升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计-论文.pdf

《升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第4期262MachineryDesign&Manufacture2014年4月升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计姚兴田，马永林，张磊，左俊秋(南通大学机械工程学院，江苏南通226019)摘要：楼宇的楼梯清扫是一件枯燥和繁重的重复性劳动，为解决这一问题，设计一款基于单片机控制系统的升降伸缩式楼道清洁机器人，实现地面和楼梯自主清扫的目的。该楼道清洁机器人由升降机构、伸缩机构及清扫机构组成。升降机构、伸缩机构实现机器人的水平移动与爬楼动作，清扫机构实现垃圾的清扫与收集动作。采用多传感器融合技术，通过单片机控制机器人爬楼、清扫

2、、避障，并实现区域遍历。该楼道清洁机器人清洁效率高，具有一定的路面适应能力，平稳可靠。关键词：升降伸缩式；楼道清洁；机器人；单片机中图分类号：TH16；TP242文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)04—0262—03DesignoftheStructureandControlSystemforLiftingTelescopicStair-CleaningRobotYAOXing-tian，MAYong—lin，ZHANGLei，ZUOJun—qiu(SchoolofMechanicalEngineering，Nantong

3、University，JiangsuNantong226019，China)Abstract：Cleaningstairsofbuildingisrepetitiveworkwhichisboringandtaxing．Inordertosolvethisproblemandachievethepurposeofcleaningthegroundandstairautonomous，aliftingtelescopicstair-cleaningrobotisdesignedwhichisbasedonMicroControllerUnit(

4、MCU)．Thestair-cleaningrobotiscomposedoftheliftingmechanism，telescopingmechanismandcleaningmechanism．Theliftingmechanismandtelescopingmechanismcanrealizethehorizontalmotionandclimbingaction．ThecleaningmechanismCanrealizecleaningandcollectingofgarbage．Thetargetof．areacoverage

5、CanberealizedbyMCUtocontrolclimbingstair，cleaningandobstacleavoidancewithmulti-sensardatafusiontechnology．Thestair-cleaningrobothasgoodefficiencyandcertainpavementadaptivecapacity，stableandreliable．KeyWords：LiftingTelescopic；Stair-Cleaning；Robot；MCU楼道清洁机器人在升降、伸缩、清扫机构的共同作用下实

6、现地面1引言和楼梯的清扫功能。随着机械学、电子技术、计算机技术、传感器技术、机器人技术、控制技术、人工智能等诸多学科的发展，地面清洁机器人已逐渐介入人们日常生活，在减轻劳动强度、节省劳动资源及提高效率等方面发挥了巨大的作用。目前，城市高层楼宇林立，其楼梯的清扫成为困惑人们的难题。文献p研设计的楼道清洁机器人基本实现了上下楼及清扫功能，其采用的是八轮脚结构，虽然稳定性较高但结构复杂、笨重，导致工作效率降低。文献利用平行四边形形变的特点设计了能实现上下楼梯功能的机器人，其控制系统是基于STC89C51单片机，当采用较多传感器时，51单片机的处理速

7、度将受限，故处理信息的实时l生较差。提出一种升降伸缩图1升降伸缩式楼道清洁机器人总体结构式楼道清洁机器人，基于ARM单片机控制技术，实现机器人自Fig．1GeneralStructureofLiftingTelescopicStair-CleaningRobot主上下楼梯及清扫的功能。2．1升降机构设计2机械结构系统设计升降机构的基本组成部分包括：与两只支架固连的两根垂升降伸缩式楼道清洁机器人的机械结构系统由三部分组直导轨、一只电机、一对齿轮及齿轮长轴。机器人的主体通过滑条成，即升降机构、伸缩机构及清扫机构，其总体结构，如图1所示。与垂直导轨

8、固连。当机器人前方的四个光电传感器在检测到楼来稿日期：2013—09—10基金项目：江苏省自然科学基金(BK20131205)；南通市应用研究计划项目(BK2012