同时在两轮差速结构中可分为以下三种构型:独立两轮驱动,前轮转向兼驱动,前轮转向后轮驱动,分别如下图所示: 图2-0移动结构驱动 而对上图所示三种结构
同时在两轮差速结构中可分为以下三种构型:独立两轮驱动,前轮转向兼驱动,前轮转向后轮驱动,分别如下图所示:
图2-0移动结构驱动
而对上图所示三种结构比较可从三方面比较
1)从驱动部件上比较:
第一种机构中两轮的工作环境一样,所以两轮的损伤和规格一样。同时由于三种运动结构不同,所以驱动力也不同。在转向时的滑动摩擦力时比行驶时的滚动摩擦力大很多倍,所以转向时驱动力要大于前进时。
2)转向性能上:
由于第一种的转动中心在两轮连线上,整体可以绕连接的任何点旋转,故而转动性能比后两种要好。而且第二和第三种驱动机构在进行转向时还需要足够的前行行程。
3)从机构上比较:
第一种的两轮工况完全一样,所以安装和选取都是完全一样的。但是第二种驱动结构的前进和转向都是通过前轮完成的,在结构的分布上显得非常集中,造成了分工不太均匀的情况。第三种的话,从轮子的分工情况来看,它是三种结构中分共最均匀的一种机构了。但是由于后轮比前轮更加容易磨损,所以我们需要在后轮增加差速器。
(3)多轮独立转向结构
对于多轮独立转向机构来说,在这里我们主要介绍其中的四轮机构。顾名思义,这种机构它是由四个独立的驱动轮来驱动的。而且,每一个驱动轮都对应着一个转向机构。当处于前进过程中,通过改变轮子的行进方向,从而可以控制机器人的行走路线。使得机器人可以在复杂的环境上完成一些转向、平动、侧移等。由以上我们可知,四轮机构对于有限空间的适应能力还是很强的,可以完成一些我们需要机器人具备的运动能力。但是,四轮机构本身的结构很复杂,主要问题在于底盘机构的多余自由度较多,对于四轮机构来说,一共由8个驱动机构,但是自由度却只有三个。所以多余的自由度数量为5个。
(4)全向轮结构
如图2.1所示,由于全向轮结构的独特设计,它相比于传统的轮子运动更加灵活自由,不太受环境大小而影响太多,所以在很多场合下被大量应用。通过对比四轮机构,我们知道全向轮结构同样可以在有限空间内使得机器人灵活运动,每一个驱动电机对应一个全向轮,结构简单。
图2-1四轮全向移动底盘结构
2.2.2全向轮结构设计
我们不可忽视的是全向轮系的结构,全向轮的结构直接决定了全向轮驱动的机器人的运动能力。全向轮主要由轮毂和从动轮组成,为了将滑动摩擦变为滚动摩擦从而减小摩擦阻力,全向轮的从动轮设计为套在大轮边缘可以侧向移动的小轮。