PAGE6摘要機器人是一種通過模仿人類的動作，實現(xiàn)多種可能對于我們來說相對比較危險而枯燥無味的工作的一種機器。它能讓人類從枯燥、繁忙的工作中抽出身來。機器人平時一般會從事一些重復(fù)簡單的工作，例如生產(chǎn)線上的機械手工作。而本文是智能掃地機器人平面清掃裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，為了實現(xiàn)機器人的平面正常運動，需要對它的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。通過電機和齒輪、履帶等傳動裝置把動力傳輸?shù)捷喿由蠈崿F(xiàn)運動。通過設(shè)計和一系列的計算來完成及掃地機器人的結(jié)構(gòu)，最后進行建模裝配，完成本次設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下：調(diào)研及分析智能掃地機器人的總體設(shè)計方案分析智能掃地機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計智能掃地機器人的模型建立智能掃地機器人的零件設(shè)計校核關(guān)鍵詞：掃地機器人、結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維建模英文題目AbstractArobotisamachinethatimitateshumanmovementstoperformavarietyoftasksthatmightberelativelydangerousandboringforus.Itcantakepeopleoutoftheirboringandbusywork.Robotsareusuallyengagedinsomerepetitiveandsimplework,suchasthemanipulatorontheproductionline.Andthispaperisthestructuredesignoftheintelligentsweepingrobotplanecleaningdevice,inordertoachievethenormalplanemovementoftherobot,itisnecessarytodesignitsmechanicalstructure.Throughthemotorandgear,trackandothertransmissiondevicetotransferpowertothewheeltoachievemovement.Throughthedesignandaseriesofcalculationstocompleteandthestructureofthesweepingrobot,thefinalmodelingassembly,tocompletethedesign.Themainresearchcontentsareasfollows:1.Researchandanalysis2.Overalldesignschemeanalysisofintelligentsweepingrobot3.Structuredesignofintelligentsweepingrobot4.Modelbuildingofintelligentsweepingrobot5.intelligentcleaningrobotpartsdesignandcheckKeywords:Sweepingrobot,structuredesign,3DmodelingTOC\o"1-3"\h\u54761前言 5100961.1本設(shè)計的目的、意義及應(yīng)達到的技術(shù)要求 7262931.2本設(shè)計在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 880901.3發(fā)展趨勢 935441.4本設(shè)計主要研究內(nèi)容 1039892市場調(diào)研 10155022.1調(diào)研背景 10109482.2調(diào)研對象 1175952.3調(diào)研結(jié)論 13300922.4總體方案確定 13247263智能掃地機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 16312663.3行走機構(gòu) 16177793.3.1同步輪的設(shè)計 1672843.3.2主動輪的設(shè)計 18306753.3.3從動輪的設(shè)計與受力分析 18226903.3.4履帶設(shè)計 2094993.3.5三角支架的設(shè)計 21235383.3.6電機選型 22265893.3.7同步輪傳動系統(tǒng)選用及計算校核 23280323.3.8齒輪選型及計算 2862483.3.9傳動軸管的設(shè)計 30321183.3.10傳動軸的設(shè)計與校核 31226683.3.11花鍵軸的尺寸設(shè)計 34150923.3.12平鍵的選擇及校核 35167493.3.13花鍵的選擇及校核 35191683.5清掃部分 3697593.6車身殼體部分 367814結(jié)論 3824560參考文獻 3928469謝辭 413276附錄 4223106附錄1 421前言機械工業(yè)是一個國家的戰(zhàn)斗裝備，是為國家經(jīng)濟提高強有力的裝備的同時為人民活動提供消費品的產(chǎn)業(yè)。不管是傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，還是現(xiàn)在新興的，都脫離不了各種的機械設(shè)備、裝備的支持。機械工業(yè)所能造出的裝備的質(zhì)量、性能和成本的控制，對國家的經(jīng)濟水平、科學(xué)技術(shù)水平都有著很大的影響。所以說機械工業(yè)的水平與規(guī)模是權(quán)衡一個國家經(jīng)濟和科學(xué)水平的一個重要標志。所以，世界上所有的國家都會把機械工業(yè)作為發(fā)展國家經(jīng)濟的戰(zhàn)略的重中之重。研發(fā)設(shè)計新的一些產(chǎn)品和不斷對現(xiàn)在機械產(chǎn)品的改進，來適應(yīng)現(xiàn)在以及未來的需求。機械生產(chǎn)就包括很多的方面，例如：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的編寫和調(diào)度；規(guī)定和實行制造的工藝標準；設(shè)計制造工具和模具；確定勞動力和材料量；組織裝配加工和包裝流程；對質(zhì)量進行把控。機械類制造的企業(yè)的經(jīng)營管理是非常復(fù)雜的。機械的加工制造一般都是許多不同的成形，和精密的加工組裝而成的產(chǎn)品，其過程非常復(fù)雜，而且生產(chǎn)的批量也分為小量、中量和大量生產(chǎn)等。而且面對的銷售對象也是遍布各個行業(yè)和人群，所以如果社會經(jīng)濟動蕩的情況下，機械工業(yè)也會有很大的波動。所以機械制造器的管理是非常復(fù)雜的。機械產(chǎn)品應(yīng)用，包括了選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，來保證產(chǎn)品的可靠性和經(jīng)濟性。在研究機械工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程仲，特別是生產(chǎn)或使用中產(chǎn)生的污染和自然資源消耗方面的問題，應(yīng)及時解決和提出相應(yīng)的方案，這是現(xiàn)在環(huán)境自然與生產(chǎn)中的一個特別的平衡任務(wù)。因為現(xiàn)在經(jīng)濟的增長離不開機械工業(yè)的發(fā)展，機械工業(yè)的發(fā)展前提肯定是產(chǎn)能的增加與不斷地開發(fā)研究?，F(xiàn)在機械的種類也是非常多，我們可以分別幾個不同類別，如果按功能分的話可以分為動力、粉碎和物料搬運等；按服務(wù)分的話可以分為農(nóng)業(yè)、礦山和紡織等；按工作原理的話可以分為熱力、流體和仿生等。而且機械在不同的過程中都會經(jīng)過幾個不同的工作性質(zhì)階段。按照不同的階段，就能分為相互銜接和配合等幾個分支系統(tǒng)。機器人是近幾十年通過機械工業(yè)發(fā)展而研發(fā)的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，也是工業(yè)機器人的一個非常重要的分支。它的優(yōu)點是可以通過我們?nèi)祟惖囊庠竵磉M行編程，讓它來實現(xiàn)其中的功能任務(wù)，而且在構(gòu)造性能上是兼?zhèn)淞巳伺c機器所有的優(yōu)點，特別是適應(yīng)性與智能性。機器人能應(yīng)付各種環(huán)境下的工作，而且它能更準確更準時，基本不會受任何因素的影響，機器人在國民經(jīng)濟發(fā)展中也是占據(jù)了非常重要的地位與有著很有優(yōu)勢的前景。機器人是在機械生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)得過程中發(fā)展起來的一種新設(shè)備。在現(xiàn)在的生產(chǎn)過程仲，已經(jīng)有許多的企業(yè)廣泛運用機器人在生產(chǎn)線，機器人的研發(fā)和制造已經(jīng)成為了高科技行業(yè)領(lǐng)域，快速發(fā)展起來的一種高科技新興技術(shù)，現(xiàn)在機器人技術(shù)的發(fā)展也是非常的迅速，現(xiàn)在機器人已經(jīng)基本能實現(xiàn)機械化和自動化的有機結(jié)合，雖然目前的機器人還不能像人類的手一樣靈活，但它能做到的是能不帶任何感情情緒地不斷重復(fù)工作勞動，不知道疲倦與危險，而且明顯機器人的絕對動力也會比人要更加大。所以現(xiàn)在機器人的發(fā)展已經(jīng)受到各方部門人士的重視，應(yīng)用也相對越來越廣泛。機器人的技術(shù)領(lǐng)域涉及是非常廣泛的，就例如機械學(xué)、工程學(xué)、力學(xué)、電氣學(xué)、傳感器技術(shù)和計算機等領(lǐng)域都會有所涉及，所以它是一門需要多領(lǐng)域配合的綜合技術(shù)。所以從現(xiàn)在的發(fā)展前景來看是非常有前途和有技術(shù)含金量的。機器人是一種可以通過自動化定位及控制而且可以通過編程來進行運動一種極其，多有多自由度，來實現(xiàn)各種不同環(huán)境的工作。1.1本設(shè)計的目的、意義及應(yīng)達到的技術(shù)要求智能掃地機器人，是一種智能家居電器，它是應(yīng)用一些人工智能，可以完成我們平常的一些地板清掃工作。通常會使用刷掃和真空方式來實現(xiàn)吸塵，將地面的垃圾灰塵等吸進裝備中自帶的垃圾盒里，從而完成清理地面的功能。本次的畢業(yè)設(shè)計我們小組的主要設(shè)計內(nèi)容是智能掃地機器人的爬樓梯機構(gòu)設(shè)計及機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。我所負責(zé)的設(shè)計是智能掃地機器人平面清掃機構(gòu)，所以我會在現(xiàn)有的設(shè)計上作出我認為需要的改良。我擬采用紅外線光電傳感器、超聲波測距傳感器等進行對智能掃地機器人進行改進，達到更智能方便的目的。在機構(gòu)方面，我將應(yīng)用傘齒輪作為傳動機構(gòu)來傳輸動力，使電機的能量傳到動力輪上，兩輪中會裝備一條傳動軸使他們能夠聯(lián)動，不會走偏。隨著社會的高速發(fā)展，智能機器人已經(jīng)成為現(xiàn)代機器人的研究重點，其中服務(wù)類的機器人成為了機器人研究中的重中之重，而智能掃地機器人就屬于服務(wù)類機器人的其中之一。在我看來，機器人的出現(xiàn)主要是有兩個原因：一是勞動力成本的增長，隨著社會的進步，勞動力也越來越貴，而使用人來做這種反復(fù)重復(fù)的工作的確不合適，所以我們需要一個機器人來代替人工幫助我們；二是人口的老齡化，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國人口的平均壽命從建國之初的35歲上升到現(xiàn)在的77歲，所以必定多了很多的老人，而老人的身體肯定會有所衰弱和病痛等去影響他們的正?；顒樱@時候機器人的出現(xiàn)就非常合理。智能掃地機器人比普通吸塵器優(yōu)勝的地方在于：整個清理的過程是不需要我們?nèi)巳タ刂疲謇磉^程的噪音也沒有這么大，而且沒有電的時候還能自動去充電，可以減輕我們在做家務(wù)這方面的負擔(dān)。而且在智能機器人的系統(tǒng)里面還會在使用中學(xué)習(xí)房間的路線和空間等，使下次的掃地效率會有所提高，也會更加的干凈。在一些對人體有害的環(huán)境，例如高溫、高壓、低溫、低壓、輻射等環(huán)境，我們可以使用機器人去幫助我們?nèi)祟惾ネ瓿梢恍┕ぷ?，因為在這些情境下，我們不可能人手直接操作，這是非常危險甚至不可能的，而使用機器人就能幫助我們安全地進行作業(yè)。在一些繁瑣重復(fù)的場景下，也可以使用機器人去代替我們?nèi)スぷ鳎拖裨诩易黾覄?wù)，每天都是簡單重復(fù)的動作，使用掃地機器人幫助我們就能避免由于操作疲勞疏忽而導(dǎo)致的事故。同時應(yīng)用機器人代替人進行工作，在社會上也能減低各種生產(chǎn)成本，使人類投入更精準復(fù)雜的工作，便于有節(jié)奏效率地生產(chǎn)。1.2本設(shè)計在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題國外在2002年，家電公司伊萊克斯推出的三葉蟲智能掃地機器人，徹底顛覆了人類對掃地的概念。三葉蟲智能掃地機器人成為了世界上第一款可以量產(chǎn)的智能掃地機器人。它的外觀采用圓餅形的設(shè)計，塑料的外殼。在單片機的控制下，底部的車輪可以進行移動，進而控制機器人的運動。同時采用仿生的技術(shù)，仿照蝙蝠超聲波技術(shù)，讓掃地機器人能夠快速地分析周圍的障礙物并避開障礙物。到了2003年開始，iRobot公司和Proscenic公司也相繼推出了一系列的產(chǎn)品，主要的產(chǎn)品技術(shù)集中在真空吸塵和碰撞式運動[1]。目前掃地機器人有幾個關(guān)鍵的技術(shù)支撐，掃地機器人能完成掃地任務(wù)分為幾個步驟：定位、構(gòu)圖、規(guī)劃、清掃。所以現(xiàn)在的掃地機器人已經(jīng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的家庭環(huán)境，在清理效果上也有了非常大的提升。首先是傳感器的技術(shù)，智能掃地機器人可以在自身傳感器呃測量下，進行前進和轉(zhuǎn)向來獨自完成清理任務(wù)；室內(nèi)定位功能，現(xiàn)在主要的定位系統(tǒng)是RPS激光定位系統(tǒng)，它能夠?qū)崟r定位變化坐標來進行路線規(guī)劃。吸塵技術(shù)則是通過機械裝置進行真空吸塵，形成巨大氣流旋渦來進行除塵[2]。國內(nèi)在2004年重慶大學(xué)智能科學(xué)研究所和寧波的波朗電器有限公司一起合作研發(fā)的掃地機器人，可以沿著墻邊運行來清掃地面。2007到現(xiàn)在，越來越多公司參與掃地機器人的研發(fā)制作，功能也越來越強大。國產(chǎn)掃地機器人有怡凱電器的科沃斯、益節(jié)等公司生產(chǎn)的機器人功能很強大，包括接觸式、超聲波是、紅外式等技術(shù)。最新小米公司生產(chǎn)的米家掃地機器人更是擁有地圖生成、路線規(guī)劃等先進功能。智能掃地機器人作為服務(wù)型機器人現(xiàn)在最熱門的一種產(chǎn)品，雖然它在國內(nèi)已經(jīng)有了一定的研究成果，但離一個成熟的產(chǎn)品還有一段很長的路要走。許多的關(guān)鍵技術(shù)問題還沒有解決，就例如路線的規(guī)劃就是一個比較重要且與社會節(jié)能的背景下迫切需要的一種技術(shù)。現(xiàn)在普遍市面上的產(chǎn)品都是以一個隨機的路線去進行清掃，有一些比較高端的產(chǎn)品就能在房間中以簡單的路線移動，但并不能進行學(xué)習(xí)功能去模擬出房間的真實形狀出來使下一次工作的時候能更叫有效率。所以現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品還是不能讓所有人達到滿意的程度[3]。以下是現(xiàn)在市面上的一些產(chǎn)品圖圖SEQ圖\*ARABIC1圖SEQ圖\*ARABIC21.3發(fā)展趨勢隨著社會進步，科學(xué)的發(fā)展，機器人被越來越多的人所使用，特別是在機械的工業(yè)生產(chǎn)中，噴漆、電鍍、裝配、熱加工等的工作中都會有應(yīng)用機器人的身影。就算不在機械行業(yè)，如建筑業(yè)、國防工業(yè)等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。在我們機械工業(yè)，我認為應(yīng)用機器人的意義可以歸納如下：減輕人力，并可以有節(jié)奏地生產(chǎn)。通過機器人去代替人去工作，無疑就直接減少了人的使用，可以讓人類騰出時間去應(yīng)對更復(fù)雜但不繁瑣的工作。同時因為應(yīng)用機器人可以24小時連續(xù)的工作，它在生產(chǎn)方面是比人力工作更加效率的。而且它的工作不會受人類的情緒類方面的影響，所以它的工作效率是固定的，便于我們更加準確地控制生產(chǎn)的節(jié)奏。提高生產(chǎn)過程的自動化程度應(yīng)用機器人可以實現(xiàn)材料傳送、工件刀具更換的自動化，可以更有效地提高勞動的生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。改善勞動條件，避免人身事故在一些比較惡劣的環(huán)境下，例如高溫、高壓、有毒等環(huán)境，如果人們直接去進行操作是基本不可能的，如果應(yīng)用機器人去代替我們完成這部分的作業(yè)，我們的勞動條件就能得以改善。同時一些比較危險的操作也能讓機器人去代替我們?nèi)ネ瓿蓽p少人身事故。所以有效的應(yīng)用機器人，是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。1.4本設(shè)計主要研究內(nèi)容（1）市場調(diào)研分析；（2）智能掃地機器人的總體設(shè)計；（3）智能掃地機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（4）智能掃地機器人的模型建立；2市場調(diào)研2.1調(diào)研背景隨著現(xiàn)在人民生活水平的提高，還有經(jīng)濟科學(xué)的發(fā)展進步，在AI人工智能方面已經(jīng)取得了巨大的進展，同時人工智能的普及也正在發(fā)展。智能掃地機器人正是現(xiàn)在人工智能方面最接近人們生活的一種產(chǎn)品，所以可以通過市場上的一些產(chǎn)品來發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在各款產(chǎn)品的特點，為設(shè)計打下牢固基礎(chǔ)。隨著中國國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展提高，原來一直在歐美市場銷售的智能掃地機器人，現(xiàn)在走進了我們中國老百姓的家中，而且被越來越多的人接受。我認為其在以后會想其他家具電器一樣，成為我們家中必不可少的一樣設(shè)施，慢慢地代替人工去清掃。2.2調(diào)研對象（1）美的I5智能掃地機器人（2）海爾T520S掃地機器人（3）JallenGaborIS25掃地機器人圖SEQ圖\*ARABIC3美的機器人圖SEQ圖\*ARABIC4海爾機器人圖SEQ圖\*ARABIC5JallenGabor機器人2.3調(diào)研結(jié)論從底面布局來看，三款參與調(diào)研的掃地機器人都是三輪的布局，其中不同的是，美的和海爾的掃地機器人都是兩個后輪為驅(qū)動輪，而GallenGabor掃地機器人是我從網(wǎng)上購買回來比較廉價的一種掃地機器人，它是采用前輪的萬向輪來進行驅(qū)動，而兩個后輪則是承擔(dān)平衡的責(zé)任。實測的話這種驅(qū)動形式會比較容易跑偏，也是成本限制做出來的產(chǎn)品。而美的和海爾這種布局就比較適用于一般的家庭使用。不過我們的設(shè)計中的掃地機器人不單單承擔(dān)平面清掃的功能，需要進行爬樓梯操作，所以本次市面上的智能掃地機器人對我們的啟發(fā)并不大。但我們后來在汽車爬坡中找到啟發(fā)，就是進行四輪驅(qū)動，在汽車界如果進行越野的汽車都是有四驅(qū)系統(tǒng)的，這樣在平衡性上也有一定的提升。如果像傳統(tǒng)的智能掃地機器人只進行后輪驅(qū)動或者前輪驅(qū)動的話對爬坡功能還是有一點難度的。后來通過討論我們把輪子改成了三角形，因為汽車爬坡，坡面是平面，所以輪子圓的沒問題，而爬樓梯的話還是三角形能更好。圖SEQ圖\*ARABIC6汽車爬坡圖2.4總體方案確定方案一本次設(shè)計的智能掃地機器人由車身，傳感器裝置，吸塵裝置和控制電機組成。因此次設(shè)計的智能掃地機器人需要兼顧爬樓梯的功能，所以輪子的選用比較大，需要超出車身范圍。因此不能使用接觸傳感器，所以我們選擇使用超聲波測距傳感器，在前后左右上下6個面各裝上一個超聲波測距傳感器來實現(xiàn)功能。行走部分會使用一級帶傳動驅(qū)動減速裝置、一級齒輪傳動減速裝置、履帶行走輪組成。采用伺服電機驅(qū)動，由于傳動的精度比較高，所以采用伺服電機保證轉(zhuǎn)動的精度，同時采用傳動同步帶，傳動軸上采用齒輪減速，通過帶動履帶來實現(xiàn)行走移動。考慮到輪子等原因，講采用長方形車體。在車體的正中心是清掃機構(gòu)的布置，分別是清掃機構(gòu)和吸塵裝置，都是以電機驅(qū)動。清掃機構(gòu)包括兩個旋轉(zhuǎn)方向不同的滾刷。吸塵裝置則處于清掃機構(gòu)的后方。具體的布局方案圖如下：圖SEQ圖\*ARABIC7方案一方案二另外一種方案就是傳統(tǒng)的掃地機器人布局方案，就是在掃地機器人的兩側(cè)分別裝上一個滾刷，是成對稱布局的，并且通過電動機和齒輪傳動動力到動力輪上實現(xiàn)掃地機器人的移動和滾刷的回轉(zhuǎn)。外殼是采用塑料材料來減輕重量減少能量損耗，同時外形是成圓形。因此可以在機器人的頭端安裝一個接觸傳感器，接觸傳感器的話就能比起超聲波測距傳感器能減少一定的成本。然后在兩個滾刷的中間布置一個吸風(fēng)口，使灰塵通過管道進入殼體內(nèi)的存儲箱內(nèi)。具體的布局方案圖如下：圖SEQ圖\*ARABIC8方案二方案確定通過兩種方案的分析，以及結(jié)合我的隊員設(shè)計的結(jié)構(gòu)，最后我們通過討論，將會采用方案一作為我們設(shè)計基礎(chǔ)來進行進一步的設(shè)計。因為我們的這個設(shè)計需要進行爬樓梯的功能，所以我們采用了比較大的輪子而且需要突出外殼的外部，所以我們不能使用圓形的布局，因此接觸式傳感器的不能使用，智能采用超聲波聚力傳感器來進行設(shè)計。3智能掃地機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計本機器人主要由行走機構(gòu)、清掃機構(gòu)和機身三部分組成。采用SOLIWORKS軟件對智能掃地機器人的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，通過對零部件的設(shè)計，再通過裝配，最后形成智能掃地機器人的完整結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)出裝配圖和主要零部件工程圖，最終完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計。本次設(shè)計的智能掃地機器人主要的工作原理是：電動機通過齒輪、帶傳動等裝置傳輸動力驅(qū)動四個輪子，從而實現(xiàn)掃地機器人的正常移動。同時采用兩個電機分別驅(qū)動滾刷和吸塵裝置，同時能控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)不同模式的切換和噪聲的控制。3.3行走機構(gòu)輪子的機構(gòu)采用三角形履帶機構(gòu)，其中包括三個輪子，一個主動輪和兩個從動輪，主動輪是與同步輪連接驅(qū)動的，同步輪帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，主動輪與其他兩個從動輪間是通過履帶來張緊固定的。履帶上有許多的槽來增加摩擦力，對爬樓梯方面有利。同時三個輪子會用一個三角支撐板來進行固定。具體結(jié)構(gòu)如圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC9行走輪3.3.1同步輪的設(shè)計使用條件及材料選擇根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)研，一般的同步帶分為PVC橡膠和聚氨酯鋼絲同步帶。橡膠同步帶的優(yōu)點是強度高、延伸率小、耐熱等，但因為本設(shè)計的應(yīng)用場景可能會有水的出現(xiàn)，橡膠是不耐水的，而且我們的設(shè)計有時候需要高負載運轉(zhuǎn)，所以同步帶材料類型選用聚氨酯鋼絲同步帶。帶輪材料的選擇是45鋼，耐磨性和受力性都比較不錯，用于一般的傳動問題不大。下面是同步輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1）同步帶的功率計算——計算功率——工作情況系數(shù)，查表得數(shù)值為1.1帶輪轉(zhuǎn)速確定通過前面的計算可知大齒輪的轉(zhuǎn)速是318r/min，而且大齒輪的轉(zhuǎn)速是和同步輪一樣的，所以小帶輪的轉(zhuǎn)速也是n=318r/min。同步帶帶型和節(jié)距的選定因為此同步帶的功率比較小，所以選定S8M齒形的同步帶，節(jié)距選用,并查表得小帶輪的最小齒數(shù)為20，所以選擇齒數(shù)就選擇為20。4）小帶輪的節(jié)圓直徑5）大帶輪直徑因為傳動比為1，所以大帶輪的直徑為50.95mm。帶輪齒寬帶輪齒寬b=8.5mm7）同步帶速度的計算8）帶輪中心距根據(jù)安裝尺寸選定中心距為9）同步帶帶長10）同步帶帶寬選用跟帶輪寬度一樣的8.5mm。3.3.2主動輪的設(shè)計主動的設(shè)計是由三個帶輪組成的，其中中間的一個帶輪就是上面計算中同步帶系統(tǒng)的大帶輪，因為輪子的設(shè)計中需要兼顧的帶傳動包括同步輪的傳動還有履帶的傳動，而履帶的選用是比較寬的，所以需要用三個帶輪拼接而成一個主動輪。下圖為主動輪的三維建模圖SEQ圖\*ARABIC10主動輪材料選用的話還是和之前的帶輪一樣，選用45號鋼，因為耐磨性和受力性都是比較均衡，應(yīng)付一般的傳動系統(tǒng)是沒有問題的。而帶輪組兩邊兩個帶輪的尺寸是一樣的，而且它們?nèi)齻€帶輪是組合使用，所以功率也是0.44KW，轉(zhuǎn)速也是和中間帶輪一樣為318r/min。同步帶型號根據(jù)功率，初步選用8M同步帶，節(jié)距Pb為8mm，然后齒輪的齒數(shù)查表得知最小為10，本設(shè)計就選擇齒數(shù)為20。節(jié)圓直徑，齒寬為8.5mm。3.3.3從動輪的設(shè)計與受力分析從動輪的設(shè)計其實就是把主動輪中間的帶輪給填充掉，然后變成一個完整的帶輪，因為它的使用工況就是主動輪通過外面兩個帶輪和履帶連接然后傳輸動力到從動輪，從動輪的動力是從履帶上來的，所以充分的接觸也是有助于動力傳輸效率的提升。材料還是選用45號鋼，轉(zhuǎn)速也是控制在318r/min，齒輪齒數(shù)為20，節(jié)圓直徑50.95mm。就是需要在齒輪的齒寬上進行增大，目前初步設(shè)計為25mm。下圖為從動輪的三維建模圖SEQ圖\*ARABIC11從動輪從動輪作為小車的輪子，是需要承受機器人的支撐部分的，它與履帶直接接觸，受力有可能會發(fā)生形變，所以我們需要對輪子進行受力分析，從而得出輪子是否符合設(shè)計要求。在SOLIWORKS中，導(dǎo)入從動輪的三維模型，對模型進行約束，因為只有固定的面才能進行力學(xué)分析。這次選擇的約束方式為固定幾何體，邊界為從動輪的孔面。進行約束后，對四個輪子都進行施加載荷，取250N的載荷。然后再對模型劃分網(wǎng)格處理。在進行網(wǎng)格劃分時，小網(wǎng)格會比大網(wǎng)格更好分析結(jié)果，但迭代時間會延長，所以對沒有要求的部位就選擇默認。在此我將網(wǎng)格尺寸設(shè)置為1.5。在simulation中求解，完成后會顯示各種云圖。云圖中能夠顯示出盈利的大小，藍色到紅色代表盈利越來越大，而最大的應(yīng)力也就是紅色區(qū)域，應(yīng)力為0.22MPa，最大位移處為0.0007mm，所以受力變形滿足要求。圖SEQ圖\*ARABIC12應(yīng)力云圖圖SEQ圖\*ARABIC13位移云圖3.3.4履帶設(shè)計履帶是用來連接主動輪和兩個從動輪的，這樣就是使輪子構(gòu)成三角布局，三角具有穩(wěn)定性，對爬樓梯的功能也是有所幫助。同時材料也是選用聚氨酯鋼絲。在此根據(jù)裝配齒輪和從動輪的齒寬來進行履帶的長度和寬度設(shè)計。最終選用的履帶寬度為25mm，長度為。下圖為履帶的三維建模圖圖SEQ圖\*ARABIC14履帶3.3.5三角支架的設(shè)計三角支架板的設(shè)計目的是用來限制同步輪、主動輪和兩個從動輪的橫向位移的，同時也為了防止機器人在工作中旁邊的物體與輪子直接碰撞，這樣會損傷輪子的使用壽命。三角支架受到的沖擊力不會太大，而且需要一定的韌性防止硬碰硬，所以選擇的材料為PVC塑料，在節(jié)省成本的同時材料的性能也不錯。下面將附上二維圖和三維建模圖，其中二維圖中有其中的尺寸標注。圖SEQ圖\*ARABIC15三角支架二維圖圖SEQ圖\*ARABIC16三角支架板三維圖這樣就完成了行走機構(gòu)中行走輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面就進行用來驅(qū)動行走輪和與行走輪連接傳動的部分設(shè)計。傳動部分的系統(tǒng)是由兩個部分組成的，是用兩個電機同時來驅(qū)動，用電機分別驅(qū)動同步輪和齒輪，然后將電機的動力傳給輸出軸，然后帶動履帶機構(gòu)的主動輪，透過齒輪的作用是每個電機能控制兩個輪子轉(zhuǎn)，然后傳動軸通過鍵與輪子連接，增大扭矩。如下圖為傳動系統(tǒng)，其中四個齒輪箱內(nèi)的齒輪組是相同的，4根空心軸管也是相同的，兩個小同步輪系統(tǒng)設(shè)計也是相同的，電機也是相同功率規(guī)格的電機。圖SEQ圖\*ARABIC17傳動系統(tǒng)3.3.6電機選型電機的選擇是控制成本最重要的一部分，而且電機的好壞與設(shè)備的性能也息息相關(guān)。如果去選擇成本低的電機，可能穩(wěn)定性不好，而價格高的電機，有可能會出現(xiàn)性能過剩的情況而浪費成本。所以電機的選擇不能盲目關(guān)注價格或性能，應(yīng)該根據(jù)工作的需求和各種因素來決定。下面是幾條電機選擇應(yīng)考慮的因素：電源的供電類型，要正確區(qū)分交流、直流、單相電和三相電[4]。選電源時不能隨便選一款電機就直接裝上，小則造成電機損壞，嚴重則會造成人身安全事故。電機的工作方式，根據(jù)工作需求的不同，選擇連續(xù)工作和間斷工作的電機，如果工作的斷續(xù)的和選擇一款啟動非常慢的電機顯然不夠合理。電機使用的工作環(huán)境，不同的工作環(huán)境對應(yīng)使用的電機也會不同配置，例如如果在磁場強的環(huán)境中就需要選擇外殼能屏蔽磁場的電機。電機安裝方式，我們需要通過外殼設(shè)計的大小來選擇不同的電機安裝類型，才能完美配合，如果市面上沒有這個尺寸，還需要定制或改變設(shè)計。電機的轉(zhuǎn)速和功率，每一款設(shè)備在生產(chǎn)或者運輸中，承受的負載都不同，這時候我們就應(yīng)該根據(jù)最大負載去選定電機的功率和轉(zhuǎn)速。在此我們將我們設(shè)計的機器人的最大負載定為G=25kg，并設(shè)定掃地機器人的移動速度為v=1m/s，機器人是通過履帶與地面進行接觸的，所以它需要的牽引力就是履帶和地面的摩擦力。履帶與地面的摩擦系數(shù)f=3，所以需要的牽引力。所以輪子移動需要的功率為：（4.1）其中為帶傳動的效率，為軸承的傳動效率。而電機需要保證額定功率大于工作時所需要的功率，所以。因為采用兩個電機來共同驅(qū)動，所以每個電機的工具需要大于P/2=0.5kw。由此可以進行電機的選擇，最后我們選擇功率為0.75kw的伺服電機，最大的轉(zhuǎn)速為3000r/min。3.3.7同步輪傳動系統(tǒng)選用及計算校核此設(shè)計中有兩個同步輪傳動系統(tǒng)，下文中分為小同步輪傳動系統(tǒng)和大同步輪傳動系統(tǒng)。本設(shè)計的同步帶主要是用來將電機的動力傳送到輪子上，通過帶輪將動力傳送到履帶上的主動輪，采用同步輪是因為其的結(jié)構(gòu)比較緊湊，而且傳動比相對穩(wěn)定，效率高。同步帶傳動是通過帶上的齒和輪上的齒相互嚙合來進行傳動[5]，而且?guī)鲃拥脑捯矔泻芏嗟挠悬c：（1）傳動相對準確，工作的時候不會發(fā)生滑動，有恒定的傳動比；（2）傳動比較平穩(wěn)，有緩沖減震的能力，同時還是控制噪聲；（3）傳動效率高達98%，節(jié)能；（4）維護成本低，因為不需要像齒輪組那樣需要潤滑；（5）線速度達到50m/s，可以傳輸較大的功率，可以達到幾瓦到幾百千瓦[4]；（6）可以用于長距離的傳動，中心距可以達到10m以上；（7）與V型傳動帶相比，預(yù)緊力會相對較小，軸和軸承上的所受負荷小。使用條件及材料選擇根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)研，一般的同步帶分為PVC橡膠和聚氨酯鋼絲同步帶。橡膠同步帶的優(yōu)點是強度高、延伸率小、耐熱等，但因為本設(shè)計的應(yīng)用場景可能會有水的出現(xiàn)，橡膠是不耐水的，而且我們的設(shè)計有時候需要高負載運轉(zhuǎn)，所以同步帶材料類型選用聚氨酯鋼絲同步帶。帶輪材料的選擇是45鋼，耐磨性和受力性都比較不錯，用于一般的傳動問題不大。小同步輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算下面會進行同步帶傳動的計算：1）傳動功率計算（4.2）——計算功率——工作情況系數(shù)，查表得數(shù)值為1.1小帶輪的轉(zhuǎn)速確定設(shè)定電機的轉(zhuǎn)速為600r/min，轉(zhuǎn)速應(yīng)該是和小的同步輪轉(zhuǎn)速是相同的，所以同步帶的轉(zhuǎn)速也是n=600r/min，而且大帶輪和小帶輪的轉(zhuǎn)速也是相同的。同步帶型的選擇查同步帶選型圖根據(jù)功率0.825KW和轉(zhuǎn)速n=600r/min，初步能選定同步帶的型號為5M，節(jié)距，下面附上同步帶選型圖。圖SEQ圖\*ARABIC18同步帶選型圖主動齒輪的齒數(shù)確定根據(jù)同步帶的齒數(shù)，我們可以知道齒數(shù)最小為10，我們將采用帶輪的齒數(shù)為20。帶輪節(jié)圓的計算（4.3）從動輪的齒數(shù)確定通過大帶輪的數(shù)據(jù)，且因為是等速傳動，傳動比為1，所以能確定同步輪的齒數(shù)是20。線速度計算（4.4）帶傳動的速度小于最大傳動速度，合理。兩帶輪的中心距確定中心距的大小對帶傳動的影響：中心距的大小如果選用不當會因為載荷的變化而引起帶的顫動、打滑、偏移等后果，不用選用只要不是太過分，都不會發(fā)生跑偏等。所以根據(jù)安裝尺寸，定為。兩帶輪的齒寬選擇根據(jù)安裝尺寸，選擇齒寬b=7.5mm。同步帶的長度計算（4.5）同步帶帶寬選擇跟住帶輪的齒寬，初步確定同步帶的帶寬為7.5mm。帶輪的壓軸力的計算（4.6）圖SEQ圖\*ARABIC19帶輪圖SEQ圖\*ARABIC20同步帶大同步輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1）同步帶的傳動功率計算：——計算功率——工作情況系數(shù)，查表得數(shù)值為1.1帶輪轉(zhuǎn)速確定通過前面的計算可知大齒輪的轉(zhuǎn)速是318r/min，而且大齒輪的轉(zhuǎn)速是和同步輪一樣的，所以小帶輪的轉(zhuǎn)速也是n=318r/min。同步帶帶型和節(jié)距的選定因為此同步帶的功率比較小，所以選定S8M齒形的同步帶，節(jié)距選用,并查表得小帶輪的最小齒數(shù)為20，所以選擇齒數(shù)就選擇為20。4）小帶輪的節(jié)圓直徑5）大帶輪直徑因為傳動比為1，所以大帶輪的直徑為50.95mm。兩帶輪的齒寬選擇根據(jù)安裝尺寸，齒寬b=7.5mm。7）同步帶速度的計算8）帶輪中心距根據(jù)安裝尺寸選定中心距為9）同步帶帶長同步帶帶寬根據(jù)兩帶輪齒寬，確定同步帶帶寬為7.5mm。圖SEQ圖\*ARABIC21雙面鋼絲同步帶3.3.8齒輪選型及計算齒輪類型、材料、精度選擇因為輪子承受的基本上是徑向力，軸向力很小，所以選用圓柱直齒輪。轉(zhuǎn)速為318r/min，轉(zhuǎn)速較小，選用8級精度。小齒輪使用40Cr材料，硬度280HBS，大齒輪使用45號剛材料，硬度240HBS。因為大齒輪的轉(zhuǎn)速為318r/min，傳動比為2，選擇，。齒輪設(shè)計計算及校核根據(jù)齒輪齒面的接觸疲勞強度來設(shè)計計算①載荷系數(shù)②齒輪傳遞的扭矩③由機械設(shè)計手冊查得④由機械設(shè)計手冊查得材料彈性影響系數(shù)⑤由機械設(shè)計手冊查得圓柱直齒輪的接觸疲勞強度極限。⑥應(yīng)力循環(huán)次數(shù)齒輪：⑦由機械設(shè)計手冊查得壽命系數(shù)為⑧接觸疲勞許用應(yīng)力的計算：齒輪的模數(shù)計算①齒輪的分度圓直徑計算②圓周速度計算③齒寬b計算④齒寬高比計算模數(shù)：齒高：所以齒寬高比⑤載荷系數(shù)K由機械手冊查得，,,所以載荷系數(shù)⑥按實際載荷系數(shù)調(diào)整分度圓直徑⑦模數(shù)與中心距計算，取模數(shù)m為1.5。中心距下圖為大小齒輪圖圖SEQ圖\*ARABIC22大齒輪圖SEQ圖\*ARABIC23小齒輪3.3.9傳動軸管的設(shè)計空心傳動軸管是現(xiàn)在汽車上并不能缺少的一個部件，它比傳統(tǒng)的實心傳動軸裝配更方便，而且有效降低傳動軸的重量，控制成本等。同時還能增加軸管的固有頻率，提高許用長度極限。所以本設(shè)計也采用此空心軸管設(shè)計。此軸管采用45鋼的材料保證強度和不被應(yīng)力沖擊變形。最終的成型圖如下圖。圖SEQ圖\*ARABIC24傳動空心軸管3.3.10傳動軸的設(shè)計與校核選擇軸的材料因為45號鋼的機械性能比較好，適合用來作為軸類的選材，所以軸的材料為經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，A=126-103，取A=126，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力T=30-40MPa，計算常數(shù)C=118-106，彎曲許用應(yīng)力。軸的設(shè)計尺寸如下圖。圖SEQ圖\*ARABIC25傳動軸二維圖當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時，C可以取比較小的值；否則取較大的值。因為同步輪傳動為轉(zhuǎn)軸，既有彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，所以C=118；軸的受力分析先計算齒輪的圓周力徑向力根據(jù)平衡可以算出軸承的支撐力可以算出=117N，=42N。根據(jù)軸向力平衡+= =58N35=100可以算出=43N，=15N下圖為各平面受力分析圖圖SEQ圖\*ARABIC26受力分析圖一般進行校核的時候，就校核危險截面，根據(jù)上圖，取α=1，軸的應(yīng)力為所以校核通過。下圖為軸的最終成型圖如圖16圖SEQ圖\*ARABIC27傳動軸3.3.11花鍵軸的尺寸設(shè)計選擇軸的材料因為45號鋼的機械性能比較好，適合用來作為軸類的選材，所以軸的材料為經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，A=126-103，取A=126，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力T=30-40MPa，計算常數(shù)C=118-106，彎曲許用應(yīng)力。當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時，C可以取比較小的值；否則取較大的值。因為同步輪傳動為轉(zhuǎn)軸，既有彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，所以C=118；軸的設(shè)計尺寸如下圖。圖SEQ圖\*ARABIC28花鍵軸二維圖花鍵軸的最終成型圖如下圖圖SEQ圖\*ARABIC29花鍵軸三維圖3.3.12平鍵的選擇及校核鍵的設(shè)計中的一種標準件，是用來實現(xiàn)軸和其他零件的一種固定。鍵的選擇是我們設(shè)計中所不能忽略的一個重要部分，鍵的選擇是包括鍵的選型和尺寸的，選型時根據(jù)所需要連接的零件及部位，根據(jù)實際情況來進行選擇的。而尺寸就是根據(jù)嚴格的標準來選擇的。設(shè)計中電機和帶輪是通過鍵來進行連接的，下面就進行理想情況下的強度校核。計算擠壓強度的公式為已知電機的軸徑為14mm，選用普通的平鍵，尺寸為長寬高15mm，5mm，5mm，由此可以算出鍵的擠壓應(yīng)力為而由機械設(shè)計手冊查得鍵的最大應(yīng)力為100-120Mpa，所以校核通過。3.3.13花鍵的選擇及校核這次設(shè)計采用的花鍵是用來與行走輪中的帶輪連接的，花鍵的承載能力高，對軸的削弱程度小、定心好、導(dǎo)向性好。因為行走輪的結(jié)構(gòu)需要定心能力強，所以選用花鍵。花鍵的校核分為靜聯(lián)接和動聯(lián)接。下面進行計算。靜聯(lián)接動聯(lián)接通過校核花鍵符合使用要求。3.5清掃部分用來清理的機構(gòu)是使用電機帶動兩個對稱的滾刷來進行掃地工作，電機高速轉(zhuǎn)動來進行清掃。滾刷設(shè)計如下圖所示。圖SEQ圖\*ARABIC30滾刷3.6車身殼體部分車體是主要承載重物的，重物都是直接放在車體表面，車體承受著物體的重力作用，根據(jù)任務(wù)書要求，小車承受的最大載荷為20Kg。通過常規(guī)的理論分析并不能完全算出車體的受力分析情況，下面通過SW中的有限元分析這一塊來分析車體的受力與變形狀況，如下圖所示為車體的三維模型。圖SEQ圖\*ARABIC31車體的3d模型殼體因為有可能在工作中磕磕碰碰，還能需要負重工作，所以需要一定的強度來保證殼體的形狀。所以材料上選擇Q235。同樣也是在SOLIWORKS進行約束，然后進行應(yīng)力的分析，選擇殼體上的螺栓孔，約束方式為固定幾何體。然后施加載荷，殼體主要承受的是承載作用，受到垂直上表面的力，在此選擇載荷200N。然后進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格大小比率為1.5進行處理分析。計算完成后，根據(jù)云圖可以知道最大的應(yīng)力為1.04MPa，最大位移為0.125mm，所以是滿足應(yīng)力形變要求的。下圖為云圖結(jié)果。圖SEQ圖\*ARABIC32應(yīng)力云圖圖SEQ圖\*ARABIC33位移云圖圖SEQ圖\*ARABIC34總裝配圖4結(jié)論本次的設(shè)計主要是對智能掃地機器人進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是內(nèi)部的布局。首先，我們通過調(diào)查了國內(nèi)外掃地機器人的發(fā)展狀況，分析了各款的優(yōu)點及不足。其次，我們對幾款現(xiàn)有的掃地機器人進行了市場的調(diào)研，分析優(yōu)缺點后確定了設(shè)計的方向。本次的設(shè)計過程，傳動系統(tǒng)的設(shè)計是我們這個設(shè)計的重中之重，采用帶傳動的設(shè)計也是為了在清掃中移動的時候的噪音能夠有所改善。而且?guī)鲃拥膫鲃有时容^高，也比較平穩(wěn)可靠也是我們選用的原因。而齒輪的設(shè)計與校核是我耗時最多的部分，因為其中的計算實在是太多了，后來通過參考各種的文獻，終于完成了齒輪的設(shè)計。而四輪驅(qū)動和空心軸管的設(shè)計也是參考了現(xiàn)代汽車制造的可靠性去設(shè)計的。這樣就能降低生產(chǎn)的成本而且提高裝配的便捷性，同時也能應(yīng)付機器高負荷運轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和強度。在最后，我回首設(shè)計的過程，雖然我們在每個學(xué)期都會有各種的課程設(shè)計，但在這次的畢業(yè)設(shè)計中就有出現(xiàn)平時課程設(shè)計中根本就沒有的問題。就像我們之前在完成課程設(shè)計的時候，我們只用佢進行簡單的測量就能獲得數(shù)據(jù)，然而這次設(shè)計的話，就需要自己去研究設(shè)計結(jié)構(gòu)，所以難度非常大。在這次的設(shè)計中，我相信還是會有許多的問題在里面，因為就憑我們大學(xué)的本事，完成一個完美的設(shè)計是很難很難的，而且還是一個新設(shè)計，不過未來我會更加努力地充實自己，走好未來的路。參考文獻［1］趙航，劉玉梅，卜春光，等.掃地機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].信息與電腦:理版，2016（12）：167-168［2］杜忠惠.清潔機器人的運動控制與超聲定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].東北師范大學(xué)，2016［3］孫曉雪，趙玉山.掃地機器人的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢學(xué)術(shù)論文.2017［4］孫恒，陳作模.《機械原理》第六版.北京：高等教育出版社，2001［5］吳宗澤，羅圣國.《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第二版.北京：高等教育出版社，1999.［6］徐灝等．《機械設(shè)計手冊》第3卷．北京：機械工業(yè)出版社，1991.［7］卜炎．《中國機械設(shè)計大典》第3卷．江西：科學(xué)技術(shù)出版社，2002．［8］濮良貴，紀名剛．《機械設(shè)計》第七版．北京：高等教育出版社，2001．［9］尚久浩，張淳，李思益．《自動機械設(shè)計》第二版．北京：中國輕工業(yè)出版社，2002．［10］朱張校．《工程材料》第三版．北京：清華大學(xué)出版社，2001．［11］劉鴻文．《材料力學(xué)》第4版．北京：高等教育出版社，2004．[1]濮良貴，紀名剛．《機械設(shè)計》第七版．北京：高等教育出版社，2001；［12］安昱臣,賈德錚.AI智能化家居機器人特征價格的計量分析——以掃地機器人為例[J].價值工程,2019,38(03):59-62.［13］李海.基于STM32的智能掃地機器人避障系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子測試,2018(23):29-30.［14］陳鐵鳴.掃地機器人的創(chuàng)新，高等教育出版社，2003.7、［15］孫靖民.機械優(yōu)化設(shè)計，機械工業(yè)出版社，2005.1［16］陳杰，黃鴻編著.傳感器與檢測技術(shù)，北京：高等教育出版社，2010［17］張曉虎.低成本家居智能機器人控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[學(xué)位論文].電路與系統(tǒng)，湖南大學(xué)，2007［18］錢思.清潔機器人的系統(tǒng)設(shè)計與智能避障問題的研究[學(xué)位論文].機械電子工程，華中科技大學(xué)，2007［19］張遼遠.掃地機器人的設(shè)計與實現(xiàn)，機械工業(yè)出版社，2002.8［20］王新.基于單片機的掃地機器人的設(shè)計論文，2016.3謝辭為時一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，這也意味者我在北京理工大學(xué)珠海學(xué)院的大學(xué)生涯也即將結(jié)束。在畢業(yè)設(shè)計這段時間里，我得到了很大的自身提高，其中包含了對機械設(shè)計知識的理解、還有對有關(guān)這方面書籍的認識等等，這些都得益于老師和同學(xué)的大力幫助。在這三個月的時間，從論文開始到現(xiàn)在基本上完成，從開始的茫然，后來慢慢進入狀態(tài)，再到清楚自己在做什么。經(jīng)過這三個月的設(shè)計，雖然很累但很充實，此時此刻我的論文也接近尾聲，我也永遠不會忘記這三個月，因為這可能是我學(xué)生生涯最寶貴的經(jīng)歷了。每天都是對著電腦查資料，有時還會修改到凌晨兩三點。最后我要感謝我的指導(dǎo)老師齊新霞教授，是您的耐心指導(dǎo)才會讓我能夠完成論文，也因為老師您的多次來電指導(dǎo)才把我從迷茫中帶領(lǐng)出來，你一遍又一遍地教導(dǎo)我們，謝謝你，在此再次衷心感謝給予給我?guī)椭睦蠋煛⑴笥?。附錄附?

電腦故障檢測卡代碼表

1、特殊代碼"00"和"ff"及其它起始碼有三種情況出現(xiàn)：

①已由一系列其它代碼之后再出現(xiàn)："00"或"ff"，則主板ok。

②如果將cmos中設(shè)置無錯誤，則不嚴重的故障不會影響bios自檢的繼續(xù)，而最終出現(xiàn)"00"或"ff"。

③一開機就出現(xiàn)"00"或"ff"或其它起始代碼并且不變化則為主板沒有運行起來。

2、本表是按代碼值從小到大排序，卡中出碼順序不定。

3、未定義的代碼表中未列出。

4、對于不同bios（常用ami、award、phoenix）用同一代碼代表的意義不同，因此應(yīng)弄清您所檢測的電腦是屬于哪一種類型的bios，您可查閱您的電腦使用手冊，或從主板上的bios芯片上直接查看，也可以在啟動屏幕時直接看到。

5、有少數(shù)主板的pci槽只有一部分代碼出現(xiàn)，但isa槽有完整自檢代碼輸出。且目前已發(fā)現(xiàn)有極個別原裝機主板的isa槽無代碼輸出，而pci槽則有完整代碼輸出，故建議您在查看代碼不成功時，將本雙槽卡換到另一種插槽試一下。另外，同一塊主板的不同pci槽，有的槽有完整代碼送出，如dell810主板只有靠近cpu的一個pci槽有完整代碼顯示，一直變化到"00"或"ff"，而其它pci槽走到"38"后則不繼續(xù)變化。

6、復(fù)位信號所需時間isa與pci不一定同步，故有可能isa開始出代碼，但pci的復(fù)位燈還不熄，故pci代碼停要起始代碼上。

代碼對照表

00.已顯示系統(tǒng)的配置；即將控制INI19引導(dǎo)裝入。

01處理器測試1，處理器狀態(tài)核實,如果測試失敗，循環(huán)是無限的。處理器寄存器的測試即將開始，不可屏蔽中斷即將停用。CPU寄存器測試正在進行或者失敗。

02確定診斷的類型（正?；蛘咧圃欤Ｈ绻I盤緩沖器含有數(shù)據(jù)就會失效。停用不可屏蔽中斷；通過延遲開始。CMOS寫入／讀出正在進行或者失靈。

03清除8042鍵盤控制器，發(fā)出TESTKBRD命令（AAH）通電延遲已完成。ROMBIOS檢查部件正在進行或失靈。

04使8042鍵盤控制器復(fù)位，核實TESTKBRD。鍵盤控制器軟復(fù)位／通電測試?？删幊涕g隔計時器的測試正在進行或失靈。

05如果不斷重復(fù)制造測試1至5，可獲得8042控制狀態(tài)。已確定軟復(fù)位／通電；即將啟動ROM。DMA初如準備正在進行或者失靈。

06使電路片作初始準備，停用視頻、奇偶性、DMA電路片，以及清除DMA電路片，所有頁面寄存器和CMOS停機字節(jié)。已啟動ROM計算ROMBIOS檢查總和，以及檢查鍵盤緩沖器是否清除。DMA初始頁面寄存器讀／寫測試正在進行或失靈。

07處理器測試2，核實CPU寄存器的工作。ROMBIOS檢查總和正常，鍵盤緩沖器已清除，向鍵盤發(fā)出BAT（基本保證測試）命令。.

08使CMOS計時器作初始準備，正常的更新計時器的循環(huán)。已向鍵盤發(fā)出BAT命令，即將寫入BAT命令。RAM更新檢驗正在進行或失靈。

09EPROM檢查總和且必須等于零才通過。核實鍵盤的基本保證測試，接著核實鍵盤命令字節(jié)。第一個64KRAM測試正在進行。

0A使視頻接口作初始準備。發(fā)出鍵盤命令字節(jié)代碼，即將寫入命令字節(jié)數(shù)據(jù)。第一個64KRAM芯片或數(shù)據(jù)線失靈，移位。

0B測試8254通道0。寫入鍵盤控制器命令字節(jié)，即將發(fā)出引腳23和24的封鎖／解鎖命令。第一個64KRAM奇／偶邏輯失靈。

0C測試8254通道1。鍵盤控制器引腳23、24已封鎖／解鎖；已發(fā)出NOP命令。第一個64KRAN的地址線故障。

0D1、檢查CPU速度是否與系統(tǒng)時鐘相匹配。2、檢查控制芯片已編程值是否符合初設(shè)置。3、視頻通道測試，如果失敗，則鳴喇叭。已處理NOP命令；接著測試CMOS停開寄存器。第一個64KRAM的奇偶性失靈

0E測試CMOS停機字節(jié)。CMOS停開寄存器讀／寫測試；將計算CMOS檢查總和。初始化輸入／輸出端口地址。

0F測試擴展的CMOS。已計算CMOS檢查總和寫入診斷字節(jié)；CMOS開始初始準備。.

10測試DMA通道0。CMOS已作初始準備，CMOS狀態(tài)寄存器即將為日期和時間作初始準備。第一個64KRAM第0位故障。

11測試DMA通道1。CMOS狀態(tài)寄存器已作初始準備，即將停用DMA和中斷控制器。第一個64DKRAM第1位故障。

12測試DMA頁面寄存器。停用DMA控制器1以及中斷控制器1和2；即將視頻顯示器并使端口B作初始準備。第一個64DKRAM第2位故障。

13測試8741鍵盤控制器接口。視頻顯示器已停用，端口B已作初始準備；即將開始電路片初始化／存儲器自動檢測。第一個64DKRAM第3位故障。

14測試存儲器更新觸發(fā)電路。電路片初始化／存儲器處自動檢測結(jié)束；8254計時器測試即將開始。第一個64DKRAM第4位故障。

15測試開頭64K的系統(tǒng)存儲器。第2通道計時器測試了一半；8254第2通道計時器即將完成測試。第一個64DKRAM第5位故障。

16建立8259所用的中斷矢量表。第2通道計時器測試結(jié)束；8254第1通道計時器即將完成測試。第一個64DKRAM第6位故障。

17調(diào)準視頻輸入／輸出工作，若裝有視頻BIOS則啟用。第1通道計時器測試結(jié)束；8254第0通道計時器即將完成測試。第一個64DKRAM第7位故障。

18測試視頻存儲器，如果安裝選用的視頻BIOS通過，由可繞過。第0通道計時器測試結(jié)束；即將開始更新存儲器。第一個64DKRAM第8位故障。

19測試第1通道的中斷控制器（8259）屏蔽位。已開始更新存儲器，接著將完成存儲器的更新。第一個64DKRAM第9位故障。

1A測試第2通道的中斷控制器（8259）屏蔽位。正在觸發(fā)存儲器更新線路，即將檢查15微秒通／斷時間。第一個64DKRAM第10位故障。

1B測試CMOS電池電平。完成存儲器更新時間30微秒測試；即將開始基本的64K存儲器測試。第一個64DKRAM第11位故障。

1C測試CMOS檢查總和。.第一個64DKRAM第12位故障。

1D調(diào)定CMOS配置。.第一個64DKRAM第13位故障。

1E測定系統(tǒng)存儲器的大小，并且把它和CMOS值比較。.第一個64DKRAM第14位故障。

1F測試64K存儲器至最高640K。.第一個64DKRAM第15位故障。

20測量固定的8259中斷位。開始基本的64K存儲器測試；即將測試地址線。從屬DMA寄存器測試正在進行或失靈。

21維持不可屏蔽中斷（NMI）位（奇偶性或輸入／輸出通道的檢查）。通過地址線測試；即將觸發(fā)奇偶性。主DMA寄存器測試正在進行或失靈。

22測試8259的中斷功能。結(jié)束觸發(fā)奇偶性；將開始串行數(shù)據(jù)讀／寫測試。主中斷屏蔽寄存器測試正在進行或失靈。

23測試保護方式8086虛擬方式和8086頁面方式。基本的64K串行數(shù)據(jù)讀／寫測試正常；即將開始中斷矢量初始化之前的任何調(diào)節(jié)。從屬中斷屏蔽存器測試正在進行或失靈。

24測定1MB以上的擴展存儲器。矢量初始化之前的任何調(diào)節(jié)完成，即將開始中斷矢量的初始準備。設(shè)置ES段地址寄存器注冊表到內(nèi)存高端。

25測試除頭一個64K之后的所有存儲器。完成中斷矢量初始準備；將為旋轉(zhuǎn)式斷續(xù)開始讀出8042的輸入／輸出端口。裝入中斷矢量正在進行或失靈。

26測試保護方式的例外情況。讀出8042的輸入／輸出端口；即將為旋轉(zhuǎn)式斷續(xù)開始使全局數(shù)據(jù)作初始準備。開啟A20地址線；使之參入尋址。

27確定超高速緩沖存儲器的控制或屏蔽RAM。全1數(shù)據(jù)初始準備結(jié)束；接著將進行中斷矢量之后的任何初始準備。鍵盤控制器測試正在進行或失靈。

28確定超高速緩沖存儲器的控制或者特別的8042鍵盤控制器。完成中斷矢量之后的初始準備；即將調(diào)定單色方式。CMOS電源故障／檢查總和計算正在進行。

29.已調(diào)定單色方式，即將調(diào)定彩色方式。CMOS配置有效性的檢查正在進行。

2A使鍵盤控制器作初始準備。已調(diào)定彩色方式，即將進行ROM測試前的觸發(fā)奇偶性。置空64K基本內(nèi)存。

2B使磁碟驅(qū)動器和控制器作初始準備。觸發(fā)奇偶性結(jié)束；即將控制任選的視頻ROM檢查前所需的任何調(diào)節(jié)。屏幕存儲器測試正在進行或失靈。

2C檢查串行端口，并使之作初始準備。完成視頻ROM控制之前的處理；即將查看任選的視頻ROM并加以控制。屏幕初始準備正在進行或失靈。

2D檢測并行端口，并使之作初始準備。已完成任選的視頻ROM控制，即將進行視頻ROM回復(fù)控制之后任何其他處理的控制。屏幕回掃測試正在進行或失靈。

2E使硬磁盤驅(qū)動器和控制器作初始準備。從視頻ROM控制之后的處理復(fù)原；如果沒有發(fā)現(xiàn)EGA／VGA就要進行顯示器存儲器讀／寫測試。檢測視頻ROM正在進行。

2F檢測數(shù)學(xué)協(xié)處理器，并使之作初始準備。沒發(fā)現(xiàn)EGA／VGA；即將開始顯示器存儲器讀／寫測試。.

30建立基本內(nèi)存和擴展內(nèi)存。通過顯示器存儲器讀／寫測試；即將進行掃描檢查。認為屏幕是可以工作的。

31檢測從C800：0至EFFF：0的選用ROM，并使之作初始準備。顯示器存儲器讀／寫測試或掃描檢查失敗，即將進行另一種顯示器存儲器讀／寫測試。單色監(jiān)視器是可以工作的。

32對主板上COM／LTP／FDD／聲音設(shè)備等I／O芯片編程使之適合設(shè)置值。通過另一種顯示器存儲器讀／寫測試；卻將進行另一種顯示器掃描檢查。彩色監(jiān)視器（40列）是可以工作的。

33.視頻顯示器檢查結(jié)束；將開始利用調(diào)節(jié)開關(guān)和實際插卡檢驗顯示器的關(guān)型。彩色監(jiān)視器（80列）是可以工作的。

34.已檢驗顯示器適配器；接著將調(diào)定顯示方式。計時器滴答聲中斷測試正在進行或失靈。35.完成調(diào)定顯示方式；即將檢查BIOSROM的數(shù)據(jù)區(qū)。停機測試正在進行或失靈。

36.已檢查BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)；即將調(diào)定通電信息的游標。門電路中A－20失靈。

37.識別通電信息的游標調(diào)定已完成；即將顯示通電信息。保護方式中的意外中斷。

38.完成顯示通電信息；即將讀出新的游標位置。RAM測試正在進行或者地址故障＞FFFFH。

39.已讀出保存游標位置，即將顯示引用信息串。.

3A.引用信息串顯示結(jié)束；即將顯示發(fā)現(xiàn)信息。間隔計時器通道2測試或失靈。

3B用OPTI電路片（只是486）使輔助超高速緩沖存儲器作初始準備。已顯示發(fā)現(xiàn)＜ESC＞信息；虛擬方式，存儲器測試即將開始。按日計算的日歷時鐘測試正在進行或失靈。

3C建立允許進入CMOS設(shè)置的標志。.串行端口測試正在進行或失靈。

3D初始化鍵盤／PS2鼠標／PNP設(shè)備及總內(nèi)存節(jié)點。.并行端口測試正在進行或失靈。

3E嘗試打開L2高速緩存。.數(shù)學(xué)協(xié)處理器測試正在進行或失靈。

40.已開始準備虛擬方式的測試；即將從視頻存儲器來檢驗。調(diào)整CPU速度，使之與外圍時鐘精確匹配。

41中斷已打開，將初始化數(shù)據(jù)以便于0：0檢測內(nèi)存變換（中斷控制器或內(nèi)存不良）從視頻存儲器檢驗之后復(fù)原；即將準備描述符表。系統(tǒng)插件板選擇失靈。

42顯示窗口進入SETUP。描述符表已準備好；即將進行虛擬方式作存儲器測試。擴展CMOSRAM故障。

43若是即插即用BIOS，則串口、并口初始化。進入虛擬方式；即將為診斷方式實現(xiàn)中斷。.44.已實現(xiàn)中斷（如已接通診斷開關(guān)；即將使數(shù)據(jù)作初始準備以檢查存儲器在0：0返轉(zhuǎn)。）BIOS中斷進行初始化。

45初始化數(shù)學(xué)協(xié)處理器。數(shù)據(jù)已作初始準備；即將檢查存儲器在0：0返轉(zhuǎn)以及找出系統(tǒng)存儲器的規(guī)模。.

46.測試存儲器已返回；存儲器大小計算完畢，即將寫入頁面來測試存儲器。檢查只讀存儲器ROM版本。

47.即將在擴展的存儲器試寫頁面；即將基本640K存儲器寫入頁面。

48.已將基本存儲器寫入頁面；即將確定1MB以上的存儲器。視頻檢查，CMOS重新配置。

49.找出1BM以下的存儲器并檢驗；即將確定1MB以上的存儲器。.

4A.找出1MB以上的存儲器并檢驗；即將檢查BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)。進行視頻的初始化。

4B.BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)的檢驗結(jié)束，即將檢查＜ESC＞和為軟復(fù)位清除1MB以上的存儲器。.4C.清除1MB以上的存儲器(軟復(fù)位)即將清除1MB以上的存儲器.屏蔽視頻BIOSROM。.4D。已清除1MB以上的存儲器（軟復(fù)位）；將保存存儲器的大小。.

4E若檢測到有錯誤；在顯示器上顯示錯誤信息，并等待客戶按＜F1＞鍵繼續(xù)。開始存儲器的測試：（無軟復(fù)位）；即將顯示第一個64K存儲器的測試。顯示版權(quán)信息。

4F讀寫軟、硬盤數(shù)據(jù)，進行DOS引導(dǎo)。開始顯示存儲器的大小，正在測試存儲器將使之更新；將進行串行和隨機的存儲器測試。.

50將當前BIOS監(jiān)時區(qū)內(nèi)的CMOS值存到CMOS中。完成1MB以下的存儲器測試；即將高速存儲器的大小以便再定位和掩蔽。將CPU類型和速度送到屏幕。

51.測試1MB以上的存儲器。.

52所有ISA只讀存儲器ROM進行初始化，最終給PCI分配IRQ號等初始化工作。已完成1MB以上的存儲器測試；即將準備回到實址方式。進入鍵盤檢測。

53如果不是即插即用BIOS，則初始化串口、并口和設(shè)置時種值。保存CPU寄存器和存儲器的大小，將進入實址方式。.

54.成功地開啟實址方式；即將復(fù)原準備停機時保存的寄存器。掃描“打擊鍵”

55.寄存器已復(fù)原，將停用門電路A－20的地址線。.

56.成功地停用A－20的地址線；即將檢查BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)。鍵盤測試結(jié)束。

57.BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)檢查了一半；繼續(xù)進行。.

58.BIOSROM的數(shù)據(jù)區(qū)檢查結(jié)束；將清除發(fā)現(xiàn)＜ESC＞信息。非設(shè)置中斷測試。

59.已清除＜ESC＞信息；信息已顯示；即將開始DMA和中斷控制器的測試。.

5A..顯示按“F2”鍵進行設(shè)置。

5B..測試基本內(nèi)存地址。

5C..測試640K基本內(nèi)存。

60設(shè)置硬盤引導(dǎo)扇區(qū)病毒保護功能。通過DMA頁面寄存器的測試；即將檢驗視頻存儲器。測試擴展內(nèi)存。

61顯示系統(tǒng)配置表。視頻存儲器檢驗結(jié)束；即將進行DMA＃1基本寄存器的測試。.

62開始用中斷19H進行系統(tǒng)引導(dǎo)。通過DMA＃1基本寄存器的測試；即將進行DMA＃2寄存器的測試。測試擴展內(nèi)存地址線。

63.通過DMA＃2基本寄存器的測試；即將檢查BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)。.

64.BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)檢查了一半，繼續(xù)進行。.

65.BIOSROM數(shù)據(jù)區(qū)檢查結(jié)束；將把DMA裝置1和2編程。.

66.DMA裝置1和2編程結(jié)束；即將使用59