毕业设计（论文）开题报告

题 目：清扫小车结构设计及行走路线优化

专    业    机械设计制造以及自动化             

学    生    吴思                  

学    号    *********                 

班    号    1213103                

指导教师    盖玉先                 

日    期    15.12.30                 

1．课题背景及研究的目的和意义

1.1课题背景

    从2002 年一台名叫“三叶虫”的自动扫地机问世，到目前扫地机器人的行业已经历了14 年产业的不断升级与变迁。伊莱克斯（electrolux）"三叶虫"是世界上第一款自动吸尘器机器人。而“三叶虫二代”则是目前市面上最“昂贵”的产品之一，售价高达人民币两万多元。其最大的卖点就是采用了仿生技术超声波，如同黑暗中飞行的蝙蝠一般，可以敏捷迅速地觉察出障碍物并绕开。（仿生超声波由于技术门槛和成本较高，使用同样技术的只有Proscenic和日本夏普）。智能扫地机器人又称懒人扫地机,早期的扫地机器人由于技术水平等原因,在实际打扫中有很多硬伤。智能家用扫地机器人已有极大的改善,是智能家用电器的一种,能凭借一定的人工智能,自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式,将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒,从而完成地面清理的功能。一般来说,将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人,也统一归为扫地机器人。智能扫地机器人让懒人不在为扫地而发愁,大大减轻了日常家务的劳动量,让我们的时间多出来去做其他更为有意义的事情上去。作为家电行业的新兴产品，智能扫地机器人在引起了大众关注的同时也慢慢进入了越来越多家庭。跟人工打扫相比，智能扫地机器人要省时省力的多，因此许多朋友不仅自己使用，还会作为礼物送给亲近的家人朋友。现在市面上扫地机器人款式繁多、价钱不一。

1.2研究的目的和意义

     家用智能扫地机器人的更新是比较快的，最新的智能家用扫地机器人更加智                  能、高效。让我们有更多的时间去做更有意义的事情，享受科技带来的愉悦。随着社会现代化的提高，清洁小车会走进越来越多的家庭，成为像电视，冰箱等一系列家电一样为家庭不可或缺的一部分。在未来将会有很大的市场。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

2．国内外在该方向的研究现状及分析

2.1国外现状及分析

     国外清洁小车已经普遍进入家庭，更新换代很快，产业竞争很大。美国 irobot 及 Proscenic 及时跟进，分别在2002年推出自有品牌机器人产品。在行业发展的初期阶段，这个产品并不被大众所接受，很多人看了机器后认为，与其让机器去打扫还不如自已随便的拿扫把几次搞定。同时单片机业态的不成熟以及高成本，成为阻碍产品在市场发展的绊脚石。这时最早介入该产业的伊莱克斯，因为前期的大力投入未获取市场的相应回报，逐步的放弃智能型的机器，主攻其它家电。而irobot 及Proscenic 相反在前期投入不大，在逐步的市场试测试中看准了这类产品今后将在市场大卖，持续的研发投入。Proscenic 借着市场IC 产业的优势与工研院合作开发在2006~2008年间迅速的打开亚州及北美市场。Irobot 则在美国，及欧州市场占据优势。2008年~2010 扫地机市场一直有这两大品牌在市场上占据主导地位，两家不同的专利设计为行业设定的较高的进入门槛。两家分别在销量最大的日本及美国市场雄踞一方。Proscenic 日本市场占据销售宝座，irobot 在美国市场无人撼动。

2.2国内现状及分析

     国内清扫下车还不是十分普遍，未来的市场十分美好。当前市场上在售的电动扫地机主要为国产与合资品牌的商品，其间国商品牌的商品在价格、扫地洁净度、功能性等几个方面都是不错的，只是在外观外型上稍逊于合资、进口商品，具有较高的性价比。国内大部分机器外型上都做的很不错，但清扫系统都是模仿一线厂商，在清扫行走算法上，也因为核心专利技术的。机器清扫效果和智能程度与一线的品牌还是存在较大差异。并且Irobot 和 Proscenic都拥有各自清扫系统的设计专利，在欧美等成熟市场，这些模仿的产品一方面是因为知识产权的保护，另一方面因其工艺水平的很难进入。现在国内大部分机器所应用的技术，还是一线的品牌2007年左右早期技术。（红外线、蓝牙遥控器、传统的碳刷吸尘电机等。而最新的行业应用有超声波仿生技术侦测，RF无线射频遥控，无刷吸尘电机等）。

3．研究内容及拟解决的关键问题

3.1研究内容

1清扫机器人的结构设计包括清扫结构，行走结构，吸尘结构

2功能设计包括清洁模式，智能导航系统，智能安全监控，

灰尘量识别功能，床底智能清扫，手机遥控功能，室内空气质量检测与提醒，其他基础功能。

3.2拟解决的关键问题

功能设计中的智能导航系统

4. 拟采取的研究方法和技术路线、进度安排、预期达到的目标

4.1拟采取的研究方法和技术路线

根据现有产品进行产品结构设计及优化，通过单片机进行智能控制。通过红外线技术对外部环境进行检测，分析。

4.2进度安排

第1周：搜集资料，

第 2—5  周：系统方案设计,相关知识学习；

第 6—7  周：小车结构设计

第 8—11 周：小车智能控制

第12—14周：辅助功能设计

第15—16周：外文翻译及撰写毕业论文；准备答辩。

4.3预期达到的目标

结构设计：结合现有产品结构进行优化

路线优化：遇到各种障碍物的不同算法：两类：遇到墙体，桌椅等不可穿越物体，遇到窗帘的可穿过物体。增加记忆程序等辅助功能 提高效率

提交成果：

  毕业设计论文，清洁小车装配图，吸尘器底盘的零件图，主清洁模块的零件图，算法程序。

5．课题已具备和所需的条件

已具备条件

1掌握c语言及对单片机有一定了解

2机械设计，机械原理，机械系统设计的知识

所需的条件

1掌握相关产品的说明书

2了解室内尘埃特性

3了解客户需求

4掌握感应技术

6．研究过程中可能遇到的困难和问题，解决的措施

遇到的困难：理论知识准备不足，缺乏设计经验，时间紧迫；

解决的措施：查阅相关文献和虚心向老师请教，在学习实践中解决遇到的问题，抓紧进度。

7.参考文献  

[1]   李瑞峰，孙笛生等.移动式作业型智能服务机器人的研制.机器人技术与应用。

[2]   胡跃明，丁维中，吴祈生，吸尘机器人的研究现状与展望，计算机测控与控制

[3]   徐阳。面向未来的新型机器人技术。机器人技术与应用。2002,1:2~4

[4]   郭戈，胡征峰，移动机器人导航与定位技术。微计算机信息,2003，19（8）：10~11

[5]   王军，苏建波。多传感器集成与融合概述。2001,23（2）：183~186

[6]   朱世强，刘瑜。自主吸尘机器人研究现状。2004，（6）：569~574  下载本文