全向轮底盘机构设计及其模型搓圆成型

轮式移动机器人作为机器人学中的一个重要分支，在国民经济的各个领域得到了广泛应用。其中全方位移动机构因不存在非完整性约束，可向任意方向做直线运动而不需事先做旋转运动，在执行直线运动的同时能执行旋转运动，具有运动灵活、自由控制的优点。目前全方位移动机器人已在会展、家庭服务类机器人以及RoboCup、ABURobocon等赛事中得到广泛用。全方位移动机器人具有全方位运动能力的关键在于全方位轮系结构，其具有的大轮边缘套有小轮的机构能够避免普通轮系不能侧滑带来的非完整性运动限制从而实现全方位运动。研究的全方位机器人底盘以3个全向轮组成。实际使用中考虑到增加轮子的负载能力并使每个轮子更接近整圆而采用了两个全向轮并排使用。机器人底盘三维模型，三个全向轮运动轴心夹角按照120°进行设计。根据机器人运行工况假设底盘是刚体，底盘三个全向轮由独立的电机驱动。底盘运动信息主要通过两个编码器和一个陀螺仪获取。为适应底盘全方位移动的特点，编码器尾部连接一个小型全向轮，并将两个编码器的运动轴心成90°夹角布置。陀螺仪水平固定在底盘上（模型中未画出），检测机器人的角度信。全向轮底盘的定位模型与运动模型。目前全向轮底盘定位方式包括传感器定位，单码盘加陀螺仪定位等。传感器实时定位精度较低，无法满足定位要求；单码盘加陀螺仪定位精度较高，但理论上要求码盘安装在机器人的运动中心，机械安装误差对定位效果影响很大。使用的定位方式为正交码盘加陀螺仪定位，具有定位精度高、安装方便、支持全向行走的特点。

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