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智能扫地机器人控制系统设计

• 190•引言：随着信息化技术的不断发展，扫地机器人得到了广泛应用，扫地机器人的智能化水平也越来越高，通过将其机械结构进行优化，结合当前成熟的自动化控制技术，实现了机电一体的高度融合，为居家、办公等场所的环境卫生的高效清洁提供了极大方便。

本文通过分析扫地机器人的功能要求，结合较好的运行稳定性及适当的成本要求，提出，利用AT89C51单片机作为本系统的控制核心，采用当前成熟的传感器技术，并辅以无线遥控控制技术，在开发过程中采用仿真模拟、实际电路系统调试的开发路径，为本系统的开发与实现提供了成熟的技术方案与较短的开发周期。

1 系统整体结构本文主要讨论本系统的电路控制的实现过程，其电路整体结构如下图1所示。

由图1示，本系统利用8位单片机作为系统控制中心，辅以液晶显示电路、继电器控制电路、传感器电路、红外接收电路等外部电路，实现智能扫地机器人的障碍自动识别、方向切换等功能。

2 系统硬件组成智能扫地机器人的硬件结构较为复杂，作为控制核心的单片机，其基本工作电路是由5V电源电路进行系统供电，距离检测，超声波传感器的发射脉冲通过单片机的I/O接口输出，但单片机本身输出电流驱动能力不足，因此，本系统提供了驱动放大电路，以提高超声波传感器发射超声波束的能力。

驱动电路如图2所示。

图2 发射波驱动电路此外，系统还提供了JY043W型红外反射式传感器，以实现无线式、非接触式控制扫地机器人，大大提高了人为干涉机器人的智能水平。

红外光电传感器检测电路如图3所示。

图3 红外光电传感器检测电路另外，为了更有效的控制机器人识别障碍物，设计了以RV-163-1C25型微动开关为核心的接触感应电路，通过微动开关与目标物体的接触来识别障碍物。

2.2 继电器控制电路继电器控制电路主要用与控制智能扫地机器人的电机开关与机器人垃圾箱盖的闭合。

因此，需要设计两个继电器控制电路，本系统采用P521作为光耦合原件，将交流继电器与51单片机实现隔离。

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电机fl|FB收糾技术所罚fW柠刺技术，就坫通过控制f导体卄左器件的关断，把ft流电报变成电 W脉冲序列并通过控制电川眯冲宽度或周期以达到变讯的目的，
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3.3看门狗电路系统
肴门狗电路系统
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% 3智能扫地机各系统分析
P ［传感器系统
驱动系统
扫地机咅系统
红外遥酿充
浮动开关电路
看门狗电路
液晶显示电路
红外通控是目前使用最广泛的种通信和遥控手段，主要用来來控制皆能扫地机的浦扫方式及开机与关机.
浮动开关记-个安装在轮f内侧的机械 JF 关，轮r h有禅算装賣.1轮子浮起时，开关断开门地机停ik前进，实现了防跌落
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扫地机器人设计报告

扫地设计报告引言概述：在现代社会，随着科技的不断发展，人们对于自动化和智能化的需求越来越高。

扫地作为家庭清洁的代表，已经成为众多家庭中必不可少的家电产品之一。

本文将就扫地的设计原理、结构和功能进行详细阐述，以及目前市场上的主要扫地产品进行比较分析。

正文内容：1.设计原理1.1自动化清扫原理1.1.1定位与导航技术1.1.2环境感知技术1.1.3路径规划与避障技术1.2清洁技术1.2.1吸尘原理1.2.2拖地原理1.2.3洗地原理2.结构设计2.1机身结构设计2.1.1材料选择2.1.2结构设计原则2.2驱动系统设计2.2.1电机选择2.2.2传动系统设计2.3清洁系统设计2.3.1清扫装置设计2.3.2清洁液储存与喷洒设计3.功能设计3.1清洁能力3.1.1吸尘能力3.1.2拖地能力3.1.3洗地能力3.2智能化功能3.2.1自动充电功能3.2.2远程控制功能3.2.3定时清扫功能4.市场分析4.1主流品牌产品分析4.1.1iRobotRoomba系列4.1.2小米米家扫地系列4.1.3三星POWERbot系列4.2比较分析4.2.1清洁能力比较4.2.2功能性比较4.2.3价格比较5.总结扫地作为家居智能化的一个重要组成部分，其设计原理、结构和功能都对其性能和用户体验有着重要影响。

在市场中，主流品牌的产品在清洁能力、功能性以及价格等方面都存在差异，用户在购买时应综合考虑自己的需求和预算，并选择适合自己的扫地产品。

通过本文对扫地的设计报告的详细阐述，希望能够帮助读者更好地了解扫地的设计原理和市场情况，为他们选择合适的扫地产品提供参考依据。

同时，也希望能够推动扫地技术的进一步发展，提高其清洁效果和智能化水平。

机器人智能扫地功能设计与实现

机器人智能扫地功能设计与实现近年来，随着人类科技的不断发展，智能家居已经成为了人们生活中必不可少的部分。

在诸多智能家居产品中，智能扫地机器人无疑是备受欢迎的一种。

智能扫地机器人以其高效、智能、环保的特性，越来越多地进入了人们的家庭生活中。

然而，智能扫地机器人在满足人们清洁需求的同时，也带来了一定的挑战——如何设计一套智能的、高效的扫地功能，使其能够快速而又准确地完成清洁任务。

本文将对机器人智能扫地功能的设计与实现进行探讨。

一、智能扫地机器人整体功能介绍智能扫地机器人是一种可以自主完成地面清洁工作的家用机器人。

它主要包括以下功能：1. 自主导航：智能扫地机器人能够自主识别地面环境，进行智能路径规划，避免各种障碍物，从而快速而又准确地完成清洁任务。

2. 清洁吸尘：智能扫地机器人具有高效、环保的吸尘功能，可以清洁地板、地毯等不同类型的地面。

3. 定时预约：智能扫地机器人可以设置定时任务，根据用户需求，在合适的时间完成清洁任务。

4. 自主充电：智能扫地机器人还可以自主返回充电器进行充电，避免了频繁充电的烦恼。

以上是智能扫地机器人的主要功能。

其中，清洁吸尘功能是智能扫地机器人最为核心的功能，也是设计时需要关注的部分。

二、智能扫地机器人清洁吸尘功能设计要点在设计智能扫地机器人的清洁吸尘功能时，需要关注以下要点：1. 清洁范围：需要确定智能扫地机器人的清洁范围。

一般来说，清洁范围越大，机器人的清洁效率就会越高。

2. 清洁方式：需要确定智能扫地机器人的清洁方式。

一般来说，机器人的清洁方式有干式吸尘和湿式拖地两种。

3. 吸力设计：对于干式吸尘，需要关注的是吸力设计。

一般来说，机器人的吸力越大，清洁效率就会越高。

4. 滤网材料：对于干式吸尘和湿式拖地，需要关注的是滤网材料。

合适的滤网材料可以有效过滤灰尘、杂物等，保证清洁效果。

5. 拖地设计：对于湿式拖地，还需要关注拖地设计。

合适的拖地设计可以充分湿润地面，提高清洁效果。

扫地机的智能控制系统设计毕业设计说明书

本科毕业设计说明书扫地机的智能控制系统设计SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日扫地机的智能控制系统设计摘要目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中，从事着与人们生活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。

(完整版)扫地机器人设计

扫地机器人设计报告一、功能综述1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫；2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线；3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测；4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒；5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。

二、机械及系统设计扫地机器人机械设计如图1所示。

前图1 扫地机器人机械设计图清扫机构，行走机构，吸尘机构是本次设计的重点，也是难点所在。

由于机器人运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。

因此，增加机器人运动平稳性，提高机器人动力学特性尤为重要。

为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心装配。

(1)行走驱动轮及驱动电机该部分主要保证机器人能够在平面内移动。

为了保证小车良好的直线性，可采用双电机驱动左右两轮的方式，且在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性及灵活性。

前轮驱动的好处是：转向性能得到改善。

前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。

(2)清扫机构用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作做准备；清扫刷设计成可更换型的，可选择棉质纺织品或尼龙等化纤材料的，以适应不同的工作环境。

(3)吸尘机构旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；这里我们采用尖端气流滤尘技术，全方位，多层次将灰尘一网打尽。

(4)擦地机构在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在地面上的细小灰尘，同时也能够擦除地面上的顽固污渍，从而保证清洁工作的质量。

扫地机器人功能框图如图2所示。

图2 扫地机器人功能框图三、功能简介1、清扫模式：清扫模式包括随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等。

扫地机器人的设计方案

五、项目预期效果
-产品性能：打造一款高效率、低噪音、易操作的扫地机器人。
-用户体验：提升用户家庭清洁体验，减轻家务负担。
-市场反馈：获得良好的市场口碑，增强品牌影响力。
-社会效益：推动智能家居产业发展，促进环保节能。
本设计方案旨在为扫地机器人的研发提供全面、系统的指导，确保产品在设计、生产和销售过程中的合法合规性，同时注重用户体验和技术创新，以满足市场需求，为社会创造价值。
（2）清扫效率：每小时清扫面积不低于30平方米，提高清洁效果。
（3）电池容量：电池容量不低于2000mAh，保证续航能力。
（4）噪音控制：工作噪音不超过50分贝，降低对用户的影响。
（5）产品尺寸：合理控制产品尺寸，便于存放和操作。
3.设计要点
（1）外观设计：采用简约、时尚的外观设计，符合现代家庭审美需求。
-人机交互：界面简洁，操作直观，支持手机APP控制。修成本。
4.合法合规性
-认证要求：产品需通过CCC、CE等国内外认证，确保质量与安全。
-法律法规：遵循GB/T等国家或行业标准，保障产品设计合法合规。
四、项目实施步骤
1.市场调研：深入了解用户需求，分析竞争对手，确定产品定位。
本设计方案旨在为扫地机器人的研发提供参考，具体实施过程中需根据实际情况进行调整和优化。在项目实施过程中，严格遵守国家法律法规，确保产品设计、生产、销售、售后服务等环节合法合规，为用户带来更好的体验。
第2篇
扫地机器人的设计方案
一、项目概述
随着智能家居市场的快速扩张，扫地机器人作为家庭自动化清洁设备的代表，正逐渐成为现代家庭生活的标配。本设计方案旨在制定一款符合法律法规、技术先进、用户友好的扫地机器人，以满足市场需求，提升消费者生活品质。

家居智能清扫机器人系统设计

家居智能清扫机器人系统设计本文设计了一台家居智能清扫机器人，详细阐述了系统的总体构成，硬件电路设计和软件程序设计方案。

该机器人能实现移动、垃圾清扫、自主避障等功能，能够在家庭、图书馆、展览馆等室内环境中进行清扫作业。

该智能清扫机器人的推广应用能够很大程度的提高工作效率，降低劳动成本。

标签：清扫机器人单片微型计算机传感系统随着计算机技术与人工智能技术的发展，智能家居已成为现在电子行业的热门话题，机器人的应用更是受到人们的关注。

服务型机器人已经渗透到了我们的生活、工作的各个领域，为了能够彻底的将人们从家居清洁工作中解放出来，深入研究清扫机器人这类服务型机器人变得越来越重要。

1清扫机器人的总体设计智能清扫机器人在室内环境下运动，实现清扫、避障、路径规划等功能，利用自身各个系统部件的调节与控制，尽可能遍历每一个角落，实现清扫的智能化。

机器人的时间记录功能可以实现定时清扫，在完成清扫之后自动回到起始点。

机器人将自身的感知功能和控制功能结合起来，实现路径的规划与避障等功能。

机器人的清扫功能较为完善，在运动的过程中，它将地面上的垃圾清扫到一起，集中拾取到垃圾箱内。

根据机器人功能需求分析，设计系统整体结构如图1所示。

[1]2清扫机器人硬件设计2.1控制核心模块设计。

清扫机器人的控制系统采用微控制器STC89C52作为核心，它能负责指令的接收与发送，控制电机的转向，完成清扫、避障等功能。

如图1所示，处理器与多个模块相连接，有红外避障传感器、超声波测距传感器、测速光电编码器、电机驱动器接口模块、状态显示器、无线通信接口等，这些模块在微控制器的控制下，互相协调工作，保证了清扫机器人各项功能的实现。

2.2车体结构设计。

为了满足机器人的性能要求，机器人的机械结构应该具有稳定性，运动灵活性和足够强度等特点，同时尺寸要小，容量要大，重量要轻。

清扫机器人的机械结构主要由外部躯壳、小车底盘、驱动轮、传感器、垃圾清扫模块等组成。

小车的外部躯壳和底盘采用铝合金框架，以增大其坚固性，减轻重量，传感器安装在小车的适当部位，用导线连接，使小车重心降低提高小车的稳定性。

扫地机器人智能控制系统研究

扫地机器人智能控制系统研究摘要：扫地机器人是可自动进行室内地面清扫的智能吸尘器，其扫地过程基本无需人工参与，节省用户时间，在消费者家中普及率也越来越高。

与传统手持操作的吸尘器不同，扫地机器人需要自主移动到待清洁区域工作及返回充电，过程中需要应对用户家中各种复杂的情况，其中较多的为会阻碍扫地机器人前进的障碍物。

扫地机器人的可越障高度影响其可自主运行区域范围和清扫面积。

若扫地机器人可越障高度不足，轻则被阻碍无法到达部分待清洁区域，重则会卡在障碍物上无法自主解脱。

另外，越障高度是可在消费者面前直观展示的性能，可直接影响用户的评价和购买意愿。

越障能力的提升可极大增强扫地机器人产品竞争力。

因此，有必要对扫地机器人的越障相关因素进行深入研究，为其越障能力提升提供参考。

关键词：扫地机器人；智能控制系统；引言现在家用电器逐渐走向智能化，扫地机器人作为地面清洁类产品的一种，深受广大消费者喜爱，市场占有率逐渐攀升，现在市场上扫地机器人品牌繁多，质量参差不齐，宣称性能与产品实际使用性能存在差距，大多数品牌主打除尘性能与产品智能化。

扫地机器人通过采用人工智能技术，搭配吸尘系统，使其能够自主规划清扫路线，自动完成地面清洁工作，从而解放双手。

扫地机器人系统一般由感知、吸尘、移动、控制四个部分组成，其中感知系统一般由多个传感器组成，例如超声波测距传感器、红外线传感器、接触和接近视觉传感器等。

一般来讲，智能性越好的扫地机机器人搭配的传感器越多，在规划清扫路线、自动回充、防跌落、防误撞等智能化指标表现越好。

1触发式液压辅助越障机构的结构组成和工作原理1.1触发模块为保证触发的准确性，方便用户操作，在设计时采用机械结构代替触发传感器。

触发模块主要由触发臂、触发轮、扭簧和传动臂组成。

触发臂前端贴有橡胶膜，在碰撞时触发轮和橡胶膜可以起到一定的缓冲作用。

传动臂上端固定着导电块，触发臂与传动臂之间通过扭簧连接，共同搭载在减速箱外壳上。

假设障碍物高度为h，装有拉簧越障机构的扫地机器人的极限越障高度为hmax（1受扫地机器人自身重力的影响，一般为15~20mm），装有触发式液压辅助越障机构的扫地机器人的极限越障高度为hmax2。

扫地机器人自动路径规划系统设计

扫地机器人自动路径规划系统设计摘要：扫地机器人自动路径规划系统设计针对目前扫地机器人大多采用随机覆盖清扫方式，会造成重复率高、覆盖率低及清扫时间长等问题，提出了一种弓型算法、栅格法和突发碰撞进行故障报警的全遍历路径规划方案并进行了仿真。

扫地机器人通过红外传感器与碰撞传感器检测周围环境，栅格法把清扫区域划分为子区域，区域内扫地机器人以边界为起点沿弓型路径遍历清扫，每个子区域按同样方法清扫，直到完成整个环境遍历清扫。

该系统成本低、区域弓型方法简单易行，具有一定的推广应用价值。

关键字：扫地机器人；栅格法；弓型算法；传感器1.课题背景和意义智能扫地机器人是当今智能家居领域研究的热点，目的是用高效的智能清扫替代以往低效又耗时的手工劳动。

制约扫地机器人发展的因素包括软硬件两个层面。

从硬件上来说，传统的扫地机器人多采用单一的红外传感器或超声波传感器实现行走避障，行走方式可采用随机往复式，清扫不能完全覆盖，效率低，难以进行智能规划与有序清扫；内螺旋式路线方式清扫虽然覆盖全面，重复率低，但清扫时间过长，电量消耗高，遇到障碍物时无法很好地重新进行路径规划，因此难以满足用户需求。

高端扫地机器人如科沃斯推出的DN55采用LDS激光雷达进行导航，其精度高，但是价格高昂，并非普及的最佳方案。

从软件层面来说，扫地机器人的地图构建( SLAM 技术) 及路径规划涉及到操作系统、深度学习、通信传输等诸多内容，这些复杂控制算法仍存在技术瓶颈，使得目前扫地机器人的清扫效果不尽如人意，且SLAM 多依靠激光雷达传感器，大多数传感器造价较高，同时不断旋转会严重影响寿命。

智能扫地机器人步入各种应用场所的同时，对其性价比，使用便捷性、可靠性等都提出了新的要求，因此设计一个扫地机器人路径规划的可行性创新解决方案，支持扫地机器人以价格实惠，效率高的特点普及到大众家庭中去，具有一定的实际意义。

2．路径规划方案硬件设计概况扫地机器人自动路径规划系统的硬件主要组成包括可编程序控制器、微型机器人、红外传感器和碰撞传感器。