基于麦克纳姆轮全向车设计与性能研究

发布时间：2017-06-16 05:13

  本文关键词：基于麦克纳姆轮全向车设计与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于麦克纳姆轮(Mecanum轮)的自动导引车(automatic guided vehicle,英文缩写AGV)具有高效率、低能耗和全方位移动等特点,应用领域越来越广泛。由于Mecanum轮结构的特殊性和导引方式的选择对AGV运行性能有着深远影响,因此,对其展开研究具有重要的理论和现实意义。确定全向车本体设计总体方案,详细阐述各组成部分结构及系统;提出双测量轮导引方式,并给予原理性分析;利用Solid Works软件建立全向车各组成部分实体模型,并进行装配,绘制工程图纸,加工制作出基于双测量轮导引方式的全向车。建立双测量轮导引方式和全向车结构的数学模型,从理论上分析两个测量轮转速、转角与四个Mecanum轮转速和全向车几何中心速度及车体转角的关系,为运动控制奠定了理论依据;推导考虑打滑因素的运动学方程,依据仿真得出全向车不同行驶方向、行驶指定距离时在横向、纵向的位移偏差,进而分析出Mecanum轮轴、径向打滑率,为进一步研究带有打滑的运动学分析提供可循依据。运用ANSYS 14.5/LS-DYNA软件对Mecanum轮进行有限元动态仿真,分析小辊子的变形量,并对变形量引起的误差给予补偿方法;运用ADAMS软件对运动学模型进行仿真分析,结果表明:通过双测量轮能够精确检测全向车的位置和姿态,验证了双测量轮导引方式的可行性及全向车全方位移动的可实现性。通过圆跳动实验验证Mecanum轮满足“包络成圆”的理论;通过现场试验,测试全向车载荷能力、续航时间、行车定位精度、爬坡角度等。结果证实:全向车运动性能可靠,检测指标满足设计要求。
【关键词】：全向车 测量轮导引 运动学仿真 打滑
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 AGV国内外发展现状11-16
• 1.2.1 AGV国外发展现状11-13
• 1.2.2 AGV国内发展现状13-14
• 1.2.3 Mecanum轮研究现状14-16
• 1.3 AGV导引方式16-17
• 1.4 课题主要研究内容17-18
• 第2章 全向车总体方案设计18-35
• 2.1 全向车需求分析18-19
• 2.2 全向车方案设计19
• 2.3 车体设计19-20
• 2.4 Mecanum轮设计20-26
• 2.5 驱动机构26-28
• 2.5.1 伺服电机26-27
• 2.5.2 减速器27-28
• 2.6 动力系统28-29
• 2.7 导航系统29-31
• 2.7.1 双测量轮导引方式29-30
• 2.7.2 测量轮结构设计30-31
• 2.8 控制系统31-34
• 2.9 安全保护系统34
• 2.10 本章小结34-35
• 第3章 全向车运动学分析35-46
• 3.1 运动学模型35-40
• 3.1.1 导引方式的数学模型35-37
• 3.1.2 全向车运动学模型37-40
• 3.2 考虑打滑的运动学分析40-45
• 3.2.1 全向车的滑动运动学分析40-43
• 3.2.2 打滑率的计算43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 样机设计及仿真46-63
• 4.1 样机设计46-47
• 4.2 Mecanum轮的有限元分析47-54
• 4.2.1 有限元求解分析47-48
• 4.2.2 有限元求解过程48-51
• 4.2.3 小辊子聚氨酯层接地处变形量分析51-53
• 4.2.4 位置点-载荷-变形量的关系53-54
• 4.3 Mecanum轮变形量的补偿54-56
• 4.3.1 Mecanum轮变形量的补偿方法54-56
• 4.3.2 误差补偿方法实例分析56
• 4.4 ADAMS仿真及分析56-62
• 4.4.1 模型建立56
• 4.4.2 参数设置56-57
• 4.4.3 仿真及分析57-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 样机制作与性能试验63-69
• 5.1 圆跳动试验63-65
• 5.2 载荷试验65-68
• 5.3 运动性能试验68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76

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