解讀關(guān)于移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型

實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人安全高效的運(yùn)行，離不開(kāi)導(dǎo)航系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的通力合作。移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)行駛過(guò)程中需要用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)控制它的運(yùn)動(dòng)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(duì)使用的地面環(huán)境要求也不相同。那么，移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)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(chǎng)景？下面小編給大家介紹一下～

按照運(yùn)動(dòng)模型劃分，移動(dòng)機(jī)器人主要分為雙輪差動(dòng)、單舵輪、四驅(qū)麥克納姆輪、雙舵輪四種車型。

雙輪差動(dòng)的移動(dòng)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(dòng)輪，其它車輪均為隨動(dòng)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(shí)的半徑，速度，角速度都是靠?jī)?nèi)外驅(qū)動(dòng)輪之間的速度差來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種運(yùn)動(dòng)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(dòng)作；并且對(duì)電機(jī)和控制精度要求不高，成本相對(duì)低廉。但是對(duì)地面平整度要求要高，負(fù)重一般在1噸以下。

單舵輪車型多為前驅(qū)單舵輪，主要依靠移動(dòng)機(jī)器人前部的一個(gè)鉸軸轉(zhuǎn)向車輪作為驅(qū)動(dòng)輪控制轉(zhuǎn)向。隨動(dòng)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(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，由于是單輪驅(qū)動(dòng)，無(wú)需考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配合問(wèn)題；對(duì)地面要求相對(duì)較低，適用于廣泛的環(huán)境和場(chǎng)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(duì)較差，能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作相對(duì)簡(jiǎn)單。

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(dòng)方式是基于一個(gè)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(gè)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(gè)合力矢量從而保證了這個(gè)平臺(tái)在最終的合力矢量的方向上能自由地移動(dòng)，而不改變機(jī)輪自身的方向。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在輪轂上安裝斜向輥?zhàn)?，通過(guò)協(xié)同運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)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(wàn)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(dòng)。缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，對(duì)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(duì)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。

雙舵輪型AGV為萬(wàn)向型AGV，車體前后各安裝一個(gè)舵輪，搭配左右兩側(cè)的隨動(dòng)輪，由前后舵輪控制轉(zhuǎn)向。雙舵輪型轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)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(wàn)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(gè)舵輪差動(dòng)，這對(duì)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(duì)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(dòng)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(chǎng)等場(chǎng)景。

不同的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)類型對(duì)應(yīng)不同場(chǎng)景的使用需求，具體選擇時(shí)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(guò)，盡管各類移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式各不相同，但它們的運(yùn)動(dòng)控制方式卻都是通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)的。