自动扫地机器人.doc

工程导论 题 目：自动扫地机器人 组 长：史亚龙 组 员：董祥军, 郝成祥, 孔 超, 李晓强, 李喆人, 任 杰, 王 轩，魏 剑, 费沈扬，王 健 班 级：12FH 专 业：机械工程及自动化 学 院：机电工程学院 入学时间：2012级 指导教师：何亚飞 日 期：2013年1月14日 目录 1绪论……………………………………………………………………1 1调查研究…………………………………………………………1 2概念构思………………………………………………………………………… 2 3功能与原理设计………………………………………………………3 4成本核算…………………………………………………4 5营销手段………………………………………………………………5 6致谢……………………………………………………………………6 7 附录……………………………………………………………………7 1 绪论 自动清扫机器人是当今服务机器人领域一个热门的研究方向。从理论和技术上讲，自动清扫机器人比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性，从市场前景角度讲，自动清扫机器人将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所和大众家庭。因此开发自动清扫机器人既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景。 1 调查研究 在日本，东日本铁路公司、shinko电器公司和Howa工业有限公司联合研制了车站地面清扫机器人，机器人可沿墙壁从任何一个位置自动启动，利用不断旋转的刷子将废弃物扫入白带容器中，日本静甲株式会社的清水工厂开发出一种自动清扫机器人，可用于各种工厂的清扫工作。机器人采用光纤陀螺控制方向，采用编码器和超声波传感器测距， 采用光学探测器探测障碍物 机器人的四周装有橡胶垫， 橡胶垫内部装有触觉传感器， 一旦机器人与人接触， 触觉传感器信号会使机器人停下来1以保证人的安全Br-3]这些应用还都是用于工业或者公共的场合， 真正具有里程碑意义的是2002年9月清洁机器人“Roomba”美国面市， 这是一款面向家庭的机器人。重约2kg直径为 762mm， 具有高度自主能力， 可以游走于房间各家具缝隙间， 灵巧地完成清扫工作， 据说这是将用于军事的“躲避地雷的移动技术，应用到了吸尘器上。“Roomba”的动作有点迟缓， 但却能稳定 安全地完成任务 由于能够在完成任务后自动切断电源， 所以可以在外出期间让“Roomba”在家进行清扫 英国 法国和澳大利亚也都推出过清洁机器人产品 在国内，对清洁机器人相关技术如机器感知、机器人导航和定位与路径规划 机器人控制、电源与电源管理、动力驱动等技术的研究， 哈尔滨工业大学、华南理工大学、上海交通大学等高校，也对清洁机器人进行了大量的研究，并取得了一些成果，这些都为清洁机器人的研究开发和推广奠定了物质和技术基础。 2概念构思 总体方案是设计一个自主控机器人，在一个模拟的平面结构内运动，移动机器人本体，完成自主移动、避障功能。尽快遍历每一个角落，完成任务，这个工作受多个因素的影响。其中在现实生活中清洁机器人清理的过程中，利用了机器人自身的传感系统、运动控制系统和自主蔽障系统等。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。 采用的技术主要有： 1路径规划技术：路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息,按照某种优化指标,在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径,并且实现所需清扫区域的合理完全路径覆盖,其实质就是移动机器人运动过程中的导航和避碰。 2多传感器融合技术：为了让吸尘机器人正常工作,必须对机器人位置、姿态、速度和系统内部状态进行监控,还要感知机器人所处工作环境的静态和动态信息,使得吸尘机器人相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化。吸尘机器人采用了4个传感器,有效地把传感器观测信息进行融合处理,从而使机器人获得最大量的外部环境信息,运用传感器融合技术对提高移动机器人定位、障碍物识别、环境建模、避障的精度等具有重要作用。 3电源技术：移动电源需同时为移动机构提供动力,为控制电路提供稳定的电压,为吸尘操作模块及传感观测模块提供能源等。电源在放电过程中具备:①保持恒定的电压 ②内阻小以便快速放电 ③可充电;④成本低等特点。 依托以上关键技术,可实现以下产品功能: 1．定时清扫2.当机器被卡住会自动摆脱3.支持遥控。4.虚拟墙感应5.边角清扫程序。 6.不重复清洁、不留死角和楼梯防摔自