創(chuàng )澤機器人 |
CHUANGZE ROBOT |
機器人開(kāi)發(fā)平臺關(guān)鍵的兩個(gè)部分就是:輪子和機架的構型。
機器人開(kāi)發(fā)平臺常見(jiàn)8種構型.(a)兩輪差速驅動(dòng)機器人,(b)car-like robot,(c)四輪驅動(dòng)機器人,(d)履帶式機器人,(e)麥輪全向平臺,(f)全向輪全向平臺,(g)四驅四轉機器人,(h)四驅異構機器人.
這四類(lèi)機器人屬于非全向移動(dòng)機器人,意味著(zhù)在平面上運動(dòng)僅有2個(gè)自由度,其運動(dòng)模型的相似度也較G(可參考《常見(jiàn)移動(dòng)機器人運動(dòng)學(xué)模型》)。
這兩類(lèi)相對特殊,采用了麥輪/全向輪,按照一定規律控制輪子轉動(dòng),則可以實(shí)現全向移動(dòng),比起上述非全向移動(dòng)機器人的靈活性更好,能夠在狹窄的區域運動(dòng)(可參考《常見(jiàn)移動(dòng)機器人運動(dòng)學(xué)模型》)。
圖 2.3(g)中的四個(gè)藍色原點(diǎn)表示舵輪的位置,上述談到每個(gè)舵輪有兩個(gè)電機,分別控制輪子滾動(dòng)和轉向,因此這種類(lèi)型的機器人也被稱(chēng)為四驅四轉移動(dòng)機器人。
四驅四轉機器人相當于有8個(gè)電機在控制其運動(dòng),因此可輕松實(shí)現機器人的全向運動(dòng)。相較于麥輪/全向輪全向平臺,舵輪是沒(méi)有輥子的,因此負載能力更強,輪子耐磨性更好,且室外非結構化場(chǎng)景的適應能力更強。
當然,也可以將四驅四轉移動(dòng)機器人的某一對角線(xiàn)上的一對輪子更換為被動(dòng)萬(wàn)向輪,通過(guò)另一對角線(xiàn)上的一對舵輪驅動(dòng)運動(dòng),這樣就省掉4個(gè)電機,也能達到全向運動(dòng)的效果,只是驅動(dòng)功率相對降低了,成本也就降低了。
四驅異構機器人(這是筆者擬定的名字)的兩前輪采用全向輪,兩后輪采用普通橡膠輪,這種構型是之前在文獻閱讀時(shí)候偶然看到的,比較新穎。
在《四輪驅動(dòng)(SSMR)移動(dòng)機器人運動(dòng)模型及應用分析》一文中,我們分析兩左(右)側輪的輪速需要保持一致,這樣才能減少橫向滑移帶來(lái)的輪胎磨損,而四驅異構機器人則可以消除這種問(wèn)題。
由于兩前輪是采用的全向輪,當四驅異構機器人轉向時(shí),兩前輪的輥子會(huì )被動(dòng)滾動(dòng),從而將滑動(dòng)摩擦轉化為滾動(dòng)摩擦,大大降低了摩擦帶來(lái)的損耗。
這種類(lèi)型的機器人還有兩種變化,其一是兩個(gè)前全向輪“去掉”電機,變成被動(dòng)輪,產(chǎn)生的效果和“兩前輪為被動(dòng)萬(wàn)向輪”的結構相似,但是有個(gè)好處是,四個(gè)輪子的半徑是相同的,越障能力比“使用被動(dòng)萬(wàn)向輪”更好;其二是兩左(右)側的兩電機合二為一,一側僅使用一個(gè)電機,并使用同步帶將電機動(dòng)力傳送到同側兩輪,這樣就可以?xún)H使用2個(gè)電機,實(shí)現機器人的直線(xiàn)或圓弧運動(dòng)。
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