家用智能吸尘器的设计

毕业设计（论文）设计(论文)题目：家用智能吸尘器的设计

姓名：***

班级：09数控班

指导老师：***

完成日期：2012年5月14日

摘要

随着社会的进步和发展，人们的学习、工作越来越繁忙，于是怎样更大程度地将人们从烦琐的日常事物中解脱出来，就成了新一代家电所追求的目标，而自动化正是这一目标的集中体现。

本文介绍的全自动吸尘器初步实现了无人情况下的自主工作方式。它自带电源，利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对墙壁等进行判断；通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制，并在处理返回脉冲信号的基础上加以判断，选定相应的控制策略；通过驱动器驱动两步进电机，带动驱动轮，从而实现行走转向等功能；通过红外线热释电传感器对人的活动进行检测，减少人对吸尘器行走的影响。在吸尘器行走的同时，由其自身携带的小型吸尘部件，对经过的地面进行必要的吸尘清扫。

关键词:步进电机单片机超声波传感器电子罗盘

目录

摘要 2 Abstract 错误!未定义书签。

第1章绪论 1 1.1 家用吸尘器的原理 1

1.1.1 家用吸尘器的分类 1

1.2 全自动吸尘器的研究目的与意义 2

1.3 全自动吸尘器的发展 3 第2章全自动吸尘器控制部分设计 4

2.1单片机的结构和性能 4

2.2电子罗盘的性能 6

2. 3灰尘传感器的原理及性能 (7)

2. 4电量传感器的原理及性能 (8)

2. 5障碍传感器的探测方法 (8)

2.6超声波传感器的原理及性能 10

2.7红外线热释电传感器的原理及性能 11

2.8整个控制系统的组成及工作原理 12 第3章全自动吸尘器结构的设计 13

3.1全自动吸尘器外壳结构设计错

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3.2全自动吸尘器吸尘部位结构设计错

误!未定义书签。

3.3 全自动吸尘器行走部位结构设计错

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3.3.1 全自动吸尘器主要参数计算 13 第4章全自动吸尘器的技术经济分析 15 结论 16

17 参考文献 18

第1章绪论

1.1家用吸尘器的原理

吸尘器是现代家庭中受到人们广泛喜爱的清洁用具，传统的用具清扫房间往往不能将家里的微细尘埃清扫干净，尘埃总是从一处转移到另一处，尤其是地毯﹑窗帘等处的灰尘就更难以清除，利用吸尘器来做清洁工作就无此弊。吸尘器不但可以清洁地面，也可以用来清洁一般的器具难以清洁的地方，如沙发，墙壁等。

吸尘器在工作时要经过起尘、吸尘和滤尘三个阶段。吸尘器一般包括吸尘器电机和风机（电机多为串激整流子电动机、风机是离心式风机）、机身、吸尘管（手持式吸尘器的机身和吸尘管常联为一体）控制电路、滤尘器（袋）和吸尘附件。一般吸尘器的电机工作功率为400-1000W，体积大一些的吸尘器的功率更高一些，而便携式吸尘器的功率则一般为250W 以下，吸尘器工作时靠电动机高速驱动风机叶轮旋转，使空气高速排出，而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，使吸尘器内部产生瞬时真空，和外界大气压形成负压差；在此压差的作用下，吸尘器吸入含灰尘的空气，并经滤尘器过滤，排出清净的空气。负压差越大风量越大，则吸力也越大，而这时的电机工作功率也就越高。所以吸尘器也叫真空吸尘器。真空吸尘器由于应用广泛，特别是为了可以用于不同的场地和场所，需要配置不同规格的吸头，这样可分别用来清除地毯、衣物、沙发、各种物品及电子仪器上的尘屑，使用十分方便。当然，也有一些是专门设计或专用型吸尘器。

1.1.1家用吸尘器的分类

1.按形状大小分类

（1）立式：呈圆桶形或方形居多，分上、下两部分，上部装有电机，是动力部分，下部为集尘箱。

（2）卧式：长方形或车型状，有前后两部分，前部为集尘箱，后部为电机部分。

（3）便携式，它一般有五种形式

1) 肩式：体积较小，使用时背在肩上，小功率输出。

2) 杆式：形状似杆，上端为把手，下端为吸嘴，小功率输出。

3) 手提式：体积更小，可直接握在手中使用，小功率输出通常用干或蓄电池做电源。

4) 微型式：多用电池供电，体积更小，多用于清洁衣物、仪器等，微功率。

5) 无绳式: 吸尘器拖着长长的电线, 极易纠缠不清。倘若是无绳式的吸尘器，则可以避免上述情况的发生。

2.按功能分类

按功能大致有以下种：干式﹑干湿两用式﹑地毯式及打蜡吸尘式。干式吸尘器就是上面介绍的几种吸尘器。干湿两用式吸尘器具有与干式吸尘器相同的性能和用途，此外还能吸取肥皂之类的液体或多水性泡沫污物。地毯式主要用于地毯的清洁。打蜡式吸力较差，主要以打蜡为主。

3.按电器安全分类

（1）Ⅰ类吸尘器，额定电压超过42伏，只有基本绝缘。

（2）Ⅱ类吸尘器，额定电压超过42伏，全部为双重绝缘，当基本绝缘破坏时，还有一层补充绝缘作用。

（3）Ⅲ类吸尘器，额定电压低于42伏，避免了触电危险。

1.2 全自动吸尘器的研究目的与意义

今年来,随着中国工业的快速发展,吸尘器的产销量也大幅增加,在我国市场具有旺盛的生命力。随着设会的进步和发展,人们的物质和精神生活质量的提高,迫切需要从繁重的清洁工作中解脱出来由此诞生了一种家用服务型吸尘机器人,它将移动机器人技术和吸尘技术有机地融合起来,实现家庭、宾馆、写字楼等室内环境的半自动或全自动清洁,因此具有广阔的市场前景。

目前在欧美日等发达国家,吸尘机器人开发较早,应用范围也较广,近两年来,已经开发出多种面向市场的智能吸尘机器人。澳大利亚某公司研制出可自动行驶并打扫房间的Ｖ４型机器人这种全自动吸尘器表面光滑,体积很小,呈圆形,内置搜索雷达,可以搜索各种房间里的每一处,不会碰撞家具或其它障碍物。微处理小电脑使它具备在拐至屋角处能探测方向、选择前进路线的能力。只要将全自动吸尘器放在地面上,它便可自动开始工作。其搜索雷达会探测出距离最近的墙壁,先顺着墙壁把地板四周的灰尘及异物吸尽;然后再不规则地来回移动于房间的其它位置,并且能在接近障碍物之前迅速转向。该吸尘机器人由于在主机的周围３６０°配备了障碍物传感器,因此可以在检测墙壁及障碍物的同时打扫地面;当打扫完可以行驶的场所后,机器人就自动关闭电源。不管房间的外形及面积的大小、ＡＲＮＡ导航算法引导机器人在任何房间的所有无遮掩区域四处运动来进行清洁工作,因为机器人导航沿房间的周围,所以它要创建自己的空间参考图,机器人不需要任何编程“教它应该去哪里”。该机器人操作简单,仅有３个按钮:开始、结束以及暂停,人们只要简单地将它放置在需要清扫的区域或房间中,按下开始按钮即可。