全方位轮式排球智能小车的几种典型运动分析.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 第1期 (总第146期) 机 械 工程 与 自动 化 NO．1 2008年 2月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Feb． 文章编号：1672—6413(2008)01—0130—03 全方位轮式排球智能小车的几种典型运动分析 杨 飞，刘正士 (合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 23OOO9) 摘要：主要根据全方位轮运动学原理，建立麦卡姆型轮运动模型，并对模型进行运动分析。分析了三轮△排 列时，智能小车分别作曲线运动、双路径运动(Dual—path)~各个驱动轮理论速度变化规律，验证了通用轮式 智能小车平面行走的灵活性，并为控制智能小车完成特定运动提供理论依据。 关键词：全方位轮；运动学；智能小车 中图分类号：TP242．6 文献标识码：A 0 引言 式中： ——轮子中心O 的绝对速度； 随着机械制造技术的提高，机器人在体育领域的 — — 主动(Active)辊子中心P 的绝对速度； 应用也越来越多。国外作为模拟动作的体育机器人有 — — 点0 与P 点之间的相对速度。 足球机器人、排球机器人等[1 ]，但目前还没有正式训 练用的排球机器人。我国在这方面的研究起步较晚，作 为训练使用的排球机器人目前才制造出来。通常根据 轮的结构性能可以将轮式行走机器人(WMR)分成传 统轮式和全方位轮式，目前合肥工业大学研制的排球 扣、发球机器人装备的是传统轮，与传统轮相比较，全 、 、 方位轮具有更高的行走灵活性，这两种轮灵活性的比 较可见参考文献 [3～5]。最早提出的经典通用轮(全 a 方位轮ODW)的设计是在垂直于转动轴平面上配辊 子[6]。全方位轮常见的结构有：轮换轮式(Alternate)、 半辊子式(Half roller)、球形轮式(Spherica1)、麦卡姆 型轮(Mekanum)以及Killough和Pin提出的双轮结 图1 第 个辊子及工作平台运动简图 构(Double Whee1)[7]。本文将对麦卡姆型轮进行分析。 同样，根据速度的合成公式，对辊子角速度和轮 1 运动学建模 子角速度进行分析，有： 对麦卡姆型轮的运动学分析，文献 [8]中已有所 介绍，并制作出了机器人进行试验，但分析时只考虑 』’．，Jl 【 Wr=WI,-[- gl 了直线运动而没有考虑转动。下面将根据移动机器人 基本原理给出麦卡姆型轮式机器人的运动学模型。图 式中： W ——轮子的角速度矢量； 1为第i个辊子及其相对平台的运动简图，各矢量的 ki、ef、gf——单位向量； 表示法与文献 [9]相同。 W，——辊子的角速度矢量； 由速度的合成公式我们可以得到下式：