移动机器人概念设计的研发

五月，我们完成了机器人完整设计的第一个版本。我想一步步展示我们从何处起步，以及最终得到了什么。

初始需求

• 需要在考虑结构技术规格的前提下创建一个 3D 设计概念。
• 该模型应在某一环境中展示——室内场景，由人通过 VR 头显 Oculus Quest 3 进行操控。
• 必须提供源文件。

外部参数

• 哑光黑色。也可以考虑其他配色方案：白色、黄色。
• 车架尺寸：350 mm 至 400 mm ×（1300–1400 mm，含车轮高度）。
• 工作形态——类似 Segway。
• 上部 П 形车架从正面和背面看应当完全一致。
• 上部车架上应安装一个深度相机和一个 LiDAR。
• 侧面车架上应安装 LED 灯带。
• 下部平台上也应安装 LED 灯带。
• 机械臂上应安装类似 Intel RealSense D405 的深度相机。

平衡机构

尾部将始终处于下放位置，呈类似 П 字母的直线形状，两端各有一个滚轮。这些滚轮为非驱动式。

 

车轮

万向轮，如图所示： 3 英寸小型工业脚轮

机械臂

• 机械臂可伸展至立柱的全部高度。
• 高度——1300 mm
• 长度——650 mm
• 第二关节上的凸出部分需要进行调整；工程师将确定如何移除该结构或将其向内移动。

夹爪的设计

机械臂立柱的位置

• 立柱应转动 45 度角，以确保最大的伸展范围。

采用这种立柱倾斜角度的想法，是为了给机械臂提供尽可能大的工作空间。

顶部传感器

• 深度相机应能前后旋转。
• 起初我打算使用 3D LiDAR，所以在顶部放置了一个。

下部车轮电机

• 尺寸：8.5 英寸
• 用于电动滑板车的 8.5 英寸车轮

机器人主车架的第一个版本

 

 

在这个版本中：

1. 我们决定采用配重较大的后部，而不是自适应尾部。起初我考虑使用水箱，因为当机械臂以最大负载伸展时，需要约 20 kg 的配重来抵消向前的倾覆力矩。
2. 设计师使用了橙色，使机器人在很远的距离也能被看到。

机器人主车架的第一个版本

 

更新

• 改用了黑色，因为高强度工程塑料大多是黑色的。
• 决定将后部做成平面，以便未来的用户可以在上面放置物品。
• 我们没有采用水箱，而是找到了大容量电池，可以用它来抵消向前的倾覆力矩。
• 设计师在移动底座上增加了前照灯，并在车架顶部增加了 LiDAR 和深度相机。

概念设计的最新版本。但还不是最终版……

• 设计师增加了 2 个机械臂。
• 后灯。
• 设置了停止按钮，以防止任何可能出现的失控行为。就像下面这段热门视频中那样：
  https://youtu.be/1eYZr9vdGl8?si=-7L6Zf6fB64xzQUC
• 第二个 LiDAR

备注

最终设计将与当前版本有所不同。

• 目前我们正在采用双舵机方案来补偿电机的回程间隙，因此最终的机械臂将采用不同的设计。
• 我们很可能不会使用 3D LiDAR，而是采用多种传感器的组合，例如 2D、1D LiDAR 和超声波测距传感器。