智能清扫机器人设计1705513

摘要
随着进入智能化时代，劳动成本不断提高，清洁机器人成为生活的刚需品。由于应用环境不断增加，展厅的清洁工作尤为重要，展厅清洁机器人具有清扫面积大，功能丰富的特点。本文通过研究清洁机器人国内外现状以及市场调研后，致力于对展厅清洁机器人结构建模与仿真，设计一款结构简单，实用性强的清洁机器人。
通过考研了解国内外的研究现状，分析清洁机器人内部结构等。随后通过SoildWorks软件建模，对机器人内部各机构进行建模、装配。最后使用计算验证机器人各机构满足其性能要求，通过仿真确保其可以正常运行。为保证其零部件满足刚性要求，通过有限元分析满足其安全性。其内容为今后智能清洁机器人提供一定设计思路。

关键词：

Abstract
As we have entered the intelligent era and labor costs keep rising, cleaning robots have become essential products in daily life. Due to the continuous expansion of application environments, the cleaning work in exhibition halls is particularly important. Exhibition hall cleaning robots are characterized by large cleaning areas and rich functions. After researching the current domestic and foreign status of cleaning robots and conducting market research, this paper is committed to the structural modeling and simulation of exhibition hall cleaning robots, aiming to design a cleaning robot with a simple structure and strong practicability.
By referring to relevant studies, the current domestic and foreign research status is understood, and the internal structure of cleaning robots is analyzed. Subsequently, modeling is carried out by using the SolidWorks software to model and assemble the various internal mechanisms of the robot. Finally, calculations are used to verify that each mechanism of the robot meets its performance requirements, and simulations are conducted to ensure its normal operation. To ensure that its parts meet the rigidity requirements, finite element analysis is employed to satisfy its safety. The content of this paper provides certain design ideas for intelligent cleaning robots in the future.

Keywords:

目录

设计I
1.引言8
1.1研究背景8
1.2选题的目的和意义8
1.3国内外研究现状8
1.3.1国外展厅智能清洁机器人研究现状8
1.3.2国内展厅智能清洁机器人研究现状9
1.4.研究方法和手段9
1.4.1研究方法9
1.4.2研究手段9
2.总体结构设计与分析10
2.1设计目标10
2.2整机结构设计分析10
2.3关键零部件结构设计分析12
2.3.1边刷组件结构设计分析12
2.3.2滚刷组件结构设计分析13
2.3.3行走组件结构设计分析14
2.3.4滚刷轴的结构设计分析15
2.3.5本章小结16
3.关键零部件计算选型与校核16
3.1技术参数16
3.2滚刷传动系统的设计计算与选型16
3.2.1滚刷传动系统总效率的计算16
3.2.2滚刷传动系统传动比分配17
3.2.3滚刷电机的计算选型17
3.2.4滚刷摩擦阻力与转矩的计算18
3.3滚刷同步带计算选型19
3.3.1确定计算功率Pd 19
19
3.3.2选择带型19
3.3.3确定同步带轮的基准直径19
3.3.4验证带速20
3.3.5确定传动中心距a和带的基准长度20
3.3.6确定带宽21
3.4边刷传动系统的设计计算与选型21
3.4.1边刷传动系统总效率的计算21
3.4.2边刷传动系统传动比分配22
3.4.3边刷电机的计算选型22
3.4.4边刷摩擦力与转矩计算22
3.5行走传动系统的设计计算与选型23
3.5.1行走轮转速的计算23
3.5.2行走阻力的计算23
3.5.3行走传动系统总效率的计算24
3.5.4行走组件功率的计算24
3.5.5行走驱动电机的计算选型24
3.5.6行走传动系统传动比分配25
3.5.7行走传动系统各轴转矩计算26
3.5.8选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数26
3.7清扫能力的计算31
3.5.9滚刷轴的校核31
本章小结32
4.关键零部件三维展示32
5.有限元分析40
参考文献46

1.绪论
1.1研究背景
随着科技不断发展，各领域行业进入智能化，机器人行业快速发展。伴随着劳动力成本、应用环境、清洁要求的增加，代替人工清洁方式成为迫切的需求。而展厅作为清洁应用环境的一种，具有面积大、清洁要求高等特点，具有较好的市场趋势。近些年来传感器、避障系统的技术不断发展，对清洁机器人的研究打下了坚实的基础，也符合现代化环保发展趋势。
1.2选题的目的和意义
1.2.1选题的目的
在高速发展的社会，进入智能化时代，举办大型活动的项目越来越多，为了节省人力物力，展厅清扫机器人的应用越来越广泛，其研究趋向于自动化，智能化。以往清扫机器人避障脱困能力差，智能化程度较低，清扫能力差，能耗较高等问题。故需要设计一款智能化较高，清扫能力强，能耗低，且实用性较强的一款展厅清扫机器人。符合目前社会需求，也满足国家目前智能化，节能的理念。
1.2.2选题的意义
本文针对于设计一款结构简单，维护成本低，清扫能力强，以及低能耗为旨的清扫机器人。以便在展厅这种大面积，情况复杂的场地广泛应用。需要具备避障脱困能力强，能耗低，高续航的能力。市场方面，由于清扫机器人通常采用电力驱动，相比于传统燃油清扫设备更加环保节能，符合可持续发展要求，故具有较高商用价值。
1.3国内外展厅清洁机器人研究现状综述
1.3.1国外展厅智能清洁机器人研究现状
国外在清洁机器人领域的研究起步较早，产品形态和应用场景较为丰富多样。例如英国Dyson（戴森）公司2001初