图 3.2 方案二结构示意图

3.1.3 方案三

如图3.3所示，本方案并不是将轮子安装在机器人腿部末端连杆上，而是将轮子安装在腿部的末端，使轮和腿形成串联结构，以轮作脚。轮和腿各自保持独立驱动，这种结构保证了它们功能上既能够以单一方式移动，这时就相当于纯粹的轮式或腿式移动；又可以两种移动机构同时发挥作用，以混合方式移动。

图 3.3 方案三结构示意图

在这三个方案中，方案一的优点是结构简单、控制方便，但是其缺点是整体不美观、机器人的体积与制作成本稍高；方案二与方案三的在结构设计上类似，，但是在控制难度上方案三的难度比方案二的难度小一些，且方案三的移动结构在设计成本与外观上比方案二更加适合于家用服务机器人，故在深入地分析与比较后决定机器人的移动结构采用方案三设计。

3.2 传动机构方案讨论

在确定了服务机器人移动机构方案后，我们需要对机器人的传动机构进行讨论，现市场上大部分机器人的传动结构分为两种，一种是直接在机器人关节上添加电机或舵机来控制机器人的关节的转动，从而实现控制机器人腿部的运动；另外一种则是采用滚珠丝杠加电机作为机器人的关节驱动。在每一个关节上添加一个电机或者舵机有利于机器人的动作控制，适合于小型高精度的移动机器人，因此，我们直接采用伺服电机作为机器人的关节驱动方式。

如图3.4所示，侧柏与大腿之间、大腿与小腿间以及轮子的驱动皆用伺服电机控制，齿轮传动。轮子水平方向上的转动则是采用步进电机驱动，齿轮传动。

图 3.4 机器人传动结构

3.3 控制方案讨论

如图3.5所示，整个服务机器人的分为五个部分，分别是与使用者操作的控制器模块、机器人检测周边信息的传感器模块、控制机器人行为的控制电机模块以及使用者了解机器人本身信息的显示屏模块。机器人本体上安装了主控制器，通过通信模块传递使用者对机器人发出的指令，然后分析根据传感器传递环境信息，自动判断机器人下一步的行为，并通过脉宽调制技术控制驱动机器人各个关节的电机，从而实现机器人的指定行为。