創(chuàng)澤機(jī)器人 |
CHUANGZE ROBOT |
機(jī)器人開發(fā)平臺關(guān)鍵的兩個部分就是:輪子和機(jī)架的構(gòu)型。
機(jī)器人開發(fā)平臺常見8種構(gòu)型.(a)兩輪差速驅(qū)動機(jī)器人,(b)car-like robot,(c)四輪驅(qū)動機(jī)器人,(d)履帶式機(jī)器人,(e)麥輪全向平臺,(f)全向輪全向平臺,(g)四驅(qū)四轉(zhuǎn)機(jī)器人,(h)四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人.
這四類機(jī)器人屬于非全向移動機(jī)器人,意味著在平面上運(yùn)動僅有2個自由度,其運(yùn)動模型的相似度也較高(可參考《常見移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型》)。
這兩類相對特殊,采用了麥輪/全向輪,按照一定規(guī)律控制輪子轉(zhuǎn)動,則可以實現(xiàn)全向移動,比起上述非全向移動機(jī)器人的靈活性更好,能夠在狹窄的區(qū)域運(yùn)動(可參考《常見移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型》)。
圖 2.3(g)中的四個藍(lán)色原點表示舵輪的位置,上述談到每個舵輪有兩個電機(jī),分別控制輪子滾動和轉(zhuǎn)向,因此這種類型的機(jī)器人也被稱為四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動機(jī)器人。
四驅(qū)四轉(zhuǎn)機(jī)器人相當(dāng)于有8個電機(jī)在控制其運(yùn)動,因此可輕松實現(xiàn)機(jī)器人的全向運(yùn)動。相較于麥輪/全向輪全向平臺,舵輪是沒有輥子的,因此負(fù)載能力更強(qiáng),輪子耐磨性更好,且室外非結(jié)構(gòu)化場景的適應(yīng)能力更強(qiáng)。
當(dāng)然,也可以將四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動機(jī)器人的某一對角線上的一對輪子更換為被動萬向輪,通過另一對角線上的一對舵輪驅(qū)動運(yùn)動,這樣就省掉4個電機(jī),也能達(dá)到全向運(yùn)動的效果,只是驅(qū)動功率相對降低了,成本也就降低了。
四驅(qū)異構(gòu)機(jī)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(gòu)型是之前在文獻(xiàn)閱讀時候偶然看到的,比較新穎。
在《四輪驅(qū)動(SSMR)移動機(jī)器人運(yùn)動模型及應(yīng)用分析》一文中,我們分析兩左(右)側(cè)輪的輪速需要保持一致,這樣才能減少橫向滑移帶來的輪胎磨損,而四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人則可以消除這種問題。
由于兩前輪是采用的全向輪,當(dāng)四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人轉(zhuǎn)向時,兩前輪的輥子會被動滾動,從而將滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦,大大降低了摩擦帶來的損耗。
這種類型的機(jī)器人還有兩種變化,其一是兩個前全向輪“去掉”電機(jī),變成被動輪,產(chǎn)生的效果和“兩前輪為被動萬向輪”的結(jié)構(gòu)相似,但是有個好處是,四個輪子的半徑是相同的,越障能力比“使用被動萬向輪”更好;其二是兩左(右)側(cè)的兩電機(jī)合二為一,一側(cè)僅使用一個電機(jī),并使用同步帶將電機(jī)動力傳送到同側(cè)兩輪,這樣就可以僅使用2個電機(jī),實現(xiàn)機(jī)器人的直線或圓弧運(yùn)動。
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