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全方位移動(dòng)的輪子，機(jī)器人移動(dòng)底盤(pán)的精妙設(shè)計(jì)

（文章來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理）對(duì)于地面移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，底盤(pán)是非常重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常位于機(jī)器人靠近地面的部分。機(jī)器人又一核心部分——執(zhí)行器，你了解有多少？底盤(pán)的定義：移動(dòng)機(jī)器人用于移動(dòng)的部分通常稱為底盤(pán)。底盤(pán)的作用：負(fù)責(zé)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，是機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)機(jī)器人底盤(pán)的要求不一樣。以掃地機(jī)器人為例，掃地機(jī)器人的工作目標(biāo)是清理地面上的細(xì)小垃圾。我們主要會(huì)關(guān)注它能否靈活移動(dòng)到房間的各個(gè)死角并打掃干凈。所以，在掃地機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，底盤(pán)除了要能夠朝各個(gè)方向移動(dòng)之外，還要能夠跨越高低不同的電線、門(mén)檻等。因此，掃地機(jī)器人的底盤(pán)通常會(huì)離地面有一定高度，便于底部滾輪移動(dòng)，同時(shí)方便清理垃圾。機(jī)器人的底盤(pán)結(jié)構(gòu)類型多種多樣，以下是四種比較常見(jiàn)的類型。機(jī)器人腳足式底盤(pán)利用了仿生學(xué)技術(shù)，自由度高、適應(yīng)性強(qiáng)，但通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制起來(lái)也比較困難。輪式底盤(pán)包含兩輪差速底盤(pán)、三輪全向輪底盤(pán)、四輪全向輪底盤(pán)、四輪汽車底盤(pán)（又稱四輪阿克曼底盤(pán)）、四輪滑移底盤(pán)等，通常根據(jù)地形來(lái)選擇不同的輪子大小、材質(zhì)。生活中常見(jiàn)的汽車底盤(pán)是前輪轉(zhuǎn)向，后輪驅(qū)動(dòng)。S1機(jī)器人則是四輪全向輪底盤(pán)，構(gòu)造獨(dú)特的麥克納姆輪使其具備了全方位移動(dòng)的能力。履帶式機(jī)器人底盤(pán)對(duì)路況的適應(yīng)性較好，可以輕松越過(guò)障礙，但移動(dòng)速度較慢，不夠靈活。坦克就是履帶式裝甲戰(zhàn)斗車，輪子在履帶里滾動(dòng)，遇到沙地、雪地、泥地等復(fù)雜地形時(shí)，寬寬的履帶可以分散坦克的重量，車也就不容易陷進(jìn)去。球形機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)平衡性，封閉性底盤(pán)使其可以行駛在無(wú)人、沙塵、潮濕或腐蝕性的惡劣環(huán)境中，并通常具有水陸兩棲功能，在行星探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國(guó)防裝備、娛樂(lè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。底盤(pán)懸掛是連接輪子與車身的結(jié)構(gòu)，可以對(duì)車身起到支撐和緩沖減震的作用。分為：非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛。非獨(dú)立懸掛：是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，一般配有彈性懸架，系統(tǒng)懸架在車架或車身的下面。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，容易維修，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性和避震效果差。獨(dú)立懸掛：是指每個(gè)車輪單獨(dú)通過(guò)一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開(kāi)式，中間一段固定于車架或者車身上。優(yōu)點(diǎn)是兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)互不影響，緩沖與減震能力很強(qiáng)。麥克納姆輪簡(jiǎn)稱麥輪，由瑞典科學(xué)家Bengt Erland IIon于上世紀(jì)70年代發(fā)明，目前被廣泛應(yīng)用于物流倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化、殘障人士出行和機(jī)器人競(jìng)技比賽等領(lǐng)域。麥輪主要由輪轂、輥?zhàn)雍洼佔(zhàn)虞S構(gòu)成，輪轂是支撐架，輥?zhàn)友嘏c輪轂夾角45°的方向平行排列。一般機(jī)器人有兩個(gè)左旋輪，兩個(gè)右旋輪。左旋輪和右旋輪必須按照X形安裝，才能讓機(jī)器人具有全向移動(dòng)的能力。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)輪法向力上面。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。在它的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當(dāng)輪子繞著固定的輪心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)小滾子的包絡(luò)線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)地向前滾動(dòng)。麥克納姆輪結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活，是很成功的一種全方位輪。有4個(gè)這種新型輪子進(jìn)行組合，可以更靈活方便的實(shí)現(xiàn)全方位移動(dòng)功能。裝配了麥輪的倉(cāng)儲(chǔ)物流車靈活性大幅提高，即便活動(dòng)空間有限，在使用了靈活運(yùn)動(dòng)的麥輪后，貨物裝卸難的問(wèn)題也能得到有效解決。裝配了麥輪的輪椅，也會(huì)讓殘障人士的出行更加便捷。（責(zé)任編輯：fqj）

標(biāo)簽：邯鄲盤(pán)錦淄博南平廣安內(nèi)蒙古臺(tái)州綿陽(yáng)

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