图1-3 远程控制系统模型图

第二章 远程监控控制系统总体设计

2。1 全向移动机器人小车机械结构介绍

全向移动机器人是能够进行前后移动、左右移动和零半径原地旋转三个独立自由度的移动机器人。因其原地旋转和横向原地零转动半径，适合应用于在空间比较狭小的地方或对机器人自身的机动性要求高的场合。Mecanum轮是整个机械机构的核心，是实现全向运动的前提。基于Mecanum轮技术能实现前后移动、横向侧移、原地旋转及其组合运动，可以在较为狭窄的工作环境或室内等平地灵活的移动，提高了空间利用率和运输效率。全向移动平台的框架主要作为整个搬运机器人的连接框架，除了连接四个Macenum轮外，还必须承受机械手与运载物体的重量，必须有足够的强度与刚度，从而保证全向移动底盘的承受载荷的能力。

Mecanum轮全向移动平台总体结构设计方案如图2-1所示。为了使移动平台能够平稳地运行，且支撑结构稳定，一般采用矩形的四轮轮组布局结构，类似汽车的轮组结构形式。但因为Mecanum轮结构特殊性，轮子可以安装在与行走方向垂直的方向[7]。该方案的总体结构包括：控制系统与电池安装区、驱动与传动机构、底盘框架、减震机构、Mecanum轮等。底盘框架是由角钢焊接而成，电机采用铅蓄电池供电，控制板供电则由锂电池供电，两者安装在框架中部。驱动模块采用的是直流减速电机，减震机构由弹簧减震器和悬臂组成，以悬挂的形式与底盘框架相连。

图2-1 全向移动平台总体结构设计

全向移动底盘除了要承受自身重量外，还必须承载机械手和运载物体的重量，因此必须要具有一定的承载能力，在实现其基本功能的前提下，保证良好的运动性能，要尽量做到结构简单，性能可靠，操作简单，维修方便。具体要求如下：

1) 结构合理紧凑，总体大小合适

控制全向移动底盘的总体大小，使其能在室内或狭小的工作空间能灵活的运动，发挥应有的移动特性和运动能力。同时也要保证由足够的空间用于零件的安装（蓄电池和控制系统），使得各个零件和模块之间相互协调配合。除此之外，全向移动平台的重心不易过高，防止当运载物体在平台边缘所引起重心偏移，使得平台发生倾倒和侧翻。降低平台重心还能提高运动的平稳性和运行轨迹的精确性。

2) 保证全向移动平台的框架的强度与刚度

全向移动平台的框架主要作为整个移动机器人的连接框架，除了连接的Mecanum轮外，还必须承受机械手与运载物体的重量，必须有足够的强度与刚度，从而保证全向移动底盘的承受载荷的能力。除此之外，还应采用较轻的材料来减少自身重量，提高它的运动性能与稳定性。

3) 控制加工成本，减少不必要的加工

除了保证平台的功能齐全和可靠外，还要保证其可加工性。在设计过程中尽量采用标准件或能从市场采购的零件、材料成品，减少自己加工设计所带来的不必要的成本与加工，尽量采用模块化设计，大大节省设计成本与装配加工时间，同时也简化了移动平台的维护和改进。

2。1。1底盘机械结构

    1）Mecanum轮全向轮系

整个轮系包括Mecanum全向轮、电机、轴承等多个零部件。由于直流减速电机的整体形状是矩形的，依靠两块钢板及四个紧固螺钉实现电机的精确定位。轮轴两端和两个轴套配合安装，轴承又和轮架两端配合安装，这样可实现轮轴和轮架的组合。

    2）减震系统

Mecanum轮以悬架的形式与底盘相连结，在四个独立悬架与底盘之间安装减震机构可以提高运动的稳定性。在运动的过程中由于地面的凹陷可能会出现一个轮子悬空打滑，从而引起运动轨迹的偏差，而当地面凸起是这会给轮子带来较大的冲击，通过减震机构则可以减少这些现象引起的误差。