“三叶虫”的吸刷装置中装只专利设计滑轮，可以越过电线或地毯边缘不被绊住。

电源不足时，小“三叶虫”会自动回到充电卡座自行充电。

如果此时房间还没有清扫完毕，小“三叶虫”还有记忆功能，充好电后自己回到原处继续吸尘如图所示图瑞典伊莱克斯公司清洁机器