移动机器人的机械构型相对较为简单，就是一个机架上安装移动机构（轮系或履带），移动机构按照设定速度运动，整个机器人就动起来了。可以看出，移动机器人关键的两个部分就是：移动机构和机架的构型。

（a）直行轮（主动）；（b）直行轮（被动）；（c）麦克纳姆轮；（d）全向轮；（e）球轮；（f）万向轮（被动）；（g）舵轮

图1   常见的机器人车轮

       为适应不同场景需求，不同类型的轮子被设计出来（如上图所示），共罗列了7种车轮，这里依次介绍：

• 直行轮 

      直行轮只能沿着轮子外圆切线方向直行运动，不具有转向功能，也不能横移。直行轮既可作为主动轮使用，也可作为被动轮使用。 作为主动轮时，直行轮的轮轴与电机轴或减速器输出轴相连接；作为被动轮时，直行轮的轮轴是与轮架连接，没有电机驱动。

• 麦克纳姆轮

       麦克纳姆轮外形炫酷，是由轮毂和外围系列辊子组成，实际运动是由轮毂转动和辊子转动两部分运动合成的。麦克纳姆轮的外围辊子之间存在间隙，因此麦轮运动过程中会存在轻微的震荡，且对运动连续性也有影响。麦轮的负载能力也较弱，是因为整个机器人重量会“压”在辊子轴上，辊子轴直径很小，所以能够承受的重量也是较小的。 麦轮的构型和工艺较其他轮子更复杂，且辊子易磨损，因此成本也更高。麦轮的运动是依赖于辊子的运动的，假如麦轮在室外非结构化场景（泥土、杂草）中运动，辊子容易被杂物卡住而无法被动转动，因此麦轮主要被应用于结构化地面，如水泥地面等。 将多个麦轮按照一定规律排列组合，并按照一定规律运动，就可以达到全向移动的效果，适用于室内狭窄场景。

• 全向轮

       全向轮与麦克纳姆轮是一对“同分异构体”，全向轮的辊子轴线与轮毂轴线夹角为90度，而麦轮是45度，因此麦轮存在问题，全向轮也有，从而导致两者的应用场景也是比较接近的。

• 球轮

       球轮的运动依赖于嵌入在轮壳内的滚球，滚球是标准球体，可朝向任意方向滚动，实现“万向”的效果。TurtleBot3机器人的前面两个轮子就是采用的球轮。采用球轮可以尽可能压低机器人底盘，但缺点是球轮接地面积小，易导致滚球磨损，所以承载能力有限。

• 万向轮

       万向轮生活中比较常见，常被用于超市购物车、婴儿车的两个后轮。万向轮的两条轴线之间存在一定距离，可实现万向轮转向时需要先完成转向，再继续滚动的动作，且对滚轮的运动方向具有一定的导向调整作用，削弱了两个自由度冲突程度。制造万向轮的材料有多种，最普遍的材料是：尼龙，聚氨酯，橡胶，铸铁等材料。

• 舵轮

       舵轮是有两个自由度，且可以主动控制，即可直线运动，又可转向。 舵轮也常被应用于室内机器人，通过多个舵轮组合运动，可实现全向运动。

       近年来，轮毂电机在移动机器人上获得了较广泛的应用。轮毂电机是一种机电一体部件，它将驱动电机、传动装置、制动装置、检测装置都整合到直行轮轮毂内，使车轮的机械部分得以极大简化，有利于移动机器人实现简单化和轻量化。