模块化轮距可调式轮式机器人设计与实现*

曹洋涛,王 微,王延旭,韩嘉璐,罗晓琪,陈兴文

( 大连民族大学信息与通信工程学院，辽宁 大连 116600)

1 系统设计背景

灾后现场地形环境条件存在诸多不确定性，往往搜索、救援、侦查等应急工作又要刻不容缓开展，而传统机器人由于运动形式单一、灵活性不高，难以满足复杂地形条件的工作要求。针对这一现实问题，团队在传统轮式机器人设计的基础上，借鉴模块化轮距可调机器人设计思想，对机器人底盘进行了重构形态设计，以适应不同地形环境下的高效工作。

为了满足机械结构多形态变化的功能实现，在电气控制上采用模块化设计方法，构建了四轮独立转向驱动控制系统；同时集成了通讯及传感器模块，对机器人移动轮转角、转速等进行数据采集，依据采集数据进行PID算法控制，确保轮式机器人独立转向驱动控制精度。试验结果表明：该机器人能够通过上位机或遥控器实现其独立转向与转速控制功能，经0.4s～0.72s作用时间移动轮转速即可达到稳态，因此系统具有较好控制稳定性和转速控制精度。

2 机器人总体设计

轮距可调式轮式机器人系统主要由3个大部分构成，分别为机器人底盘、供电系统以及电气控制系统，设计任务承载质量大于等于20 kg，整机自身质量15 kg，行走速度1m/s。其底盘爆炸结构如图1所示[1]。为了适应复杂多变地形环境的作业，采用高底盘结构和麦克纳姆轮，一层底盘距地面高度6.35 cm，常规工况下前后轮轴距45.4 cm，左右轮距59.4 cm。

图1 底盘爆……