【文/段超】移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)行駛過程中需要用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置來控制它的運(yùn)動(dòng)方式，由于面對(duì)的環(huán)境、承重范圍、靈活性等要求均有不同，所以衍生出不同的運(yùn)動(dòng)模式。那么，移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模式有哪些？各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)？其市場方向又如何發(fā)展？

“輪式”是當(dāng)前最為普遍的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式，主要應(yīng)用在室內(nèi)和一些較為平整的戶外環(huán)境，又根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分為差動(dòng)、舵輪和四驅(qū)三種。

輪式差動(dòng)型機(jī)器人

仙知機(jī)器人CEO趙越講到：“目前來看，差動(dòng)形式最為普遍，而叉車類一般會(huì)采用舵輪，這兩者都是帶有轉(zhuǎn)彎半徑的，沒有轉(zhuǎn)彎半徑的就是四驅(qū)型和雙舵輪，這其中四驅(qū)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(dòng)最為成熟，四驅(qū)最難。”

雙輪差動(dòng)，這是當(dāng)前最為普遍的一種移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式，雙輪差動(dòng)是指在移動(dòng)機(jī)器人車體左右兩側(cè)安裝差速輪作為驅(qū)動(dòng)輪，其它車輪均為隨動(dòng)輪。差速輪不需要配置轉(zhuǎn)向電機(jī)，它本身不能旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向時(shí)的半徑，速度、角速度都是靠內(nèi)外驅(qū)動(dòng)輪之間的速度差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

這種運(yùn)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于靈活性高，并且對(duì)電機(jī)和控制精度要求不高，成本相對(duì)低廉，且功耗低、續(xù)航時(shí)間長。但是對(duì)地面平整度要求較高，負(fù)重一般在1噸以下。

輪式舵輪型機(jī)器人

還有一種就是采用舵輪作為運(yùn)動(dòng)方式，分為單舵輪和雙舵輪。

單舵輪車型多為前驅(qū)單舵輪，主要依靠移動(dòng)機(jī)器人前部的一個(gè)鉸軸轉(zhuǎn)向車輪作為驅(qū)動(dòng)輪控制轉(zhuǎn)向，隨動(dòng)輪可以可根據(jù)實(shí)際承重進(jìn)行添加，單舵輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、載重大。

且由于是單輪驅(qū)動(dòng)，無需考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配合問題；對(duì)地面要求相對(duì)較低，適用于廣泛的環(huán)境和場合。與其它車型相比，單舵輪車型由單舵輪牽引行進(jìn)，靈活性相對(duì)較差，能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作相對(duì)簡單，叉車通常采用此種方式。

雙舵輪型轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)功能，也可以實(shí)現(xiàn)萬向橫移，靈活性高且具有精確的運(yùn)行精度。缺點(diǎn)是兩套舵輪成本較高，而且AGV運(yùn)行中經(jīng)常需要兩個(gè)舵輪差動(dòng)，這對(duì)電機(jī)和控制精度要求較高，而且因?yàn)樗妮喕蛞陨系能囕喗Y(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致一輪懸空而影響運(yùn)行，所以對(duì)地面平整度要求嚴(yán)格。

但是由于底部輪子更多，受力更均衡，所以這種驅(qū)動(dòng)方式的穩(wěn)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(jī)器人，適用于大噸位的物料搬運(yùn)、汽車制造工廠、停車機(jī)器人等場景。

輪式四驅(qū)型機(jī)器人

很多場景的空間較小，所以不會(huì)給機(jī)器人留出轉(zhuǎn)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(yōu)點(diǎn)在于精度高、靈活性高，但是其“金貴”，其對(duì)地面的平整性要求極高，且內(nèi)部滾珠損耗較快，一般三個(gè)月到半年就要進(jìn)行更換，更為關(guān)鍵的是，其造價(jià)過高，好的麥克納姆輪單輪就要過萬，一般的企業(yè)根本用不起。

履帶機(jī)器人

相比于輪式驅(qū)動(dòng)，履帶式機(jī)器人底盤對(duì)道路的適應(yīng)性顯然更強(qiáng)，所以其更適合野外、城市的戶外環(huán)境等，這種驅(qū)動(dòng)方式牽引力大、不易打滑、越野性能好，能在各類復(fù)雜地面運(yùn)動(dòng)，例如沙地、泥地等，但速度相對(duì)較低，且運(yùn)動(dòng)噪聲較大，且能耗較高，一般是室內(nèi)輪式的4~5倍。

松靈機(jī)器人CEO魏基棟講到：“戶外場景下，客戶除了履帶式機(jī)器人外，還有一種選擇就是充氣輪胎式的機(jī)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(duì)雨、雪等惡劣環(huán)境，所以是對(duì)機(jī)器人的防護(hù)等級(jí)要求較高。”

除了軍工用的特種機(jī)器人，近年來農(nóng)業(yè)上對(duì)履帶式機(jī)器人的需求也在不斷加大，主要負(fù)責(zé)農(nóng)產(chǎn)品的搬運(yùn)和農(nóng)田的巡檢工作。

腿足機(jī)器人

雖然履帶式機(jī)器人已經(jīng)能夠適應(yīng)一些不規(guī)則地形，但是其對(duì)高低落差較大的地形仍然無能為力，所以，腿足式機(jī)器人便應(yīng)運(yùn)而生。一開始由于腿足式機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)難度過高，且容易發(fā)生重心不穩(wěn)，對(duì)控制的要求極高，只有波士頓動(dòng)力在探索，但是隨著關(guān)節(jié)電機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)也涌現(xiàn)出好幾家腿足式機(jī)器人公司，如宇樹科技、蔚藍(lán)等。

魏基棟表示：“從應(yīng)用來看，移動(dòng)機(jī)器人就是兩個(gè)功能，一是搬運(yùn)，一是巡檢。腿足式機(jī)器人可以運(yùn)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(jìn)行巡檢，例如變電站等環(huán)境。”

“包括波士頓動(dòng)力在內(nèi)的腿足式機(jī)器人都已經(jīng)將目光聚焦在了戶外巡檢市場，可以預(yù)見隨著關(guān)節(jié)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來戶外場景將會(huì)出現(xiàn)越來越多的腿足式機(jī)器人。”