智能吸尘器设计.docx

开题报告
云南机电职业技术学院工业信息技术系毕业设计(论文)开题报告
姓名

班级

专业
产品造型设计

设计题目
家庭智能吸尘器

开题报告
——智能吸尘器
一、选题意义
随着衣、食、住、行、用基本丰足，在工作压力越来越大的同时，人们对生活质量的要求越来越多元。智能家居的概念已成了一种主流。有了健康的家居环境还不够，倡导智能、科学的生活方式，才更能够发挥家居在生活中的作用，因为家居环境的“智能化”，足以影响一家大小的生活方式。   智能化的家居生活方式，正在逐渐成为人们一种生活新主张。智能化的家居生活方式，不仅仅指的是生活在空间中的人的身体健康，更包括居住的环境带给人们的心理满足、宁静、愉悦等人性化关怀。智能家居的一个重要概念，就是对生活的关注。

    在家里，比如地面卫生，如果经常需要您在繁重的工作之余，花费大量的时间去搞卫生，那么会让您感到越来越疲累，但是如果您有购买一台智慧型吸尘器的话，绝对能改变您对地面卫生头疼的问题。智能化的家电能颠覆所有人的生活概念，家人、亲朋之间的更多互动交流，可以令家里变成一个惬意的聊天场所。给自己及家人留一个自由休闲的生活空间，其实并不能算是一种奢侈要求。 

     即使在房间里留一个阅读空间，呆在家里的心情也会与忙碌的过去完全不同。一个好的智慧型吸尘器，再加上一张好床，适度的床垫和合适的枕头，健康的睡眠至少承包了你人生三分之一的时间。健康休闲的生活绝对不是少数人的专利，智能化的吸尘器，再加上你稍有情趣的想法，可以让您在轻松惬意的泡澡时间，看着吸尘器跑进跑出的打扫卫生，是否会有种享受生活的感觉呢。 室内因周边环境及生活等所造成诸如头发、宠物毛发所造成的污染，都被吸尘器一扫而空，您的烦恼是不是也随之溜的干干净净呢，因此在不影响生活的前提下，尽量借用智能化家电，绝对能改善您的生活品质，在您紧张繁忙的工作之余给您更多的生活空间。
大多数城市家庭来讲，吸尘器已经成了清洁家庭的必备工具，我们可以通过对目前家用吸尘器的设计理念的研究来了解当今小家电产品设计的发展潮流。现在不少吸尘器在细节设计方面绝对可谓极尽人文关怀。比如现在已有专用的吸水吸尘器、边工作边发散香气的吸尘器；还有可以便吸尘边擦地板的吸尘器，用于电脑键盘、毛料衣物等表面清洁除尘的微型吸尘器等。由此我们可以看出，现代吸尘器的设计已经超出了吸尘器本身之功能需求，而是在尽最大的可能去迎合消费者在科技、文化、身体和情感上的感受。
家用吸尘器作为当今家庭的主要的日常清洁工具，会与用户形成频繁的互动关系，产品和消费者产生一种直接的接触与沟通。如果沟通不好，就会大大降低消费者的满意度。 在人际关系却越来越淡薄的社会里，所有产品的开发必须更加贴近人的感情心态，甚至需要将如何深入人的心灵深处作为产品的创意研发点。如今已没有哪一种商品只考虑它的用途而不进行选择就购买的了。商品的基本功能性作用的重要性正逐步下降，而非基本功能性因素所起的作用正逐步上升。
二.课题研究目标
题目概述
1随着人们生活水平的提高.健康.舒适的家居环境越来越受到人们的关注.1当今社会生活压力加大,人们都希望便捷生活方式
3.家庭生活美观化,温馨化.健康化.快速化
4对于家庭主妇而言打扫卫生更是一大难题.所以家庭吸尘器是必不可少的家电
人们选择尘器主要是考虑外观.小巧,.好操作.噪音低,吸力大,而我们现在设计的还包括能够播放音乐,释放香气,仿佛就置于大自然中,给人一种清新自然,舒适,轻快的田园感觉,让疲劳了一天的身心得到了放松.让座家务变成时一种享受.设计内容
5主要从人们生活着手,在此基础上作延伸,在抓住人们生活时间的特点跟现在家用电器的结合,先构思出一个有创新性质的构造,以简洁的草图画出来,确定了我们的研究方向,实施步骤为:;理论提出,初步草图.3D建模—3D场景渲染。Ps效果图。在此过程中，把我好构造与功能的创新，合理的做出吸尘器。
三.设计选题的背景
1. 随着人们生活水平的提高，健康、舒适的家居环境越来越被更多的人所关注。买房、装修成为人们茶余饭后谈论的热点话题，但装修后又脏又累的卫生清扫工作，成为困扰家庭主妇的又一大难题。对不少家庭而言，吸尘器已成为清洁家庭的必备小家电。
此次，从网上和市场两方面着手进行调研，既了解工作原理，也了解到了它的市场行情。“绿色、健康”的设计产品的市场化脚步在逐渐取代旧产品。
2.课题研究意义：
1).针对现代人得生活习惯及周围环境进行调研（网络、市场），符合市场经济的增长和社会的发展趋势，智能化的产品将是健康绿色生活的主导，才能更符合当代社会的需求。从而将”绿色、健康”的含义真正的实现。
（ 2).研究吸尘器的缺陷及不足，从而将其完善，主要针对消费者做出进一步的改进和创新，将改进的重点放在轻巧便用，智能化，带有乐趣性上面。将本次设计定位为改进型创新绿色环保设计。
理论依据
随着衣、食、住、行、用基本丰足，在工作压力越来越大的同时人们对生活质量的要求越来越多元。智能家居的概念已成了一种主流。有了健康的家居环境还不够，倡导智能、科学的生活方式，才更能够发挥家居在生活中的作用，因为家居环境的“智能化”，足以影响一家大小的生活方式。   智能化的家居生活方式，正在逐渐成为人们一种生活新主张。智能化的家居生活方式，不仅仅指的是生活在空间中的人的身体健康，更包括居住的环境带给

理论依据于基础
人们的心理满足、宁静、愉悦等人性化关怀。智能家居的一个重要概念，就是对生活的关注。 在家里，比如地面卫生，如果经常需要您在繁重的工作之余，花费大量的时间去搞卫生，那么会让您感到越来越疲累，但是如果您有购买一台智慧型吸尘器的话绝对能改变您对地面卫生头疼的问题。智能化的家电能颠覆所有人的生活概念，家人、亲朋之间的更多互动交流，可以令家里变成一个惬意的聊天场所。给自己及家人留一个自由休闲的生活空间，其实并不能算是一种奢侈要求。 

指导老师意见：

签字：

年 月 日
摘 要

随着社会的进步和发展，人们的学习、工作越来越繁忙，于是怎样更大程度地将人们从烦琐的日常事物中解脱出来，就成了新一代家电所追求的目标，而自动化正是这一目标的集中体现。
本文介绍的智能全自动吸尘器初步实现了无人情况下的自主工作方式。它自带电源，利用了超声波测距的原理，通过向前进方向发射超声波脉冲，并接收相应的返回声波脉冲，对墙壁等进行判断；通过以单片机为核心的控制器实现对超声发射和接收的选通控制，并在处理返回脉冲信号的基础上加以判断，选定相应的控制策略；通过驱动器驱动两步进电机，带动驱动轮，从而实现行走转向等功能；通过红外线热释电传感器对人的活动进行检测，减少人对吸尘器行走的影响。在吸尘器行走的同时，由其自身携带的小型吸尘部件，对经过的地面进行必要的吸尘清扫。

关键词: 步进电机 单片机 超声波传感器 电子罗盘

目录
一.吸尘器的介绍
1.1调研
1.2组成
1.3特点
二.家用智能吸尘器设计思路
2.1调研思路分析
2.2创新思路分析
2.3草图制作
2.4 3D建模
2.5 3D场景渲染图
2.6 ps效果图
三.材料与价格
四.工作原理
五．优点
六．完成结果
6.1可能存在问题分析
七.参考文献
八.进度安排
九．附录
十．致谢

一.吸尘器的介绍
一.调研
1. 智能吸尘器是一种配备了微电脑系统的电动保洁设备，它能能够按照人们的设置清洁房间的某一特定部分或全部。智能吸尘器具有智能计算机系统、自动螺旋导航系统和21个感应头。可以对房间做出测量，自动清洁房间的每个角落、记录您的理想设置，躲避墙壁、楼梯，即使您把放到桌子上面它也不会掉下来。随机配备的虚拟墙发射器可发有效地阻止它进入您不想让它进入的地方。它的优点是噪音小，体积小，能够轻松进入传统吸尘器不能达到的地方吗，如床底，沙发底。国内生产的主要品牌：深圳kv8，iRobot等。
(2).吸尘器的类型：
按吸尘器的装配和类型可分为：
·立式：电动机主轴垂直于地面

图.1.1

·卧式：电动机主轴平行于地面

图1.2

·

智能吸尘器: 自动打扫和充电

图1.3
(3).按吸尘器的使用功能可分为：干式、水过滤可吸灰尘式、干湿两用式。
2.吸尘器的组成：吸尘器主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成，一般包括串激整流子电机、离心式风机、滤尘器（袋）和吸尘附件。
通过对比声音小、吸力强劲、透明集尘桶设计，垃圾数量一目了然，排气干净而且无二次污染、多重过滤、清洁垃圾方便的智能化多功能的设计，更让人放心使用。
3.家用吸尘器特点：
·一般是干式卧式吸尘器，较小巧型，
·功率一般为1000w 或1200w，也有功率可调节型的，那就比较昂贵点。价钱300-1000 元不等，当然也有更昂贵的。以600—800 元产品为主，且最受欢迎。·一般配备两个吸嘴，一个平嘴，一个尖嘴。平嘴用于板面的除尘，而尖嘴用于墙角、狭缝的除尘。
·过滤层一般为四层或五层，贮尘袋有纸袋也有布袋，也有用贮尘杯代替了贮尘袋，更方便清洗（价格也较贵）。
·除螨功能是利用螺旋刷头起到拍打毛面的效果，从而实现的。
·人性化的设计：采用超大的脚踏式按键可以令使用者勿需弯腰，自动收线装置省去收线之苦。

家用吸尘器未来走向分析：
随着人们生活水品的不断提高，家用吸尘器终将像电视机一样成为必不可少的家用电器，市场潜力巨大。根据调查，人们对吸尘器的最主要要求为轻巧便用，节能，噪音小，耐用，其次还有环保，智能化，带有乐趣性。

二. 研究初步设计思路
(1)通过前几周的网上调研，以及到苏宁商场、国美商场等地的实地市场调研，了解了众多品牌的各型家用吸尘器，分析了市场上一些的成熟产品的特点，我们发现家用吸尘器也存在一些缺点：
1. 噪音较大，吸尘时容易散发异味，污染空气。
2. 滤尘纸一次性使用，使用费用高，需要经常清洗贮尘袋，拆卸繁琐。
3. 使用过程中往往容易造成二次污染，出气过滤纸需要合理改进。
4. 对紧粘在硬地板上的灰尘，泥土，吸尘效果差。一般只能干用，碰到水后容易损坏电机和电路板，吸尘效果也不好。使用有一 定的局限。
5. 操作吸尘器单调乏味，没有娱乐性可言，容易使人疲劳。
通过前面的调研和创新性分析,我们归纳出一些创新点，对其市场产品功能的空缺和消费者的需求，我将从其可行性，经济性等方面来逐一考虑，并最后确定实现所选创新点的方案和具体结构。
(2).设计思路（创新点）：
1. 不采用滤尘袋（滤尘纸），改用滤尘杯。无滤尘袋的设计，代替一次性滤尘纸，可节省费用，而且比布袋更方便清洗，或者是无尘袋。
2. 添加空气清新净化功能。这样可以盖住因吸尘器使用产生的异味，令空气更加清新、杀菌，改善 空气质量，防止二次污染。
3. 趣味性的外形设计，可以增加娱乐性，使家务不再烦闷，吸尘器的主体可以做成可爱的动物形状或改进成儿童车，在不用之时亦可做儿童的玩具使用。
4. 吸尘嘴前端加装传感器，吸尘时，在吸尘嘴将要碰到障碍物时，发出声音提示。
5. 对于硬地板，吸尘嘴后端加装可来回扫动的毛刷，这样可以提高对地面的清洁能力。吸尘器长期以来被认为是只能吸取颗粒状微粒和尘土，不能对地面的污渍进行清洗，如果采用这个创新点是对吸尘器功能的一大创新，虽然这样比较大地增加设计，制造的难度，还会提高生产成本，但与其对吸尘器功能的作用相比，显然具有可行性。
6 人们选择尘器主要是考虑外观.小巧,.好操作.噪音低,吸力大,而我们现在设计的还包括能够播放音乐,释放香气,仿佛就置于大自然中,给人一种清新自然,舒适,轻快的田园感觉,让疲劳了一天的身心得到了放松.让做家务变成时一种享受.
三．材料与价格
吸尘器外壳：用 PP塑料（聚丙烯）。聚丙烯的许多力学性能如拉伸强度屈服强度、压缩强度、硬度和弹性模量等比较优秀。同时聚丙烯具有良好的电绝缘性、化学稳定性和成型工艺性。以目前的市场价格10000元/吨。
吸尘杯：选用 PC塑料（聚碳酸酯）。因为PC塑料有很好的透光性、成型后尺寸稳定性好并且有很好的力学性能和冲击性能。以目前的市场价格30000元/吨。
吸尘盖、过滤筒和刷板：选用PET（聚对苯二甲酸乙酯）。具有好的坚韧性和硬度，好的刚度和强度；好的尺寸稳定性，低吸水性。以目前的市场价格20000元/吨。
吸嘴：选用高冲击级ABS塑料。吸嘴的结构比较复杂，而ABS塑料有很好的成型工艺性、。同时有优良的力学性能。以目前的市场价格15000元/吨
吸尘器滚轮：用 P—PVC（软质聚氯乙烯）。软质聚氯乙烯具有良好的柔韧性，不容易花伤地板。以目前的市场价格10000元/吨。
四． 智能全自动吸尘器的功能及工作原理
1.路径规划
功能介绍：自动实现科学合理的行走路线，彻底清扫家庭卫生，没有遗漏区域。
功能原理：通过电脑芯片控制机器人的左右轮转速，实现圆弧形清洁路线。当圆弧的半径拓展到7.5m的时候，芯片程序会控制机器人离开当前路线，在7.5m远处再次执行圆弧清洁路线。大量的圆弧对地面实行无缝覆盖，从而达到全面清洁地面的目的。

2.自动充电
功能介绍：自动打扫完一圈后回到充电座上面自动充电，方便下一次使用
功能原理：在机器人电量快要耗完时，机器人顶部的红外线发射头发射出无电信号，当充电基座上的两个红外线接收头接收到此信号时，机器人便与充电基座取得了联系后。通过两个红外线接收头对机器人的引导，使其慢慢靠拢，最终实现对接。
3.防跌落
功能介绍：例如在桌面上清扫的时候，走到桌沿后会自动感应到，然后倒退或者转向继续行走。
功能原理：在机器人底部前段，安装了4对红外线感应头，每一对感应头包含一个发射头和一个接收头。红外线发射头发射的红外经地面发射后，被对应的接收头所接收。如果机器人底部距离地面的高度超过5mm，电脑芯片便会控制机器人，使其退回或者转向。
4.超薄机身设计
超薄的机身一般只有8cm~10cm，可轻松的清扫平时我们难以接触的地方如沙发底部和床底。并且相对应的是，在床底和沙发底清扫时，使用‘阴暗区清扫’功能，可让机器人彻底清扫完后才出来，更智能更快捷。
5.自动倒垃圾
一般的机器人吸尘器灰尘盒容量不够，会造成多次手动倒垃圾的情况。睿洁机器人拥有0.8 L灰尘盒，如果家中不是长期没有清洁，一般每次清洁只需更换一次灰尘盒。0.8 L超大容量灰尘盒, 采用的是磷酸铁锂环保电池电池，每次充电时间只需1小时，并可连续使用1小时。
五.智能吸尘器的优点
用于工业生产生活过程中收集废弃物、过滤和净化空气、进行环境清扫的自动清扫地板上的灰尘，自动清理毛发和碎物。高端吸尘器，可自动打扫和充电，优点是噪音小，体积小，能够轻松进入传统吸尘器不能到达的地方。
六. 完成的设计结果
通过改进后的设计，智能化、趣味化、人性化的智能化的设计更能让消费者满意，在解决了问题的同时能更好的、更方便、更简洁的使用，省心省力。外观精致、小巧、趣味化可充当摆设。
1. 完成条件和可能存在的问题
（1）.采用吸尘杯选用PC塑料、吸尘盖、过滤筒和刷板选用PET、吸嘴选用高冲击级ABS塑料、刷板固定小轮和齿轮用POM（聚甲醛）、、吸尘器外壳用PP塑料（聚丙烯）、吸尘器滚轮用P—PVC（软质聚氯乙烯）、科技玻璃管等材料，材料技术已较成熟，但仍需完善，以目前技术完全可以实现。
（2）.这款 “绿色、健康、环保、节能”主题的设计，设计点：1：不采用滤尘袋（滤尘纸），改用滤尘杯。无滤尘袋的设计，代替一次性滤尘纸，可节省费用，而且比布袋更方便清洗。2：添加空气清新净化功能。这样可以盖住因吸尘器使用产生的异味，令空气更加清新、杀菌，改善 空气质量，防止二次污染。 整个设计的材料采用科技玻璃管，个玻璃是封闭的那太阳光所带来的热量是不容易散掉的，这样就会使热能最大化的收集起来，将太阳能转化成电能。
（3）.整个外观设计仿飞机的外观，外观小巧、精致、可爱，使家庭生活富有趣味化，不在单调。工作的同时也能感受到乐趣。
通过改进后的设计，智能化、趣味化的智能化的家庭款吸尘器设计更能让消费者满意，在解决了问题的同时能更好的、更方便、更简洁的使用，省心省力省时间省钱。外观精致、小巧、趣味化也可充当摆设。但是在削减成本和提高产品质量是两个矛盾的过程，要达到对“控制成本”和“提高产品质量”的有机合理的统一，拿出一件既符合大众消费概念又照顾到企业的实际生产水平的吸尘器，就必须在市场调研、方案设计、工艺分析设计的基础上面结合市场情况对其作经
济性的分析，以检验本产品的设计可行性。
七. 参考资料
《产品设计新纪元——理论与实践》
《环境保护与绿色技术》
《人机工程学》
《产品设计新纪元——理论与实践》
八. 进度安排

致 谢
在这几个月的学习、生活中得到了学院领导、老师们的无微不至的关怀。在此，对母校的老师们表示深深的敬意和感谢！
在这几个月的设计中，指导老师尽心尽力，从不辞辛苦的带领我们外出实习到不厌其烦的为我们讲授知识，让我们体会到了恩师的淳淳教导，老师，您辛苦了！忠心的谢谢您！同时还要感谢其他老师和同学的指导与帮助。