单片机的自动清扫机器人设计
目 录
绪论 1
一 、设计的要求及目的 2
（一）设计要求 2
（二）设计目的 2
二 、自动清扫机器人的方案分析与论证 2
（一）自动清扫机器人设计思路 2
（二）自动清扫机器人的方案分析 2
（三）综合方案论证 4
三 、系统的硬件设计 4
(一) 单片机的概述 4
(二)电源及总电路 5
(三)光电漫反射式避障传感器介绍 7
(四)L298N电机驱动模块介绍 9
(五)HC05无线蓝牙串口透传模块介绍 10
(六)网络摄像头介绍 11
四 、控制系统软件设计 12
（一）系统软件设计 12
（二）主程序流程图 12
（一）指令处理图 14
五 、设备状况及解决方法 15
六 、吸尘结构的设计 16
结语 17
参考资料 18
致谢 19
附录1 19
附录2 22
绪论
每当人清扫到房间的一些角落以及床铺下面时，常常会为其难以清理感到烦恼。而且房间角落，橱柜底下常年阴暗，南方的天气又是十分湿润，这些地方简直就成了细菌病毒滋生的温床。为此我在校期间设计出这一款自动清扫机器人来解决这一问题。自动清扫机器人是当今服务型机器人领域一个热门研究方向。自动清扫机器人适用于各类宾馆、酒店、图书馆、办公场所和私人住宅，极大的减轻了人的劳动负担以及劳动强度、有效的提高了扫地清洁的工作效率。本设计立足解决清扫机器人充电安全问题及垃圾自动清理外运问题，在查阅相关资料，深入分析安全充电装置及垃圾清理外运机械、电气设计要求，本文基于51单片机设计一款集无线充电、太阳能充电、安全安保、紫外杀菌、垃圾自动清理外运于一体的自动化设备。实现了对室内垃圾清理与外运工作的自动处理，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景。
一 设计的要求及目的
（一）自动清扫机器的设计要求
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
题及垃圾自动清理外运问题，在查阅相关资料，深入分析安全充电装置及垃圾清理外运机械、电气设计要求，本文基于51单片机设计一款集无线充电、太阳能充电、安全安保、紫外杀菌、垃圾自动清理外运于一体的自动化设备。实现了对室内垃圾清理与外运工作的自动处理，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景。
一 设计的要求及目的
（一）自动清扫机器的设计要求
1、需要一间面积中等及一下、物品摆放相对整齐的房间里，自动清扫机器人能够更据传感器的信号，按照相应的轨迹对房间经行清扫。
2、控制器采用单片机对传感器输入信号进行处理,使其能做出准确判断驱动电机，实现防摔、避障等功能。.
3、在房间的一角安装好蓝牙通讯线接收器，.
4、根据探测仪器探测到的信号控制电机跟踪太阳光线,从而能够通过太阳能电池板给我们的可充电电池充电，提高整套设备的使用时间。
（二）设计目的
自动清扫机器人作为一种新型的服务类机器人，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景，目前市面上出现了各种各样的扫地机器人，虽说外形各异但功能还是比较单一，仅仅局限于满足家庭地面的清洁需求。其在垃圾存储，充电的安全隐患，以及卫生等方面还是存在很多的问题。如果要是能有这样一台集合众多功能于一身的自动清扫机器人诞生的话，他一定具有较好的推广应用价值。
二 自动清扫机器人的方案分析与论证
（一）自动清扫机器人设计思路
1、设计以市场现有家庭清扫机器人为基础，在机器人顶盖部分设计中添加太阳能电池板作为除锂电池之外的第二能源，实现机器人在光线良好室内环境中进行清扫工作的同时进行充电操作，减少返回充电次数，节能环保；
2、设备设计自动垃圾清理外运装置，实现户内环境清扫与垃圾清理外运工作的一体化操作，极大的减轻了人的劳动负担以及劳动强度、有效的提高了扫地清洁的工作效率。3、在机器人充电点的设计中，采用无线充电设计形式，取消外露式充电触点装置，杜绝充电时产生接触火花，消除火灾隐患。
4、在使用者长时间不在家中时，采用无线网络设备监视家中情况，防患盗贼，加增烟雾报警器，及时提醒火灾发生。
（二）自动清扫机器人的方案分析
为了能够比较清晰方便的看出自动清扫机器人在设计思路、功能、以及从经济角度等各个方面是否符合实际。我将几种常用的控制系统应用于自动清扫机器人进行了如下简单地比较。
方案 1：继电器-接触器控制系统
传统的继电器电路，对于我们来说，既通俗易懂，操作又比较容易，其设计成本也相对较低。但从应用于自动清扫机器人系统中来看，继电器系统还是有很大的缺点。在自动清扫机器人系统中，其本身的要求就是轻巧便捷，继电器体形十分占地方，另外在这一系统中只要有一个触点接触不良，整个系统就会瘫痪，而且要找出问题十分困难，维修也是十分烦琐的。另外在对一些传感器的信号处理方面，整个系统对于其变化的控制也是不敏感的。
方案 2：PLC 控制系统
PLC这种控制系统，在经过人们的不懈努力下，功能愈发强大，应用的范围也变得十分宽泛，几乎渗透到了各行各业。以基于PLC控制为核心的控制系统逐渐成为了工业控制当中的理想的控制系统，而从我接触PLC三年以来对他性能的总结：PLC的可靠性十分高，入门简单，有一定电工基础的人来说，上手十分迅速，操作起来也是十分简单的。但是如果说用PLC来作为我们自动清扫机器人的控制系统的话未免就有些大材小用了。虽然也有西门子LOGO等小型的可以用来控制，但是价格实在太高了，考虑到这个产品本身实用性与性价比我也不会选择PLC来作为控制中心。除了PLC以外在通讯和 I/O 数量方便也需要加扩展模块，这样就大大提高了设计成本。
方案 3：工业 PC 机控制系统
PC控制对系统的控制处理要求更高难度更大也不易学习，但是一般而言，PC机的价格相对于其他几个系统而言实在过于昂贵，另外他的体积也是十分的大。而我们的自动清扫机器人设计的初衷就是希望他小巧灵活，所以PC系统与本论文设计特点有很大的冲突，在此不做详细得比较了。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1431.html
绪论 1
一 、设计的要求及目的 2
（一）设计要求 2
（二）设计目的 2
二 、自动清扫机器人的方案分析与论证 2
（一）自动清扫机器人设计思路 2
（二）自动清扫机器人的方案分析 2
（三）综合方案论证 4
三 、系统的硬件设计 4
(一) 单片机的概述 4
(二)电源及总电路 5
(三)光电漫反射式避障传感器介绍 7
(四)L298N电机驱动模块介绍 9
(五)HC05无线蓝牙串口透传模块介绍 10
(六)网络摄像头介绍 11
四 、控制系统软件设计 12
（一）系统软件设计 12
（二）主程序流程图 12
（一）指令处理图 14
五 、设备状况及解决方法 15
六 、吸尘结构的设计 16
结语 17
参考资料 18
致谢 19
附录1 19
附录2 22
绪论
每当人清扫到房间的一些角落以及床铺下面时，常常会为其难以清理感到烦恼。而且房间角落，橱柜底下常年阴暗，南方的天气又是十分湿润，这些地方简直就成了细菌病毒滋生的温床。为此我在校期间设计出这一款自动清扫机器人来解决这一问题。自动清扫机器人是当今服务型机器人领域一个热门研究方向。自动清扫机器人适用于各类宾馆、酒店、图书馆、办公场所和私人住宅，极大的减轻了人的劳动负担以及劳动强度、有效的提高了扫地清洁的工作效率。本设计立足解决清扫机器人充电安全问题及垃圾自动清理外运问题，在查阅相关资料，深入分析安全充电装置及垃圾清理外运机械、电气设计要求，本文基于51单片机设计一款集无线充电、太阳能充电、安全安保、紫外杀菌、垃圾自动清理外运于一体的自动化设备。实现了对室内垃圾清理与外运工作的自动处理，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景。
一 设计的要求及目的
（一）自动清扫机器的设计要求
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
题及垃圾自动清理外运问题，在查阅相关资料，深入分析安全充电装置及垃圾清理外运机械、电气设计要求，本文基于51单片机设计一款集无线充电、太阳能充电、安全安保、紫外杀菌、垃圾自动清理外运于一体的自动化设备。实现了对室内垃圾清理与外运工作的自动处理，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景。
一 设计的要求及目的
（一）自动清扫机器的设计要求
1、需要一间面积中等及一下、物品摆放相对整齐的房间里，自动清扫机器人能够更据传感器的信号，按照相应的轨迹对房间经行清扫。
2、控制器采用单片机对传感器输入信号进行处理,使其能做出准确判断驱动电机，实现防摔、避障等功能。.
3、在房间的一角安装好蓝牙通讯线接收器，.
4、根据探测仪器探测到的信号控制电机跟踪太阳光线,从而能够通过太阳能电池板给我们的可充电电池充电，提高整套设备的使用时间。
（二）设计目的
自动清扫机器人作为一种新型的服务类机器人，给普通家庭的日常清洁带来了方便，在市场上具有着宽泛的应用前景，目前市面上出现了各种各样的扫地机器人，虽说外形各异但功能还是比较单一，仅仅局限于满足家庭地面的清洁需求。其在垃圾存储，充电的安全隐患，以及卫生等方面还是存在很多的问题。如果要是能有这样一台集合众多功能于一身的自动清扫机器人诞生的话，他一定具有较好的推广应用价值。
二 自动清扫机器人的方案分析与论证
（一）自动清扫机器人设计思路
1、设计以市场现有家庭清扫机器人为基础，在机器人顶盖部分设计中添加太阳能电池板作为除锂电池之外的第二能源，实现机器人在光线良好室内环境中进行清扫工作的同时进行充电操作，减少返回充电次数，节能环保；
2、设备设计自动垃圾清理外运装置，实现户内环境清扫与垃圾清理外运工作的一体化操作，极大的减轻了人的劳动负担以及劳动强度、有效的提高了扫地清洁的工作效率。3、在机器人充电点的设计中，采用无线充电设计形式，取消外露式充电触点装置，杜绝充电时产生接触火花，消除火灾隐患。
4、在使用者长时间不在家中时，采用无线网络设备监视家中情况，防患盗贼，加增烟雾报警器，及时提醒火灾发生。
（二）自动清扫机器人的方案分析
为了能够比较清晰方便的看出自动清扫机器人在设计思路、功能、以及从经济角度等各个方面是否符合实际。我将几种常用的控制系统应用于自动清扫机器人进行了如下简单地比较。
方案 1：继电器-接触器控制系统
传统的继电器电路，对于我们来说，既通俗易懂，操作又比较容易，其设计成本也相对较低。但从应用于自动清扫机器人系统中来看，继电器系统还是有很大的缺点。在自动清扫机器人系统中，其本身的要求就是轻巧便捷，继电器体形十分占地方，另外在这一系统中只要有一个触点接触不良，整个系统就会瘫痪，而且要找出问题十分困难，维修也是十分烦琐的。另外在对一些传感器的信号处理方面，整个系统对于其变化的控制也是不敏感的。
方案 2：PLC 控制系统
PLC这种控制系统，在经过人们的不懈努力下，功能愈发强大，应用的范围也变得十分宽泛，几乎渗透到了各行各业。以基于PLC控制为核心的控制系统逐渐成为了工业控制当中的理想的控制系统，而从我接触PLC三年以来对他性能的总结：PLC的可靠性十分高，入门简单，有一定电工基础的人来说，上手十分迅速，操作起来也是十分简单的。但是如果说用PLC来作为我们自动清扫机器人的控制系统的话未免就有些大材小用了。虽然也有西门子LOGO等小型的可以用来控制，但是价格实在太高了，考虑到这个产品本身实用性与性价比我也不会选择PLC来作为控制中心。除了PLC以外在通讯和 I/O 数量方便也需要加扩展模块，这样就大大提高了设计成本。
方案 3：工业 PC 机控制系统
PC控制对系统的控制处理要求更高难度更大也不易学习，但是一般而言，PC机的价格相对于其他几个系统而言实在过于昂贵，另外他的体积也是十分的大。而我们的自动清扫机器人设计的初衷就是希望他小巧灵活，所以PC系统与本论文设计特点有很大的冲突，在此不做详细得比较了。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1431.html
