麥克納姆輪平臺(tái)因其優(yōu)異的機(jī)動(dòng)性而備受關(guān)注,本文深入分析麥克納姆輪的運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其麥輪平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況,先后分析麥輪平臺(tái)的6種運(yùn)動(dòng)模式及其內(nèi)在運(yùn)動(dòng)規(guī)律;并采用速度分解的方法,詳細(xì)分析了電機(jī)轉(zhuǎn)速-麥輪實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度-麥輪平臺(tái)中心點(diǎn)速度之間的關(guān)系,給出完整的物理分析及數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,構(gòu)建麥輪平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;最后從速度空間、運(yùn)動(dòng)效率等方面分析麥輪平臺(tái)的適用場(chǎng)景。
從運(yùn)動(dòng)空間分類(lèi),輪式移動(dòng)機(jī)器人可分為非全向移動(dòng)類(lèi)型和全向移動(dòng)類(lèi)型。在之前的系列文章中已經(jīng)介紹了兩輪差速機(jī)器人、car-like robot、四輪驅(qū)動(dòng)(SSMR)機(jī)器人及履帶式機(jī)器人,這都屬于非全向(差速驅(qū)動(dòng))移動(dòng)機(jī)器人的范疇,而本文將介紹全向移動(dòng)機(jī)器人中的一款——基于麥克納姆輪的全向移動(dòng)機(jī)器人(下文簡(jiǎn)稱(chēng)為麥輪平臺(tái))。
麥克納姆輪(下文簡(jiǎn)稱(chēng)麥輪)在生活中并不常見(jiàn),多被應(yīng)用于科研教學(xué)、機(jī)器人競(jìng)賽等場(chǎng)景,其運(yùn)動(dòng)模式非常炫酷,包括前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)及其組合等多種運(yùn)動(dòng)方式。由此諸多DIYer常制作麥輪平臺(tái),并遙控操縱麥輪平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
麥輪平臺(tái)就是由四個(gè)麥克納姆輪按照一定規(guī)律排布組成的移動(dòng)平臺(tái),麥輪平臺(tái)能夠全向移動(dòng)主要依賴(lài)于具有特殊構(gòu)型的麥輪(由輪轂和輥?zhàn)咏M成,見(jiàn)圖 1.2(a)),而最大的亮點(diǎn)是麥輪能夠斜向運(yùn)動(dòng)。(重點(diǎn):關(guān)于麥輪構(gòu)型、受力及速度的分析見(jiàn)文章《麥克納姆輪運(yùn)動(dòng)特性分析》)
麥輪平臺(tái)的全向移動(dòng)效果是通過(guò)四個(gè)麥克納姆輪協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到的,而全向輪移動(dòng)平臺(tái)與之類(lèi)似,也通過(guò)三或四個(gè)全向輪協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)的
分析了全向輪平臺(tái)3種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)模式的規(guī)律及機(jī)理,逐步詳細(xì)剖析了全向輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中CENTER點(diǎn)速度與全向輪實(shí)際速度,指出全向輪平臺(tái)全向特性的優(yōu)勢(shì)及其主要應(yīng)用場(chǎng)景
輪式機(jī)器人底盤(pán)原理圖將四輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化等效處理為兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型,分析了SSMR獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)特性
全向移動(dòng)機(jī)器人有三個(gè)自由度,意味著可以在平面內(nèi)做出任意方向平移同時(shí)自旋的動(dòng)作,機(jī)器人逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,角速度w為正,反之為負(fù)
4類(lèi)機(jī)器人底盤(pán)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃算法是圖規(guī)劃算法,空間采樣算法,曲線(xiàn)插值擬合算法和仿生智能算法,曲線(xiàn)插值擬合算法正好與之配合生成連續(xù)性好的軌跡曲線(xiàn)
底盤(pán)性能包括具體導(dǎo)航方式,尺寸大小等;定位精度要求,工作時(shí)長(zhǎng)等;越障和避障能力機(jī)器人底盤(pán)性能中的核心性能,關(guān)乎到后期機(jī)器人的行走姿態(tài)和工作效率
創(chuàng)澤方舟機(jī)器人底盤(pán)擁有強(qiáng)大的識(shí)別感知與分析判斷能力,利用激光雷達(dá)+超聲波雙重導(dǎo)航方式讓定位與導(dǎo)航更加精準(zhǔn),穩(wěn)定性更強(qiáng),覆蓋每一個(gè)角落
運(yùn)動(dòng)底盤(pán)是移動(dòng)機(jī)器人的重要組成部分,完整的stm32主控硬件包括:帶霍爾編碼器的直流減速電機(jī),電機(jī)驅(qū)動(dòng),stm32單片機(jī)開(kāi)發(fā)板等配
創(chuàng)澤輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)應(yīng)對(duì)不同高度靜止移動(dòng)障礙物,多種移動(dòng)策略,針對(duì)不同移動(dòng)需求應(yīng)對(duì)不同移動(dòng)場(chǎng)景,精度可以保持在5cm,6°內(nèi),規(guī)劃路徑0.08s
創(chuàng)澤機(jī)器人底盤(pán)來(lái)其融合了激光雷達(dá),深度攝像頭,超聲波及防跌落等多個(gè)傳感器,并結(jié)合了自主研發(fā)的高性能SLAM算法,做到自主路徑規(guī)劃及障礙物規(guī)避等功能
創(chuàng)澤圓形底盤(pán)水滴系列直徑505mm高280mm,過(guò)坎能力18mm,爬坡角度10度,旋轉(zhuǎn)半徑 252.5mm,差速驅(qū)動(dòng)+主動(dòng)懸掛 200W輪轂伺服電機(jī)*2
國(guó)內(nèi)外的機(jī)器人品牌公司有:創(chuàng)澤 Omron Adept Clearpath Robotics Rover Robotics OpiFlex Stanley 靈機(jī)器人 仙工智能 思嵐科技 博眾機(jī)器人 國(guó)辰 洛必德