垃圾清理机器人结构设计.docx

垃圾清理机器人结构设计褚超王彤【关键词】清扫机器人;传动结构;清扫机构;收集装置1总体方案设计1.1机器人总体布局本文设计的扫地机器人采取的方案是：采用电机带动带轮，由带轮带 动驱动轮行走;清扫机构主要由两部分构成，在机器两侧放置毛刷，起辅 助清扫的作用，在机器底盘放置滚刷，该滚刷由滚刷电机带动旋转，起主 要清扫作用，在风机的作用下将灰尘、纸屑等物品吸入收集箱中，完成垃 圾的清扫其具体方案布局如图1所示1.2机器人工作原理本文所设计扫地机器人的工作原理为：动力及传动装置：该机器人的动力装置采用直流电机，电机输出轴与 带轮相连，通过带传动将动力传给驱动轮，带动机器人行走;同时电动机 带动清洁刷旋转，通过清扫刷自身的转动以及风机的吸力来收集垃圾，并 将垃圾收入垃圾箱，完成清扫任务扫地机器人的行走机构部分：行走部分为三轮结构，图1中8、9为 驱动轮，控制机器人的行走方向，由两个单独的电机（图1中10、11） 进行驱动；图1中1为从动轮，配合前轮运动扫地机器人的清扫机构部分：该结构的清扫机构由三部分组成，起主 要清扫作用的为结构7,由滚刷电机6带动旋转;起辅助清扫作用的为结 构4和5，在2、3毛刷电机的驱动下，4顺时针旋转，5逆时针旋转;起 垃圾收集作用的为结构12，在风机13作用下，将垃圾吸入垃圾收集箱中， 完成垃圾收集。

2运动机构设计目前运动机构选择中常用的三种机构为：车轮式、履带式、腿足式车轮式：顾名思义车轮式是采用车轮样的运动方式，这种方式的优点 是可以行走在相对平稳，环境不太复杂的地面，车轮式本身比较平稳，且 成本较低履带式：履带式主要模拟的是坦克履带的运动方式，这种方式可以行 走在环境较复杂的地面，适应性较强，不宜打滑适合在柔软地面上行走， 滚动阻力较小，适合在自然路面上行走，能够相对容易的爬过障碍但履 带式本身重量较大惯性大，而且减震效果差，本身零件比较容易损坏，主 要应用于大型机器上腿足式：腿足式是一种近些年兴起的仿生技术，通过对某些动物腿足 的观察设计出的一种运动机构这种方式本身灵活性高，环境适应性强能 够很好的行走在各种复杂环境中，运动相当平稳，对比车轮式和履带式其 自身有着很强的优势但是制造复杂，且本身成本很高对上面三种方式进行比较，由于使用的环境在小区内，地面较平稳， 且要求成本较低，因此采用车轮式的方式，能够满足使用要求车轮式根 据轮子数量多少进行分类，由于设计要求运动较平稳，因此采用三轮式的 车轮机构扫地机器人的工作过程就是在区域的不断移动清扫，采用往返不断的 清扫模式，通过轮子不停的转动带动机器行走，所以扫地机器人的轮子需 要很高的灵活度才能完成复杂的运动。

行走分析：采用电机带动带轮驱动轮子转动的方式，带动扫地机器人 进行行走转向分析：由于扫地机器人体积较小，汽车的转向方式不适用，用两 个电机分别带动两个前轮，利用两个电机转动的差速来实现转弯的效果3传动方案设计常用的传动方式目前主要有涡轮蜗杆传动、齿轮传动、带传动的传动 方式蜗轮蜗杆传动：蜗轮蜗杆传动本身结构紧凑，传动精度高、传动平稳 蜗轮蜗杆传动传递方向只能由蜗杆带动涡轮而不能反向带动，但蜗轮蜗杆 的传动效率低，损坏后不易更换齿轮传动：齿轮传动的精度高，齿轮传动可以在空间内任意两轴的传 动齿轮传动传递的效率高，传动比恒定，工作可靠寿命长但齿轮传动 对安装精度要求较高成本高，不适用于传递距离较大的两轴间的运动带传动：带传动传动平稳，且成本极低，在皮带坏损后很容易更换对比上面三种方式由于本款清扫机器人主要的工作环境为室外小区内， 因此在清扫的过程中要求行驶平稳，震动较小所以在主体的传动系统设 计，采取带轮传动的传动方式，带本身具有弹性，能够缓和振动，传动平 稳在通过石子等障碍时能有效减小振动，而且带传动的结构设计，能有 效防止过载，可以在防震基础上达到保护其他零件的目的4结论本次设计基本达成了预期效果，归纳起来主要有以下几点：实现了垃 圾清扫以及收集功能;结构设计基本合理能够满足使用要求;整体的设计方 面结构紧凑、机器小巧、节省材料以及成本。