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设计及建模的一个多余全方位机器人杯守门员LanceWilson,CraigWilliams,JustinYance,JaeLew,RobertL.WilliamsII机械工程部俄亥俄州大学,美国俄亥俄州雅典PaoloGallina力学的改革部和经营意大利Padova的大学摘录。这篇论文是关于机械设计及建模的一个多余全方位移动机器人开发,是为俄亥俄大学机器人世界杯守门员而设计的。其中,守门员机械手为了能更好的活动,我们用四个轮子来设计。首先,我们在书面上讨论设计了整体的机械设计制度,然后。其中倒转的运动学使用的是虚拟工作原理。接着,系统的动作的动态方程序以一个象征的形状被源自产生的在加倍的非线性微分方程中。最后,一个模拟演示逆运动学解,我们用简单独立钯车轮来控制我的全方位守门员机器人。1.介绍全方向的磁盘是在任何给定的定方位搬进任何方向(0360度)的能力。使用这类型的传动系统使一个机械手能够搬进一个给定的方向当能够的时候使旋转在线性的旅行期间。时间藉由除去在从点翻译之前使旋转机械手的需要被节省一磨利B。全方向的磁盘给守门员机械手能力总是面对球当在的时候能够搬进任何方向。此外,它为路径提供比较简单的倒转运动学计划编制。对于这些理由,许多研究组正在研究全方向的(holonomic)活动的机械手和车辆[15.俄亥俄州大学(OU)RoboCup队在他们的活动机械手中结合了全方位的磁盘,OURoboCup队有4个球员和1个守门员交易者和守门员为了要遇见不同的绩效规格每个有各别的机械、电和软件设计。例如,当守门员被设计最佳化的时候,球员被设计向前方动作最佳化偏袒-到-边动作。这将会把重心集中在机械的设计、动态的靠模切和摹拟多余者,成为全方向的守门员。2.设计守门员的设计有两个主要功能。主要的功能是能很快地移动从一边到另一边的移动防守。这样的快速移动是因为有了水平的齐排轮。另一个功能当然就是踢球了,这样的设计不仅能给出有力的射球而且能精准的控制住球。2.1约束为了竞争在机器人世界杯比赛,机器人不得不满足指定的大小约束。守门员机器人在使用者可以接受视线下可以做到22.5厘米以上,然后必须适用于一个18里面的汽缸。任何部分那可能延长向外在机器人必定充分伸展当放置内18厘米气缸。这些大小约束非常限制安排的驱动器和脚系统。踢,驱动系统矩形在形状,计划一个布局满足机器人大小约束导致浪费空间围绕这些系统。2.2性能规格通的测试各个的无线电控制玩具车,实验被履行更想像什么样的表现我们渴望守门员机器人。高度数值被放置在让机械手敏捷的上了哪一个意谓它能很快地移动或者变更方向但是没有高度最大速度。一个加速度2m/sec2和1的最大速度m/sec是被决定的绩效规格在为之上这守门员的运动。射球机器装置使用在推进球至少一半球场的长度的距离,在此装置上我们运用了可变速的发电机。一个的优点守门员是能力捕获球,好附上它。在全球的视觉系统上操作的话,会引导混乱导致无法很好的定位。2.3规划机器守门员是由驱动系统,射球机制组成的(图1)保持驱动器的牵引轮,机器人质心将位于中央的驱动器轮。四轮可以全方位的驾驶机械人。保存在这些附近的守门员的质量中心一经踢者机械装置被增加系统轴变成很困难。机械装置移转能导致后面的轮向机械手的中心滑动,移转中心能从机械人背面通过补整集合完成转移电的职务。图1OU守门员CAD模型硬件相片在机器人装配中有6个马达,四个被放置在车轮装配驱动器中,一个在射球装置处,另外的在轮状的驱动器上。这也是一个和射球装置有关的装置。2.4全方位驱动器图2中是Kornylak公司制作的全方位小轮。为了使小轮有合适的宽度,最初设计的中央外部数据都被修改了。然后为了能插入一个制造枢纽在齿轮中,材料也被适当的切除了。图2中可以看到小轮中心的铝合金和一个硬币的想对照。Kornylak制造小轮修改后的小轮2.5踢/运球/俘获机理图3中的射球装置结构围绕一个基本原则,就是为了捕获球。由一个伺服马达提供动力,装置能围绕一个支点来摇摆运动。这个马达被定位在守门员底部一个静止的位置。在游戏期间守门员除使旋转之外向后将会在目标附近被它的磁盘所位于。这个驱动器包将由橡胶管包住。最初射球机械装置将会出现在弧形的最高观点。当球靠近时,机器人将通过下旋球来捕获球。在这个时候球会停在驱动器包,然后开始定位,然后机器人会将球隐藏在全球定位摄像下,这时驱动器会将球往反方向的第二个驱动包中去。之后,球经过马达的发力开始旋转,球开始上旋,最后,射球装置会将球踢出然后等待下一个球的到来。图3射球装置的特写3.模型图4中是四轮车俄亥俄州大学RoboCup守门员起源模型的动态方程。这可以使移动机器人在一个比赛场地里很好的前行。实际上显示的是,不稳定的框架被定盘在XWYW上,而活动机器人的XMYM被定格在活动的中心。Li是质量中心到对应轮中心的距离。A能表示移动机器人定方位wS。由于先前声名这个机器人是全方向的,所以我们不能使用非完整约束方程。同时,它很重要的指出机器人守门员有三个自由度,四个主动器代表了系统是多余的。图4运动学/自由体图首先,我们为移动机器人确定位置和力量的向量的绝对坐标系1MG是适用机械手的转矩,下面的两个方程与不稳定框架和笛卡尔姿势还有扳手有关。2哪里同等转动点阵式wRm有关于定方位表现不活泼的架框这移动架框。守门员的姿势和板手矢量的根据坐标是3牛顿第二定律4M是一个用移动的机械手在斜构件上的大众的M的明确对角线的点阵式。由上述方程式可的到另外的方程式有5单一化方程式5,机器人的动态方程式是6,7,8在Im是移动的机械手的大众的惯性矩的地方。计算关系在这之间机械手直角
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