アッカーマンステアリングと運動学に関する標準的な二輪車/三輪車の違いは?


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次の宿題の質問がありました。

アッカーマンステアリングを備えたロボットと運動学に関する標準的な自転車または三輪車の一般的な違いは何ですか?

しかし、車のようなロボット(2つの固定後輪と2つの従属調整可能な前輪)は三輪車のようなロボット(1つの調整可能な前輪が中間)。

次に、2つの後輪の間の距離をゼロに近づけると、自転車が手に入ります。

そのため、これら3つの移動ロボットの違いはわかりません。不足しているものはありますか?


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私ではありません(あなたは何も欠けていません)。私も運動学は同じだと思います。従来、アッカーマンはキャスターとキャンバーの数が多い(または少ない)場合がありますが、これはルールではありません。あなたが超詳細に到達した場合、いくつかの違いがあります(タイヤスリップデータについてNASCARのクルーチーフに尋ねてください)が、私はそれがロボット工学の宿題の質問になるとは思いません。質問は、差動ステアリングを実際に異なる運動学を持つackermannと比較することであったに違いないと思います(あなたもそう思います)。
スパイク

@Mark Boothは、彼の質問がほぼ「合法的な質問がありますか?」そして、私は彼がそうしないことに同意します。質問も回答もありません:)
Spiked3

ackerman kinematics aka the bicycle model [ google.com/…–
Spiked3

回答:


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あなたは私が見ることができる2つの間違いを犯しています、両方とも前輪または後輪のセットを単一の車輪に「縮小」するという考えに関連しています。

アッカーマンステアリングを(概念的に)単一の車輪と考えるのではなく、三輪車の単一の前輪を2つの車輪に拡張することを想像してください。最初はタイヤが広くなり、次に2つのタイヤに分かれてからさらに離れますが、2つの車輪の車軸は同じ線のままです。言い換えると、アッカーマンシステムではなく、おもちゃのワゴンにあるような「操縦可能なフロントビーム車軸」になります。

ラジオフライヤーワゴン

Ackermannシステムは、2つの自転車が並んで溶接されていると考えることができます。前輪を接続することは、単にステアリング角度を等しくするだけでは解決できないことに注意してください。代わりに、Burmesterの理論のようなテクニックを見て、それらの間の適切な運動学的リンクを設計することができます。(アッカーマンソリューションでは、4バーのリンクです。)

後輪については、傾く能力を無視しています。つまり、自転車は、後輪の間隔がゼロの単なる三輪車ではありません。傾斜は、2つの接点のみで安定性を維持するために不可欠な部分です。

三輪車 傾いた自転車 (「を介して、安定したまま重量をシフト三輪車ステアリング」)、(経由で、オンに傾い自転車の安定性

傾斜は運動学的な議論よりも動的な議論ですが、タイヤに影響するので注意する価値があります。自転車/オートバイのタイヤはその傾斜に対応するために丸い断面を持ち、自動車/モータートライクタイヤはより平らな断面を持っています。


非常に良い答えをありがとう!おもちゃのワゴンを使用した例は、本当に役立ちました。しかし、前輪を「拡大」する代わりに、前輪を2つの車輪(異なる角度、3つすべての角度がackerman条件を満たすように)に交換すると、状況は異なりますか?この場合、私が理解する限りでは、三輪車から「アッカーマン」車を作成していました。
ダニエルジュール

私は答えを更新して、車のステアリングと自転車の類似点について話しました。
イアン

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キネマティックの違いがないという点で正しいです。

運動学は、物事が起こる理由、すなわち動的安定性を考慮しません。

明らかな物理的な違いがありますが、運動学のために数学がうまくいくとき、それは同じであるはずです。もちろん、これは運動学のレベルに特定の現実的な上限があることを意味します。たとえば、自転車は傾く傾向があると指摘されていますが、それは特定の速度に到達した後にのみ発生します。それまでは、運動学は異なります。そして、その速度に達すると、ジャイロの歳差運動も関与するようになります。合理性が満たされる場所を選択する必要があります。すべての物理学をモデル化できると思われる場合は、ヤマハモーターサイクルレーシングでいくつかの連絡先を紹介します。

数学を詳しく説明したPDFを見つけました。アッカーマンのキネマティック数学は、自転車モデルとして知られています。それがひどい冗談でない限り、あなたの質問に対する正しい答えを暗示していると思います。


だから、私は(運動学の観点から)三輪車のような挙動を説明するために(二輪の)車を「単純化」できると言えます。すなわち、2つの(異なる依存関係の)角度を表すために1つの角度だけを使用しますか?
ダニエルジュール

私の知る限り、はい。自転車モデルは、傾斜が要因となる速度以下の2つの車輪に基づいており、未知のもの(運動学によってモデル化されていない)によってバランスがとられていると仮定します。レースでは、1つのホイールが他のホイールよりも大きく回転するように、さまざまな量のアッカーマンが影響しますが、ここでも、ロボットの質問から予想されるよりも、タイヤスリップデータやその他の高度な要素が多く関与しています。
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