wordpress演示站教程,Wordpress向导,网站建设步骤及分工论文,网络服务商机构域名ROS系统玩转自主移动机器人#xff08;3#xff09;-- 开源机器人结构介绍 本机器人机械结构设计相关的所有设计文件下载地址为#xff1a;传送门 其中包含#xff1a;三维造型设计文件#xff08;所有零件装配效果#xff09;#xff08;tips#xff1a;基于Solidwork… ROS系统玩转自主移动机器人3-- 开源机器人结构介绍 本机器人机械结构设计相关的所有设计文件下载地址为传送门 其中包含三维造型设计文件所有零件装配效果tips基于Solidworks 2015 绘制 非标加工的零件图纸PDF格式Dwg格式 本开源机器人项目首要目的是让感兴趣的朋友花很少的钱就能玩转功能简单的机器人了解机器人的搭建过程并学习ROS系统如机器人SLAM因此结构设计的目标和原则很明确设计一款轮式机器人满足功能要求的基础上尽量做到成本低廉总之花小钱多办事。 例如最终笔者在非标准金属加工件的的总投入是115元RMB包含邮费价格很低了吧 ^_^ 当然这不包括购买的标准件后面具体讲这首先就是因为在设计之初就考虑零部件加工工艺及成本其次说明现在机加工行业竞争真的很激烈。。。实体加工企业日子难熬。。。 一、开源机器人结构设计 首先看一下这个开源机器人在机械结构上共分为13个部分它们的分布和位置关系如图1所示。 图1 机械构成 每个组成部分的功能基本上都能在图1中看出来为了说明更详细列出下面的表格对他们的详细功能进行细致的说明。 序号名称功能数量是否机加备注1激光雷达平台固定激光雷达 1 是 2支柱 支撑和链接车体4及上车体35 否 3上车体 机器人上层平台用于放置激光雷达平台1及电脑或ARM开发板1 是 4车体机器人下层平台用于链接主、从动轮及放置嵌入式硬件、电池等 1是 5从动轮万向从动轮 2否 某宝购买 6螺栓M6x30及M6螺母 将从动轮5固定到车体4上8组否 内六角圆柱头螺钉 7主动轮 驱动机器人2否 某宝购买 8螺栓M3x10及M3螺母将主动轮7固定到车体4上 8组否 内六角圆柱头螺钉 9螺母M10 将支柱2连接到车体4、上车体3以及激光雷达平台1上 20 否 铝合金材质 10驱动电机 驱动主动轮7 2 否 某宝购买11配平垫圈M6 配平从动轮5使得主动轮7和从动轮5支撑起来的车体4水平 若干 否 12电机支架 将驱动电机10固定到车体4上2 否 随电机配套购买 从上表中可以看出6、8、9、11为标准件直接按照规格购买即可这里就不在赘述下面分析几个需要加工的非标准件。 1. 激光雷达平台图2所示 这里的激光雷达平台是专门放置和固定该激光雷达的四个孔的设计分别和相应的激光雷固定孔位置保持一致即可也很简单。材料我们选择加工性能良好且价格便宜的铝合金牌号6061。本开源机器人采用的激光雷达是思岚科技的LIDAR RPLIDAR-A1原因只有一个性能勉强能做室内SLAM且价格便宜某宝上官网价格是582元。 图2 平台及激光雷达LIDAR RPLIDAR-A1 2. 支柱图3所示 这里支柱用来连接上下两层车体以及激光雷达平台图3左本来可以采用铝杆进行设计和加工但是为了降低成本要尽量减少机加工零件的数量因此零件我们采用的方案是直接在某宝上购买现成的M10铝合金螺杆如图3中然后根据我们的需求截取相对应的长度直接用购买的M10螺母铝合金材质同店铺购买即可进行连接固定连接固定的方式如图3右所示。 图3 支柱示意图铝合金螺杆实物图支柱固定方式示意图 3. 上车体和 4. 车体如图4所示 上车体图4左主要是用来放置上位机笔记本电脑或者开发板进行SLAM等相关实验的车体图4右是用来放置底层的嵌入式硬件、电池等部件的同时底面用来固定电机和主从动轮。这两个零件是非标转件需要机加工因此为了降低加工成本采用加工性能良好且价格便宜的铝合金牌号6061厚度也保持和激光雷达平台一致3mm一致的材料有助于降低加工成本且孔位置的设计也尽量保持共线或均布有利于简化加工工艺加工工艺简单同样有助于降低加工成本。 具体尺寸及图纸参考本文开头给出的下载链接下载后可以看到详细的加工图纸。 图4 上车体和车体 5. 从动轮和 7. 主动轮如图5所示 从动轮为万向轮尺寸为2寸大小可以不一样反正可以用垫圈调整高度主动轮为实心橡胶承重轮实心橡胶不会容易变形导致外径变化固定孔内径为6mm轮胎外径为100mm胎宽29mm承重100Kg注意购买时确认轮胎固定孔内径的尺寸要和电机伸出轴外径的尺寸一致。注意。从动轮和主动轮都是从某宝上购买后面我会弄个表格附上购买店铺和价格避免广告嫌疑就这里就不贴了。 图5 从动轮实物图和主动轮实物图。 10. 电机的选型 和 12. 电机支架图6所示 首先列一下平台的基本参数 最大负载5 Kg 一般笔记本电脑重量1Kg~3Kg用笔记本充当SLAM上位机安全系数为2因此负载计为5Kg 机器人本体10Kg 电池重3Kg其余零部件多为铝材合计2~3Kg安全系数为2因此本体记为10Kg 最高速度 0.5m/s 室内运行速度不需要太快。 最小离地间距越障能力3 cm 室内平坦环境下使用可以越过电线、地毯等障碍最小离地间距3cm 足够。因此选择主动轮直径D 100 mm 0.1 m。 连续运行10 h 尽量多的运行时间方便后期调试避免频繁充电。 电机选型表 首先我们选择的电机为ASLONG金顺来特的JGB37-3530B系列电机某宝上有专营店选型参数表如上表所示下面是选型计算的过程 根据上面列的平台参数表平台总质量 M M1M2 5Kg 10Kg 15Kg 其中M1最大负载M2本体重量 故平台总重力W为W Mg 15 x 9.8 ≈ 150 N 四个轮子理论上每个轮子的分担重量为37.5 N对于两个主动轮考虑重量分布不均匀且预留一定安全余量假设每个轮子单独承担的重量各为N 50N则电机扭矩T轮子运动时的关系为 T μ N R 其中μ 0.5为滚动摩擦系数N 50N为驱动轮承担的重量R 0.05m为主动轮半径 故T 0.5 x 50 x 0.05 1.25 N·m 1.25/9.8 Kg力·100 cm 12.755 Kg·cm 由于我们在重力负载以及重量分担上已经留了安全余量因此电机的扭矩选择直接参考该数值就可以了。 已知平台最高速度V 0.5 m/s电机最高转速设为Rpm则有 Rpm 60x V/(2πR) 60 x 0.5/(2x3.14x0.05) 95.54 rpm 因此我们选择的电机为上面电机选型表中打红勾 √ 的型号部分参数为 最高转速111 rpm大于95.54 rpm扭矩为14 Kg·cm大于12.755 Kg·cm堵转转矩为25 Kg·cm额定电压 24 V功率 3 W减速比 90带磁编码器用于计量里程 图6 电机实物图和电机支架实物图 至此我们本平台的机械节后部分就介绍完了可以看出在能实现基本功能的前提下在结构上已经尽力简化和基本采用的都是现有的成品件有利于降低平台搭建的价格。其实由于方案过于简单这里的机械结构设计基本上没什么技术含量但是过程还是要有的。 下一篇博文开始介绍嵌入式硬件部分的搭建过程。 -- 本篇完 -- 欢迎留言、私信、邮箱、微信等任何形式的技术交流。 作者信息 名称Shawn 邮箱zhanggx0102163.com 微信二维码↓ posted on 2018-09-11 22:05 Shawn0102 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏 转载于:https://www.cnblogs.com/shawn0102/p/9612508.html
