常见的机器人关节驱动（轮子概述及机器人方面的应用）

轮子的起源

在掌握锋利而坚固的工具以前，人类是不可能拥有轮式车辆的。用石器工具难以将木头加工成合适的圆柱形，更不必说复杂到带辐条的轮子了。所以，车轮的出现只能是青铜时代以后的事情。

美国著名人类学家罗伯特•路威曾断言：凡使用轮车的民族，无一不是直接间接从巴比伦学来的。美洲的印第安人知道在滚木上拖船，也使用纺轮，又有滚铁环之戏，但以轮行车这个意思始终没有想到。

路威对轮子起源的观点也是大多数考古学家的观点。但新的考古发现往往颠覆陈旧的理论。德国Flintbek巨石墓下的车辙是6800年前（公元前4800－4700年）间留下的。在波兰Bronocice发现的带车形图案的罐子被定位在公元前4725年以前，但是对该地层的七次碳-14测年倾向于公元前4610-4440年的结论。而近东出现轮式运输工具的最早证据是美国考古学家Baldia在位于叙利亚的晚期Uruk遗址发现的。那里出土了一个带有轮子的模型和“货车”的壁画。这些东西是先民在距今6400-6500年前留下的。

所以，轮式车辆很可能是在欧洲出现的，而后才传到近东，或是由东方人再次发明。

据英国科学史家李约瑟考证的结论，约在四千五百年到三千五百年前，中国出现了第一辆车子。而《左传》中提到，车是夏代初年的奚仲发明的，如果记载属实，那是四千年前的事情。在殷代（距今三千多年前）文物中，考古学家也发现了殉葬用的车，当时的车子由车厢、车辕和两个轮子构成，已经是比较成熟的交通工具了。

中国古代有传说是轩辕黄帝把木头插在圆轮子中央，使它运转，因而造成车辆。但鉴于归功于黄帝的发明实在太多，我们也不能轻易把这个说法当真。

古埃及战车壁画

殷代车马坑

轮子的分类

按照有无推进力可分为：驱动轮和从动轮。

按照车轮的自由度可分为：一般车轮（标准轮）、球形轮、全方位轮（瑞典轮）。

标准轮

球形轮

小脚轮

瑞典轮（麦克轮、全方位轮）

轮式机器人的基本形式：

单轮配置机器人 ：

独轮

球形轮

星球大战BB-8机体球形轮解剖结构展示

双轮配置机器人：

横向配置（平衡车）

纵向布置（踏板车）

三轮配置机器人：

小脚轮转向布置

90度瑞典轮3轮平台

球形轮3轮平台

四轮及多轮配置机器人：

常见的四轮平台布置方式

轮子的特殊形式：

全方位轮：

所谓全方位移动机构是指运动机构在二维平面上，从当前位置能够向任意方向运动，而不需要车体改变姿态。目前我们所见过的绝大多数的轮式移动机构在调整运动方向时都需要一定的回转半径，而全方位移动机构可以实现回转半径为零。

全方位轮（月球探测器）

球履全方位移动机构：

球履平台

该全方位移动机构有两条履带，每条履带内平行放置两条杆，分别由直流伺服电机通过履带驱动，而每条履带内各自分别放入12个橡胶球通过两条履带的运动组合及球的转动，即可实现全方位移动。

螺旋推进全方位移动机构：

螺旋推进全地形载具（据说非常耗油）

该全方位移动机构有两组带螺旋线肋条的金属空心圆柱桶，可以在任何松软的地面，甚至是水面上行进；其独特的运动方式，使其拥有全方位移动能力，而且可以实现回转半径为零。

传统轮式车辆运动示意：

车辆运行方式示意

最小转弯半径是指当转向盘转到极限位置，汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆半径。它在很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍物的能力。转弯半径越小，汽车的机动性能越好。

按国家颁布的相关标准，同时也和全世界通用标准相差无几，城市道路每车道宽度为3.5米，交叉路口分流车道每车道为2.3-2.5米，干线公路（包括高速公路）每车道宽为3.75米，路肩（高速公路紧急停车带）为1.5-2.5米。 高速公路收费站每车道宽度为2.5米，必要时必须设立3.5米以上的超宽收费车道,宽度保持通畅公路。

不同车辆运动方式下的停车方式演示

移动方式示意

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