機器人的底盤設計主要考慮底盤全向輪的布局、底盤大小和底盤懸掛的問 題。移動機器人采用四全向輪布局的方式,輪之前的夾角為 90°。接下來要確定底盤的大小,因為底盤大小是影響機器人穩定性的另一重要 因素。如果機器人的底盤太小,而機器人的重心又較高,那么在機器人加減速的過 程中很容易傾倒。確定底盤大小的基本要求是保證機器人在加減速的過程中不會 傾倒。
由于機器人采用了四個全向輪的底盤,在平面上很難保證四個點同時著地。 如果四個輪子不能同時著地或者接觸不好的話,就很容易出現輪子空轉或打滑的 現象,影響機器人的運動。因此,對于四輪機器人,懸掛設計是不可或缺的一部分。 在全方位移動機器人的設計中,主要考慮機器人在室內移動時要保證四輪同時著 地,而且,當處在不很平坦的地面時,輪子也能很好地與地面接觸。在這種要求下, 如果采用類似汽車上的軟懸掛的話,在機器人運行時就很容易出現前后左右晃動 的現象。因此,在平順運行時,機器人的底盤與懸掛最好能保持硬接觸。在懸掛結 構上,為方便起見.采用了直上直下的懸掛方式,如圖2-3-9所示。
懸掛設計最重要的是彈簧的選擇,簡化模型如
圖2 - 3 - 10所示。
在四個輪子平均著地的情況下,應當保證底盤板與驅動模塊機架接觸。此時
F=mg/8=68N (2-3-1)
設計要求△l=0.02m.
因 此 ,
k=F/△l=3437 N/m (2-3-2)
彈簧原長設計為14cm 。 查國標選得彈簧的外徑為20 mm,絲徑為2mm,螺距為5mm 的合適 要求 。
結構上,為穩妥起見,每個輪上采用兩個彈簧, 彈簧的 一端頂在懸掛座的下側,另 一端頂在驅動模 塊上,這樣,如果某個輪子上的壓力減小或者懸空
的話,彈簧伸長,使得該輪子能充分著地。底盤板在剛度要求許可的情況下,選用 了5cm 厚的6061鋁合金板材。
|