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                  理論原理

                  移動機器人技術漫談(一):常見車輪

                  移動機器人的機械構型相對較為簡單,就是一個機架上安裝移動機構(輪系或履帶),移動機構按照設定速度運動,整個機器人就動起來了??梢钥闯?,移動機器人關鍵的兩個部分就是:移動機構和機架的構型。

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                  發布于 5個月前 閱讀:485

                         移動機器人的機械構型相對較為簡單,就是一個機架上安裝移動機構(系或履帶),移動機構按照設定速度運動,整個機器人就動起來了??梢钥闯?,移動機器人關鍵的兩個部分就是:移動機構和機架的構型。

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                  (a)直行輪(主動);(b)直行輪(被動);(c)麥克納姆輪;(d)全向輪;(e)球輪;(f)萬向輪(被動);(g)舵輪

                  圖1   常見的機器人車輪

                         為適應不同場景需求,不同類型的輪子被設計出來(如上圖所示),共羅列了7種車輪,這里依次介紹:

                  • 直行輪 

                        直行輪只能沿著輪子外圓切線方向直行運動,不具有轉向功能,也不能橫移。直行輪既可作為主動輪使用,也可作為被動輪使用。 作為主動輪時,直行輪的輪軸與電機軸或減速器輸出軸相連接;作為被動輪時,直行輪的輪軸是與輪架連接,沒有電機驅動。

                  • 麥克納姆輪

                         麥克納姆輪外形炫酷,是由輪轂和外圍系列輥子組成,實際運動是由輪轂轉動和輥子轉動兩部分運動合成的。麥克納姆輪的外圍輥子之間存在間隙,因此麥輪運動過程中會存在輕微的震蕩,且對運動連續性也有影響。麥輪的負載能力也較弱,是因為整個機器人重量會“壓”在輥子軸上,輥子軸直徑很小,所以能夠承受的重量也是較小的。 麥輪的構型和工藝較其他輪子更復雜,且輥子易磨損,因此成本也更高。麥輪的運動是依賴于輥子的運動的,假如麥輪在室外非結構化場景(泥土、雜草)中運動,輥子容易被雜物卡住而無法被動轉動,因此麥輪主要被應用于結構化地面,如水泥地面等。 將多個麥輪按照一定規律排列組合,并按照一定規律運動,就可以達到全向移動的效果,適用于室內狹窄場景。

                  • 全向輪

                         全向輪與麥克納姆輪是一對“同分異構體”,全向輪的輥子軸線與輪轂軸線夾角為90度,而麥輪是45度,因此麥輪存在問題,全向輪也有,從而導致兩者的應用場景也是比較接近的。

                  • 球輪

                         球輪的運動依賴于嵌入在輪殼內的滾球,滾球是標準球體,可朝向任意方向滾動,實現“萬向”的效果。TurtleBot3機器人的前面兩個輪子就是采用的球輪。采用球輪可以盡可能壓低機器人底盤,但缺點是球輪接地面積小,易導致滾球磨損,所以承載能力有限。

                  • 萬向輪

                         萬向輪生活中比較常見,常被用于超市購物車、嬰兒車的兩個后輪。萬向輪的兩條軸線之間存在一定距離,可實現萬向輪轉向時需要先完成轉向,再繼續滾動的動作,且對滾輪的運動方向具有一定的導向調整作用,削弱了兩個自由度沖突程度。制造萬向輪的材料有多種,最普遍的材料是:尼龍,聚氨酯,橡膠,鑄鐵等材料。

                  • 舵輪

                         舵輪是有兩個自由度,且可以主動控制,即可直線運動,又可轉向。 舵輪也常被應用于室內機器人,通過多個舵輪組合運動,可實現全向運動。

                         近年來,輪轂電機在移動機器人上獲得了較廣泛的應用。輪轂電機是一種機電一體部件,它將驅動電機、傳動裝置、制動裝置、檢測裝置都整合到直行輪輪轂內,使車輪的機械部分得以極大簡化,有利于移動機器人實現簡單化和輕量化。

                  admin
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                  他很懶,什么都沒有留下~