為適應不(bu)同場景需(xu)求，不(bu)同類(lei)型的輪子(zi)被設(she)計出來，機器人(ren)移動平臺常見車輪7種

普通橡膠輪

普(pu)通(tong)橡膠輪(lun)看起來最為普(pu)通(tong)，但實際應用廣泛，在兩輪(lun)差速驅動(dong)(dong)機器人、car-like robot及四輪(lun)驅動(dong)(dong)（4WD）機器人均采用該(gai)輪(lun)子。

普通橡膠輪表面花紋復雜，有效增大摩擦系數，有較好抓(zhua)地(di)力(li)，且材質(zhi)具有一(yi)定彈(dan)性(xing)，具備一(yi)定抗震功(gong)能(neng)，輪胎直(zhi)徑(jing)范圍較大，越障性(xing)能(neng)較好。但輪子運動速(su)度方向(xiang)需沿著輪子外圓切線方向(xiang)，并不能(neng)橫移，因(yin)此(ci)運動靈活性(xing)不如萬向(xiang)輪。

因此，普(pu)通橡膠輪(lun)適(shi)用于(yu)室內(nei)外的大部分地形(xing)特征(zheng)，也適(shi)用于(yu)速(su)度變化范圍大（高速(su)到低速(su)）的場景(jing)。

直行被動輪

直(zhi)行(xing)被(bei)動(dong)(dong)輪(lun)(lun)(lun)本(ben)質上與普通(tong)橡膠(jiao)輪(lun)(lun)(lun)是(shi)(shi)相近的(de)，普通(tong)橡膠(jiao)輪(lun)(lun)(lun)的(de)輪(lun)(lun)(lun)軸會(hui)與電機軸相連接(jie)，成為主動(dong)(dong)輪(lun)(lun)(lun)，而圖 2.1（b）中(zhong)的(de)直(zhi)行(xing)被(bei)動(dong)(dong)輪(lun)(lun)(lun)的(de)輪(lun)(lun)(lun)軸是(shi)(shi)與輪(lun)(lun)(lun)架連接(jie)，沒有電機驅動(dong)(dong)，因(yin)此是(shi)(shi)被(bei)動(dong)(dong)輪(lun)(lun)(lun)。

直行被動輪(lun)(lun)與普(pu)通橡膠輪(lun)(lun)都是只能(neng)沿著輪(lun)(lun)子外圓切線方向運動，不能(neng)橫移。

 直行(xing)被(bei)動(dong)輪在(zai)實際應用(yong)中的半(ban)徑一般較(jiao)小(xiao)，常(chang)被(bei)應用(yong)于(yu)室內場景，例如我們的超市購物車、嬰兒車的兩個后輪。

全向輪

全(quan)向輪(lun)與麥克納姆輪(lun)是一(yi)對“同分異(yi)構體”，全(quan)向輪(lun)的輥子(zi)軸線與輪(lun)轂軸線夾(jia)角(jiao)為(wei)90度(du)，而麥輪(lun)是45度(du)，因此麥輪(lun)存(cun)在問題(ti)，全(quan)向輪(lun)也有，從(cong)而導致兩者(zhe)的應用場景也是比較接近的，故不在此贅(zhui)述，具體可參考《全(quan)向輪(lun)運動特性分析》。

麥克納姆輪

麥克(ke)納(na)姆輪(lun)外形炫酷(ku)，是由輪(lun)轂(gu)和外圍(wei)系列輥(gun)子組成，實際運動(dong)是由輪(lun)轂(gu)轉(zhuan)動(dong)和輥(gun)子轉(zhuan)動(dong)兩部分運動(dong)合成的，具體規律可以參考《麥克(ke)納(na)姆輪(lun)運動(dong)特性(xing)分析(xi)》。

麥克(ke)納姆輪(lun)的(de)外圍輥子之(zhi)間存在間隙，因此麥輪(lun)運(yun)(yun)動過程中會存在輕(qing)微的(de)震蕩，且對運(yun)(yun)動連續性也有影響。麥輪(lun)的(de)負(fu)載能(neng)力也較(jiao)弱，是因為(wei)整個機(ji)器人重量會“壓”在輥子軸上(shang)，輥子軸直徑很小，所以能(neng)夠(gou)承受的(de)重量也是較(jiao)小的(de)。

麥(mai)(mai)輪(lun)(lun)(lun)的構型和工藝(yi)較其(qi)他輪(lun)(lun)(lun)子(zi)(zi)更復雜(za)(za)(za)，且輥子(zi)(zi)易磨損，因此(ci)成本也更高。麥(mai)(mai)輪(lun)(lun)(lun)的運(yun)(yun)動(dong)是依賴于(yu)輥子(zi)(zi)的運(yun)(yun)動(dong)的，假如麥(mai)(mai)輪(lun)(lun)(lun)在室外非結(jie)構化場景(jing)（泥(ni)土、雜(za)(za)(za)草）中運(yun)(yun)動(dong)，輥子(zi)(zi)容易被雜(za)(za)(za)物卡住而(er)無(wu)法被動(dong)轉動(dong)，因此(ci)麥(mai)(mai)輪(lun)(lun)(lun)主要被應用于(yu)結(jie)構化地(di)面(mian)，如水泥(ni)地(di)面(mian)等。

將多個麥輪按照一定規律排列組合，并(bing)按照一定規律運動(dong)，就可以達到全向移動(dong)的效(xiao)果，適用于(yu)室內狹窄場景(jing)。

萬向輪

萬(wan)向輪(lun)(lun)有別于全向輪(lun)(lun)，常(chang)被(bei)作為(wei)被(bei)動(dong)(dong)(dong)(dong)輪(lun)(lun)，是隨著(zhu)機器人的(de)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)而被(bei)動(dong)(dong)(dong)(dong)運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)，主要作用(yong)是提供滾動(dong)(dong)(dong)(dong)功能降(jiang)低運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦，以及(ji)提供支撐，主要優點是能夠(gou)朝向任意方向運(yun)動(dong)(dong)(dong)(dong)。

本(ben)文列舉了兩(liang)種：滾珠萬(wan)向輪和(he)被動萬(wan)向輪。

從圖 2.1（e）可(ke)以看出，滾珠(zhu)萬(wan)向(xiang)(xiang)輪(lun)的(de)運動(dong)依賴(lai)于嵌(qian)入在(zai)輪(lun)殼內的(de)滾珠(zhu)，滾珠(zhu)是(shi)(shi)標準(zhun)球體，可(ke)朝向(xiang)(xiang)任(ren)意(yi)方向(xiang)(xiang)滾動(dong)，實現“萬(wan)向(xiang)(xiang)”的(de)效果(guo)，在(zai)TurtleBot3的(de)前面兩個輪(lun)子就是(shi)(shi)采用的(de)滾珠(zhu)萬(wan)向(xiang)(xiang)輪(lun)，這樣(yang)可(ke)以盡(jin)可(ke)能壓(ya)低機器人底(di)盤。

生(sheng)活中更(geng)常見的(de)是被(bei)動萬向(xiang)輪，如(ru)圖 2.1（f）所示，常被(bei)用于(yu)超(chao)市(shi)購物車(che)、嬰(ying)兒(er)車(che)的(de)兩(liang)個(ge)后(hou)輪。這里分(fen)析兩(liang)個(ge)細節：

在(zai)圖 2.1（f）中，滾(gun)輪(lun)(lun)的軸(zhou)線(xian)是(shi)B，滾(gun)輪(lun)(lun)轉向(xiang)(xiang)時(shi)會繞著軸(zhou)線(xian)A轉動(dong)，分別(bie)對(dui)(dui)應兩(liang)(liang)(liang)個自(zi)由(you)度，軸(zhou)線(xian)A和B之(zhi)間是(shi)空間相互垂直的關(guan)系，但不會存(cun)在(zai)交(jiao)點(dian)(dian)，即兩(liang)(liang)(liang)條軸(zhou)線(xian)之(zhi)間存(cun)在(zai)一定距離。這是(shi)因為(wei)該距消除了A軸(zhou)線(xian)死(si)(si)點(dian)(dian)的情況，可實現萬向(xiang)(xiang)輪(lun)(lun)轉向(xiang)(xiang)時(shi)需要先完成轉向(xiang)(xiang)，再繼(ji)續(xu)滾(gun)動(dong)的動(dong)作(zuo)，且對(dui)(dui)滾(gun)輪(lun)(lun)的運動(dong)方向(xiang)(xiang)具有一定的導向(xiang)(xiang)調整作(zuo)用，削弱(ruo)了兩(liang)(liang)(liang)個自(zi)由(you)度沖突程度，如果(guo)兩(liang)(liang)(liang)軸(zhou)線(xian)相交(jiao)，則A軸(zhou)線(xian)的自(zi)由(you)度會有存(cun)在(zai)死(si)(si)點(dian)(dian)，兩(liang)(liang)(liang)個自(zi)由(you)度沒(mei)有主次之(zhi)分，當(dang)機器人想轉向(xiang)(xiang)時(shi)，滾(gun)輪(lun)(lun)可能(neng)會卡在(zai)A軸(zhou)線(xian)死(si)(si)點(dian)(dian)上而無法轉向(xiang)(xiang)，影響轉向(xiang)(xiang)效果(guo)。

舵輪

舵(duo)輪(lun)其實是直(zhi)行被動(dong)輪(lun)的升級版，在執行被動(dong)輪(lun)上(shang)增加了兩(liang)個(ge)電機(ji)，電機(ji)MA用于直(zhi)接驅動(dong)輪(lun)子滾動(dong)，電機(ji)MB通過齒輪(lun)組驅動(dong)驅動(dong)轉向，因此舵(duo)輪(lun)是有兩(liang)個(ge)自由度，且(qie)可(ke)以主動(dong)控(kong)制，即(ji)可(ke)直(zhi)線運動(dong)，又可(ke)轉向。

舵輪也(ye)常被應用(yong)于室內AGV，用(yong)于搬運倉庫(ku)貨物(wu)，通過多(duo)個舵輪組合運動(dong)，可(ke)實現(xian)全(quan)向運動(dong)。