全方位移动机器人四轮主动式

四主动轮式全方位移动机器人工作原理图如图2-30所示，载荷施加在车架1上，通过轮架传递到车轮上。2为前悬挂系统，3为后悬挂系统，4为前主动轮，5为后主动轮。在载荷增加或者地面不平的情况下，通过悬挂系统弹簧的伸缩调整轮子的高低。

图2-30　四主动轮式全方位移动机器人工作原理图

四主动轮式全方位移动机器人实物图和造型图如图2-31所示，该机器人可以承受400 kg的载荷，最大线速度为0.5 m/s，最大加速度为0.2 m/s2，最大爬坡角度为10°，可越过高5 cm的障碍，整体尺寸约为800（mm）×600（mm）×325（mm）。1为机器人遥控器，遥控器上的手柄可以控制机器人向各个方向行走；2为显示屏，可以通过显示器查看机器人的运行状况，并且可以设置机器人运行的参数，如速度、方向等；3为控制箱；4为充电电池；5为急停开关，遇到紧急情况时，可以通过急停开关迫使机器人停止运行；6为机器人底盘，槽钢通过连接板和螺栓连接在一起，机器人的其他部分固定在底盘的固定位置；7为弹簧，为悬挂系统的一部分；8为中间支撑形式的Mecanum轮，轮子的外径为270 mm；9为悬挂系统；10为电机的驱动器；11为直流无刷伺服电机。该机器人具有4个Mecanum轮，每个轮子均有电机驱动。成对角线布置的轮子结构相同，左右2个轮子的辊子和轮毂所成的角度不同。

图2-31　全方位移动机器人实物图和造型图

机器人悬挂系统如图2-32所示，悬挂系统通过连接件1和弹簧3与底盘相连。当地面不平时，悬挂系统可以绕着轴4向前转动，调整轮子的垂直高度，从而缓冲冲击和震动，维持机器人平稳。(www.xing528.com)

为了防止悬挂系统向后转动，在连接件1上安装定位轴2。Mecanum轮的轮毂与法兰5通过螺栓连接，法兰与电机10的输出轴相连，电机带动法兰转动，轮子同时转动。轴承6和内部的轴承的作用是使法兰5支撑在零件8中，并可自由转动。为了使法兰的定位更为稳定，8的宽度方向尺寸不够，所以添加零件7增加法兰的长度方向的定位长度。电机10通过电机法兰9连接在8上。弹簧用来缓冲震动的装置，利用弹簧的变形来吸收能量，而且弹簧可以起到复位的作用。

图2-32　机器人悬挂系统

图2-33　悬挂系统示意图

当悬挂系统和地面垂直时，如图2-33所示，即处于位置1时，系统处于死点位置，当路面较高时，悬挂系统不会向前旋转，车轮、悬挂系统带着底盘整体上移；当路面较低时，车轮与地面不能接触，和悬挂系统一起悬在底盘上，起不到减震的作用。所以需要给悬挂系统一个初始位置，即位置2，使其与垂直位置成15度角。在已知定位轴2半径的条件下，从图中可以计算出定位轴的安装位置。