道路清扫机器人机械结构设计(附件)【字数:19913】

摘 要摘 要近些年来,在服务型机器人中,清扫机器人发展越来越迅速,而家用型清洁机器人越来越普及,功能也越来越强大,但公共区域的清扫机目前大部分都是半自动的,全自动的公共区域的清洁机器人还有待发展。针对公共区域的清扫问题,本文对其进行了详细研究。首先查阅资料了解国内外现状,研究的意义以及现存的问题。根据查阅的资料以及所学知识,确定了道路清扫机器人的工作原理,即通过盘刷滚刷相结合的方式将垃圾集中,吸尘系统再将垃圾吸入垃圾箱。设计整个道路清扫机器人时将其模块化,分为外形,行走系统,清扫系统,吸尘系统,分别为其设计方案,囊括所有设计需求,方便了下一步机械结构的设计。在机械结构中,最基础的是行驶系统,本文采用差速传动的方式,差速转向时将左右轮分为两组,左右轮并无转向,而是控制其左右轮速度,通过两轮差速使其转向,可以获得较小的转向半径,操作简单且易于实现。最影响效率的是清扫机构,因此如何让清扫效果好,清扫效率高是研究重点,本文通过盘刷滚刷相结合的方式将垃圾集中,因此重点研究了盘刷的清扫速度,倾斜角度。极为重要的吸尘系统,则通过风机排出内部气体,从而产生内外压差,将垃圾吸入垃圾箱内。重点研究了风机所需要产生的流量,并对风道进行了研究。最后对关键零件进行分析优化,完善整个道路清扫机器人的结构。关键词道路清扫机器人;清扫;吸尘
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 课题研究的目的与意义 4
1.4 课题研究的现存问题 5
1.5 研究内容 5
第二章 道路清扫机器人的总体方案设计 7
2.1 道路清扫机器人的工作原理 7
2.2 道路清扫机器人的的外形设计 8
2.3 道路清扫机器人的行走系统设计 9
2.4 道路清扫机器人的清扫系统设计 10
2.4.1 盘刷传动方案设计 10
2.4.2 滚刷传动方案设计 12
2.5 道路清扫机器人的吸尘系统设计 13
2.6本章小结 14
第三章 清扫机构的设计 15
3.1 盘刷的设计 15
3.1.1 盘刷材料 15< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072* 
br /> 3.1.2 盘刷最大清扫速度 16
3.1.3 盘刷的倾斜角度 18
3.2 盘刷传动的设计 20
3.2.1 电机的选择 20
3.2.2 齿轮的校核 21
3.2.3 同步带的设计 23
3.2.4 轴的设计校核 24
3.2.5 键的选择及校核 27
3.2.6 轴承的选择 27
3.3 滚刷传动的设计 27
3.3.1 滚刷的设计 28
3.3.2 电机的选择 28
3.3.3 锥齿轮的校核 29
3.3.4 轴承的选择 30
3.4 本章小结 30
第四章 吸尘系统的设计 31
4.1 吸嘴的设计选型 31
4.2 风机的设计选型 33
4.2.1 排气风机的选型 33
4.3 本章小结 34
第五章 关键零件有限元分析验证 35
5.1 清扫刷盘传动轴的静力学分析 35
5.1.1 清扫刷盘传动轴的受力分析 35
5.1.2 清扫刷盘动力输出轴静力学分析 37
5.2 齿轮的静力学分析 42
5.3 本章小结 44
结 论...45
致 谢...46
参考文献..47
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
近年来,我国经济迅速发展,人们追求越来越高质量的生活,自然的公共环境下操作的机器人为我们提供了有用的服务,对于机器人的发展人们有了迫切的需求,因此机器人快速发展。
例如焊接机器人,通常在相对更被控制的条件下运行。机器人执行预编程序列的基本操作,例如,从坐标(xn,yn)到(xn + 1,yn + 1)在一个循环中去,直到操作员停止系统为止。这样一个程序的操作序列不需要机器人观察环境,建立内部模型,或理性的环境。它不需要机器人改变其行为以适应机器人操作过程中可能发生的环境的变化。工业机器人在环境中未知或不可预测的变化可能会干扰其程序运行,这种变化可能只是简单的没有涂润滑油,如果他们发生了,这将导致机器人的立即关闭。机器人不需要关于思考它的任务,以及制定或计划一个行动的过程中可能解决的任务,也没有必要去思考可能干扰和互动于人类工作者,因为人们通常必须留在机器人的工作空间外[1]。
而清扫机器人,是一种可以进行智能扫地和吸尘的工具,是具有pc端,可以独立工作的电动清洁设备。清扫机器人可以满足人们的需求,可以根据人们的指令来清洁,也可以自行规划路径进行清洁。清洁机器人完全不同于工业机器人。特别是如果机器人应该在大部分时间内自主工作。因此,清洁机器人受到越来越多的关注,并不断的发展完善。清洁机器人被广泛应用于公路,机场,超市等场所,为人们服务,大量节约了人力物力,也提高了效率。
1.2 国内外研究现状
国外的机器人研究起步较早,因此发展较为成熟。15年前,亚洲、北美洲和中国的大公司就已经开始开发各种执行清洁任务的移动机器人系统。尽管大多数早期系统仍然是原型,但使用机器人进行清洁任务的想法人们一直没有放弃,反而人们有着越来越大的兴趣。同时,该技术已达到允许大规模生产清洁机器人的状态。两个主要的清洁和家用电器制造商在欧洲都宣布了2000年底商用私人家庭机器人吸尘器[2]。
DOLPHIN,是VonSchrader制造的一种地毯清洁机器人。它的尺寸为70厘米×55厘米×105厘米,有点小,例如和AutoVacC 6比较。DOLPHIN没有独立的电池供能,需要一个110120伏的交流电源(50英尺自缠绕电源线)。因此它的重量会小很多(约75kg)。DOLPHIN有两个大约125瓦的齿轮马达。DOLPHIN的清洁原理如下:空气和洗涤剂在压力下混合产生低水分清洁溶液。该溶液在圆筒形刷前面排出,刷子将溶液刷在地毯纤维上。污垢就会马上清除。DOLPHIN有两种操作模式:通过一个操作杆手动控制,沿着预设轨迹自动清洗。
ST82 R VARIOTECH R清洁机器人由Hefter Cleantech和西门子合作开发,由Hefter生产和销售。几个系统被Albert Heijn荷兰超级市场采用了,在正常营业时间内,已经商业化的用于清洗拥挤的超级市场的环境两年多了。

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