带机械臂的全方位轮式机器人设计+CAD图纸(4)
任何一种机器都有动力机、传动装置和工作机组成。动力机是机器工作的能量来源，可以直接利用自然资源（也称为一次能源）或二次能源转换为机械能，如内燃机、气轮机、电动机、电动马达、水轮机等。工作机是机器的执行机构，用来实现机器的动力和运动能力，如机器人的末端执行器就是工作机。传动装置则是一种实现能量传递和兼有其它作用的装置。
2.3 全方位轮式移动机构的研制
在设计移动机器人本体时应遵循以下设计原则：
（1）总体结构应容易拆卸，便于平时的实验、调试和修理。
（2）应给机器人暂时未安装的传感器、功能元件等预留安装位置，以备将来功能改进与扩展。
对比绪论中各转向机构的优缺点，本文选用全方位轮式机构来设计。全方位轮式机器人的运动包括纵向、横向和自转三个自由度的运动 。车轮形移动机构的特征与其他移动机构相比车轮形移动机构有下列一些优点：能高速稳定的移动，能量利用率高，机构的控制简单，而且它可以能够借鉴日益完善的汽车技术和经验等。它的缺点是移动只限于平面。目前，需要机器人工作的场所，如果不考虑特殊环境和山地等自然环境，几乎都是人工建造的平地。所以在这个意义上 车轮形移动机构的利用价值可以说是非常高的。图 2.1 是全方位轮式移动机构的示意图。
轮式移动机构预期设计要求实现零半径回转，可调速，便于控制。车轮的旋转和转向是独立控制的，全方位移动机器人采用前后轮成对驱动来控制转向，以及控制每轮旋转来实现全方位移动 。
图2.1 全方位轮式移动机构示意图
2.3.1 移动机器人车轮旋转机构设计
在车轮旋转机构设计过程中，驱动电机选取步进电机。步进电机通过联轴器连接减速器,这里减速器采用蜗轮蜗杆减速器.然后蜗轮蜗杆减速器通过联轴器与轮子的轴相连。小车腿部通过深沟球轴承与车轮轴相连，这样可以减少摩擦阻力带来的能量损失。具体结构如图2.2、图2.3所示。
图2.2 旋转部分结构图 图2.3旋转部分示意图
（1）轴承由弹性挡圈和转向轴结构轴向定位；通过车轮轴外表面径向定位。此外,此处选用深沟球轴承作为支撑.深沟球轴承主要承载径向载荷,同时也可以承载小的轴向载荷。选用它就可以达到设计的要求,而且深沟球轴承经济性好,方便购买。而作为径向支撑,它主要避免了车轮对蜗轮蜗杆减速器输出轴产生弯矩。
（2）整个车轮分是带有轴径的车轮,而车轮轴径与车体支撑件以滚动摩擦的形式配合使用,并且作为车轮的轴向定位件。车轮最终的固定是通过外侧的螺钉来顶紧挡板实现的。具体结构如图2.4所示。
图2.4 车轮结构图
（3）整个旋转部分结构设计完成,但它必须与转向机构连接起来才能实现全方位移动。转向机构的设计中设计有转向轴,为了使转动部分和转向部分的转向轴连接以实现全方位运动,此处设计了旋转电机固定件。如图2.5所示。使用是采用两个配合来固定住旋转部分,通过两个螺栓的连接来实现和转向轴的连接,从而使转向机构和转动机构连为一体,最终实现全方位移动。
图2.5 固定件结构
至此，全方位移动机器人的车轮旋转机构设计完毕。
2.3.2 移动机器人转向机构设计
转向部分主要由转向轴、涡轮蜗杆减速器、凸缘联轴器、转向电机、转向电机固定架以及转向轴连接件组成。转向机构设计的基本路线是从上而下。如图2.6，图2.7所示。
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