智能移动机器人是现代化车间物流系统的核心装备，拥有巨大的市场空间。然而，现有的移动机器人存在着机动灵活性差与定位导航精度低等问题，制约了移动机器人的发展。
解耦式主动万向脚轮，资料图
针对上述问题，2017年，中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属二级所先进制造所精密运动与先进机器人团队，开发出一套基于全向移动机器人的自动化车间物流系统，并成功应用于某大型国产汽车公司的发动机生产线搬运环节。
针对传统移动机器人不能同时改变移动位置和方向、无法实现侧行和斜行、机动灵活性不佳等问题，团队设计开发出一种基于直驱电机并能实现解耦驱动的主动万向脚轮。该万向脚轮通过输入运动耦合实现了输出运动的解耦，即在脚轮的传动系统中引入一个两自由度的差速器，使得转向电机可在输出转向运动的同时输出一部分的滚动力矩，用于消除脚轮的转向运动和滚动运动所产生的耦合运动，既简化了运动控制，也避免了因耦合传动而产生的脚轮磨损。
全向移动机器人平台应用于汽车发动机搬运现场，资料图
基于主动万向脚轮，团队研发了由多台全向移动机器人组成的车间物流系统，并将其应用到了某汽车公司发动机生产线的搬运环节，其中每台全向移动机器人均采用了模块化的设计方法，通过模块化并联结构运动学动力学算法，实现了多个解耦式主动万向脚轮的协调控制和纯滚动条件下的0-360度转向。
据悉，单台全向移动机器人依靠QR码与视觉的多信息融合技术实现在车间物流场合的准确定位，并通过搭载的超声波传感器实现全方位自主避障，其承载能为250公斤，运动最大速度为1ms，定位误差小于20毫米。该全向移动机器人系统通过安装于上位机的统一调度算法，利用WIFI实现远程的实时调度。