问答| 为什么四轮驱动机器人(SSMR)的质心(COM)没有横向分速度vy呢？

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图 1 四轮驱动移动机器人(SSMR)运动模型. X-CENTER-Y表示机器人的几何中心坐标系，X-COM-Y表示机器人的质心坐标系.点A、B、C和D分别表示轮胎与地面的理想接触点。

 

这里笔者给出一个分析思路：运用我们高中物理知识，分析物体运动时，会找到该物体的质心来简化表达物体的运动。

假如四轮驱动移动机器人(SSMR)的质心存在横向分速度vy，意味着机器人（假想为质点）一边向前运动，一边旋转运动，同时还要向左（或右）运动。从前文问题1分析可知，前向运动是由轮子前向滚动产生的，而旋转运动是差速滑动产生的，那横向运动的速度是怎么产生的呢？总需要一个合成力来推动机器人横向运动吧，但是找不到！因为不可能四个轮子同时受到同向的横向摩擦力。

如图 1所示，两前轮受到向左的横向力，而两后轮受到向右的横向力，这两组横向力方向相反，恰好使得机器人绕着质心做旋转运动，也就是旋转中心是质心（这是质心的特性），叠加前向分运动，则表现为机器人做圆周运动。（这里可以脑补高中物理中电子在磁场中（或地球近似的）做圆周运动的情形）

通过上述分析可知，点COM只有沿X轴方向的线速度，以及角速度，且ICR位于坐标系X-COM-Y的Y轴上。对ICR位置的分析可参考文章《两轮差速驱动机器人运动模型及应用分析》。

从图 1可见，轮胎与地面的理想接触点(A、B、C和D)的合速度方向均垂直于旋转半径的径向方向，并可被分解为沿着轮子滚动方向的纵向分速度和沿着电机轴向的横向分速度。

 

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