保潔機器人價格

清潔機器人外形設計,行走機構設計

根據家庭清潔機器人的設計要求,本次設計的機器人應該包括清掃機構、行走機構、吸塵機構、垃圾收集處理機構,其中清掃機構的設計尤為重要。通過在網上搜索一些相關資料以及在圖書館查閱的資料,初步把機器人的外形設計為長寬均為400mm高為100mm的長方體,但是后來發現所設計的結構的不合理之處,周邊有棱角的機器人在躲避障礙物是很不便,非常容易碰到障礙物,而圓形物體則比較容易避開障礙物。因而最終把機器人的外形設計為圓盤形,其外部輪廓大體如圖3-5所示

圖3-5 機器人外形圖

Fig3-5 Outline robot

3.2.2 機器人的行走機構設計

清潔機器人,保潔機器人為實現機器人的轉彎半徑為0,在機器人的行走機構中采用兩輪驅動,兩個驅動輪對稱分布在清掃機構的后方,兩個輪子和刷子支撐機體工作和運動,這樣設計既節省材料,又可以使刷子和地面全面的接觸,從而利于更徹底的清掃。在機器人轉彎時,通過控制行走機構的兩個電機的轉速及旋轉方向,進而控制兩個輪子,通過輪子的前后差速運動實現機體的轉彎半徑為0。

3.2.3 清掃機構的設計

在清掃機構的設計中想到了四種方案:

(1) 電機帶動斜齒輪1,斜齒輪1帶動斜齒輪2,斜齒輪2帶動斜齒輪3,斜齒輪上的軸連接滾刷,進而實現清掃;

圖3-6 清掃機構一

Fig3-6 cleaning agencies 1

(2) 電機帶動錐齒輪1,錐齒輪1帶動錐齒輪2,由錐齒輪2上的軸連接滾刷,進而實現清掃;

圖3-7 清掃機構二

Fig3-7 cleaning agencies 2

(3) 電機帶動蝸桿,蝸桿兩端接蝸輪,兩個蝸輪的軸上分別接刷子,從而實現清掃;

圖3-8 清掃機構三

Fig3-8 cleaning agencies 3

(4) 電機帶動蝸桿,蝸桿兩端接蝸輪,兩個蝸輪分別接皮帶輪,皮帶輪上的軸接刷子,從而實現清掃。

圖3-9 清掃機構四

Fig3-9 cleaning agencies 4

以上四種方案通過對比以及由設計的要求所限制,最終選擇方案四為清掃機構。其正面結構如下圖所示

圖3-10 清掃傳動機構

Fig3-10 Clean-up drive mechanism

因為所設計的機器人它的體積有限制,在直徑為四百,高為一百的圓內要放置有清掃機構、行走機構、吸塵機構、垃圾收集處理機構,同時還得留下放電池、控制中心、觀察中心的地方,而方案一雖然易于安裝,傳動平穩,但是斜齒輪所占的面積非常大,如果選用它,則會占用大量的空間,使其它幾個單元有些部分將放置不下,從而超出所要設計的尺寸,因而否定了這種方案;方案二中,錐齒輪傳動不如斜齒輪平穩,同時錐齒輪一所占的體積也比較大,而清掃機構又是本次設計中最重要的部分,因而選用錐齒輪的弊端也很大,所以經過計算及各個機構總體布局的綜合考慮,舍棄了方案二;方案三中通過電機帶動蝸桿旋轉,再有蝸桿帶動其兩端的蝸輪,由蝸輪上的軸帶動固定在其上的刷子旋轉,從而實現了清掃的目的。為了使機器人的外壁在靠近墻邊時刷子能夠掃到墻壁的邊緣,同時使它在清掃過程中沒有工作盲區,開始設計時用兩個直徑都為200mm的刷子,這樣的話,蝸輪和蝸桿的中心距就必須為100mm,而在這種中心距的情況下,蝸輪蝸桿的尺寸都比較大,雖然能夠放置下,但是蝸輪蝸桿這個裝置就顯得比較笨重,所占的重量很大,這就加重了機器的人的總重量,因而這種方案也不是很合理;最后在方案三的基礎上產生了方案四。方案四中通過兩邊加皮帶輪這個結構縮小了蝸輪蝸桿的中心距,從而減小了機器的總重量,同時還有利于其它機構的安裝。因而選擇方案四為本次設計的清掃機構。

3.2.4 吸塵機構設計

圖3-11 吸塵器

Fig 3-11 Vacuum Cleaner

在吸塵機構的設計中將風扇固定在垃圾儲藏室上壁,在風扇上罩一個薄壁腔。在薄壁腔上方開一個圓孔,以便于空氣的排出。在垃圾儲藏室上壁開兩個小長方孔,在方孔下加上一個隔塵罩。(其大體圖形如圖3-11所示)通過風扇的旋轉帶動垃圾儲藏室內的空氣流動,又通過儲藏室內的管腔將刷子清掃引起的塵土吸附進來,帶塵土的空氣通過防塵罩將塵土擋到垃圾儲物室內,較干凈的空氣則通過吸塵室上壁腔的圓孔排帶大氣中去。從而實現吸塵的目的。

3.2.5 垃圾收集處理機構設計

在對垃圾收集處理機構進行設計時,開始想用如圖下所示的結構作為垃圾收集擋板。

圖3-12 吸塵器原理

Fig3-12 Principle of a vacuum cleaner

通過電機帶動和電機相連的小齒輪,小齒輪通過帶動和其配對的大齒輪帶動軸2

圖3-13 垃圾箱局部

Fig3-13 Local litter

旋轉,從而使軸2另一端上固定的大齒輪帶動和其相連的小齒輪旋轉,進而使垃圾收集擋板作揚起動作,將垃圾倒入其后面的垃圾儲藏室。垃圾收集擋板的揚起放下動作通過控制電機的正反轉來控制。但是此種結構所占的空間比較大,

圖3-14 上下支撐體零件圖

Fig 3-14 from top to bottom support body parts diagram

圖3-15 機器人本體

Fig 3-15 Robot Ontology

所示設計的家庭清潔機器人空間有限,不允許用這種結構,因為如果采用此種結構,將導致其它一些機構無法放置,因而此種方案不可行。后來將垃圾收集和儲倉的機構設置如圖3-13所示。垃圾儲藏室安放在機體的最后邊,其前端用銷釘連接一個可以繞著銷釘旋轉的垃圾收集擋板,擋板用厚度為1mm的鋼板制成,表面光滑,旋轉的刷子可以將垃圾直接通過垃圾收集擋板掃到垃圾儲物室里,在儲物室末端,做一個和儲物室相匹配的拉門,其上端用螺釘從外壁擰入掛住在里邊,當準備倒垃圾時,將螺釘擰下來,抽出拉門,傾斜機體即可倒出垃圾。

因為清掃部分是家庭清潔機器人的最重要的部分,整個機體的大半質量都集中在這一部分。為了減輕機器的質量,使其在使用時更方便一些,將這一部分單獨設計一個固定件固定在機體上,這樣既滿足工作要求又減輕了機體的質量。清掃機構的固定件如圖3-14所示。

最終設計家庭清潔機器人大體布局如圖3-15所示。


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