全向移动式家用服务机器人全向移动机构设计与运动控制(5)
（3） 完成控制电机正常运动的软件程序。
2.2.2 全向移动机构总体功能设计方案
根据整体设计要求制定了如下功能设计方案：
本文中全向式移动机构的总体功能设计方案如图2.3所示。为保持整体移动部分的稳定性，整个全向式移动机构由三个相同的轮系组成，每个轮系由一个单片机完成机构控制。轮系的转向由转向电机完成，前后、左右的滚动由驱动电机完成。
整个全向式移动机构由主控制器对单片机发送各电机转角及转速的指令完成其自身的运动。三个轮系同时工作，通过三个角度之间的互补和配合，完成在平面到任意位置的移动。
设计中力求：机构简单；控制简单；成本较低；各部件之间的相互运动比较灵活；整体的机构比较便于拆卸，方便检修。
图2.3 全向移动机构总体功能设计方案图
2.2.3 全向移动机构机械设计方案
图2.4 移动轮系机械设计方案图
前文中已经提到了各种全向移动机构的研究现状及其优缺点，在此为了提高全向移动机构的负载能力，以及保持较高的地面适应性，我们选择以全轮偏转式全向移动机构作为参考进行全向移动机构设计。
移动轮系机械设计部分方案见图2.4，图中1为主动齿轮；2为转向电机；3为转动轮；4为驱动电机；5为U型板；6为花键轴；7为被动齿轮。
其中花键轴6与U型板5固性连接，U型板用来固定电机。花键轴6能够将被动齿轮7上的动力传递给U型板5。
其转向方式为：转向通过转向电机2带动主动齿轮1，主动齿轮1与被动齿轮7进行啮合后将动力传给花键轴6后传递给U型板5，从而带动转动轮整体进行竖直方向的转动。轮子3转动由驱动电机4带动。
如2.2.2中提到的，我们的全向移动机构采用了三组移动轮系。三角形布置在日常生活中广泛运用，其具有以下优点：稳定性强、自平衡性强、结构强度较高以及结构紧凑。因此在此我们选择轮系布置采用 等分三角布置，其布置方式如图2.5所示。
图2.5 轮系布置图
2.2.4 全向移动机构电路设计方案
图2.6 全向移动机构电路设计方案图
全向移动机构电路设计方案图见图2.6，由图中可以看到，主控制器与单片机采用串口通信。单片机将控制电机的信号通过I/O口与控制器以及电机连接，进行运动控制。
3 全向移动机构机械设计
本章主要进行全向移动机构的机械设计。包括电机选型并对主要受力结构件（矩形花键轴、U型板、套筒、安装底板）进行结构设计与三文建模，得出整个全向移动机构的三文模型。