机械毕业设计（论文）-游泳池清刷机器人的结构设计（全套图纸）

1、XXXXX 大学1机械工程学院毕 业 设 计 说 明 书设计题目: 游泳池清刷机器人结构设计 学生姓名： XXXX 学 号： XXXXX 专业班级： XXXXX 指导教师： XXXXX XXXX 年 XX 月 XX 日XXXXX 大学2目次1 引言 .42 国内外水下清刷机器人的发展状况 .42.1 国外水下清刷机器人的发展状况 .42.2 国内水下清刷机器人的发展状况 .63.实地调研 .74 总体技术方案 .84. 1 主要技术性能指标 .84. 2 方案组成及工作原理 .85 机械本体技术方案分析 .95.1 吸附方式的选择 .95.2 移动方式选择 .115.3 四轮式移动机构的研究 .125.4 电机的选择 .156 清刷机构的设计 .196.1 刷丝的选择 .196.2 游泳池清刷机构的结构设计 .196.3 游泳池清刷机构动力学模型建立 .217 过滤装置设计 .257.1 过滤装置结构设计 .257.2 水泵的选择 .267.3 过滤材料的选择 .277.4 过滤箱 .288 关键零件的设计与校核 .298.1 驱动轴设计 .298.2 从动轴设计 .328.3 带轮轴

2、设计 .358.4 轴承的校核 .389 控制系统方案设计 .409.1 步进电机的工作原理 .409.2 设计方案 .4010.密封和防腐结构的设计 .4111 总结 .42致谢 .44参考资料 .45XXXXX 大学31 引言现代人在解决了温饱之后，自然就会想到如何享受生活，寻找快乐。而游泳是现代人比较喜欢的时尚运动。游泳是在水中运动的体育项目，它有众多大家熟知的好处，经常参加游泳锻炼，不仅能增大呼吸肌的力量，而且能扩大胸部活动的幅度，增大肺的容量，提高呼吸系统的机能。另外，游泳能缓解脊柱受地心引力的压迫，对颈椎、腰椎病人，有缓解和改善、并起到理疗的作用。此外，游泳还有增强心肌功能，增强抵抗力，减肥降脂，健美形体，加强肺部功能等等作用。但是，游泳给大家带来快乐的同时，也带来了麻烦，就是游泳池池底沉淀物处理问题。据调查游泳池水绝大部分是自来水，自来水管道输送过程中，受到管道的污染，另外会所的游泳池大多是露天，每天有大量泳客游泳，皮肤会给水中带来许多细菌和病毒，加之空气中尘埃也容易落入池中，因此游泳池水必须进行净化处理，才能保证泳客身体健康。全套图纸，加为满足广大用户日渐追求享受干净、

3、清洁、健康的游泳乐趣，及符合国际环保标准要求，节约水资源。我们必须游泳池池水进行清洁处理，而传统的清洁方法是日常对游泳池进行打捞，这已经达不到理想的清洁目的，沉淀在池底部的沙尘、垃圾以及各种微生物得不到有效的去除，一定时间内，池内还可能会滋生出各种病菌，影响人们的身体健康，而更换池水的方法不仅每次会浪费数以百计立方米的水资源，还会浪费灌、放池水的时间，不符合经济效益。为XXXXX 大学4此，我们特研究游泳池清刷机器人，可在不用更换池水的情况下，对游泳池池底的沉淀物进行快捷方便的有效处理。2 国内外水下清刷机器人的发展状况2.1 国外水下清刷机器人的发展状况清洁机器人是服务机器人的一种，所谓服务机器人是指自主或半自主的、从事非生产活动、能完成有益于人类健康的服务工作的机器人。世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛应用服务机器人。目前，在一些发达国家，对办公室、工厂、车站、机场等场合的清扫已开始采用清洁机器人。随着科学技术的进步和社会的发展，人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来，这就使得清洁机器人进入家庭成为可能。如果清洁机器人性价比足够高，那么清洁机器人市场将会被看好。在

4、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自带容器中。该机器人可采用“ 磁导引方式” 、“ 示教方式”或“ 墙面复制方式”控制。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机器人的方向，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以保证人的安全。松下和日立公司也研制出了可清扫砖地木质地板和地毯地面的清洁机器人，该机器人采用蓄电池作为动力源，可自动去充电站充电，能够自主避障和路径规划。松下电器产业公司在2002年上半年推出了家庭用清洁机器人的试制机。该机器人可以根据房间的形状、地板状况、垃圾量进行自动清扫，还配备有避开墙壁、炉子等热源以及障碍的安全功能；该机器人配备有50个传感器，可一边自动行走一边进行清扫，工作时首先沿房间四周走一圈，记忆房间形状，然后在避开障碍物的同时开始纵横来回移动，清洁工作完成后会

5、自动停止。该机器人清扫一般的日本式房间约需要9min，相当于人打扫同样大房间所需时间的11.5倍，可清扫房间地板的92%93%；机器人利用光及超声波的测距传感器及感压传感器来避开障碍物，机器人的内置回转传感器用来控制行走姿势以保持既定的行进方向，但在地毯XXXXX 大学5上行走时如果不采取措施则会受到“ 地毯花纹” 影响而弯曲前进，因此该公司在机器人中安装了方向舵传感器，可以检测出由于地毯花纹影响而产生的行进方向偏差，因此即使在铺有地毯的地板上也能够直线前进，机器人体内还安装有防止从台阶等高处滚下的落差传感器、感知暖炉等热源的热传感器、检测自身所受外力大小的重量传感器及防滑传感器、检测添加动力的负载传感器，机器人同普通的障碍物最少保持10cm的距离，而在探测到热源时，将会同热源至少保持50cm的距离。欧、美的一些发达国家也对清洁机器人进行了大量的研究和推广。20世纪90年代，美国就推出了地面清洁机器人Rob Scrub，该机器人配有激光导航系统，采用超声波测距和避障，用光码条实现定位。2002年9月清洁机器人“Roomba”在美国面市， “Roomba”重约2kg，直径为30英寸，具有

6、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的动作有点儿迟缓，但它却能稳定、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。2002年10月1日，瑞典的拉克斯电子公司与日本东芝公司共同开发的清洁机器人“ 特里洛巴伊特 ”上市销售， “ 特里洛巴伊特” 主要由清扫机器和超声波传感器构成，在工作时可避开室内摆放的各种家具用品。只要家庭主妇领着它搞过一次清扫后，它便可以按行走过的清扫线路进行自动清扫。这种机器人是充电式的，每一次充电可连续工作1h。瑞典家电制造商伊莱克斯（Electrolux）研制生产的清洁机器人小“ 三叶虫 ”高13mm ，直径35mm，表面光滑，呈圆形，内置搜索雷达，可以迅速地探测到并避开桌腿、玻璃器皿、宠物或任何其它障碍物。一旦微处理器识别出这些障碍物，它可重新选择路线，并对整个房间做出重新判断与计算，以保证房间的各个角落都被清扫。在楼梯的台阶等一些没有天然障碍物的地方，只要有一条磁铁，小“三叶虫 ”便不会跨越。小“三叶虫”开始启动后，体内的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。这样它便能探测出整个房间的格局，计算出清扫整个房间所需的时间。只要一接近一件障碍物，它便会重新设定行进路线，不会漏掉每一个角落。电线或地毯的边缘不会被认作是障碍物。小“三叶虫” 的吸刷装置中XXXXX 大学6装有一只专利设计滑轮，可以越过电线或地毯边缘，不被绊住。电源不足时，小“三叶虫”会自动回到充电卡座自行充电。如果此时房间还没有清扫完毕，小“三叶虫”还有记忆功能，

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