发布时间 : 星期六 文章可移动式机器人结构设计毕业论文更新完毕开始阅读
螺母如图2.10
图 2.10
2.4机器人的装配 机器人装配图如图2.11
图 2.11
图中留出了电机和轮子的安装空间。 本章小结
本章主要是对机器人的结构和零件进行设计和加工，并且在没有安装电机的情况下完成基本装配图。
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第三章 移动机器人的移动原理
3.1轮式移动原理
轮式移动原理主要的为麦克纳姆轮的移动原理。
麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司的专利。这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法相力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小棍子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。
原理在2.1.3节进行了讲解，是通过每个轮子的配合使机器人可以超各个方向移动而不需要转弯的过程。 3.2 足式移动的原理
在很多场合下，光是轮式移动是不能满足要求的，比如一家大公司所有的楼层清扫工作，对于轮式结构并不能满足，它只能每次打扫一层然后需要人将它搬运到其他楼层才能继续打扫工作，在这个时候如果机器人能够自己爬上楼梯并对楼道进行打扫，这样就方便很多，所以在这里就需要足式移动。
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3.2.1四足机器人的平衡判据
机器人的稳定行走可通过静平衡步态和动平衡步态来实现。动平衡步态保持ZMP点平衡，可获得较高行走速度，但受环境影响，在未知环境容易失稳;静平衡步态则需要机器人的重心平衡，在低速行走、越障和爬楼梯时稳定性相对较好，实用性强。假定机器人右前腿编号为腿1，按逆时针顺序依次编为腿2, 3, 4，依据机器人4个足趾着地点划分为4个象限，如图1所示.若机器人重心位于象限1，则机器人移动不能迈质心所在象限的着地腿(腿1和腿2)，只能迈腿3或腿4，否则机器人将失稳.机器人的这种平衡通常用稳定裕度(stability margin)来衡量，对于四足机器人，静态稳定裕度等于机器人质心距离支撑二角形边界的最短距离，当质心位于支撑二角形内部时取值为正;质心落在支撑二角形外部则取值为负;该值越大则机器人越稳定。为了评价方便，通常用质心和支撑边界在前进方向的最小距离来衡量，如图3.1中S表述的量(前进方向向右)。
图3.1机器人静态稳定判据示意图
3.2.2四足机器人的静平衡步态研究
静平衡步态通常需要同时有3条以上的腿支撑(足底支撑面小时)，机器人单足在一个步态周期内有2个事件:抬腿和落腿，因为任
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意时刻有3条腿着地，所以在下一条腿事件产生之前，上一条腿的2个事件都己发生完毕.基于此，可将单足的两个事件同一化，则四足机器人的静平衡步态种类可仅考虑迈腿次序的组合，共计24种步态.所有这24种步态，由于具有不同的迈腿次序，所以步态周期内不同时刻的稳定裕度不同;目不同的迈腿次序对应不同的躯干重心调整量与次数;不同的重心调整方式还将影响一个步态周期内机器人的运动空间需求及躯干调整的陇调性。以直线前进为例，对比分析所有步态的各方面性能，据四足机器人特点作出如下理想化假设： (1)机器人向前行走时，4条腿沿着两侧的两条平行线前进; (2) 4条腿的绝对跨距Ψ相等;
(3)忽略机器人迈腿过程中由于腿的移动引起的机器人重心位臵的改变;
(4)由于机器人重量基本对称，因此当躯干前后调整时，近似认为机器人重心只在前后方向移动;
(5)定义一个简单的初始状态，此时机器人同侧两足之间距离相等。
基于上述假设，机器人初始落足点仅有图3.2所示的3种状态(前进方向向右)，图中，状态1可认定为状态3的特例(L2 =0），状态2与3落足点位臵对称，故可仅分析状态3。
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