一、产品简介

现今，大多数的清扫机都针对平地垃圾的清理。而小区楼道或学校楼梯的清扫大都是靠人力完成的，由于清扫时，清洁人员在楼梯上下移动，不仅造成时间浪费，而且体力消耗大，在楼梯移动作业容易摔倒。设计一款用于楼道清洁的智能装置尤为必要。

  智能楼道清扫机由楼梯攀爬装置、首部触碰及自动识别装置、清洁装置、超声传感器测距系统等组成。通过楼梯攀爬带动整个装置能够带动整个清扫机在楼道内平稳的爬升，清洁装置由清扫模块、垃圾聚集模块和箱体构成，清扫模块通过悬挂轮的横向移动实现清扫，通过绕轴旋转实现扩大清扫面积。首部触碰传感器能够判断整个机械是否达到最大的停靠位置，自动识别装置能够识别清扫机是处于梯面还是处于平台位置。另外通过超声传感器控制机械左右的运动范围。

二、设计说明

(一)      研究方法

实现“三星轮的爬升设计，三星轮的每个轮的转动设计”，通过市面已有的三星轮机构，在计算机中利用三维软件进行初步的设计。后期通过制作实物模型进一步实验测试。

实现“横向悬挂轮的收放设计及传动设计”，通过蜗杆传动设计方法及市面现有的悬挂轮机构，在计算机中利用三维软件进行初步的设计。后期通过制作实物模型进一步实验测试。

实现“清洁装置的摇杆设计，清扫模块设计”，设计曲柄摇杆结构，从而对不同运动阶段进行分析，通过三维软件进行模拟设计。同时参考市面已有的清洁装置，设计适合于本项目的清洁机构。

实现“触碰传感器的设计，自动识别超声传感器设计，两侧测距超声传感器”，购买符合本创新设计使用的成品传感器，并有专业的电路设计人员实现传感器的电路设计工作。

实现“主控系统PLC单片机设计”，使用STM32F103ZET6 单片机对整个系统驱动及测控系统进行控制。

(二)      技术路线

1）数据收集工作，包括机构的设计资料并对大部分小区，办公楼，商场大厦的楼道尺寸进行数据收集。

2）智能楼道清扫机的爬楼机构进行设计，使三星轮机构能够满足大部分楼道内楼梯的使用。

3）设计清扫机的横向悬挂轮设计，保证悬挂轮能够实现收放，并与三星轮能够同步协作。

4）对整个爬升装置进行三维建模，保证零件与结构装配的合理性

5）设计清洁装置，并设计能让清洁装置实现平台与台阶面清扫的摇杆装置。将清洁装置模型加入三维模型中。

6）设计整个装置控制系统，包括其传感监测系统，让后对各个信号进行模拟，保证控制的准确性。

7）装配机械制作装配图，制作实物模型。

(三)      设计方案

爬行能力测试:测试机械在电动机带动下，能够通过三星轮在楼道台阶上自动爬行能力，同时通过每个轮的转动实现小范围的平移。

清洁装置测试：测试清洁装置通过摇杆摆动实现平地清洁工作，转变摇杆位置实现台阶面上清洁工作。

触碰系统及自动识别系统测试：测试清洁机通过碰触系统，每次都保证清扫机前端平移到最大位置，通过自动识别系统判断前面是否有台阶。

综合能力测试：测试整个清扫机的清扫与爬行的协作能力。

(四)      可行性分析：

从技术层面来说，我们参考国内外的楼梯爬行机构，例如残疾人自动爬升轮椅，查找资料，利用专业知识设计一种用于本机械的爬升装置，具有经济性好、可靠性高的优点。市面上已经存在大量的清洁机械，并已经成熟，参考已有的清洁机械，设计一种能够用于本机械，并自动识别清洁区域的清洁机构，通过连杆结构及蜗杆机构实现清洁装置与爬升机构具有良好的协调操作关系。

在人员分配方案方面，具有合理的人员规划，每个人负责的侧重点不同，但是相互之间紧密合作，每个人负责相应区域的构思与设计，并有组长对各个区域的功能进行协调，最后共同完成论文的编制工作与实物的制作。

在实验条件方面，学校的硬件设施与实验仪器是足够进行实验分析的，保证理论与实践相结合，确保设计的合理性与可行性。