带机械臂的全方位轮式机器人设计+CAD图纸(5)
图2.6 转向部分示意图 图2.7 转向部分结构图
（1）减速装置
减速装置不但可以减少转速，增大扭矩，还可以起到很好地保护作用，这里采用了蜗轮蜗杆减速器。它是连接转向电机和转轴的桥梁。具体结构如图2.8所示。
图2.8蜗轮蜗杆减速器结构图
（3）转向电机轴和蜗轮蜗杆减速器的联接
两轴的连接一般选用联轴器。联轴器主要用来联接轴与轴(或联接轴与其它回转件)以传递运动和转矩,有时也用作安全装置。本文中选用标准的凸缘联轴器,由所要连接的两轴径大小确定选取一个联轴器。
由于轴仅受到转矩的作用,而轴向力很小，所以两轴都采用平键来周向固定,以达到固定和连接两轴的目的。其结构如图2.9所示。
图2.9 凸缘联轴器结构图
（4）转向驱动电机与车体的联接
当转向轴与车体构成转动副以后，只需要用转向电机通过蜗轮蜗杆减速器来驱动转向轴即可实现车轮的转向。将电机固定在车体上需要一个连接件，连接件设计如图2.10所示。
图2.10 转向电机固定架结构图
（5）蜗轮蜗杆减速器输出轴与转向轴的连接
蜗轮蜗杆减速器输出轴与转向轴之间必须加一个连接装置来克服相对较大的轴向力和径向力，专门设计了一个有很多滚珠和轴承构成的连接装置，能够满足克服轴向力和径向力的同时，保证了较小的摩擦力损耗。装置具体结构如图2.11所示。
图2.11 连接装置结构图
至此，整个全方位移动机构机械本体设计完毕。
2.3.3 电机的选型与计算
a.电机性能的比较
在机器人的驱动器一般采用以下几种电机：直流电机、步进电机和舵机。几种电机有关参数进行如表 2.1 所示。
表2.1 几种电机比较
电机类型 优 点 缺 点
直流电机 容易购买型号多
功率大
接口简单 转速太快，需减速器
电流较大
较难与车轮装配
价格较贵
控制复杂（PWM）
步进电机 精确的速度控制
型号多样
适合室内机器人的速度
接口简单
价格便宜 功率与自重比小
电流通常较大
外形体积大
较难与车轮装配，负载能力低
功率小
舵 机 内部带有齿轮减速器
型号多样
适合室内机器人的速度
接口简单
功率中等
价格便宜
负载能力低
速度调节的范围小
（1） 舵机
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。
舵机的工作原理：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就像我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。
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