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全方位轮式AGV(移动机器人 )
2016-04-16 07:12:42  来源: 华中大Robocon机器人队
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为什么我们地盘能够横着走?为什么这种轮子的结构这么复杂?下面我们来一探究竟吧!


底盘AGV小车之所以能够向前运动,自然和摩擦力脱不了干系。全向轮和麦克纳姆轮也是。


如图:全向轮

2.jpg


全向轮中,小直径的滚子周布在大直径的圆盘上。小滚子中间穿过的是轴承以及固定的轴保证小滚子可以很顺滑的滚动。



那么问题来了,这样的一种奇葩的轮子是怎样跑的呢?


问题的关键在于,由这种轮子组成的小车,必须保证每个轮子都有单独的动力。也就是,每个轮子都要有电机驱动,并且每个电机的输出都是要可控的。像这样:


3.jpg



我们对轮子进行受力分析:


小滚子的周向,也就是图中的电机方向,是可以很顺滑的滑动的。这个方向是没有摩檫力的(或者说非常小)。小滚子的母线方向,因为收到卡位的约束,这个方向可以与地面作用产生摩擦力。


4.png

对于我们常规的四轮底盘,我拿左上角的轮子为例:


这个轮子可以有摩擦力,摩擦力会沿轮子小滚子的母线方向,如黄色箭头所示。

这个轮在侧向上可以顺滑滚动,因此可以在侧向上产生速度。如空心箭头所示。




于是所有的运动就开始出现了:

5.png


这种情况下,两个轮子有力,在另外两个轮子侧产生滑动,于是小车沿对角线方向走。


这种情况下,小车往前运动。


6.png



你想往哪个方向运动,把这个速度分解到每个轮子该有的速度,加以控制轮子的执行,于是小车就能往任意方向跑啦!


上面讲解的是全向轮的运动分解,同样的,麦克纳姆轮的运动分解也很类似。只不过麦克纳姆轮的速度方向与力的方向并不是九十度,而是四十五度。运动公式的推导几乎一样~!


那么,麦克纳姆轮和全向轮有什么区别呢?



6.jpg   8.jpg



我们可以发现:麦克纳姆轮的AGV小车更像一台车,而全向轮则有点另类。


此外,在运动效率上也有不同哦,小伙伴们可以想想为什么不同?