课程设计扫地机器人.docVIP

姓名：

廖家会

靖宜臻

高婕

王佳星

蔡林宏

杨聪

学号：

2019115911

2019115125

2019115620

2019115127

2019115427

2019115807

课程设计

题目

扫拖一体机器人结构设计与仿真

学院

机械工程学院

专业

机械设计制造及其自动化

班级

2019机器人设计班

指导教师

刘宗敏

2022

年

11

月

29

日

目录

TOC\o1-3\h\z\u1.绪论 1

1.1课程设计目的 1

1.2课程设计背景 1

1.3国内外研究现状 2

1.3.1课题国外研究现状 2

1.3.2课题国内研究现状 3

1.3.3现存扫地机器人的优缺点 3

1.4本设计结构组织 4

2.总体方案与机械结构设计 5

2.1课程设计要求 5

2.2整体方案设计 5

2.3移动底盘结构设计 6

2.4电机驱动设计 9

2.5扫拖地模块设计 11

2.6其他设计 12

2.6.1吸尘器 12

2.6.2电池 12

2.6.3尘盒 12

2.6.4驱动轮和万向轮 12

2.7机械质量计算 13

2.8仿真过程 13

3.传感器设计与选型 18

3.1姿态测量传感器系统设计与选型 18

3.2距离测量传感器系统设计与选型 18

3.2.1避障 18

3.2.2悬崖检测 18

3.2.3回充 19

3.3视觉传感器系统设计与选型 19

3.4灰尘识别传感器系统设计与选型 19

3.5转速测量传感器系统设计与选型 19

3.6边缘检测传感器系统设计与选型 20

3.7防碰撞传感器系统设计与选型 20

4.控制方案设计 21

4.1扫拖一体机器人的控制系统设计 21

4.1.1STC89C52单片机最小系统 21

4.1.2电子罗盘模块的设计 22

4.1.3红外线避障模块的设计 22

4.1.4拖扫一体机爬行的控制算法 23

4.2程序设计 26

4.2.1主程序设计 26

4.2.2避障程序设计 27

4.2.3防跌落程序设计 27

5.课程设计结论 29

5.1工作展望 29

5.2成本估算 29

任务分工 30

致谢 31

参考文献 32

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1绪论

1.1课程设计目的

培养综合运用所学知识（如机器人设计、机械原理、力学、机器人设计、材料等）解决实际问题的能力。设计时要综合考虑各方面因素和一些设计原则，模拟完成一项实际设计任务。

学会使用已有的设计资料和经验数据如：机械设计手册，教材、图册，标准、规范，已有的结构设计经验等。

掌握一般机械设计的过程和方法。

提高独立思考、分析和解决问题的能力。

1.2课程设计背景

随着现代社会生活节奏的加快和收入水平的不断提高，人们对生活质量的要求越来越高，而高品质的生活首先要保证居住环境的干净卫生，因此大家渴望找到一种机器人，能够代替人类进行智能、省时、高效的打扫房间卫生。智能清洁类机器人可以实现智能化的室内清扫，结合了机械运动学、电子技术、路径规划、传感器技术等多学科[1]。

机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年内发生了日新月异的变化，近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展，从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓无所不在。目前机器人已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，比如清洁、医疗、安防等，人们的生活已经离不开机器人[2]。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。

扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。扫地机器人是当下比较流行的一种