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基于麦克纳姆轮全向车设计与性能研究

朱艳杰  
【摘要】:基于麦克纳姆轮(Mecanum轮)的自动导引车(automatic guided vehicle,英文缩写AGV)具有高效率、低能耗和全方位移动等特点,应用领域越来越广泛。由于Mecanum轮结构的特殊性和导引方式的选择对AGV运行性能有着深远影响,因此,对其展开研究具有重要的理论和现实意义。确定全向车本体设计总体方案,详细阐述各组成部分结构及系统;提出双测量轮导引方式,并给予原理性分析;利用Solid Works软件建立全向车各组成部分实体模型,并进行装配,绘制工程图纸,加工制作出基于双测量轮导引方式的全向车。建立双测量轮导引方式和全向车结构的数学模型,从理论上分析两个测量轮转速、转角与四个Mecanum轮转速和全向车几何中心速度及车体转角的关系,为运动控制奠定了理论依据;推导考虑打滑因素的运动学方程,依据仿真得出全向车不同行驶方向、行驶指定距离时在横向、纵向的位移偏差,进而分析出Mecanum轮轴、径向打滑率,为进一步研究带有打滑的运动学分析提供可循依据。运用ANSYS 14.5/LS-DYNA软件对Mecanum轮进行有限元动态仿真,分析小辊子的变形量,并对变形量引起的误差给予补偿方法;运用ADAMS软件对运动学模型进行仿真分析,结果表明:通过双测量轮能够精确检测全向车的位置和姿态,验证了双测量轮导引方式的可行性及全向车全方位移动的可实现性。通过圆跳动实验验证Mecanum轮满足“包络成圆”的理论;通过现场试验,测试全向车载荷能力、续航时间、行车定位精度、爬坡角度等。结果证实:全向车运动性能可靠,检测指标满足设计要求。


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