移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自主运行、自主规划等功能的智能机器人，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。

    随着智能制造、电商物流等行业的快速发展，移动机器人市场规模急剧扩大。据英国权威商业情报机构最新预测，2020年国际移动机器人市场达到24亿美元，较2019年增长24％，2021年将进一步增长50％。国内外厂商的移动机器人产品一般采用差速轮驱动，不具备全向移动能力，灵活性差、运动精度低，限制了移动机器人的性能和应用范围。因此，具有高机动灵活性、高运动精度、高智能化程度的智能全向移动机器人技术，受到世界各国的普遍关注。

    移动机器人要实现全向移动功能，就需要有支持全向移动功能的驱动轮。我们日常所见的各类办公桌椅、购物小推车等底部移动部件，均采用脚轮的结构形式，具有两个运动自由度，即滚轮绕水平轴滚动的主运动和绕竖直轴线转动的转向运动，通过这两个运动配合使主体实现直行、侧行、斜行、原地转向等运动，具备在狭小空间灵活机动的运动能力。

    但此类脚轮一般采用惰轮形式，不具备主动驱动能力。如果将此类惰轮进行创新设计，变为主动驱动形式，将会形成具备主动驱动能力的万向脚轮。搭载此类脚轮的平台，将具有全向移动能力。但国内外传统的全向移动机器人，在底盘驱动方式和定位导航系统设计仍存在一些技术瓶颈，制约了移动机器人行业的发展。

    国内外领先的移动机器人厂商，其全向移动机器人均采用麦克娜姆轮驱动，然而这种大轮外缘套装多个小滚轮的驱动型式，其小滚轮与地面无法保持连续滚动接触，接地比压高、摩擦力大、打滑严重，不仅驱动效率低、承载能力差，还容易损伤地面。传统的全向移动机器人主动万向脚轮，存在转向和滚动运动耦合的问题，难于实现精确的解耦驱动控制，脚轮与地面间经常会出现较为严重的滑转和滑移，不仅驱动效率低，运动精度也较差。

    经过多年潜心攻关，科学家发明了用于全向移动机器人的机械解耦式主动万向脚轮和直驱式主动万向脚轮两种脚轮，并在解耦式主动万向脚轮的基础上，研究了全向移动平台的模块化建模理论，并且按照模块化机器人建模和设计流程，研制了智能全向移动机器人标准产品。此款智能全向移动机器人采用4个主动万向脚轮作为驱动轮，可实现4个脚轮协调控制，进而实现解耦且具备3个自由度的全向移动功能，可直接执行0—360度任何一个方向的运动。此外，该机器人采用了多信息融合技术，能够实现在车间物流场合的准确定位，定位误差正负10毫米以内，搭载了超声波传感系统用于实现全方位自主避障，并且可通过WiFi实现远程多机协调控制。

    可以想见，未来以移动机器人为移动平台的移动作业机器人，将拥有一个机动灵活、自主安全移动的载体和像人手臂一样灵活、安全的操作臂，还可以和人安全互动，进行情感交流，在社会各个行业为人类服务。

    （作者系中国科学院宁波材料技术与工程研究所副所长）