移动机器人综合性能对比分析

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除从速度空间分析外,还可以从负载能力、越障性能等方面分析。

1)负载能力

在负载能力方面,上述麦轮移动平台和全向轮移动平台,这两种全向移动平台的轮子较特殊,机器人所有重量最终会转化到外围辊子上,而辊子轴直径较小,所有能够承受的总重量相对较小。

在上述其他类型机器人中,负载性能最好的是履带式机器人,履带与地面接触是面接触,因此整机重量被分散到履带表面,减小了压强;而四轮驱动机器人及car-like robot的负载性能次之,均为四个普通橡胶轮胎负载整机重量,与地面接触近似为线接触,压强较大;最差的是两轮差速驱动机器人,该机器人会采用1-2个万向轮,万向轮一般是比驱动轮小,因此压强较大,负载能力也相对较弱。

2)越障能力

在越障方面,主要看驱动力及整机稳定性两方面因素。驱动力主要看电机数量、功率及其驱动力分布,稳定性主要看整机构型的对称性及重心高度。在这里主要讨论室外非结构化的场景(暂时忽略轮子大小的影响):

越障性能最好的是履带式机器人,结构对称,重心较低,且履带与地面接触面积大,接触点均可提供行进动力;四轮驱动机器人越障性能相对弱之,与履带机器人的差别在于与地面接触的面积,四轮驱动机器人与地面接触是四个小面,仅通过这四个小面提供驱动力,当某一轮子腾空后,将失去部分动力;而car-like robot要更弱一些,因为只有两后轮才是驱动轮,两前轮是被动滚动,驱动力相对较弱。

两轮差速驱动机器人一般为三轮底盘,在越障时容易侧翻,且两轮差速驱动机器人底盘多为圆形或正方形,底盘面积一般会比其他类型机器人小,因此在搭载相同体积的负载时,两轮差速驱动机器人的高度会更高,重心相比于其他机器人不够稳定,也就不适合爬坡、过坎等场景。

最后是麦轮移动平台和全向轮移动平台,这两者就不适合在室外沙土等非结构化环境运动。

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