【文/段超】移動機器人在運動行駛過程中需要用轉向驅動裝置來控制它的運動方式，由于面對的環境、承重范圍、靈活性等要求均有不同，所以衍生出不同的運動模式。那么，移動機器人運動模式有哪些？各自有什么優缺點？其市場方向又如何發展？

“輪式”是當前最為普遍的一種機器人運動方式，主要應用在室內和一些較為平整的戶外環境，又根據其內部結構，分為差動、舵輪和四驅三種。

輪式差動型機器人

仙知機器人CEO趙越講到：“目前來看，差動形式最為普遍，而叉車類一般會采用舵輪，這兩者都是帶有轉彎半徑的，沒有轉彎半徑的就是四驅型和雙舵輪，這其中四驅型的‘麥克納姆輪’最為出名，也最為金貴。不同車型的控制算法難度也不同，差動最為成熟，四驅最難。”

雙輪差動，這是當前最為普遍的一種移動機器人運動方式，雙輪差動是指在移動機器人車體左右兩側安裝差速輪作為驅動輪，其它車輪均為隨動輪。差速輪不需要配置轉向電機，它本身不能旋轉，轉向時的半徑，速度、角速度都是靠內外驅動輪之間的速度差來實現轉向。

這種運動方式的優點在于靈活性高，并且對電機和控制精度要求不高，成本相對低廉，且功耗低、續航時間長。但是對地面平整度要求較高，負重一般在1噸以下。

輪式舵輪型機器人

還有一種就是采用舵輪作為運動方式，分為單舵輪和雙舵輪。

單舵輪車型多為前驅單舵輪，主要依靠移動機器人前部的一個鉸軸轉向車輪作為驅動輪控制轉向，隨動輪可以可根據實際承重進行添加，單舵輪轉向驅動的優點在于結構簡單、成本低、載重大。

且由于是單輪驅動，無需考慮驅動電機的配合問題；對地面要求相對較低，適用于廣泛的環境和場合。與其它車型相比，單舵輪車型由單舵輪牽引行進，靈活性相對較差，能實現的動作相對簡單，叉車通常采用此種方式。

雙舵輪型轉向驅動的優點是可以實現360°回轉功能，也可以實現萬向橫移，靈活性高且具有精確的運行精度。缺點是兩套舵輪成本較高，而且AGV運行中經常需要兩個舵輪差動，這對電機和控制精度要求較高，而且因為四輪或以上的車輪結構，容易導致一輪懸空而影響運行，所以對地面平整度要求嚴格。

但是由于底部輪子更多，受力更均衡，所以這種驅動方式的穩定性比單舵輪型AGV更高。一般使用在重載潛伏式AGV或停車機器人，適用于大噸位的物料搬運、汽車制造工廠、停車機器人等場景。

輪式四驅型機器人

很多場景的空間較小，所以不會給機器人留出轉彎半徑，所以這種情況下麥克納姆輪較為適用，麥克納姆輪的優點在于精度高、靈活性高，但是其“金貴”，其對地面的平整性要求極高，且內部滾珠損耗較快，一般三個月到半年就要進行更換，更為關鍵的是，其造價過高，好的麥克納姆輪單輪就要過萬，一般的企業根本用不起。

履帶機器人

相比于輪式驅動，履帶式機器人底盤對道路的適應性顯然更強，所以其更適合野外、城市的戶外環境等，這種驅動方式牽引力大、不易打滑、越野性能好，能在各類復雜地面運動，例如沙地、泥地等，但速度相對較低，且運動噪聲較大，且能耗較高，一般是室內輪式的4~5倍。

松靈機器人CEO魏基棟講到：“戶外場景下，客戶除了履帶式機器人外，還有一種選擇就是充氣輪胎式的機器人，同樣可以適配較為坎坷的道路，此外室外場景由于要面對雨、雪等惡劣環境，所以是對機器人的防護等級要求較高。”

除了軍工用的特種機器人，近年來農業上對履帶式機器人的需求也在不斷加大，主要負責農產品的搬運和農田的巡檢工作。

腿足機器人

雖然履帶式機器人已經能夠適應一些不規則地形，但是其對高低落差較大的地形仍然無能為力，所以，腿足式機器人便應運而生。一開始由于腿足式機器人的機械機構難度過高，且容易發生重心不穩，對控制的要求極高，只有波士頓動力在探索，但是隨著關節電機技術的不斷發展，國內也涌現出好幾家腿足式機器人公司，如宇樹科技、蔚藍等。

魏基棟表示：“從應用來看，移動機器人就是兩個功能，一是搬運，一是巡檢。腿足式機器人可以運行在任何輪式不能工作的表面上，甚至可以跳過、跨越障礙物，所以其未來完全可以代替人進行巡檢，例如變電站等環境。”

“包括波士頓動力在內的腿足式機器人都已經將目光聚焦在了戶外巡檢市場，可以預見隨著關節技術的不斷發展，未來戶外場景將會出現越來越多的腿足式機器人。”