移動機(jī)器人是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向驅(qū)動的？
又有哪些運(yùn)動模型？
今天一起了解一下～
實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人安全高效的運(yùn)行，離不開導(dǎo)航系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向驅(qū)動系統(tǒng)的通力合作。移動機(jī)器人在運(yùn)動行駛過程中需要用轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置來控制它的運(yùn)動方式。不同的車型的車輪結(jié)構(gòu)和布局不一樣，轉(zhuǎn)向和控制方式也不一樣，其承重范圍、靈活性等也不盡相同，甚至對使用的地面環(huán)境要求也不相同。那么，移動機(jī)器人驅(qū)動方式有哪些？各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)，又分別適用于哪些應(yīng)用場景？下面給大家介紹一下～
按照運(yùn)動模型劃分，移動機(jī)器人主要分為雙輪差動、單舵輪、四驅(qū)麥克納姆輪、雙舵輪四種車型：
◆ 雙輪差動
雙輪差動的移動機(jī)器人車體結(jié)構(gòu)是在車體左右兩側(cè)安裝差速輪作為驅(qū)動輪，其它車輪均為隨動輪。差速輪不需要配置轉(zhuǎn)向電機(jī)，它本身不能旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向時的半徑，速度，角速度都是靠內(nèi)外驅(qū)動輪之間的速度差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種運(yùn)動模型的優(yōu)點(diǎn)在于靈活性高，可以實(shí)現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)等動作；并且對電機(jī)和控制精度要求不高，成本相對低廉。但是對地面平整度要求要高，負(fù)重一般在1噸以下。
◆ 單舵輪
單舵輪車型多為前驅(qū)單舵輪，主要依靠移動機(jī)器人前部的一個鉸軸轉(zhuǎn)向車輪作為驅(qū)動輪控制轉(zhuǎn)向。隨動輪可以可根據(jù)實(shí)際承重進(jìn)行添加。單舵輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低，由于是單輪驅(qū)動，無需考慮驅(qū)動電機(jī)的配合問題；對地面要求相對較低，適用于廣泛的環(huán)境和場合。與其它車型相比，單舵輪車型由單舵輪牽引行進(jìn)，靈活性相對較差，能實(shí)現(xiàn)的動作相對簡單。
◆ 四驅(qū)麥克納姆輪
麥克納姆輪設(shè)計(jì)新穎，是一種特殊結(jié)構(gòu)的全向輪。這種全方位移動方式是基于一個有許多位于機(jī)輪周邊的輪軸的中心輪的原理上，這些成角度的周邊輪軸把一部分的機(jī)輪轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)化到一個機(jī)輪反向力上面。依靠各自機(jī)輪的方向和速度，這些力的最終合成在任何要求的方向上產(chǎn)生一個合力矢量從而保證了這個平臺在最終的合力矢量的方向上能自由地移動，而不改變機(jī)輪自身的方向。簡單來說，就是在輪轂上安裝斜向輥?zhàn)樱ㄟ^協(xié)同運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)移動或旋轉(zhuǎn)。
麥克納姆輪的優(yōu)點(diǎn)是承重能力強(qiáng)，具有10噸及以上的載重能力；可以實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)功能和萬向橫移，靈活性高，運(yùn)行占用空間小，更適合在復(fù)雜地形上的運(yùn)動。缺點(diǎn)是成本相對較高，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，對控制、制造、地面的要求較高。一般應(yīng)用于大型物件的精密對接裝配、轉(zhuǎn)運(yùn)、高精尖機(jī)器設(shè)備的檢修等，如航空航天的檢修、汽車整車加工等。
◆ 雙舵輪
雙舵輪型AGV為萬向型AGV，車體前后各安裝一個舵輪，搭配左右兩側(cè)的隨動輪，由前后舵輪控制轉(zhuǎn)向。雙舵輪型轉(zhuǎn)向驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)功能，也可以實(shí)現(xiàn)萬向橫移，靈活性高且具有精確的運(yùn)行精度。缺點(diǎn)是兩套舵輪成本較高，而且AGV運(yùn)行中經(jīng)常需要兩個舵輪差動，這對電機(jī)和控制精度要求較高，而且因?yàn)樗妮喕蛞陨系能囕喗Y(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致一輪懸空而影響運(yùn)行，所以對地面平整度要求嚴(yán)格。但是由于底部輪子更多，受力更均衡，所以這種驅(qū)動方式的穩(wěn)定性比單舵輪型AGV更高。一般使用在重載潛伏式AGV或停車機(jī)器人，適用于大噸位的物料搬運(yùn)、汽車制造工廠、停車場等場景。
不同的轉(zhuǎn)向驅(qū)動類型對應(yīng)不同場景的使用需求，具體選擇時需根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境和負(fù)載需求等因素進(jìn)行綜合考量。不過，盡管各類移動機(jī)器人驅(qū)動方式各不相同，但它們的運(yùn)動控制方式卻都是通過算法實(shí)現(xiàn)的。
（文章來源于仙知機(jī)器人）
