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轮式底座的设计结构优化

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:轮式底座结构部分如图3-21所示,主要由轮式行走机构和臀部舵机组成。图3-21轮式底座结构(见彩插)由于物体的静摩擦力大于动摩擦力,故这里只对新型机器鼠行走前的静摩擦力进行分析。表3-4车轮直流电机主要参数与技术指标由于头部、前肢与腰部为串联连接,故可分别计算转矩,并进行合成,计算公式如下:式中,lh、lf、lw分别为头部质心、前肢质心、腰部质心到臀部舵机轴的距离,其取值分别为125 mm、105 mm、50 mm。

轮式底座的设计结构优化

轮式底座结构部分如图3-21所示,主要由轮式行走机构和臀部舵机组成。轮式行走机构采用同步带传动方式实现新型机器鼠的行走运动,具体为由两个直流减速电机分别驱动同步带轮带动两个橡胶车轮转动。为了使行驶平稳,底座后部采用两个嵌入底座的球体进行支撑。臀部机构由舵机直接驱动,通过连接结构与腰部机构连接。

图3-21 轮式底座结构(见彩插)

由于物体的静摩擦力大于动摩擦力,故这里只对新型机器鼠行走前的静摩擦力进行分析。摩擦力计算公式为

其中,新型机器鼠总质量m=293.4 g,g=9.8 m/s2,车轮材料为橡胶,经查表可知橡胶轮与水泥地面摩擦系数为0.3,鉴于新型机器鼠的运动环境较好,这里摩擦系数μ=0.2。通过计算Fwf=0.574 N,因而所需电机转矩可根据下式计算:

其中,轮式机器鼠车轮半径r=10 mm,通过计算可知电机所需力矩为5.74 mN·m。

通过查阅Maxon公司的选型手册,选用其RE10+MR 256 CPT+GP10A 16∶1(电机+编码器+减速器直流电机组件,其主要参数与技术指标如表3-4所示。(www.xing528.com)

表3-4 车轮直流电机主要参数与技术指标

由于头部、前肢与腰部为串联连接,故可分别计算转矩,并进行合成,计算公式如下:

式中,lh、lf、lw分别为头部质心、前肢质心、腰部质心到臀部舵机轴的距离,其取值分别为125 mm、105 mm、50 mm。

通过计算可得,舵机所需力矩应不小于119.8 mN·m。考虑摩擦等因素的影响,对上述结果乘以一个补偿系数(取2.5),可得舵机所需力矩不小于299.5 mN·m。

通过查阅KST公司的选型手册,选用其MS325型舵机,其主要参数与技术指标如表3-5所示。

表3-5 臀部舵机主要参数与技术指标

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