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08[机器人课堂RCX编程]第八章运动
机器人课堂 Page 1 of 14 n 简单的差速驱动装置 n 双差速驱动装置 n 制动转向装置 n 转向装置 n 三轮装置 n 同步驱动装置 n 其它结构 8.1简介 灵活的思维造就出了许许多多的机器人,运动使创造物获得了生命,带来无限的乐趣,同时 也对自己的创造力进行了挑战。大多数运动机器人都属于轮子型与腿型机器人。虽然轮子在 光滑的表面很有效,但是在凹凸不平的地面上运动,腿提供了更有力的方式。 本章将概述最常用的轮型机器人结构,讨论它们的优缺点。请记住,在下面章节中介绍的底 盘结构是为了突出显示它们的传动系统和连接情况,因此,在实际搭建中还需对此结构加 固。 8.2简单的差动装置 如果你根据LEGO Constructopedia中的描述已搭建出了一些模型,或者整合了第五章介绍的 一些测试结构,那么你对差速装置的结构已经熟悉了。机器人具有很多优点 (尤其具有简单 性),至少在乐高的可移动机器人中常用到此结构。 差动装置由机器人两边两个平行的驱动轮构成,单独提供动力,另外有一个或多个轮脚 (万 向轮)用于支撑重量并不是没有作用 (图8.1)。注意我们称这个装置为差动装置是因为机器 人的运动矢量是由两个独立部件产生的 (它与差速齿轮没有关系,此装置上没有使用差速齿 轮)。 当两个驱动轮以相同方向、相同速度转动时,机器人作直线运动。如果两个轮子转动速度相 同,但方向相反时,机器人会绕着连接两轮线段的中心点旋转。根据轮子不同的转向,表8.1 列出了机器人的不同运动状态。 2009-4-15 机器人课堂 Page 2 of 14 图8.1简单差动装置 表8.1轮子不同的旋转方向产生不同的运动状态 左轮 右轮 机器人 停止 停止 停止 停止 向前转动 绕着左轮逆时针转动 停止 向后转动 绕着左轮顺时针转动 向前转动 停止 绕着右轮顺时针转动 向前转动 向前转动 向前运动 向前转动 向后转动 原地顺时针旋转 向后转动 停止 绕着右轮逆时针转动 向后转动 向前转动 原地逆时针旋转 向后转动 向后转动 向后运动 组合不同方向和速度,机器人可以做任意半径的旋转。因为它的灵活性、及原地旋转的功能 成为许多工程的教学器具。另外,由于它很容易实现,所以乐高有一半以上的运动机器人属 于此结构。 假如你想跟踪机器人的位置,那差动装置又是比较好的选择,仅仅需要简单的数学知识。 (我们将在本书以后的章节中讨论) 这种结构只有一种弊端:它不能保证机器人笔直的运动,因为两个马达的功效总有差别,一 个轮子会比另外一个轮子转动的快一点,因此使得机器人略微偏左或偏右。在某些应用中这 中情况不会有问题,可以通过编程来避免,比如使机器人沿线走或在迷宫中寻找路线行走, 但是让机器人在空地上走直线恐怕不行。 8.2.1直线运动 使用简单差动装置有许多方法可以保持直线行走,最简便的方式是选择两个速度相近的马 达。如果你有两个以上的马达,尽量找两个速度最匹配的马达,这种方式也不能确保机器人 走直线,但至少能减小
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