擦黑板机器人硬件设计.doc

摘要：随着当今社会的进步，生活中对机器人的需求越来越高，比如扫地机器人，擦窗机器人等。本次毕业设计课题就是对一款可以在目前国内普遍使用的金属黑板上擦灰的机器人进行硬件部分的设计。

本文所介绍的擦黑板机器人主要由移动吸附部分、驱动部分、擦灰装置、吸灰装置组成。采用的是四轮驱动、磁轮吸附方式，电源采用的是12V的锂电池。通过SolidWorks对机器人进行了整体的机械结构设计，并根据三维图用CAD绘制出了二维装配图和零件图。文中对静力学和吸附条件进行分析，做出了驱动电机的选型与吸附磁条的设计。吸灰部分采用的是一个12V的吸灰气泵，通过吸力把灰存到一个储灰盒中，大大降低了污染。硬件电路部分采用Altium Designer 2014进行电路原理图的绘制，包括AT89S52的最小系统、驱动模块、电源模块及蓝牙遥控模块。擦黑板机器人能正常的在黑板上进行擦灰工作，并具有吸灰的功能，成本较低，能够具有很大的实用价值。

关键词：擦黑板机器人；磁吸附；吸灰；结构设计；控制电路

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1研究背景-1

1.2研究意义-1

1.3论文主要内容-1

1.3.1爬壁机器人的现状-2

1.3.2单片机的背景-2

第二章  擦黑板机器人总体方案设计-4

2.1擦黑板机器人的组成-4

2.2擦黑板机器人的工作流程图-4

2.3系统控制原理图-4

2.4擦黑板机器人的装配图-5

第三章  机械结构设计与分析-6

3.1底板的设计-6

3.1.1底板材质的选型-6

3.1.2底板的机械结构-6

3.2移动与吸附装置的选择-7

3.3擦黑板机器人车轮的选择-8

3.3.1静力分析-9

3.3.2工作条件的计算-10

3.3.3车轮吸附力分析-11

3.3.4磁条的选择-12

3.4驱动电机的选择-13

3.5电池的选择-15

3.6擦灰装置的设计-15

3.7吸灰装置的设计-17

第四章  硬件电路的设计-19

4.1控制器选型-19

4.2电机驱动芯片的选型-20

4.2.1电机驱动芯片的内容-20

4.2.2驱动模块电路原理图-22

4.3电源模块电路原理图-24

4.4蓝牙遥控模块的选型与原理图-24

第五章  软件方案、结论与展望-26

5.1软件流程图-26

5.2结论-26

5.3展望-27

致谢-28

参考文献-29

附录A-30

附录B-31