本節書摘來異步社群《機器人愛好者(第2輯)》一書中的第1章,作者:美國servo雜志社,更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視
有的人可能會覺得,“輪子越多越好”。這是不對的。輪子多,驅動馬達和連接配接件也随之多起來。
圖14展示的是一款來自servocity的nomad機器人,整體已經裝好,還沒有上線纜、電池和控制系統。請注意右邊那根傾斜的方槽,這種設計能讓機器人在複雜地形上仍能4輪抓地。
2根方槽中隻有1根傾斜,這種設計非常适用于越野型機器人,這款重量為2.95千克的nomad機器人即是一例。
我第一次調試遠端操縱裝置,就用了一台nomad機器人。它運作得很順利,還能順利從石頭上躍起,穩穩着陸(遺憾的是,後來再也沒有做到過,僅此一次而已)。
除非你能按照ackermann(汽車型)模式把前後輪調試好,不然的話,不論是4輪、6輪還是8輪,都會在行駛過程中産生摩擦,極大地浪費能量。
6輪型很适合複雜地形,不過前後輪都要設計成能轉動的,而且每個輪子都要有一定的彈跳性能。除非你真的要打造一款實實在在的越野機器人,否則的話,太多的輪子隻是看起來比較酷而已,實則犧牲了效率和功能。
給機器人裝輪子,就跟給雙軸承齒輪馬達裝輪子一樣簡單。不過,有時候我們會碰到“完美”的齒輪馬達,不論是轉速和扭矩,還是電壓和能效,都符合要求,但是,就像我上面已經說過的那樣,裝上輪子後沒有抗撓矩能力。
行星齒輪箱馬達通常有一套直徑同馬達一樣的齒輪組,安裝面上有螺紋孔,可以緊固在安裝位置。圖15展示的就是一個servocity hd行星齒輪箱,可以看到,它是很易于安裝的。
要把輪載荷從馬達輸出軸上卸下來,就需要使用鍊式傳動。使用兩種不同尺寸的鍊式齒輪,利用齒輪速比增加或降低輪子的轉速,并彌補馬達有效輸出速度不足的問題。
再次建議你去servocity的網站看看,在那個網站上,你可以從數百種不同的結構模型和機械模型裡學到不少東西。
之是以要用兩組差速傳動馬達和輪子,是因為要防止突發狀況,比如輪子被門坎或者坑坑窪窪的地面絆到。如果機器人的兩個輪腳一前一後,就有可能發生這種情況。隻用一個輪腳的話,就不會有這種問題。
如果前後輪腳的其中一隻,或兩隻同時翹起,驅動輪就可能離地,機器人就擱住了。
更有可能的一種情況是,機器人側向一邊,依靠兩個輪腳保持平衡,然後隻以一個驅動輪發力,駛入平地。
我同parallax公司合作,開發了一種彈簧支承輪腳(圖16),可以緩解上述問題。如果要用這種輪腳,得根據機器人的重量自備彈簧。
彈簧太硬的話,起不到作用。如果太軟,行駛在有起伏的地面上就會搖搖晃晃,啟動和停止時也會前後搖擺。
設計機器人沒有“最好”的方法。實際制造過程中,有太多問題需要考慮。我可以負責任地說,使用本文介紹的servocity原型部件,可以幫助玩家節省機械加工的時間,拿來就用。
vex、parallax、minds-i、lego、tetrix等公司,為玩家提供了琳琅滿目的教育版機器人套裝,對于學習機器人設計理念來說極其有用。其實,稍微從成品機器人裡汲取一點靈感,就能走出自己的路。.......