自動(dòng)清掃機(jī)器人的設(shè)計(jì)答辯稿

,自動(dòng)清掃機(jī)器人的設(shè)計(jì),答辯學(xué)生：,課題意義,第一點(diǎn),全球人口銳減、老齡化程度加劇、勞動(dòng)力成本逐步上升；,第二點(diǎn),社會(huì)節(jié)奏加快，人類思想擺脫無(wú)趣重復(fù)的體力勞動(dòng)；,第三點(diǎn),提高勞動(dòng)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。,研究?jī)?nèi)容,1.,自動(dòng)清掃機(jī)器人的工作原理和流程；,2.,自動(dòng)清掃機(jī)器人的整機(jī)方案；,3.,自動(dòng)清掃機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)；,4.,自動(dòng)清掃機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；,工作原理,驅(qū)動(dòng)工作原理：電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)進(jìn)而控制動(dòng)力輪運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)。,清掃工作原理：機(jī)器人側(cè)前方安裝兩個(gè)邊刷，旋轉(zhuǎn)的邊刷將垃圾清理至滾動(dòng)主刷的工作范圍內(nèi)，主刷通過(guò)齒輪傳動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)空氣高速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)部。,工作原理,工作流程,第一點(diǎn),通過(guò)鍵盤或者遙控器啟動(dòng)機(jī)器人，開(kāi)始清掃工作；,第二點(diǎn),機(jī)器人工作時(shí)，清掃系統(tǒng)開(kāi)始清掃工作，吸塵系統(tǒng)開(kāi)始吸掃；,第三點(diǎn),控制系統(tǒng)傳感模塊采集外部信息，處理器分析和決策行走路線，行走方向控制動(dòng)力輪差速調(diào)節(jié)。,整機(jī)方案設(shè)計(jì),整機(jī)設(shè)計(jì),1.,整機(jī)采用成本低廉且經(jīng)久耐用的塑料作為材料，并進(jìn)行噴漆噴塑處理；,2.,為了避免與障礙物產(chǎn)生棱角碰撞，機(jī)器人外形設(shè)計(jì)則考慮為圓盤形。,整機(jī)方案設(shè)計(jì),機(jī)器人：機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)三大部分。,機(jī)械系統(tǒng),清掃系統(tǒng),機(jī)器人側(cè)前方安裝兩個(gè)邊刷，旋轉(zhuǎn)的邊刷將垃圾清理至滾動(dòng)主刷的工作范圍內(nèi)，主刷在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)空氣高速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而把垃圾掃入垃圾箱中。,機(jī)械系統(tǒng),清掃系統(tǒng),1.,電機(jī)帶動(dòng)斜齒輪,1,，斜齒輪,1,帶動(dòng)斜齒輪,2,，斜齒輪,2,帶動(dòng)斜齒輪,3,，斜齒輪,2,上的軸連接滾刷，實(shí)現(xiàn)垃圾清掃。,2.,電機(jī)帶動(dòng)錐齒輪,1,，錐齒輪,1,帶動(dòng)錐齒輪,2,，錐齒輪,2,帶動(dòng)錐齒輪,3,，錐齒輪,2,上的軸連接滾刷，實(shí)現(xiàn)垃圾清掃。,機(jī)械系統(tǒng),清掃系統(tǒng),3.,電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端連接渦輪，兩個(gè)渦輪的軸上分別連接刷子，從而實(shí)現(xiàn)清掃。,4.,電機(jī)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿兩端連接渦輪，兩個(gè)渦輪分別接皮帶輪，皮帶輪上的軸連接刷子，從而實(shí)現(xiàn)清掃。,機(jī)械系統(tǒng),清掃系統(tǒng)電機(jī),輪子驅(qū)動(dòng)電機(jī)即為無(wú)刷直流電機(jī)，其工作電壓是,10-15V,，最大工作電流,0.84A,，正常工作電流,0.4A,，有專門的換向控制引腳，高低電平控制正反轉(zhuǎn)。該電機(jī)可以由,PWM,信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)用,PWM,控制技術(shù)所謂,PWM,控制技術(shù)，就是通過(guò)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，把直流電壓變成電壓脈沖序列并通過(guò)控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到變壓的目的。,機(jī)械系統(tǒng),吸塵系統(tǒng),風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)垃圾儲(chǔ)藏室內(nèi)的空氣流動(dòng)，又通過(guò)儲(chǔ)藏室內(nèi)的管腔將刷子清掃引起的塵土吸附進(jìn)來(lái)，帶塵土的空氣通過(guò)防塵罩將塵土擋到垃圾儲(chǔ)物室內(nèi)，較干凈的空氣則通過(guò)吸塵室上壁腔的圓孔排帶大氣中去，從而實(shí)現(xiàn)吸塵的目的。,機(jī)械系統(tǒng),吸塵系統(tǒng),吸塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將風(fēng)扇固定在垃圾儲(chǔ)藏室上壁，在風(fēng)扇上罩一個(gè)薄壁腔。在薄壁腔上方開(kāi)一個(gè)圓孔，以便于空氣的排出。在垃圾儲(chǔ)藏室上壁開(kāi)兩個(gè)小長(zhǎng)方孔，在方孔下加上一個(gè)隔塵罩。,機(jī)械系統(tǒng),移動(dòng)系統(tǒng),清潔機(jī)器人重量不是很大，室內(nèi)工作，三點(diǎn)確定一個(gè)平面，三輪結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，重心低，載荷穩(wěn)定且中心位置不發(fā)生變化，則采用三輪結(jié)構(gòu)滿足要求。,機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)采用兩輪驅(qū)動(dòng)，對(duì)稱分布在清掃機(jī)構(gòu)的后方，兩個(gè)輪子和刷子支撐機(jī)體，既節(jié)省材料，又可以使刷子和地面全面的接觸，從而清掃。在機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過(guò)控制行走機(jī)構(gòu)的兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向，進(jìn)而控制兩個(gè)輪子，通過(guò)輪子的前后差速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)體的轉(zhuǎn)彎半徑為,0,。,機(jī)械系統(tǒng),移動(dòng)系統(tǒng),三輪結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置通常有兩種：,（,1,）鉸軸轉(zhuǎn)向式：轉(zhuǎn)向輪裝在轉(zhuǎn)向鉸軸上，轉(zhuǎn)自電機(jī)通過(guò)減速器和機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)控制鉸軸從而控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。,（,2,）同步轉(zhuǎn)向式：在機(jī)器人的左右輪上分別裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制左右輪的速度比實(shí)現(xiàn)車體的轉(zhuǎn)向。,清掃機(jī)器人在控制方式上所以采用差動(dòng)輪轉(zhuǎn)向式合理，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向的精度高，該清掃機(jī)器人采用三輪同步轉(zhuǎn)向式結(jié)構(gòu),。,控制系統(tǒng),總體流程圖,(1),啟動(dòng)清掃機(jī)電源，使各模塊持續(xù)供電。,(2),啟動(dòng)各電路模塊，啟動(dòng)液晶顯示系統(tǒng)，以便顯示清掃機(jī)行進(jìn)速度及運(yùn)行時(shí)間。,(3),當(dāng)接收到前進(jìn)指令時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。,(4),當(dāng)遇到障礙時(shí)啟動(dòng)清掃系統(tǒng)及避障系統(tǒng)，此過(guò)程是整個(gè)清掃系統(tǒng)的關(guān)鍵，此過(guò)程包括清掃命令接收判斷及是否遇到障礙物判斷。,控制系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)流程圖,1.,設(shè)置寄存器、配置,GPIO,、定時(shí)器、,A/D,轉(zhuǎn)換器和外部中斷、啟動(dòng),A/D,轉(zhuǎn)換。,2.,檢測(cè),GPIO,有沒(méi)有啟動(dòng)信號(hào),檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)后,從另一個(gè),GPIO,發(fā)出控制信號(hào)給直流電機(jī)加電。,3.,從,A/D,轉(zhuǎn)換器里讀取電流信號(hào)數(shù)據(jù),再通過(guò)求平均值得到電機(jī)的電流值,;,對(duì)輸出脈沖信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行,FFT,變換,求出基波的頻率，再根據(jù)電機(jī)的具體型號(hào)乘以一個(gè)系數(shù)得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速。,4.,把測(cè)試電流和轉(zhuǎn)速送給液晶顯示系統(tǒng)顯示清掃機(jī)行進(jìn)速度。,5.,啟動(dòng)總線傳輸，把測(cè)試結(jié)果傳輸?shù)絾纹瑱C(jī),以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析。,控制系統(tǒng),清掃流程圖,(1),紅外發(fā)光管發(fā)射紅外光，光波在遇到障礙物后反射，被紅外接收管接收，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電流，放大后輸出模擬電壓，轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)。,(2),接觸傳感器，判斷其是否是清掃。若可清掃則單片機(jī)向清掃電機(jī)發(fā)出清掃指令，執(zhí)行清掃命令，若不可清掃，判斷其為墻角類障礙，此時(shí)累加器累加判斷為墻角的次數(shù)。,(3),判斷墻角累加次數(shù)的奇偶，若為奇數(shù)則通過(guò)控制電機(jī)調(diào)速模塊來(lái)控制左右輪速度，控制清掃機(jī)行進(jìn)方向，使其左后轉(zhuǎn)行進(jìn)。若判斷為偶數(shù)，則使其右后轉(zhuǎn)行進(jìn)。,敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正,TAHNK YOU FOR WATCHING,