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假如機(jī)器人的四個(gè)輪子速度相同，則機(jī)器人肯定是做直線運(yùn)動(dòng)；那假如四個(gè)輪子的速度不同，則會(huì)產(chǎn)生什么效果？這可參考之前的文章《兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人》的第二個(gè)問答。

如圖 1.3所示，只要四個(gè)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速不同，則會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，一旦產(chǎn)生轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，意味著存在旋轉(zhuǎn)中心（圖中ICR），四個(gè)輪子與地面接觸點(diǎn)（圖中點(diǎn)A）的相對運(yùn)動(dòng)速度方向則如圖 1.3所示，合速度方向與線段A-ICR相互垂直，而輪胎只能沿著縱向分速度方向轉(zhuǎn)動(dòng)，做速度分解可知，還存在沿輪子軸向（電機(jī)軸向）的橫向分速度，由于四個(gè)輪胎的橫向分速度大小不同，因此機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)分運(yùn)動(dòng)，而縱向分速度產(chǎn)生縱向分運(yùn)動(dòng)，合成運(yùn)動(dòng)則表現(xiàn)為機(jī)器人繞ICR做圓周運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步分析可知，橫向分速度是由輪胎與地面的滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的，縱向分速度是由輪胎與地面的滾動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的，所以轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是靠滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的。此外，還可知電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾動(dòng)摩擦是由電機(jī)主動(dòng)產(chǎn)生的，而滑動(dòng)摩擦是由于四個(gè)輪子速度不一致而被動(dòng)產(chǎn)生的。

從力和力矩的角度理解：由于四個(gè)電機(jī)輸出力矩不同，導(dǎo)致四個(gè)輪胎與地面接觸點(diǎn)的作用力不同，盡管電機(jī)產(chǎn)生作用與輪胎的力的方向均沿著縱向方向，但大小不同，由于四個(gè)力的大小不同，也就意味著機(jī)器人不能平穩(wěn)直線運(yùn)動(dòng)，肯定會(huì)產(chǎn)生車身的偏轉(zhuǎn)，但由于輪胎只能滾動(dòng)，所以轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)就只能靠滑動(dòng)了

圖 1.3 SSMR的速度分解.ICR(Instantaneous Center of Rotation)表示旋轉(zhuǎn)中心.點(diǎn)A表示輪胎與地面的理想接觸點(diǎn).

通過對問題1的分析，我們知道四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人(SSMR)是靠滑動(dòng)轉(zhuǎn)向的，相比于滾動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦對輪胎的損耗J大，尤其是在水泥等硬質(zhì)路面，如圖 1.4所示，四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在水泥路面留下的輪胎磨痕。所以四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人常被用于野外環(huán)境，因?yàn)槟嗤恋孛姹容^松軟，滑動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)對輪胎的磨損減小，且四個(gè)輪胎d立驅(qū)動(dòng)，“抓地力”強(qiáng)，可“輕松”越過一般障礙。

基于上述分析，四輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人(SSMR)做直線或圓周運(yùn)動(dòng)是由四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速共同決定的，因此需要聯(lián)合控制四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。