除了Mecanum轮式移动机构外,常见的全方位移动机构还包括:球轮驱动式、全轮转向式、正交轮式等。球轮由滚动球体、支撑辊子和驱动辊子组成,如图1-2所示。球轮的驱动力来自驱动辊子和球体的摩擦力,而摩擦力又与载荷以及路况有关,因此球轮的驱动力和速度都受到较大限制而且容易发生打滑现象。
图1-2 球轮驱动式全方位移动机构
全轮转向式移动机构在普通四轮结构的基础上,增加了一套转向装置,使车轮可以全方位旋转,结构如图1-3所示。该移动机构中车轮结构简单,但转向机构设计复杂,因此限制了它的应用。
图1-3 全轮转向式移动机构
图1-4 正交轮或移动机构
正交轮或移动机构由两个半径相等且切去球冠的球形轮子组成。每个球形轮子通过一个垂直于切面且通过球心的支撑轴固定在一个框架上,两个支撑轴相互垂直因此称为正交轮,结构如图1-4所示。在轮子的交替运动过程中,由于两个轮子同时接触地面的时间很短,每个轮子承受的压力变化很大,因此会影响与地面的摩擦力,进而影响轮子的速度和整体的运动精度。
除了上面介绍的几种全方位移动机构,还有一类与Mecanum轮结构相似的全方位轮。它们同样是由轮毂和安装在轮毂上的一组辊子(或滚子)组成,但辊子轴线与车轮轴线相互垂直。这类全方位轮包括:单排轮、双排轮、Transwheel轮、连续切换轮等。(www.xing528.com)
单排轮是小型机器人足球比赛中使用较多的一种全方位轮,如图1-5所示。单排轮结构简单,加工制造容易,但是在运动过程中两个小滚子切换不连续,摩擦力变化大,特别在快速运动时机器人整体颤动较大。双排轮由两层结构组成,其间交错分布着小辊子,图1-6与图1-7为两种结构的双排轮。与单排轮相比,双排轮运行稳定,能够保证任何时刻都有辊子与地面接触,但是双层的布局使着地点内外交错,对机器人的旋转造成非线性影响,机器人在运动方向上会有偏移或左右摇摆。
图1-5 单排轮的结构
图1-6 双排轮结构一
图1-7 双排轮结构二
Transwheel轮是连续切换轮的基础,如图1-8(a)所示。Transwheel轮与单排轮存在的问题相似,就是轮子转动过程滚子与地面接触不连续。为了弥补Transwheel轮的不足,人们设计了连续切换轮,如图1-8(b)所示。它由间隔分布的内层辊子和外层辊子组成,辊子成桶形且车轮包络线为圆形。滚动过程中内外层辊子交替接触地面。由于接触点连续并且位于同一个圆上,机器人平台的振动较小,偏移和摇摆也较小。
图1-8 Transwheel轮与连续切换轮的结构
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