论文说明书
游泳池清刷机器人的结构设计
目次
1引言4
2国内外水下清刷机器人的发展状况4
2.1国外水下清刷机器人的发展状况4
2.2国内水下清刷机器人的发展状况6
3.实地调研7
4总体技术方案8
4. 1主要技术性能指标8
4. 2方案组成及工作原理8
5机械本体技术方案分析9
5.1吸附方式的选择9
5.2移动方式选择11
5.3四轮式移动机构的研究12
5.4电机的选择15
6清刷机构的设计19
6.1刷丝的选择19
6.2游泳池清刷机构的结构设计19
6.3游泳池清刷机构动力学模型建立21
7过滤装置设计25
7.1过滤装置结构设计25
7.2水泵的选择26
7.3过滤材料的选择27
7.4过滤箱28
8关键零件的设计与校核29
8.1驱动轴设计29
8.2从动轴设计32
8.3带轮轴设计35
8.4轴承的校核38
9控制系统方案设计40
9.1步进电机的工作原理40
9.2设计方案40
10.密封和防腐结构的设计41
11总结42
致谢44
参考资料45
清洁机器人是服务机器人的一种，所谓服务机器人是指自主或半自主的、从事非生产活动、能完成有益于人类健康的服务工作的机器人。世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛应用服务机器人。目前，在一些发达国家，对办公室、工厂、车站、机场等场合的清扫已开始采用清洁机器人。随着科学技术的进步和社会的发展，人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来，这就使得清洁机器人进入家庭成为可能。如果清洁机器人性价比足够高，那么清洁机器人市场将会被看好。
在日本，东日本铁路公司、Shinko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入自带容器中。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。日本静甲株式会社的清水工厂开发出一种自动清扫机器人，可用于各种工厂的清扫工作，机器人采用光纤陀螺控制机器人的方向，采用编码器和超声波传感器测距，采用光学探测器探测障碍物，机器人的四周装有橡胶垫，橡胶垫内部装有触觉传感器，一旦机器人与人接触，触觉传感器信号会使机器人停下来以保证人的安全。松下和日立公司也研制出了可清扫砖地木质地板和地毯地面的清洁机器人，该机器人采用蓄电池作为动力源，可自动去充电站充电，能够自主避障和路径规划。松下电器产业公司在2002年上半年推出了家庭用清洁机器人的试制机。该机器人可以根据房间的形状、地板状况、垃圾量进行自动清扫，还配备有避开墙壁、炉子等热源以及障碍的安全功能；该机器人配备有50个传感器，可一边自动行走一边进行清扫，工作时首先沿房间四周走一圈，记忆房间形状，然后在避开障碍物的同时开始纵横来回移动，清洁工作完成后会自动停止。该机器人清扫一般的日本式房间约需要9min，相当于人打扫同样大房间所需时间的1~1.5倍，可清扫房间地板的92%~93%；机器人利用光及超声波的测距传感器及感压传感器来避开障碍物，机器人的内置回转传感器用来控制行走姿势以保持既定的行进方向，但在地毯上行走时如果不采取措施则会受到“地毯花纹”影响而弯曲前进，因此该公司在机器人中安装了方向舵传感器，可以检测出由于地毯花纹影响而产生的行进方向偏差，因此即使在铺有地毯的地板上也能够直线前进，机器人体内还安装有防止从台阶等高处滚下的落差传感器、感知暖炉等热源的热传感器、检测自身所受外力大小的重量传感器及防滑传感器、检测添加动力的负载传感器，机器人同普通的障碍物最少保持10cm的距离，而在探测到热源时，将会同热源至少保持50cm的距离。
设计方案论证报告
外文资料翻译
从动轴
带轮轴
滚筒
过滤装置部装图
机体
