三輪智能機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn):機(jī)構(gòu)簡單,旋轉(zhuǎn)半徑大

若將部分四輪機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的舵輪用一個(gè)舵輪去替代，則在一定程度上 可以減少四輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，從而形成對(duì)應(yīng)構(gòu)型的三輪形式。圖2- 1-5為常見的差 速驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向方式，后兩輪d立驅(qū)動(dòng)，前輪使用腳輪作為輔助輪，這種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)組成簡單、WMR 旋轉(zhuǎn)半徑可從零到無限大任意設(shè)定。采用這三輪結(jié)構(gòu)的機(jī) 器人轉(zhuǎn)彎過程中形成的速度瞬心位于后兩輪軸心連線上，所以即使機(jī)器人旋轉(zhuǎn)半 徑為零，旋轉(zhuǎn)中心也與車體的中心(三個(gè)車輪形成的三角區(qū)域內(nèi))不一致。但三輪 機(jī)構(gòu)具有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需要專門的懸掛系統(tǒng)去保持各輪與地面的可靠接 觸，設(shè)計(jì)中只需要注意車體中心的位置合理即可。

輪配置中也有一些很少見的配置方式，如圖2-1-6所示，圖2-1-6(a) 中 三 個(gè) 輪互成120°。車輪不僅可d立驅(qū)動(dòng)而且可以d立轉(zhuǎn)向；圖2-1-6(b) 三個(gè)車輪采用 同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制，三個(gè)車輪同時(shí)用來驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向，這種機(jī)器人一個(gè)突出的特點(diǎn)是機(jī)器人本體相對(duì)于地面的姿態(tài)保持不變；圖2-1-6(c) 互成120°布置的三個(gè)車輪采用瑞典輪，通過d立驅(qū)動(dòng)各輪可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人全方位移動(dòng)。

圖2-1-7是采用圖2-1-6(b) 所示的同步驅(qū)動(dòng)的三輪移動(dòng)機(jī)器人實(shí)例。三輪 同步驅(qū)動(dòng)雖然有3個(gè)驅(qū)動(dòng)和操縱輪，可是總共用了2個(gè)電機(jī)。 一個(gè)平移電機(jī)使3 個(gè)輪的速度一致，一個(gè)操縱電機(jī)使輪子繞著它們各自的垂直操縱軸一起旋轉(zhuǎn)。但 是需指出的是，輪子是相對(duì)于機(jī)器人的底盤受操縱的，因此沒有機(jī)器人底盤重新定 向的直接方法。在追求全向性的情況 下，同步驅(qū)動(dòng)特別有好處，只要各垂直 的操縱軸與各輪胎的接觸路徑排列一 致，機(jī)器人就可以經(jīng)常對(duì)其輪子重新定 向，并沿著新軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，同步驅(qū) 動(dòng)也有一定的缺點(diǎn)：先，平移電機(jī)一 般用單根傳輸鏈驅(qū)動(dòng)3個(gè)輪子，因?yàn)轵?qū) 動(dòng)鏈中的泥漿和反沖存在，所以不論何時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，Z近的輪子在 Z遠(yuǎn)的輪子之前旋轉(zhuǎn)，從而底盤方向有 小小的改變。連同附加的電機(jī)速度的 改變，這些小角度偏移會(huì)逐漸積累，使 圖2-1-7 同步驅(qū)動(dòng)三輪移動(dòng)機(jī)器人 得在航位測定期間產(chǎn)生大的方向誤差。 

其次，移動(dòng)機(jī)器人底盤的移動(dòng)方向無直接控制，輪子不對(duì)稱的情況會(huì)產(chǎn)生各種類型 的誤差。 瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)設(shè)計(jì)的 Tribolo 是采用3個(gè)球形輪的全向驅(qū)動(dòng)的實(shí)例，如圖2-1-8(a) 所示，3個(gè)球形輪各由一個(gè)電機(jī)激勵(lì)，3個(gè)接觸點(diǎn)將球形輪懸掛起來， 其中2個(gè)點(diǎn)由球形軸承給定，另一個(gè)由連接到電機(jī)軸的輪子給定。這種設(shè)計(jì)的機(jī) 器人機(jī)動(dòng)性比較好，而且設(shè)計(jì)簡單，但是它只適用于平坦的路面和小路，要制造摩擦系數(shù)大的圓形輪子是十分困難的。