全向移动机器人结构分析

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,全向移动机器人结构分析,李财,IPC7,全向移动机器人结构分析李财IPC7,1,概述,随着科技的不断发展，人们对移动机器人的能力要求越来越高。自上世纪九十年代以来，人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发，以实现各种工作环境需求。,基于全方位轮的全向移动机构可以实现高精度定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动，具有一般的轮式机构无法取代的独特性能。,概述随着科技的不断发展，人们对移动机器人的能力要求越来越高。,2,模型图片,模型图片,3,三轮结构与四轮结构的比较分析,机械结构分析,1,运动学分析,2,动力学分析,3,实验数据分析,4,分析结论,5,三轮结构与四轮结构的比较分析机械结构分析1运动学分析2动力学,4,比较分析模型,三轮：1.944kg，电机30W，减速比5:1,四轮：2.340kg，电机30W，减速比5:1,比较分析模型,5,模型机械结构,x,y,坐标d车体轴心到轮子的距离,v0,v1,v2,v3轮子线速度w0,w1,w2,w3轮子角速度,f0,f1,f2,f3轮子的驱动力T0,T1,T2,T3轮子的转矩,v,vn车体线速度w车体角速度,Fv,Fvn车体延v,vn方向的驱动力T车体转矩,模型机械结构,6,运动学分析,速度公式：,运动学分析速度公式：,7,三轮结构运动学分析,三轮结构运动学分析,8,四轮结构运动学分析,四轮结构运动学分析,9,运动学分析比较,三论结构：,机械结构相对简单,质量较轻、成本较低,控制端口相对较少,单个电机速度算法相对复杂,速度和负载能力较差,分析比较,四轮结构：,机械结构相对复杂,质量较重、成本较高,控制端口要求较多,单个电机速度算法相对简单,速度和负载能力较强,运动学分析比较三论结构：分析比较四轮结构：,10,动力学分析,车体加速度计算公式：,F,Bv,F,Bvn,延v，vn方向的黏性摩擦力,F,cv,，F,cvn,延v，vn方向的库伦摩擦力,T,Cw,库伦阻矩,T,Bw,黏性阻矩,动力学分析车体加速度计算公式：,11,动力学分析,黏性阻力：库伦阻力：,动力学分析黏性阻力：库伦阻力：,12,动力学分析比较,动力学分析比较,13,实验数据分析,能耗,基本参数,灵敏度,运动学,控制,实验模型,实验数据分析能耗基本参数灵敏度运动学控制 实验模型,14,实验基本参数比较,三轮结构：,四轮结构：,电机电压与时间关系图,车体转矩与转速关系图,实验数据表,电机电压与时间关系图,车体转矩与转速关系图,实验数据表,实验基本参数比较三轮结构：电机电压与时间关系图车体转矩与转速,15,实验基本参数比较,实验基本参数比较,16,车体速度与加速度随时间变化（自由减速过程）,三轮结构：,四轮结构：,速度,加速度,速度,加速度,车体速度与加速度随时间变化（自由减速过程）三轮结构：速度加速,17,速度稳定性参数比较,三轮结构：,四轮结构：,数据比较：,速度稳定性参数比较三轮结构：,18,速度稳定性参数比较,图形比较（最大值越接近零点越精确）：,速度稳定性参数比较图形比较（最大值越接近零点越精确）：,19,运动特性比较,角度,角度,车体速率,车体速率,延红色虚线方向速率最大,运动特性比较角度角度车体速率车体速率延红色虚线方向速率最大,20,电能消耗比较,达到相同速率时不同前进角度驱动电流变化图：,电能消耗比较达到相同速率时不同前进角度驱动电流变化图：,21,最大速率比较,时间/t,速度,加速度,总电流,四轮,三轮,最大速率比较时间/t速度加速度总电流四轮三轮,22,总结,四轮结构在速度计算算法、车体角速度、车体转矩、运动速度、加速度、负载能力等方面都较三轮机构有一定优势,但是，四轮结构在成本、控制精度、能量消耗等方面却不如三轮结构,总结,23,Thank You!,Thank You,24,