行星輪式爬樓輪椅的驅(qū)動方案及運動仿真

2021-2-24 09:52

爬樓輪椅按照原理劃分為幾種，包括履帶式，行星輪式和腿足式等。主要分析了行星輪式爬樓輪椅的運動過程，指出了當(dāng)前爬樓輪椅存在的不足，并提出了一種采用同心軸達(dá)到不同驅(qū)動方式的驅(qū)動方案，可以使輪椅更穩(wěn)定地提升爬樓運動。使用CATLA軟件進行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及運動仿真模擬，驗證了設(shè)計方案的可行性。

? 研究人員對爬樓輪椅以及越障機構(gòu)的研究已經(jīng)有100多年，也先后提出了很多種方案，常見的有履帶式、行星輪式和腿足式。通常，履帶式輪椅體積龐大且由于原理上的缺陷，容易造成對樓梯臺階的損壞；腿足式通常也比較復(fù)雜，且控制系統(tǒng)繁瑣，行星輪式原理簡單，容易提升?，F(xiàn)在在行星輪式爬樓輪椅方面的研究已經(jīng)取得了不少的成果。對軌道式機械爬樓裝置進行了有益的探索。

智能機器人輪式行走齒輪箱驅(qū)動原理

協(xié)助AGV控制系統(tǒng)的完成（控制系統(tǒng)包括：地面（上位）控制系統(tǒng)及車載（下位）控制系統(tǒng)），其中，地面控制系統(tǒng)指 AGV系統(tǒng)的固定設(shè)備，主要負(fù)責(zé)任務(wù)分配，車輛調(diào)度，路徑（線）管理，交通管理，自動充電等功能；車載控制系統(tǒng) 在收到上位系統(tǒng)的指令后，負(fù)責(zé)AGV的導(dǎo)航計算，導(dǎo)引實現(xiàn)，車輛行走，裝卸操作等功能。

機器人輪式行走驅(qū)動部分采用直流電機和38mm行星齒輪箱組合，反對稱安裝方式。這種方式可以在使輪對同軸，提供較大動力（通常電機外形尺寸和功率成一定比例）的情況下，減輕減速機輸出軸受力點，大大縮短輪距，節(jié)約空間，以使機器人體積小型化。
由于采用這種安裝方式，電機的選擇就可比較廣泛，兆威用38mm金屬減速電機的作用可以提升扭矩，減小轉(zhuǎn)速，也可以利用之間的摩擦自鎖在需要停止時起到剎車作用，同時延長軸距以滿足輪對安裝需要。
舵輪采用電磁剎車，斷電抱死，也可手動釋放。

兩個驅(qū)動電機分別控制左后驅(qū)動輪和右后驅(qū)動輪，使機器人能夠更好的完成轉(zhuǎn)向任務(wù)，同時在裝置上安裝了超聲測距傳感器和紅外避障傳感器，使得機器人在行走時能夠發(fā)現(xiàn)前方的障礙物，提前轉(zhuǎn)向躲避，解決輪式移動機器人的拐彎躲避障礙物能力差的問題。基于現(xiàn)場試驗和理論分析，爬坡能力差主要是由于驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動力不足導(dǎo)致的。而導(dǎo)致驅(qū)動力不足的原因多是設(shè)計階段選用的直線導(dǎo)軌摩擦因數(shù)太過于理想化，為解決系統(tǒng)負(fù)載加大后，其導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)變化，我們的行星齒輪箱結(jié)構(gòu)擁有二級、三級、四級驅(qū)動變化可根據(jù)智能機器人的行走驅(qū)動馬達(dá)的設(shè)計需求更換減速比及調(diào)整齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速及力矩。