介紹了一例非完整約束輪式移動機器人機械結構及控制系統軟硬件的設計。采用美國Cygnal公司新研制的C8051F005 單片機作為機器人控制系統的CPU 及瑞士MAXON 公司的直流伺服電機作為雙輪驅動單元，利用非完整約束條件和非完整約束運動規劃原理，研制了一例非完整約束輪式移動機器人，該機器人可跟蹤任意直線、圓弧曲線軌跡等，也可實現原地零半徑旋轉及任意軌跡運動。運動自主靈活。對直線及圓弧軌跡進行了跟蹤實驗。

　　目前，移動機器人已廣泛用于科學考察、地質勘探、災難營救等多個領域，對人類了解地球、征服自然、探索宇宙具有重要意義。同時，也是代替人們在有輻射、有粉塵和有毒等環境中作業必不可少的工具。移動機器人的典型行走形式有輪式、履帶式和腿足式等。

　　輪式移動機器人系統是典型的非完整約束機械系統。利用非完整約束條件和非完整運動規劃的原理，研究開發新型的具有良好的目標軌跡跟蹤和控制性能輪式移動機器人系統，在機器人領域下成為一個新的研究熱點。輪式機器人其實與車輛極為相似，因此對于輪式移動機器人的研究以及無人駕駛車輛的發展都有重大的意義。通過研制一臺輪式移動機器人AeroAcer ，對直線及圓弧等目標軌跡進行了跟蹤試驗。

　　根據需要，AeroAcer 輪式移動機器人結構包括：行走驅動部、軀干、手臂及手爪。行走驅動部結構如圖1 所示，采用兩輪獨立驅動的結構，并使AeroAcer 的形心和質心對地平面的投影落于兩個驅動輪軸線上。驅動輪分別由兩套直流伺服系統驅動，提供需要的轉速或者力矩;前后對稱于驅動輪軸線各布置一萬向輪，可任意移動而不會對AeroAcer 產生阻力和約束作用，這樣，只要分別控制兩個驅動輪的不同的速度或者力矩，就可以使AeroAcer 按照所要求的方向和速度移動，從而實現運動規劃、穩定以及跟蹤等控制任務。驅動輪軸線經過底盤的形心的投影，可實現零轉彎半徑，同時也使軌跡規劃及控制相對簡單。另外，驅動輪軸線過質心的投影，可大大地提高驅動電機的效率。內帶減速齒輪的驅動電機固定在車架上，兩個驅動車輪也分別通過軸架固定在車架上。電機的輸出軸驅動車輪。連接在電機上的圓光柵在電機運轉時產生相位上相差90 度的脈沖信號，通過對此脈沖信號進行檢測和運算，就可得到AeroAcer 的位置、速度等狀態量。選用了500 線的圓光柵，即電動機每旋轉一周輸出500 個脈沖，由于采用33 ：1 的減速齒輪，因此車輪每轉動一周圓光柵將輸出33 ×500 = 16500 個脈沖，具有相當高的精度。選擇圓光柵的目的在于：一方面將圓光柵產生的脈沖信號經過伺服放大器內的頻壓變換得到電機的速度用于速度反饋以形成速度閉環，同時還可以對脈沖信號經過計數、運算獲得AeroAcer 的位置和速度，簡化了系統設計，節省了成本。由于直流伺服電機具有啟動力矩大，動態性能好，調速范圍寬和控制較為簡單等一系列優點［2 ］ 。因此在AeroAcer 中選用瑞士MAXON 公司的直流伺服電機作為驅動單元，包括帶有減速齒輪的直流電機、伺服放大器以及用作速度反饋和檢測的圓光柵。電機可以工作在速度方式和力矩方式，可以運行在由速度和加速度決定的四個象限，從而可以在該裝置上針對AeroAcer 的運動學和動力學模型進行實驗研究。其中，伺服放大器根據電機的轉速或電流調整輸出到電機的電壓，從而控制電機的轉速、力矩等。系統所使用的是ADS50/ 5 伺服放大器。