关键词:
减速器的设计有两种考虑。一种是购买合适的减速器直接与电机装配在一起,因为购买的减速器精度好,传动效率高,但是给空间布局增加了难度;另外一种是自己设计减速器,将减速齿轮塞在车轮内,如图7所示,可以节省空间,但是齿轮精度不好,因此传动效率不高,容易产生噪声。
减速比(l)的设计可以采用以下公式:
其中Vmax为设计的机器人最高速度;D为车轮直径;n为电机转速(rps);l为减速比。
车轮的轮距(x)也是重要参数,机器人原地旋转的角度(θ1)与电机转角(θ2)之间的关系为:

1.3三轮机器人
两轮车的运动轨迹可以归结为直线和圆弧,因此两轮车的轨迹规划复杂,而三轮车有三个主动轮,对于三个参数(x,y,θ)是完整约束,从一点到另外一点可以直线运动,并且能够在行进中转向,轨迹可以归结为折线。三轮车的这一优良运动特性使得两轮车相形见绌。图1(b)中的机器人即为三轮车。图8为三轮万向运动的原理图。

Muir和Neuman[1]提出了基于坐标变换的轮式机器人运动学建模系统方法。对于三轮机器人(见图9)。
OXYw坐标系中的反运动学方程:


上面的笛卡尔系的动力学方程是在OXYw坐标系,需要变换到OXYw坐标系中:

OXYm坐标系中平台的反运动学方程:


因此,给定要求三轮机器人的x,y方向的速度Vx,Vy,则可利用上述公式得出三个轮子的速度,进而可以控制电机达到这个速度,来实现机器人的万向移动。
实现三轮万向移动的关键在于轮子的设计。万向车轮基本构造是大轮的边缘套有侧向小轮,这样,机器人在侧向移动的时候不会产生阻碍作用。
