全向轮机器人特性分析

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速度空间范围不同：如图 4.1所示，在之前的文章《两轮差速驱动机器人运动模型及应用分析》中对两轮差速驱动机器人的速度空间做了分析，其只有2个自由度，不能沿着机器人坐标系Y轴运动，所以速度空间是一个矩形平面，效果如图 4.1（a）所示；而基于上述分析可知，全向轮平台有3个自由度，既可纵向、横向移动，又可自旋，其速度空间范围是一个长方体，效果如图 4.1（b）所示。

图 4.1 速度空间.（a）表示差速驱动机器人的速度空间范围，（b）表示全向轮平台的速度空间范围。

可见，全向轮平台的速度空间与麦轮平台的速度空间相同，且都比差速驱动机器人的速度空间多一维。因此，全向轮平台的运动灵活性要比差速驱动机器人更好。

运动效率分析

在章节2.2中分析，全向轮平台的各个轮子产生的力会相互抵消一部分，因此同样转矩产生的净推力效率较低，也就是一部分功率被内耗掉了，效率不如差速驱动机器人。且全向轮运动过程中同时存在纵向和横向分力，所以做机构设计时需要对电机轴（或联轴器）等加保护，这点与麦轮非常相似。

其他方面

此外，全向轮运动过程中的辊子存在滚动摩擦，因此辊子的磨损比普通轮胎严重（辊子半径小），因此适用于比较平滑的路面，若遭遇粗糙复杂的地形时耐久性要大打折扣。

由于辊子之间的非连续性，所以全向轮运动过程汇总存在连续微小震动，因此（最好）设计悬挂机构等辅助机构来消除。

轮毂结构较为复杂，单个全向轮的零部件较多，因此生产制造成本也较高。

总体而言，全向轮平台主要适用于运动空间非常受限的场景，比如狭小仓库等，也常被应用于机器人比赛，以达到高机动性的要求。

全向轮的整体情况与麦轮相似，在机器人比赛中，会采用四轮麦轮平台或者三轮全向轮平台作为机器人的移动平台，在此基础上增加相应的执行机构。三轮全向轮平台最大的特点是可以不用悬挂就基本能保证全向轮不会悬空，机械结构相对简单（且少控制一个电机），而麦轮平台有四个轮子，必须使用悬挂系统，且运动稳定性比全向轮平台更好，因此四轮麦轮平台会被应用于移动、转向速度更高的场景，而三轮全向轮平台会被应用于移动速度较低的场景。

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