阿克曼转向与标准双/三轮车在运动学方面的区别?


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我收到以下作业问题:

在运动学方面,采用Ackermann转向的机器人与标准自行车或三轮车之间的一般区别是什么?

但是,我看不出应该有什么区别,因为可以将类似汽车的机器人(具有2个固定后轮和2个相关的可调节前轮)看作是类似于三轮车的机器人(在机器人中只有一个可调节前轮)中间)。

然后,如果让两个后轮之间的距离接近零,那么您将得到自行车。

因此,我看不出这三个移动机器人之间有什么区别。我有什么想念的吗?


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对我来说不对(您什么都不会错过)。我也认为运动学是相同的。传统上,阿克曼可能具有更多(或更少)的脚轮和外倾角,但这不是规则。如果您了解超级细节,则会有一些差异(向任何NASCAR机长询问轮胎打滑数据),但我认为这不是机器人作业的问题。我怀疑(我猜您也是如此),问题应该是将差速转向与确实具有不同运动学特性的ackermann进行比较。
Spiked3 2013年

@Mark Booth,因为他的问题几乎是“我有合法问题吗?” 我同意他没有。没问题,没有答案:)
Spiked3 2013年

阿克曼运动学又名自行车模型[ google.com/...
Spiked3

Answers:


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我犯了两个错误,我都看到这两个错误,都与将前轮或后轮组“缩小”到一个轮子的想法有关。

不要将Ackermann转向视为(从概念上来说)单个车轮,而是将三轮车的单个前轮扩展为2个车轮。首先,轮胎变宽,然后分成两个轮胎,然后分开得更远-但是两个车轮的轴保持在同一条直线上。换句话说,您最终得到的是“可转向的前横梁轴”,就像在玩具旅行车上发现的那样,而不是 Ackermann系统:

无线电传单马车

您可以将Ackermann系统想象成两辆并排焊接在一起的自行车,请注意,仅仅通过使它们的转向角相等就无法解决连接前轮的问题。相反,您可能会看过Burmester理论的技术来设计它们之间的正确运动学联系。(在Ackermann解决方案中,它是4连杆机构。)

对于后轮,您会忽略倾斜的能力。换句话说,自行车不仅仅是三轮车,后轮之间的间距为零。倾斜是只有两个接触点才能保持稳定性的重要部分。

三轮车倾斜 自行车倾斜 (通过“ 三轮车转向 ” 将重量转移到保持稳定的状态),(通过自行车的稳定性向车身倾斜的方向转弯)

倾斜运动学不是运动学的讨论,而是更动态的讨论,但值得注意的是,因为倾斜会影响轮胎-自行车/摩托车轮胎的横截面是圆形的,以适应倾斜,而汽车/摩托车轮胎的横截面更平整​​。


谢谢您的很好回答!玩具车的例子确实有很大帮助。但是,如果您不是将前轮“放大”,而是将前轮替换为两个轮(具有不同的角度,以便所有三个角度都满足ackerman条件),对吗?在这种情况下,据我所知,我本可以用三轮车制造一辆“ ackerman”汽车。
Daniel Jour

我已经更新了答案,以谈论汽车转向和一对自行车之间的相似性。
2013年

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您是正确的,因为没有运动学差异。

运动学不考虑事情发生的原因-即动态稳定性。

物理上存在明显的差异,但是当为运动学计算出数学时,它应该是相同的。这当然意味着在运动学水平上有一定的现实上限。例如,已经指出,自行车倾斜地转向,但是仅在达到一定速度时才发生。在此之前,运动学是不同的。一旦达到该速度,陀螺仪旋进也将涉及。必须选择满足合理性的地方。如果您认为所有物理模型都可以建模,那么我想向您介绍一些雅马哈摩托车赛的联系人。

我找到了详细描述数学的PDF。ackerman的运动学数学被称为自行车模型。除非那是个恶作剧,否则我想说这意味着对您问题的正确答案。


因此,我可以说我可以“简化”具有两个轮子的汽车,以描述其行为,例如三轮/脚踏车(就运动学而言)。即仅使用一个角度来表示两个(不同和相依)角度?
Daniel Jour

据我所知是的。自行车模型基于低于速度的两个车轮,而倾斜的速度成为一个因素,并假定由未知的事物来平衡(不是运动学模型)。在赛车中,有各种各样的ackerman影响着它,因此一个车轮可能比另一个车轮转得更多,但是同样,轮胎打滑数据和许多其他更高级的因素也发挥了作用,这超出了我对机器人技术的期望。
Spiked3 2013年
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