4.3移动机构方案

目前，移动机器人的移动方式主要有足式、轮式、履带式。他们的特点分别如下：

（1） 足式

足式机构具有出色的越野能力，曾经得到研究人员的广泛重视，也取得了交大的研究成果和产品应用。根据腿的数量也分为三腿、四腿、六腿等。这里我们选用典型的六腿机构进行比较。

一般六腿机构都采用变换支撑腿的移动方式，即将机器人整体的重心从一部分腿上移动到另一部分腿上，从而达到行走的目的，类比人类走路也是交换支撑脚。

工作原理：静止时，由六条腿同时支撑机器人。需要移动时，其中三条腿抬起成为移动腿（如左右侧都有三条腿，即抬起左侧前后两天腿与右侧中间腿成为移动腿），机器人的重心便落在剩下三条支撑腿上，然后移动腿向前移动，按照移动的距离和方向进行移动，移动腿落地时保持三角形来维持移动与支撑稳定，进行支撑，重心向移动方向移动，随后先前的支撑脚离开地面，向下一步方向移动，实现机器人的足式移动，完成路线。

足式机器人适用于结构复杂的地形，平地移动速度较慢。

（2） 履带式

履带最早出现在坦克和装甲车上，后来出现在某些地面行驶的机器人上，它具有良好的稳定性、越障性能和较长的使用寿命，适合在崎岖的地面上行驶，但是当地面环境恶劣时，履带很快会被磨损甚至磨断，沉重的履带和繁多的驱动轮使得整体机构十分笨重，消耗的功率也相对较大。此外，履带式机构复杂，运动分析及自主控制设计十分困难。

（3） 轮式

轮式机器人具有运动速度快的优点，只是越野性能不太强。现在的许多轮式机构己经不同于传统的轮式结构，新型的轮式移动机构是由轮式与腿式结构相结合，同时具有轮式移动机构的高速高效率与腿式结构相媲美的越障能力。

本设计的移动机器人要求具有一般轮式机器人移动速度快、移动准确，控制简单的特点，因此本文选择轮腿式相结合的轮腿机构作为行驶机构。

4.4驱动方案

驱动部分是机器人的能量核心，机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动、电机驱动三种。

（1） 液压驱动

液压驱动是以液压油作为介质，体积小，功率质量比大，驱动平稳，负载大，效率高等特点，同时还可以在很大的速度范围内进行无极调速。但由于压力高，会存在液压油泄漏的问题，会影响到工作稳定性与定位精度，需要定期进行维护保养，以保证其可靠性。

（2） 气压驱动

在所有驱动方式中，气压驱动是最简单的。使用压力通常在0.4-0.6Mpa之间，最高可达1Mpa。但是由于气体的可压缩性，气压驱动的高精度是很难实现的，但如果在满足精度误差的范围内，企业区董事质量最轻，成本最低的。主要优点：气源方便，驱动系统具有缓冲作用，结构较为简单，成本较低；但其缺点也较为明显，装置体积较大，且空气的可压缩性使得机器人为位姿精度不高。

（3） 电机驱动

电机驱动是利用各种电机产生的力和转矩，直接或经过减速机构去驱动负载，减少了由电能变为压力能的中间环节，故效率较高。电机驱动是目前移动机器人使用的最多的一种驱动方式。其特点是易于控制，运动精度高，响应快，使用方便，驱动力较大，信号监测、传递、处理方便，成本低，驱动效率高，不污染环境，且可以采用多种灵活的控制方案。

由于本课题所研究的移动机器人驱动负载适中，要求结构简单、定位精度高，所以选用了电机驱动方式。

4.5控制器方案

本设计采用单片机来实现轮式移动机器人电机驱动。为机器人提供简单方便的障碍物距离检验。DSP实时监测驱动电动机来实现移动机器人的运动学定位，作为机器人一种比较粗略的定位方式，可以作为后续高精度定位方式的补充。利用MATLAB实现路径跟踪控制决策，完成移动机器人的路径跟踪。最后，论文设计的移动机器人运行平稳，控制简单。路径跟踪控制规则能够使机器人较好的跟踪已知路径处理环境变化。可以作为简单的移动机器人使用。