移动机器人底盘驱动方式的比较研究
机器人的主要驱动方式及其特点【精选文档】
一目前机器人的主要驱动方式及其特点根据能量转换方式,将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。
在选择机器人驱动器时,除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下,提供足够的加速度以满足作业要求.A液压驱动特点液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2。
a)优点1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。
2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分,故结构简单紧凑，刚性好。
3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停.4液压驱动调速比较简单和平稳,能在很大调整范围内实现无级调速。
5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。
6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。
B）缺点1油液容易泄漏。
这不仅影响工作的稳定性与定位精度,而且会造成环境污染.2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。
3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低,速度特性及定位精度变坏.4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。
C）适用范围液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合.在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。
B气压驱动的特点气压驱动在工业机械手中用的较多。
使用的压力通常在0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa。
a）优点1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s,而油液在管路中的流速仅为2。
5-4.5 m/s。
2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。
3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作,所以比液压驱动干净而简单。
4通过调节气量可实现无级变速.5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。
6可以把驱动器做成关节的一部分,因而结构简单、刚性好、成本低.b）缺点1因为工作压力偏低，所以功率重量比小、驱动装置体积大。
机器人移动底盘
机器人移动底盘一、引言机器人作为人工智能技术的重要应用，已经广泛应用于各个领域，如工业制造、医疗护理、农业等。
而机器人的移动底盘作为机器人的基础部分之一，对机器人的性能和功能起到了重要的影响。
本文将从机器人移动底盘的分类和组成、特点及应用等方面进行介绍，以加深对机器人移动底盘的理解和认识。
二、机器人移动底盘的分类和组成机器人移动底盘根据其功能和结构特点的不同，可以分为几种不同的类型，如轮式移动底盘、履带式移动底盘、腿式移动底盘等。
其中，轮式移动底盘是应用最广泛的一种。
1. 轮式移动底盘轮式移动底盘采用轮子作为主要的移动装置，具有移动速度快、灵活性高的特点。
其组成通常包括轮子、驱动装置、悬挂系统等。
根据轮子的数量和形状的不同，轮式移动底盘又可以分为两轮、四轮、六轮等类型。
2. 履带式移动底盘履带式移动底盘采用履带作为主要的移动装置，具有抗颠簸、抓地性能好的特点。
其组成通常包括履带、驱动装置、张紧装置等。
履带式移动底盘适用于复杂地形、不平坦的环境，如农田、沙漠等。
3. 腿式移动底盘腿式移动底盘采用腿部结构作为主要的移动装置，具有能够克服障碍物和攀爬等特点。
其组成通常包括腿部、驱动装置、关节等。
腿式移动底盘适用于需要面对非常规地形和环境的任务，如救援、探险等。
三、机器人移动底盘的特点机器人移动底盘具有以下几个特点：1. 灵活性和机动性机器人移动底盘可以根据需要进行灵活的转向和前进后退等运动，具有较好的机动性。
这使得机器人能够适应不同环境、完成不同任务。
2. 抗颠簸性和平稳性机器人移动底盘的设计使得其能够在不平坦地面上保持稳定的移动。
对于需要在复杂地形中操作的机器人，抗颠簸和平稳性是非常重要的特点。
3. 载荷能力机器人移动底盘的设计通常考虑到了机器人整体的载荷能力。
这使得机器人能够携带更多的装备、工具或载荷，能够胜任更复杂的任务。
四、机器人移动底盘的应用机器人移动底盘在各个领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用场景：1. 工业制造在工业制造领域，机器人移动底盘广泛应用于物料搬运、组装、焊接等操作。
移动机器人底盘的设计与研究
移动机器人底盘的设计与研究在当今科技飞速发展的时代，移动机器人在各个领域的应用越来越广泛，从工业生产到家庭服务，从医疗救援到军事侦察，它们的身影无处不在。
而移动机器人底盘作为机器人的重要组成部分，其设计的优劣直接影响着机器人的性能和应用范围。
移动机器人底盘的设计需要综合考虑多个方面的因素，包括机械结构、动力系统、控制系统、传感器配置以及环境适应性等。
首先，机械结构是底盘的基础，它决定了机器人的外形尺寸、承载能力和运动方式。
常见的机械结构有轮式、履带式、足式等。
轮式底盘结构简单，运动速度快，适用于平坦的路面；履带式底盘具有良好的越野性能，能够在复杂的地形上行走；足式底盘则模仿生物的行走方式，具有较高的灵活性，但控制难度较大。
在动力系统方面，主要包括电机、电池和传动装置。
电机的选择要根据机器人的负载和运动速度要求来确定，常见的有直流电机、交流电机和步进电机等。
电池则为机器人提供能源，目前常用的有锂电池、铅酸电池等，其容量和续航能力是需要重点考虑的因素。
传动装置用于将电机的动力传递到轮子或履带等运动部件上，常见的有齿轮传动、带传动和链传动等。
控制系统是移动机器人底盘的核心，它负责对机器人的运动进行精确控制。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于感知机器人的位置、速度、姿态等信息，常见的有编码器、陀螺仪、加速度计等。
控制器根据传感器反馈的信息，通过算法计算出控制指令，驱动执行器动作，从而实现机器人的运动控制。
控制算法的优劣直接影响着机器人的运动精度和稳定性，常见的控制算法有PID 控制、模糊控制、神经网络控制等。
传感器配置也是底盘设计中不可忽视的一部分。
除了用于运动控制的传感器外，还需要配备环境感知传感器，如激光雷达、摄像头、超声波传感器等，以实现机器人对周围环境的感知和避障。
这些传感器的选择和安装位置要根据机器人的应用场景和工作要求进行合理设计，以确保机器人能够准确地获取环境信息。
此外，移动机器人底盘的环境适应性也是一个重要的考虑因素。
机器人底盘的设计与控制研究
机器人底盘的设计与控制研究近年来，随着科技的不断发展，机器人技术已经在各行各业中扮演着越来越重要的角色。
机器人底盘作为机器人的基础组成部分，对机器人的行动能力起着至关重要的作用。
本文将探讨机器人底盘的设计与控制研究，从机器人底盘的结构设计入手，深入研究机器人底盘的控制方法，以期为机器人底盘技术的发展提供一定的参考和借鉴。
一、机器人底盘的结构设计机器人底盘的结构设计是机器人底盘研究的第一步，它决定了机器人在行动中的稳定性和灵活性。
常见的机器人底盘结构包括两轮差速驱动、四轮全向驱动等。
两轮差速驱动结构通过调节两侧轮子的转速差异来实现转向，而四轮全向驱动结构则通过四个可独立控制的轮子实现灵活的运动。
两种结构各具特点，应根据具体场景需求进行选择。
在机器人底盘结构设计中，还需要考虑机器人的载重能力、外形尺寸、悬挂方式等因素。
在工业生产线上，机器人常常需要承载较大的物体进行搬运，因此机器人底盘的载重能力是至关重要的。
此外，机器人底盘的外形尺寸也需要根据具体工作环境进行设计，以保证机器人的通行能力。
对于某些特殊情况下的机器人应用，如探测器具等，底盘的悬挂方式也需要进行特殊设计。
二、机器人底盘的控制方法机器人底盘的控制方法是机器人底盘研究的核心和关键。
常见的机器人底盘控制方法包括轮子的速度控制、轮子的安装方式、轮子的轨迹规划等。
轮子的速度控制是最基础的底盘控制方法，通过对轮子的转速进行控制，实现机器人的移动。
而轮子的安装方式则直接影响到机器人的运动方式。
传统的底盘通常采用固定式轮子，而现代机器人底盘则引入了全向轮、球型轮等多样化的安装方式，以提供更加灵活的运动能力。
另外，轮子的轨迹规划也是机器人底盘控制中的重要一环。
通过规划轮子的运动轨迹，机器人能够实现更高级的运动能力，如曲线行驶、避障等。
在轨迹规划中，常用的算法有PID控制、模糊控制等。
PID控制算法通过对误差的反馈和修正，使机器人底盘能够实现精准的轨迹跟踪。
履带式地面移动机器人动力学模型分析(1)
机器人底盘的设计与运动控制研究
机器人底盘的设计与运动控制研究机器人底盘是机器人的基础结构，通过它来实现机器人的运动控制。
底盘的设计和运动控制的研究对于机器人的性能和应用具有至关重要的影响，是机器人技术发展的重要方向。
一、机器人底盘的设计机器人底盘的设计需要考虑到机器人的使用场景、载荷和运动灵活性等多个因素。
现代机器人底盘通常采用轮式或者链式驱动方式，其中轮式驱动方式常见于移动机器人，链式驱动方式常见于工业机器人。
1.轮式驱动方式轮式驱动方式适用于机器人需要在平滑地面上移动的场景，比如家用自动驾驶车辆、巡逻机器人等。
轮式系统分为单驱动轮和多驱动轮两种，常见的单驱动轮为双轮驱动和四轮驱动系统。
轮式底盘还可以增加万向轮来实现更加灵活的运动控制。
2.链式驱动方式链式驱动方式适用于需要在复杂环境下操作的机器人，如工业机器人、建筑机器人等。
链式底盘由链条和导轨组成，可以通过链条驱动来实现运动控制，比较适合于需要承载大负荷和在不平坦地面上运动的机器人。
链式底盘比较复杂，需要运动控制算法的支持。
二、机器人运动控制的研究机器人底盘的运动控制是机器人技术的核心。
机器人运动控制需要实现机器人在三维空间内的精确定位、路径规划、运动控制和姿态稳定等多个方面的要求。
我们可以通过传感器获取机器人的位置信息和姿态信息，然后通过控制算法实现机器人运动控制。
1.机器人定位技术机器人运动控制的第一步是精确定位。
机器人定位技术分为基于GPS的定位、视觉定位和激光定位等多个方面。
机器人在定位的时候需要考虑到误差、漂移和数据传输延迟等问题，这将涉及到机器人运行效率和稳定性的影响。
2.机器人路径规划技术机器人路径规划技术是指通过算法实现机器人在运动中的最优路径规划，以达到最快完成任务或者节省能源的目的。
机器人路径规划技术涉及到运动控制算法、传感器技术和运动学等多个方面的知识。
3.机器人运动控制技术机器人运动控制技术是指控制机器人的运动，使机器人完成指定任务。
机器人在运动过程中需要考虑到能量消耗、姿态控制、运动速度和加速度等问题。
最新机器人的主要驱动方式及其特点
最新机器人的主要驱动方式及其特点机器人已经成为现代社会中重要的助手和工具，其广泛应用于工业、医疗、教育等领域。
不同的机器人采用不同的驱动方式，以适应各种任务和环境。
本文将介绍最新机器人的主要驱动方式及其特点。
一、电动驱动电动驱动是目前应用最广泛的机器人驱动方式之一。
电动驱动主要通过电池或电源提供能量，通过电动机驱动机器人的运动。
电动驱动具有以下特点：1. 高效能：电动机能够将电能转化为机械能，具有高能量转换效率，使机器人具备强大的运动能力。
2. 精确控制：通过电调器或伺服系统可以对电动机进行精确的调速和控制，实现机器人的高精度运动。
这使得机器人在执行各种任务时能够准确无误地完成动作。
3. 灵活性：电动驱动能够灵活适应不同任务的需求，通过调整驱动电机的转速和扭矩，机器人的运动能够得到灵敏的响应。
4. 低噪音：电动驱动相比其他驱动方式，噪音较低，能够在安静的环境下工作，尤其适用于医疗和家庭领域。
二、液压驱动液压驱动是一种利用液体介质传递能量的驱动方式。
它主要通过液压系统将液体的压力转化为机械能，驱动机器人的运动。
液压驱动具有以下特点：1. 高功率密度：液压系统能够提供较大的功率输出，具有高功率密度，能够驱动大型和重载的机器人。
2. 卓越的负载能力：液压驱动系统可以提供高扭矩输出，能够驱动机器人完成高负载的工作，例如搬运、挖掘等。
3. 可靠性高：液压系统具有良好的冗余性和抗干扰能力，能够在恶劣的工作环境下稳定运行，使机器人具备较高的可靠性。
4. 灵活性：液压驱动系统具有较大的输出功率调节范围，可以通过调整液压系统的工作参数来实现机器人的灵活运动。
三、气动驱动气动驱动是利用气体介质传递能量的一种驱动方式。
它主要通过气动系统将气体的压力转化为机械能，驱动机器人的运动。
气动驱动具有以下特点：1. 快速响应：气动驱动系统具有较高的响应速度，能够迅速启动和停止，适用于需要快速动作的应用场景。
2. 轻量化：气动驱动系统相对于液压和电动驱动系统来说更轻巧，能够实现机器人的轻量化设计，提高机器人的灵活性和机动性。
四轮直驱差速轮系选型指引
四轮直驱差速轮系选型指引1底盘轮系概述目前移动机器人，绝大部分都是单体移动机械设备，底盘轮系结构应用非常广泛。
常用的底盘轮系有以下几种：1.1普通轮系普通轮系结构简单，成本低、技术成熟，能够满足大部分的生产需求。
常用的有以下几种：1）三轮底盘，单前轮兼作驱动轮和转向轮；2）三轮底盘，后两轮作差速驱动兼转向功能；3）四轮或六轮底盘，两轮作差速驱动和转向；4）四轮底盘，对角两个舵轮驱动+两个万向轮（或者两个可控转向轮）；5）四轮底盘，四个直驱轮；1.2全方位轮系主要有两种：全向轮和麦克纳姆轮。
2四轮直驱差速轮系2.1四轮直驱差速轮系概述移载式机器人的底盘轮系中，常采用差速驱动直驱轮的控制方式来实现机器人的行走和转向功能。
直驱轮见右图所示：直驱轮底盘轮系由直驱轮、旋转机构和电机组成，旋转机构与底盘架子固定，直驱轮安装在旋转机构上，通过电机的驱动，使轮子转动，实现机器人行走功能，再通过控制各个电机的速度，形成差速控制系统，完成转向功能。
2.2四轮直驱差速控制底盘常用结构布置目前，四轮全轮驱动的方式主要有下列方案：方案一：每个驱动电机通过减速机驱动各车轮，如下图(a)所示；方案二：驱动电机通过一对传动齿驱动四车轮，如下图(b)所示；方案三：左右两侧各布置一部驱动电机，一侧电机通过带传动（或链传动）相连，如下图(c)所示；上述方案中，方案一电机动力通过减速机传递到轮子，机器人的结构简单紧凑，传动精度较高，目前应用较多。
方案二利用传动齿的方式，可调节电机一定范围的布置空间。
方案三采用带传动（或链传动），精度较前两种方式差一些。
2.3四轮直驱差速控制的转向分析四轮直驱差速控制底盘系统不需要专门的转向动力，采用滑移转向的原理，通过调整两侧的速度差即可实现转向，其原理如下图所示，左侧车轮速度大小一致（），右侧车轮速度大小一致（），由于机器人车轮无法绕与车体垂直矢量旋转，故为使得机器人车身完成转向动作，机器人四车轮速度都沿与车轮端面垂直的方向产生一个速度分量（、、、）且、与、的方向相反，故机器人完成转向运动。
全向运动底盘控制方法
全向运动底盘控制方法1.引言1.1 概述全向运动底盘是一种具有多自由度的机械结构，能够实现在各个方向上自由移动的能力。
全向运动底盘的控制方法在许多领域具有重要的应用价值，例如机器人技术、自动化装配线以及智能交通系统等。
本文旨在探讨全向运动底盘的控制方法，以及分析其在不同领域的应用前景。
通过研究全向运动底盘的原理和控制方法，可以帮助我们更好地了解和应用这一技术，进而推动相关领域的发展。
在接下来的章节中，我们将首先介绍全向运动底盘的原理，包括其结构和工作原理。
然后，我们将重点讨论全向运动底盘的控制方法，包括传统的操纵杆控制、无线遥控、视觉导航等多种方式。
通过比较各种控制方法的优缺点，我们可以深入了解如何选择合适的控制方法来实现所需的运动效果。
总结全向运动底盘的控制方法是本文的一个重要部分。
我们将对不同的控制方法进行总结和评价，并提供一些实际应用案例。
这将有助于读者更好地理解和应用全向运动底盘的控制方法，以满足不同场景下的需求。
最后，我们将展望全向运动底盘在未来的应用前景。
随着智能化技术的不断发展，全向运动底盘在机器人领域、智能交通系统以及医疗护理等多个领域都有着广阔的应用前景。
我们将探讨这些潜在的应用场景，并展示全向运动底盘技术在未来所可能带来的巨大价值。
综上所述，本文将详细介绍全向运动底盘的控制方法及其应用前景。
从全向运动底盘的概念到具体的控制方法，我们将全面解析这一技术，并探讨其在不同领域的应用潜力。
希望本文能对读者有所启发，为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
1.2文章结构文章结构是指文章的整体组织框架，它对文章内容的有序展开起着重要的指导作用。
本文将按照以下结构进行阐述全向运动底盘控制方法:1. 引言1.1 概述在这一部分，我们将简要介绍全向运动底盘的概念和背景，以及它在机器人和自动化领域的重要性。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对全向运动底盘控制方法的探讨:- 全向运动底盘的原理- 全向运动底盘的控制方法- 展望全向运动底盘的应用前景1.3 目的本文的目的是介绍全向运动底盘的控制方法，以及探讨其在机器人技术和自动化领域的应用前景。
机器人底盘的设计与控制研究
机器人底盘的设计与控制研究近年来，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，机器人已经越来越多地应用于各个领域。
机器人的底盘作为机器人移动和导航的基础，其设计和控制研究显得尤为重要。
本文将对机器人底盘的设计与控制进行深入探讨。
一、机器人底盘的设计机器人底盘的设计旨在实现机器人的良好移动性能和稳定性，从而能够适应各种工作环境，并能进行高效准确的定位和导航。
在底盘设计中，需要考虑机器人的尺寸、重量、能量消耗等因素，并根据不同的应用场景选择合适的驱动方式和底盘结构。
1. 尺寸与重量机器人底盘的尺寸和重量直接影响其在实际应用中的适用性。
过大的尺寸和重量会导致机器人难以在狭小的空间中进行移动，也会增加机器人整体的能量消耗。
因此，在底盘设计中，需要综合考虑机器人的移动范围和工作环境，选择合适的尺寸和重量。
2. 驱动方式机器人底盘的驱动方式包括轮式驱动、履带驱动和腿式驱动等多种形式。
轮式驱动是应用最广泛的一种方式，其具有简单、灵活和成本较低的特点，适用于平滑的室内环境。
履带驱动适用于复杂的户外环境，具有良好的通过性和抗颠簸能力。
而腿式驱动则可以实现机器人在不同类型地形上的高效移动。
在设计时，需要根据机器人的实际应用场景选择合适的驱动方式。
3. 底盘结构机器人底盘的结构设计直接决定了机器人的稳定性和移动能力。
常见的底盘结构包括单轮、双轮、四轮和六轮等形式。
不同底盘结构的设计会影响机器人的转弯性能、通过性和抗颠簸能力。
在设计时，需要综合考虑底盘的结构刚度和机器人整体的稳定性，以实现精确的运动控制。
二、机器人底盘的控制机器人底盘的控制是实现机器人自主移动和导航的关键。
底盘控制涉及到底盘的运动规划、轨迹跟踪和动力控制等方面。
为了实现高效准确的底盘控制，需要综合运用传感器、算法和控制器等技术手段。
1. 运动规划机器人底盘的运动规划是指根据机器人的任务要求和环境约束，制定机器人移动的轨迹和路径。
常用的运动规划算法包括最短路径算法、避障算法和最优轨迹规划算法等。
新型移动并联机器人动力学分析与控制设计
新型移动并联机器人动力学分析与控制设计新型移动并联机器人动力学分析与控制设计一、引言近年来，机器人技术的发展取得了长足的进步，并被广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
移动并联机器人因其具有高度机动性和灵活性的特点，成为研究的热点之一。
本文旨在对新型移动并联机器人的动力学进行分析与控制设计，以优化机器人的运动能力和工作效率。
二、新型移动并联机器人的基本结构新型移动并联机器人是指通过多个机械臂和轮式底盘结合而成的机器人系统。
其具有高度机动性，能够在不同地形环境下进行运动和工作。
新型移动并联机器人的基本结构包括机械臂部分和底盘部分。
机械臂部分是机器人的工作单位，负责完成各种任务。
通常由多个自由度的机械臂构成，每个机械臂上安装有各种工具和装置，以完成特定的工作。
机械臂的设计和动力学分析是新型移动并联机器人研究的重点之一。
底盘部分是机器人的移动单位，负责机器人的定位和导航。
底盘通常由多个封闭式回路构成，每个回路上配有一个轮子或履带，通过电机驱动实现运动。
底盘的设计和动力学分析对机器人的移动性能和稳定性至关重要。
三、新型移动并联机器人的动力学分析动力学分析是研究物体运动的一种方法，它借助于力学和数学工具，研究物体在外力作用下的运动规律。
对于新型移动并联机器人而言，动力学分析能够揭示机器人在不同工作状态下的力学特性，为机器人的运动控制提供关键参数。
1. 机械臂动力学分析机械臂的动力学分析是指研究机械臂在外力作用下的运动规律。
机械臂的运动可以分解为位置、速度和加速度三个方面。
通过分析机械臂各个关节的动力学特性，可以确定机械臂在特定工作状态下的力学性能。
动力学分析的结果可以用于机械臂的运动规划和控制。
2. 底盘动力学分析底盘的动力学分析是指研究底盘在外力作用下的移动规律。
底盘的移动可以分解为位置、速度和加速度三个方面。
通过分析底盘的运动特性和所受力的分布，可以确定底盘在不同地形环境和工作状态下的运动性能。
动力学分析的结果可以用于底盘的运动控制和路径规划。
机器人的驱动方式原理
机器人的驱动方式原理
机器人的驱动方式原理可以有很多种，以下是其中几种常见的驱动方式：
1. 轮式驱动：这是最常见的机器人驱动方式之一。
机器人通过电动机驱动轮子的旋转来移动。
通常，机器人会有两个或多个轮子，并且通过控制不同轮子的旋转速度和方向来实现前进、后退、转向等动作。
2. 履带驱动：这种驱动方式使用履带而不是轮子。
履带通过电动机驱动，可以在各种地形上提供更好的牵引力和稳定性。
履带驱动常用于越野机器人、农业机器人和军事机器人等需要在复杂环境中移动的应用中。
3. 步进驱动：步进电机是一种特殊的电机，通过控制电流脉冲的频率和顺序来控制转动角度和速度。
步进驱动常用于需要精确定位和控制的应用，例如机械臂、3D打印机等。
4. 舵机驱动：舵机是一种特殊的电动机，可以控制输出轴的角度。
舵机通常用于控制机器人的关节，例如机器人手臂、机器人头部的转动等。
5. 气动驱动：气动驱动使用压缩空气或气体来驱动机器人的运动。
这种驱动方式通常用于一些需要高速运动和快速响应的应用，例如自动化生产线上的机械臂。
这只是一些常见的机器人驱动方式，实际上还有很多其他驱动方式，如液压驱动、
线性电机驱动等，不同的应用场景和需求会选择不同的驱动方式。
(机器人竞赛课件)底盘结构
底盘在机器人竞赛中的重要性
稳定性
良好的底盘设计能够提高机器 人的稳定性和操控性，确保在 竞赛中能够准确执行任务。
性能
合理的底盘结构有助于提 高机器人的性能，如速度、 负载能力和机动性。
安全
稳固的底盘能够降低机器 人倾覆或翻倒的风险，保 障竞赛中的安全。
底盘结构的分类与特点
轮式底盘
由轮子组成，具有良好的移动性 和灵活性，适用于多种地形。
底盘材料与制造工艺
材料选择
铝合金
铝合金具有轻量、高强度、 耐腐蚀等优点，是机器人 底盘常用的材料之一。
不锈钢
不锈钢具有高强度、耐磨 损、不易变形等优点，适 合用于需要承受较大负载 的机器人底盘。
工程塑料
工程塑料具有重量轻、绝 缘性好、耐磨、耐腐蚀等 优点，适合用于对重量有 要求的机器人底盘。
制造工艺
悬挂方式选择
悬挂系统能够提高机器人在行驶 过程中的稳定性和通过性，常见 的悬挂方式有独立悬挂和整体悬
挂等。
减震设计
减震设计能够减小机器人行驶过程 中产生的冲击和振动，提高机器人 的舒适性和稳定性。
调整机构设计
调整机构能够根据不同的地形和任 务需求对悬挂系统进行调整，以适 应不同的行驶环境。
转向系统设计
复合式底盘
结合了轮式、履带式和足式底盘 的特点，具有更强的适应性和稳 定性，但设计较为复杂。
履带式底盘
由履带组成，具有较强的越障能 力和稳定性，适合在崎岖不平的 环境中工作。
足式底盘
模仿动物的腿部结构，具有较好 的适应性和机动性，适用于需要 高机动性的任务。
Part
02
底盘结构设计
底盘基本结构
STEP 02
THANKS
履带式移动机器人底盘机械结构设计
履带式移动机器人底盘机械结构设计作者：徐少飞来源：《消费电子·下半月》2014年第08期摘要：随着社会科学技术的飞速发展，在世界各国的生活和工业生产中，机器人技术被广泛应用在各种场合。
由于履带式机器人能够适应更为复杂的地理环境，承载能力更好，因此这种类型机器人被广泛使用。
本课题主要完成了履带式移动机器人底盘机械结构设计。
其目的在于提供一种能够更小型，负载能力更强，更适合恶劣环境的履带式移动机器人，实现履带式移动机器人在技术和工艺上的突破。
关键词：履带式移动机器人；结构设计；翻越中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01移动机器人越来越广泛的被应用在社会的各个方面，但其仍然存在着体积庞大、承载能力比较差、对环境的适应力弱等缺点，在其实际应用中会大大影响使用的范围，而且直接影响测量结果等等。
因此，研究设计一种自主装卸运输的粉状物料机器人尤为重要。
一、履带式移动机器人底盘机械结构设计总体方案确定（一）履带式移动机器人底盘设计指标。
为了实现在复杂环境下作业，履带式移动机器人涉及得满足以下指标：移动速度：0.01-0.5m/s 电源：电池供电负重：≥20kg（二）履带式移动机器人运动机构的比较。
1.坦克履带式机械机构。
一般来说，大家认为前导轮中心线与水平面的高度也就是翻越障碍物的最大高度值，这就够需要左右两套电机驱动，机械结构较为简单，但其翻越障碍能力决定于前导轮中心线的高度，但是，假如想要机器人翻越更高的目标障碍，则需要增加水平面到前导轮的高度，因此整个机器的整体高度就会变得很大，不利于穿过诸如管道等类似的狭小的区域。
一般的中型机器人采用这种结构，如防暴，消防和救援机器人等。
2.前轮带摆臂机械机构。
前摆臂驱动轮与履带的主驱动轮有重叠结构，并且摆臂关节与水平面的夹角可以调整，因此可以在不增加机械整体高度的前提下提升爬升高度，只要提高前导轮的高度，使之具备相同的越障能力。
履带式机器人底盘的研究与设计
履带式机器人底盘的研究与设计摘要：机器人底盘集多种技术于一体，兼顾了机械、硬件、软件与算法四个方面。
其中传感器、相机、雷达、电机、轮子等设备都需要安装在机器人的底盘上。
此外，底盘的结构还决定了机器人的定位、移动、避障等基础功能的精度。
本文对履带式机器人底盘进行了研究与设计。
首先，使用建模软件绘制出三维模型，并根据模型计算出机器人的相关性能；其次，设计出具有高精度位移检测的控制系统，根据系统性能需求采用STM32单片机作为控制器，搭配多种传感器实现各种功能；最后研究了机器人的定位策略，采用卡尔曼滤波算法(KF)融合惯性测量单元(IMU)和车轮编码器来估计履带机器人的位置状态，仿真验证位移控制算法。
关键词：履带式机器人；底盘；三维建模；STM32单片机；卡尔曼滤波算法11 工作原理单侧履带底盘是一个驱动轮，由两个承重轮和一条履带组成，如图1所示。
在行走时履带与地面直接接触，减速电机旋转带动驱动轮同步旋转，通过驱动轮轮齿和履带之间的啮合关系，不断地把履带从后方卷起推向前方；承重轮在履带上向前滚动，起到分散载荷的作用。
当电机提供的驱动力足以克服所有阻力时，机器人就会向前行驶[1]。
图1履带式底盘结构2 履带式底盘的参数选择由于履带常常工作于较差的工作条件，必须具备足够的强度与刚度，且要求履带耐磨性高、重量轻，尽可能的减小底盘工作时的载荷。
此外，履带表面应带有花纹，和地面有较大的接触面积，能够产生较大的摩擦力，避免打滑现象。
所以根据机器人使用要求，本次设计初定机器人质量m=10kg，履带高度h=100mm，需求履带条数为2条。
使用经验公式[2]计算履带参数：履带接地长度：履带支撑长度：履带轨距：履带板的宽度：履带节距：t(15履带总长度：式中：为驱动轮齿数。
表 1 履带参数表参数数值履带总长度572mm履带宽度50mm履带接地长度26mm履带高度100mm3 履带机器人硬件模块为了实现无线遥控机器人精准位移，以及考虑硬件系统的可靠性与稳定性，制定如下总方案，如图2所示。
世界技能大赛移动机器人底盘选择与控制研究
设计应用esign & ApplicationD世界技能大赛移动机器人底盘选择与控制研究Research on chassis selection and control of mobile robot in world skills competition章安福 （广州市工贸技师学院，广州 510000）摘 要：本文以45届世界技能大赛移动机器人项目中涉及的机器人底盘控制为例，对三轮移动机器人运动控制方法及选择过程进行分析。
移动机器人是一个聚集环境检测、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能为一体的智能系统[1]。
该系统包含传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多个学科的研究成果。
文章介绍了第45届世界技能大赛中使用最为广泛的三轮移动机器人，具体分析了轮系选择到控制实现的整个过程，实践表明，该套控制系统具有良好的运动控制精度，并在比赛应用中满足了高速、精确的底盘运动控制要求，为全国参赛院校提供了较好的参考。
关键词：移动机器人；底盘；运动控制1 项目背景与任务分析第45届世界技能大赛移动机器人项目的任务是基于现实工厂的自动化装配场景设计的，要求机器人能够在虚拟工厂场景中完成将1个零件从零件库到装配工作站的自主拾取、自主移动、自主装配的自动化过程。
移动机器人需要通过读取命令板上的信息，将所要求的零件装载至指定零件架，运送到指定的工作站。
通过对虚拟工厂的简单分析，初步确定机器人移动系统的基本要求，如图1所示。
零件架命令板工作站零件库零件存放区域图１ “虚拟工厂”组成元素虚拟工厂的零件架与工作站位置固定，使用全向运动的移动系统能够灵活且精准到达，移动机器人可以通过巡线确定左右位置，通过测距传感器确定前后位置，因此可以初步确定全向运动的移动系统作为移动机器人的移动结构。
2 底盘选择与搭建２．１ 移动机器人底盘选择纵观历届世赛，移动机器人项目的典型移动系统有两电机实现的差动控制系统、三电机实现的全向控制底盘和四电机驱动全向控制底盘（表1）[2]。
移动机器人通用底盘设计与研究
三、方法
移动机器人通用底盘设计的方法包括底盘架构、机械设计和电子控制等方面。 下面我们将逐一介绍：
1、底盘架构：底盘架构是移动机器人通用底盘设计的核心，它决定了机器人 的运动方式和性能。常见的底盘架构有轮式、履带式、足式等，每种架构都有 其优点和适用范围。在设计中，应根据实际需求选择合适的底盘架构。
五、结果与分析
通过实验测试，可以得出移动机器人通用底盘设计的可行性、优越性和存在的 问题。首先，通用底盘设计能够适应不同环境和任务需求，具有较高的运动性 能和稳定性。其次，通用底盘设计具有越障能力强、负载能力大等优点，能够 满足各种复杂环境下的任务需求。然而，在实验中也暴露出一些问题，如控制 系统的鲁棒性有待提高，感知系统的精度需要进一步提高等。
2、机械设计：机械设计是实现底盘功能的重要组成部分。在设计过程中，需 要考虑机器人的运动性能、负载能力、越障能力等因素，并对其进行优化。例 如，对于轮式机器人，需要设计合理的车轮直径、轮毂电机功率、悬挂系统等。
3、电子控制：电子控制是实现机器人智能化的关键因素。对于通用底盘来说， 需要设计一种能够适应各种环境和任务的控制系统。该系统应包括传感器、控 制器和执行器等组件，并能够实现路径规划、运动控制、障碍物避让等功能。
移动机器人通用底盘设计与研 究
01 一、引言
03 三、方法
目录
02 二、背景 04 四、实验
目录
05 五、结果与分析
07 参考内容
06 六、结论
随着科技的迅速发展，移动机器人在许多领域的应用越来越广泛，如无人驾驶 汽车、无人机、服务型机器人等。为了适应不同的环境和任务需求，移动机器 人的底盘设计变得越来越重要。本次演示将介绍移动机器人通用底盘设计与研 究的重要性和应用场景，并探讨相关的设计方法和实验结果。
机器人的主要驱动方式及其特点
一目前机器人得主要驱动方式及其特点根据能量转换方式,将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动与新型驱动装置。
在选择机器人驱动器时,除了要充分考虑机器人得工作要求,如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外,还应考虑到就是否能够在较大得惯性负载条件下，提供足够得加速度以满足作业要求.A液压驱动特点液压驱动所用得压力为5~320kｇｆ/cm2、a)优点1能够以较小得驱动器输出较大得驱动力或力矩,即获得较大得功率重量比.2可以把驱动油缸直接做成关节得一部分,故结构简单紧凑，刚性好。
３由于液体得不可压缩性,定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置得开停。
4液压驱动调速比较简单与平稳，能在很大调整范围内实现无级调速.5使用安全阀可简单而有效得防止过载现象发生。
6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点.B）缺点1油液容易泄漏.这不仅影响工作得稳定性与定位精度,而且会造成环境污染。
2因油液粘度随温度而变化,且在高温与低温条件下很难应用。
3因油液中容易混入气泡、水分等,使系统得刚性降低,速度特性及定位精度变坏。
４需配备压力源及复杂得管路系统，因此成本较高。
C)适用范围液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低得场合。
在机器人液压驱动系统中,近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。
Ｂ气压驱动得特点气压驱动在工业机械手中用得较多.使用得压力通常在0、4-０、6Mpa,最高可达１Mpa。
a)优点1快速性好,这就是因为压缩空气得黏性小,流速大，一般压缩空气在管路中流速可达18０m/ｓ,而油液在管路中得流速仅为2、5—４、5m/s.2气源方便,一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。
3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。
4通过调节气量可实现无级变速。
5由于空气得可压缩性,气压驱动系统具有较好得缓冲作用。
6可以把驱动器做成关节得一部分,因而结构简单、刚性好、成本低.b)缺点1因为工作压力偏低,所以功率重量比小、驱动装置体积大。
室内服务机器人移动底盘结构设计与仿真分析
摘要室内环境下服务机器人的研究一直是机器人研究领域的热点问题。
移动底盘作为服务机器人的重要组成部分，不但决定了服务机器人能否实现预定的运动功能，同时也在某种程度上影响了服务机器人的控制性能。
良好的移动机构与悬挂机构设计有利于实现多样化的运动，同时也能够提高服务机器人对环境的适应能力，因此开展其结构设计与分析研究具有重要的理论意义和应用价值。
本文的主要内容包括：①选取了底盘的移动机构构型；计算了典型运行工况下的驱动力；基于移动底盘的静态稳定性、运行平稳性、越障驱动力和转弯驱动力，构建了面向移动机构构型的多目标优化模型，利用遗传算法获得了最优解；完成了驱动电机的选型。
②总结了移动底盘现有悬挂机构及汽车独立悬架基本类型的应用特点；针对移动底盘的设计需求分别提出了横臂独立悬挂机构和纵臂独立悬挂机构，并对其结构和越障原理进行介绍；提出了悬挂机构中压缩弹簧刚度的计算方法；分别完成了弹簧设计及弹簧减振器的选型。
③分析了移动底盘在全局和局部参考坐标系中位姿的映射关系，建立了双轮差速移动机构的正向运动学模型和逆向运动学模型；分析了移动底盘的运动学约束问题；应用拉格朗日方程法推导了移动底盘的正向动力学模型，结合正向运动学模型和正向动力学模型得到了基于驱动轮角速度的逆向动力学模型。
④基于ADAMS虚拟样机技术对移动底盘的平地加速行驶、转弯行驶进行仿真分析，验证了运动学模型与动力学模型的正确性；以移动底盘的质心角度、驱动轮的对地接触力及驱动力矩作为性能评价指标，对分别采用两种独立悬挂机构以及多目标优化前后的移动底盘进行越障仿真。
结果表明，在运行平稳性和能耗特性方面，横臂独立悬挂移动底盘优于纵臂独立悬挂移动底盘，多目标优化设计优于传统设计。
⑤以横臂式独立悬挂机构的移动底盘为样机设计方案，完成了移动底盘物理样机的试制与装配。
关键词：服务机器人移动底盘，移动机构构型，多目标优化，悬挂机构设计，虚拟样机仿真ABSTRACTThe study of service robots in indoor environment has always been a hot issue in robot fields. As an important part of the service robot, mobile underpan can determine the ideal movement function, and can also affect the control performance. Good mechanical structure design is beneficial to realize the various motion law, and it can also improve the ability to adapt to the environment. Therefore, it is of great theoretical significance and application value to investigate the design theory and analysis of the locomotion mechanism.The main contents in this paper are as follows：①The selection of movement mechanism of underpan is proposed. The driving force under typical conditions is calculated. Based on the static stability, moving stability, driving force to cross obstacle and turn, a multi-objective optimization model for wheel layout is established and the optimal solution is derived by Genetic Algorithm. The driving motor is selected.②The characteristics of the existing mobile underpants and the vehicle independent suspensions are summarized, respectively. Aiming at design requirements of the mobile underpan, independent transverse-arm suspension and trailing-arm suspension are put forward. The basic structures and the crossing obstacle principle are introduced. The calculation method of spring stiffness in the suspension is put forward. The spring design of transverse-arm suspension is finished. And spring shock absorber of the trailing-arm suspension is determined.③The mapping relationship of the mobile underpan in the global and local coordinate systems is analyzed. The forward and inverse kinematics models of the two-wheeled differential mobile mechanism are established. The kinematic constraint of mobile underpan is analyzed. The forward dynamic model of mobile underpan is derived by Lagrangian equation, and the inverse dynamic model based on drive wheel angular velocity is obtained according to forward kinematics and dynamic model.④Based on ADAMS virtual prototyping technology, the simulation analysis on acceleration and turn movement of mobile underpan are analyzed, which validates the correctness of the kinematic model and the dynamics model. Assuming the factors of centroid angle, ground contact force and drive torque as evaluation indicators, the motion simulation on mobile underpan with two types of suspension and optimizationare carried out. The results show that the mobile underpan with transverse-arm suspension is better than that with trailing-arm suspension.⑤Taking the mobile underpan with transverse-arm suspension as the prototype design, the process and assembly of the prototype are finished.Keywords:Mobile underpan of service robot, Moving mechanism configuration, Multi-objective Optimization, Structure design of suspension, VirtualPrototype Simulation目录目录中文摘要 (I)英文摘要 (III)1 绪论 (1)1.1课题的研究目的与意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1 国外服务机器人研究现状 (2)1.2.2 国内服务机器人研究现状 (5)1.2.3 轮式移动机构研究概述 (7)1.3论文的主要研究内容 (9)2 移动底盘移动机构构型及多目标优化 (11)2.1移动机构构型设计 (11)2.2驱动力分析 (12)2.2.1 车轮-地面力学 (12)2.2.2 设计参数 (13)2.2.3 驱动力分析 (14)2.3移动机构构型多目标优化 (20)2.3.1 数学模型建立 (20)2.3.2 优化程序设计 (24)2.3.3 优化结果分析 (24)2.4驱动电机选型 (26)2.5本章小结 (26)3 移动底盘悬挂机构设计 (27)3.1悬挂机构方案设计 (27)3.1.1 悬挂机构分析 (27)3.1.2 横臂独立悬挂机构 (30)3.1.3 纵臂独立悬挂机构 (31)3.2悬挂机构压缩弹簧设计 (33)3.3悬挂机构关键零部件强度校核 (37)3.4本章小结 (39)4. 移动底盘运动学与动力学分析 (41)4.1运动学模型 (41)4.1.1 移动底盘的位置表示 (41)4.1.2 正运动学模型 (42)4.1.3 逆运动学模型 (44)4.2移动底盘的运动学约束 (46)4.2.1 轮子运动学约束 (46)4.2.2 移动底盘运动学约束 (47)4.3动力学模型 (48)4.3.1 正动力学模型 (49)4.3.2 逆动力学模型 (50)4.4本章小结 (51)5 移动底盘虚拟样机仿真与物理样机试制 (53)5.1移动底盘虚拟样机模型建立 (53)5.1.1 移动底盘实体模型简化 (53)5.1.2 移动底盘虚拟样机模型建立 (54)5.2移动底盘虚拟样机仿真结果及分析 (56)5.2.1 运动学、动力学仿真及分析 (56)5.2.2 越障仿真及分析 (58)5.2.3 移动机构构型优化前后仿真对比 (64)5.2.4 组合盲道障碍运动仿真 (64)5.3移动底盘物理样机试制 (65)5.3.1 零部件试制 (65)5.3.2 样机装配 (66)5.4本章小结 (67)6 结论与展望 (69)6.1结论 (69)6.2展望 (69)致谢 (71)参考文献 (73)附录 (77)A.作者在攻读硕士期间发表的论文目录 (77)B.作者在攻读硕士期间申请的专利目录 (77)C.作者在攻读硕士期间参加的科研项目 (77)1 绪论1 绪论1.1 课题的研究目的与意义服务机器人是当今前沿技术研究最活跃的领域之一，它是集机械、信息、材料、生物医学等多学科交叉的战略性高技术，同时对相关技术与产业的发展也起着重要的支撑和引领作用[1]。
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移动机器人底盘驱动方式的比较研究
小组成员：杨明.高伟.詹少坤.李经纬.闵伟.金强.谈进.刘宗源指导：陈志敏目的：为自动机器人的优良的走直和拐弯性能提供技术支持。
设计目标：在容许的误差范围内（譬如走10米偏0.5米以内）找出机器人在不同尺寸的驱动布置及其他辅助轮布置下的重心容许的分布范围，以在以
后加载其他的部件时，使重心分布在我们所研究的容许布置的范围内。
可能的的影响因素：电机的带负载能力M；轮距L；轴距N；轮子的摩擦系数u；
重心的分布，万向轮的性能
研究设想：以M，L，N，u为自变量，以重心分布为因变量，研究他们之间的关系研究步骤：
1 做出轮距L；轴距N可调的机器人底盘一个
2 由于我们的轮子的摩擦系数u基本上为定植，故将u看做常量
3 以上的底盘准备工作搞定后，安装控制部分
4 在底盘上不同的位置放置重物，让底盘走一定的距离，如果偏的距离在误差
范围内，记下该重心的位置
如果放上重物后，误差过大，则调整重心的位置，以达到要求
5 重复步骤5，找到容许的极限位置（两个纬度上）
6 改变轮距和轴距，重复上述试验过程，记录试验数据
7 改变万向轮数目和位置，重复上述实验过程，记录试验数据
8 做报告整理，整理出文档，比较各种结构和重心分布对机器人运动的影响。
Ⅰ两轮驱动总结
1.机械结构的影响
a.两个万向轮与一个万向轮比较
两个万向轮前置时，因为始终只有一个轮子着地，机器人很容易走偏，而且因为重心很可能偏离中心轴线，
两轮承受的正压力不等转向性能也不同，同时两个万向轮本身的性能也不同，这些更加重了走偏的情况。
一个万向轮前置时，走直性能比两个万向轮要明显优越。
b.加工工艺好坏影响
两驱动轮轴线不共线，使走直性能变差，所以加工时必须保证尺寸精度。
采用钣金件固定电机，因为要折弯，这个角度很可能不是90度，这将导致电机轴上倾或下倾，影响整个装配性能。
采用钣金件时一定要注意钣金件的实际尺寸和你需要尺寸的差别，尽量保证两者一致。
钣金件对称布置，两者的加工位置是不同的，所以出图时必须出两张。
电机选择应选择轴向间隙小，齿侧间隙小的，建议采用新电机。
2.前驱与后驱比较
前驱性能比后驱的性能要差，尤其在重心比较靠近万向轮时，转弯性能特别差。
在相同情况下，前驱比后驱更容易打滑（这个是实验现象，具体原因不是很清楚）。
手动控制时，当机器人走偏时，后驱的可控性明显比后驱要好，调整时间要短。
3.重心左右偏影响
重心侧偏导致两个驱动轮承受的正压力不同，启动时两轮打滑程度不一致，瞬间就偏离轨迹
转弯时，其中正压力小的轮子可能打滑，导致转弯困难
实验时重心在中线时，运动6m时偏离轨迹10cm左右，当负重后，重心偏离中线35mm 时，运动6m偏离轨迹20cm
左右；重心偏离中线65mm时，运动6m，偏离轨迹距离达到50cm左右。
所以重心应尽量分布在中心线上，最大偏离量
不得超过30mm（估计数字，供参考）。
4.重心前后偏影响
重心前偏，导致驱动轮上承受的正压力减小，这时机器人打滑更加容易，也更容易走偏。
同时万向轮上承受的正压力增大，导致运动状态改变时，需要的驱动里更大，也即两轮的转速差要更大，使整车的可控性变差。
所以重心要尽量靠近驱动轮，但是离驱动轮过近，机器人在启动时，前部会抬起，所以此时应在前后各布置一个万向轮。
实验时，重心离驱动轮轴85mm时，机器人打滑比较严重，启动时也更容易走偏。
重心离轴线75mm时，打滑减轻许多
重心离轴线60mm时，只有轻微打滑，运动性能明显改善。
所以设计时重心应分布在离驱动轮轴线60mm的范围内。
5.对称结构与非对称结构比较
采用非对称结构时，重心可调整的区域变小（主要针对自动机器人）。
实验总结：
实验机器人尺寸300x400，采用两个万向轮时，减小驱动轮轴线和万向轮间的距离，重心应分布在驱动轮轴线前45mm，
重心左右偏距应保证在35mm内，此时机器人走直和转弯的性能还可以接受。
采用一个万向轮时，重心应分布在驱动轮轴线前40mm到75mm之间，小于40mm，机器人在启动是前端会抬起，容易翻车
大于75mm机器人打滑严重，左右偏距比35mm略大。
采用前后两个万向轮时，重心分布可以在前后各75mm之间，这样可以扩大重心的分布范围，便于机构的设计，左右偏距
比35mm略大。
虽然左右偏距在上述范围内时，机器人的走直性能还可以，但是为了使机器人的运动性能左右，机器人的重心应尽可能的靠近中线。
当实际底盘尺寸增大时，上述数据可以适量增大。