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家用擦玻璃清洁机器人结构设计说明书.doc
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毕 业 设 计 中 文 摘 要
家用擦玻璃清洁机器人结构设计
摘要:
随着时代的进步,科技的发展,智能家居越来越流行,与此同时,智能机
器人也如火如荼地发展起来,人们越来越注重智能化,自动化。
同时,人们住的楼层也越来越高,擦玻璃变成了很难办的事情,本人自主
研发设计了一款全自动民用擦玻璃小车,该小车启动之后,小车能够同时对玻
璃里外侧进行全自动擦拭。
本文首先阐述了本课题的背景以及国内外发展概况,接着描述了擦玻璃机
器人的整体方案的确定以及详细机械结构的设计,然后阐述了本课题控制系统
的设计,最后介绍了机器人实体样机的调试。
本课题主要完成的工作:
(1)设计加工擦玻璃机器人的机械结构并进行实体装配。
(2)基于 STC12 单片机,设计 PCB 板,加工并焊接零件,然后编程烧写,
上机调试。
关键词: 机器人 全自动 实体装配 单片机 PCB
毕 业 设 计 ( 论 文 ) 外 文 摘 要
Title Structure design of household cleaning robot for
cleaning glass
Abstract
Along with the progress of the times, the development of science and
technology, the home automation is more and more popular, meanwhile,
the intelligent robot is also in full swing, people pay more and more
attention to intelligent automation.
At the same time, the floors which people live in are also getting higher
and higher, wiping the glass becomes a troublesome thing, I design a
fully automatic civil car to wipe glass in my research and development,
when the car is started, it can wipe the glass outside and inside
automatically at the same time.
The background and foreign development situation are described in this
paper at first, after representing the determination of the overall
scheme of glass cleaning robot and detailed mechanical structure
design, then the design of control system of the subject is
elaborated on, at last, the debugging of the prototype robot entity is
introduced in this paper.
The main work of this thesis:
(1) designing and processing the mechanical structure of glass robot
and assemble the entity.
(2) based on STC12 microcontroller, designing PCB board, processing and
welding parts, and then programming and debugging the machine.
Keywords: robot automatic entity assembly MCU PCB
目 录
第一章 引言 ……………………………………………………………… 1
1.1 课题背景……………………………………………………………1
1.2 国内外擦玻璃机器人的研究概况…………………………………1
1.3 本课题的主要工作…………………………………………………3
第二章 家用擦玻璃清洁机器人总体方案设计 …………………………… 3
2.1 家用擦玻璃清洁机器人的设计原则…………………………………4
2.2 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案的确定…………………………4
2.2.1 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案……………………………4
2.2.2 总体方案的对比与选择…………………………………………12
第三章 家用擦玻璃清洁机器人详细结构设计………………………………14
3.1 关键部件的选型………………………………………………………14
3.1.1 电机的选型………………………………………………………14
3.1.2 微动开关的选型…………………………………………………15
3.1.3 电池的选择………………………………………………………15
3.1.4 磁铁的选择………………………………………………………16
3.2 微动开关缓冲机构的设计……………………………………………16
3.3 磁铁升降机构的设计…………………………………………………17
3.3.1 磁铁升降机构的 ANSYS 分析……………………………………18
第四章 家用擦玻璃清洁机器人控制系统设计………………………………21
4.1 单片机控制系统电路的设计……………………………………… 21
4.1.1 单片机系统元器件的选型…………………………………… 21
4.1.2 单片机系统的硬件电路及 I/O 口分配……………………… 25
4.2 单片机系统编程框图……………………………………………… 25
第五章 家用擦玻璃清洁机器人样机研制与调试……………………………27
5.1 控制电路板的设计与调试……………………………………………27
5.1.1 PCB 设计…………………………………………………………27
5.1.2 电路板的调试……………………………………………………28
5.2 家用擦玻璃清洁机器人样机的制作…………………………………31
5.3 家用擦玻璃清洁机器人样机的测试…………………………………31
第六章 总结与展望……………………………………………………………33
参考文献……………………………………………………………………… 34
致谢…………………………………………………………………………… 35
附录…………………………………………………………………………… 37
1 引言
1.1 课题背景
智能家居近两年发展火热,作为其重要组成部分的智能服务机器人也不甘示弱,
伴随着计算机和自动化技术的迅速发展,人们对机器人的智能性的要求也越来越高,同
时智能服务机器人产业近年来也陆续被写入国家发展战略。2006 年,发展智能服务机器
人被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》; 2012 年,我国出台
《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项
规划》,足见我国对机器人行业发展的重视。
在智能机器人如火如荼得发展过程中,目前具有一定的智能性的清洁机器人也成
为研究热点之一,智能清洁机器人系统的研究在发达国家受到广泛的关注,许多高科技
应用领域,以及实际生产实践中的特殊应用环境的强烈需求更成为它不断发展的强劲
动力。
近年来,都市中的高层建筑越来越多,目前对高层建筑的玻璃窗的清洗工作主要还
是由清洗工人搭乘吊篮完成的,传统的人工清洗方式既危险,效率又低且成本高,但如
果自己清洗的话不仅有危险而且费时费力,况且现在更多的人们希望从繁琐的日常事
务中解放出来,因此迫切需要一种设备协助甚至替代人来完成玻璃的清洗工作。
1.2 国内外擦玻璃机器人的研究概况
众所周知,日本是机器人发展较为发达的国家,其对智能机器人的研究实力雄厚,
值得我们学习,下图的多用途壁面机器人是一个日本开发的清洁机器人的范例:该机
器人自重 100kg,同时可载 150kg 负重,小车的车轮上具有磁性设计,采用磁吸附方式
吸附在墙壁上,可直接越过坑洼不平的墙面以及其他墙上的不明障碍物,多用于桥墩
底部、玻璃幕墙等检测和修复作业。
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omyligaga
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