智能吸塵器

1、智能吸塵器的開發(fā)與設(shè)計(jì)智能吸塵器的開發(fā)與設(shè)計(jì)[日期：200812313:10:00]作者：未知來源：隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們的學(xué)習(xí)、工作越來越繁忙，于是怎樣更大程度地將人們從煩瑣的日常事物中解脫出來，就成了新一代家電所追求的目標(biāo)而智能化正是這一目標(biāo)的集中體現(xiàn)本文介紹的智能吸塵器初步實(shí)現(xiàn)了無人情況下的自主工作方式，很大程度地提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化水平１總體原理總體原理該智能吸塵器利用了超聲波測(cè)距的原理，通過向前進(jìn)方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相

2、應(yīng)的返回聲波脈沖，對(duì)障礙物進(jìn)行判斷；通過以單片機(jī)為核心的控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，從而實(shí)現(xiàn)避障功能與此同時(shí)，由其自身攜帶的小型吸塵部件，對(duì)經(jīng)過的地面進(jìn)行必要的吸塵清掃２功能實(shí)能功能實(shí)能整個(gè)吸塵器原理上可以分為五個(gè)主要部分（如圖1）：傳感器部分、控制器部分、驅(qū)動(dòng)部分、吸塵部分和電源部分各部分的原理及具體功能實(shí)現(xiàn)如下：２１傳感器部分２

3、１１超聲波測(cè)距原理超聲波是一種一定頻率范圍的聲波它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象利用這一特性，就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測(cè)量距離的作用其具體的計(jì)算公式如下：s＝vt／2其中，s為障礙物與吸塵器之間的距離；t為發(fā)射到接收經(jīng)歷的時(shí)間；v為聲波在空氣中傳播的速度由于ｖ的值受溫度的影響會(huì)波動(dòng)，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中可以用以下公式來加以補(bǔ)償，其中T表示空氣的絕對(duì)溫度，ms為速度單

4、位在智能吸塵器中，避障功能的實(shí)現(xiàn)正是利用了這一超聲波測(cè)距的原理它的傳感器部分由三對(duì)（每對(duì)包括一塵器運(yùn)動(dòng)前輪不再采用傳統(tǒng)的雙輪結(jié)構(gòu)，而采用了應(yīng)用非常廣泛的平面軸承，這既減小了結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，又提高了轉(zhuǎn)彎的靈活性（如圖３）通過改變作用于步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)較高精度的調(diào)速同時(shí)在對(duì)兩電機(jī)分別施加相同或不同脈沖信號(hào)時(shí)，通過差速方式，可以方便的實(shí)現(xiàn)吸塵器前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退、調(diào)頭等功能這一設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是吸塵器能夠在任意半徑下

5、，以任意速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至當(dāng)兩后輪相互反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑（即繞軸中點(diǎn)原地施轉(zhuǎn)）同時(shí)轉(zhuǎn)彎的速度可通過改變單片機(jī)的程序來調(diào)節(jié)由于智能吸塵器是邊行走邊工作的，所以要求速度很低，一般要求5m／min左右，而步進(jìn)電機(jī)為避免低速爬行，其轉(zhuǎn)速又不能太低，為此，在電機(jī)軸與輪軸之間采用了一級(jí)齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為３７設(shè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為ｎ（轉(zhuǎn)／秒），驅(qū)動(dòng)輪的半徑為ｒ(米)，則驅(qū)動(dòng)輪的前進(jìn)速度為：式中，ｖｋｋ＝１２，代表左右驅(qū)動(dòng)輪的線速度；ｉ——齒輪傳動(dòng)