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1、家用请洁机器人的结构设计与实现作 者 姓 名 专 业 指导教师姓名 专业技术职务 讲师 山东轻工业学院2007届专科生毕业设计（论文）目 录摘 要 3第一章 前言 31.1 题目要求 41.2 国内外相关产品研究 51.2.1 国外产品研究状况 51.2.2 国内产品研究状况 71.2.3 自主充电技术发展现状 81.3 研究的目的和意义 81.4 设计的重点和难点 9第二章 家庭清洁机器人的关键技术 92.1 传感技术102.2 路径规划技术102.3 吸尘技术102.4 电源技术 11 第三章 清洁机器人的机械设计3.1 机械结构组成和工作原理113.1.1 机械结构组成 113.1.2
2、工作原理 113.2 清洁机器人总体设计143.2.1 机器人外形设计 143.2.2 机器人的行走机构设计143.2.3 清扫机构的设计 153.2.4 吸尘机构设计 173.2.5 垃圾收集处理机构设计18 第四章 总结也展望4.1 发展趋势 204.1.1 高度智能化 214.1.2 功能扩展 214.1.3 低成本化 224.2 展望 22 致谢 23摘 要近年来，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，如清洁
3、、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。随着社会的发展需要，服务机器人已经渗透了我们的生活、工作和经济方面，并且起到了很大的作用。服务机器人的研究和发展对我们的经济发展有很多的影响。这片文章主要通过阐述清洁机器人在服务行业的重要性，对机器人在各国发展状况的一些综述，让读者了解将来机器人发展对社会发展的重要性，文章还写了本人对我国机器人现状的一些调查和理解看法
4、，在机器人发展中存在的一些影响因素，还有对机器人使用领域的一些展望。关键词：机器人：清洁机器人：运动原理：清洁方式ABSTRACTIn recent years, along with the computer technology and the rapid development of artificial intelligence, intelligent robot technology gradually become modern robot research hotspot. Among them, service robot, opened a new field of app
5、lication of robots. Service robots appeared three main reasons: one is rising labor costs, Second is the human to escape the boring physical labor, such as cleaning, housework and patient care, etc. The population is aged 3 and social welfare system for certain service robots also provides a broad a
6、pplication prospect in the market. Service robots in industrial robots is one of the main features of service robot is a suitable way, environment and the specific tasks of the robot system, the process of large space activities in unstructured environment, has the high mobility, so most of the mobi
7、le robot is service robots.With the development of society, we service robots have infiltrated the life, work and economic aspects, and play a very significant role. Service robot research and development of our economic development has a lot of influence. This article mainly elaborated through clea
8、ning robot in the importance of service industry in the world, robot is reviewed the development of some future robots, let the reader know the importance of the development of social development, the article also wrote himself in the situation of robot, investigation and understanding in robot in s
9、ome influencing factors, and to use the domain of robot.Key words：Robots: cleaning robot: sports principle: clean way第一章 前言1.1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，如清洁、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
10、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。自动进行房间地面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就是在这种背景下提出的,其具体设计要求如
11、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 ： 0.5 m/s 转弯半径：0 高度：100mm 宽度：400mm 清洁方式：吸尘、刷扫一次充电连续工作时间 ： 0.5 小时 警示方式： LED闪光 具有自动路径规划、避障功能 具有自动充电装置。1.2 国内外相关产品研究地面清洁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。现结合国内外的文献将清扫机器人及其自动充电技术的发展现状阐述如
12、下。1.2.1 国外产品研究状况对于机器人大家可能不会太陌生，工业机器人在很多领域都得到了比较广泛的应用，但是对于家庭机器人我们所了解的却相当的少，而日本，欧美等国阿RC3000是世界上第一台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人，如图1-1所示，它有光电传感器和芯片控制，当遇到障碍时，会随机改变一个角度，然后继续直走，直到遇到新的障碍物。内置了四种清洁程序，保证在遇到不同污渍的地面时，可以调整其清洁程序；通过传感器对于地板污渍的判断，选择合适的应用程序。内置光敏传感器，确保在遇到楼梯与台阶时，能够自动避让，不会掉落。扁平的设计使其能够清洁床，沙发，茶几等家具的下部位置。其相应的充电站有红外发射、工作时间设定、工作模式选择、充电、垃圾处理五个功能。充电站一直发射红外定位和导航信号来指引机器人回到充电站完成充电和垃圾处理的任务；同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作。如图1-1所示。图1-1 智能机器人RC3000在日本，东日本铁路公司、Shink电器公司和Howa工业有限公司联合研制了车站地面清扫机器人，机器人可沿墙壁从任何一个位置自动启动，利用不断旋转的刷子将废弃物扫人自带容器中。该机器人可采用 “磁导引方式”、“示教方式”或 “墙面复制方式”控制。东日本路公司、富士工业有限公司Subaru实验
