以下为智能小型足球机器人二轮机械结构的分块介绍。
1. 固定板
基本要求:起框架的作用,要求结构稳定,能受一定的冲击。
方案一:整体。结构稳定,但重量大。
方案二:镂空、挖空。结构稳定性比方案一小,但可以达到需要的稳定度,而且挖去不影响结构稳定性的部分,可以使智能小型足球机器人的重量尽量轻。
2. 支撑架
基本要求:能承受1.0kg的力,仍有一定的滚动能力,还有稳定结构的功能,是构架的一部分,前后支撑点基本在一条线上(能容易走出一条直线)。
方案一:用万向轮(现在的系统采用的支撑方式)。运动灵活,但不够稳定。
方案二:用微型轴承。该结构使小型足球机器人在转弯时摩擦阻力加大.(注:因为只能在一个方向上运动的原因)
3. 控球结构
基本要求:限球、控球、缓冲。
(1)控球面个数
方案一:单面控球。如果球在后面的话,必须转一周才能拿到球,这样对控制是个高要求,因为转一周后,球就不一定还在原处,这样抢球的难度就加大了。
方案二:前后面双面控球。对控制策略的要求降低了,增加抢球的灵活性,但电池空间进一步减小,在电池选择上更加苛刻。
(2)控球结构
方案一:限球架。只能将球控制在一定的范围内,控球能力一般。
方案二:控球面。在控球面上控球能力较好,但抢球能力差。
方案三:控球面+限球架。方案一和方案二的综合,抢球能力和控球能力都较好,但实现复杂,导致结构体积要求更好,这对本已经非常紧张的体积来说是个难题。
4. 速度方向控制方式
基本要求:能简单容易地控制机器人速度和方向。
方案一:双电动机三轮。如下图,其中一个控制速度,另外一个控制方向。该方案减小了控制量,但在动作实现方面较为复杂。
三轮差动转向方式
方案二:双电动机双轮。如下图,两个电动机分别控制两个轮子,通过电路控制方向和速度。控制量比方案一稍多一点,也不复杂,传动简单。在电动机的安装上也较简单。
两轮差动方式
5. 驱动双轮的传动方式
基本要求:传动稳定,传动效率高,传动精度有要求。
方案一:链传动。没有精度。
方案二:一级齿轮传动。效率高,精度容易控制,机构简单。
方案三:多级齿轮传动。效率高,精度也较容易控制,但机构比方案而复杂很多。
6. 驱动带、带球装置的传动方式
方案一:链传动。没有精度,没有过载保护。
方案二:齿轮传动。效率高,精度容易控制,机构简单;但是没有过载保护。
方案三:同步皮带传动。效率较,精度较容易控制,机构简单;有过载保护。
7. 齿轮啮合方式
基本要求:传动效率高,结构紧凑,与轮子配合。
方案一:外啮合。加工容易。在相同传动比的情况下占用空间比内啮合大。
方案二:内啮合。内齿加工比外齿复杂。在相同传动比的情况下占用空间比外啮合小。
8. 轮子形状
基本要求:与齿轮配合,运动稳定。
方案一:I型(指剖面形状),如下图,该方案占用空间较大,因为齿轮啮合需要另外安排,也导致重量增加。
工形轮子示意图
方案二:C型(指剖面形状),如下图,轮子内部的空间可以用来安排齿轮啮合。这样即可以节省空间,也可以使传动部分被包在内部,使传动环境的以改善。
C形轮子示意图
9. 轮子和轴的运动配合方式
基本要求:运动灵活、稳定,跳动小。
方案一:通过滚珠轴承纵向连接。结构较为平衡,安装空间较小,运转平稳,但要求轴的定位精度和加工精度较高。
方案二:通过滚珠轴承横向连接。运转平稳,对轮子的安装精度要求较高。
方案三:纵向用滚珠轴承连接,横向用止推轴承连接。运转最平稳,结构最紧密,但重量较大。
10. 轴安装
基本要求:安装后稳定,较高定位精度。
方案一:主轴通过固定板从本体内部固定,如下图。
内部固定主轴示意图
方案二:主轴嵌入固定板从本体外部固定,如下图。
外部固定主轴示意图
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