移動機器人是如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)向驅(qū)動的？
又有哪些運動模型？
今天一起了解一下～
實現(xiàn)移動機器人安全高效的運行，離不開導(dǎo)航系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向驅(qū)動系統(tǒng)的通力合作。移動機器人在運動行駛過程中需要用轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置來控制它的運動方式。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，移動機器人驅(qū)動方式有哪些？各自有什么優(yōu)缺點，又分別適用于哪些應(yīng)用場景？下面給大家介紹一下～
按照運動模型劃分，移動機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，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現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種運動模型的優(yōu)點在于靈活性高，可以實現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)等動作；并且對電機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)實際承重進行添加。單舵輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動的優(yōu)點在于結(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，靈活性相對較差，能實現(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輪轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)化到一個機輪反向力上面。依靠各自機輪的方向和速度，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，而不改變機輪自身的方向。簡單來說，就是在輪轂上安裝斜向輥子，通過協(xié)同運動以實現(xiàn)移動或旋轉(zhuǎn)。
麥克納姆輪的優(yōu)點是承重能力強，具有10噸及以上的載重能力；可以實現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)功能和萬向橫移，靈活性高，運行占用空間小，更適合在復(fù)雜地形上的運動。缺點是成本相對較高，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、高精尖機器設(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)點是可以實現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)功能，也可以實現(xiàn)萬向橫移，靈活性高且具有精確的運行精度。缺點是兩套舵輪成本較高，而且AGV運行中經(jīng)常需要兩個舵輪差動，這對電機和控制精度要求較高，而且因為四輪或以上的車輪結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致一輪懸空而影響運行，所以對地面平整度要求嚴格。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或停車機器人，適用于大噸位的物料搬運、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)實際使用環(huán)境和負載需求等因素進行綜合考量。不過，盡管各類移動機器人驅(qū)動方式各不相同，但它們的運動控制方式卻都是通過算法實現(xiàn)的。
（文章來源于仙知機器人）
