移動(dòng)機(jī)器人輪子類型的選擇,輪子的結(jié)構(gòu)和裝配類型

移動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要同時(shí)考慮這兩個(gè)問(wèn)題。為何輪子的類型和輪子的幾何特征如此重要?因?yàn)闄C(jī)器人的三個(gè)基本特征受這些選擇所支配：機(jī)動(dòng)性、可控性和穩(wěn)定性。

汽車大都為高度標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境(道路網(wǎng))而設(shè)計(jì)，與其不同的是，移動(dòng)機(jī)器人則是 為應(yīng)用在種類繁多的環(huán)境而設(shè)計(jì)。汽車全部共享相同的輪子結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)空間 中存在一個(gè)區(qū)域，使得它們對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境(鋪好的公路)的機(jī)動(dòng)性、可控性和穩(wěn)定性Z大�？墒�，不同的移動(dòng)機(jī)器人面臨各種不同環(huán)境，沒有單d一個(gè)輪子結(jié)構(gòu)可以使這些 品質(zhì)Z大化。所以，你會(huì)看到移動(dòng)機(jī)器人的輪子結(jié)構(gòu)種類繁多。實(shí)際上，除了為道路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人外，很少機(jī)器人使用汽車的Ackerman 輪子結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗�的機(jī) 動(dòng)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(jī)器人底盤上它們的幾何結(jié)構(gòu)這兩個(gè)方面。我們注意到，所示的某些輪子結(jié)構(gòu)在移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用中很少用到。例如，兩輪自行車裝配，其機(jī)動(dòng)性中等，可控性 差。再像單腿跳躍機(jī)，它根本不能靜止地站著。不過(guò)，表中提供了在運(yùn)動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì) 中可能用到的許多種類輪子結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。

表2.1中種類的數(shù)目是很多的。不過(guò)，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(diǎn)和缺點(diǎn)。下面，根據(jù)以前確認(rèn)的三個(gè)問(wèn)題：穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性和可控性，我們來(lái)確認(rèn)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(gè)。如上所述，如果質(zhì)心在輪軸下面， 一個(gè)兩輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人可以實(shí)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(dòng)機(jī)器人(圖2.27)。