然后，我们得出结论：必须调整滚子行距的参数，以便在振动和轨迹跟随精度之间达成折衷，因为知道更宽的车轮首先受益，而更薄的车轮改善最后的车轮。

图17.根据滚轮之间的不同距离，机器人底盘在墙上爬升时的垂直和水平振动。

图18.根据滚轮之间的距离不同，机器人底盘在弯曲壁上爬升时的垂直和水平振动。

图19.根据不同的滚筒距离，直线路径的水平偏差，爬升距离为200毫米。

图20.根据车轮覆盖角度的垂直和水平振动。

• 平面与曲面结构：

我们还对弯曲结构进行了测试，保持其他参数不变。结果显示了两种不同辊距的垂直和水平振动的显着变化。当辊子的距离从14mm增加到25mm时，水平振动幅度从2.5mm下降到小于1mm（图18），而垂直振动幅度从约6mm降至2mm。 这导致我们得出另一个重要结论。 虽然双排全方向车轮本质上不会引起垂直振动，但它们确实会导致弯曲结构的垂直振动。 这主要是由于测量振动的参考平面现在倾斜，并且这种水平振动是测量的垂直振动的实际原因，因为它们改变了平台到参考点的距离。 此外，垂直振动对机器人的正常附着力有影响，因此它放大垂直振动。

• 覆盖角度的影响：

还研究了辊子覆盖对机器人振动的影响。使用相同的车轮进行仿真，具有相同的质量和尺寸，但具有不同的滚子长度，导致不同的滚子覆盖率       （-8.2°，-4.8°和-1.4°）。 所获得的结果表明，更好的滚筒覆盖率减小了水平振动的幅度，并且没有对垂直振动的影响（图20).

我们最终可以从模拟结果中得出一些结论。 辊子之间的距离更大，附着力更高，车轮覆盖范围更广，从而改善了水平和垂直振动方向上的全向轮（表2）。 然而过度的粘合力有明显的缺点，应该避免。

虽然增加滚轮之间的距离可以减少振动，但降低该参数可以提高跟踪精度，更好地适应小半径结构，并减小机器人的尺寸和重量。 因此，对于新的车轮设计，我们决定减小这个距离以改善跟踪精度和适应性到小半径结构。 我们还决定增加覆盖范围以减少振动。

考虑到仿真和其他设计约束和目标（质量，尺寸，适应小曲率半径和可制造性）的结果，我们设计并开发了第四代磁性全向车轮。

图20.根据车轮覆盖角度的垂直和水平振动。

3.4. 第四代

从以前的三项发展和几项测试中，我们得出结论认为，用于车轮跟踪的磁铁附着元件应放置在车轮本身上，而不是侧面。 我们还得出结论认为，在攀爬机器人时，由全方位车轮产生的振动会降低机器人轨迹的精度，并可能完全损害攀爬过程。 尽可能降低振动效果非常重要。 因此，我们考虑了下一节中所述的全方位车轮振动研究的先前因素和结果，同时我们试图减小车轮的尺寸和重量。 在第四代（图21），我们集成了磁辊，从而形成了更小更轻的解决方案（直径65毫米，宽度30毫米，质量105克，分别比前几代减少了12％，30％和43％）。 每个滚筒由两个相同极性的环形磁体组成。 通过这种方式，磁通量和磁力增加了30％（由磁场仿真软件模拟，并且通过实验验证）。 我们实现了通过设置成两排的14个磁辊阵列来实现最佳解决方案。 这种设计使辊子之间的覆盖范围更好，间隙更小（2.31°，与之前设计中的5.73°相比，可以看出图22），因此存在较小的振动。 使用与前述相同的方法计算车轮在其旋转期间提供的磁性附着力。 磁力达到的值不如以前的设计。 但是，由于我们正在处理更轻，更小的车轮，所需的磁吸附力也更小（图23）。 较小的车轮尺寸允许较小的底盘，从而实现更轻的解决方案和更紧凑的机器人设计。 镀镍的磁铁在钢铁上具有低摩擦系数，为了获得更好的牵引力，摩擦系数应该增加，因此有必要用高摩擦材料来覆盖它们。 另一方面，该覆盖物会降低正常的磁力，因此应该实现折衷。 我们在三种情况下测试了磁辊：没有覆盖层，0.4mm厚的热收缩层和1mm厚的硅橡胶轮胎（我们测试了市售溶液）。 我们进行了两个测试（请参阅图24）以测量法向力和摩擦系数l。在第一个实验中，我们通过测量所需的力来确定每个解决方案的磁力Fm，以将组件从垂直钢壁上分离。