器人移动能力分析Р 轮式移动机器人的分类方法主要有:按具有的自由度划分,有三自由度类型,二自由度类型等。按驱动方式划分有铰轴转向式,差速转向式等。本设计按照传统的车轮配置方式划分来讨论。Р 本毕业设计课题主要是为了掌握和了解轮式移动机器人的基本结构和运动控制系统的能力,基本能实现前进、后退、360°范围转动的运动,也可以为机器人的运动和控制提供一个很好的研究平台。Р 生活中我们见到最多的家用小车的车轮布局在轮式移动机器人中最先得到了应用,就像我们平时推小车一样,当我们给小车左边的力大于右边的力时小车右转,同理右边的力大时,小车左转。所以我选择了跟家用小车一样的移动方式即差速度轮式移动机器人。四个车轮布置在我设计的机器人矩形机身四角,后两轮差速驱动,前两轮是转向轮。当然通过查阅资料这种机构有两个缺点,一是四轮构型移动机器人运动能力受到限制,转向之前必须有一定的前行行程。二是这种轮子布局需要有保持稳定可靠驱动的能力,可能导致转向不稳定。Р图2.14 后轮差速驱动,前轮是随动结构Р 根据设计需要和实现的难易程度选择了图2.14中的驱动方案机器人,称之为后轮驱动轮型机器人,它是一种典型的非完整约束的轮式移动机器人模型。后轮为驱动轮,方向不变,提供前进驱动力,两轮驱动速度不相同;前轮为转向轮,称为随动轮,使机器人按照要求的方向移动。Р轮式移动机构又主要分三个轮、四个轮、三轮支撑理论上是稳定的,然而这种装置很容易在施加到单独轮的左右两侧力F作用下翻倒,因此对负载有一定限制。为提高稳定性和承载能力,决定选用四轮机构,后轮为两驱动轮,两个转向轮为前轮。这种结构能实现运动规划、稳定以及跟踪等控制任务,可适应复杂的地形,承载能力强,但是轨迹规划及控制相对复杂。Р图2.15 轮式机器人整体结构solid Edge模型图Р2.3 轮式机器人驱动轮的组成Р(1)后轮驱动装置机械结构模型图如图2.16
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