移动机器人速度空间对比分析

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在《Car-like Robot运动模型及应用分析》等之前的文章中有分析过不同类型机器人的速度空间（相关定义介绍请参考之前的文章），可参考图 3.1，在之前的移动机器人运动学分析系列文章中谈到，本文将移动机器人按照运动约束分为两类：非全向（差速驱动）移动机器人和全向移动机器人。

其中一类移动机器人，如两轮差速驱动机器人、履带式机器人、四轮驱动机器人等，均属于差速驱动机器人的范畴，差速驱动机器人的速度空间是一个矩形，如图 3.1（a）所示，仅有直行的线速度和角速度，属于非全向移动机器人的大范畴，而car-like robot也属于非全向移动机器人的大范畴，但是其速度空间呈沙漏型，如图 3.1（b）所示，这是因为car-like robot的前轮转向角存在机构限位，使得car-like robot有最小转弯半径（无法零半径转弯——自旋转），因此car-like robot的速度空间是差速驱动机器人的速度空间的子集。

而另外一大类是全向移动机器人，包括麦轮全向移动平台、全向轮平台、四驱四转机器人等，可以沿着任意方向移动，且可自转，因此对应的速度空间是一个（实心）长方体，而非全向移动机器人的速度空间在二维平面上，比起全向移动机器人少了横向移动速度这一维度。

图 3.1 速度空间.（a）差速驱动机器人速度空间（2D），（b）car-like robot速度空间，（c）差速驱动机器人速度空间（3D），（d）全向平台速度空间.

速度空间范围可用于分析机器人运动性能，速度空间维度越高，则机器人运动灵活性越强，在狭窄空间中的适应能力越强，速度空间范围越大，机器人运动速度可调节范围越大，机动性越好。

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