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1、第一章 第一章 前言 前言 1.1 1.1 题目要求题目要求 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：一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 度的完善也为某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 业机器人的一个主要特征就是服务机器人是一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。
2、自动进行房间地而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一体。 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 20 世纪 80 年代，到目前为止，已经产生了一些概念样机和产品。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沾机器人 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：轮式 最高行进速度：0.5ms 转弯半径:0 高度:0.0468
3、N 所以轴承 1 压紧，轴承 2 放松 所以 A1=0.0618N,A2=0.0468N A1A2，所以只需要校核轴承 1 即可 因为 A/R=0.0618/0.1405e 选取 X=1，Y=0，fp=1.0 所以 P=fp（XR+YA）=1.0*(1*0.1405+0*A)=0.1405 所以 = = =1.08*h 所以符合要求。 4.6 清扫机构中涡轮轴的校核清扫机构中涡轮轴的校核 轴上能使产生弯矩的力有 Fr，Ft Fr=0.081N Ft=0.015N 两个力在相互垂直的两个平面上，L=69mm，D=12mm 如下两个视图 43 做弯距图如 44 所示 Mr=0.25FrL=0.25
4、0.08169=1.40N.mm Mt=0.25FtL=0.250.01569=0.3N.mm 合成弯矩 M= =1.43N.mm = = = = 1.43/(0.1123)=0.01M/ 由于前面已经选定轴的材料为 45 钢，调制处理，查表 =60N.mm，故符 合强度要求。 第五章 第五章 总结也展望 总结也展望 5.1 5.1 发展趋势发展趋势 虽然自主吸尘机器人的研究已经取得了很大进步，进入了实用阶段，但是 自主能力、工作效率方面还不理想，需要在技术上解决传感器技求、定位和环境 建模技术，再次基础上，自主吸尘机器人可以向着高度智能化、多功能集成、低 成本的方向发展。 5.1.1 5.1
5、.1 高度智能化高度智能化 现在的自主吸尘机器人在行为上还处于“低级生物”的阶段，环境感知能 力有限， 对路径的规划只是随机的方式或者基于局部环境信息的规划方式，在复 杂环境和多房间的环境下，这种工作方式的效率会锐减，因此，建立 CCD 视觉 系统，融合多种传感嚣进行定位和环境建模，实现全局路径规划，将是一个重要 的研究方向同时，算法必须考虑系统的处理速度、存储空间的限制。 5.1.2 5.1.2 功能扩展功能扩展 自主吸尘机器人是一个可移动的智能平台，在吸尘功能之外可以进行功能 拓展，比如进行家电控制房间环境检测（防止火灾电器故障盗窃等)这方面的市 场需求已经被 Tmsuk 和三洋公司抓住并
6、在 2002 年发布了两款这样的机器人. 5 5.1.3 .1.3 低成本化低成本化 智能机器人是一个复杂的系统，使用了大量的传感器和一个或者多个高性 能的微处理器， 因此成本较高但是为了让普通人都可以享受科技进步的成果，降 低成本是个必由之路。 5.2 5.2 展望展望 尽管目前价廉物美的吸尘器给人们的清洁工作带来了一定的便利，但过大 的噪音依然让大多数使用者望而却步吸尘机器人作为服务机器人领域中的一个 新产， 将使人们能在无人看守情况下轻松地完成室内环境的吸尘等清洁工作。因 此只要生产成本兼顾到日用电器批量大，价格低的特点， 吸尘机器人将具有诱人 的市场前景，有关资料也预测吸尘机器人是未来
7、几年需求量最大的服务机器人。 特别是日用清洁电嚣不论是在市场上或者是在产品的创新上绝对是所有小家电 产品中最活跃的未来仍有相当大的成长空间尽管目前国内外在吸尘机器人研究 开发当面已取得了一定的成果， 但成本过高很许多关键技术问题上亟待解决或提 高，主要有以下几个方面： (1)目前，价格过高是严重影响吸尘机器人打入家电市场的主要因素，因此 为了大幅度降低其成本我们必需开发专用运动控制和数字处理芯片以及微型传 感器其次， 应该看到蓝牙技术在家电行业的应用前景、通过采用蓝牙技术将过高 的数字处理器成本转移到用户的个人电脑上则有望在短期内将吸尘机器人的成 本控制在千元左右。 (2)未来的吸尘机器人将向
8、智能化和自主式发展， 因此我们必须结合现有的 基于自适应控制、模糊逻辑、遗传算法等的移动机器人运动规划和控制技术，研 究开发出对环境变化具有良好的自适应性和鲁棒性对环境障碍物具有安全可靠 的防碰撞功能的智能运动规划与控制器， 使吸尘机器人完成与人工操作质量相同 的甚至更好的吸尘工作。 (3)为了有效地提高清洁的质量， 还需要对现有的吸尘技术进行改进根据环 境的脏洁程度， 采用模糊逻辑等技术设计台理的吸尘时间以及相协调的机器人运 动速度确保满意的吸尘效果。 (4)电源技术是吸尘机器人的核心之一， 除了有效地提高机器人运动和吸尘 速度以延长电池的实际吸尘时间外，还尚需优化自动充电方案， 保证机器人
9、能及 时进行充电， 自动完成对指定环境的吸尘任务随着吸尘机器人关键技术和性能价 格比的不断提高或改进， 相信根据现有的软硬件条件，未来机年内就会推出价格 适中的全自动吸尘机器人产品， 进而使吸尘机器人能像普通家电产品一样走进千 家万户，为这一高新技产品带来可观的市场和经济效益。 参考文献参考文献 1 机械设计手册编委会. 机械设计手册M. 北京：机械工业出版社，2004 2 罗迎社主编. 材料力学 M. 武汉：武汉理工大学出版社，2007 3 于骏一 邹青编主编. 机械制造技术基础 M. 北京：机械工业出版社，2004 4 濮良贵、纪名刚主编. 机械设计 M. 北京：高等教育出版社，2006
10、5 周良德 朱泗芳 杨世平主编. 现代工程图学 M. 长沙：湖南科学技术出版社， 2008 6 岑军健主编. 新编非标准设备设计手册 M. 北京：国防工业出版社，1999 7 吴宗泽 宋宝玉主编. 机械设计课程设计指导书 M. 北京： 高等教育出版社， 2009 8 杜祥琪编著. 工业机器人及其应用 M. 北京：机械工业出版社，1986 9 关慧贞 冯辛安主编. 机械制造装备设计 M. 北京：机械工业出版社，2011 10 邹青编. 机械制造技术基础课程设计指导教程 M. 北京： 机械工业出版社， 2004 11 王秀贵 曹江莲编著. C 语言程序设计教程 M. 北京：中国铁道出版社，2008
11、 l2 新版机械设计手册 M. 北京：机械工业出版社，2004 l3 上海市机械工程学会编. 简明实用机械手册 M. 北京：机械工业出版社，199l 14 宗光华等编著. 机器人的创意设计及实践 M. 北京：北京航空航天大学出版社， 2004,6068 15 国家教委高等教育司北京市教育委员会编. 高等学校毕业设计(论文) 指导 M. 北京：经济日报出版社，2002 16 蔡自兴主编. 机器人学 M. 北京：清华大学出版社 17 孙桓 陈作模 葛文杰主编. 机械原理 M . 北京：高等教育出版社 2010 致谢致谢 本论文是在导师 XX 老师的悉心指导和关怀下完成的。无论是在选题、课题的研究还
12、是 在论文的撰写方面，无不倾注着导师的心血。导师渊的知识、精湛的学术造诣为本论文的研 究指明了方向， 导师明锐的洞察力、 富有创建的学术思想是本论文得以开展和顺利完成的重 要动因， 秦老师严谨的学风、 一丝不苟的治学态度和对科学孜孜不倦的执著追求时刻启迪着 我，他诲人不倦、刻苦奉献的精神以及平易近人的工作永远激励着我。 另外，我还要感谢 noss 大学 noss 机械班的同学朋友们，他们在我攻读学士学位期间给 予了大量建议和帮助。 我要特别感谢我的父母和亲友， 感谢他们给予我无私的理解与莫大的 关怀，他们对我的支持是我顺利完成学业的最大动力。 还要感谢对论文进行评审、并提宝贵贵意见的各位专家教
13、授。 最后再次向我的导师衷心的感谢和崇高的敬意， 也向所有在我攻读学位及撰写论文期间 给予我帮助的秦老师、机械四班的同学、亲人和朋友表示衷心的感谢。祝 noss 大学，事业 辉煌，蒸蒸日上！ 附录附录 Home cleaning serviceoriented development and current situation of the robot 1 Introduction In recent years, with the rapid development of Chinese industry, cleaner production and sales volume has in
14、creased significantly in Chinas market has great vitality. With the social progress and development, peoples material and spiritual improvement of the quality of the urgent need to clean from the heavy work out. Thus the birth of a serviceoriented home cleaning robots, mobile robots will be cleaning
15、 technology and the organic integration of technology to achieve the family hotels, office buildings and other indoor environment clean and semiautomatic or fully automatic, so has a broad market prospects. In this paper, cleaning robots, on the domestic and foreign research and its key technologies
16、 are introduced, and the development of cleaning robots in the near future a number of issues were discussed. 2 Cleaning robot research at home and abroad In Europe America and Japan and Other developed countries, the development of cleaning robots earlier, is also a wider range of applications, the last two years, has developed a wide range of marketoriented intelligent cleaning robot. 2.1 Japan produced va
