掃地機(jī)器人設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 掃地機(jī)器人的設(shè)計 學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 11 指導(dǎo)教師 職稱 講師 2015 年 4 月 27 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 掃地機(jī)器人的 設(shè)計 專 業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 摘要： 機(jī)器人是一種能夠模仿人類動作的機(jī)器，它可以完成許多對人類來說危險且單調(diào)的工作，機(jī)器人讓人類從繁重、單調(diào)的工作中解脫出來。它們從事固定而有規(guī)律的工作，例如工業(yè)生產(chǎn)中的焊接、噴漆等等。 本文主要設(shè)計的是掃地機(jī)器人的設(shè)計，該機(jī)器人采用統(tǒng)一動作、協(xié)調(diào)控制的原則，通過電機(jī)帶動動力輪實現(xiàn)掃地 機(jī)器人的運動，通過中控系統(tǒng)的控制來實現(xiàn)掃地機(jī)器人的動作，由于是中控系統(tǒng)控制，所以控制靈活，多樣。通過控制器來控制機(jī)器人的動作，實現(xiàn)該機(jī)器人清掃、除塵的功能。 關(guān)鍵詞： 掃地機(jī)器人；控制；結(jié)構(gòu)；清掃 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 of of to as to of by of to to a of in by to so of on is to s of on to of as is on a 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 I 目 錄 緒論 ...................................................................... 1 1. 機(jī)器人簡史 ............................................................. 3 2. 應(yīng)用機(jī)器人的意義 ....................................................... 6 3. 本課題研究的內(nèi)容 ....................................................... 9 4. 掃地機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .......................................... 12 地機(jī)器人的總體方案圖 ............................................ 12 地機(jī)器人的工作原理 .............................................. 12 5. 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ........................................................ 18 .................................................... 20 ............................................... 20 .............................................. 20 地機(jī)器人的清掃模式 ........................................ 20 能導(dǎo)航系統(tǒng) ................................................ 20 輪的強(qiáng)度校核 .................................................... 20 地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng) .......................................... 20 6. 掃地機(jī)器人的三維建模 .................................................. 21 力輪的三維建模 .................................................. 21 向輪的三維建模 .................................................. 22 刷的三維建模 .................................................... 23 地機(jī)器人的三維建模 .............................................. 22 7. 三維軟件設(shè)計總結(jié) ...................................................... 22 結(jié)論 ..................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ................................................................. 26 致謝 ..................................................................... 27 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成 本，對國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點之一。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機(jī)械 一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝 、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機(jī)械、物料搬運機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用等 過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造、 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 械運用和維修等。 機(jī)器人 是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。 機(jī)器人 的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。 機(jī)器人作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機(jī)器人 是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn) 代生產(chǎn)過程中， 機(jī)器人 被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā) 展 起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了 機(jī)器人 的發(fā)展，使得 機(jī)器人 能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。 機(jī)器人 雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此， 機(jī)器人 已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。 機(jī)器人 技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣氣技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 機(jī)器人 是一種能自動化定位控制并 可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多自由度，可用來搬運物體以 及可以 在各個不同環(huán)境中工作 。 1 機(jī)器人簡史 現(xiàn)代機(jī)器人起源于 20 世紀(jì) 50 年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。 機(jī)器人首先是從美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)器人。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962 年，美國機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)器人。商名為 萬能自動 )。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用氣驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)器人就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ ,專門生產(chǎn)機(jī)器人。 1962 年，美國機(jī)械鑄造公司也試驗成功一種叫 器人，原意是靈 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 搬運。該機(jī)器人的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用氣驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)器人出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外機(jī)器人發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年，美國 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制 一種機(jī)器人，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于± 1 毫米。 美國還十分注意提高機(jī)器人的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如 司建立了 8 年機(jī)器人試驗臺，進(jìn)行各種性能的試驗。準(zhǔn)備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由 400 小時提高到 1500 小時，精度可提高到± 米。 德國機(jī)器制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機(jī)器人，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國 司還生產(chǎn)一種 點焊機(jī)器人，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士 司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)器人，采用示教方法編制程序。 瑞典安莎公司采用機(jī)器人清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。 日本是機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969 年從美國引進(jìn)二種典型機(jī)器人后，大力研究機(jī)器人的研究。據(jù)報道， 1976 年從事機(jī)器人的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá) 50 多個。 1979 年 120 多個大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)器人的研究費用 42%。 1979 年日本機(jī)器人的產(chǎn)值達(dá) 443 億日元，產(chǎn)量為 14535 臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá) 222 億日元，是 1978 年的二 倍。具有記憶功能的機(jī)器人產(chǎn)值約為 67 億日元，比 1978 年增長 50%。智能機(jī)器人約為 17 億日元，為 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，機(jī)器人累計產(chǎn)量達(dá) 56900 臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50%～ 60%的速度增長。使用機(jī)器人最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計到 1990 年將有 55 萬機(jī)器人在工作。 第二代機(jī)器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)器人具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)器人。 第 三代機(jī)器人（機(jī)器人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 V 柔性制造單元 (重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)器人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。 2 應(yīng)用機(jī)器人的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人也越來越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢 驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)器人的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機(jī)器人有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)器人即可部分或全部代替人安全的完成 作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)器人代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)器人可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機(jī)器人，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)器人，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。 各類機(jī)器人的圖形分別如下所示： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用 掃地機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計過程中，了解掃地機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。 本文的設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計一種掃地機(jī)器人，該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)清掃，交叉清掃，床底清掃，防撞等等多種功能，其研究內(nèi)容包括： （ 1）功能分析與方案設(shè)計； （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型； （ 3）控制系統(tǒng)設(shè)計。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 掃地機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計 地機(jī) 器人的總體方案圖 本次設(shè)計的 掃地機(jī)器人 采取的方案是：在機(jī)器人的兩側(cè)各布置一組毛刷，成對稱分布，通過電動機(jī)通過傘齒輪傳動控制動力輪轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)機(jī)器人的移動動作。根據(jù)控制方法的不同，機(jī)器人的轉(zhuǎn)速或者方向也有所不同。整機(jī)采用成本低廉且經(jīng)久耐用的塑料作為材料，經(jīng)過噴漆噴塑處理后在外觀上面得到了一定的保證。其具體方案布局圖如下： 地機(jī)器人的工作原理 本次設(shè)計的掃地機(jī)器人的工作原理為：通過電動機(jī)通過傘齒輪傳動控制動力輪轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)機(jī)器人的移動動作，根據(jù)控制方法的不同，機(jī)器人的轉(zhuǎn)速或者方向也有所不同。1、 清掃模式：隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點清掃、預(yù)約清掃等相結(jié)合，實現(xiàn)全方位立體清掃； 2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)：實現(xiàn)對房間地形的重構(gòu)，自動規(guī)劃清掃路線； 3、智能安全監(jiān)控：防撞，防跌落，防纏繞，電池電量監(jiān)測； 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 、創(chuàng)新功能：灰塵量識別，實現(xiàn)床底清掃，手機(jī)遙控模式，尖端氣流濾塵 技術(shù)，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測與提醒； 5、其他基礎(chǔ)功能：自動返回并充電，灰塵盒安裝檢查，灰塵盒容量探測 5 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 機(jī)的選型計算 已知整個掃地機(jī)器人中 零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?10圍為 5000力輪轉(zhuǎn)速為 1~2r/： 0 01010 ???? ??? 具體的電機(jī)設(shè)計計算如下 : N= ?＝ W) G－電機(jī)的負(fù)載 ? －傳動效率，取 以根據(jù) N＝ n＝ 1500r/ 0112查 0112。 輪的設(shè)計計算 1初步計算 （ 1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用 40質(zhì)），硬度 24186均取為 280齒輪用 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 22986均取為 240齒輪精度為 7級。 （ 2）節(jié)錐角的計算 1?i （ '''1 o tc o t ???? a （ ''''''''2 54676706222290 ??? ???? （ 由文獻(xiàn) [2]表 3314 ?? 可知， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 X 6'2222c o i n 12c o ss i 12m i n ???? ? oa （ 式中， ?1?? 取小齒輪齒數(shù) 301 ?z ， ??? （ 取大齒輪齒數(shù) 502 ?z 。 （ 3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 12?m （ （ 4）齒輪分度圓的直徑 360301211 ???? （ 600501222 ???? （ （ 5）錐 距 ???????????????????????????? （ （ 6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻(xiàn) [3]表 910? 可知， 齒頂高 12121* ???? aa （ 齒頂圓直徑 382062222co ''111 ??????? ??aa （ 610546767co ''222 ??????? ??aa （ 齒根高 ? ? ? ? ?????? af （ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 輪基圓直徑 ? ? ? ? ????? Rm （ ? ? ? ? 5 2 ????? Rm （ （ 7）齒寬 由文獻(xiàn) [2]表 3314 ?? 可知，， ??? ? （ （ 8）節(jié)圓周速度 311 ?? ????? m/s （ 地機(jī)器人的功能概述 本次設(shè)計的掃地機(jī)器人，主要具有如下功能： 1、清掃模式：隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點清掃、預(yù)約清掃等相結(jié)合，實現(xiàn)全方位立體清掃； 2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)：實現(xiàn)對房間地形的重構(gòu)，自動規(guī)劃清掃路線； 3、智能安全監(jiān)控：防撞，防跌落，防纏繞，電池電量監(jiān)測； 4、創(chuàng)新功能：灰塵量識別，實現(xiàn)床底清掃，手機(jī)遙控模式，尖端氣流濾塵技術(shù)，室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測與提醒； 5、其 他基礎(chǔ)功能：自動返回并充電，灰塵盒安裝檢查，灰塵盒容量探測。 地機(jī)器人的清掃模式 清掃模式包括隨機(jī)清掃、螺旋式清掃、交叉清掃、沿邊清掃、定點清掃、預(yù)約清掃等。 隨機(jī)清掃是指根據(jù)地面狀況在其他幾種清掃模式之中進(jìn)行切換；螺旋式清掃是指繞圈清掃的模式； 交叉清掃是指在不同的區(qū)域之間交叉穿梭來清掃，也可以稱為 Z 字形清掃； 沿邊清掃是沿著房間的邊界進(jìn)行清掃； 定點清掃是指在指定的位置小范圍內(nèi)清掃； 預(yù)約清掃是指每天在指定的時間自動清掃，可以預(yù)約一次和一周內(nèi)任意預(yù)約清掃時間，可以放心上班和出差，也可以自動 打掃。 能導(dǎo)航系統(tǒng) 掃地機(jī)器人的智能導(dǎo)航實質(zhì)就是路徑自動規(guī)劃。掃地機(jī)器人路徑自動規(guī)劃有兩種方法：：隨機(jī)式全區(qū)域覆蓋和規(guī)劃式全區(qū)域覆蓋。隨機(jī)式全區(qū)域覆蓋方法控 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 需要很多的硬件，軟件編程也簡單，易于實現(xiàn)。但其缺點是移動機(jī)器人運行軌跡重復(fù)性較大，且運行軌跡不能較快地、充分地覆蓋整個區(qū)域，這種路徑規(guī)劃只考慮完成任務(wù)，沒有考慮到時間消耗和能量消耗情況，因此選擇規(guī)劃式全區(qū)域覆蓋方法。此設(shè)計中選擇往返式路徑規(guī)劃方法。往返式路徑規(guī)劃清掃路徑的規(guī)則為當(dāng)掃地機(jī)器人置于室內(nèi)時，可通過超聲波測距傳感器的信息來 判斷它放置于墻邊還是房屋中間。在房屋中間，則先設(shè)為它沿某一方向運動到靠近墻邊的某一點。機(jī)器入就可從墻邊的某一點開始，按順時針方向繞墻運動一周，先對室內(nèi)墻邊地面進(jìn)行一次預(yù)清掃。掃地機(jī)器人在繞完一圈后再向左或向右行走到墻壁的最左端或者最右端，以此來作為它清擋路徑的起始點，也即絕對坐標(biāo)的原點。 先假設(shè)室內(nèi)只有一個孤立的障礙物，以房屋左下角 O 點為起始點。開始清掃時，從 O 點勢始沿 Y 軸正方向清掃，遇到墻壁時向右原地旋轉(zhuǎn) 90o，向 X 軸正方向移動一個車身后再向右旋轉(zhuǎn) 90o，沿 Y 軸負(fù)方向清掃，以此往復(fù)運動。當(dāng)遇到障礙物時，則 按下面的方法進(jìn)行規(guī)劃和避障：當(dāng)清潔機(jī)器人運動到障礙物的最左邊點時，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)和驅(qū)動輪光柵的脈沖數(shù)計算出最左邊點的坐標(biāo)。然后根據(jù)超聲波測距傳感器收到的信息沿著障礙物邊緣行進(jìn)相當(dāng)于 X 軸方向一個車身的距離，再原地旋轉(zhuǎn)到 Y 軸負(fù)方向，沿 Y 軸負(fù)方向繼續(xù)清掃，這樣一直往返清掃，當(dāng)掃地機(jī)器人在沿障礙物邊緣清掃時超聲波傳感器突然收不到信號即到達(dá)了障礙物的最右端點，掃地機(jī)器人將原地一直向左旋轉(zhuǎn)直到超聲波傳感器再次收到信號為止，然后沿障礙物的上邊沿行進(jìn)到障礙物的最左端點，再沿 Y 軸方向進(jìn)行往返清掃，行進(jìn)路徑和障礙物下邊沿 的行進(jìn)路徑類似。這樣就可以在清掃過程中自動避開障礙物。 輪的強(qiáng)度校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （ 1）接觸應(yīng)力的計算 由文獻(xiàn) [4]表 395? 可知，齒面接觸應(yīng)力計算公式，即 22211 ???? ??（ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 計算載荷系數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn) [4]表 25? 可知，取 1?平均分度圓直徑 ? ? ? ? ????? Rm 平均分度圓圓周速度 00 0 00 0 11 ????? m/s 由文獻(xiàn) [4] 圖 45? （ a）可知，按 ??zv m，得 K； 由文獻(xiàn) [4] 圖 75? （ b）可知，按 ?輪懸臂布置， K； 由文獻(xiàn) [4]表 45? 可知， K； ??????? A② 由文獻(xiàn) [1]表 610? 可知，彈性系數(shù) Z ； ③ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) i ss i ???計算得， ? ? ??????????? 1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力 由文獻(xiàn) [4] 表 285? 可知，許用接觸應(yīng)力計算公式，即 m ? （ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 6001H? 最小安全系數(shù) ③由文獻(xiàn) [1， 10知，計算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 811 ???????? 1] 圖 10得接觸疲勞壽命系數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 尺寸系數(shù) 1?⑤工作硬化系數(shù)，按 0 13 ??? H B ⑥潤滑油膜影響系 數(shù)， ????? 3）由于 ? 安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （ 1）齒根應(yīng)力的計算 由文獻(xiàn) [4]表 555? 可知，彎曲應(yīng)力計算公式，即 ???? )??（ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 由文獻(xiàn) [1]表 510? 可知， ? ② 由文獻(xiàn) [1]表 510? 可知， ? 計算得， ? ? 51 ????????????F? 2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力 由文獻(xiàn) [4]表 315? 可知，齒根許用應(yīng)力計算公式，即 ? （ 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①彎曲疲勞極限 300F? 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 彎曲疲勞壽命系數(shù) 曲疲勞的尺寸系數(shù) Y 計算得， M P 3001 ??????（ 3） 由于 F? ? ? F? 安全。 地機(jī)器人的智能控制系統(tǒng) 掃地機(jī)器人在工作過程中難免遇到各種障礙物，如果不及時躲避障礙物，將影響掃地機(jī)器人正常工作。因此在掃地機(jī)器人內(nèi)部安裝三個超聲波測距傳 感器，用來檢測掃地機(jī)器人行進(jìn)路線上是否有障礙物。超聲波測距傳感器安裝位置如下圖所示。 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會產(chǎn)生反射現(xiàn)象。利用這一特性，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔，從而達(dá)到測量距離的作用。避障功能的實現(xiàn)正是利用了這一超聲波測距的原理。超聲波傳感器測距原理如圖所示。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 聲波傳感器接收到反射信號，檢測出前方有障礙物時，向控制器發(fā)出信號， 控制器控制掃地機(jī)器人轉(zhuǎn)向，躲避障礙物，根據(jù)信號的幅值大小，也可以初步確 定障礙 物的大小。選用超聲波測距傳感器，實現(xiàn)非接觸式測量，避免與家具等物 品發(fā)生碰撞，從而避免損壞相應(yīng)物品。為了防止掃地機(jī)器人遇到臺階時跌落，在掃地機(jī)器人背面安裝 3個防跌落傳感器。防跌落傳感器安裝位置如閃圖所示。防跌落傳感器利用超聲波進(jìn)行測距。當(dāng)掃地機(jī)器人行進(jìn)至臺階邊緣時，防跌落傳感器利用超聲波測得掃地機(jī)器人與地面之間的距離超過限定值，向控制器發(fā)送信號，控制器控制掃地機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)向，改變掃地機(jī)器人行進(jìn)方向，從而實現(xiàn)防止跌落的目的。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 掃地機(jī)器人的三維建模 力輪的三維建模 向輪的三維建模 刷的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 地機(jī)器人的三維建模 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 三維軟件設(shè)計總結(jié) 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進(jìn)度，本文所設(shè)計的是 20噸掃地機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué) 知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 通過此次設(shè)計，又一次提升了運用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗，總結(jié)為一下幾點。 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時 必須通過配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機(jī)應(yīng)變，運用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大 的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因為一旦設(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實線，這才是高效作圖的重中之重。進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析 ，搞清零件是由那幾個特征組成，明確各個特征的形狀，他們之間的相對位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個復(fù)雜的零件，可能是許多個簡單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實體零件，但其造型過程及實體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實體模型的應(yīng)用。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個特征相交時出 現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個草繪平面，這很關(guān)鍵，這個平面決定了往后建模的所用到的命令，簡單的說，一個圓柱可以作一個圓形然后拉伸，也可以作一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時間，提高效率，經(jīng)常會用到鏡向特征命令。 一張完整的工程圖應(yīng)具備以下 4 方面的內(nèi)容。 一組視圖：用一 組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）確、完整、清晰地表達(dá)零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。 尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置 技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。 標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號等內(nèi)容。 單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建 件對話框，雙擊該對話框中得裝配體選項，即可進(jìn)入裝配體工作模式。 調(diào)入第一個零件模型并放置在裝配體的原點處，即零件原點與裝配體原點重合。調(diào)入 一個與第一個零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項進(jìn)行零件操作。 結(jié) 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進(jìn)度，本文所設(shè)計的是掃地機(jī)器人的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研， 不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2] 黃長藝 掃地機(jī)器人操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 3] 周宏甫 掃地機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 掃地機(jī)器人工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美 麟 機(jī)械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社， 7] 張遼遠(yuǎn) . 掃地機(jī)器人的設(shè)計與實現(xiàn) . 機(jī)械工業(yè)出版社， 8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) . 掃地機(jī)器人原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， 14] 劉延俊 機(jī)械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 掃地機(jī)器人的逆向設(shè)計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社， 17] 陳鐵鳴 掃地機(jī)器人的創(chuàng)新 . 高等教育出版社， 18] 孫靖民 機(jī)械工業(yè)出版社， 19] 王勇領(lǐng) 北京 :清華大學(xué)出版社， 20]of a 謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的 做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的掃地機(jī)器人的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經(jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更 重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。