驅(qū)動設計一般來說有三種方式：

1. 側(cè)面驅(qū)動，驅(qū)動輪在軌道左右兩層平行壓緊在軌道側(cè)立面，通過夾緊的方式驅(qū)動前進。

   
   

   
   

2. 底面驅(qū)動，驅(qū)動輪在軌道底部，通過彈簧等裝置將其壓緊在軌道底面，驅(qū)動前進。

   
   

   
   

3. 吊裝驅(qū)動，驅(qū)動輪在軌道上方，通過設備的自重力將其掛在軌道上，驅(qū)動前進。

   從疲勞度和維護角度來說，可能采用吊裝驅(qū)動的方式。
   

但是，具有8m/s的速度要求，可能會需要側(cè)面驅(qū)動方式，具體還得經(jīng)過仿真試驗，通過簡單測算，目前驅(qū)動輪的輪徑已經(jīng)達到15cm，所以吊裝驅(qū)動不合適。

驅(qū)動輪一般有橡膠和尼龍兩種，從摩擦系數(shù)及滾動系數(shù)來說，橡膠優(yōu)于尼龍，最終選擇采用橡膠作為驅(qū)動輪的輪胎材質(zhì)。

電機選型

在以往高精度的巡檢機器人設計中，我們經(jīng)常采用低壓伺服電機，但是此類電機有個成本高的致命問題。

除了低壓伺服電機，還有無刷直流電機、步進電機可以選擇，三者什么區(qū)別？

無刷直流電機（BLDC）

• 原理：通過電子換向器替代傳統(tǒng)電刷，定子繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動永磁體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

• 結(jié)構(gòu)：由永磁體轉(zhuǎn)子、定子繞組和霍爾傳感器組成，無需物理電刷，減少了機械磨損。

• 特點：高效率（80-90%）、低噪音、支持高轉(zhuǎn)速。

低壓伺服電機

• 原理：閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過編碼器或傳感器實時反饋位置/速度/扭矩信息，結(jié)合PID算法動態(tài)調(diào)整輸出。

• 結(jié)構(gòu)：包含電機本體（通常為無刷電機）、編碼器、控制器和驅(qū)動器，集成度高。

• 特點：高精度、快速響應、寬調(diào)速范圍。

步進電機

• 原理：開環(huán)控制，通過脈沖信號按固定步距角旋轉(zhuǎn)，無需反饋系統(tǒng)。

• 結(jié)構(gòu)：定子由電磁鐵繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子為永磁體或鐵芯，無電刷或換向器。

• 特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但扭矩隨轉(zhuǎn)速升高顯著下降，易失步。

基于隧道巡檢定位精度要求不高、產(chǎn)品性價比要好的總體需求，我們不采用伺服電機，采用無刷直流電機。 

從電機的使用壽命來分析： 無刷直流電機壽命最長（無機械磨損），伺服電機次之（依賴反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性），步進電機最短（易失步和發(fā)熱）。 

最后結(jié)論：隧道巡檢機器人優(yōu)先選擇無刷直流電機（長壽命、低維護）。

轉(zhuǎn)向機構(gòu)設計

我們需要考慮機器人轉(zhuǎn)彎的需求，所以需要設計一個轉(zhuǎn)向機構(gòu)，輔助機器人完成轉(zhuǎn)彎。

一般來說轉(zhuǎn)向機構(gòu)都是由導向輪、從動輪、轉(zhuǎn)彎支架組成。

導向輪與軌道側(cè)面貼合，在機器人轉(zhuǎn)彎時可以啟到導向的作用，防止從動輪脫軌。

從動輪主要起到支撐和輔助行走的作用。

轉(zhuǎn)彎支架的作用就是帶動導向輪和從動輪按照軌道轉(zhuǎn)彎自動調(diào)節(jié)，根據(jù)機器人設定的最大轉(zhuǎn)彎鈑金進行轉(zhuǎn)彎角度設計。