[實用新型]六輪步進式機器人全向移動平臺

有效

• 申請號: 201220208507.2
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN202703736U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 余翀;邱其文
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，具體涉及一種機器人全向移動平臺。?

背景技術

機器人全向移動是指移動機構能夠不受任何約束地，從當前位置向工作平面上的任何位置和任意方向運動，能夠實現完美的運動性能，比非全向機構系統有著明顯的優勢。例如，全向移動機構因其零回轉半徑的特點，可以在擁擠狹窄的場所內，使機器人本體靈活自如地穿行；可以對自己所處位置進行細微調整，實現精確定位和高精度軌跡跟蹤等。因此，機器人全向移動平臺也是當前機器人研究和制造的熱點問題。?

傳統的機器人全向移動采用全向輪，其主要缺點是：輥子之間存在間隙，使得輪子在轉動過程中同地面接觸點的高度不斷變化，從而導致機器人車體的震動或打滑，因而增加了運動計算的誤差。同時傳統的全向機器人底盤具有負載力較小的不足。?

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種控制簡便、負載力大、安裝使用方便、車體振動小、運動定位精度高的機器人全向移動平臺。?

本實用新型提供機器人全向移動平臺，采用六個步進電機作為驅動，故稱其為六輪步進式機器人全向移動平臺。其中涉及機械結構、步進電機的驅動和細分控制以及運動控制方法的設計等。具體說來，機器人全向移動平臺包括頂板、底板，以及均勻布置于頂板和底板之間的六個步進電機；相鄰兩個步進電機之間的軸向夾角為60度，每個步進電機轉軸上連接一組互補全向車輪。本實用新型兩個軸向夾角為180度的步進電機定為一組，六個步進電機分成三組。?

傳統兩輪驅動機構的機器人移動平臺是非完整約束系統，向一個方向做直線運動時通常需要事先做旋轉運動以調整姿態。而本實用新型設計的六輪步進式機器人全向移動平臺不存在非完整約束，它可以向任意方向做直線運動，而不需要事先作旋轉運動，并且在以直線運動到達目標點的過程中，同時可以做自身旋轉運動以調整機器人的姿態，從而達到終態所需的姿態角。通過具體控制，可以實現各種運動，具體介紹如下：?

運動情況一：當6個步進電機沿著各自的轉軸向同一方向（順時針或逆時針）以相同角速度轉動時，六輪步進式機器人全向移動平臺將在原地以自己的中心為軸做自身旋轉運動，可以用來任意調整機器人的姿態角度。

運動情況二：當6個步進電機沿著各自的轉軸向同一方向（順時針或逆時針）以不同的角速度轉動時，六輪步進式機器人全向移動平臺做自身旋轉運動，但旋轉速度可能變慢，并且由于和地面摩擦力的不同，有可能不在原地旋轉，旋轉軸也有可能偏離步進式機器人全向移動平臺的中心，但也可以用來任意調整機器人的姿態角度。?

運動情況三：當6個步進電機中只有某幾個步進電機沿著各自的轉軸向同一方向（順時針或逆時針）以相同角速度轉動時，六輪步進式機器人全向移動平臺做自身旋轉運動，但旋轉速度較慢，并且由于和地面摩擦力的不同，有可能不在原地旋轉，旋轉軸也有可能偏離步進式機器人全向移動平臺的中心，但也可以用來任意調整機器人的姿態角度。?

運動情況四：當6個步進電機中只有某幾個步進電機沿著各自的轉軸向同一方向（順時針或逆時針），另外幾個步進電機沿著各自的轉軸向相反方向（逆時針或順時針）以相同角速度轉動時，六輪步進式機器人全向移動平臺做自身旋轉運動，但旋轉速度較慢，并且由于和地面摩擦力的不同，有可能不在原地旋轉，旋轉軸也有可能偏離步進式機器人全向移動平臺的中心，但也可以用來任意調整機器人的姿態角度。?

運動情況五：當三組步進電機中的一組，即轉軸呈180度的兩個相對的步進電機，分別沿著各自的轉軸向相反方向（一個為順時針，另一個為逆時針）以相同角速度轉動時，另外兩組4個步進電機不加驅動信號，4組互補全向車輪呈隨動狀態，六輪步進式機器人全向移動平臺做和提供驅動力的那組步進電機軸向方向垂直的直線運動，運動方向和與兩個提供驅動力的步進電機相連的互補全向車輪的線速度方向一致。?

運動情況六：當三組步進電機中的一組，即轉軸呈180度的兩個相對的步進電機，分別沿著各自的轉軸向相反方向（一個為順時針，另一個為逆時針）以不相同角速度轉動時，另外兩組4個步進電機不加驅動信號，4組互補全向車輪呈隨動狀態，六輪步進式機器人全向移動平臺做曲線運動，在每一極短時間內，運動方向和提供驅動力的那組步進電機軸向方向垂直，曲線向著與兩個提供驅動力的步進電機相連的互補全向車輪中線速度小的那組車輪彎曲。?