家用清扫机器人的结构设计
第一章 前言
1.1 题目要求
近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐 成为现代机器人研究领域的热点。 其中， 服务机器人开辟了机器人应用的新领域。 服务机器人的出现主要有三大原因：一是劳动力成本的上升；二是人类想摆脱枯 燥乏味的体力劳动，如清沽、家务、照顾病人等；三是人口的老龄和社会福利制 度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。 服务机器人区别于工 业机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于具体的方式、 环境及任务 过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此服务机 器人大多数是移动机器人。
自动进行房间地而清洁的自主吸尘式家庭服务机器人， 集机械学、 电子技术、 传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。 自主吸尘机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于 20 世纪 80 年代，到目前为止，已经产生了一些概念样机和产品。吸尘机器人的发展， 带动了家庭服务机器人行业的发展， 也促进了移动机器人技术、 图像和语音识别、 传感器等相关技术的发展本次设计的题目《家庭清沾机器人》就是在这种背景下 提出的，其具体设计要求如下：
设计家庭清洁机器人的工作内容和要求：
运行机构形式：轮式
最高行进速度：0.5m／s
转弯半径:0
高度:<100mm
宽度:<400mm
清洁方式：吸尘、扫刷
一次充电连续工作时间： 0.5小时
营示方式： LED闪光
具有自动路径规划避障功能
具确自动充电装置
1.2 国内外相关产品研究
地面清洁机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者其研究始于 20 世 纪 80 年代到目前为止已经产生了一些概念样机和产品吸尘机器人的发展带动了
家庭服务机器人行业的发展也促进了移动机器人技术图像和语音识别传感器等 相关技术的发展。 现结合国内外的文献将清扫机器人及其自动充电技术的发展现 状阐述如下
1.2.1 国外产品研究状况
对于机器人大家可能不会太陌生，工业机器人在很多领域都得到了比较广泛 的应用， 但是对于家庭机器人我们所了解的却相当的少而日本欧美等国家的研究 则比较领先，有的都已经投入市场，在实际中投入使用。
Rc3000 是世界上第一台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清浩机器人 如图1‐1所示它有光电传感器和芯片控制， 当遇到障碍时， 会随机改变一个角度， 然后继续直走，直到遇到新的障碍物内置了四种清洁程序，保证在退到不同污渍 的地面时，可以调整其清洁程序，通过传感器对于地板污渍的判断，选择合适的 应用程序 内置光敏传感器确保在遇到楼梯与台阶时能够自动避让不会掉落。 扁 平的设计使其能够清洁床，沙发，茶几等家具的下部位置其相应的充电站有红外 发射工作时问设定、工作模式选择。充电垃圾处理五个功能。充电站一直发射红 外定位和导航信号来指…机器人回到充电站完成充电和垃圾处理的任务， 同时能 够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作，如图1‐1所示
在日本，东日本铁路公司、Shink 电器公司和 Howa 工业有限公司联台研制 了车站地面清扫机器人机器人可沿墙壁从任何一个位置自动启动利用不断旋转
“示教方式”或 的刷子将废弃物扫入自带容器中该机器人可采用“磁导引方式”
、
“墙面复制方式”控制东日本路公司富士工业有限公司suba实验室和JR东方设 施管理有限公司 联合研制了车站地面擦洗机器人，该机器人工作时一面将清洗 液喷洒到地面上一面用旋转刷不停地擦洗地面， 并将脏水吸入所带的容器中机器 人中的感知系统采用光纤陀螺和超声波传感器，自动清洗系统有两种 一种是
“面积设定模式” 即将待清洗的面积分为若干个单位而积，按照其存储器中的
单位面积识别其行使路线机器人还可利用其传感器识别和躲避障碍物： 另一种叫
．机 器人按照内装的路径地图行驶，机器人可存 9幅地图，并 “路径地图模式”
可利用 IC 卡作为外存，在该模式下、机器人不会避障，仅适用于需要反复擦洗
的指定地段。
东日本铁路公司和东芝公司联合研制的用于座椅布局简单的列车内部地面
清洗的机器人其体积小重量轻、 易于出人车厢及在车厢之间运动感知系统采用超
声波距离传感器和光学、接触式的接近传感器，机器人采用推算定位法，利用编
码器中的数据，保持自己的位置和路径若探测到错误位置、机器人会通过距离传
感器自动修正；高级的列车地面清洗包括扫除垃圾、喷洒清洗液、擦洗、回收污
水、 用清水冲洗和给地面打蜡六个步骤日本静甲株式会社的清水工厂开发出一种
自动清扫机器人，可用于各种工厂的清扫工作，机器人采用光纤陀螺控制机器人
的方向采用编码器和超声波传感器测距， 采用光学探测器探测障碍物机器人的四
周装有橡胶垫，橡胶垫内部装有触觉传感器，一机器人 与人接触，触觉传惑器
信号会使机器人停下来以保证人的安全松下和日立公司研制出了可清扫砖地木
质地板和地毯地面的清洁机器人该机器人采用蓄电池作为动力源可自动去充电
站充电，能够自主避障和路径规划。
松下电器产业公司在2002年上半年推出了 家庭用清洁机器人的试制机。 该
机器人可以根据房间的形状地板状况垃圾量进行自动清扫， 还配备有避开墙壁炉
子等热源以及障碍的安全功能；该机器人配备有 50 个传感器可一边自动行走边
进行清扫，工作时首先沿房间四周走一圈，记忆房间形状，然后在避开障碍物的
同时开始纵横来回移动清洁工作完成后会自动停止。 该机器人清扫一般的日本式
房间约需要 9min 相当于人打扫同样大房间所需时间的 1‐1.5 倍，可清扫房间地
板的 92％‐93％，机器人利用光及超声波的测距传感器及感压传感器来避开障碍
物，机器人的内置回转传感器用来控制行走姿势以保持既定的行进方向、但在地
毯上行走时如果不采取措施则会受到“地毯花纹”影响而弯曲前进因此该公司在
机器人中安装了方自舵传感器， 可以检测出由于地毯花纹影响而产生的行进方自
偏差、由此即使在铺有地毯的地板上也能够直线前进，机 器人体内还安装有防
止从台阶等高处滚下的落差传感器感知暖炉等热源的热传感器器、 检测自身所受
外力大小的重量传感器及防滑传感器、检测添加动力的负载传感器、机器人同普
而在探测到热源时将会同热源至少保持50cm 通的障碍物最少保持10cm的距离，
的距离。
20 世纪 90 年代、美国就推出了地面清洁机器人 R0boscrub，该机器人配有 激光导航系统采用超声波测距和避障用光码条实现定位。2002 年 9 月清洁机器
人“Roomba在美国面世，它重约2kg，直径为30英寸，具有高度自主能力，可 以游走于房间各家具缝隙间、灵巧完成清扫工作，据说这是将用于军事的“躲避 地雷的移动技术”应用到了吸尘器上Roomba 的动作有自儿迟缓但它却能稳定、 安全地完成任务由于能够在完成任务后自动切断电源，所以可以在外出期间让 R00mba在家进行清扫，如图1‐2所示
2002 年 10 月 1 日瑞典的拉克斯电子公司与日本东芝公司共同开发的清洁机
“特里洛洛伊特’主要由清扫机器和超声波传感 器人“特里洛巴伊特上市销售，
器构成， 在工作时可避开室内摆放的各种家具用品只要家庭主妇领着它搞过一次 清扫后，它便可以按行走过的清扫线路进行自动清扫这种机器人是充电式的，每 一次充电可连续工作1小时。
瑞典家电制造商伊莱克斯(Ekctdux)研制生产的清洁机器人小“三叶虫”高 13mm 直径 35 表面光滑，呈圆形，内置搜索雷达，可以迅速地探测到并避开桌 腿玻璃器皿宠物或任何其它障碍物。一微处理器识别出这些障碍物，它可重新选 择路线，并对整个房间做出重新判断与计算，以保持房问的各个角落都被清扫在 楼梯的台阶等一些没有天然障碍物的地方，只要有一条磁铁，小“三叶虫”便不 会跨越，小“三叶虫”开始启动后体内的搜索雷达回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这样它便能探测出整个房问的格局， 计算出 清扫整个房问所需的时间只要一接近一件障碍物它便会重新设定行进路线、 不会 漏掉每一个角落电线或地毯的边缘不会被认作是障碍物。小“三叶虫”的吸刷装 置中装一只专利设计滑轮， 可以越过电线或地毯边缘不被绊住电源不足时，小 “三叶虫” 会自动回到充电卡座自行充电。 如果此时房间还没确清扫完毕， 小 “三 叶虫”还有记忆忆功能，充好电后自己回到原处继续吸尘如图1‐3所示。英国、 法目和澳大利亚也都推出过清洁机器人产
品。
英国Dy sun公司最近推出一种型号为DC06的智能吸尘器这是世界首次开发 研制的全自动吸尘机器人”这种机器人具有一定的人工智能，只需轻按开关它就 会为你解除每天打扫房间的烦恼。如图1—4所示，吸尘机器人形状呈50厘米长 的模型汽车状，重 9.2 公斤左右，配置了 70 多个传感器，可随时将发现的情况
“大脑每秒可发出 16 条命令来指挥吸尘器 告诉由 3 台内置电脑组成的“大脑”
。
的工作。充电后一按开关机器人会在瞬间通过所搭载的三台小型计算机和 70 个 传感器计算出自己所在位置、房问大小及脏乱程度、家具的配置等。要是小孩或 够等外来物体接近吸尘器， 它就会自动停止工作接近楼梯口时吸尘器会自动采用 保护措以防止滚到楼下。使用时，只要打开电源选好速度按下“走”键，吸尘器 就会自动工作，其他程序都由它自己独立完成不过该产品目前价格太高(4000 美 元左右一台)，要真正推向市场还有相当的难度，如目1‐4所示
澳大利亚的FloorBotics公司最近也研制出可自动行驶并打扫房间的V4型机 器人，如图1‐5所示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， 可以搜索各种房问里的每一处不会碰撞家具或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一放在地面上， 全自动吸 尘器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于房间的其它位置，并且能在接近 障碍物之前迅速转向。 该吸尘机器人由于在主机的周围360度配备了障碍物传感 器， 因此可以在检测墙壁及障碍物的同时打扫地面。 当打扫完可以行驶的场所后， 机器人就自动关闭电源在经过4个小时充电后可以连续工作1个小时以上， 通过 更换配件还可以打扫地毯等如果打扫没有障碍物的地面时，1个小时可以打扫 360平方米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因为机器人导航沿房间的周围， 所 以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，仅有三个按钮：开始，结束以及暂停，人们只要简单地将它放置在需 要清扫的区域或房间中(这个机器人吸尘器很轻，一只手就可以容易拿起它)，按 下开始按钮即可如图l‐5所示。
2003年11月，三星公司推出一款代号为VC‐RP30W的机器人，如图1‐6所示。
VC‐RP30W 主要依靠 3D 地图技术来进行定位，并能灵巧地躲避障碍物，能够快 速、 高效地对房间每个角落进行吸尘。 当遇到障碍物或者死角等情况， VC‐RP30W 会自动转向继续工作。 其强大的只能判断系统使得VC‐RP30W能轻易地分辨出垃 圾鱼其他日常生活用品，机器人也允许用户定义它的工作时间及清扫区域等，从 而实现主人不在家时机器人也能进行自动清扫。事实上，用户除了可以对它本身 进行设置外，还能通过计算机产看安装在机器人前部的摄像头进行远程遥控。整 个机器人的电池能维持它连续工作 50 分钟，而一电池处于即将耗尽的状态时它 自动回到充电座补充能源，非常地智能化。它会充电站使用的是已经生成的 3D 地图，而不是像RC3000那样使用红外的导航信号。
1.2.2 国内产品研究状况
在国内的一些大学、如哈尔滨工业大学、华南理工大学、上海交通大学等单 位也对清洁机器人进行了大量的研究并取得了一成果， 对清扫机器人相关技术如 机器感知、机器人导航和定位与路径规划、机器人控制、电源与电源管理、动力 驱动等技术的研究则更多， 这些都为清洁机器人的研究开发和推广奠定了物质基 础和技术基础。
哈尔滨工业大学于 90 年代开始致力于这方面的亚久，与香港中文大学合 作，联合研制开发出一种全方位移动清扫机器人。该机器人具有如下特点：采用 全放位移动技术，使机器人可执行对狭窄区域等死区的清扫任务；采用开放式机 器人铰制结构，实现硬件可扩展，软件可移植、可继承，使机器人作为服务载体 具有更好的功能适应性；在拥挤环境下的实时避障功能，能更好地适应不断变化 的清扫工作环境；遥控操作和自主运动两种运动方式；吸尘机构可实现吸尘腔路 的自动转换，提高了吸尘效率。
浙江大学于 l999 年初在浙江大学机械电子研究所开始进行智能吸尘机器人 的研究，两年后设计成功国内第一个左右初步朱能的自主吸尘机器人，这种智能 吸尘机器人工作时，首先进行环境学习；利用超声波传感器测距，与墙保持一定 距离行走， 在清洁这角落的同时获得房间的尺寸信息， 从而决定清扫时间； 之后， 利用随机和局部遍历规划相结合的策略产生高效的清扫路径；清扫结束以后，自 行回到充电座补充电力。吸尘机器人在 5.5×3.5m2 的实际家庭环境中，工作 10 分钟可以达到 90％以上的覆盖率。更大房间的清扫试验还没有进行。目前，系 统正在引入机器视觉和全局定位功能，力图在多房间环境下，提高自定位能力、 智能决策能力以及回归充电效率，最终提高清扫效率。如图1‐7所示。
KV8保洁机器人是今年在市场上以低价位卖得比较火的一款产品，也是国内 首个产品化清扫机器人。它广泛适用于家庭办公和娱乐场所，以及其它一些人员 不便进入的地方。KV8 能够通过自身的碰撞传感器来实现随机的清扫和碰撞处 理，需要人工对其电池进行充电，有三种工作模式可以选择，在启动时伴有音乐 声。
1.2.3 自主充电技术发展现状
在20世纪 40年代末， G热源Walte开发第一个自主充电的移动机器人名为： ，这种机器人具有在神经学研究中想着光线走的行为。Walter还发明 “Tortoises”
了一个可以充电的小橱，橱中有能够发射光束的装置和充电器，并把它当作充电 站。通过光纤束的引导，机器人来到橱前通过接触从而自主充电，这个系统有如 下的特征：
(1)机器人的感知行为：感光；
(2)充电站能够发出机器人可以感知的光束；
(3)能够对电池和充电器进行具有一定准确性地对接。
1998年Tsukuba大学成功开发出了一款可以自动充电的名为Yamabico‐Liv的 导游机器人。通过使用导航系统，该机器人能够利用地图自主导航绕越实验室的 环境到达充电站，通过充电站上一特殊的装置的作用实现自主充电。
最近，位于美国的卡内基梅隆大学的机器人研究中也也开发出了一种叫做 sage 的导游机器人，它是从卡内基梅隆历史物馆所使用的导游机器人 NomadxR4000改进而来。机器Sage通过其所携带的CCD摄像头对标识环境三维 路标等进行识别和处理，从而自主得地寻找充电实现自动充电。路标被直接放于 充电站的插座的正上方、通过它的引导，实现机器人可靠地停靠在预设的充电位 置处，从而实现充电，在插座和插孔中间没有别的东西。在 174 天的操作运行
中，这个机器人成功地实现135天无故障地运转。与此同时，大约每九天偶尔会 要人为地进行一些精度校正。
1.3 研究的目的和意义
吸尘机器人将移动机器人技术和吸尘器技术有机地融台起来，实现室内环境 （地面）的半自动或全自动清洁，替代传统繁重的人工清洁工作近年来已受到国 内外的研究人员重视。作为智能移动机器人的一个特殊应用，从技术方面讲，智 能化自王式吸尘器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。性市场前景角度讲，自主吸尘器将大大降低劳动强度、提高劳动效率，适 用于家庭和公共场馆的室内清洁。因此，开发自主智能吸尘器既具有科研上的挑 战性，又具有广阔的市场前景。
融合现代传感器以及机器人领域的关键技术，本课题旨在开发一部价格便 宜，全区域盖，能够充分满足家庭需求且方便适用的智能家鹿清扫机器人。使它 可以替代传统的家庭人工清扫方式，使家庭生活电气化、智能化、使科技更好地 为人类服务。
1.4 设计的重点和难点
在宽400 高100 的体积下 由前面的设计家庭清洁机器人的工作内容和要求，
如何设计和布置好清扫机构，行走机构，吸尘机构和储存垃圾机构是本次设计的 重点，机器人中的关键部分清扫机构的设计也是本次设计中的难点所在。因为还 要求所设计的机器人具有避障功能， 所以其外形设计也应该仔自考虑清扫后的垃 圾如何处理，以及如何布置吸尘设备也是本次设计中需要仔细考虑的问题。
第二章 家庭清洁机器人的关键技术
家庭清洁机器人的关键技术吸尘机器人系统通通常由四个部分组成：移动机 构、感知系统、控制系统和吸尘系统。移动机构是吸尘机器人的主题，决定了吸 尘器的运动空间，一般采用轮式机构。感知系统一般采用超声波测距仪、接触和 接近觉传感器、红外线传感器和 CCD 摄像机等。随着近年来计算机技术、人工 智能技术、传感技术以及移动机器人技术的迅猛发展，吸尘机器人控制系统研究 和开发已具备了件事的基础和良好的发展前景。 吸尘机器人的控制与工作环境往 拄是不确定的或多变的，因此必须兼顾安全可靠性、抗干扰性以及清洁度。用传 感器探测环境、分析信号，以及通过适当的建模方法来理解环境，具有特别重要 的意义，近年来对只能机器人的研究表明，对于工作在复杂非结构环境中的自主 式移动机器人，要进一步提高其自动化程度，主要依赖模式识别及障碍物识别、 实时数据传输及适当人工智能方法，还需要进一步开发全局模型，从而为机器人
获取全局信息。目前发展较快、对吸尘机器人发展影响较大的关键技术是：传感 技术，智能控制技术、路径规划技术、吸尘技术、电源技术等
2.1 传感技术
为了让吸尘机器人正常工作，必须对机器人位置、姿态、速度和系统内部状 态进行监控，还要感知机器人所出工作环境的静态和动感信息，使得吸尘机器人 相应的工作顺序和操作内容能自然地适应工作环境的变化。
通常采用的传感器分为内部传感器和外部传感器。其中内部传感器有：编码 器、线加速度计、陀螺仪、磁罗盘等。其中编码器用于确定当前机器人的位置， 线加速度计获取线加速度信息，进而得到线加速度和位置信息；陀螺仪测量移动 机器人的角度、角速度、角加速度以得到机器人的姿态角、运动方向和转动时运 动方向的改变等绝对航向信息。外部传感器有视觉传感器、超声波传感器、红外 传感器、接触很接近传感器。视觉传感器采用 CCD 摄像机进行机器人的视觉导 航与定位、目标识别和地图构造等；超声波传感器测量机器人工作环境中障碍物 的距离信息和地图构造等。 红外线传感器大多采用红外接近开关来探测机器人工 作环境中的障碍物以及避免碰撞。接触和接近觉传感器多用于避碰规划。
2.2 路径规划技术
吸尘机器人的路径规划就是根据机器人所感知到的工作环境信息，按照某种 优化指标，在起始点和目标点规划出一条与环境障碍无碰撞的路径，并且实现所 需清扫区域的合理完全路径覆盖。机器人路径规划研究始于20世纪70年代，目 前对这一问题研究仍旧十分活跃。 其主要研究内容按机器人工作环境不同可分为 静态结构化环境、动态已知环境动态不确定环境，按机器人获取环境信息的方式 不同可以分为基于模型的路径规划和给于传感器的路径规划
对运动规划问题，目前有具体的解析算法。但由于解析算法牵涉到复杂的椭 圆积分问题，实现起来依然具有相当的难度。根据机器人对环境信息知道的程度 不同，可分为为两种类型：环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未 知或部分未知，通过传感器在线地对机器人的工作环境进行探测，以获取障碍物 的位置、形状和尺寸等信息的局部路径规划。全局路径规划包括环境建模和路径 搜索策略两个子问题。其中环境建模的主要方法有：可视图法（V‐Graph）、自由 空间法(Free spaccApproach)和栅格法(Grids)等
2.3 吸尘技术
真空吸尘器是由高速旋转的风扇在机体自形成真空从而产生强大的气流，将 尘埃和脏物通过吸口吸入机体内的滤尘袋内。吸尘系统包括滤尘器、集尘袋、排
气管以及其他一些附件。其吸尘能力取决于风机的转速大小。最近，澳大利亚 Jetfan公司又开发出采用新原理的气流滤尘器。这个吸尘器是一个封闭系统，既 无外部气体吸入，也无机内气体排除，所以就无需滤尘器、集尘袋、排气管等附 件。其原理是利用附壁效应去形成利亚涡流气体，最后将沉渣截留于吸尘器内的 涡流腔内，在英国Dyson公司最近推出的DC06型智能吸尘器就采用的了这种技 术。
2.4 电源技术
移动电源在吸尘机器人中的地位十分重要，可以说是它的生命源。移动电源 需要同时满足吸尘机器人的多种能源需要，如为移动机构提供动力，为控制电路 提供稳定的电压和为吸尘操作模块提供能源等。在这一领域，一般采用化学电池 作为移动电源。理想的电源应该能够在放电过程中保持恒定的电压，内阻小以便 快速放电，可充电以及成本低等，但实际上没有一种电池可同时具备上述优点， 这就要求设计人员选择一种合适的电池， 尽可能增加吸尘机器人的不间断工作时 间。
第三章 清洁机器人的机械设计
3.1 机械结构组成和工作原理
本课题要研制一自结构小巧、灵活，控制简单、易于实现，初步完成自主移 动、自动避障和路径规划任务的清洁机器人。整个清洁机器人由机机械部分和控 制系统两大部分组成。机械部分包括高强度塑料底盘、外壳、两个驱动轮和一个 随动轮。它们是吸尘点击、清洁刷、电池以及控制系统的载体。机器人整体外观， 如图3‐1所示
3.1.1 机械结构组成
本清洁机器人的结构如图3‐2所示。主要包括以下几部分：
(1)个行走驱动轮及驱动电机。该部分主要保证机器人能够在平面内移动。 壳体前端和侧面装有红外开关、作为碰撞检测传感器。底面的3个红外开关作为 台阶检测传感器，防止跌落。驱动轮上装有光电编码盘、可以对轮速进行检测和 控制、实现定位和路径规划。同时还括展了超声波传感器，用于精确定位的需；
(2)清扫机构。用电机带动两个清扫刷、使左面清扫刷顺时针转动，右面逆 时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作 做准备；
(3)吸尘机构。旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；
(4)擦地机构。在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在
地面上的细小灰尘，保证清洁工作的质量。
移动机构是其它部件的载体，机器人移动机构按结构分有轮式、履带式和步 行式等。轮式和履带武机器人适合条件较好的地面，而步行机器人刚适合于条件 较差的路面。本课题研制的自主清洁机器人工作在环境较好的室内，所以采用轮 式移动机构较为适合。
轮式移动机器人一般有三轮、四轮和六轮，移动机器人若采用三轮结构则比 较简单，能够满足一般的需求，应用也比较广泛；四轮的稳定性好，承载能力较 大，但结构较复杂；六轮与四轮类似．只不过有更大的承载能力和稳定性。在本 课题中．清洁机器人的重量不是很大，工作条件是室内，也不恶劣，三点确定一 个平面，三轮理论上也是稳定的，但是对负载有一定的限制，对三三轮动机器人 来说，重心都比较低，载荷稳定且中心位置基本不发生变化．所以采用三轮结构 就能满足要求
三轮转向装置的结构通常有两种方式：
(1)铰轴转向式：转向轮装在转向铰轴上，转自电机通过减速器和机械连杆 机
构控制铰轴从而控制转向轮的转向。
(2)差速转向式：在机器人的左、右轮上分别装上两个独立的驱动电机，通过 控制左右轮的速度比实现车体的转向。在这种情况下，非驱动轮影子有轮。移动 机器人若采用镀轴转向式控制简单，但精度不是太高；差动转向式控制复杂但精 度较高。考虑到本课题清洁机人将来作为服务型机器人使用，在控制方式上应达 到一个较高层次，所以采用差动轮转向式比较好，并且其运动转向的精度也高一 些，以便为以后的避障和轨迹规划打下一个良好的基础。因此本系统的移动机构 采用的是三轮差速转向式的，如图3‐3所示
按照上述的移动结构，清洁机器人采用两直流电动机独立驱动左右两轮的差 动方式，控制点单、精确，抑郁实现，可以方便地吸尘机器人的前进、左转右转、 后退，以及调头等功能，清洁机器人能够在任意半径下、一人一速度实现转弯、 甚至可以实现零转弯半径(即绕轴中点原地旋转)。
3.1.2 工作原理
本系统的功能模块关系如图3‐4所示。 清洁机器人由多个功能模块共同组成， 这几个模块共同工作， 相互协调、 相互作用、 保证了机器人能够顺利的进行清扫。 具体的工作原理如下清洁机器人的中心是清洁机器人的CPU， 它对其它各个功能 模块进行控制。 信息采集模块负责采集周围环境以及机器人本身的各种信息键盘 模块和红外遥控接收模块可以接收人们对机器人的控制信息，然后把信息传给 CPU进行处理。当接收收到需要机器人进行清扫工作的信号，CPU可以通过控制 行走机构和清洁机构让机器人进行工作。在机器人工作的过程中还可以通过LCD 显示模块和状态指示模块对机器人的状态进行时实的显示
机器人工作的流程如下：
(1)首先可以通过键盘或者遥控器启动清洁机器人，让它开始清扫工作
(2)机器人一但开始工作，便控制清扫机构进行清扫、吸尘机构开始吸尘擦 地机构开始擦地。
(3)机器人开始工作、传感探测模块就开始不断地采集外部信息，送到 CPU 进行分析和决策产生机器人行走的路径。
(4)当路径规划需要机器人实现转向的时候。CPU就分别改变左右轮的速度， 通过差速来实现转向。
(5)工作期间机器人可以通过 LCD 显示一些相关信息(比如工作模式、工作计 时或温度)
(6)遥控器除了可以控制清洁机器人的启停，还可以对机器人进行定时，让机 器人在一定时间后开始工作或者工作一定时间后停止工作。
该机器人利用安装的各类传感器来获取室内环境以及自身的基本信息， 如障 碍物的位置、自身走过的距离等；然后根据获得的信息，选定相应的公职策略； 通过以单片机为核心的控制系统进行障碍物判断、避障策略选择和运动行走实 是。机器人面板上有控制其开始/停止工作的案件。同时也可以通过来控制，遥 控还可以用来对机器人进行定时，LCD实时的显定时的倒计时和当前的温度值。
3.2 清洁机器人总体设计
3.2.1 机器人外形设计
根据家庭清洁机器人的设计要求，本次设计的机器人应该包括清扫机构、行 走机构、吸尘机构、垃圾收集处理机构，其中清扫机构的设计尤为重要。通过在 网上搜索一些相关资料以及在图书馆查阅的资料， 初步把机器人的外形设计为长
宽均为 400mm 高位 100mm 的长方体。但是后来发现多设计的结构的不合理之 处周边有棱角的机器人在躲避障碍物是很不便，非常容易碰到障碍物、而圆形物 体则比较容易避开障碍物。因而最终把机器人的外形设计为圆盘形，其外部轮廓 大体如图3‐5所示
3.2.2 机器人的行走机构设计
为实现机器人的转弯半径为 0，在机器人的行走机构中采用两轮驱动，两个 驱动轮对称分布在清扫机构的后方，两个轮子子和刷子支撑机体工作和运动，选 样设计既节省材料，又可以使刷子和地面全面的接触，从而利于更彻底的清扫， 在机器人转弯时，通过控制行走机构的两个电机的转速及旋转方向，进而控制两 个轮子，通过轮子的前后茶素运动实现集体的转弯半径为0.
3.2.3 清扫机构的设计
在清扫机构的设计中想到了四个方案：
(1) 电机带动斜齿轮1，斜齿轮 1带动斜齿轮2，挟斜齿轮2带动斜齿轮3，斜齿
轮上的轴连接滚刷，进而实现清扫；
(2) 电机带动锥齿轮1，锥齿轮 1带动锥齿轮2，有锥齿轮2上的轴连接滚刷，进
而实现清扫；
(3)电机带动蜗杆，蜗杆两端接涡轮，两个涡轮的轴上分别接刷子，从而实现清 扫；
(4)电机带动蜗杆，蜗杆两端接涡轮，两个涡轮分别接皮带轮、皮带轮上的轴接 刷子，从而实现清扫。
以上四种方案通过对比以及由设计的要求所限制，最终选择方案四为清扫机 构。其正面结构如下图所示
因为所设计的机器人它的体积有限制，在直径为四百，高为一百的园内要放 置有清扫机构、行走机构、吸尘机构、垃圾收集处理机构，同时还得留下放电池、 控制中心、观察中心的地方，而方案一虽然易于安装，传动平稳，但是斜齿轮所 占的面积非常大、如果选用它，则会占用大量的空间，是其他几个单元有部分将
放置不下，从而超出所要设计的尺寸，因而否定了这种方案；方案二中，锥齿轮 传动不如斜齿轮平稳，同时锥齿轮一所占的体积也比较大，而清扫机构又是本次 设计中最重要的部分，因而选用锥齿轮的弊端也很大，所以经过计算及各个机构 总体布局的综合考虑，舍弃了方案二；方案三中通过点击带动蜗杆转动，再有蜗 杆带动其两端的蜗轮，由蜗轮上的轴带动固定在其上的刷子旋转，从而实现了清 扫的目的。为了使机嚣人的外壁在靠近墙边时刷子能够扫到墙壁的边缘，同时使 它在清扫过程中没有工作盲区，开始设计时用两个直径都为200mm的刷子，这 样的话，蜗轮和蜗杆的中心距就必须为 100mm，而在选种中心距的情况下，涡 轮蜗秆的尺寸都比较大，虽然能够放置下，但是涡轮蜗杆这个装置就显得比较笨 重，所占的重量很大，这就加重了机器的人的总重量，因而这种方案也不是很合 理；最后在方案三的基础上产生了方案四。方案四中通过两边加皮带轮这个结构 缩小了蜗轮蜗杆的中心距，从而减小了机器的总重量，同时还有利于其它机构的 安装因而选择方案司为本次设计的清扫机构。
3.2.4 吸尘机构设计
在吸尘机构的设计中将风扇固定在垃圾储藏室上壁，在风扇上罩一个薄壁 腔。在薄壁腔上方开一个圆孔，以便于空气的排出。在垃圾储藏室上壁开两个小 长方孔，在方孔下加一个隔尘罩。（其大体图形如图3‐11所示）通过风扇的旋转 带动垃圾储藏室内的空气流动， 有通过储藏室内的管腔将刷子清扫引起的尘土吸 附进来，待尘土的空气通过防尘罩将尘土挡到垃圾储物室，较干净的空气则通过 吸尘室上壁腔的圆孔排到大气中去，从而实现吸尘的目的。
3.2.5 垃圾收集处理机构设计
在对垃圾收集处理机构进行设计时，开始想用如图下所示的结构作为垃圾收 集挡板
通过电机带动和电机相连的小齿轮,小齿轮通过带动和其配对的大齿轮带动轴 2 旋转，从而使轴2另一端上固定的大齿轮带动和其相连的小齿轮旋转，进而使垃 圾收集挡板作扬起动作通过控制电机的正反转来控制。 但是此结构所占的空间比 较大，所示设计的将清洁机器人空间有限，不允许用这种结构，因为如果采用此 种结构，将导致其他一些机构无法放置，因此此种方案不可行。
后采用如下图的方案， 该方案通过毛刷将垃圾扫至吸口， 因吸口横截面积小， 根据伯努利方程可知，此处吸力很强。当被吸入的垃圾到达垃圾储藏盒时，空间 瞬间扩大，吸力减弱至最低值，垃圾便停留在垃圾储存盒中。要倾倒出垃圾，将 可拉出的垃圾储藏盒拉出即可倾倒。又因为本处的清扫机器人为室内清扫，不存 在很大体积的垃圾，而且该方案所用空间很小，故本处采用该方案，图如 3‐13 所示
因为清扫部分是家庭清洁机器人的最重要的部分，整个机体的大半部分质量 都集中在这一部分。为了减轻机器的质量，使其在使用时更方便一写，将这一部
机械毕业设计936家用清扫机器人设计
编号： 本科毕业设计（论文） 题目：家用扫地机设计 Design of household cleaning machine 下属学院理工学院 专业机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师 完成日期2014 年 4 月9 日
摘要 【摘要】随着人们生活水平的提高，越来越多的人由于生活压力的增加而不愿过多的做一些家中的清洁工作，所以本设计是为了帮着人们从一些繁杂的家务事中解脱出来，去做相对更重要的事情。本次设计的是一款在一般家庭中能帮着清扫地面卫生的家用扫地机。本文主要是对家用扫地机的内部结构的设计，具体有行走机构、清扫机构、吸尘机构、垃圾存储机构的设计，通过对各种结构中的各种方案进行对比分析，从中选取一种最适合本次设计的结构，再对各个结构中的一些零件进行选择和校核，同时也对各部分机构进行了材料的选择，最终完成了本次设计。 【关键词】家用扫地机；清扫机构；吸尘机构
Abstract 【ABSTRACT】Enter since twenty-first Century, with the rapid development of science and technology gradually, intelligent robot has become a research topic. Among them, the intelligent robot service type is a hot topic in the research project. Therefore, summarizes several reasons of service robots appear: one is the rise in labor costs, many enterprises are unable to find suitable workers, therefore appeared different degree of labor shortage; two is the people's living standard improves, more and more people are willing to spend money to buy intelligent robot to help with housework at home; three is now more and more young people to live in the hard, have no time to care for the elderly, and the old man's demand for service robots and young people to take better care of them, which will give service robot very good market prospects. This design is to design a small, convenient. Intelligent household sweeper. 【KEYWORDS】Household sweeper; sweeping mechanism; suction mechanism
工业机器人结构设计
1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
清洁机器人系统设计
本科毕业设计（论文）清洁机器人系统设计 学院信息工程学院 专业测控技术与仪器 （光机电一体化方向）年级班别 2011级（1）班 学号 学生姓名 指导教师 2015 年 5 月
摘要 清洁机器人结合了传感器、移动机器人技术等多个领域的关键技术，实现对室内环境的半自动或全自动清洁，替代了传统的人工清洁工作，具有十分广阔的市场前景。 本文首先综述了清洁机器人的国内外研究现状，在综合比较了国内外多种典型产品的基础上，提出适合中低端用户使用的清洁机器人整体设计方案。 清洁机器人系统由清洁机器人和充电站组成。清洁机器人是实现智能清扫的主体部分，本文介绍了清洁机器人的组成部分，并完成了硬件电路的实现。考虑到存储、接口资源及可靠性能等，主控器选择了STC89C52单片机，所构成的单片机应用系统功能强、性价比高，完全满足控制功能的要求。然后，详细设计了红外传感器，碰撞检测，电源模块、充电模块、键盘、液晶显示以及各种电机控制等电路。在软件设计方面，采用C51语言编制了控制系统各部分的软件，包括主控程序以及中断服务、红外、碰撞传感器检测等子程序。 最后，综合设计结果制作了实验样机，进行实验研究。结果表明，所制作的清洁机器人能够完成房间清扫工作，达到了预期的设计效果。 关键词：清洁机器人，智能清扫，单片机系统 注：本设计（论文）题目来源于自选。
Abstract Cleaning robot is a combination of sensors, the key technology of mobile robot technology, and other fields, the implementation of the indoor environment of semi-automatic or fully automatic cleaning, replacing the traditional manual cleaning, has the very broad market prospect. This article first summarizes the domestic and foreign research present situation of cleaning robot, on the basis of comprehensive comparison of the various typical products at home and abroad, puts forward overall design scheme suitable for low-end users use cleaning robot. Cleaning robot system consists of a cleaning robot and charging station. Cleaning is the main part of the intelligent cleaning robot, this paper introduces the part of the cleaning robot, and the realization of the hardware circuit are completed. Considering storage, interface resources and the reliable performance, and the host controller chose STC89C52 single-chip computer, made up of single chip microcomputer application system function is strong and high cost performance, fully meet the requirements of control function. Are designed in detail, and the infrared sensors, collision detection, power supply module, the charging module, keyboard, LCD display and a variety of motor control circuit and so on. In the aspect of software design, the use of C51 language to compile the various parts of the control system software, including the main program and interrupt service, infrared and collision sensors DengZi program. Finally, the comprehensive design results made experimental prototype, experiment research. Results show that the production of the cleaning robot can complete the room cleaning work, achieved the desired design effect. Key words:cleaning robot, intelligent cleaning, MCU system
扫地机器人原理及实现
扫地机器人结构及控制系统设计 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。 家用智能清扫机，包括计算机、传感器、电机与动力传动机构、电源、吸尘器、电源开关、操作电位计等，在清扫机的顶部共设有三个超声波距离传感器；清扫机底部前方边沿安装有5个接近开关，接近开关与超声波距离传感器一起，构成清扫机测距系统；清扫机装有两台直流电机；在清扫机的底部安装有吸尘器机构。自动清扫机器人的功能是自动完成房间空旷地面尤其是家居空旷地面的清扫除尘任务，打扫前，要把房间里的物体紧靠四周墙壁，腾出空旷地面。清扫机完成的主要功能：能自动走遍所以可进入的房间，可以自动清扫吸尘，可在遥控和手控状态下清扫吸尘。 本文所介绍的自动清扫机器人的总体布局方案如图1所示，前后两轮为万向轮，左右两轮为驱动轮。驱动轮设计采用两轮独立且各由两台步进电动机驱动的转向方式，通过控制左右两轮的速度差来实现转向。考虑到机器人实际应用的实用性，本驱动系统设计成一个独立的可方便替换的模块，当机器人驱动系统发生故障时，只需简单步骤就可以对驱动部分进行替换。同时为了机器人能够灵活的运动，从动轮选用万向轮。 下图为自动清扫机的三维立体图：
自动清扫机器人车箱体采用框架式结构。从下至上分隔成三个空间：第一层装配各运动部件的驱动电机、传动机构；第二层为垃圾存储空间；第三层装配机器人控制系统、接线板、
扫地机器人设计
扫地机器人设计报告
一、功能综述 1、清扫模式：随机清扫、螺旋式清扫、交叉清扫、沿边清扫、定点清扫、预约清扫等相结合，实现全方位立体清扫； 2、智能导航系统：实现对房间地形的重构，自动规划清扫路线； 3、智能安全监控：防撞，防跌落，防缠绕，电池电量监测； 4、创新功能：灰尘量识别，实现床底清扫，手机遥控模式，尖端气流滤尘技术，室内空气质量监测与提醒； 5、其他基础功能：自动返回并充电，灰尘盒安装检查，灰尘盒容量探测。 二、机械及系统设计 扫地机器人机械设计如图1所示。 前 图1 扫地机器人机械设计图 清扫机构，行走机构，吸尘机构是本次设计的重点，也是难点所在。由于机器人运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动。因此，增加机器人运动平稳性，提高机器人动力学特性尤为重要。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心装
配。 (1)行走驱动轮及驱动电机 该部分主要保证机器人能够在平面内移动。为了保证小车良好的直线性，可采用双电机驱动左右两轮的方式，且在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性及灵活性。前轮驱动的好处是：转向性能得到改善。前轮是转向轮，使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。 (2)清扫机构 用电机带动两个清扫刷，使左面清扫刷顺时针转动，右面逆时针转动，这样就可以在清扫灰尘时将灰尘集中于吸风口处，为吸尘机构的工作做准备；清扫刷设计成可更换型的，可选择棉质纺织品或尼龙等化纤材料的，以适应不同的工作环境。 (3)吸尘机构 旨在强大的吸力、将灰尘吸入灰尘储存箱中；这里我们采用尖端气流滤尘技术，全方位，多层次将灰尘一网打尽。 (4)擦地机构 在清扫、吸尘之后，利用安装在壳体下面的清洁布擦出残留在地面上的细小灰尘，同时也能够擦除地面上的顽固污渍，从而保证清洁工作的质量。 扫地机器人功能框图如图2所示。
家用清洁机器人设计方案
“家庭清洁机器人”设计 方案 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电信 1101 申报人：万威 组内成员：彭超峰、姚钟方、 仝鹏、仲红玉
引言 家庭卫生状况的好与坏，直接影响到家人的身体健康及心情的好坏，一个清新整洁的居住环境不仅能给家人带来身心的健康，还能促进家庭成员关系的融洽性，而地面卫生会直接反映出家中的卫生状况好与坏，你还为每天扫地而发愁吗没关系，家用清洁机器人来帮你。本设计就是针对上面所出现的问题而设计的，可以对室内卫生进行智能清洁，可以把室内的尘土，碎屑，果皮等统统清洁干净，无缝隙、无死角、无残留，还你一个干净的地面，实现生活的便捷化和智能化。 1.总体方案设计及功能描述 利用STC89C52单片机对小车及吸尘装置遥控控制和自动控制，实现人工清洁模式和自动清洁模式，并利用按键及LCD12864液晶显示屏进行切换和显示两种模式。在自动清洁模式下，利用DS1302提供时间，可以对智能吸尘小车设定时间，利用按键及LCD12864液晶屏设定和显示设定清洁时间，可以设定每半天、每天或每两天的指定时间进行卫生清洁，做到定时自动清洁，也可以在发现室内卫生状况比较差的情况下，通过按动按键，人为即时开启家用清洁机器人进行卫生清洁工作；在人工清洁模式下，通过遥控器遥控控制小车，进行来清洁指定地方的垃圾，做到定点快速清洁。在小车自动清洁模式下，通过超声波测距模块来感知障碍物的存在，得到数据后传回STC89C52单片机中，利用程序算法，实现小车的自动转弯、后退，避免小车与障碍物发生碰撞及进入死角后出不来，转弯后通过调节小车车轮转速使小车改变一定角度行驶大约30cm后，在调整一定角度，实现与原来行驶方向反向，并与原来行驶轨迹中线相隔大约20cm，实现小车新旧运行轨迹间紧密结合，做到无缝隙，无死角的清洁工作，做到传统吸尘机器人不易做到的功能。 2.创新与特点
家用清洁机器人设计方案
家庭清洁机器人”设计 方案 学院：电气与电子工程学院专业班级：电信1101 申报 人：万威组内成员：彭超峰、姚钟方、仝鹏、仲红玉 引言 家庭卫生状况的好与坏，直接影响到家人的身体健康及心情的好坏，一个清新整洁的居住环境不仅能给家人带来身心的健康，还能促进家庭成员关系的融洽性，而地面卫生会直接反映出家中的卫生状况好与坏，你还为每天扫地而发愁吗？没关系，家用清洁机器人来帮你。本设计就是针对上面所出现的问题而设计的，可以对室内卫生进行
智能清洁，可以把室内的尘土，碎屑，果皮等统统清洁干净，无缝隙、无死角、无残留，还你一个干净的地面，实现生活的便捷化和智能化。 1. 总体方案设计及功能描述 利用 STC89C52单片机对小车及吸尘装置遥控控制和自动控制，实现人工清洁模式和自动清洁模式，并利用按键及 LCD12864液晶显示屏进行切换和显示两种模式。在自动清洁模式下，利用 DS1302提供时间，可以对智能吸尘小车设定时间，利用按键及 LCD12864液晶屏设定和显示设定清洁时间，可以设定每半天、每天或每两天的指定时间进行卫生清洁，做到定时自动清洁，也可以在发现室内卫生状况比较差的情况下，通过按动按键，人为即时开启家用清洁机器人进行卫生清洁工作；在人工清洁模式下，通过遥控器遥控控制小车，进行来清洁指定地方的垃圾，做到定点快速清洁。在小车自动清洁模式下，通过超声波测距模块来感知障碍物的存在，得到数据后传回 STC89C52单片机中，利用程序算法，实现小车的自动 转弯、后退，避免小车与障碍物发生碰撞及进入死角后出不来，转弯后通过调节小车车轮转 速使小车改变一定角度行驶大约30cm后，在调整一定角度，实现与原来行驶方向反向，并 与原来行驶轨迹中线相隔大约 20cm，实现小车新旧运行轨迹间紧密结合，做到无缝隙，无死角的清洁工作，做到传统吸尘机器人不易做到的功能。
家用擦玻璃清洁机器人结构设计毕业设计说明书
毕业设计说明书 作者：学号： 学院：机械工程学院 系(专业)：机械设计制造及其自动化 题目：家用擦玻璃清洁机器人结构设计指导者：讲师 (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2015 年 5 月 31 日
毕业设计中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录 第一章引言 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 国内外擦玻璃机器人的研究概况 (1) 1.3 本课题的主要工作 (3) 第二章家用擦玻璃清洁机器人总体方案设计 (3) 2.1 家用擦玻璃清洁机器人的设计原则 (4) 2.2 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案的确定 (4) 2.2.1 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案 (4) 2.2.2 总体方案的对比与选择 (12) 第三章家用擦玻璃清洁机器人详细结构设计 (14) 3.1 关键部件的选型 (14) 3.1.1 电机的选型 (14) 3.1.2 微动开关的选型 (15) 3.1.3 电池的选择 (15) 3.1.4 磁铁的选择 (16) 3.2 微动开关缓冲机构的设计 (16) 3.3 磁铁升降机构的设计 (17) 3.3.1 磁铁升降机构的ANSYS分析 (18) 第四章家用擦玻璃清洁机器人控制系统设计 (21) 4.1 单片机控制系统电路的设计 (21) 4.1.1 单片机系统元器件的选型 (21) 4.1.2 单片机系统的硬件电路及I/O口分配 (25) 4.2 单片机系统编程框图 (25) 第五章家用擦玻璃清洁机器人样机研制与调试 (27) 5.1控制电路板的设计与调试 (27)
5.1.1 PCB设计 (27) 5.1.2 电路板的调试 (28) 5.2 家用擦玻璃清洁机器人样机的制作 (31) 5.3 家用擦玻璃清洁机器人样机的测试 (31) 第六章总结与展望 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35) 附录 (37)
康复机器人-设计工程规划书
设计题目：基于索驱动的康复训练仿人机械臂 1 项目的背景和意义 近年来，由于各种原因导致肢体残障的人士越来越多。目前造成残障的主要原因有三。其一，由于灾害事故造成肢体残障。由中国康复研究中心完成的北京市脊髓损伤流行病学调查结果显示，我国每年有近十万新增肢体残疾病人，我国残疾人口总数为8296 万，占总人口的 6.34%，涉及 2.6 亿家庭人口。其二，由于人口老龄化导致瘫痪。据第六次人口普查报告可知，截止2010 年我国60 岁以上的老年人已超过 1.78 亿，占总人口的13.26%，比第五次人口普查上升2.93 个百分点；65 岁以上的老年人达到1.19 亿，占总人口的8.87%，比第五次人口普查上升1.91 个百分点。有关部门预计，从2011年到2015 年，全国60 岁以上老年人将由 1.78 亿增加到2.21 亿，平均每年增加老年人860 万；老年人口比重将由13.3%增加到16%，平均每年递增0.54 个百分点，到2030 年全国老年人口规模将会翻一番。并且我国老年人中，长期卧床、生活不能自理的约有2700 万人，半身不遂的约有70 万人，82 万老年性痴呆病人中约有24万人长期卧床。其三，由于中风、脊髓损伤等疾病引起的肢体残障。中风的世界平均发病率为200/10万，且根据世界卫生组织统计，中国的中风发病率排名世界第一；对于脊髓损伤，国外报道其年发病率为每百万人口15~40例，我国上海市1991年统计的脊髓损伤发生率为34.3人/百万人，北京市2002年脊髓损伤发病率为60人/百万人。 由于以上三点的形势比较严峻，导致残障人士越来越多。而残障人士由于生活不能自理，不仅给其自身造成了痛苦，而且对于其家庭和社会而言都带来了极大的负担，因此，残障人士的康复治疗越来越受社会关注。 早期的康复治疗方式主要是通过理疗师一对一指导进行指导，不仅需要大量的康复治疗中心和理疗师，需要很高的成本，同时由于康复治疗中心离患者有一段距离，而这些残障人士一般又难以独立出行，如此会给患者及其家属造成很大的不便。因此，早期康复治疗的发展一直受到了很大的限制。 而随着机器人的发展和康复机器人这一理念的提出，这一限制得到的缓解。由于康复机器人体积小，不需要单独的理疗师辅助治疗，可以方便患者自主在家庭使用，可以降低治疗的费用并且相对方便。这在缓解残障人士给社会带来的压力方面和缓解残障人士的痛苦方面，有着重大的意义。 2 国内外研究发展现状 2.1 康复机器人发展现状 康复机器人涉及机械、电子、控制、生物、传感等多个方面，起步于20世纪80年代，美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界的领先地位。1990 年以前全球的56 个研究中心分布在5 个工业区内：北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆和斯堪的纳维亚半岛及日本。1990年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。目前康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。 国内康复机器人由于存在技术含量低、产学研脱节、机械加工水平低等原因，使得目前国内的康复机器人主要还处于研究阶段。虽然在“十二五”
扫地机器人的设计方案
扫地机器人（自动打扫机）的设计方案 1.绪论 随着现代社会生活节奏的加快，人们或忙于工作，或享受生活，时间越来越宝贵，所以不会把它浪费在整理家务和打扫卫生方面。收入水平的不断提高使得人们对生活质量的要求越来越高，高品质的生活首先要保证居住环境的干净卫生，因此大家渴望找到一种机器人，能够智能的打扫房间卫生。 机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的几十年发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓无所不在。目前机器人已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经离不开机器人的帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。 目前机器人行业的发展与30年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦查机器人、以及通过编译程序使其能做整套表演动作的舞蹈机器人，还有不少参考人、狗、恐龙等动物的模样制造机器人玩具。 扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，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。扫地机器人也是当下比较流行的一种机器人，随着不断的研究发展智能化大幅度提高，能够自我定位、感应障碍物、规划路径以及自动充电。 2.扫地机器人的技术指标 综合考虑经济型和先进性的原则，参考淘宝网在售产品，我选择了一款扫地机器人以作对比，实物如图2.1所示。该产品采用革命性清扫系统，真空龙卷大吸力（普通机器人的5倍），无毛刷设计，首创滚筒吸取器，将适配器与座充合二为一（简约、美观而且不占空间），零部件高度模块化，可自由拆卸更换，垃圾盒、独立滤网仓方便抽取和清理。
家庭服务机器人系统设计与研究
家庭服务机器人系统设计与研究 秦志强，喻品 （深圳中科鸥鹏智能科技有限公司， 深圳， 518067） 摘要 本文着眼于家庭服务机器人的路径规划，在铺满RFID地板的智能家居环境 中，机器人依靠RFID读卡器和电子罗盘，能够准确判断自身位置并在目标位置的 指引下调整前进方向。而依靠红外测距传感器，机器人可以探测周围障碍并在一 定范围内寻找合适路径。机器人实际工作结果表明，在我们的策略下，机器人能 够在智能家居环境中准确地完成各种任务，并体现出较强的自主决策能力。 关键词 服务机器人；路径规划；智能家居；自主决策 The Design and Research on Domestic Service Robot Zhiqiang Qin, Pin Yu (ShenZhen CAS Intelligent Technology Co., Ltd, ShenZhen, 518067) Abstract This article emphasis on path planning of domestic service robot. In a smart home environment that the floor is covered with RFID plate, a robot can determine its own position and adjust its direction with the help of RFID reader and electronic compass. And relying on infrared sensor, it can also detect the barrier within a certain range. As the result of the actual work of the robot shows that it can finish kinds of work in a smart home environment with our strategies, and it shows strong ability of making independent decisions. key words service robot; path planning; smart home environment; making independent decisions 引言 随着人工智能和传感器技术的发展，机器人技术取得了长足的进步。智能服务机器人已经开始影响人们的生活，同时人们也对机器人提出了更高的要求。服务机器人目前尚无严格统一的定义，国际机器人联合会（International Federation of Robotics， IFR）给出的初步定义是：服务机器人是一种半自动或全自动机器人，它能服务于人类或某些设备，但不包括制造业务。IFR的调研结果显示，服务机器人产业的市场在不断扩大，各种专用服务机器人的销售数量都在逐年提升。保守估计2012到2015年间，世界范围内具有专业用途的服务机器人的安装数量将会多达9.38万，而个人使用的机器人的交易数量将会接近1560万[1]。随着全球老龄化的来临，社会和家庭负担都在加重，家庭服务机器人将会扮演越来越重要的角色。当前，大部分的家庭服务机器人都不具备行走功能或只具有简单的避障能力，因此，机器人路径规划成为当前研究的重要课题。 1相关研究 机器人是人们为完成某种特定或一般性任务而设计的机器，所以为人类工作是机器人的使命。自从机器人的概念诞生开始，人们对服务机器人的研究就没有停歇过，并且服务机器人一直在朝着智能化方向发展。肖雄军和蔡自兴系统地归纳了服务机器人的发展现状和发展趋势，并提出了一些发展思路和要点[2]。Fei Lu等构建了一个面向家庭服务机器人的智能空间系统，提出了这一系统的一些关键技术，并详细介绍了家庭服务机器人能够提供的智能而灵活的服务[3]。徐海黎等构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统，研究了基于RSSI 的无线传感器网络定位方法，家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点，收集邻近参考节点的坐标和RSSI值，通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标，从而实现了移动机器人
康复机器人的系统设计
第1章绪论 1.1 概述 据报道，我国60岁以上的老年人已有1.43亿，占全国人口的11％，到2050年将达到4.37亿。在老龄人群众中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多数伴有偏瘫症状[1]。近年由于患心脑血管疾病使中老年患者出现偏瘫的人数不断增多，而且在年龄上呈现年轻化趋势。同时，由于交通运输工具的迅速增长，因交通事故而造成神经心痛损伤或者肢体损伤的人数也越来越多。在美国数以百万计的有神经科疾病病史和受到过意外伤害的患者需要进行康复治疗，仅以中风为例，每年大约有600，000中风幸存者，其中的二百万病人在中风后存在长期的运动障碍。随着国民经济的发展，这个特殊群体已得到了更多人的关注，为了提高他们的生活质量，治疗、康复和服务于他们的产品的技术和质量也在相应地提高。随着机器人技术和康复医学的发展，在欧洲、美国和日本等国家，医疗康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势，仅预测日本未来机器人市场，2005年医疗、护理、康复机器人的市场份额约为250，000美元，而到2010年将上升到1，050，000美元，其增长率在机器人的所有应用领域中占据首位。因此，服务于四肢的康复设备的研究和应用有着广阔的发展前景[2]。
康复机器人是康复设备的一种类型。康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化的康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。 由于康复训练机器人要与人体直接相连，来带动肢体进行康复训练，所以对驱动器的安全性、柔性的要求较高。近年来，以气动元件柔性驱动器逐渐引起人们的重视，在医疗康复器械领域中得到越来越多的应用。 本课题的研究目的是设计一种用于脑损伤、中风等病人的步态康复训练系统，帮助病人更好地进行康复训练，减轻他人的帮助，挺高效果。 1.2康复机器人的国内外研究现状 在对有运动障碍的老人或残疾人进行治疗和康复的过程中，使用康复机器人可以解决好多问题：机器人的使用可以解决专业护理人员缺乏和医疗费用昂贵的问题，可以避免由于训练方法不科学和专业护理人员个人疏忽等主观原因引起的对病人的伤害，可供病人在家或工作场所使用，使病人获得更多的独立生活能力，提高了病人的生活质量等。康复机器人是一种自动化医疗康复设备，它以医学理论为依据，帮助患者进行科学而有效的康复训练，使患者的运动机能得到更快更好的恢复。目
清扫机器人结构设计
毕业设计（论文）中文题目：清扫机器人结构设计 学习中心（函授站）：江阴 专业：机械设计及自动化 姓名：夏成 学号：CS051410248 指导教师：孙菊 南京航空航天大学 2016年5月 目录 中文摘要......................................................... I ABSTRACT ........................................................ II
第一章绪论 (1) 第一节研究的目的和意义 (1) 第二节设计的重点和难点 (1) 第三节家庭清扫机器人的关键技术 (1) 第四节论文主要完成工作 (2) 第二章总体结构设计 (3) 第一节整体结构布局 (3) 第二节驱动部分 (4) 第三节吸尘部分 (6) 第四节电源部分 (6) 第五节路径规划算法 (6) 第六节仿真结果 (8) 第三章硬件控制部分设计 (9) 第一节 AT89系列单片机简介 (9) 第二节外围电路 (9) 结论 (11) 致谢 (12) 参考文献 (13) 题目：清扫机器人结构设计
中文摘要 摘要:清扫机器人属于服务机器人的一种，世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛使用服务机器人。如果清扫机器人的性价比足够高，那么清扫机器人的市场将会被看好。 本文介绍了清洁机器人在国内外发展现状和应用情况，侧重研究了清洁机器人的避障控制系统。结合实验室实际条件，设计了机器人样机。其主要工作内容包括:小车机械本体设计、控制理论的介绍、AT89C51单片机控制系统硬件电路及检测电路设计、控制系统软件设计和机器人避障性能测试试验。 通过实验表明所设计的机器人样机能够实现自主避碰的功能,达到设计要求。 关键词:清洁机器人避障 AT89C51单片机
家用服务机器人的结构设计与开发
家用服务机器人的结构设计与开发 【摘要】介绍多功能家居服务机器人的组成、主要性能参数和机器人的运动分析，进行了结构设计和控制系统的设计。可通过程序或手柄遥控两种方法来控制机器人的所有运动，实现对室内物品的夹取和整理，并运送到指定位置，以更好的方便人们生活。 【关键词】服务型机器人；六自由度；程序控制 机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中，机器人学已取得了伟大的成就。进入二十一世纪，人们越来越感受到机器人已经深入到人们生产、生活和社会各个领域。当前社会家庭服务也迫切需要，一方面社会老龄化越来越严重，使很多老人需要被照顾，使社会保障和服务的需求也变的更大，老龄化的家庭结构会使很多的的年轻家庭压力增大，而且工作的压力和生活节奏的加快，也使得年轻人没有更多的时间陪伴自己的孩子，随之使家庭服务机器人市场变的更大。另一方面，服务型机器人将会广泛地代替人力从事各种工作，使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。 1.家用服务机器人的主要功能 该家用服务机器人机械手爪有夹紧和松开物件的功能，由五个电机驱动五个自由度的运动，由一个电机控制手爪的夹紧和松开以及两个电机驱动四轮小车后轮。这样既可实现整体的旋转、水平、垂直运动及手爪的倾斜、旋转、夹紧、松开运动，也可实现机器人在地面上的空间全方位运动。该机器人可通过手柄遥控控制，也可通过程序自动控制。从手柄遥控或程序发出控制信号到各个相应的接收器，再从接收器传给各个电机，驱动小车以及机器人的运动方向或行程，从而机械手可以夹取或放置物件。多功能家居整理机器人大多是代替人上肢的部分功能，按给定的操作、轨迹和要求进行工作。具体功能模块如图1。 2.家用服务机器人的总体结构 总体结构主要由执行系统、驱动系统、控制系统及检测系统组成。执行系统是多功能家用机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身和行走机构等.驱动系统为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。控制系统是通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。检测系统的作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。另外本机还有配重系统，由于自重、承重较大，工作时运动惯性亦较大，为使小臂接近静平衡，将伺服电动机组件、齿形带轮等大质量零部件布置在与腕部相对的另一端。底部小车的主体结构包括底盘、车身、转向机构等，对于小车而言，转向机构与驱动系统的设计是很重要的，只有严格按照阿克曼原理设计出合理的
一种新型智能清洁机器人测控系统的设计与实现
一种新型智能清洁机器人测控系统的设计与实现 0 引言 移动机构是清洁机器人的主体，决定了清洁机器人的运动空间，一般采用轮式结构。传感器系统一般采用超声波传感器、红外光电传感器、接触传感器等构成多传感器系统。随着近年来控制技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的迅速发展，智能清洁机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。吸尘系统在原理上与传统立式吸尘器相同，主要是在结构设计上更多考虑结构尺寸、集成度以及一些辅助机构的合理布置和利用，以此来提高能源利用率和工作效率。本文主要研究智能清洁机器人测控系统的设计与实现，最终目标是通过软硬件的合理设计，使智能清洁机器人能够自动避开障碍物，实现一般家居环境下的自主清洁工作。 1 测控系统组成及功能 智能清洁机器人测控系统主要包括控制器核心系统、传感器系统和驱动系统等。其原理如图1所示。基于清洁机器人自身体积尽可能小的原则，本设计将控制器核心系统、传感器系统、行走驱动及相关电路集成在一块电路板上。为防止干扰，通过光电隔离器件将各模块在电气上隔离开来。利用超声波传感器、红外反射式传感器和接触传感器组成多传感器系统，检测信号经调理电路处理后送控制器；采用8位单片机SST89E554RC作为控制器，控制器对传感器信号加以判断，根据判断结果，选定相应的控制策略，并控制语音系统发出相应的报警信号；在相应的控制策略下，通过专用驱动器驱动直流电机，带动驱动轮，两轮独立驱动，实现避障功能；同时，控制器控制小型双风机真空吸尘系统对经过的地面进行必要的清扫。
图1 系统原理 该新型智能清洁机器人实验平台如图2所示，该平台为圆形结构，两轮独立驱动，具备完整的吸尘系统和电源系统等功能模块。最终将在该平台上对本文所介绍的测控系统的性能进行实验验证。 图2 智能清洁机器人实验平台 2 测控系统硬件设计 2.1 CPU控制模块 CPU采用美国SST公司制造的8位单片机SST89E554RC。器件使用与8051完全相同的指令集，并与标准的8051器件管脚对管脚兼容。片内拥有1 kB 字节RAM空间，3个16位定时计数器，4个8位I/O端口，拥有可编程计数阵列(PCA),可提供5路256级PWM调速，可通过全双工增强型串口实现人机通讯。 依据SST89E554RC单片机的引脚特性，在实际设计中，各电机驱动信号由单片机P1口输出，左右驱动电机占用P1.1～P1.6共6个端口(其中P1.3和P1.6作为PWM调速信号输出端口使用)，吸尘风机和起尘电机分别占用P1.0和P1.7口；红外反射式传感器和接触传感器检测信号分别送给P2口的P2.0～P2.7共8个端口；超声波接收器信号经调理后送人外部中断INT1(P3.3口)；2个触摸式选择屏的触摸信号经处理后分别送给P3.4口和P3.5口。 2.2 驱动模块
湖面清扫智能机器人的控制系统设计说明书
湖面清扫智能机器人的控制系统设计 1、引言 机器人是上个世纪中叶迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，它作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产率、改变生产模式，把人从危险、恶劣的环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。在发达国家，工业机器人已经得到广泛应用。随着科学技术的发展，机器人的应用范围也日益扩大，遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发、紧急救援、危险及恶劣环境作业、医疗康复等领域。进入21世纪，人们已经越来越切身地感受到机器人深入生产、深入生活、深入社会的坚实步伐。机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人；智能机器人是具有感知、思维和动作的机器人。所谓感知即指发现、认识和描述外部环境和自身状态的能力，如装配机器人需要在非结构化的环境中认识障碍物并实现避障移动，这依赖于智能机器人的感觉系统，即各种各样的传感器；所谓思维是指机器人自身具有解决问题的能力，比如，装配机器人可以根据设计要求为一部复杂机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即指挥动作部分完成这部机器的装配；动作是指机器人具有可以完成作业的机构和驱动装置。由此可见，智能机器人是一个复杂的软件、硬件综合体。 机器人的核心是控制系统。机器人的先进性和功能的强弱通常都直接与其控制系统的性能有关。机器人控制是一项跨多学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。 近年来，随着工业和其它服务行业的蓬勃发展，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，人类赖以生存的水资源也不例外。水面污染对人类的水源构成很大的威胁，湖泊尤其是旅游胜地和市内人工湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。污染的加剧根治水污染。但是，水面污染的治理是一项艰难的长期任务，是全人类必须面对的共同问题。用人工清理水面漂浮物只是权益之计，有些危险水域人无法工作。很多发达国家致力于水面污染治理设备的研究，如石油清理设备，但只是用于大量泄露石油的清理。目前，我国研制的清理水面漂浮物的设备还未见报道，国外研制的也不多，并且价格昂贵，实现的功能也不尽人意。因此，开发一种性
上肢康复机器人的结构毕业设计
摘要 康复机器人是康复设备的一种类型，康复机器人技术早已广受世界各国科研工作者和医疗机构的普遍重视，其中以欧美和日本的成果最为显著。在我国康复医学工程虽然得到了普遍的重视，但是康复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单康复器械远远不能满足市场对智能化、人机工程化康复机器人的需求，有待进一步的研究和发展。 本文从使用的角度对人体上肢的运动原理进行了分析，设计出了一种坐式上肢康复训练机器人，用于心脑血管疾病致瘫或者意外事故所造成上肢损伤的患者作上肢及其相关关节的康复训练。本设计的康复机器人机身是由放置于平台上的机座，两根可伸缩的立柱和上横梁及其手柄组成，并在其各个组成部分上分别装上上肢屈伸机构、前后摆机构、分合机构和手腕旋转机构；各运动机构由单独的电机和减速器驱动，而传动机构的主件分别是传动轴、丝杠螺母副、同步齿形带传动副。 康复机器人的立柱主要采用薄壁套筒，这样既减轻了重量，也使得丝杠螺母副能构得到套筒的固定和定位。整个设计主要要注意的主要问题是减重和减噪，避免整体结构过于庞大笨重。 关键词：康复；上肢；结构设计；减重；噪音
ABSTRACT Rehabilitation robot is a type of rehabilitation facilities. Rehabilitation robotics have long been well received by the world scientists and the general importance of medical institutions, in which Europe and the United States and Japan, the results are the most significant. Medical Engineering in our country has been received widespread attention though, and rehabilitation robotics still in its infancy, some simple rehabilitation equipment is far from meeting intelligence, ergonomics of the rehabilitation robot needs to be further research and development. This perspective on the human body from the use of upper limb movement principle is analyzed，the seated upper extremity rehabilitation robot is designed , for the paralysis caused by cardiovascular diseases or accidents. The design of the rehabilitation robot body is placed on the platform base, two scalable columns and beams of the handle on the composition and its components are installed on the upper limb flexion which include separate and close agency, before and after agency, lifting agency and the wrist rotation agency; the every movement is driven by the separate drive motor and reducer, and the main parts are the shaft, screw nut pairs, timing belt, deputy. Rehabilitation robot column mainly adopts the thin wall sleeve, so as to reduce weight, also makes the lead screw nut pair can be fixed and the positioning sleeve. The design of the main attention to the major problem is the weight loss and noise reduction, avoid the whole structure is too bulky. Key words：rehabilitation；upper limb；structural design；Weight loss; noise