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   1. 輪車機(jī)器人
　　    二輪車的速度、 傾斜度等物理精度不高, 而若將其進(jìn)行機(jī)器人化, 則引進(jìn)簡(jiǎn)單、便宜、可靠性高的傳感器也很難。 此外,二輪車制動(dòng)及低速行走時(shí)極不穩(wěn)定, 目前正在進(jìn)行穩(wěn)定化試驗(yàn)。圖1所示為利用陀螺儀的二輪車。人們?cè)隈{駛兩輪車時(shí), 依靠手的操作和體重的移動(dòng)力求穩(wěn)定行走,這種陀螺二輪車, 把與車體傾斜成比例的力矩作用在軸系上,利用陀螺效果使車體穩(wěn)定。
                     圖 2 三輪車型移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
     圖3所示的三組輪是由美國(guó)Unimationstanford 行走機(jī)器人課題研究小組設(shè)計(jì)研制的。它采用了三組輪子, 呈等邊三角形分布在機(jī)器人的下部。

                   圖4 四輪車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)
        另外, 還有依據(jù)使用目的, 使用六輪驅(qū)動(dòng)車和車輪直徑不同的輪胎車; 也有的提出利用具有柔性機(jī)構(gòu)車輛的方案。圖5是火星探測(cè)用的小漫游車的例子。
                     圖6 四輪防爆機(jī)器人
    4. 三角輪系統(tǒng)
　 圖7所示為三角輪系的機(jī)構(gòu)圖。這是日本東京大學(xué)研制的一種機(jī)器人輪系, 它所裝備的機(jī)器人用于核電廠的自動(dòng)檢測(cè)和維修。該機(jī)器人除了采用三角輪系外, 還具有一個(gè)傳感器系統(tǒng)和一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該輪系使機(jī)器人不但能在地面上運(yùn)動(dòng), 而且還能夠爬樓梯。
                
     圖8 全方位移動(dòng)車的移動(dòng)方式
          (a) 全方位方式； (b) 轉(zhuǎn)彎方式; (c) 旋轉(zhuǎn)方式; (d) 制動(dòng)方式
     6. 兩足步行式機(jī)器人
　　    車輪式行走機(jī)構(gòu)只有在平坦堅(jiān)硬的地面上行駛才有理想的運(yùn)動(dòng)特性。如果地面凸凹程度和車輪直徑相當(dāng), 或地面很軟, 則它的運(yùn)動(dòng)阻力將大增。 足式步行機(jī)構(gòu)有很大的適應(yīng)性, 尤其在有障礙物的通道(如管道、 臺(tái)階或樓梯)上或很難接近的工作場(chǎng)地更有優(yōu)越性。 足式步行機(jī)構(gòu)有兩足、 三足、 四足、 六足、 八足等形式, 其中兩足步行機(jī)器人具有最好的適應(yīng)性, 也最接近人類, 故也稱之為類人雙足行走機(jī)器人。類人雙足行走機(jī)構(gòu)是多自由度的控制系統(tǒng), 是現(xiàn)代控制理論很好的應(yīng)用對(duì)象。 這種機(jī)構(gòu)除結(jié)構(gòu)復(fù)雜外, 在靜/動(dòng)狀態(tài)下的行走性能、穩(wěn)定性和高速運(yùn)動(dòng)等都不是很理想。 如圖9所示, 兩足步行機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)是一空間連桿機(jī)構(gòu)。 在行走過(guò)程中, 行走機(jī)構(gòu)始終滿足靜力學(xué)的靜平衡條件, 也就是機(jī)器人的重心始終落在支持地面的一腳上。

             圖12 履帶機(jī)器人
     通過(guò)進(jìn)一步采用適應(yīng)地形的履帶, 可產(chǎn)生更有效地利用履帶特性的方法。 圖13是適應(yīng)地形的履帶的例子。

                          圖 1 利用陀螺儀的二輪車
    2. 由三組輪子組成的輪系
　　    三輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)是車輪型機(jī)器人的基本移動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前, 作為移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的三輪機(jī)構(gòu)的原理如圖2所示。

圖 3 三組輪
     在該輪系中, 每組輪子由若干個(gè)滾輪組成。 這些輪子能夠在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下自由地轉(zhuǎn)動(dòng), 使機(jī)器人移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)既可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)所有三組輪子, 也可以分別驅(qū)動(dòng)其中兩組輪子, 這樣, 機(jī)器人就能夠在任何方向上移動(dòng)。 該機(jī)器人行走部分設(shè)計(jì)得非常靈活, 它不但可以在工廠地面上運(yùn)動(dòng), 而且能夠沿小路行駛。 存在的問(wèn)題是, 機(jī)器人的穩(wěn)定性不夠, 容易傾倒, 而且運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性隨著負(fù)載輪子的相對(duì)位置不同而變化。 另外， 在輪子與地面的接觸點(diǎn)從一個(gè)滾輪移到另一個(gè)滾輪上的時(shí)候, 還會(huì)出現(xiàn)顛簸。

        為了改進(jìn)該機(jī)器人的穩(wěn)定性, Unimationstanford研究小組重新設(shè)計(jì)了一種三輪機(jī)器人。改進(jìn)后的特點(diǎn)是使用長(zhǎng)度不同的兩種滾輪：長(zhǎng)滾輪呈錐形, 固定在短滾輪的凹槽里。這樣可大大減小滾輪之間的間隙, 減小了輪子的厚度, 提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。 此外, 滾輪上還附加了軟橡皮, 具有足夠的變形能力, 可使?jié)L輪的接觸點(diǎn)在相互替換時(shí)不發(fā)生顛簸。
    3. 四輪機(jī)器人
　    　四輪車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本上與三輪車相同。 圖4(a)所示為兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng), 前后帶有輔助輪的方式。 與圖2(a)相比, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑為0時(shí), 由于能繞車體中心旋轉(zhuǎn), 因此有利于在狹窄場(chǎng)所改變方向。 圖4(b)是所謂汽車方式, 適合于高速行走, 但用于低速的運(yùn)輸搬運(yùn)時(shí), 費(fèi)用不合算, 所以小型機(jī)器人不大采用。

                   圖 5 火星探測(cè)用小漫游車
        圖6所示為四輪防爆機(jī)器人, 該輪系由于采用了四組輪子, 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性有很大提高。但是,要保證四組輪子同時(shí)和地面接觸, 必須使用特殊的輪系懸掛系統(tǒng)。它需要四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī), 控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜, 造價(jià)也較高。
                           圖7 三角輪系的機(jī)構(gòu)圖 
   5. 全方位移動(dòng)機(jī)器人
　　    過(guò)去的車輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)基本上是2自由度的, 因此不可能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)任意的定位和定向。 機(jī)器人的定位, 用四輪構(gòu)成的車可通過(guò)控制各輪的轉(zhuǎn)向角來(lái)實(shí)現(xiàn)。自由度多、能簡(jiǎn)單設(shè)定機(jī)器人所需位置及方向的移動(dòng)車稱為全方位移動(dòng)車。圖8是表示全方位移動(dòng)車移動(dòng)方式的各車輪的轉(zhuǎn)向角。

               圖9 兩足步行式行走機(jī)構(gòu)原理圖
     兩足步行機(jī)器人的動(dòng)步行有效地利用了慣   性力和重力。人的步行就是動(dòng)步行, 動(dòng)步行的典型例子是踩高蹺。 高蹺與地面只是單點(diǎn)接觸, 兩根高蹺不動(dòng)時(shí)在地面站穩(wěn)是非常困難的, 要想原地停留,必須不斷踏步,不能總是保持步行中的某種瞬間姿態(tài)。
　　 圖10所示為北京漢庫(kù)科技公司研制的雙足機(jī)器人。該機(jī)器人全部采用國(guó)產(chǎn)元件, 驅(qū)動(dòng)部分采用23個(gè)直流伺服電機(jī), 行走平穩(wěn),能直立,前進(jìn),后退,單腿站立, 原地旋轉(zhuǎn),跳舞, 打太極拳等。其中，二足共有10個(gè)自由度， 由腰部、 大腿、 小腿和腳掌組成，髖部有前向和側(cè)向關(guān)節(jié)各一對(duì)，膝部有前向關(guān)節(jié)一對(duì)，踝部有前向關(guān)節(jié)和側(cè)向關(guān)節(jié)各一對(duì)。前向關(guān)節(jié)用來(lái)實(shí)現(xiàn)重心在前進(jìn)方向上的運(yùn)動(dòng)。側(cè)向關(guān)節(jié)用來(lái)實(shí)現(xiàn)重心的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
     KAMRO機(jī)器人是Karlsrube大學(xué)開(kāi)發(fā)的自治式行走機(jī)器人, 如圖11所示。該機(jī)器人用在柔性制造單元中進(jìn)行工件搬運(yùn)和裝配作業(yè)。 KAMRO機(jī)器人從材料儲(chǔ)存系統(tǒng)中挑選所需的零件并把它搬運(yùn)到裝配站, 零件準(zhǔn)備好以后, 機(jī)器人的兩個(gè)手臂在傳感器系統(tǒng)監(jiān)控下把零件裝配成成品件。手部具有裝配工作不可少的力和力矩傳感器,以便測(cè)量裝配過(guò)程中零件之間的碰撞和力; 由視覺(jué)系統(tǒng)監(jiān)視裝配過(guò)程, 即超聲波傳感器探測(cè)可能存在的障礙物, 并避開(kāi)障礙物尋找安全路徑。

圖10 漢庫(kù)科技公司的雙足機(jī)器人          圖11 KAMRO機(jī)器人
    7. 履帶行走機(jī)器人
　　履帶式機(jī)構(gòu)的最大特征是將圓環(huán)狀的無(wú)限軌道帶卷繞在多個(gè)車輪上, 使車輪不直接與路面接觸。 利用履帶可以緩沖路面狀態(tài), 因此可以在各種路面條件下行走。
　　機(jī)器人采用履帶方式有以下一些優(yōu)點(diǎn):
　　(1) 能登上較高的臺(tái)階;
　　(2) 由于履帶的突起, 路面保持力強(qiáng), 因此適合在荒地上移動(dòng);
　　(3) 能夠原地旋轉(zhuǎn);
　  (4) 重心低, 穩(wěn)定。
圖12所示的排爆機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)為履帶行走機(jī)構(gòu)。

                         圖13 適應(yīng)地形的履帶