【正文】 他不時(shí)的指點(diǎn)使我少走了很多彎路，也節(jié)省了不少時(shí)間。 東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 — 30— （共 31 頁） 鳴謝 這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)算是我 的一次 艱辛的 嘗試與探索。 ③ .Mecanum輪全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，只需 協(xié)調(diào) 控制 四個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 電機(jī)即可（本文用單片機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制）。這樣我們就可以用單片機(jī)控制圖 62中的 PWMA、 PWMB、方向 A、方向 B 信號(hào)進(jìn)而方便的控制全向移動(dòng)機(jī)器人其中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。只要用單片機(jī)就可協(xié)調(diào)控制四個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，即可實(shí)現(xiàn)全方位機(jī)器人的全方位移動(dòng)。 } TR0=0。 case 0xFC: case 0xFE: PWM1=PWM4=1。 switch(P){ case 0xF4: case 0xF1: case 0xF2: case 0xF6: case 0xFA: case 0xFD: PWM1=PWM2=PWM3=PWM4=1。 東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 — 27— （共 31 頁） case 0xFC: case 0xFE: PWM1=PWM4=0。 switch(P){ case 0xF4: case 0xF1: case 0xF2: case 0xF6: case 0xFA: case 0xFD: PWM1=PWM2=PWM3=PWM4=0。 //低電平時(shí)間 TL0=8。我們用它的模式 2，即 M M0為 0，此時(shí)定時(shí)器為 8 位重裝載的定時(shí) /計(jì)數(shù)器， TLx溢出時(shí)， THx重裝入。在此本人選用了后者， 51 系列單片機(jī)一般內(nèi)部都帶有定時(shí)器，這里就利用 AT89C51自帶的 Timer0、 Timer1 來設(shè)計(jì) PWM 調(diào)速?？刂破髅姘迳湘I位與移動(dòng)方向?qū)?yīng)：“１”（左前行），“２”（前行），“３”（右前行），“４”（左行），“ 5”（順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)），“ 6”（右行），“ 7”（左后行），“ 8”（后行），“ 9”（右后行），“ 11”（逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)），“ 10”（速度模式選擇）。 由上述真值表知，可由上述遙控Key Pin 東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 — 26— （共 31 頁） 器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的點(diǎn)動(dòng)或自鎖運(yùn)行。R03BS接收模塊采用 7 腳外伸直插式封裝，其中 D0、 D D D3 為數(shù)據(jù)輸出， GND電源負(fù)端，＋ 5V 為電源正端， Vt 為解碼有效輸出端。電機(jī)的控制采用受限單極可逆 PWM 控制，因全方位輪中用 24V 直流電機(jī)作驅(qū)動(dòng)，故根據(jù) L298N 的參數(shù)（最大驅(qū)動(dòng)電壓 Vs 為 46V），可選 L298N 作驅(qū)動(dòng)芯片。若要從最終的精確運(yùn)動(dòng)控制角度講，要應(yīng)用性能較好處理器（中級(jí)以上水平絕大多數(shù)采用微機(jī)控制 ），以及完善的檢測(cè)電路能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。于是，必須設(shè)計(jì)一四輪驅(qū)動(dòng)測(cè)試電路，用以控制全方位移動(dòng)機(jī)器人的四個(gè)輪的直流電機(jī)，進(jìn)而測(cè)試機(jī)器人的移動(dòng)性能。0am m eM m m em e m e I????????? ? ??????????????4321000000000000AAAAAIIIII ?????????????????????)()()()(111111111dsdsdsdsRW ?????????? ??0002121memememmemQ 全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程 根據(jù) Apell方程 S???＝ *F 及式 5216 易得： 12VMV???????????????+12VQV??????????????= *F () 又由動(dòng)力學(xué)中的虛功原理得： { X? Y? Z? } *F =[ 1?? 2?? 3?? 4?? ]????????????4321TTTT () 因?yàn)? [ 1?? 2?? 3?? 4?? ]=[ X? Y? ?? ]WT () 故有： *F =WT????????????4321TTTT () 故本體的動(dòng)力學(xué)方程為： 12VMV???????????????+12VQV??????????????= TW????????????4321TTTT () 東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 — 23— （共 31 頁） 動(dòng)力學(xué)的正問題解為： ????????????4321TTTT=( TW )*1122V VM V Q V??????? ?????? ???? ????? ?????? ???? ?????? () 動(dòng)力學(xué)的逆問題解為： 12VV???????????????= 1M?112234TT VTW Q VTT?????? ?????? ???? ????? ?????? ?????????? () 其中 ? ? ? ? 111*TTW A W W A W ???? () 1111111( ) * ( )1 1 14111ababTTababllRW W W Wll????????????? ?????????????? () 化簡(jiǎn)可得： ????????????????????22012122244004RlIImememeRImmeRImMabAaa () 所以 東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 — 24— （共 31 頁） ????????????4321TTTT＝4R?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????ababAabAabAababAabAabAababAabAabAababAabAabAlRlIIeemlmeRImlmeRImlRlIIeemlmeRImlmeRImlRlIIeemlmeRImlmeRImlRlIIeemlmeRImlmeRIm202112222021122220211222202112224)()4(44)(444)(444)()4(412VV???????????????＋ ?122112 121212211221()()4 ()()ab abab abab abab abm e m em m m e ellm e m e Vm m m e ellRVm e m em m m e ellm e m em m m e ell???? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?????? ??? ? ? ? ?????? ? ? ? ????? 12VV???????????????＝12021122244004????????????????????RlIImememeRImmeRImabAAA????????????????????????abababab llllR 111111111????????????4321TTTT－ 11221 2 3000m m e Vm m e Vm e m e V???? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? () 式中： ? ? —— 分 別為角速度與角加速度； iV —— 各輪的本體速度； iT —— i輪的轉(zhuǎn)矩； ie —— 小輥?zhàn)酉鄬?duì) X、 Y、 Z 軸的單位向量； m—— 輪體的質(zhì)量。 m）。r ＋ dtVd39。O X Y Z 相對(duì)于 OXYZ 在坐標(biāo)軸方向上平動(dòng)加速度分量。ya —— 坐標(biāo)系 39。xV ， 39。x? ＝0lim??t tVtX???? 1 ＝ 1V － 2V? () 39。 39。 39。( 39。39。drdt ＝ 0。 39。 39。 39。 用 39。 39。O X Y Z 相對(duì)于 OXYZ 的 速度表示為沿坐標(biāo)軸方向的平動(dòng) 39。三個(gè)坐標(biāo)系的各相應(yīng)軸都平行同向，在瞬時(shí)靜止坐標(biāo)系 OXYZ 中，動(dòng)系 39。 39。 39。首先將車輪速度分為已知和未知兩部分，得： V ＝ is is in inJ W J W? (i=1,2,3,4) () 式中 isW —— 已知速度參量； inW —— 未知速度參量。 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題解 在給定速度 V 的情況下，由式 518 求解得到各車輪的速度，即為運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆問題。四個(gè)全方位輪分左旋和右旋兩種（ 1? ＝ 4? ＝ 45? ， 2? ＝ 3? ＝45 ）。 則 iiV JW? i=1,2,3,4 。所以任兩個(gè)坐標(biāo)系都有相對(duì)平動(dòng)位移 ABxd 、 AByd 、 ABzd 和相對(duì)角位移 AB? 。在這樣的坐標(biāo)系下描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，與機(jī)器人的位置無關(guān)。各車輪與地面的接觸點(diǎn)的坐標(biāo)系為 iC （ i＝ 1,2,3,4），其坐標(biāo)原點(diǎn)到坐標(biāo)系 L各軸的距離分別為 s、 d、 u。 坐標(biāo)系建立 YXOLZXXXZ Z4C 2C2C1C3C4CYXYXYXYXYXG45? ??45? ?? 45? ?45? ?sdu 圖 51 機(jī)器人的坐標(biāo)系 上圖為機(jī)器人的坐標(biāo)系。 上述圖片僅供參考，具體以最終實(shí)物為準(zhǔn)。 只要將本文所設(shè)計(jì)的全方位輪，以一定的數(shù)量（一般為 4 個(gè)）組合安 裝到需全方位移動(dòng)的實(shí)體上，即可使上述的實(shí)體實(shí)現(xiàn)靈活快捷的移動(dòng)。 輥 子 的安裝輪轂的設(shè)計(jì)加工 本文的理論設(shè)計(jì)難點(diǎn)是輥?zhàn)拥膮?shù)設(shè)計(jì)及加工，但實(shí)際操作中，各 參數(shù)涉及的空間角度復(fù)雜，故輪轂的設(shè)計(jì)加工更是難點(diǎn)。根據(jù)參考文獻(xiàn)最后選定參數(shù)如下（表 31）： 表 31 輥?zhàn)拥年P(guān)鍵參數(shù) R （ mm） B （ mm） l （ mm） N δ min （ mm） δ max （ mm） α (o) Smin （ mm） γ (o) θ 0 （ mm） ε b’ （ mm） 56 73 56 9