武书昆 汪睿翔 奚雨涵 石 睿 冷春涛

Wu Shukun Wang Ruixiang Xi Yuhan Shi Rui Leng Chuntao

0 引言

在一些工况条件下，如仓储、搬运等环节，由于空间狭小，对运动底盘的灵活性要求较高。随着近些年来的发展，出现了诸如麦克纳姆轮底盘、90度全向轮底盘、两轮差速底盘等驱动形式，上述底盘类型运动灵活性高，但抓地力与驱动力相对较差。

矢量轮底盘，又称“Swerve Chassis”，是近二十年内逐步发展的一种底盘驱动形式。矢量轮底盘由若干个矢量轮模块(Swerve Module)组成，每个模块由转向和行驶两套动力系统组成，各模块可以独立地360度任意角度旋转，独立地配置行驶速度[1]。通过控制各个矢量轮模块的角度和行驶速度，矢量轮移动底盘可以实现任意方向、任意轨迹的运动，同时具有极强的机动性、高抓地力[2]。

本研究设计开发了一款模块化的矢量轮底盘，其中的矢量轮模块由两个独立的上置式电机提供动力，通过直齿轮、行星齿轮、锥齿轮等一系列的减速传动，驱动行驶与转向两套系统，实现各个模块独立的行驶和转向。通过有限元仿真验证了核心零部件的强度，并提出模块化矢量轮底盘的控制逻辑。

1 矢量轮模块的设计

对于矢量轮底盘来说，是由若干个按照一定规律排列的矢量轮模块组成，底盘的运动时各个模块单元运动的矢量叠加。常规的矢量轮底盘一般有三个或四个模块组成，模块之间相互独立，每一个模块具有独立的行驶系统和转向系统[3]。本设计目标是具有四个模块的矢量轮移动底盘在负载100 kg的情况下，高机动性、高附着力地实现5 m/s全向运行。……