摘要：对于在家庭中服务的机器人来说，首先要考虑的是机器人的驱动结构，因为你的工作环境在一定程度上决定了机器人的驱动机构。对于轮式机构来说，它就很适合在有限的平坦的空间内运动。所以在机器人中，轮式结构本身就具有很大的研究意义。

本次毕业设计主要研究残障服务机器人，首先通过对驱动结构的研究来确定最适合的驱动机构，我们最终采用了以全向轮机构来驱动服务机器人。其次在运用在机器人很频繁的减速器方面，也初步完成了有关RV减速器的基本计算。在机器人的运动学分析方面，我也进行了对底盘机构的正向运动学分析和逆向运动学分析。同时为了机器人在避障方面，也完成相关避障传感器方面的选型和应用。最后也大概画出了控制系统的相关电气原理图。

关键词：残障服务，三全向轮移动底盘，正逆运动学分析，避障超声传感器

Abstract：For robots working in homes, the first thing to consider is the robot's drive structure, because your working environment determines the robot's drive mechanism to some extent. For the wheel mechanism, it is very suitable for movement in a limited flat space. Therefore, in the robot, the wheeled structure itself has great research significance.

This graduation project mainly focuses on the research of handicap service robots. First of all, through the study of the drive structure, the most suitable drive mechanism was determined. We finally adopted the omnidirectional wheel mechanism to drive the service robot. Secondly, in the application of the very frequent reducer for the robot, the basic calculation of the RV reducer was also initially completed. In the kinematics analysis of the robot, I also conducted forward kinematic analysis and inverse kinematic analysis of the chassis mechanism. At the same time, in order to avoid obstacles, the selection and application of related obstacle avoidance sensors are also completed. Finally, the relevant electrical schematics of the control system are also outlined.

Keywords: Handicap service, three omnidirectional mobile chassis, positive and negative kinematic analysis, obstacle avoidance ultrasonic sensor

目录

中文摘要 ii

英文摘要 iii

第一章绪论 3

1.1轮式残障服务机器人研究的意义 3

1.2家庭服务机器人发展现状 4

1.2.1国外服务机器人研究现状 5

1.2.2国内服务机器人研究现状 10

第二章机械结构设计 13

2.1整体结构方案设计 13

2.2全向轮移动底盘 13

2.2.1运动机构方案选择与对比 14

2.2.2全向轮结构设计 16

2.2.3驱动电机的选择 18

2.3机器人关键部件设计 19

2.3.1以RV减速器设计为例 19

第三章运动学分析 31

3.1底盘运动学分析 31

3.1.1逆运动学 31

3.1.2正运动学 33

第四章控制系统设计 36

4.1避障超声传感器 36

参考文献 41

第一章 绪论

我们平时在日常生活中虽然很少见到服务机器人，但是服务类型机器人这个市场一直有着极大的潜力。在如今这个时代，机器人相比起人类来说更适合完成一些重复与繁琐的工作，比如说如看家，清洁，照料老弱病残等。首先对于本课题中的服务机器人我们需要有一个基本的认识。根据IFR给服务型机器人的解释，我们了解到：能够半自主或全自主工作的机器人才能够叫做服务机器人，它虽然能达到有益于人类的服务的目的，但却不能从事相关加工工作[1]。同时在国务院的一篇文献中对智能服务机器人给予了比较详细的解释——那就是“智能服务性质的机器人是在非结构环境下为人类提供重要服务的各种高科技综合的智能化设备”[2]。但是对于整个机器人家族来说，服务机器人却是机器人中的一个比较稚嫩的一个存在。如果按照IFR有关标准来区分的话，服务性质的机器人一般划分为家庭服务机器人和专业用途服务机器人两类。