机器人底盘设计同步驱动结构的轮子装配

一些机器人是全向的，这意味着它们可以在任何时候沿着地平面(x,y) 向任意方 向运动，而不管机器人围绕它垂直轴的方向。这一层次的机动性需要能朝一个以上 方向运动的轮子。所以，全向机器人经常使用有动力的瑞典轮或球形轮。天王星 (Uranus) 是个很好的例子，如图2.30所示。这个机器人使用4个瑞典轮，能d立地 旋转和平移且不受限制。

在室内移动机器人应用中，同步驱动结构(图2.28)是一种流行的轮子装配，也是 一个令人很感兴趣的结构。因为它虽然有3个驱动和操纵轮，可是总共只用了2个电机。一个平移电机设置3个轮子一起的速度； 一个操纵电机，使所有轮子绕着它们 各自的垂直操纵轴一起旋转。但要注意的是，轮子是相对于机器人的底盘受操纵的， 所以，没有直接方法重新设定机器人底盘的方向。实际上，由于凹凸不平轮胎的滑动，在整个时间里底盘方向一定会漂移，造成旋转的航位测定误差。

在追求全向性的情况下，同步驱动特别有好处。只要各垂直的操纵轴与各轮胎 的接触路径排列一致，机器人就可以经常对其轮子重新定向，并沿着新轨迹运动而不 改变它的脚印。当然，如果机器人的底盘有定向功能，并且设计者有意地打算重新定向底盘，那么当它与一个装在轮子底盘上的d立旋转的转盘结合时，同步驱动则是W 一合适的。商业上的研究机器人，如Nomadics150 或 RWI B21r,都以这种结构出售 (图1. 12)。

根据航位测定，同步驱动系统一般优于真正的全向结构，但劣于差动驱动和 Ackerman 操纵系统。对此有两个主要的原因：先，平移电机一般用单根传送带驱 动3个轮子。因为驱动链中的泥浆和反冲存在，所以不论何时，当驱动电机参与时， Z近的轮子在Z远的轮子之前开始旋转，从而引起底盘方向小的改变。连同电机速 度的附加改变，这些小角度偏移会积累，在航位测定期间产生大的方向误差。其次， 移动机器人底盘的方向无直接控制。根据底盘的方向，轮子的推力可以是高度不对 称的，2个轮子在一边，第3个轮子在单d一边；如果对称，则一边1个轮子，另外1个 轮子在前头或后面，如图2.22所示。当轮胎-地面滑动时，不对称的情况会产生各种 类型的误差，再次在机器人方向的航位测定中造成误差。