機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)常見構(gòu)型優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)關(guān)鍵的兩個(gè)部分就是：輪子和機(jī)架的構(gòu)型。

機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)常見8種構(gòu)型.（a）兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，（b）car-like robot，（c）四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，（d）履帶式機(jī)器人，（e）麥輪全向平臺(tái)，（f）全向輪全向平臺(tái)，（g）四驅(qū)四轉(zhuǎn)機(jī)器人，（h）四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人.

非全向移動(dòng)機(jī)器人

這四類機(jī)器人屬于非全向移動(dòng)機(jī)器人，意味著在平面上運(yùn)動(dòng)僅有2個(gè)自由度，其運(yùn)動(dòng)模型的相似度也較高（可參考《常見移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型》）。

全向移動(dòng)機(jī)器人

這兩類相對(duì)特殊，采用了麥輪/全向輪，按照一定規(guī)律控制輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，則可以實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)，比起上述非全向移動(dòng)機(jī)器人的靈活性更好，能夠在狹窄的區(qū)域運(yùn)動(dòng)（可參考《常見移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型》）。

四驅(qū)四轉(zhuǎn)機(jī)器人

圖 2.3（g）中的四個(gè)藍(lán)色原點(diǎn)表示舵輪的位置，上述談到每個(gè)舵輪有兩個(gè)電機(jī)，分別控制輪子滾動(dòng)和轉(zhuǎn)向，因此這種類型的機(jī)器人也被稱為四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動(dòng)機(jī)器人。

四驅(qū)四轉(zhuǎn)機(jī)器人相當(dāng)于有8個(gè)電機(jī)在控制其運(yùn)動(dòng)，因此可輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全向運(yùn)動(dòng)。相較于麥輪/全向輪全向平臺(tái)，舵輪是沒有輥?zhàn)拥�，因此�?fù)載能力更強(qiáng)，輪子耐磨性更好，且室外非結(jié)構(gòu)化場景的適應(yīng)能力更強(qiáng)。

當(dāng)然，也可以將四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動(dòng)機(jī)器人的某一對(duì)角線上的一對(duì)輪子更換為被動(dòng)萬向輪，通過另一對(duì)角線上的一對(duì)舵輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這樣就省掉4個(gè)電機(jī)，也能達(dá)到全向運(yùn)動(dòng)的效果，只是驅(qū)動(dòng)功率相對(duì)降低了，成本也就降低了。

四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人

四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人（這是筆者擬定的名字）的兩前輪采用全向輪，兩后輪采用普通橡膠輪，這種構(gòu)型是之前在文獻(xiàn)閱讀時(shí)候偶然看到的，比較新穎。

在《四輪驅(qū)動(dòng)（SSMR）移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型及應(yīng)用分析》一文中，我們分析兩左（右）側(cè)輪的輪速需要保持一致，這樣才能減少橫向滑移帶來的輪胎磨損，而四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人則可以消除這種問題。

由于兩前輪是采用的全向輪，當(dāng)四驅(qū)異構(gòu)機(jī)器人轉(zhuǎn)向時(shí)，兩前輪的輥?zhàn)訒?huì)被動(dòng)滾動(dòng)，從而將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，大大降低了摩擦帶來的損耗。

這種類型的機(jī)器人還有兩種變化，其一是兩個(gè)前全向輪“去掉”電機(jī)，變成被動(dòng)輪，產(chǎn)生的效果和“兩前輪為被動(dòng)萬向輪”的結(jié)構(gòu)相似，但是有個(gè)好處是，四個(gè)輪子的半徑是相同的，越障能力比“使用被動(dòng)萬向輪”更好；其二是兩左（右）側(cè)的兩電機(jī)合二為一，一側(cè)僅使用一個(gè)電機(jī)，并使用同步帶將電機(jī)動(dòng)力傳送到同側(cè)兩輪，這樣就可以僅使用2個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線或圓弧運(yùn)動(dòng)。