全向機(jī)器人底盤的全向輪運(yùn)動(dòng)特性分析

本文先描述了全向輪的構(gòu)型及基本特點(diǎn)，接著對(duì)單個(gè)全向輪進(jìn)行了受力分析，指出了電機(jī)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(jī)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(shí)際使用過(guò)程中的特點(diǎn)及問(wèn)題。

比起麥輪平臺(tái)，全向輪平臺(tái)不怎么常見(jiàn)，且看起來(lái)似乎沒(méi)有那么“協(xié)調(diào)”，全向輪平臺(tái)之所以“長(zhǎng)成”這樣，主要是依據(jù)全向輪本身的運(yùn)動(dòng)特性而設(shè)計(jì)的。

麥輪平臺(tái)和全向輪平臺(tái)均能實(shí)現(xiàn)前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)及其組合等多種運(yùn)動(dòng)方式。麥輪平臺(tái)的全向移動(dòng)效果是通過(guò)四個(gè)麥克納姆輪協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到的，而全向輪移動(dòng)平臺(tái)與之類似，也是通過(guò)三或四個(gè)全向輪協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)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(lái)分析。

總結(jié)上述分析，全向輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在較大滾動(dòng)摩擦，輥?zhàn)拥哪�損比普通輪胎嚴(yán)重，因此適用于比較平滑的路面，若遭遇粗糙復(fù)雜的地形時(shí)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?zhàn)又�間的非連續(xù)性，盡管采用兩層的全向輪，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程仍存在連續(xù)微小震動(dòng)，這需要設(shè)計(jì)懸掛機(jī)構(gòu)等輔助機(jī)構(gòu)來(lái)消除，也可改變輥?zhàn)硬牧蠈傩允沟幂佔(zhàn)幼冘泚?lái)減小震動(dòng)幅度。單個(gè)全向輪的零部件較多，因此生產(chǎn)制造成本也較高。