扫地机器人设计
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根据传感器捕获的信息做出动 作，主要用来来控制扫地机器 人的开机与关机、行走结构和
清扫结构。
扫地机器人总体设计方案
扫
壳体
地
机
右边刷
器
人
主
要
滚刷
功
能
部
右驱动轮
件
解
析
万向轮 左边刷 左驱动轮 集尘盒
Part Five
零件设计和控制设计
零件设计和控制设计
零件设计
图6 边刷减速器上壳体
图7 滚刷外壳体
研究背景及设计目标
国外研究现状： 自2002年，家电公司伊莱克斯推出”三叶虫“智能扫地机器人以后，颠 覆了人们对扫地的概念。 机器人巨头IRobot 公司设计制造自动扫地机器人Roomba，不断的升级 优化，成为了扫地机器人领域的代表产品。 英国Dyson公司推出一种型号为DC06的智能吸尘器，这是世界首次开发 研制的全自动吸尘机器人。 美国的Neato开发的Neato XV-21,是世界上第一个采用智能激光制导系 统的商用扫地机器人。
扫地机器人行走结构设计
河北科技大学 机械工程学院
班级 姓名 指导教师
wk.baidu.com
研究背景及设计目标 设计的重点难点及解决方案 扫地机器人总体设计方案 零件设计和控制设计 毕业设计成果展示
Part One
研究背景及设计目标
研究背景及设计目标
研究背景： 近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，服务机器人开辟了 机器人应用的新领域。智能扫地机器人作为服务机器人的一种，是智能移 动机器人实用化发展的先行者。 扫地机器人又称懒人扫地机，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。集机械学、电子技术、传感 器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一 体，因其操作简单，使用方便，越来越多地走入了人们的生活，具有很好 的应用前景。
设计的重点难点及解决方案
3、如何实现扫地机器人的避障功能和防跌落功能？
图4 扫地机器人防跌落设计
图5 扫地机器人防碰撞设计
避障功能和防跌落功能的实现都是通过传感器进行距离检测，然后传 递信息到控制系统。控制系统根据相应的状态对扫地机器人驱动部分发出 正确的指令。
Part Three
扫地机器人总体设计方案
图18 防碰撞程序设计
零件设计和控制设计
防跌落程序设计
防跌落程序同样控制驱动电机的 正反转，保证扫地机器人不会从高处 坠落造成损坏。当超声波传感器检测 到前方悬空时，扫地机器人执行防跌 落程序，进行扫地机器人的转向图，5-1避主程序设计 开悬空区域，然后继续执行清扫工作。
图5-1 主防跌落程序设计
图17 主程序设计
零件设计和控制设计
防碰撞程序设计
防碰撞程序主要用于控制驱动电机的正 反转，保证扫地机器人不会碰撞到房间内摆 放的物品。当超声波传感器检测到前方有障 碍物时，扫地机器人执行防碰撞程序，进行 扫地机器人的转向，从障碍物的两边绕开， 避开障碍物，然后继续进行清图扫5任-1 主务程。序设计
图8 集尘盒弹簧扣
图9 扫地机器人下壳体 图10 扫地机器人上壳体 图11 驱动轮减速器下壳体
零件设计和控制设计
子装配体设计
图12 驱动轮减速器装配体
图13 边刷减速器装配体
图14 万向轮装配体
图15 集尘盒装配体
图16 滚刷装配体
零件设计和控制设计
控制设计
系统初始化以后，开始执行主程序。 进入主程序，先进行各部分结构的供电， 正常工作，如果发现前方地面悬空，则执 行防跌落程序，避开悬空的地面，继续执 行原来的程序。如果发现前方有图5障-1碍主物程序立设计 即执行避障程序，工作一段时间后，避开 障碍物后继续执行原来的程序。
设计的重点难点及解决方案
2、扫地机器人中行走结构设计的关键是什么？
本设计中机械部分采用双电机控制两个轮 子，与前方一个万向轮形成支撑作用，驱动轮 差速转动，保证车子可以360°原地旋转，保证 车子自由运动。
通过对扫地机器人行走结构的设计，路径 规划，实现全区域的覆盖，增大清扫覆盖面积， 减少清扫死角。
统总体设计，并对其运动系统进行详细设计，使设计的扫地机器人具备基 本的运动、清扫及障碍物探测、躲避等功能。
Part Two
设计的重点难点及解决方案
设计的重点难点及解决方案
1、扫地机器人体积不能过大，如何设计和装配好行走结构、清扫结构、吸尘 结构及集尘盒结构？
图3 扫地机器人结构分配
本次设计外形采用圆饼设计，塑 料外壳，不仅简约美观，而且便于安 装扫地机器人的各部分组件，底部的 车轮能够进行转动，边刷进行清扫， 各组成部分分配如图所示。
行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ PPT论坛：www.1ppt.cn
扫地机器人总体设计方案
机身部分
扫地机 各组成
电源部分
驱动部分 清扫部分
传感器部分
控制部分
该部分主要保证机器人能够在平面内移 动，为保证小车良好的直线性，采用双 电机驱动左右两轮的方式，并且在车体 后端装有万向轮，使小车获得良好的机
动灵活性和平稳性。
用电机带动两个清扫刷，使左边刷顺时 针转动，右边刷逆时针转动，将清扫灰 尘集中于吸风口处，通过吸尘结构工作 将灰尘吸入集尘盒中，达到清扫的目的。
研究背景及设计目标
国内研究现状： 国产服务机器人方面，苏州科沃斯、小米公司小米扫地机器人，苏州地贝 等产品水平已经与Roomba扫地机器人相近，其产品包含了机器人定位、 机器人感应、驱动、路径规划自动回充、断点续扫等关键技术。
图1 科沃斯扫地机器人
图2 小米扫地机器人
研究背景及设计目标
设计目标： 拟设计一种轮式的小型车辆平台，通过对扫地机器人的机械和控制系
Part Five
毕业设计成果展示
毕业设计成果展示
PPT模板下载：www.1ppt.com/moban/ 节日PPT模板：www.1ppt.com/jieri/ PPT背景图片：www.1ppt.com/beijing/ 优秀PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ Word教程： www.1ppt.com/word/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 范文下载：www.1ppt.com/fanwen/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/
清扫结构。
扫地机器人总体设计方案
扫
壳体
地
机
右边刷
器
人
主
要
滚刷
功
能
部
右驱动轮
件
解
析
万向轮 左边刷 左驱动轮 集尘盒
Part Five
零件设计和控制设计
零件设计和控制设计
零件设计
图6 边刷减速器上壳体
图7 滚刷外壳体
研究背景及设计目标
国外研究现状： 自2002年，家电公司伊莱克斯推出”三叶虫“智能扫地机器人以后，颠 覆了人们对扫地的概念。 机器人巨头IRobot 公司设计制造自动扫地机器人Roomba，不断的升级 优化，成为了扫地机器人领域的代表产品。 英国Dyson公司推出一种型号为DC06的智能吸尘器，这是世界首次开发 研制的全自动吸尘机器人。 美国的Neato开发的Neato XV-21,是世界上第一个采用智能激光制导系 统的商用扫地机器人。
扫地机器人行走结构设计
河北科技大学 机械工程学院
班级 姓名 指导教师
wk.baidu.com
研究背景及设计目标 设计的重点难点及解决方案 扫地机器人总体设计方案 零件设计和控制设计 毕业设计成果展示
Part One
研究背景及设计目标
研究背景及设计目标
研究背景： 近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，服务机器人开辟了 机器人应用的新领域。智能扫地机器人作为服务机器人的一种，是智能移 动机器人实用化发展的先行者。 扫地机器人又称懒人扫地机，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。集机械学、电子技术、传感 器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一 体，因其操作简单，使用方便，越来越多地走入了人们的生活，具有很好 的应用前景。
设计的重点难点及解决方案
3、如何实现扫地机器人的避障功能和防跌落功能？
图4 扫地机器人防跌落设计
图5 扫地机器人防碰撞设计
避障功能和防跌落功能的实现都是通过传感器进行距离检测，然后传 递信息到控制系统。控制系统根据相应的状态对扫地机器人驱动部分发出 正确的指令。
Part Three
扫地机器人总体设计方案
图18 防碰撞程序设计
零件设计和控制设计
防跌落程序设计
防跌落程序同样控制驱动电机的 正反转，保证扫地机器人不会从高处 坠落造成损坏。当超声波传感器检测 到前方悬空时，扫地机器人执行防跌 落程序，进行扫地机器人的转向图，5-1避主程序设计 开悬空区域，然后继续执行清扫工作。
图5-1 主防跌落程序设计
图17 主程序设计
零件设计和控制设计
防碰撞程序设计
防碰撞程序主要用于控制驱动电机的正 反转，保证扫地机器人不会碰撞到房间内摆 放的物品。当超声波传感器检测到前方有障 碍物时，扫地机器人执行防碰撞程序，进行 扫地机器人的转向，从障碍物的两边绕开， 避开障碍物，然后继续进行清图扫5任-1 主务程。序设计
图8 集尘盒弹簧扣
图9 扫地机器人下壳体 图10 扫地机器人上壳体 图11 驱动轮减速器下壳体
零件设计和控制设计
子装配体设计
图12 驱动轮减速器装配体
图13 边刷减速器装配体
图14 万向轮装配体
图15 集尘盒装配体
图16 滚刷装配体
零件设计和控制设计
控制设计
系统初始化以后，开始执行主程序。 进入主程序，先进行各部分结构的供电， 正常工作，如果发现前方地面悬空，则执 行防跌落程序，避开悬空的地面，继续执 行原来的程序。如果发现前方有图5障-1碍主物程序立设计 即执行避障程序，工作一段时间后，避开 障碍物后继续执行原来的程序。
设计的重点难点及解决方案
2、扫地机器人中行走结构设计的关键是什么？
本设计中机械部分采用双电机控制两个轮 子，与前方一个万向轮形成支撑作用，驱动轮 差速转动，保证车子可以360°原地旋转，保证 车子自由运动。
通过对扫地机器人行走结构的设计，路径 规划，实现全区域的覆盖，增大清扫覆盖面积， 减少清扫死角。
统总体设计，并对其运动系统进行详细设计，使设计的扫地机器人具备基 本的运动、清扫及障碍物探测、躲避等功能。
Part Two
设计的重点难点及解决方案
设计的重点难点及解决方案
1、扫地机器人体积不能过大，如何设计和装配好行走结构、清扫结构、吸尘 结构及集尘盒结构？
图3 扫地机器人结构分配
本次设计外形采用圆饼设计，塑 料外壳，不仅简约美观，而且便于安 装扫地机器人的各部分组件，底部的 车轮能够进行转动，边刷进行清扫， 各组成部分分配如图所示。
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扫地机器人总体设计方案
机身部分
扫地机 各组成
电源部分
驱动部分 清扫部分
传感器部分
控制部分
该部分主要保证机器人能够在平面内移 动，为保证小车良好的直线性，采用双 电机驱动左右两轮的方式，并且在车体 后端装有万向轮，使小车获得良好的机
动灵活性和平稳性。
用电机带动两个清扫刷，使左边刷顺时 针转动，右边刷逆时针转动，将清扫灰 尘集中于吸风口处，通过吸尘结构工作 将灰尘吸入集尘盒中，达到清扫的目的。
研究背景及设计目标
国内研究现状： 国产服务机器人方面，苏州科沃斯、小米公司小米扫地机器人，苏州地贝 等产品水平已经与Roomba扫地机器人相近，其产品包含了机器人定位、 机器人感应、驱动、路径规划自动回充、断点续扫等关键技术。
图1 科沃斯扫地机器人
图2 小米扫地机器人
研究背景及设计目标
设计目标： 拟设计一种轮式的小型车辆平台，通过对扫地机器人的机械和控制系
Part Five
毕业设计成果展示
毕业设计成果展示
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