全向移动机器人设计：被动同心转向履带单元

"被动同心转向式多履带全向移动机器人的设计着重于实现全向移动功能，同时兼顾运行平稳和高载重能力。这种机器人采用四组被动同心转向结构的履带单元，每个单元由ST Nucleo-F446RE开发板控制，通过旋转电位器监测偏转角度，利用电机驱动器独立操控8个履带的运动。通过航位推测法对实验数据进行分析，验证了机器人在不同运动模式下的全向移动能力。" 在移动机器人领域，全向移动能力是提升其灵活性和应用场景的关键。传统的全向移动结构如麦克纳姆轮和连续切换轮虽然提供两自由度的移动，但可能存在振动、打滑等问题。而主动转向轮结构则需要复杂的转向机构，增加了能量损耗。为解决这些问题，文章提出了采用被动同心转向结构的履带式全向移动机器人。 被动同心转向结构的履带单元是该设计的核心，它无需主动转向机构，而是通过改变履带单元的相对位置来实现转向。每个履带单元通过角接触轴承安装在机器人主体下方，确保在转向过程中能够平滑地改变方向，同时保持运行的稳定性。这种设计降低了机械复杂性，提高了能源效率，还利用履带的特点增强了机器人的载重能力。 控制系统采用了ST Nucleo-F446RE开发板，这是一种微控制器平台，用于处理传感器数据（如旋转电位器测量的履带单元偏转角度）并控制电机驱动器。电机驱动器独立控制每个履带单元，使得机器人可以灵活地前进、后退、左右移动以及原地旋转，实现了全向移动。实验部分通过记录履带速度和偏转角度，运用航位推测法计算机器人运动轨迹，证明了设计的有效性。 全向移动机器人的应用广泛，如智能轮椅、物料搬运和巡检任务等。由于其零转弯半径和任意方向移动的特性，此类机器人在狭小空间或需要精确定位的任务中尤其有用。本文的研究成果为全向移动机器人的设计提供了一个新的思路，即通过简化转向机构，结合履带的稳定性，设计出一种既实用又高效的移动平台。 被动同心转向式多履带全向移动机器人的设计体现了创新的机械结构和智能控制策略的结合，旨在优化移动机器人的性能，提高其在实际应用中的可靠性和效率。未来的研究可能包括进一步优化控制算法，提高动态响应，以及在不同环境条件下的适应性测试。