移动机器人相对于质量的有效性

#1 楼

除了用于测量用户65提到的机器人强度的平方立方体定律以外，您还有其他一些效果。我不知道有任何定理。
首先，请注意，“更大的电池”并不意味着“更大的电机”。 “更大的电机”并不意味着“更强的电机”或“更强大的电机”。如果我们谈论的是相同类型的电池，那么我们可以说，更大的电池通常更强大{*}。
机器人的重量变化很大的一件事就是摩擦。看到一个笨重的机器人，摩擦会成比例地增加。这意味着我们需要按比例更大强度的电动机才能爬坡（否则，机器人会被卡住或开始滚下）。但是，在平坦表面上移动时，摩擦力并没有真正改变。这是一条简单的原则-对于给定的重量增加，我们需要成比例地增加扭矩。为此，我们可以使用转速较低的电动机（但会降低转速），也可以使用功率较大的电池。最终，这很好地解决了问题，因为电池的电量取决于电池的大小，并保持电池类型固定。当机器人在平坦的表面上移动时，只要有人想转弯，就必须抵消其惯性。为此，我们需要高摩擦力（我们已经拥有）和相对强壮的电机。再次，这很好地解决了问题，因此，实际上，我们应该查看其他组件的功率要求并选择尺寸/功率，然后电动机将自行维护（我并不是说您完全忽略了电动机，我是只是说在确定了机器人大小之后就可以很容易地解决电机问题。
大尺寸可以给您带来更多的存储能量的能力。您总是可以在大型机器人上装满一些额外的Li-Po或RC）机器人，并延长其使用寿命。
由于所有这些，仅说机器人的大小/重量与其有效性没有直接关系，这确实是明智的做法。这实际上取决于该机器人应该做什么。还有太多其他因素需要决定-您需要知道所需的强度，辅助动力装置需要的功率，辅助动力装置需要平衡，机器人要承受的最大倾斜角度，所需的稳定性，所需的响应时间，选择尺寸/重量需要在设计机器人时考虑所有这些因素。有些bot最好设计得小一些，有些bot最好设计得大一些。没有公式：)
*另一方面，一个人可以用一堆相同净重和大小的Li-Po电池代替Pb酸电池，并获得功能强大的“电池”。

#2 楼

这是一个全面的概括，我会非常谨慎。工程是要权衡的。但是，根据我个人的偏见，我有两点值得总结。

当我说机器人随着您愿意投资的数量增加而变得更加有效时，我的态度是99％认真变得更高。这是因为您最终可以定制所有组件和算法，并为您的工作获得最佳解决方案。但这大大增加了工程时间...

其次，我想说功率存储的增加直接转化为自主移动机器人功能的增强。权力几乎始终是长期自治的瓶颈。 （注意：从功率效率的角度来看，我的实验室致力于长期的自治，因此我有偏见）。

就这样。除此之外，机器人的大小取决于它需要执行的任务。较大的机器人对侵入性手术很不满意，而较小的机器人则是可怕的远程地面漫游者：它会卡在第一棵树的根部。考虑一下：飞行机器人的最佳尺寸是多少？

答案：该尺寸可以根据任务，成本，材料，政策和时间限制，完美权衡燃料容量，提升能力，处理能力，速度，稳定性和所有其他因素强加的。

#3 楼

http://en.wikipedia.org/wiki/Square-cube_law

平方立方定律从根本上说明了大型机器人更加脆弱。


“您可以将鼠标放到一千码的矿井中，到达底部时，它会受到轻微的震动并走开。老鼠被杀死，
一个人摔断了，一匹马溅了起来。” — J.B.S.生物学家Haldane


请注意，这仅在非常普通的机械意义上适用。由于机器人种类繁多，因此您无法真正制定涉及机器人尺寸的规则。

#4 楼

许多适用于机器人的经验法则和其他缩放定律涉及到机器人的全部或一部分的质量。
我期待其他答案指出其中的更多内容。
我最惊讶的规则之一见过：

电池的重量应与机身上所有其他部件的重量大致相同。

对于给定的飞机-除电池质量外，所有已知信息-
当电池的重量是机身上所有其他部件重量的两倍时，就会出现绝对最大飞行时间。
参考：安德烈斯2011。最佳电池容量。
通过Heino R. Pull。

此经验法则适用于各种由电池供电的飞机-固定翼，四旋翼直升机，直升机等。

#5 楼

user65提到的平方律定律是一个很好的定律。实际上，在查看各种尺寸的机器时，这类定律是基本的。正如乔什（Josh）所提到的那样，对于移动机器人而言，功率是一个严重的问题，因此我想说，关于移动机器人最重要的定律之一是储能能力与机器人的长度成正比。等比例）。因此，更大的机器人可以从更长的电池寿命中受益匪浅。

#6 楼

实用的观点：车轮的牵引力

车轮的牵引力（车轮与表面之间的摩擦力）与机器人的质量成正比。重量轻的小型移动机器人可能具有较低的车轮牵引力，并且容易在表面上滑动，车轮的摩擦系数以及车轮与表面之间接触的表面积。即使车轮打滑量不是太大，即使很小的打滑也会在累积里程表误差方面产生很大的差异。

总结起来，机器人的质量更高，车轮对表面的牵引力更好。

随着机器人质量的变化，车轮/轮胎的类型将成为重要的设计考虑因素之一。

我浪费大量时间试图使移动机器人（带有2个从动轮+脚轮的差速驱动器，尺寸约10x15cm，质量<1 kg）遵循指定的轨迹，并获得适当的里程表数据。它有带橡胶圈轮胎的硬塑料轮。在正常操作中，滑移几乎不明显，并且在地板上的每个小变化处都使用了滑移。它过去也容易卡在小障碍物上。即使电动机有很大的扭矩，由于缺乏足够的牵引力，车轮也只能旋转到位。一方面，我增加了许多自重以改善牵引力。