1.三轮全向移动底盘运动学解析

  1. 三轮图片示意图

2.三轮理解

三轮全向移动底盘因其良好的运动性并且结构简单,近年来备受欢迎。三个轮子互相间隔120°,每个全向轮由若干个小滚轮组成,各个滚轮的母线组成一个完整的圆。机器人既可以沿轮面的切线方向移动,也可以沿轮子的轴线方向移动,这两种运动的组合即可以实现平面内任意方向的运动。

3.运动学分析


为便于运动学分析,我们以理想情况为基础,三个轮子相对于车体的中轴线对称,且物理尺寸重量等完全一致;上层负载均衡,机器人的重心与三个轮子转动轴线的交点重合;三个轮体与地面摩擦力足够大,不会发生打滑现象;机器人中心到三个全向轮的距离相等。

定义绝对座标系 XOY,机器人自身座标系 X’O’Y’。机器人的姿态角为 θ,即机器人自身座标相对于绝对座标的旋转角度。机器人自身旋转的角速度设为 W。 L 为三个轮子相对于机器人中心的距离,VAVA,VBVB,VCVC 分别表示三个轮子沿驱动方向的速度;角度 ψ 为 轮子与机器人座标系 X 轴的夹角,这个夹角我们可以算出为 60°。我们假定机器人在任意时刻的速度为 V=[Vx,Vy,W]V=[Vx,Vy,W],其中 VxVx 和 VyVy 分别为机器人在自身座标系下的 X 轴 Y 轴方向的速度,W 为机器人运动的角速度,假定顺时针方向为正方向。那么可得出机器人运动学方程:


写成矩阵形式为:

车轮的线速度还可以表示为:A



以上是机器人在自身座标系下的运动学方程,实际应用中还需要转换为全局座标系,上图中机器人自身座标与全局座标的夹角为 θ











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