Так как основным объектом исследования являются мобильные роботы, то логичным началом их исследования станет анализ классических схем построения мобильных роботов.
1) классической двухосной четырехколесной базы
Такая база характеризуется высокой степенью устойчивости, однако ее маневренность ограничена минимальным радиусом поворота, который в свою очередь ограничивается шириной оси и максимальным углом ее поворота в плоскости базы.
2) трехколесной базы
Такой подход позволил уменьшить радиус поворота базы до ее длины (это достигается во время поворота на мести при условии, что переднее ведущее колесо может свободно вращаться в плоскости базы, что практически не реализуемо для двухосной базы), уменьшить трение на 25%, о чем тоже не следует забывать, а также упростить алгоритмы навигации. Однако произошла существенная потеря устойчивости, так как устойчивость в направлении, перпендикулярном движению, теперь обеспечивает только задняя ось, что ненадежно при поворотах, особенно в торможении.
3) трехосной базы
Такая база обладает повышенной устойчивостью и проходимостью, особенно при независимой подаче усилия на все колеса, однако она сильно теряет в маневренности из-за того, что передняя ось всегда должна иметь угол поворота колес выше, чем средняя, что накладывает более сильное ограничение, нежели для двухосной базы. Следует отметить, что такая база может перевозить более тяжелых роботов, так как нагрузка распределяется на более большое число колес.
Вывод
Учитывая, что роботам нужно гибкое рулевое управление，выбрать трехколесной базы
2.4 Выбор двигателей
Разные конструкции мобильных роботов отдают предпочтения разным видам двигателей. Технологически целесообразно рассматривать электрические двигатели постоянного тока, преобразующие электрическую энергию в механическое вращение, так как они позволяют упростить программный контроль, схему и конструкцию мобильного робота. Электродвигатели постоянного тока в свою очередь делятся на:
а)коллекторные двигатели постоянного/переменного тока;
Коллекторный электродвигатель - электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство - щеточно-коллекторный узел.
Основным достоинством коллекторных двигателей постоянного тока (ДПТ) является возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне, линейность механической и, в большинстве случаев, регулировочной характеристики, большой пусковой момент, высокое быстродействие, малая масса и объем на единицу полезной мощности и более высокий КПД по сравнению с двигателями переменного тока той же мощности. Недостатком коллекторных двигателей постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла, что ограничивает их долговечность и является источником радиопомех. Вследствие искрения на скользящем контакте эти двигатели не пригодны для эксплуатации во взрывоопасных средах.
б)бесколлекторные двигатели постоянного/переменного тока;
Конструктивно бесколлекторный двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Обращая внимание на то, что в коллекторном двигателе наоборот, обмотки находятся на роторе. Поэтому, далее в тексте ротор - магниты, статор - обмотки. Для управления двигателем применяется электронный регулятор.
На практике бесколлекторные двигатели греются меньше, чем их коллекторные аналоги. Переносят большую нагрузку по моменту. Применение мощных неодимовых магнитов сделали бесколлекторные двигатели еще более компактными. Конструкция бесколекторного двигателя позволяет эксплуатировать его в воде и агресивных средах (разумеется, только двигатель, подвергать регулятор воздействию влаги нельзя так как это приводит к короткому замыканию, для профилактики кароткого замыкания регулятор нужно будет герметезриновать, что соправаждаеться с большими затратами ресурсов). Бесколлекторные двигатели практически не создают радиопомех.
Единственным недостатком двигателей такого типа считают сложный дорогостоящий электронный блок управления (регулятор). Однако, если необходимо управлять оборотами двигателя, без электроники никак не обойтись. Если вам не надо управлять оборотами бесколлекторного двигателя, без электронного блока управления все равно не обойтись.
в)шаговые двигатели;
Шаговый электродвигатель - это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. [5] а) Общий вид б)
Конструктивно шаговые электродвигатели (см. рисунок 4.б) состоят из статора 1, на котором расположены обмотки возбуждения 2, и ротора 3, выполненного из магнито-мягкого или из магнито-твёрдого материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотка
Преимущества шаговых двигателей: Главное преимущество шаговых двигателей - это точность. При подаче потенциалов на обмотки ротор шагового двигателя повернется строго на определенный угол. Шаговый двигатель дешевле сервоприводов, и как недорогая альтернатива сервопривода, он наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика. Недостатки шаговых двигателей: Возможность "проскальзывания" ротора - наиболее известная проблема этих двигателей.
г)сервоприводы аналоговые/цифровые.
Сервоприводы Сервопривод - это электромотор с редуктором, управляемый через отрицательную обратную связь, которая точно управлять параметрами движения. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов.
Цифровые сервоприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Это позволяет цифровому сервоприводу быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже.
Вывод
Учитывая цену, вес, выборем двигателя постоянного тока
2.5 Описание движения мобильного робота
Робот использует колесную конструкцию и состоит из двух ведущих колес и одного вспомогательного колеса. Там также должны быть другие датчики.
Робот с дифференциальным приводом имеет два мотора, по одному на каждое колесо (на рисунке — это большие колеса). Изменение направления движения достигается за счет разных скоростей (отсюда и название — дифференциальный).
Для прямолинейного движения колеса должны вращаться с одинаковыми скоростями.
Для того, чтобы робот развернулся на месте, необходимо установить скорости одинаковыми по модулю, но направленными противоположно.
Другие комбинации скоростей приводят к движению по дуге
Движение по дуге
Обозначим скорости колес (линейные скорости с которыми они «покрывают» поверхность) 
и 
- для левого и правого колес, соответственно, и 
расстояние между колесами.
Прямолинейное движение, если 
Разворот на месте, если 
В более общем случае — движение по дуге
Для того, чтобы найти радиус 
криволинейного пути, рассмотрим период движения 
, в течении которого робот движется вдоль дуги окружности, имеющей угол 
.
Левое колесо: пройденное расстояние = 
; радиус дуги = 
Правое колесо: пройденное расстояние = 
; радиус дуги =
Обе колесные дуги имеют в основании один и тот же угол
Датчик