导游机器人轮式行走系统设计+文献综述(4)
优尔轮移动系统在实际生活中比较少见，下图2.4中列举出的是常用的两种优尔轮移动机构[11]。这里不作详细的论述。
图2.4 两种常用的优尔轮移动机构
通过对上述的各种形式的移动机构的讨论，结合导游机器人实际的工作情况和工作需要，参考各种机器人的控制要求和设计难度，本文中决定采用三轮移动机构。同时考虑到展馆内的客观条件，可能会面临人群拥挤以及各种微小障碍的情况，对现有的三轮移动机构做一定的改动，采用一轮驱动，一轮控制转向，一轮作辅助轮的设计方式。相比较于上文中提及的几种三轮移动机构，这种机构设计方式解决了辅助轮控制转向时容易因各种微小阻力而无规则变向导致的不易控制问题，也避免了使用差速器的复杂结构设计，相比较于上图2.3中的三种三轮移动机构，在控制，设计，安装等方面都有不小的优势。
3 移动机器人轮式行走机构设计
3.1 底盘布局设计
底盘是机器人的主体，在底盘的设计中，必须在满足强度和尺寸要求的前提下，考虑到电器部分的安装布局，而且要留有一定的余量。所以机器人底盘的基本布局设计十分重要，它基本决定了底盘的具体尺寸。
底盘材料主要使用钢板，根据之前的设计要求，钢板的尺寸应当≤450×500mm，同时考虑到用以场馆内，长方形的底盘容易发生磕碰，所以在使用钢板应注意切出圆角，防止尖锐端发生磕碰。同时，设计中将使用24V的蓄电池给机器人的驱动电机以及转向电机供电，所以在设计时应注意给蓄电池预留空间。此外，机器人行走主要依靠传感器对地面的标志进行寻迹，所以在底盘上应该留有传感器的安装位置，同时需要注意其余的零部件不会干扰到传感器的正常工作。
由于机器人是独立运动的，不便于拖着线缆，因而必须具备自己独立能源。预计使用24V的直流电池。一般情况下，24V的电池重量较大，所以预留中间部分用以安装电池。具体位置在整体安装完成后，根据机器人底盘整体的重量分布来具体确定，以达到配平底盘整个重量平衡的目的。
一般情况下，机器人在行进过程中主要依靠寻迹传感器对地面标志线的寻迹来确定自己的运动轨迹。故一般情况下正常使用的寻迹传感器都是光电传感器，这就要求在设计底盘布局的时候应当要注意到光电传感器的安装位置，一是不能被其余的零部件遮挡而影响到寻迹的准确性，二是安装位置要能够感应到前方的标志线。所以在这里选择将光电传感器安装在驱动轮两侧的开阔地带，这部分能保证传感器正常工作，也能保证寻迹的精确性[11]。
初步的底盘布置的设计如下图3.1所示。
图3.1 初步底盘布局设计
3.2 驱动系统结构设计
3.2.1 驱动轮传动方案的选择
一般情况下，电机轴的轴径远远小于所选定的轮子的直径，不合适使用直流伺服电机直接驱动轮子运动，所以在驱动轮的设计方案中，驱动轮与直流伺服电机之间需要一个传动机构。
在这样的情况下，通常考虑带传动，链传动，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动这几种传动方式。针对设计的传动效率，传动比的稳定性，空间安排，可靠性这几个方面进行筛选，最终确定在电机与驱动轮之间选取齿轮传动。齿轮传动相较于同类的带传动，链传动有以下的优点：
（1）传动效率高 在常见的机械传动中，齿轮传动的效率是最高的。一级圆柱齿轮传动在正常润滑条件下的工作效率可以达到99%以上。
（2）传功比恒定 齿轮传动具有不变的数案件传动比。
（3）结构紧凑 在同样的工作条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸大大小于皮带传动和链传动多需要的空间。