一、前言

之前在网上看到一种球形机器人，觉得很有趣，而且原理也比较简单，大概就是把一辆小车放在一个透明的亚克力球中，控制小车使球体滚动，姿态控制算法与平衡小车类似，然后我试着自己设计电路加3D打印做了一辆。

但是很快就发现了这种两轮的球形机器人一个有个缺陷，如果这种机器人由于碰到障碍或者其他意外因素导致横滚方向发生侧翻，将很难借助算法将其姿态纠正，容易因为侧翻卡在一个角落。

按理来说球就应该能全向滚动的，怎么会有方向之分呢，所以就打算重新设计一种能全向移动的球形机器人。

二、设计过程

1.麦克纳姆轮

说到全向移动，那肯定得提及麦克纳姆轮小车，这种小车由四个麦克纳姆轮驱动，麦克纳姆轮运动原理是将车辆同一侧的两个麦轮以相反的方向旋转，这样沿前后方的力就会抵消，而横向的力有恰好是同一方向，实现小车平移。

为了使机器人体积小巧，只买了直径20CM的亚克力透明球，但对于这个球壳来说，淘宝上的麦克纳姆轮普遍体积较大，还要塞下四个，结构方面属实有点困难，想要自制麦轮，结构又较为复杂，优化空间不大。

2.福来轮

后来在网上发现一种结构简单的万向轮，叫做福来轮，原理也不算复杂，大概就是通过控制全向轮平台的轮子以不同的速度旋转，使其在某一方向上获得速度分量，便可实现不同的运动效果。

福来轮的具体原理可以参考这篇文章：全向轮运动特性分析

而且最少使用三个福来轮，就能实现机器人的全向移动，节省了球体内部非常多空间。但淘宝上现成的福来轮体积也不小，而且想要契合内部球面的话，轮子的尺寸得定制。

由于之前工作有建模参数化设计的经验，就根据福来轮的结构特点，顺手写了个自动生成福来轮的插件，可以根据实际需求和现有材料，输入相应参数就能生成福来轮的轮毂模型。

真·造轮子

最终轮毂模型：

光固化3D打印：

装配：

3.主控芯片

主控使用STM32F103VET6
引脚数量足够多，预留排针，可以拓展各种外设。

4.陀螺仪

目前使用MPU6050，嫌弃回传速度太慢，稳定性差的话，也预留了串口陀螺仪接口。

5.电机及驱动电路

使用带编码器的减速直流电机

使用3S航模锂电，XL4016降压作为电机电源

使用RZ7899驱动电机

6.遥控器

使用PS2手柄遥控机器人，手柄和接收器可在淘宝买到

7.OLED

增加OLED模块可显示小车状态信息，方便调整参数
顺便兼容两种版本的IIC 0.96寸 OLED

8.PCB

最终使用转子发动机的莱洛三角形作为PCB外形，尺寸刚好10CM，感谢嘉立创免费打样。

嘉立创紫YYDS

手工贴片

9.上电测试

MCU和陀螺仪都工作正常，电机驱动也没问题，OLED显示正常

10.内部平台结构

作为支撑电机，安装主控电路板的平台，采用3D打印，需要考虑航模电池的安装，还有外设模块的拓展槽位。

3D打印平台结构，航模电池藏在下面

三、成品

组装

四、结语

经测试，该机器人是能够全向运动的，灵活性要高于之前设计的两轮球形机器人，
最近比较忙，演示视频还没有空录制，之后再补上吧~

最后

以上就是娇气抽屉为你收集整理的设计一种可全向移动的球形机器人一、前言二、设计过程三、成品四、结语的全部内容，希望文章能够帮你解决设计一种可全向移动的球形机器人一、前言二、设计过程三、成品四、结语所遇到的程序开发问题。

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