掃地機器人將激動機器人技術和吸塵器技術有機地融合起來，實現室內環(huán)境（地面）的半自動或者全自動清潔，替代傳統(tǒng)繁重的共清潔工作，近年來已受到國內外的研究人員重視。作為智能移動機器人的一個特殊應用，從技術方面講，智能化自王式吸塵器比較具體地體現了移動機器人的多項關鍵技術，具有較強的代表性。市場前景角度講，自主吸塵器將大大降低勞動強度、提高勞動效率，適用于家庭和公共場館的室內清潔。因此，開發(fā)自主智能吸塵器既有科研上的挑戰(zhàn)性，有具有廣闊的市場前景。融合現代傳感器及機器人領域的關鍵技術。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的家庭人工清掃方式，是家庭生活電器化、智能化、是科技更好的為人類服務。

怎樣實現掃地機器人自動避障呢？關鍵在于傳感器系統(tǒng)，掃地機傳感器系統(tǒng)的性能越好，自動避障和路徑規(guī)劃方案就越容易實現，控制系統(tǒng)的程序就更加容易。掃地機的整體性能也就越好。

測速裝置模塊

測速信號通過在電機的轉子上加裝黑白條紋的圓盤，在利用光電開關得到電機每轉一圈產生若干個脈沖信號，據此可以算出電機的實際轉速。這種簡易的光電開關測速發(fā)成本低，性能可靠，可以在電機轉速不高，精度沒有那么嚴格的要求的情況下使用，這種測試裝置可以構成里程計。根據里程計的返回脈沖數可以計算出電機行走的距離，并簡介得到行走速度。

碰撞測試

碰撞檢測采用霍爾元件，芯片的供電電壓范圍為4.5~18V,敏感度高，阻抗低，工作的最大輸出電流為15ma,當芯片的正上方有S極磁場時，霍爾元件輸出高電平，當元件偏離磁場后，元件輸出低電平。通過控制霍爾元件正上面的磁場極性，可以控制元件輸出信號的變化趨勢。當極性相反時，元件在偏離磁場時為高電平，正對磁場時為低電平。

驅動系統(tǒng)

驅動器就是驅動掃地機動力部件，最常用的就是電機。掃地機最主要的控制量為控制掃地機的移動，掃地機驅動器重的最根本的問題就是控制電機，控制電機轉的圈數就可以控制掃地機移動的距離和方向，掃地機械的完全程度或者移動距離等。所以，第一要解決的問題就是如何讓電機根據自己的意圖轉動。一般有賺的控制卡和控制芯片來警醒調控。有了這些控制卡和芯片，然后微控制器與其來凝結起來就可以用程序來控制電機。第二問題是控制電機的速度，在掃地機上的實際表現就是他的實際運動速度，掃地機走的快慢全靠電機的轉速，這樣要求控制卡對電機的速度控制。

機器人的工作電機分為行走、吸塵和毛刷電機。機械人行走結構中前面有一個從動轉向輪，兩側各有一個驅動輪，有無刷直流電機進行控制。清掃結構主要使用真空吸塵器和有電機帶動的旋轉毛刷。

無刷直流電機具有效率高、功率大、體積小、控制精度高等明顯特點在機械人的領域有著廣泛應用。直流無刷電機具有良好的調速性能，由它采用電子換向，脈寬調制脈沖調速，在進一步提高直流電機的性能同時，有克服直流電機傳統(tǒng)機械換向帶來的一系列問題，從而大大延長了電機的使用壽命

直流無刷電機控制的電路主要有控制電路微處理器、數據信號處理器和專用集成電機等方式。使用單片機輔以外圍處理電路的方法，其測頻，換相、控制調節(jié)等均由軟件實現。采用單片及軟件編程的方法控制直流無刷電機。吸塵器內的風機和帶動毛刷的電機都使用直流電機，由于不需要調速，換向。因此控制方法比較簡單。

電機的運動系統(tǒng)結構決定機器人的運動空間，采用輪式結構，其中左右輪為主動輪，需要可調速的電機控制，前面的轉向輪為從動輪，便于機器人的轉向

直流電機具有良好的線性調速特性、簡單的控制性能、較高的效率、良好的動態(tài)特性，所以一直占據著調速控制的傳統(tǒng)地位。雖然近來不斷受到其他電動機如交流變頻電動機、步進電機的挑戰(zhàn)，但直流電動機仍然許多調速控制電動機的最優(yōu)選擇，在生產，生活中仍有著廣泛應用

直流無刷電機簡稱BLDC,學名為無換向電機或者無整流子電機，是一種新型的無極變速電機。它具有直流電機的良好調速特性，但由于沒有換向器，因而可做成無接觸式，具有結構簡單，制造方便，不需經常維護等優(yōu)點，是一種理想的變速電機。

如何選擇一款直流無刷電機呢？看看以下的換算公式：

已知整個掃地機中零件的重量，我們取總重量為10kg，范圍為50mm-200mm，動力輪轉速為1-2r/min.即：

G＝mg＝10X10＝100N

V等于IIDn＝3.14X0.01X40＝1.75mm/s

具體的掃地機直流無刷電機設計計算如下：

N＝G*W/η＝0.18（KW）

G—掃地機直流無刷電機的負載

η—傳動效率，取0.75

所以根據N＝0.10kw，n＝1500r/min，即可得出掃地機直流無刷電機的結構。

掃地機直流無刷齒輪的設計計算：

1,、初步計算

（1） 材料選擇

因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用40CR（調質），硬度241HB-286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調質），硬度229B-286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級。

（2） 節(jié)錐角的計算：

ι=cotδ1

δ1＝arccotι＝arccot1.66=22°22′06″

δ2=90°-22°22′06″=67°67′54″

掃地機器人直流無刷電機選擇：

掃地機器人的移動結構使用差速轉向式，為了實現差速運轉就需要有調遣功能的掃地機直流無刷電機，知道掃地機直流無刷電機所需要的輸出功率，可使用BLDC86+G掃地機直流無刷電機，得知掃地機運行需要電機的輸出功率，而選用的這款電機輸出功率大于我們所需的功率，滿足需要，這款掃地機直流無刷電機的速度在每分鐘3000~15000轉之間可調，當我們調整掃地機直流無刷電機的轉速為每分鐘10000轉時，掃地機直流無刷電機的轉矩是6N.m。同樣滿足掃地機對轉矩的要求，綜上所述，選擇BLDC86電機是合適的。

掃地機器人直流無刷電機轉速控制：

掃地機器人直流無刷電機的轉速通過PWM方式控制，脈沖寬度調制是把輸出信號的基本周期固定，通過調整基本周期內工作周期的大小來控制輸出功率，電機的旋轉速度和加在電機兩端的電壓有一定的關系，施加在電機上的電壓越大，那么電機的旋轉速度也就越快。由于施加在電機的電壓和占空比成正比，因此占空比的數值越大，施加在電機的兩端電壓也就越強，這樣的話電機的旋轉速度也就越快。

以上對于如何選擇掃地機器人電機有一個初步概念，對于如何選擇更適合的直流無刷電機，可以找擁有33年專業(yè)定制與生產電機的廠家--東莞東弘機電公司為您設計一款更加合適的電機。