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11毕业设计正文
第1章绪论
1.1机器人概述
机器人技术现在已经成为当代十分活跃和被广泛应用的技术之一，是一种综合性高技术，它涉及到多种相关技术及学科，如机构学、控制工程、计算机、人工智能、微电子学、传感技术、材料科学以及仿生学等科学技术，是各学科先进技术的高度集成。
机器人的研究水平已成为衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。
机器人是机电一体化产品，即是一个完整的机械电子系统。
它的六大要素，即计算机、动力、传感器、驱动系统、执行器、机械本体，可以比拟为人的大脑、内脏、五官、肌筋腱、四肢、身驱，是人的整体在自然领域的复现和延伸。
计算机是机器人的指挥系统它与人的大脑作用相似。
计算机将来自各传感器的检测信息集中、储存并进行处理，然后按照一定的程序和节奏发出各种指令，指挥和控制整个系统的运行。
动力是机器人的能源，它与人的内脏作用相似。
它为驱动系统提供能量和动力功能，并驱使执行器运行。
传感器是机器人感知外界的器官，其功能是将系统运行中所需的各种参数及状态检测出来，变成一种可以测定的物理量，传到计算机，信息处理后根据需要做出反应。
驱动系统是在计算机的指挥下，支驱动各执行器，完成各种动作和功能。
执行器是机器人完成抓取物件和扩大行走范围的环节，它和人的四肢作用类似。
机械本体是指机器人的机械结构和支撑装置，类似人的身躯[1]。
上个世纪五十年代中期，人类历史上诞生了第一个机器人。
从此，机器人技术开始迅速发展，并逐渐走进各个领域。
到了上个世纪80年代，计算机技术的发展推动了机器人技术的发展，并达到了新的水平。
国民经济的各个领域中都采用了机器人。
上到宇宙飞船，下至海洋开发都采用了机器人作业。
在核电站、汽车工业、电子工业乃至教育行业中都引进了机器人。
机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。
随着移动机器人运动性能的进一步提高，其应用领域将更加广泛，从而为人类迅速扩大的生产生活空间提供移动载体方面的基础技术保障，特别是在未来的航天技术领域中，人类将在可以到达的外天体上开展各种各样的科学探测和考察活动，甚至进行太空生产活动和移民，而能够长期生存和灵活扩展的复合式多功能移动机器人系统正是人类在空间环境中的重要工具之一。
大多数时间内，人们的研究眼光多集中在机器人的工业控制领域，以至于形成了今天的传统工业机器人领域：
笛卡尔坐标（三个直线轴）机器人，如IBM公司的RS-1型机器人和Olivetti公司的Sigma机器人；柱坐标（两个直线轴和一个旋转轴）机器人，如Prab公司的Versatran600型机器人；球坐标（一个直线轴两个旋转轴）机器人，如Unimation公司的Unitian2000B型机器人；旋转或关节坐标（三个旋转轴）机器人，如CincinnatiMilacron公司的T3型机器人和Unition公司的PUMA型机器人等。
21世纪，机器人可能会成为与我们朝夕相处的伙伴，各国都在加大力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。
机器人未来应用前景广阔。
机器人的推广，方兴未艾，其涉及范围，几乎无所不及。
工业机器人，在柔性系统和无人工厂的应用引人注目，扮演着重要角色[2]。
太空机器人和水下机器人的崛起战功显赫，是太空探测和海洋揭秘的开路先锋。
自动诊断及人—机器人对话通讯的开发初露锋芒，是机器人智能化的重要标志。
家庭、办公室、护理机器人的发展已初见端倪，机器人将迈步进入家庭、办公室和医院，为人类文明增添异彩。
1.2机器人竞赛
机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的机器人技术对抗活动，它涉及人工智能、机构学、通讯、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术融合，集高新技术、娱乐和比赛于一体，所以引起了社会的广泛关注和极大的兴趣。
未来世界上高科技领域的竞争不公是技术上和整体国力的竞争，更重要的是人才的竞争。
因此，从现在开始就应该注意培养后备力量。
为加大普及力度，培养青年一代具有热爱科学的良好素质，举办机器人竞赛是非常必要的。
现代科学技术的发展，各类边缘学科和综合学科的兴起，要求学生必须拥有较为广博丰厚的知识基础，才能融会贯通、有所发现、有所创新，机器人技术是未来高科技的方向之一，机器人竞赛是教育和高科技的结合。
机器人竞赛是以娱乐为载体的前沿高科技研究和高技术对抗，它广泛涉及机构学、人工智能、计算机视觉、自动控制、精密仪器、传感和信息等一系列学科的创新研究和综合集成，能够集中反映出一个国家在信息和自动化方向的水准和实力。
机器人大赛，不仅仅因为机器人技术综合了多种科学知识，学生对机器人技术有着浓厚的兴趣，而且学生可以自己编写程序、搭建、调试机器人，灵活地综合运用多学科知识，结合日常观察、积累、去寻求自己独特而完美的解决方案，创造出自己心中的机器人，摆脱了机械地接受知识，从而到达启迪青少年创新意识的目的。
因此，机器人大赛对推动大学生课外科技活动与培养大学生科技创新能力、实践能力和合作能力，具有不可替代的作用。
1.3课题研究背景
随着智能技术突飞猛进的发展、教育理念的不断更新，作为综合了信息技术、电子工程、机械工程、控制理论、传感技术以及人工智能等前沿科技的机器人技术也在为教育改革贡献自己的力量。
为了推动机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全世界范围内相继出现了一系列的机器人竞赛。
机器人竞赛是一种高技术对抗活动，它涉及人工智能、自动控制、机械电子、通信、传感及机构等多个领域的前沿研究和技术融合，集高技术、娱乐和比赛于一体，引起了公众的广泛关注和极大兴趣。
目前，国际上推出了各种不同类型的机器人大赛，如机器人足球、机器人灭火、机器人相扑、机器人舞蹈、机器人走迷宫和机器人赛跑、ABUROBOCON等。
机器人大赛，不仅为青少年提供了良好的寓教于乐的载体，也极大地促进了实用智能机器人的研发。
我校从02年起开始参加ABUROBOCON全国大学生机器人电视大赛。
亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（简称ABU-ROBOCON，以下同）是由亚广联节目部发起的致力于培养各国青少年对于开发、研制高科技的兴趣与爱好，提高各参与国的科技水平，为机器人工业的发展发掘培养后备人才的一项重要赛事。
各个亚洲广播电视联盟成员都有权参加该项比赛，但参赛对象只限于各国的大学或工科院校的在读本科学生。
该大赛每年举办一次，自2002年第一届ABU-ROBOCON在日本举办以来已经成功举办了七届，在“非典”横行的2003年也没有中断。
每年的ABU-ROBOCON决赛由亚洲广播电视联盟的成员国轮流承办，2009年第八届ABU-ROBOCON将在日本东京举行。
该项赛事作为亚广联的重要项目，将每年一届持续举办下去，并继续扩大其规模和影响，最终发展成为吸纳欧、亚、北美著名高校和大学生参加的重大国际赛事。
除了每年的承办国之外，其它国家或地区每年只能有一只参赛队代表国家出征ABU-ROBOCON。
中国中央电视台为了选拔能够代表中国参赛的代表队，自2002年开始举办中央电视台机器人电视大赛（简称CCTV-ROBOCON，以下同），并且由每年的国内赛冠军代表中国参加ABU-ROBOCON的比赛，至今已成功举办七届。
第一届比赛的主题是“抢攀珠穆朗玛峰”（“ReachfortheTopofMt.Everest”）。
北京交通大学进入16强，并获最佳策略提名。
第二届全国大学生机器人电视大赛的主题是“太空征服者”（“TakrawSpaceConqueror”），采用的规则和亚广联第二届大学生机器人比赛的规则一致。
本次报名参加的大学有39所，参加本次筹备会的有34所，国内最有影响的大学如：
清华大学、北京交通大学、上海交通大学、西安交通大学、浙江大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等都参加了比赛。
我校制作了4台机器人参加，比赛中先后战胜华南理工大学、上海交通大学、浙江大学、中国科技大学，获得第三名。
第三届全国机器人电视大赛的主题是“鹊桥相会”（ReunionofSeparatedLovers,‘GyeonwooandJiknyeo’）。
我校取得了优秀奖。
第四届全国机器人电视大赛的主题是“登长城，点圣火”（ClimbontheGreatWall，Lightthe。
然而这种方式的缺点也有很多。
这种方案的路径太长，长度达到了前一种方案的两倍，浪费时间。
此外，这种方案需要攀爬台阶。
两级台阶的高度都是250mm，台阶面积为500mmx500mm。
而由于轿子面积的限制，我们T机器人的地盘最大面积才能有500mmx500mm。
而以这样的地盘面积去攀爬250mm的台阶难度很大[5]。
2.2机器人组成及功能分析
经过漫长而细致的规则分析及策略讨论，最终我们决定制作三台机器人：
手动轿夫机器人、自动轿夫机器人和旅客机器人。
下面我将对三台机器人的功能定位及组成作详细的分析：
手动轿夫机器人：
本次比赛手动轿夫机器人需要有灵活的走行功能，以确保轿子不会掉落。
它还需要有一个快速的抬轿功能，用最短的时间完成上下轿等相关任务。
此外，他还应该有跟随功能，减小操作手压力[6]。
图2-4手动机器人功能
自动轿夫机器人：
为确保完成所有任务并轿子的稳定和行进速度，自动轿夫机器人需要有很强劲的走行功能，可以快速响应的精确抬轿功能，并且可以保证轿子水平。
图2-5自动机器人功能
旅客机器人：
旅客机器人需要有很快的走行速度，在下轿后的比拼中才不至于处于劣势。
他在轿子上还需要可以稳定住自己，不掉下来。
到鼓区后，他还要完成它的最后任务。
这就要求他可以升高并敲鼓。
因为轿子的高度限制了旅客机器人，所以这里的升高只能是伸缩，而不可以是提升。
图2-6旅客机器人功能
第3章模块化设计
3.1模块化设计思想
模块化是一种思想方法，它广泛地应用于机械、电子和计算机等行业。
目前对模块化还没有一个统一的定义，一般可以这样理解：
统筹考虑产品系统，把其中含有相同或相似的功能单元分离出来，用标准化原理进行统一、归并、简化，以通用单元的形式独立存在，这就是模块；然后用不同的模块组合成新产品，这就是模块化[7]。
因此，模块化技术主要包含2个方面的内容：
一是模块的合理分解；二是模块的有效组合。
其概念及特点如图3-1所示。
图3-1模块化设计概念
模块化设计是将模块化思想引入产品设计，着重解决产品品种、规格与设计制造周期、成本之间的制约关系的现代设计方法，其实质与模块化是相同的，即是在对一定范围内的不同功能（或相同功能）、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足市场不同需求的现代设计方法。
它包括2方面的内容：
（1）根据设计要求进行功能分析，合理创建出一组模块，即模块创建。
主要是根据市场调查与分析，以功能分解为基础，设计结构模块，形成结构模块系列，为以后的设计及产品配置建立基础。
（2）根据设计要求将一组存在的特定模块合理组合成模块化产品方案，即模块组合。
这是单个产品的模块化设计，需要根据用户的具体要求对模块进行选择和组合，并加以必要的设计计算和校核计算，本质上是模块选择及组合过程。
3.2移动机器人模块化设计的方法
从理论上来讲，机器人属于一种柔性设备，它可以通过编程来适应不同的工作，然而实际应用中很少使用到这种情况。
事实上，传统的机器人都是为了满足特定的应用需要而被开发出来的，它所能完成的任务范围是受其自身的机械结构限制的。
虽然对那些任务明确的工业应用来讲，这种机器人已经能足够满足实际需要了，但由于市场全球化的竞争，机器人的应用范围要求越来越广，而每种机器人的构型仅能适应有限的工作，所以说机器人的柔性不能满足目前市场变化的要求[8]。
为了解决这一问题，将模块化思想引入了机器人设计中。
模块化的机器人由一套具有各种尺寸和性能特征的模块组成，通过对模块进行不同的组合，装配出各种构型和功能的机器人，以适应不同的工作需要。
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，是一种具有一定智能、在一定范围内移动且能完成各种规定任务的机器人，与普通机器人的主要区别是移动机器人一般安装在可移动的平台载体上，可在较大地域范围内活动。
在设计移动机器人时应遵循以下机构设计原则：
（1）总体机构应容易拆卸，便于平时的试验、调试和修理。
（2）应给机器人暂时未能装配的传感器、功能元件等预留安装位置，以备将来功能改进与扩展。
（3）采取模块化设计，各个功能模块之间相互独立装配，互不干扰。
模块化机器人系统设计的主要内容是模块的划分和模块的设计。
模块的划分既要考虑模块化机器人的应用范围、工件特点和性能，同时也要符合以下几条基本原则：
1．每个模块单元在功能上应具有独立性，可实现某一特定的功能。
2．每个模块单元与其它单元之间的连接应尽可能的简单，机械接口连接应方便、快捷、可靠。
3．每个模块在运动学和动力学上应具有相对的独立性。
3.3模块化设计在竞赛机器人设计中的应用
我校自参加全国大学生电视机器人大赛，例届的做法是每台机器人的功能都单独设计，最终造成了完成同样动作的机构却由很多种方案来实现，增加了设计难度和维修难度。
虽然锻炼了队员们的动手能力与设计能力，却造成了人员和资源的极大浪费。
由于本届比赛的规则的指定，手动轿夫机器人和自动轿夫机器人有很多相似之处。
对于相同或相似的功能，我们采取了模块化设计，减少了设计工作量，提高了设计质量。
模块的安装接口也给我们拆装机器人提供了方便，对于整个调试过程甚至比赛备赛都起到了重要作用。
在抬轿机构的设计中，我把相似功能模块提取出来，分为提升模块、旋转模块、锁死模块、跟随模块，每个模块都完成自己独立的功能，也有自己独立的安装接口。
后面的章节我将分模块介绍两台机器人的抬轿机构。
第4章抬轿机构设计
4.1抬轿机构的功能分析
4.1.1运动副分析
轿子连接了手动和自动轿夫机器人，承载着旅客机器人，是比赛中最为关键的道具，所以我们必须尽可能控制轿子的姿态。
为了满足比赛要求，抬轿机构上需要有很多运动副，而这些运动副有着各自不同的特点。
为方便介绍，如图4-1，我们对机器人的方向[9]作如下规定：
X——比赛中机器人的行进方向
Y——与X、Z方向构成右手坐标系
Z——垂直于比赛场地平面向上
图4-1 场地坐标轴关系图
下面逐一分析各运动副的要求。
（1）Z轴方向的移动副
比赛规则要求旅客机器人完成上轿和下轿任务，所以抬轿机构需要有一个Z轴方向的移动副。
考虑到这里需要主动的上下移动，并且上轿后的行进过程中旅客机器人需要在轿子上，这个移动副需要有驱动，并且可以实现锁死。
图4-2 Z轴方向的移动副示意图
（2）绕Y轴方向的转动副
在过山任务中，自动轿夫机器人和手动轿夫机器人先后登上山坡，轿子会出现一端高一端低的情况。
因此，轿子的夹持机构和抬轿本体之间必须有一个转动副。
这个转动副可以由前面提到的Z轴方向的移动副以及自动轿夫机器人和手动轿夫机器人的走行系统共同作用控制，所以它不需要有自己的驱动，只需要一个自由转动副[10]。
图4-3 绕Y轴方向的转动副示意图
（3）绕Z轴方向的转动副
在过森林任务中，自动轿夫机器人和手动轿夫机器人将绕过由三个立柱。
因此，自动轿夫机器人和手动轿夫机器人都需要有绕Z轴方向的转动副。
这个转动副受自动轿夫机器人和手动轿夫机器人的相对位置控制，所以这个转动副也只需要一个自由转动副。
图4-4 绕Z轴方向的转动副示意图
由于车轮式比其它两种方式制作简单，控制简单，具有较高的可靠性，适用于本次比赛的场地，所以我们采用车轮式结构。
（4）X轴方向的移动副
很明显无论怎样控制自动轿夫机器人和手动轿夫机器人的行进，也很难避免两台机器人之间的距离的变化[11]。
然而比赛规则要求自动轿夫机器人和手动轿夫机器人之间不可以有力的传递（由于轿子正压力产生的摩擦是被允许的）。
因此，自动轿夫机器人和手动轿夫机器人不可以都与轿子固定。
我们至少要放开其中之一而用一个移动副替代来满足比赛规则的要求。
4.1.2轿子的固定
前文提到自动轿夫机器人和手动轿夫机器人之一必须用一个移动副替代固定机构，而这一点直接导致了自动轿夫机器人和手动轿夫机器人的抬轿机构的差异。
如果自动轿夫机器人和手动轿夫机器人都不与轿子固定，那么只有由轿子的正压力产生的摩擦可以给轿子施加水平的力，用来改变轿子的运动状态。
很明显，这是不可行的，而且难以控制。
所以，我们要有一个轿夫机器人与轿子固定。
那么我们来分析一下究竟应该由自动轿夫机器人还是手动轿夫机器人接触对轿子的固定。
从运行方式来说，手动轿夫机器人由操作手控制，对于突发状况有着更强的适应能力。
自动轿夫机器人完全自主运行，难以处理突发状况。
从操作手的视野说，如果把移动副放在轿子和手动轿夫机器人之间，操作手可以比较容易的控制手动轿夫机器人承载轿子，同时控制手动的整体走行[12]。
反之，如果把移动副放在轿子和自动轿夫机器人之间，操作手需要同时关注远方的移动副和近处手动轿夫机器人的走行，难以兼顾。
从手动轿夫机器人的机动性上说，移动副在手动轿夫机器人和轿子之间时手动轿夫机器人只是驱动他自己，机动性能较好。
如果移动副在自动轿夫机器人和轿子之间，手动轿夫机器人将和轿子以及轿子上的旅客机器人连为一体，机动性能降低。
综上所述，轿子和自动轿夫机器人固定，与手动轿夫机器人形成移动副更有利于比赛。
4.2提升机构
4.2.1几种提升机构的对比
下面是机器人比赛中常见的提升机构
1．剪叉式升降平台
图4-5 剪叉式升降平台结构简图
剪叉式升降平台通常由平台、剪叉式起升机构和底座三个部分组成。
具有结构紧凑、承载量大、通过性强和操控性好的特点，但该机构对动力源的要求较高，而且占用空间较大。
2．分级升降机构
图4-6 分级升降机构
我们要把一个物体提升到一定的高度，可以是单级直接提升，也可以是多级提升。
多级提升的每一级都是建立在前一级的提升的基础之上的。
3．有轨升降
此种方式就是单级提升方式。
待提升机构以滑块形式沿着固定的轨道上升、下降。
轨道只起导向作用，驱动传动方式可以多种多样。
这种有轨提升中，轨道的精度对提升机构影响很大。
由于直线运动具有磨擦低、精度高的特点，因此在机器人比赛中广泛应用。
几种提升方式的比较
方式1
对电机的要求较高，而且要保证竖直升降，就得采用双剪叉并行结构，或给剪叉顶端一个固定的运动导轨，尤其对机械加工与安装要求较高，不适于在机器人大赛中实际应用。
方式2
体积可以得到有效控制，但由于必须采用液压或气动作为动力源。
由于比赛重量限制使得我们不能应用液压技术，而气动的能源受到比赛规则的限制，所以这种经典的提升方式在本届比赛中或者在以后的比赛中将很难得到重用。
方式3
阻力小，精度高，刚性好，刚度高，三个方向抗颠覆力矩能力大，运动平稳，缺点是导轨重量较大[13]。
在综合多种因素考虑后我们最终选用了方式3。
对于有轨提升，常见的传动方式有卷轮游丝，链轮链条，同步轮同步带，齿轮齿条，丝杠。
齿轮齿条较重，不适合比赛。
卷轮游丝，链轮链条，同步轮同步带原理基本相同，而卷轮游丝结构简单，成本较低。
所以我们选择对卷轮游丝和丝杠这两种提升传动方式进行设计。
4.2.2卷轮游丝提升
卷轮游丝提升速度快，但对电机的转矩要求较高，提升模块设计如图4-7。
电机带动卷轮转动,将游丝卷起,从而将提升平台延导轨方向拉起,实现提升。
图4-7 卷轮游丝提升模块
为了让轿子可以稳定在某个高度，提升机构需要锁死。
然而单纯依靠电机自锁的力量是远远不够的，这就要我们从机械和控制上同时想办法解决这个问题，机械上最容易想到的就是棘轮棘爪机构，然而照搬手册上的机构将增加机械设计及制作上的工作量，在分析了几个特定高度的位置关系后，我设计了一个单棘齿棘轮，再辅以传感器来实现停止位置的定位及自锁。
图4-8自锁机构示意图
工作原理：
提升过程中不用自锁，提升时卷轮按图示方向旋转，棘爪在弹簧的拉力处于复位状态，当到达停止位置时，通过位置传感器反馈的信息控制电机停止工作[14]，在负载重力作用下卷轮顺时针转动碰到棘爪时停下。
当需要下降时，电机先逆时针转动缷掉载荷，电磁铁同时工作铁芯拉动麻绳将棘爪与棘轮脱开[15]，当下降到指定位置时电磁铁断电弹簧复将棘爪拉回到复位状态。
4.2.3丝杠提升
丝杠提升速度较慢，但对电机的转矩要求较低，而且如果使用升角较小的滑动丝杠则不需要任何附加机构就可以在任何位置实现自锁[16]，其提升模块设计如下图。
图4-7 丝杠提升模块
丝杠的自锁校核计算
机构中选用的丝杠是圆螺纹丝杠，其特点是螺纹强度高，应力集中小，适用于受冲击和变载荷的传动。
丝杠为单线，导程为5mm，牙型角60度，中径15mm。
验算自锁的公式为：
（4-1）
（4-2）
其中
——螺纹升角
——当量摩擦角
——螺旋副的摩擦系数
L——导程
查表得，钢对钢的值为，取小值0.11，代入（4-2）得
取L=10mm，代入（4-1）得
故该丝杠可以自锁。
4.2.4提升机构小结
通过上述分析及校核计算，不难看出使用丝杠提升方式结构简单，无需附加锁死机构。
因此，我们选择用丝杠提升方式作为最终的制作方案。
4.3转动机构
4.3.1转动副的要求
根据前文的分析，转动机构包括一个绕Y轴方向的转动副和一个绕Z轴方向的转动副，其中绕Z轴方向的转动副需要在轴向力下工作，要求较高。
而绕Y轴方向的转动副由于受控于手动轿夫机器人和自动轿夫机器人，且转动时力臂为2m长的轿子，故允许有一定阻力，要求较低。
空轿子的重量为3kg，旅客机器人重8kg。
当在旅客机器人轿子上时，虽然是手动轿夫机器人和自动轿夫机器人共同承担这个重量，但在过山任务时，必然一个机器人高一个机器人低，所以会有某个机器人承担多于一半的重量。
考虑启动惯性负载[17]，轴承应该可以承担8kg的轴向力。
由于自动轿夫机器人与轿子固定，手动轿夫机器人与轿子构成移动副，所以几乎所有的绕X轴方向的转矩都需要由自动轿夫机器人承担。
这也就要求自动轿夫机器人上的绕Z轴方向的转动副不可以有较大间隙，否则当旅客机器人没有停在轿子正中时，轿子将会出现一侧高一侧低的危险状况。
这也给这个转动副提出了更高的要求。
下面我们将重点分析设计一下这个绕Z轴方向的转动副。
4.3.2角接触球轴承
角接触球轴承是一种可以承受一部分推力的轴承，在我们需要的这个转动副中可以承担一定的轴向力。
我们选择了一款代号为7202AC的角接触球轴承，轴承公称内径15mm，公称接触角。
图4-8 角接触球轴承
我们依据这款角接触球轴承设计制作了其相关轴系零件，并进行了实体装配，可是效果并不理想。
于是，我们需要寻找一种能够承受更大轴向力的轴承来制作这个转动副。
4.3.3圆锥滚子轴承
图4-8 圆锥滚子轴承
有了角接触球轴承的经验，我们找到了圆锥滚子轴承。
这种30202圆锥滚子轴承是可分离型的，如果只用一个将会左右晃动，不能满足自动轿夫机器人的要求。
所以我们设计使用两个这种圆锥滚子轴承，使之正排列。
如图4-9所示。
图4-9正排列的圆锥滚子轴承
4.3.4脚轮
市场上常见的脚轮有两种，一种是单向的，只能往一个确定的方向滚动。
另一种是万向的，可以往任意方向滚动。
这些脚轮上集成了很好的转动副。
他们价格便宜，结构简单，又是工业产品，有着值得信任的质量。
特别是万向脚轮，集成了两个正交的转动副，而且其中之一就是一个推力轴承。
脚轮的用处要求它可以承受的负载远大于我们要求的8kg，所以利用好脚轮可以为我们的设计提供一个新的思路，并且节省很多设计时间和经费[18]。
图4-10 脚轮及其支架
但是，万向脚轮的推力轴承有一定的间隙，可以左右摆动。
根据前文的分析，这是自动轿夫机器人不能允许的。
所以，它只能用在手动轿夫机器人上。
4.3.5结构简化
根据前文的分析，对于自动轿夫机器人，我
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