移动机器人底盘驱动方式的比较研究

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。