全向轮式机器人设计开题报告(2)
直流电机结构较步进电机复杂，但调速性能优良，调速方便、平滑范围广。改变励磁方式，可以获得不同的运行特性。
所以，本设计决定选用直流电机。
3.3电池的选择
电池的选择也是机电结构设计的一个很重要的内容。四个电机同时工作．再加上控制系统用电，长时间工作时，所需电源的容量较大，但受到机器人的尺寸限制，电源的体积不能太大。所以，在选择电池时，对容量、效能及体积等诸方面因素应综合考虑给予合理解决。铅酸电池历史悠久，工艺比较成熟，价格较低，但是能量密度低，体积较大，寿命较短。镍氢电池具有能量密度高、体积小的优点，但是其价格高。锂电池能量密度极高，而且安全可靠，其充放电快速，但是其公称电压低。从减轻机器人体积和重量方面考虑，选用镍氢电池或锂电池更合理。
3.4机械传动方式设计
需要设计一个传动装置将全向轮和电机轴连接起来，实现电机带动轮子的灵活运转。部分电机未自带减速器或自带减速器的减速比不满足设计要求，则还需自行设计合理减速比的减速器。
3.5控制方案设计
要使机器人的运动灵活、快速、可控性好，除了需要良好的机械特性之外，控制系统的设计也非常重要。系统硬件组成主要包括运动控制板块，电机驱动板块、传感器处理板块和电源转换板块等电路；软件组成则分为上层决策和下层运动控制系统两级结构。在控制系统硬件设计的基础上，进行软件系统的规划和实现，方能形成完整的机器人控制系统。
控制手段主要有单片机、可编程控制器（PLC）等。由于设计要求小型化、自由化，所以采用单片机作为控制手段将更加适合。
3.6初步设计方案
综合上述各部分的设计选择，拟出以下两种初步设计方案：
1）方案一
两片式结构的瑞士轮，三轮驱动，按轮子正三角形分布的结构布局；使用直流电机驱动，镍氢电池为系统供电；单片机控制。
2）方案二
两片式结构的瑞士轮，四轮驱动，按轮子呈垂直对称分布的标准四轮结构布局；使用直流电机驱动，锂电池为系统供电；单片机控制。
3.7设计的难点和需要注意的问题
本课题是以服务型移动机器人为背景而提出的，因而，使用环境主要在室内复杂环境，需要考虑实现机器人的实时控制、自主避障等功能，特别是保证其持续工作能力。
在设计过程中应当注意使机器人的高度、自重及速度等符合设计要求，这需要在设计时充分考虑到机械结构部分的材料的合理选择、尺寸的合理设计，以及电机、减速器的合理选择。
4.毕业设计（论文）内容
4.1课题的任务内容
随着老龄化社会的到来，服务机器人的需求逐渐增加。全向轮式机器人能够在平面上以任何角度和速度运动，非常适用于服务机器人。本课题要求设计一种全向轮式机器人。目的是在进行结构设计、驱动方式选择、控制方案设计的过程中，使学生对机电一体化产品的设计思路和主要设计步骤有一个较为全面的了解，为参加工作奠定较为牢固的基础。
4.2原始条件及数据：
1）高度：小于等于500mm；
2）自重：小于等于30kg；
3）最小移动速度：大于等于2km/h；
4.3设计的技术要求（论文的研究要求）：
要求在毕业论文中详细描述全向轮式机器人的结构和设计步骤，并用完整的工程图进行表达。要求在毕业设计论文中阐述全向轮式机器人的行走控制方案。要求在毕业设计论文中对主要承重零部件或结构薄弱零部件进行必要的强度和刚度校核。
上一篇：大桥设计开题报告
下一篇：谷氨酸发酵罐设计开题报告