正确答案
答:行走机构是移动式机器人的重要执行部件,它由行走的驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成。它一方面支承机器人的机身、手臂,另一方面还根据工作任务的要求,带动机器人在广阔的空间内运动。
行走机构按其结构可以分为以下几类:
(1) 车轮式
车轮式机器人动作稳定,操作也简单,在无人工厂中,常常用来搬运零部件或其他工 作,它最适合平地行走。普通的轮式机器人按照轮数分类,有三轮车、四轮车等。三轮车主要 是两轮驱动,一轮自位,驱动方式又有左右轮独立驱动和通过差动齿轮驱动。四轮车的驱动机构和运动,基本上与三轮车差不多,也有独立驱动和差动驱动之分,另两个自位轮可以 前后安装,或并排安装(如汽车方式)。普通车轮式机器人具有运动平稳、操作简单的优点, 但是在转向时候需要整车转动,占用比较大的运动空间,如果工作区域比较小的时候就限 制了机器人的使用。
在车轮式移动机器人中,还有一类特殊的全方位式车轮。全方位式车轮具有平面运动的
全部三个自由度,理论上可以在任何角度以任何速度在机器人所处平面上运动,有效地避免了普通车轮不能侧向运动带来的非完整性约束,适合于工作在空间狭窄有限、对机器人的机动性要求较高的场合。其中最具代表性的是由瑞典麦克纳姆公司提出的麦克纳姆轮。麦克纳姆轮结构紧凑、运动灵活,是很成功的一种全方位式车轮,通过轮子的组合,可以实现机构的全方位移动功能。但是,由于麦克纳姆轮的滚轮是斜向分布,轮子受力方向与轮子前进方向不一致,轮缘上的滚轮受力不好,轴向受力很大,所以滚轮很容易损坏,并且轮子正常运动时滚轮一般有滑动而并非纯滚动,容易磨损,且运动时机构效率不高,承载能力不强,移动轨迹的精确性也不高。因此国内外相关的研究机构对其进行了一系列改进,设计出了应用于不同场合的全方位式车轮。按照轮子的个数,全方位移动式机器人主要有三轮式和四轮式,从结构上来讲,三轮式稳定性相对较好,由于比四轮机构少一个电动机及其相应
配套设备,三轮式更显得紧凑一些,也更经济一些,但控制起来较由四轮组成的全方位移动式机器人要困难一些。
(2) 履带式
履带式也称为无限轨道方式,其最大特征是将圆环状的无限轨道履带卷绕在多个车轮上,使车轮不直接与路面接触,因此支撑面积大,接地比压小,可以在有些凹凸的地面上行走,可以跨越障碍物,能爬梯度不太高的台阶。它的缺点是由于没有自位轮,没有转向机构,要转弯只能靠左右两个履带的速度差,所以不仅在横向,而且在前进方向也会产Th滑动,转弯阻力大,不能准确地确定回转半径等。
(3) 足式
车轮式和履带式移动机器人由于其优越的平稳性能,在人类Th活和Th产中得到了广泛的应用,但是对于一些诸如山岳地带和凹凸不平的环境,车轮式和履带式机器人有时就无能为力。足式机器人具有更好的机动性,可以跨越较大障碍及通过松软地面。由于其立足点离散,可以通过控制算法在地面上选择最优的支撑点,因此能耗也较少。在地形复杂的林场、采石场和矿山以及节能要求高的水下资源开发、战地侦察、警戒等应用领域,足式机器人具有更明显的优势。按照足的个数有 2 足、4 足、6 足等,具有 3 足以上的称为多足机器人。
试题解析