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2.3移動車體總體方案設(shè)計(jì)
根據(jù)行走機(jī)構(gòu)和越障機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)如圖2.1所示的形狀可變履帶移動車體的外形示意圖，該機(jī)器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶，分別由兩個(gè)主電動機(jī)驅(qū)動。當(dāng)兩條履帶的速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退移動；當(dāng)兩條履帶的速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動。當(dāng)搖臂桿圍繞支撐桿上的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動行星輪轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)履帶的不同構(gòu)形，以適應(yīng)不同的運(yùn)動和作業(yè)環(huán)境。
圖2.1 形狀可變履帶移動車體外形示意圖
2.4履帶變形機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及驗(yàn)證
2.4.1變形機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
圖2.2 變形履帶傳動機(jī)構(gòu)示意圖
圖2.2所示為變形履帶傳動機(jī)構(gòu)示意圖。驅(qū)動電動機(jī)通過蝸桿減速器減速，帶動驅(qū)動輪運(yùn)動，通過履帶帶動導(dǎo)向輪和行星輪轉(zhuǎn)動，這樣機(jī)器人就可以向前或者向后移動。搖臂減速電機(jī)通過與電動機(jī)同軸的齒輪1與齒輪2嚙合，帶動搖臂桿轉(zhuǎn)動；另一方面齒輪2與齒輪3嚙合，帶動齒輪3和齒輪4所在的軸轉(zhuǎn)動，再通過齒輪4與齒輪5嚙合，從而使同步帶輪1轉(zhuǎn)動，通過同步帶帶動同步帶輪2轉(zhuǎn)動；同步帶輪2進(jìn)一步使安裝行星輪的曲軸回轉(zhuǎn)。從而使履帶的形狀改變。
因?yàn)辇X輪1、3和4，齒輪2和5的齒數(shù)分別相同，因此齒輪2和齒輪5的轉(zhuǎn)速一致，而方向相反。加上同步帶的傳動比為2:1，使得搖臂減速電機(jī)工作時(shí)，搖臂桿轉(zhuǎn)過的角度是曲軸的絕對轉(zhuǎn)角的2倍、方向相反，這樣使得行星輪的輪心運(yùn)動軌跡恰好是一個(gè)橢圓。
2.4.2變形機(jī)構(gòu)方案驗(yàn)證
圖2.3為行星輪輪心軌跡計(jì)算圖，由圖可以導(dǎo)出該行星輪輪心P（X,Y）點(diǎn)的運(yùn)動軌跡滿足下式：
（2.1）
顯然，式(2.1)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程，這說明該行走機(jī)構(gòu)的履帶在任何形狀時(shí)都能保持松緊程度不發(fā)生變化，由此證明履帶變形機(jī)構(gòu)的方案是正確可行的。
因?yàn)樽冃螜C(jī)構(gòu)在變形的過程中履帶的長度是相等的，所以履帶在不同的姿態(tài)下都能保持相同的松緊程度，因此，本機(jī)構(gòu)中不需要再對機(jī)器人設(shè)計(jì)履帶張緊裝置。
圖2.3 行星履帶輪輪心軌跡計(jì)算圖