国产机器人底盘主要有哪些种类?它们的机械设计的优势有哪些?

机器人中最为重要的硬件部分-机器人底盘机器人底盘承载着机器人定位、导航、移动、避障等多种功能,是机器人必不可少的重要硬件。自从AI兴起以来,机器人作为各项技术的综合体,受到了产业界前所未有的追捧。一时间人才、技术、资源、资本齐齐涌入。

如果说特种机器人的履带式底盘和工业AGV机器人的轮式底盘,还没有引起行业对机器人底盘的关注的话,那么这两年,以扫地机器人的为代表的服务机器人的兴起,可谓瞬间点燃了各大企业对其的热情。

服务机器人融合和体现着多种技术,玩家们需要掌握六大关键技术的3-4种才能进入这个市场:人工智能、语音识别与合成技术、解析与交互技术、导航及定位技术、机器人跟随技术、机器人多机调度技术以及机器人底盘技术。

对机器人底盘,导航定位和移动能力因具有一定的技术门槛,随着服务机器人应用场景和服务模式的不断扩展,基于机器人底层应用进行上层开发的服务机器人底盘需求越来越强。

功能上讲,机器人底盘主要承载着机器人的定位、导航、避障、移动等基础功能,是非常重要的硬件模块。可以说,目前服务机器人除了语音交互、内容生态等软件层面实现的功能外,其他的重要部分都在这个模块上了。

机器人底盘主要是众多传感器的集成,激光雷达、双目视觉、超声、红外,以及轮毂电机、轮子等必要的悬挂。而将这些硬件进行集合的,则是相应的算法和软件了。

稳定性是其中最为重要的项目,其次,还有通过性、能耗、承载能力、后期维修成本等。

不同的机器人产品对底盘的需求也各不相同,扫地机器人需要低成本的激光雷达导航方案,其他服务机器人需要兼具灵活性与安全性的激光雷达+视觉的导航方案,工业AGV则需要更具精准性的导航方案,不同的需求都呼唤着机器底盘产业化的发展来满足。

这些移动机器人的底盘结构是怎么设计的呢?原理是什么样的呢?

履带式底盘:可以适应各类复杂地面,具有牵引力大、不易打滑、越野性能好、转弯半径小等优点,并且越障能力较强。


轮式机器人底盘:一般分为三种:前轮转向后轮差速驱动、两轮驱动+万向轮、四轮驱动。


前轮转向后轮差速驱动:前轮可采用电缸、蜗轮蜗杆等形式实现前轮转向,后轮只要一个电机再加上差速减速器,即可完成机器人的移动要求。优势在于成本低、控制简单,缺点在于转弯半径太大,不够灵活。


两轮驱动+万向轮:该方案,可根据机器人对设计重心、转弯半径的要求,将万向轮和驱动轮布置不同的形式,另外结构及电机控制也相对简单。

四轮驱动:该方案有良好的直线行走能力,驱动力也较大,缺点在于成本高,电机控制相对复杂。为使四轮着地,防止打滑,需要更精细的结构设计。


四轮驱动还有一种形式,叫做麦克纳姆轮。麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司的专利。这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上,麦克纳姆轮结构紧凑,运动灵活,是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合,可以更灵活方便的实现全方位移动功能。


以上个人总结,有不对之处望及时指出。




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