智能吸尘器结构分析改进.docx

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1、智能吸尘器结构分析改进第1章绪论O1.1 家用吸尘器的原理O1.1.1 家用吸尘器的分类O1.2 全自动吸尘器的分类11.3 全自动吸尘器的进展13第2章全自动吸尘器操纵部分设计142.1单片机的结构与性能142.2电子罗盘的性能162.3灰尘传感器的原理及性能172.4电量传感器的原理及性能182.5障碍传感器的探测方法182.6超声波传感器的原理及性能202.7红外线热释电传感器的原理及性能212.8整个操纵系统的构成及工作原理22第3章全自动吸尘器结构的优缺点24第4章全自动吸尘器的改进25第1章绪论11家用吸尘器的原理吸尘器是现代家庭中受到人们广泛喜爱的清洁用具，传统的用具清扫房间往往

2、不能将家里的微细尘埃清扫干净，尘埃总是从一处转移到另一处，特别是地毯、窗帘等处的灰尘就更难以清除，利用吸尘器来做清洁工作就无此弊。吸尘器不但能够清洁地面，也能够用来清洁通常的器具难以清洁的地方，如沙发，墙壁等。吸尘器在工作时要通过起尘、吸尘与滤尘三个阶段。吸尘器通常包含吸尘器电机与风机（电机多为串激整流子电动机、风机是离心式风机）、机身、吸尘管（手持式吸尘器的机身与吸尘管常联为一体）操纵电路、滤尘器（袋）与吸尘附件。通常吸尘器的电机工作功率为400-1000W,体积大一些的吸尘器的功率更高一些，而便携式吸尘器的功率则通常为250W下列，吸尘器工作时靠电动机高速驱动风机叶轮旋转，使空气高速排出，

3、而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，使吸尘器内部产生瞬时真空，与外界大气压形成负压差；在此压差的作用下，吸尘器吸入含灰尘的空气，并经滤尘器过滤，排出清净的空气。负压差越大风量越大，则吸力也越大，而这时的电机工作功率也就越高。因此吸尘器也叫真空吸尘器。真空吸尘器由于应用广泛，特别是为了能够用于不一致的场地与场所，需要配置不一致规格的吸头，这样可分别用来清除地毯、衣物、沙发、各类物品及电子仪器上的尘屑，使用十分方便。当然，也有一些是专门设计或者专用型吸尘器。1.1.1家用吸尘器的分类1.按形状大小分类（I）立式：呈圆桶形或者方形居多，分上、下两部分，上部装有电机，是动力部分,下部为集尘

4、箱。（2）卧式：长方形或者车型状，有前后两部分，前部为集尘箱，后部为电机部分。（3）便携式，它通常有五种形式1）肩式：体积较小，使用时背在肩上，小功率输出。2）杆式：形状似杆，上端为把手，下端为吸嘴，小功率输出。3）手提式：体积更小，可直接握在手中使用，小功率输出通常用干或者蓄电池做电源。4)微型式：多用电池供电，体积更小，多用于清洁衣物、仪器等，微功率。5)无绳式：吸尘器拖着长长的电线，极易纠缠不清。倘若是无绳式的吸尘器，则能够避免上述情况的发生。2 .按功能分类按功能大致有下列种：干式、干湿两用式、地毯式及打蜡吸尘式。干式吸尘器就是上面介绍的几种吸尘器。干湿两用式吸尘器具有与干式吸尘器相同

5、的性能与用途，此外还能吸取肥皂之类的液体或者多水性泡沫污物。地毯式要紧用于地毯的清洁。打蜡式吸力较差,要紧以打蜡为主。3 .按电器安全分类(1) I类吸尘器，额定电压超过42伏，只有基本绝缘。(2) II类吸尘器，额定电压超过42伏，全部为双重绝缘，当基本绝缘破坏时，还有一层补充绝缘作用。(3) In类吸尘器，额定电压低于42伏，避免了触电危险。(4) 全自动吸尘器工作原理-2-M3.0*Q.568*0.1智能吸尘器吸尘器的工作原理是，利用电动机带动叶片高速旋转，同时使吸尘部分内空气不断地补充进风机。致使吸尘室内产生瞬时真空，与外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入的尘埃、脏物随空气，通

6、过滤尘器过滤，将尘埃、脏物收集与尘筒内。负压差越大，风量越大，则吸尘能力也越大。智能吸尘器工作原理如下：Unit:mm智能吸尘器的种类尽管很多，但是结构大同小异，都是由壳体、电机、自动充电座、虚拟墙发射器、感应头、开关、电动刷、垃圾盒等构成。智能吸尘器各部分的作用是：1、壳体保护内部机件；2、电机-吸尘器电机是吸尘器的心脏，产生吸力；3、自动充电座一一让主机自动充满电；4、虚拟墙发射器一定时预约清扫功能，虚拟墙会发射红外线形成一款堵虚拟的墙，按您的意愿来为您清洁地面；5、感应头一一对家中的强体，柱体进行感应，是智能吸尘器机器人的眼睛；6、开关一一操纵机器的工作状态；7螺丝一固定机件；8、电动刷

7、一一清洁地面等；9、垃圾盒一一存放灰尘。感应头充电电池感应头中扫毛刷电源开关吸尘室盖板充电插孔传塞H红外传筌状2传第H3iiw11传动设能步14电机传动归轮而心步进电机B3驱动瓯构Stop2十字四王毛Step2tt*A壳体一一保护内部机件;电机一一吸尘器电机是吸尘器的心脏，产生吸力；吸尘器电机（VACUUMC1EANERMOTOR）是吸尘器的心脏，吸尘器电机的要紧种类有：干吸吸尘器电机（THRU-F1OW）,干湿吸尘器电机（BY-PASS）。吸尘器电机由两部分构成：电机部分与风机部分，由于吸尘器电机对转速要求很高，通常在20000-30000转每分钟，故电机要紧使用的是串激类电机，又称之串励电

8、机。串激电机1串励电动机的定义：定子励磁绕组与电枢（转子）绕组为串联，既可通直流又可通交流电，具有换向器换向的电动机.串励电动机的基本结构：串励电动机要紧是由定子，转子，前、后端盖（罩）及散热风叶构成.定子由定子铁芯与套在极靴上的绕组构成，其作用是产生励磁磁通，导磁及支撑前后罩；转子由转子铁芯，轴，电枢绕组及换向器构成，其作用是保证并产生连续的电磁力矩，通过转轴带动负载做功，将电能转化为机械能；前后罩起支撑电枢，将定、转子连结固定成一体的作用.其中转轴，前、后罩要有足够的强度，以防电枢与罩发生共振现象，引起振动与危险.通常前、后罩内有滚动或者滑动轴承.熟悉了串激电机的基本结构后，再回到吸尘器电

9、机的风机部分，风机部分要紧有两个要紧部件：动叶轮与定叶轮，动叶轮要紧是产生风，当动叶轮以20000-30000转每分钟的高转速进行旋转时，进风口处会产生负压形成真空，继而形成吸力；定叶轮，又称之导风轮，要紧作用是使得动叶轮产生的风量更加平顺的释放出去，定叶轮风道的好坏，直接影响吸尘器电机的效率。干湿吸尘器电机吸尘器电机的应用范围：各类家用工业用干吸吸尘器，干湿两用吸尘器，中央吸尘器，工业吸尘器与各类类型的扫地机。事实上，吸尘器电机不局限于应用在吸尘器上，比如泡泡浴，喷漆，舞台人工雪花，农业机械等等需要吸力的设备。自动充电座一一让主机自动充满电;虚拟墙发射器一一定时预约清扫功能，虚拟墙会发射红外

10、线形成一款堵虚拟的墙，按您的意愿来为您清洁地面；感应头一一对家中的强体，柱体进行感应，是智能吸尘器机器人的眼睛;开关一一操纵机器的工作状态;螺丝-固定机件；电动刷一一清洁地面等;垃圾盒一一存放灰尘。今年来,随着中国工业的快速进展,吸尘器的产销量也大幅增加,在我国市场具有旺盛的生命力。随着设会的进步与进展,人们的物质与精神生活质量的提高,迫切需要从繁重的清洁工作中解脱出来由此诞生了一种家用服务型吸尘机器人,它将移动机器人技术与吸尘技术有机地融合起来,实现家庭、宾馆、写字楼等室内环境的半自动或者全自动清洁,因此具有广阔的市场前景。目前在欧美日等发达国家,吸尘机器人开发较早,应用范围也较广,近两年来

11、,已经开发出多种面向市场的智能吸尘机器人。澳大利亚某公司研制出可自动行驶并打扫房间的V4型机器人这种全自动吸尘器表面光滑,体积很小,呈圆形,内置搜索雷达,能够搜索各类房间里的每一处,不可能碰撞家具或者其它障碍物。微处理小电脑使它具备在拐至屋角处能探测方向、选择前进路线的能力。只要将全自动吸尘器放在地面上,它便可自动开始工作。其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;然后再不规则地来回移动于房间的其它位置,同时能在接近障碍物之前迅速转向。该吸尘机器人由于在主机的周围360。配备了障碍物传感器,因此能够在检测墙壁及障碍物的同时打扫地面;当打扫完能够行驶的场所后,机器人

12、就自动关闭电源。不管房间的外形及面积的大小、ARNA导航算法引导机器人在任何房间的所有无遮掩区域四处运动来进行清洁工作,由于机器人导航沿房间的周围,因此它要创建自己的空间参考图,机器人不需要任何编程“教它应该去哪里:该机器人操作简单,仅有3个按钮:开始、结束与暂停,人们只要简单地将它放置在需要清扫的区域或者房间中,按下开始按钮即可。国内目前也已开始有关的研究开发工作,特别是在移动机器人的运动规划与操纵方面取得了一定的成就,为研究开发吸尘机器人奠定了技术基础。吸尘机器人作为服务机器人领域中的一个新产品,将使人们能在无人看守情况下轻松地完成室内环境的吸尘等清洁工作。因此,该吸尘机器人如能大批量生产

13、使成本降低,以低价格进入市场,将会具有巨大的市场前景,有关资料也预测吸尘机器人是未来几年需求量最大的是服务机器人。1.3全自动吸尘器的进展前景尽管目前国内外在吸尘机器人研究开发方面已取得一定的成果,但成本过高与许多关键技术问题急待解决。目前,价格过高是严重影响吸尘机器人打入家电市场的要紧因素,为了大幅度降低其成本,务必开发智能传感器、专用运动操纵的数字处理芯片;其次,应该看到蓝牙技术在家电行业的应用前景,通过使用蓝牙技术将过高的数字处理成本转移到用户的个人电脑上,则有望在短期内将吸尘机器人的成本降低在千元左右。未来的吸尘机器人将向自主式与人工智能化进展,因此务必结合现有的基于自习惯操纵、预测操

14、纵、模糊逻辑、神经网络等移动机器人运动规划与操纵技术,研究对环境障碍物具有安全可靠的防碰撞功能的智能运动规划与操纵器及高效的传感器融合算法,是在现实环境中实现具有良好的自习惯性与鲁棒性行为的机器人的关键。电源技术是吸尘机器人研究工作的核心问题之一,除了为机器人运动、吸尘及操纵电路提供能量外,还需优化自动充电方案,保证机器人能及时进行充电,能够自动完成对指定环境的吸尘任务。在研究提高化学电池使用寿命、缩小体积的同时,一种新兴的质子交换膜燃料电池具有功率大、能量高、寿命长与体积小等优点,为移动电源提供了一种合适的电源,目前,上海某大学燃料电池研究所在这方面进行着有益的尝试。随着吸尘机器人关键技术与性能价格比的不断提高或者改进,相信在现有的软硬件条件的基础上,未来几年内就会推出价格适中的全自动吸尘机器人产品,继而使吸尘机器人能像普通家电产品一样走进千家万户,为这一高新技术产品带来可观的市场与经济效益。第2章全自动吸尘器操纵部分设计2.1单片机的结构与性能全自动吸尘器的操纵部分要紧由单片机来完成，根据需要选用MC-51系列单片机中的8051作为操纵器对整个全自动吸尘器进行操纵，8051是ROM型单片机，内含4K字节的ROMo1 .要紧特性：8051单片机是由CPU、存储器、I/O接口等构成的微型计算机，它能够寻址64K字节的程序存储器与64K字节的外部数据存储器8051