毕业论文移动版

    依据表2-2，6种分布方式中只有3a、3b、3d的秩满足，底盘能够完成全向移动。3c、3e、3f结构形式的矩阵并不符合的要求，因而不能实现全向移动。3a的分布方式中，当4个轮子为正方形分布同时偏置角为45°时，移动底盘不能实现原地旋转，存在局限性。3d虽然能实现全向运动，但沿x,y方向运动时两个轮子处于滑动摩擦状态，降低了系统的整体驱动效果。

    据上所述，只有3b在满足全向运动的条件上同时具备良好的驱动效果。

    根据前面推导的Mecanum轮的速度与底盘中心映射关系建立运动学模型

令,i=1,2,3,4                        （2-8）

,根据2。2。1。2小节的式（2-4）～（2-6）即可得出

                           （2-9）

全向移动底盘的逆运动方程为

                      （2-10）

        （2-11）

2。3  全向移动底盘的底盘机构设计

2。3。1  底盘结构设计

底盘的总体结构分为两个方案。

设计方案一如图2-6所示，其机械结构的构成包括：4-Mecanum轮轮系、底盘钢板、传动和驱动系统、电池与控制电路安装区等。该方案四轮独立驱动并以矩形底盘框架（一块钢板）作为连接。其减速器与电机分布在Mecanum轮的轴线上，驱动与传动机构分别为直流伺服电机、行星减速器，之间依靠联轴器连接。控制系统安装区（电路板与传感器等）和电池安装区（锂电池）安装分布在钢板框架的间位置上。文献综述

图2-6  底盘总体结构方案一

图2-7  底盘总体结构方案二

方案二的总体结构包括：控制电路与电池安装区、悬架、底盘框架、减震器、Mecanum轮、驱动系统与传动系统等。方案二中的底盘框架是由角钢焊接而成，电机采用铅蓄电池，控制板的供电则由锂电池负责，两者安装在框架中部。驱动模块采用的是直流无刷电机，通过涡轮涡杆减速器将转矩传输到对应的Mecanum轮，减震机构则由弹簧减震器和悬臂构成，悬臂通过轴承座与底盘框架相连。

方案一和方案二相比。方案一的优点是构造相对简单，同时重心也比较低。缺点是底盘框架与地面距离较小容易与地面上的障碍物发生碰撞，容易受到路面不平的状况所带来的影响，因此运动的平稳性与精确度较差。同时，Mecanum轮、减速器、电机的轴线都位于一条直线上，这会使得底盘的占地面积较大，影响其在狭窄空间中的运动。

方案二虽然结构相对复杂，但其中的减震机构可以避免路面不平所带来的问题。因为Mecanum轮的运动特性，底盘只能在平地上运动，若要实现全方位运动必须保证4个Mecanum轮精确地按照指令运动。采用悬架把四个Mecanum轮安装在底盘上同时分别安装减震器则可以有效地避免路面不平这种情况所带来的误差，增强移动底盘运行的平稳性和精确度。

综上所述，方案二的设计结构更为合理。虽然方案二的结构相对复杂，但从总体上看，它所能实现的功能更为齐全，不仅如此，方案二的框架能更合理的协调各模块的安装和空间尺寸的分配，使得维修更为方便。故本课题选用方案二来作为全方位移动底盘的机械结构的总体方案。 (责任编辑：qin)