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1、2012-20132012-2013学年第一学期第四讲学年第一学期第四讲机器人导论王国利王国利信息科学与技术学院信息科学与技术学院中山大学中山大学标准轮/Fixed Standard Wheel3.2.3转向标准轮/Steered Standard Wheel3.2.3机器人运动学约束/RobotKinematicConstraints给定具有 M 个轮子的机器人每个轮子施加零个或多个机器人运动约束只有固定或转向标准轮会产生约束考虑到不同轮子的组合，机器人的机动性如何?假定标准轮的总数为 N=Nf + Ns ，将约束方程写成矩阵形式:滚动侧滑3.2.4差动机器人案例/Example: Diff
2、erential Drive Robot详见黑板上的推导过程/Presented on blackboard3.2.5差动机器人案例/Example: Omnidirectional Robot详见黑板上的推导过程/Presented on blackboard3.2.5移动机器人的机动性/Mobile Robot Maneuverability移动机器人的机动能力主要包括遵循侧滑约束的机动能力外加转动形成的附加自由度三个轮子足以保证静态稳定多出的轮子需要额外的同步机制即使对于三轮有时也是如此如前所建立的方程所示可移动度可转向度机动能力3.3可移动度/Degree of Mobility为了避
3、免侧滑，需要满足以下约束:从数学上讲属于投影矩阵的零空间的零空间N是有满足一下约束的向量n组成几何上可以理解为瞬时旋转中心(InstantaneousCenterofRotation，ICR)3.3.1瞬时旋转中心/Instantaneous Center of RotationAckermann SteeringBicycle3.3.1可移动度/More on Degree of Mobility机器人的底盘运动学由一组独立的约束组成,越大，移动受到的约束越多从数学上来讲无标准轮情形所有方向都受到约束例如单轮:仅有一个固定的标准轮差动:两个固定标准轮沿同一轴部署沿不同轴部署3.3.1可转向度
4、/Degree of Steerability间接地运动自由度任何瞬时的特定方位施加的运动学约束方位改变可以提供附加的机动能力的范围:实例单个转向轮：三轮移动平台两个转向轮：无固定的标准轮车(Ackermann转向):Nf=2,Ns=2公用轴3.3.2机器人的机动性/Robot Maneuverability机动程度具有同样未必是相同的例如:差动机器人和三轮机器人具有的机器人，其ICR总是被约束在一条直线上具有的机器人，其ICR可不受约束的配置在平面上的任意点同步驱动的案例3.3.3轮子的配置构型Wheel Configurations差动三轮3.3.3基本三轮构型FiveBasicTypesofThree-WheelConfigurations3.3.3同步驱动/Synchro Drive3.3.3
