機器人開發(fā)平臺常見構(gòu)型優(yōu)缺點對比分析

機器人開發(fā)平臺關(guān)鍵的兩個部分就是：輪子和機架的構(gòu)型。

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

非全向移動機器人

這四類機器人屬于非全向移動機器人，意味著在平面上運動僅有2個自由度，其運動模型的相似度也較高（可參考《常見移動機器人運動學(xué)模型》）。

全向移動機器人

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

四驅(qū)四轉(zhuǎn)機器人

圖 2.3（g）中的四個藍色原點表示舵輪的位置，上述談到每個舵輪有兩個電機，分別控制輪子滾動和轉(zhuǎn)向，因此這種類型的機器人也被稱為四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動機器人。

四驅(qū)四轉(zhuǎn)機器人相當(dāng)于有8個電機在控制其運動，因此可輕松實現(xiàn)機器人的全向運動。相較于麥輪/全向輪全向平臺，舵輪是沒有輥子的，因此負載能力更強，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。

當(dāng)然，也可以將四驅(qū)四轉(zhuǎn)移動機器人的某一對角線上的一對輪子更換為被動萬向輪，通過另一對角線上的一對舵輪驅(qū)動運動，這樣就省掉4個電機，也能達到全向運動的效果，只是驅(qū)動功率相對降低了，成本也就降低了。

四驅(qū)異構(gòu)機器人

四驅(qū)異構(gòu)機器人（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)型是之前在文獻閱讀時候偶然看到的，比較新穎。

在《四輪驅(qū)動（SSMR）移動機器人運動模型及應(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)機器人轉(zhuǎn)向時，兩前輪的輥子會被動滾動，從而將滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，大大降低了摩擦帶來的損耗。

這種類型的機器人還有兩種變化，其一是兩個前全向輪“去掉”電機，變成被動輪，產(chǎn)生的效果和“兩前輪為被動萬向輪”的結(jié)構(gòu)相似，但是有個好處是，四個輪子的半徑是相同的，越障能力比“使用被動萬向輪”更好；其二是兩左（右）側(cè)的兩電機合二為一，一側(cè)僅使用一個電機，并使用同步帶將電機動力傳送到同側(cè)兩輪，這樣就可以僅使用2個電機，實現(xiàn)機器人的直線或圓弧運動。