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分析不同机制机器人底盘的ROS速度
发布日期:2020-04-17 00:04

不同机制机分别包括差分驱动、阿卡曼轮驱动、三轮驱动、舵轮驱动、奥姆轮驱动、麦克纳姆轮。在ros体系下,速度一般有geometry_msgs/Twist来表示。一般对于底盘的移动地盘来说,只会有xy以及 垂直于地面Z方向上的旋转w,三个数值来定义。
 
机器人底盘构造:
 
移动机器人的底盘结构设计有很多种,其中每一种还有一些细分。这里只介绍比较粗的大类,其中主要有差分驱动,阿卡曼轮驱动,三轮驱动,舵轮驱动,奥姆轮驱动。
 
每一个对于给定ros速度信息时的速度解析,会根据其自身的构造与运动特点而发生变化,下面就会针对每一个构造,给出具体的速度解析公式,以方便之后有需要时参考。其中有一些共同的基础理论,及底盘的旋转中心ICC到每个轮子计算出的方向应该是垂直的,而对应轮子的速度为 到轮子的距离r 乘以角速度w。 
 
差分驱动:
 
差分驱动是最常见的一种驱动方式,相对来说也是最简单的一种,其中差速还可以分为两轮差速,多轮两侧差速,多轮履带差速等等,其外形虽有差别,但核心基本类似。主要是通过控制底盘两侧的速度(大小与方向),使得底盘可以达到设定速度与朝向。 差分解析的文章很多,这里就不再赘述,分享一下别人的文章内容即可。例如这里的差分驱动简介 ,简介2 以及ROS速度解析。 其主要需要知道一些必要的物理参数,例如机器人的宽度等。
 
这里主要想说一下,差速轮的可能出现的问题。 第一个,DC电机控制轮子时,由于电机性能的微小差异,在给定相同速度下,轮子出现快慢不一的情况,可能需要一个比例参数,来调和两边的电机速度。第二,由于差分很大程度上依赖地面摩擦,而在打滑的情况下,很容易出现给定速度与实际速度出现差异,对行走效果产生影响,甚至会出现一定程度上的侧移。
 
阿卡曼驱动:
 
来自百度百科,阿克曼转向机构是为了解决汽车在转向时,由于左、右转向轮的转向半径不同所造成的左、右转向轮转角不同的问题。根据阿克曼转向几何设计转向机构,在车辆沿着弯道转弯时,利用四连杆的相等曲柄,可以使内侧轮的转向角比外侧轮大大约2~4度,使四个轮子路径的圆心大致上交会于后轴的延长线上瞬时转向中心,从而让车辆可以顺畅的转弯。
 
三轮驱动:
 
三轮驱动,主要由一个可以控制方向的前轮,与两个控制速度的后轮组成,ICC的位置一定在垂直于后轮的水平线上。