完善版垃圾清理车论文.docVIP

作品名称：智能垃圾清理车 设计组员：杨铭 徐亮 徐佳 李文亮 王磊 目录 一．作品选题依据 二．总体设计方案的拟定 三.机械部件结构设计 1、主要工作部件机械手的设计 2、车身部分的设计 四.控制检测部分设计 1.机器人的第一双“眼睛”——光敏传感器 2.机器人的第二双“眼睛”——红外传感器 3.机器人吸尘器控制部分 五.作品的创新点 六.前景展望 七.附录 参考文献 一、设计选材依据 地球是我们赖以生存的家园，并为我们提供了如此美丽的环境。但伴随人们生活节奏的加快，社会生活正向便利化、卫生化发展。顺应这种需求，一次性泡沫塑料饭盒、塑料袋等开始频繁地进人人们的日常生活。这些使用方便、价格低廉包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利。另一方面，这些包装材料在使用后往往被随手丢弃，造成塑料废品污染，成为极大的环境问题。我们的这个家园正在被垃圾所包围。 我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。 早在1995年全国的塑料消费总量就高达1100万吨，其中包装用塑料达211万吨。包装用塑料的大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式被任意丢弃。据调查，北京市生活垃圾的3%为废旧塑料包装物，每年产生量约为14万吨；上海市生活垃圾的7%为废旧塑料包装物，每年产生量约为19万吨。丢弃在环境中的废旧包装塑料，不仅影响市容和自然景观，产生视觉污染，而且因难以降解，对生态环境还会造成潜在危害，如：混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产；增塑剂和添加剂的渗出会导致地下水污染；混入城市垃圾一同焚烧会产生有害气体，污染空气，损害人体健康。 如何来解决垃圾问题呢？一般来说，采用卫生填埋、高温堆肥和原料化利用这三种方法，基本上可以使垃圾处理达 到减量化、资源化和无害化。 然而，无论是卫生填埋、高温处理、还是变废物为原料，其中很重要的一项就是垃圾的清理和回收工作，但是国内的清理和回收工作自动化程度远远不够，于是消耗了大量的人力资源去清理和回收，而垃圾清理人员每天生活在肮脏的环境中，呼吸着熏天的气味，并时常被人误会为“脏”的代名词，严重危害着垃圾清理和回收人员的身体和心理健康。 为了推进垃圾清理工作的现代化进程，为了改善垃圾清理工作的环境，更为了垃圾清理人员的身体健康，我们有责任，也有义务利用所学知识设计制作一种机械化，智能化的设备来帮助和取代垃圾清理人员的工作，为国家和社会分忧！为保护地球家园出一份力！ 二．总体设计方案的拟定 根据清理车的工作要求，为了实现其清理垃圾整个过程中的轻巧快捷，要使主要机构机械手的每个服伺电机都要有其准确的定位角度。同时在判断垃圾，拾取垃圾，把垃圾放入翻斗的过成中每一阶段之间的间隔时间一定要控制合理。 清理车分为机械部分和控制部分，其控制及清理过程如图1所示 图一.控制及清理过程 启动机器人，清理车行进，吸尘器启动，清理小垃圾；同时红外及光敏传感器发挥其测障及判断垃圾位置的功能，定位垃圾，机器人停车，吸尘器停止工作，拾取垃圾，把垃圾放入后备箱中。然后继续前行，如此循环，直到拾取指定数目垃圾为止，最后将垃圾运送到在指定地点，卸下垃圾，完成任务。 三. 机械机构设计 1、主要工作部件机械手的设计 根据机械手的设计任务要求，及其运动功能要求：简单、灵活、准确、自由度高。我们选择伺服电机来构造机械手，就是因为它控制简单、装配灵活，而且能实现的自由度也比较高，且当今所有机械手都是由伺服电机构成的，正符合我们的要求。我们的机械手采用7个伺服电机组成，其机构运动简图如图2所示。 图二.机构运动简图 我们采用的伺服电机其工作范围-90°— 90°，所以由此7个电机组成的机械手其工作区域为180°，工作半径为200mm，其自身关节为6个，实现自由度为：F=3*N-(2*P1-Ph)=3*7-(2*7+1)=6。 机器手组装采用此蛇行结构，可以使各个关节的灵活运转，但是这样会产生重心不固定的问题，所以我们要严格控制各个动作的重心位置，从而保证其运动过程的平稳。要控制重心的位置，就必须控制每个伺服电机的旋转角度。 表一、机械手各电机伸出与缩回角度（单位°） 手指1 -25 -25 -25 15 -24 -24 -24 -24 -23 关节2 90 60 40 10 10 30 30 88 90 关节3 -90 -90 -60 -60 -60 -70 -70 -70 -71 关节4 -90 -30 -13 -13 -13 -13 -33 -64 -80 关节5 70 70 40 -45 -45 -15 35 75 80 关节6 -1