全方位感应智能擦窗机课程设计说明书(编辑修改稿)

全方位感应智能擦窗机课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

不可避免地存在一些亟需解决的问题，如降噪、轻量化等。 为了解决这些问题，在做了大量的市场调研并分析了相关产品的性能利弊之后，研发、设计了这款全方位感应智能擦窗机。 利用铷铁硼强磁材料双向吸附窗面，对角驱动机体，同时融合计算机嵌入系统进行自动控制，机电一体，能够充分满足普通家庭的 擦窗需求，并有一定的拓展应用空间。 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 4 页 第 2 章 工作原理 整体装置 本装置主要由以下部分构成： 装置的三维模型如下 [3]（主动机与从动机） 驱动换向模块 控制部分 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 5 页 图 1 装置主、从动机三维模拟视图 机构细节设计 驱动换向设计 a. 工作原理 由于擦窗机的工作环境为竖直面，因此，减轻机体自重是必须考虑的。 我们采用主对角驱动，副对角从动的方式进行设计。 为了使机器能够沿 x、 y 方向进行擦拭，我们在主对角驱动位置加以换向装置。 作为本设计的核心部件，驱动换向设计如下图： 万向从动部分 擦拭部分 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 6 页 图 2 驱动换向原理图 当机器单向行进擦拭时，电机驱动小锥齿轮转动，小齿轮带动底座锥齿轮转动，动力传动给换向锥齿轮，从而带动车轮旋转；当擦窗机行至窗面边缘，需要换向时，电机停止工作，舵机转动 90176。 ，与舵机输出轴配合的套筒随之旋转 90176。 ，因为车轮轴从套筒中穿过，所以车轮轴也转动 90176。 实现换向，继续擦拭。 b. 主要部件设计参数 （ 1）减速驱动电机的设计参数 减速比 i 空载转速 RPM 空载电流 mA 负载力矩 负载转速 RPM 负载电流 mA 堵转扭力 堵转电流 mA 启动电压 V 1: 135 75 1200 120 250 2400 （ 2） 舵机设计参数 项目 数据 型号 Solidmotion CDS5401 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 7 页 长 /宽 /高 265/250/95mm 供电 最大扭矩 /6V 最大电流 /6V 空载速度 重量 55g 接口 三线制 输出轴 刚 输出线缆长度 30cm 吸附装置设计 要想进行双面同时同步擦拭，吸附部件必不可少。 我们通过 咨询实验室老师了解到，钕铁硼强磁材料的吸附力，可以达到我们的设计要求。 经过试验，我们确定采用铷铁硼强磁材料作为我们的吸附件。 由于该设计对同步的要求较高，需要两侧机器几乎完全同步，为尽量减少从动机体的滞后，我们利用磁环的自动矫正性能，将吸附材料定做成环状，即铷铁硼强磁环 擦拭 装置设计 (1)主动机 a. 工作原理 为了减少刷子旋转过程中由于冲击惯性所带来的不利影响，使擦窗机能够更加平稳地工作，我们设计的擦拭部分为双刷盘、反向对称同时擦拭。 通过微型直流电机驱动，直尺圆柱齿轮传动，保证两个刷盘能够正常工作。 机构三维模型如下图： 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 8 页 图 4 擦拭部分三维视图 b. 主要部件设计参数 （ 1）与电机齿轮接触的传动齿轮 A参数 齿数 模数 齿轮厚度 mm 压力角α 孔径 mm 30 3 20176。 2 （ 2） 驱动电机的设计参数 减速比 i 空载转速 RPM 空载电流 mA 负载力矩 负载转速 RPM 负载电流 mA 堵转扭力 堵转电流 mA 启动电压 V 1:20 65 110 110 560 (2)从动机 为了能够使两侧机器尽可能地保持同步，降低控制模块的难度，我们设计的从动机为无驱动紧贴擦拭。 即在从动机上通过魔术贴固定静电百洁布。 具有很好的擦拭、吸水效果，避免擦拭之后窗面残留过多水汽，影响透光效果。 万向从动 装置的利用 为了尽可能地减轻机体自重，避免过多的舵机、电机的使用，我们在副对角线位置采取万向轮设计。 在主对角线车轮驱动的带动下，万向轮能够自由调节方向，使保持机器能够自如的向前行进。 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书 共 31 页 第 9 页 计算机嵌入式控制模块 控制模块主要分为如下几个部分： a. 单片机最小系统：单片机采用 mega16，主要用作擦窗机器人的运动控制； b. 压力传感器：压力传感器采用碰撞式的，用于检测擦窗机器人是否到达窗户的边沿。 如果达到窗户边沿，压力传感器接收到信号并将信号传送给单片机，单片机采取相应的操作，如指示机器人掉头、拐弯等； c. 按键输入与显示：采用 4*4 键盘对机器人的工作时间和工作方向进行预设值，设置的结果通过液晶 1602 显示。 擦窗机器人按照预先设置的工。