機器人的驅(qū)動方式并不是指機器人的動力究竟是由電機提供的還是由內(nèi)燃機提供的,而 是指如何讓機器人行動起來的。比如,有的機器人只有兩個輪子驅(qū)動,有的機器人則有 3個輪子驅(qū)動,有的機器人使用多足步行的方式行進,甚至還有的機器人能像蛇一樣爬 行,像壁虎一樣攀上墻壁。同學們想過沒有,為什么我們在設計機器人時要有這么多不同 種類的驅(qū)動方式呢?實際上,這些不同的驅(qū)動方式各有各的長處,圖3-1是幾種常見機器 人驅(qū)動方式的示例。
比如,三輪車式的機器人,就和我們?nèi)粘I钪谐R姷娜嗆嚭芟嘞瘢话阌幸粋 電機負責轉(zhuǎn)動兩個后輪,提供動力,另一個電機負責轉(zhuǎn)動前輪,控制行進的方向。這樣的 機器人操控起來很簡單,方向和速度能分別得到控制。但是它的缺點也很明顯,在不平坦的地方,這種機器人就很容易翻車。另外,這種機器人是不能原地轉(zhuǎn)彎的,而是有一個Z 小轉(zhuǎn)彎半徑。騎過三輪車的同學們都知道,即使把三輪車的車把轉(zhuǎn)到Z大角度,三輪車也 不能原地轉(zhuǎn)動,它只能跑一個不小的圓形,對嗎?而這個圓的半徑,就是機器人的Z小轉(zhuǎn) 彎半徑啦! 再比如,履帶式機器人可以很好地適應不平坦的地面環(huán)境,坦克車就是Z好的例子。 但是它也有速度相對比較慢、速度和方向不能分別控制、摩擦力大及能量損失大的缺點。 可見,在平坦的環(huán)境中,我們就沒必要用履帶式機器人了。
還比如,五花八門的步行機器人,它們的主要區(qū)別在于腿的數(shù)目,從雙足、四足到 六足、八足,不一而足。這類機器人對地形的適應能力非常強,世界上Z先進的四足步行 機器人已經(jīng)可以翻山越嶺、跨越障礙,代替人類執(zhí)行很多復雜的任務了。
總而言之,機器人要根據(jù)實際執(zhí)行任務的環(huán)境不同選擇Z合適的驅(qū)動方式。
機器人采用的是Z為常見的一種機器人驅(qū)動方式——雙輪差速驅(qū)動。大家 在安裝機器人的時候應該早就發(fā)現(xiàn)了,我們的小機器人有兩個電機和兩個輪子(這里不考 慮主要起支撐作用的小腳輪)。對于采用這種驅(qū)動方式的機器人來說,當它運動時,無非 有這么幾種情況:左輪和右輪以同樣的速率向前轉(zhuǎn)動,機器人向正前方前進;左輪和右輪 以同樣的速率向后轉(zhuǎn)動,機器人向正后方后退;左輪和右輪的轉(zhuǎn)動速度不同時,機器人就 轉(zhuǎn)彎了,而轉(zhuǎn)彎半徑的大小取決于左右兩個輪子的轉(zhuǎn)動速度之差。還有一種特殊的情況, 如果左輪和右輪的轉(zhuǎn)動速率相同,但是方向正好相反時,機器人就可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)動。圖 3-2說明了這幾種不同的運動情況。
為什么雙輪差速驅(qū)動能成為機器人中Z為流行的驅(qū)動方式呢?這是因為這種驅(qū)動方 式有很多明顯的優(yōu)點。先,采用這種方式的機器人是靠兩個d立的輪子實現(xiàn)運動的,這 樣的結(jié)構(gòu)簡單,機器人的運動很容易控制。其次,這種機器人還可以很靈活地實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半 徑為0的原地轉(zhuǎn)動。當然,它的缺點和優(yōu)點一樣明顯:和三輪車式的機器人類似,在不平 坦的地面上運動時,這種機器人的穩(wěn)定性就是個大問題了。
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