智能清潔機(jī)器人課件

智能清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)傳感器項(xiàng)目匯報(bào)答辯指導(dǎo)老師：徐曉冬匯報(bào)人：卯春秋智能清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)傳感器項(xiàng)目匯報(bào)答辯指導(dǎo)老師：徐曉冬1目錄一背景及意義二國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三總體功能四各模塊設(shè)計(jì)五結(jié)論與展望目錄一背景及意義二國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三總體功能四各模塊設(shè)計(jì)五結(jié)論2背景及意義背景及意義3背景及意義隨著人們生活水平的提高，健康、舒適的家居環(huán)境越來越被更多的人所關(guān)注。衛(wèi)生清潔成為人們茶余飯后談?wù)摰臒狳c(diǎn)話題，但又臟又累的衛(wèi)生清掃工作，成為困擾家庭主婦的又一大難題。對不少家庭而言，清潔機(jī)器人已成為清潔家庭的必備小家電。背景及意義隨著人們生活水平的提高，健康、舒適的家居環(huán)境越來越4改進(jìn)型創(chuàng)新綠色環(huán)保設(shè)計(jì)背景及意義改進(jìn)型創(chuàng)新綠色環(huán)保設(shè)計(jì)背景及意義5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀6國內(nèi)外研究現(xiàn)狀體型小功率大無塵袋設(shè)計(jì)干濕兩用過熱保護(hù)塵滿提醒輕巧移動(dòng)人性化噪音小外觀操作性功能國內(nèi)外研究現(xiàn)狀體型小干濕兩用輕巧移動(dòng)外觀操作性功能7總體功能總體功能8總體功能智能清潔機(jī)器人利用了超聲波測距的原理，通過向前進(jìn)方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對障礙物進(jìn)行判斷。紅外線傳感器的應(yīng)用使它具備避免墜落及自動(dòng)充電功能，與此同時(shí)，由其自身攜帶的小型吸塵及滾刷部件，對經(jīng)過的地面進(jìn)行必要的吸塵清掃。通過以單片機(jī)為核心的控制器實(shí)現(xiàn)對超聲發(fā)射和接收的選通控制，并選定相應(yīng)的控制策略。水過濾清潔裝置和HEPA高效過濾網(wǎng)清潔過濾所吸入的空氣。采用全新智能控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清掃，自動(dòng)回充，智能分析，路徑規(guī)劃，智能防撞，以及遙控的功能。通過驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)360°全向輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等避障功能總體功能智能清潔機(jī)器人利用了超聲波測距的原理，通9總體流程圖總體流程圖10各模塊設(shè)計(jì)各模塊設(shè)計(jì)11各模塊設(shè)計(jì)傳感器控制部分驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理電源各模塊設(shè)計(jì)傳感器控制部分驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理電源12傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理

相當(dāng)于人的五官，起到對外界的感知作用各模塊設(shè)計(jì)傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理13超聲波傳感器超聲波是一種一定頻率范圍的聲波，它具有在同種媒介中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒介的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象，超聲波傳感器采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理判斷前方物體的大小、遠(yuǎn)近及大體屬性。傳感器模塊超聲波傳感器超聲波是一種一定頻率范圍的聲波，它14紅外測距傳感器

紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理，進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當(dāng)紅外測距傳感器的檢測方向遇到障礙物時(shí)，紅外信號反射回來被接收管接收，經(jīng)過處理之后，即可利用紅外線的返回信號來識別周圍環(huán)境。傳感器模塊紅外測距傳感器紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障15接觸式傳感器接觸式厚度傳感器，通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍耳式位移傳感器等（見位移傳感器）進(jìn)行接觸式厚度測量。為了連續(xù)測量移動(dòng)著的物體的厚度，常在位移傳感器的可動(dòng)端頭上安裝滾動(dòng)觸頭，以減少磨損。接觸式厚度傳感器可測量物體高度,空間大小。傳感器模塊接觸式傳感器接觸式厚度傳感器，通常采用電感式位16紅外光電傳感器把渾濁度傳感器的外殼固定在被測箱體內(nèi)，采用一定波長的紅外發(fā)光二極管作為檢測光源，穿透被測溶液，檢測其透射光強(qiáng)來檢測溶液渾濁度的程度。紅外發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光穿透被測溶液的介質(zhì)，被接收端的光電三極管接受，產(chǎn)生光電流。由于溶液含有的介質(zhì)、灰塵的顆粒大小、密度不同，光電三極管的光電流近似為線性變化。經(jīng)濾波后輸出，即得到與渾濁度相關(guān)的檢測信號。傳感器模塊紅外光電傳感器把渾濁度傳感器的外殼固定在被測箱17傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理相當(dāng)于人的大腦，起到連接對肢體的支配各模塊設(shè)計(jì)傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理相當(dāng)于人的大腦18各模塊設(shè)計(jì)控制器

單片機(jī)執(zhí)行控制程序中指令，根據(jù)指令的功能，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，發(fā)給相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。

向傳感器部分分別發(fā)送路選信號：當(dāng)路選信號是高電頻時(shí)，該路導(dǎo)通；反之，就截止這樣，通過路選信號，就可以完成各路信號的順序掃描以及對發(fā)射和接收的計(jì)時(shí)功能。

作為控制器的核心，它要根據(jù)接收的各路信號的幅值，進(jìn)行信息處理，在確定了避障措施后，要向步進(jìn)電機(jī)的控制器輸出相應(yīng)的控制脈沖，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)全向輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)以具體實(shí)現(xiàn)避障。各模塊設(shè)計(jì)控制器單片機(jī)執(zhí)行控制程序中指令，根據(jù)指令的19傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理相當(dāng)于人的肢體，被控制起到協(xié)調(diào)作業(yè)各模塊設(shè)計(jì)傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理20各模塊設(shè)計(jì)用于清潔器的全向輪驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)各模塊設(shè)計(jì)用于清潔器的全向輪驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)將電21串勵(lì)電機(jī)各模塊設(shè)計(jì)單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)屬于單相交流異步電動(dòng)機(jī)，是交直流兩用的，所以又稱為交直流兩用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。由于它轉(zhuǎn)速高、體積小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速可調(diào)，電機(jī)主要由定子轉(zhuǎn)子及支架三部分組。串勵(lì)電機(jī)各模塊設(shè)計(jì)單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)屬于單相交流異22普通電機(jī)各模塊設(shè)計(jì)用于掃地刷和起塵刷的微型直流齒輪減速電機(jī)12V正反轉(zhuǎn)可調(diào)速電動(dòng)機(jī)。普通電機(jī)各模塊設(shè)計(jì)用于掃地刷和起塵刷的微型直流23實(shí)際進(jìn)展傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)裝置吸塵及處理總體功能相當(dāng)于人的肢體，被控制起到協(xié)調(diào)作業(yè)實(shí)際進(jìn)展傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)裝置吸塵及處理總體功24移動(dòng)機(jī)構(gòu)各模塊設(shè)計(jì)基于麥克納姆輪的全方位移動(dòng)平臺由于能夠?qū)崿F(xiàn)前后、左右和自轉(zhuǎn)3個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)及其復(fù)合運(yùn)動(dòng)而受到越來越廣泛的關(guān)注，本體無需做出任何轉(zhuǎn)動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動(dòng)。因此采用了基于麥克納姆輪的全方位移動(dòng)平臺的智能清潔器非常適合工作在空間狹窄有限、對機(jī)動(dòng)性要求高的場合。與傳統(tǒng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以沿任意方向平動(dòng)，其移動(dòng)性能卓越。移動(dòng)機(jī)構(gòu)各模塊設(shè)計(jì)基于麥克納姆輪的全方位移動(dòng)平25傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理在智能吸塵器里面嵌入真空吸塵器部分各模塊設(shè)計(jì)傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理26水過濾裝置各模塊設(shè)計(jì)水過濾系統(tǒng)原理是用水洗滌含塵空氣，在吸塵器專用的串勵(lì)電機(jī)高轉(zhuǎn)速下（20000r/min），大量抽壓空氣和水的慣性碰撞而形成的，利用形成的液膜、水滴和水泡來捕捉帶有的粉塵和細(xì)小顆粒，也從而使細(xì)小的顆粒得到擴(kuò)散，使增濕并產(chǎn)生粘附的顆粒利用自身的重量沉人水底，隨液體循環(huán)排出?？諝庠谒膿胶拖碌玫絻艋^濾裝置各模塊設(shè)計(jì)水過濾系統(tǒng)原理是用水洗滌含27HEPA過濾裝置各模塊設(shè)計(jì)

HEPA過濾網(wǎng)對于0.1微米和0.3微米的有效率達(dá)到99.7%，HEPA網(wǎng)的特點(diǎn)是空氣可以通過，但細(xì)小的微粒卻無法通過。它對直徑為0.3微米（頭發(fā)直徑的1/200）以上的微粒去除效率可達(dá)到99.97%以上，是煙霧、灰塵以及細(xì)菌等污染物最有效的過濾媒介。采用熔噴滌綸無紡布材質(zhì)的HEPA高效過濾網(wǎng)，特點(diǎn):風(fēng)阻小，容塵量大，過濾精度高，持久耐用。HEPA過濾裝置各模塊設(shè)計(jì)HEPA過濾網(wǎng)28垃圾收集流程各模塊設(shè)計(jì)垃圾收集流程各模塊設(shè)計(jì)29傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理提供機(jī)器所需要的動(dòng)力系統(tǒng)，也是至關(guān)重要的一部分，往往會(huì)被人忽視各模塊設(shè)計(jì)傳感器電源部分控制器驅(qū)動(dòng)部分移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸塵及處理提供機(jī)器所需要30電池及充電裝置各模塊設(shè)計(jì)采用隨身攜帶的24V鎳氫動(dòng)力電池，它具有高功率、電流充放電大、無污染、安全性能好等特點(diǎn)這樣不但可實(shí)現(xiàn)無人控制，而且工作時(shí)較靈活一次充電可以連續(xù)工作四五個(gè)小時(shí)充電設(shè)備是采用裝有紅外線接收器的專用電源，當(dāng)清潔器電量較低時(shí)，清潔器上的中央處理器會(huì)控制發(fā)出充電紅外線，電源檢測并接收信號，清潔器會(huì)自動(dòng)前往電源處打開接口進(jìn)行充電過程，直到充電完成電