我收到以下作业问题:


带阿克曼转向的机器人与标准自行车或三轮车在运动学方面的一般区别是什么?


但是,我看不出应该有什么区别,因为可以将类似汽车的机器人(具有2个固定后轮和2个相关的可调节前轮)视为类似于三轮车的机器人(其中单个可调节前轮)。中间)。

然后,如果让两个后轮之间的距离接近零,您就会得到自行车。

所以,我看不到它们之间的任何区别三个移动机器人。有什么我想念的吗?

评论

对我来说不对(您什么都不丢失)。我也认为运动学是相同的。传统上,阿克曼可能具有更多(或更少)的脚轮和外倾角,但这不是规则。如果您了解超级细节,则会有一些差异(向任何NASCAR机长询问轮胎打滑数据),但我认为这不是机器人作业的问题。我怀疑(正如您猜中的一样),问题应该是将差速转向与确实具有不同运动学特性的ackermann进行比较。

@Mark Booth,因为他的问题几乎是“我有合法问题吗?”我同意他没有。没问题,没有答案:)

ackerman运动学又称自行车模型[google.com/…

#1 楼

您正在犯两个错误,我都可以看到,这两个错误都与将前轮或后轮组“缩小”到一个轮子中有关。

而不是将Ackermann转向视为(概念上)单轮,而是将三轮车的单前轮扩展为2个轮。首先,轮胎变宽,然后分成两个轮胎,然后分开得更远-但是两个车轮的轴保持在同一条直线上。换句话说,您最终会遇到像在玩具旅行车上那样的“可转向前梁轴”,而不是Ackermann系统:



两辆自行车并排焊接在一起的Ackermann系统的原理,注意到连接前轮并不能通过简单地使它们的转向角相等而解决。取而代之的是,您可能会考虑Burmester理论之类的技术来设计它们之间的正确运动学联系。 (在Ackermann解决方案中,它是4连杆机构。)

对于后轮,您会忽略倾斜的能力。换句话说,自行车不仅仅是三轮车,后轮之间的间距为零。倾斜是只有两个接触点即可保持稳定性的重要组成部分。


(通过“三轮车转向”将重量转移到保持稳定的状态),(通过稳定性来倾斜转向)

倾斜运动不是运动学,而是动态的讨论,但值得注意的是,因为倾斜会影响轮胎-自行车/摩托车轮胎的横截面是圆形的,以适应倾斜,而汽车/电动三轮车轮胎的横截面更平整​​。

评论


$ \ begingroup $
感谢您的很好回答!玩具车的例子确实有很大帮助。但是,如果您不是“放大”前轮,而是用两个轮(具有不同的角度,以便所有三个角度都满足ackerman条件)替换前轮,情况会有所不同,对吗?在这种情况下,据我了解,我本可以用三轮车制造一辆“ ackerman”汽车。
$ \ endgroup $
–Daniel Jour
13年10月10日在6:39

$ \ begingroup $
我已经更新了答案,以谈论汽车转向和一对自行车之间的相似性。
$ \ endgroup $
–伊恩
2013年1月10日14:49

#2 楼

您是正确的,因为没有运动学上的差异。

运动学不考虑为什么会发生-即动态稳定性。

存在明显的物理差异,但是当为运动学算出数学时,它应该是相同的。这当然意味着在运动学水平上有一定的现实上限。例如,已经指出,自行车倾斜地转向,但是仅在达到一定速度时才发生。在那之前,运动学是不同的。一旦达到该速度,陀螺仪旋进也将涉及。必须选择满足合理性的地方。如果您认为所有物理模型都可以建模,那么我想向您介绍一些Yamaha摩托车比赛的联系人。

我找到了详细描述数学的PDF。 ackerman的运动学数学被称为自行车模型。除非那是个恶作剧,否则我会说这暗示着您问题的正确答案。

评论


$ \ begingroup $
因此,我可以说我可以“简化”具有两个轮子的汽车,以描述其行为,例如三轮车/自行车(在运动学方面)。即仅使用一个角度来表示两个(不同和相依)角度?
$ \ endgroup $
–Daniel Jour
13年10月10日在6:43

$ \ begingroup $
据我所知。自行车模型基于低于速度的两个车轮,而倾斜的速度成为一个因素,并假定由未知的事物来平衡(不是运动学模型)。在赛车中,有各种各样的机器人会影响它,因此一个车轮可能会比另一个车轮转弯更多,但是同样,轮胎打滑数据和许多其他更高级的因素也发挥了作用,这超出了我对机器人技术问题的预期。
$ \ endgroup $
– Spiked3
13年10月10日在6:53