一、移动机器人的机构

一般而言，移动机器人的移动机构主要有轮式移动机构、履带式移动机构及足式移动机构，此外还有步进式移动机构、蠕动式移动机构、蛇行式移动机构和混合式移动机构，以适应不同的工作环境和场合。一般室内移动机器人通常采用轮式移动机构，室外移动机器人为了适应野外环境的需要，多采用履带式移动机构。一些仿生机器人，通常模仿某种生物运动方式而采用相应的移动机构，如机器蛇采用蛇行式移动机构，机器鱼则采用尾鳍推进式移动机构。其中轮式的效率最高，但适应性能力相对较差；而足式的移动适应能力最强，但其效率最低。

1.1轮式移动机构特点

轮式移动机构在救灾机器人中是最为普通的运动方式，轮式机器人移动机构普遍具有结构简单、运动速度快、能源利用率高的、机动性好强的特点，同时具有自重轻、不损坏路面、作业循环时间短和工作效率高等优势。控制的角度看，编程简单并有较高的可靠性，每个轮子都可以独立驱动。与履带式移动机器人相比，当跨越不平坦地形时，轮式机器人有着固有的不足，限制了其运动能力，其稳定性和对环境的适应性完全依赖于环境本身的状况，对于进入复杂的环境完成既定任务存在严重的困难。轮式移动机构按轮的数量可分为2轮、轮、4轮、6轮、8轮。该结构存在着一定的局限性，只能在相对平坦、表面较硬的路面上行驶，如遇到软性地面(如沼泽、草地、雪地、沙地等)容易打滑、沉陷，但可根据具体地面环境采用一些预防措施来缓解该类情况的出现，如采用不同种类的款式轮胎以提高其越野能力，象沙漠车辆、山地车辆等，其各种结构如图1-1所示。

图1-1轮式移动装置示意图

1.2腿式移动机构特点

腿足式移动机构分2腿、4腿、6腿、8腿等形式。腿式移动机构优点有：

（1）腿式机器人的地形适应能力强。腿式机器人运动轨迹由一系列离散点组成，崎岖地形可以给这些离散点提供支撑，使机器人平稳运动；而轮式和履带式机器人的运动是连续规迹，有些起伏较大的地形则不支持这种连续运动轨迹，进而限制了该类机器人活动范围。

（2）腿式机器人的腿部具有多个自由度，运动更具有灵活性，通过调节腿的长度可以控制机器人重心位置，因此不易翻倒，稳定性更高；

（）腿式机器人的身体与地面分离，这种机械结构优点在于机器人身体可以平稳地运动而不必考虑地面的租糙程度和腿的放位置，8腿移动机器人如图2-2所示，特点是稳定性好，越野能力强。

腿式移动机构缺点有：

（1）该类机器人的移动速度慢，机动性较差．因此机器人的负载不能太重；

（2）腿式机器入对地面适应性和运动灵活性需要进一步提高；

（）腿式机器人控制系统较为复杂，控制方法还有待完善；

（4）该机构未进入实用化阶段。

图1-2车轮式行走机器人

1.履带式移动机构特点

履带式移动机构分为l条履带、2条履带(履带可车体左右布置或者车体前后布置)、条履带、4条履带，6条履带，履带式移动机构与地面较大的接触面积，因此在较大的区域内分布机器人的重量，较大的接触区域使机器人具有较好的驱动牵引力，机动性能好、越野性能强，缺点是结构复杂、重量大、摩擦阻力大，机械效率低，在自身重量比较大的情况下会对路面产生一定的破坏。履带式移动机构比较轮式移动机构有以下几个特点：

（1）撑面积大、接地比压小、滚动阻尼小、通过性比较好；

（2）越野机动往能好，爬坡越沟等性能均优于轮式结构；

（）履带支撑面上有履齿不打滑，牵引附着性能好；

（4）结构较复杂重量大，运动惯性大，减震功能差，零件易损坏。

图1-为一部分履带式移动机构的简图

履带式实际是一种自己为自己铺路的轮式车辆。它是将环状循环轨道履带卷绕在若干滚轮外，使车轮不直接与地面接触。履带式的的优点是着地面积比车轮式大，所以着地压强小；另外与路面黏着力强，能吸收较小的凸凹不平，适于松软不平的地面。因此，履带式广泛用在各类建筑机械及军用车辆上。并且履带式结构是通过两条履带差速实现转弯。不但可以实现超小半径转弯，还可以实现原地转弯。灵活性极佳。

1.4履，腿式移动机构特点

履腿复合移动机构综合了履带式和腿式两种移动机构的优势，在地面适应性能、越障性能方面有良好表现。履带移动机构地面适应性能好，在复杂的野外环境中能通过各种崎岖路面，它的活动范围广，性能可靠，使用寿命长，轮式移动机构无法与其比拟，适合作为机器人的推进系统；传统履带移动机构往往是两条履带与车身相对固定，很大程度上限制了机器人地形适应能力(此时机器人履带高度和长度直接决定了机器人越障、跨沟等性能)，为了解决该问题履式移动系统中引入了关节履带机构，两条履带不再相对车体固定而是能绕车身转动，这样能大大提高机器人的环境适应能力，但履、腿复合机构本身存在着一定的不足如结构复杂、运动控制困难等。

1.5轮、履、腿式移动机构性能比较

车轮式，履带式、腿足式移动系统性能比较见表2-1所示。

表2-1典型移动机构的性能对比

二、移动机器人的分类

1管道移动机器人

目前，管道的检测和维护多采用管道移动机器人来进行。管道移动机器人是一种可沿管道内壁行走的机械，它可以携带一种或多种传感器及操作装置，如CCD摄像机、位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器、管道清理装置、管道焊接装置、简单的操作机械手等，在操作人员的控制下进行管道检测维修作业。

2水下移动机器人

21世纪是人类开发海洋的新世纪，进行海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘测、海底打捞救生等，都需要开发海底载人潜水器和水下移动机器人技术。因此，发展水下机器人意义重大。水下机器人的种类很多，如载人潜水器、遥控有缆水下机器人、自主无缆水下机器人等。

空中移动机器人

空中移动机器人在通信、气象、灾害检测、农业、地质、交通、广播电视等方面都有广泛的应用。目前其技术已趋成熟，性能日益完善，逐步向小型化、智能化、隐身化方向发展，同时与空中移动机器人相关的雷达、探测、测控、传输、材料等方面也正处于飞速发展的阶段。空中移动机器人主要分为仿昆虫飞行移动机器人、飞行移动机器人、四轴飞行器、微型飞行器等。微型飞行器的研制是一项包含了多种交又学科的高、精、尖技术，其研究水平在一定程度上可以反映一个国家在微电机系统技术领域内的实力，它的研制不仅是对其自身问题的解决，更重要的是，还能对其他许多相关技术领域的发展起推动作用，所以研制微型飞行器不管是从使用价值方面考虑，还是从推动技术发展考虑，对于我们国家来说都是迫切需要发展的一项研究工作。

4军事移动机器人

军事是目前机器人使用较广泛的一个领域，随着现代战争逐渐向高新技术方向发展，机器人使用将大大减少战场上人员的伤亡。军用移动机器人有侦察机器人、爆炸物处理移动机器人、救援机器人、步兵支援机器人和无人机等。

5服务移动机器人

服务机器人是一种半自主或全自主工作、为人类提供务的机器人，目前主要有医用机器人、家用机器人、娱乐机器人、导游机器人、智能轮椅等。智能轮椅是将智能移动机器人技术应用于电动轮椅，融合多种领域的研究，包括移动机器人视觉、移动机器人导航和定位、模式识别、多种传感器融合及用户接口等，涉及机械、控制、传感器、人工智能等技术。

6仿生移动机器人

仿生移动机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的移动机器人。有一些蛇形移动机器人、蜘蛛移动机器人、壁虎移动机器人、机器蛙等仿生移动机器人，在搜救、侦查方面都有很好的应用价值。

移动机器人种类繁多，工厂中大量应用的自动导引小车还只是这个移动机器人大家庭中的一位成员。在不远的将来，将有更多种类的移动机器人在我们工作和生活中扮演着重要的角色。

山东硅兔智能装备有限责任公司成立于年7月，主要从事特种机器人排爆机器人以及自主可控核心功能部件的研制和生产。以“携手共创人机世界”为愿景，致力于探究智能机器人行业发展，聚焦细分领域，研制自主可控核心功能部件、地面无人平台等产品，主张将人力从低附加值的工作中解放出来，从事更有意义的工作，获得更高价值回报。

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/4055.html