全向機器人底盤的全向輪運動特性分析

本文先描述了全向輪的構(gòu)型及基本特點，接著對單個全向輪進行了受力分析，指出了電機轉(zhuǎn)矩與全向輪所受分力的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上分析了全向輪縱向分速度與電機輸出轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，給出速度分解方程；最后，總結(jié)分析了全向輪的在實際使用過程中的特點及問題。

比起麥輪平臺，全向輪平臺不怎么常見，且看起來似乎沒有那么“協(xié)調(diào)”，全向輪平臺之所以“長成”這樣，主要是依據(jù)全向輪本身的運動特性而設計的。

麥輪平臺和全向輪平臺均能實現(xiàn)前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)及其組合等多種運動方式。麥輪平臺的全向移動效果是通過四個麥克納姆輪協(xié)同轉(zhuǎn)動而達到的，而全向輪移動平臺與之類似，也是通過三或四個全向輪協(xié)同轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)全向移動的。兩者最基本的原理是接近的，但又有些許的不同，我們先從兩種輪子的構(gòu)型來分析。

總結(jié)上述分析，全向輪運動過程中存在較大滾動摩擦，輥子的磨損比普通輪胎嚴重，因此適用于比較平滑的路面，若遭遇粗糙復雜的地形時耐久性要大打折扣。

全向輪旋轉(zhuǎn)角速度與全向輪的縱向分速度是呈正比關(guān)系的，而橫向分速度是與外部作用力相關(guān)。

此外，由于輥子之間的非連續(xù)性，盡管采用兩層的全向輪，在運動過程仍存在連續(xù)微小震動，這需要設計懸掛機構(gòu)等輔助機構(gòu)來消除，也可改變輥子材料屬性使得輥子變軟來減小震動幅度。單個全向輪的零部件較多，因此生產(chǎn)制造成本也較高。