16、工业环境全方位移动机械手 LeoBot 的开发

工业环境全方位移动机械手 LeoBot 的开发

1. 引言

在现代灵活的工业解决方案中，移动机器人系统得到了广泛应用。串行机械手与移动机器人系统的结合被称为移动机械手。不同的应用场景对移动机械手的负载能力、驱动技术和尺寸有不同要求。2012 年，RoboCup@Work 联赛引入，旨在支持和推动工业相关用途的移动机械手的发展。该联赛的挑战任务需自主完成，包括各种物体的检测、操作和运输，以及像插销入孔这样的经典机器人任务。本文将探讨一款名为 LeoBot 的移动机械手，它将用于 RoboCup@Work 联赛，其应用领域还包括研究和教育。

2. LeoBot 硬件组件与设计

LeoBot 主要由两部分组成：使用麦克纳姆轮的移动基础平台和安装的 Franka Emika Panda 串行机械手。该机电系统的开发遵循 VDI2206 标准的“V 模型”，系统要求由目标竞赛（RoboCup@Work）的规则以及人机交互的额外规范确定。

2.1 机械系统与结构

• 基础平台 ：移动基础使用激光切割的铝板。通过多体仿真框架 Exudyn 进行多体仿真，以研究移动基础与机械手的动态系统在工具中心点的位移。铝板被建模为柔性体，变形可忽略不计。仿真有助于设计铝板的刚度，使其能通过小扭转补偿地面的小不平度。
• 电子组件与负载放置 ：机器人由四层（0 到 3 层）和一个背板组成。0 层（底板）包含所有电机、齿轮、同步带、四个麦克纳姆轮、Franka Emika Panda 串行机械手和激光扫描仪；1 层用于 Franka Emika Panda 控制器；2 层包含