移動機器人輪子類型的選擇,輪子的結(jié)構(gòu)和裝配類型

移動機器人輪子類型的選擇與輪子裝配或輪子幾何特征的選擇緊密相關(guān)。移動機器人的設(shè)計者在設(shè)計輪式機器人的運動機構(gòu)時，需要同時考慮這兩個問題。為何輪子的類型和輪子的幾何特征如此重要?因為機器人的三個基本特征受這些選擇所支配：機動性、可控性和穩(wěn)定性。

汽車大都為高度標準化的環(huán)境(道路網(wǎng))而設(shè)計，與其不同的是，移動機器人則是 為應(yīng)用在種類繁多的環(huán)境而設(shè)計。汽車全部共享相同的輪子結(jié)構(gòu)，因為在設(shè)計空間 中存在一個區(qū)域，使得它們對標準化環(huán)境(鋪好的公路)的機動性、可控性和穩(wěn)定性Z大�？墒�，不同的移動機器人面臨各種不同環(huán)境，沒有單d一個輪子結(jié)構(gòu)可以使這些 品質(zhì)Z大化。所以，你會看到移動機器人的輪子結(jié)構(gòu)種類繁多。實際上，除了為道路 系統(tǒng)設(shè)計的移動機器人外，很少機器人使用汽車的Ackerman 輪子結(jié)構(gòu)，因為它的機 動性較差。

表2.1給出了輪子結(jié)構(gòu)的概貌，按輪子數(shù)目排序。表中描述了特殊輪子類型的選擇和機器人底盤上它們的幾何結(jié)構(gòu)這兩個方面。我們注意到，所示的某些輪子結(jié)構(gòu)在移動機器人的應(yīng)用中很少用到。例如，兩輪自行車裝配，其機動性中等，可控性 差。再像單腿跳躍機，它根本不能靜止地站著。不過，表中提供了在運動機器人設(shè)計 中可能用到的許多種類輪子結(jié)構(gòu)的說明。

表2.1中種類的數(shù)目是很多的。不過，這里列出了重要的趨向和分組，它可幫助 理解各結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和缺點。下面，根據(jù)以前確認的三個問題：穩(wěn)定性、機動性和可控性，我們來確認一下某些關(guān)鍵性的折衷。

令人驚奇的是，靜態(tài)穩(wěn)定所要求的Z小輪子數(shù)目是2個。如上所述，如果質(zhì)心在輪軸下面， 一個兩輪差動驅(qū)動的機器人可以實現(xiàn)靜態(tài)穩(wěn)定。 Cye 就是使用這種輪子 結(jié)構(gòu)的商業(yè)移動機器人(圖2.27)。