0 引言

    在平面上可以實(shí)現(xiàn)前后、左右和自轉(zhuǎn)3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人稱為全方位移動(dòng)機(jī)器人^[1]。由于其輪系直接影響機(jī)器人移動(dòng)的靈活度、效率和平穩(wěn)性，因此多年來輪系的優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是全方位移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一^[2]。

    針對(duì)自主設(shè)計(jì)的舊式全方位輪在載人時(shí)行進(jìn)阻力較大的問題，本文從材料選用和安裝方式兩個(gè)方面優(yōu)化設(shè)計(jì)全方位輪系，進(jìn)而改善全方位移動(dòng)載人機(jī)器人的移動(dòng)效率、穩(wěn)定性和平順性，對(duì)全方位移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃研究有一定的實(shí)際意義。

1 全方位輪系的新設(shè)計(jì)

    全方位輪包括輪轂和從動(dòng)輪，該輪轂的外圓周處均勻開設(shè)有數(shù)個(gè)輪轂齒，每兩個(gè)輪轂齒之間裝設(shè)有一從動(dòng)輪，該從動(dòng)輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向垂直。這個(gè)由大輪邊緣套小輪組成的復(fù)合輪子結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)身在不轉(zhuǎn)向的情況下進(jìn)行各個(gè)方向的直線或曲線運(yùn)動(dòng)。需要轉(zhuǎn)向時(shí)也很靈活，且原地轉(zhuǎn)向無轉(zhuǎn)向半徑限制，可以使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更加靈敏。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中，輪上的各個(gè)小輪一般均處于純滾動(dòng)狀態(tài)，不易磨損，小輪軸的受力情況也較好，對(duì)各個(gè)輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速控制得當(dāng)，即可實(shí)現(xiàn)精確定位和軌跡跟蹤^[3]。

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作者信息:

范  晶，吳  暉

(中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所，北京100083)