基于Mecanum轮全向移动平台的结构设计与分析

发布时间：2020-09-19 10:11

　　铸造业在国民经济中占有重要位置,而铸造设备在一定程度上能够决定铸造的效率和质量。目前,铸造设备在移动过程中存在灵活性差、精准度低等问题,严重影响铸造工作的进行。而基于Mecanum轮的移动平台可实现平面三自由度零转弯半径运动。因此,本文为应对复杂的铸造环境,以Mecanum轮为基础,设计了全向移动平台及其配套调平装置,并通过仿真验证了该平台的可行性。本文主要的工作包括:首先进行了C200型Mecanum轮的结构设计与分析。根据“包络成圆”原理推导了辊子理论轮廓曲线方程,分析了辊子母线近似方法的可行性,运用MATLAB生成了辊子轮廓曲线,创建了Mecanum轮的三维模型并进行了有限元仿真,对Mecanum轮的结构强度进行了分析;对轮系进行了布局分析,设计并优选出最优轮系方案。其次进行了C200型全向移动平台结构设计与分析。根据工作环境和设计要求,制定了设计方案;对全向移动平台驱动系统、支撑腿和其他车体部件进行了设计计算;对车体关键部位进行了力学特性分析,结果表明该平台结构达到刚度及强度要求。然后对C200型全向移动平台进行了运动学分析与虚拟样机仿真。根据Mecanum轮的力学特性,建立了平台运动学方程,并求解出车体运动与四轮转速之间的关系;运用ADAMS软件对车体进行了虚拟样机仿真,将其运动结果图形化,并与运动学理论结果进行了对比分析,验证了运动学理论计算的正确性,同时分析了移动平台运动的平稳性;通过分析误差产生的原因,提出了降低误差的解决措施。最后对C30型全向移动平台进行了调平系统的设计及实验。确定调平系统工作方案,包括支撑方式、传动机理以及控制过程等;搭建实验平台并进行了全向移动平台的调平实验,最终验证了该调平系统的可行性。图[58]表[7]参[82]
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG233;TP242
【部分图文】：

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图 1.4 摩擦轮式机器人图 1.5 Mecanum 轮移动机器人Fig1.4 Friction Wheeled Robot Fig 1.5 Mecanum Wheeled Mobile Robot1.3.4 Mecanum 轮历史与研究现状

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图 1.4 摩擦轮式机器人图 1.5 Mecanum 轮移动机器人Fig1.4 Friction Wheeled Robot Fig 1.5 Mecanum Wheeled Mobile Robot1.3.4 Mecanum 轮历史与研究现状

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以保证其平稳性[41]。在图2.1 的圆柱中，以底面圆心 O 为原点，圆柱轴线向上为 z 轴正方向建立 O-xyz 直角坐标系。则圆柱高 b 表示全向轮的轮宽，圆柱半径 R 表示轮子理论半径；在上下圆上分别取一点并连接作为辊子轴线 AB，则弧线 AB 就是辊子轮廓曲面的母线；过点 B 作底面垂线交于 B '点，则 A BB'即为 z 轴与辊子轴的夹角，即辊子偏置角，这里取 45 ；取弧线 AB 上一点 C 为接地点，则过 C 点作 AB 垂线交于 E

【参考文献】