机器人开发平台常见构型优缺点对比分析

机器人开发平台关键的两个部分就是：轮子和机架的构型。

机器人开发平台常见8种构型.（a）两轮差速驱动机器人，（b）car-like robot，（c）四轮驱动机器人，（d）履带式机器人，（e）麦轮全向平台，（f）全向轮全向平台，（g）四驱四转机器人，（h）四驱异构机器人.

非全向移动机器人

这四类机器人属于非全向移动机器人，意味着在平面上运动仅有2个自由度，其运动模型的相似度也较高（可参考《常见移动机器人运动学模型》）。

全向移动机器人

这两类相对特殊，采用了麦轮/全向轮，按照一定规律控制轮子转动，则可以实现全向移动，比起上述非全向移动机器人的灵活性更好，能够在狭窄的区域运动（可参考《常见移动机器人运动学模型》）。

四驱四转机器人

图 2.3（g）中的四个蓝色原点表示舵轮的位置，上述谈到每个舵轮有两个电机，分别控制轮子滚动和转向，因此这种类型的机器人也被称为四驱四转移动机器人。

四驱四转机器人相当于有8个电机在控制其运动，因此可轻松实现机器人的全向运动。相较于麦轮/全向轮全向平台，舵轮是没有辊子的，因此负载能力更强，轮子耐磨性更好，且室外非结构化场景的适应能力更强。

当然，也可以将四驱四转移动机器人的某一对角线上的一对轮子更换为被动万向轮，通过另一对角线上的一对舵轮驱动运动，这样就省掉4个电机，也能达到全向运动的效果，只是驱动功率相对降低了，成本也就降低了。

四驱异构机器人

四驱异构机器人（这是笔者拟定的名字）的两前轮采用全向轮，两后轮采用普通橡胶轮，这种构型是之前在文献阅读时候偶然看到的，比较新颖。

在《四轮驱动（SSMR）移动机器人运动模型及应用分析》一文中，我们分析两左（右）侧轮的轮速需要保持一致，这样才能减少横向滑移带来的轮胎磨损，而四驱异构机器人则可以消除这种问题。

由于两前轮是采用的全向轮，当四驱异构机器人转向时，两前轮的辊子会被动滚动，从而将滑动摩擦转化为滚动摩擦，大大降低了摩擦带来的损耗。

这种类型的机器人还有两种变化，其一是两个前全向轮“去掉”电机，变成被动轮，产生的效果和“两前轮为被动万向轮”的结构相似，但是有个好处是，四个轮子的半径是相同的，越障能力比“使用被动万向轮”更好；其二是两左（右）侧的两电机合二为一，一侧仅使用一个电机，并使用同步带将电机动力传送到同侧两轮，这样就可以仅使用2个电机，实现机器人的直线或圆弧运动。