1。2  国内外研究现状

1。2。1  国外研究现状

1。2。2   国内研究现状

1。3  主要技术指标和研究内容

1。3。1  主要技术指标

底盘的设计要求：

1、最大直线速度为0。5m/s；

2、底盘尺寸约800mm*800mm*300mm；

3、最大承重能力为150Kg；

4、能完成前后移动、横向移动、斜向移动、原地旋转等运动；

5、底盘自重约30Kg；

机械手设计要求：

1、具有六自由度；

2、夹取的物体体积为100mm*50mm*50mm的长方形，重量约2kg；

3、尽量减少抓取与放下物体所需的时间；

4、正常位姿下高度在500mm以下，横向长度在500mm以下；

5、安装在底盘上能对地面物体进行抓取；

6、自重约为12Kg；

1。3。2  主要研究内容

本课题的主要内容是研究搬运机器人的机械结构设计及其仿真，其组成结构包括基于Mecanum轮轮系的全方位移动底盘与六自由度机械手。该机器人能以不改变自身位姿的前提下，在平面内灵活地完成任意方向的移动并利用机械手对物体进行抓取、装卸及运送等功能。

文章详细讲述了全方位移动底盘与机械手的机械部分设计和计算机建模的成果，最后着重描述了搬运机器人通过运用ADAMS软件进行虚拟样机技术仿真的过程，对移动底盘的前后运动、横向侧移、斜向移动、原地旋转等基本运动进行了运动学分析，同时也检验了机械手的基本运动。其结果表明：该搬运机器人的结构设计和运行性能符合要求。

第一章从研究背景与意义出发，介绍了搬运机器人的定义和在应用上的前景，并提出本课题的设计步骤，最后讲述了搬运机器人的研究状况，说明对其进行研究的重要性。

第二章详细描述了全向移动底盘的总体结构设计，首先讲解了Mecanum轮的运行原理、结构分析与其布局形式，然后对移动底盘进行结构设计，设置各零部件的尺寸参数与型号，最终简单讲解了该全方位移动底盘零部件在Solidworks软件上建模的成果。

第三章中主要是阐述六自由度机械手的结构设计过程，包括机械手各部位的连接形式和尺寸参数设置、驱动装置与传动系统的设计。最后讲述了机械手在Solidworks上建模成果。

第四章则对搬运机器人在基于ADAMS的虚拟样机仿真及其结果分析，通过给搬运机器人添加驱动实现在模拟平台上的简单运动仿真并对所得出的结果进行分析，针对数据的显示阐述了虚拟样机的运动特性和性能指标。

第五章总结和展望。

第二章  基于Mecanum轮全向移动底盘的结构设计

在 1973 年，瑞典人 Bengt Iron提出了Mecanum 轮的设计方式。在轮毂的圆周部分装有若干个可以绕自身轴线旋转的辊子，其外廓线与设计的理论圆相重合。在Mecanum轮转动的过程中辊子不仅会跟着轮子做旋转运动，同时也在地面摩擦力的作用下绕自身轴线旋转。为了简化运动学模型和使得移动底盘的控制更为简单，辊子的轴线与轮子的轴线一般成 45度角[14]。

全向移动底盘是根据Mecanum轮驱动的结构原理，选取合适的布局方式，综合了控制、虚拟样机、材料加工、电机和计算机等知识技术应用实现全方位移动。基于Mecanum轮移动底盘能够实现前后移动、横向侧移、原地旋转及其组合运动，可以在较为狭窄的工作环境或室内等平地上灵活的移动，提高了空间利用率和运输效率。

2。1  设计要求

全向移动底盘要实现平面内三自由度的运动必须选取合适的轮系布局方式，保证其运动的稳定性和尽量提高工作效率。同时，由于本设计中全向移动底盘是为了能在狭窄的工作环境下灵活运动，因此底盘的设计尺寸应尽可能地小。此外，移动底盘除了要承受自身重量外，还必须承载机械手和运载物体的重量，因此必须要具有一定程度的承受载荷能力，确保全向移动底盘能够稳定行走。具体要求如下：