Mechanical Design and Analysis of All-terrain Mobile Robot

Abstract

This paper presents the conceptual mechanical analysis of the all-terrain mobile robot (AMoBo). The locomotion concept for all-terrain mobile robot is based on six independent motorized wheels. The mobile robot has a steering wheel in the front and the rear, and two wheels arranged on a bogie on each side. The front wheel has a spring suspension to guarantee optimal ground contact of all wheels at any time. The steering of the vehicle is realized by synchronizing the steering of the front and rear wheels and the speed difference of the bogie wheels. A prototype AMoBo was designed and fabricated. The developed prototype is about 66 cm in length and 23 cm in height. Testing size results show that the prototype able to overcome obstacles of same height as its wheel diameter and can climb stairs with step height of over 10 cm. Finite element analysis was used to analyse and verify the strength of each critical part of AMoBo. The base plate appeared to be the critical part with the highest shear stress and the lowest safety factor. Kertas kerja ini membincangkan analisis mekanikal bagi robot mobil semua medan (AMoBo). Konsep gerak alih untuk robot mobil semua medan adalah berdasarkan kepada enam roda yang bermotor. Kenderaan tersebut mempunyai roda kemudi di bahagian hadapan dan belakang, dan dua roda yang diaturkan sebagai bogi di kedua-dua belah. Roda hadapan mempunyai suspensi pegas untuk memastikan sentuhan permukaan yang optimal di setiap roda pada sebarang masa. Kemudi kenderaan diselaraskan dengan kemudi hadapan dan belakang dan juga perbezaan kelajuan pada roda bogie. Prototaip telah direka bentuk dan dihasilkan. Kenderaan yang dibangunakan berukuran sekitar 66 cm panjang dan 23 cm tinggi. Keputusan saiz ujian menunjukkan bahawa ia berupaya mengatasi halangan yang mempunyai ketinggian yang sama dengan diameter rodanya dan mampu memanjat tangga yang mempunyai ketinggian yang melebihi 10 cm. Analisis elemen terhingga telah digunakan untuk menganalisis dan mengesahkan kekuatan setiap bahagian yang kritikal pada AMoBo. Pinggan dasar adalah bahagian kritikal yang mempunyai tegangan ricih yang paling tinggi dan nilai faktor keselamatan yang paling rendah.