目录
[2.1 常见功能类轮子汇总表](#2.1 常见功能类轮子汇总表)
[2.2 驱动轮](#2.2 驱动轮)
[2.3 转向轮](#2.3 转向轮)
[2.4 随动轮和从动轮](#2.4 随动轮和从动轮)
[2.5 支撑轮和辅助轮](#2.5 支撑轮和辅助轮)
[3.1 常见结构类轮子汇总表](#3.1 常见结构类轮子汇总表)
[3.2 定向轮](#3.2 定向轮)
[3.3 万向轮](#3.3 万向轮)
[3.4 脚轮](#3.4 脚轮)
[3.5 全向轮](#3.5 全向轮)
[3.6 麦克纳姆轮](#3.6 麦克纳姆轮)
[3.7 舵轮](#3.7 舵轮)
[3.8 差速轮](#3.8 差速轮)
[4.1 常见底盘与轮子组成表](#4.1 常见底盘与轮子组成表)
[4.2 双轮差速底盘](#4.2 双轮差速底盘)
[4.3 四轮差速底盘](#4.3 四轮差速底盘)
[4.4 阿克曼底盘](#4.4 阿克曼底盘)
[4.5 单舵轮底盘](#4.5 单舵轮底盘)
[4.6 双舵轮底盘](#4.6 双舵轮底盘)
[4.7 四舵轮底盘](#4.7 四舵轮底盘)
[4.8 麦克纳姆轮底盘](#4.8 麦克纳姆轮底盘)
[5.1 舵轮是不是驱动轮？](#5.1 舵轮是不是驱动轮？)
[5.2 定向轮是不是随动轮？](#5.2 定向轮是不是随动轮？)
[5.3 随动轮、从动轮、支撑轮、辅助轮有什么区别？](#5.3 随动轮、从动轮、支撑轮、辅助轮有什么区别？)
[5.4 万向轮和脚轮有什么区别？](#5.4 万向轮和脚轮有什么区别？)
[5.5 差速轮是不是一种特殊轮子？](#5.5 差速轮是不是一种特殊轮子？)
[5.6 全向轮和麦克纳姆轮有什么区别？](#5.6 全向轮和麦克纳姆轮有什么区别？)
[6.1 常见轮子最终汇总表](#6.1 常见轮子最终汇总表)
[6.2 一句话总结](#6.2 一句话总结)
文章摘要
在学习移动机器人底盘结构时，经常会遇到驱动轮、转向轮、随动轮、从动轮、支撑轮、舵轮、定向轮、差速轮、万向轮、脚轮、全向轮、麦克纳姆轮等概念。很多初学者容易把这些轮子混在一起，尤其是在分析差速底盘、阿克曼底盘、单舵轮底盘、双舵轮底盘、四舵轮底盘时，不清楚每个轮子的具体作用。本文将从功能分类、结构分类和底盘模型分类三个角度，对常见移动机器人轮子进行系统整理，帮助读者快速理解不同轮子的含义和使用场景。
一、为什么移动机器人轮子名称容易混乱？
在移动机器人底盘中，很多轮子的名字并不是按照同一个标准命名的。
有些名称强调功能，例如：
- 驱动轮：强调有没有动力
- 转向轮：强调能不能改变方向
- 支撑轮：强调是否用于承重支撑
- 随动轮：强调是否被动跟随运动
有些名称强调结构，例如：
- 舵轮：强调轮组结构中既有驱动机构又有转向机构
- 万向轮：强调可以绕竖直轴自由摆动
- 麦克纳姆轮：强调轮缘上有斜向小滚子
- 全向轮：强调轮缘上有被动滚子
还有一些名称来自底盘模型，例如：
- 差速轮：差速底盘中的左右独立驱动轮
- 阿克曼前轮：阿克曼底盘中的前转向轮
所以，一个轮子可能同时具有多个身份。
例如，舵轮通常可以同时叫：
舵轮 = 驱动轮 + 转向轮
再比如，单舵轮底盘中的两个定向轮，如果没有电机驱动，也可以叫：
定向轮 = 定向随动轮 = 定向支撑轮 = 从动轮
学习各种轮子之前，可以先记住下面这句话：
- 驱动轮看有没有动力
- 转向轮看能不能改变方向
- 随动轮/从动轮看是不是被动跟着滚
- 支撑轮看是否承担支撑作用
- 舵轮通常同时具备驱动和转向功能
二、按功能分类：轮子负责什么？
2.1 常见功能类轮子汇总表
| 轮子名称 | 核心含义 | 是否 有动力 | 是否能 主动转向 | 主要作用 | 常见应用 |
|---|---|---|---|---|---|
| 驱动轮 | 由电机带动，负责提供动力 | 是 | 不一定 | 让车前进、后退或转弯 | 差速车、AGV、 汽车底盘 |
| 主动轮 | 与驱动轮含义接近， 强调主动输出动力 | 是 | 不一定 | 主动驱动车体运动 | 各类移动机器人 |
| 转向轮 | 可以改变轮子朝向 | 不一定 | 是 | 改变车辆运动方向 | 阿克曼车、 舵轮 AGV |
| 从动轮 | 不主动输出动力， 被车体带动旋转 | 否或间接 | 不一定 | 被动滚动、辅助运动 | 汽车非驱动轮、AGV 支撑轮 |
| 随动轮 | 跟随车体运动， 被动滚动 | 否 | 不一定 | 支撑、跟随运动 | 差速车辅助轮、 单舵轮底盘 |
| 支撑轮 | 用于支撑车体重量 | 通常否 | 通常否 | 承重、保持平衡 | 两轮差速车、 单舵轮 AGV |
| 辅助轮 | 辅助稳定和承重 | 通常否 | 通常否 | 防倾覆、辅助支撑 | 小车、 移动机器人 |
| 承重轮 | 主要承担载荷 | 不一定 | 不一定 | 承载重物 | 重载 AGV、 叉车式 AGV |
| 行走轮 | 泛指参与地面运动的轮子 | 不一定 | 不一定 | 与地面接触并参与运动 | 所有轮式机器人 |
2.2 驱动轮
驱动轮就有 是动力的轮子。
也就是说，这个轮子通常与电机、减速器或传动机构连接，可以主动旋转，从而推动车体运动。
例如：
- 两轮差速小车的左右两个大轮：驱动轮
- 后驱汽车的两个后轮：驱动轮
- 舵轮模块中的轮子：驱动轮
- 麦克纳姆轮底盘中的四个轮子：驱动轮
驱动轮的重点是：
负责让车动起来它主要控制的对象通常是：
- 轮速
- 转速
- 扭矩
- 线速度
2.3 转向轮
转向轮就是可以改变轮子朝向的轮子。
它的主要作用不是一定提供动力，而是改变车辆运动方向。
例如，阿克曼底盘中的前轮：
前轮改变转角
车辆产生转弯半径
车体沿弧线运动转向轮重点控制的是：
- 转角 δ
- 转角速度 δ_dot
转向轮可以分为两种：
- 只转向不驱动：例如某些后驱汽车的前轮
- 既转向又驱动：例如舵轮、前驱转向轮
2.4 随动轮和从动轮
随动轮和从动轮经常被混用，但二者侧重点稍有不同。
（1）随动轮
随动轮强调：
跟随车体运动，被动滚动
它自己没有主动驱动力，主要用于支撑和平衡。
例如：
- 两轮差速小车前面的万向轮
- 单舵轮 AGV 后面的两个定向支撑轮
（2）从动轮
从动轮强调：
不主动输出动力
它可能是被车体带动，也可能是被传动机构间接带动。
例如：
- 汽车中没有动力的那一组轮子
- AGV 中没有电机的支撑轮
简单理解：
- 随动轮：强调跟着走
- 从动轮：强调没动力
在很多移动机器人场景中，两者可以近似理解为一类轮子。
2.5 支撑轮和辅助轮
支撑轮主要强调：
- 支撑车体重量
- 保持车体稳定
- 防止机器人倾倒
辅助轮的范围更宽，它可以用于：
- 辅助承重
- 辅助平衡
- 辅助导向
- 防止车体倾覆
例如，两轮差速小车如果只有左右两个驱动轮，车体很容易前后倾倒，因此通常会在前方或后方加一个小轮。
这个小轮可以叫：
随动轮
支撑轮
辅助轮
万向轮不同叫法强调的角度不同。
三、按结构分类：轮子长什么样？
3.1 常见结构类轮子汇总表
| 轮子名称 | 结构特点 | 是否有动力 | 是否能主动转向 | 是否能实现横移 | 常见底盘 |
|---|---|---|---|---|---|
| 普通轮 / 标准轮 | 普通圆形轮，只能沿滚动方向运动 | 可有可无 | 否 | 否 | 差速底盘、阿克曼底盘 |
| 定向轮 | 安装方向固定，不能改变朝向 | 通常无，也可以有 | 否 | 否 | 单舵轮底盘、定向支撑结构 |
| 万向轮 | 可绕竖直轴自由摆动 | 通常无 | 被动转向 | 可被动跟随 | 差速小车、轻载 AGV |
| 脚轮 | 轮子加支架组成的轮组 | 通常无 | 视类型而定 | 视类型而定 | 推车、AGV、小车 |
| 定向脚轮 | 方向固定的脚轮 | 通常无 | 否 | 否 | 物料车、单舵轮 AGV |
| 万向脚轮 | 可以自由摆向的脚轮 | 通常无 | 被动转向 | 可被动跟随 | 小车辅助轮 |
| 全向轮 | 轮缘上有小滚子 | 通常有 | 否 | 是 | 三全向轮、四全向轮底盘 |
| 麦克纳姆轮 | 轮缘滚子斜向布置 | 通常有 | 否 | 是 | 麦克纳姆轮 AGV |
| 舵轮 | 同时具有驱动和转向机构 | 是 | 是 | 可实现灵活运动 | 单舵轮、双舵轮、四舵轮 AGV |
| 差速轮 | 差速底盘中的左右独立驱动轮 | 是 | 否 | 否 | 双轮差速、四轮差速 |
| 阿克曼前轮 | 前轮负责转向 | 不一定 | 是 | 否 | 阿克曼车、汽车式底盘 |
| 阿克曼后轮 | 后轮通常不转向，可能负责驱动 | 不一定 | 通常否 | 否 | 阿克曼车 |
| 球轮 | 球形接触，可多方向滚动 | 通常无 | 被动 | 是 | 小型机器人支撑轮 |
| 履带轮 | 用于带动履带运动 | 是 | 否 | 否 | 履带机器人 |
3.2 定向轮
定向轮的特点是：
轮子的安装方向固定
不能绕竖直轴自由旋转
只能沿固定方向滚动例如，单舵轮驱动结构中常见：
1 个舵轮 + 2 个定向轮这里的两个定向轮一般不提供动力，也不能主动转向，主要负责支撑车体和保持稳定。
因此它们通常可以理解为：
定向随动轮
定向支撑轮
从动定向轮3.3 万向轮
万向轮可以绕竖直轴自由摆动，车体往哪个方向运动，它会被动调整方向。
它通常没有电机，不主动控制运动方向。
常见于：
两轮差速小车
轻载移动机器人
推车底部两轮差速小车结构一般为：
左驱动轮 + 右驱动轮 + 万向支撑轮其中：
左右两个大轮负责运动控制
万向轮负责支撑和平衡3.4 脚轮
脚轮更像是一个机械结构总称，一般由以下部分组成：
轮子
支架
轴承
安装板脚轮可以分为：
定向脚轮
万向脚轮所以，脚轮不一定都是万向轮。
可以这样理解：
脚轮是轮组结构名称
万向轮是其中一种可以自由转向的脚轮
定向轮是其中一种方向固定的脚轮3.5 全向轮
全向轮的轮缘上分布着一圈小滚子，这些小滚子可以被动旋转，从而减小轮子的侧向阻力。
全向轮的特点是：
主轮方向可以主动驱动
侧向方向可以通过小滚子被动滑动因此多个全向轮配合时，可以实现：
前后移动
左右移动
斜向移动
原地旋转常见结构有：
三全向轮底盘
四全向轮底盘3.6 麦克纳姆轮
麦克纳姆轮也属于全向移动轮的一种，但它的轮缘滚子是斜向布置的，常见角度为 45°。
四个麦克纳姆轮配合时，可以实现：
前进
后退
左移
右移
斜向移动
原地旋转麦克纳姆轮常用于：
仓储机器人
室内 AGV
狭窄空间移动平台
机器人竞赛底盘它的优点是运动灵活，缺点是对地面平整度要求较高，且负载能力和能量利用率通常不如普通轮。
3.7 舵轮
舵轮是 AGV 和 AMR 中非常重要的一类轮组。
它通常由两套机构组成：
驱动机构：控制轮子转速
转向机构：控制轮子朝向所以舵轮不是简单的普通轮，而是一个集成模块。
可以直接理解为：
舵轮 = 驱动轮 + 转向轮舵轮既可以让车走，也可以让车转向。
常见舵轮底盘包括：
单舵轮底盘
双舵轮底盘
四舵轮底盘3.8 差速轮
差速轮严格来说不是一种特殊结构的轮子，而是差速底盘中的左右驱动轮。
它的核心不是轮子形状特殊，而是控制方式特殊：
左轮速度 = 右轮速度：车辆直行
左轮速度 > 右轮速度：车辆右转
左轮速度 < 右轮速度：车辆左转
左轮速度 = -右轮速度：车辆原地旋转因此，差速轮通常就是普通橡胶轮或聚氨酯轮，只是它们左右独立驱动。
四、按底盘模型分类：不同底盘由哪些轮子组成？
4.1 常见底盘与轮子组成表
| 底盘模型 | 典型轮子组成 | 轮子作用 | 能否原地旋转 | 能否横向移动 | 特点 |
|---|---|---|---|---|---|
| 双轮差速底盘 | 2 个差速驱动轮 + 1/2 个万向轮 | 左右轮差速转向，万向轮支撑 | 能 | 否 | 结构简单，控制方便 |
| 四轮差速底盘 | 4 个普通驱动轮 | 左右两侧速度差实现转向 | 一般能 | 否 | 承载能力较强，但转弯有滑移 |
| 阿克曼底盘 | 2 个前转向轮 + 2 个后轮 | 前轮转向，后轮驱动或支撑 | 一般不能 | 否 | 类汽车结构 |
| 自行车模型 | 等效为 1 个前转向轮 + 1 个后轮 | 阿克曼模型的运动学简化 | 不能 | 否 | 常用于公式推导 |
| 三全向轮底盘 | 3 个全向轮 | 三轮速度合成实现全向运动 | 能 | 能 | 结构紧凑，承载能力一般 |
| 四全向轮底盘 | 4 个全向轮 | 四轮配合实现全向运动 | 能 | 能 | 运动灵活，控制较复杂 |
| 麦克纳姆轮底盘 | 4 个麦克纳姆轮 | 四轮速度组合实现横移和旋转 | 能 | 能 | 仓储机器人常见 |
| 单舵轮底盘 | 1 个舵轮 + 2 个定向轮 | 舵轮驱动转向，定向轮支撑 | 一般不能 | 否或有限 | 结构简单，成本较低 |
| 双舵轮底盘 | 2 个舵轮 + 若干支撑轮 | 两个舵轮共同驱动和转向 | 较灵活 | 部分可实现 | 中等载重 AGV 常见 |
| 四舵轮底盘 | 4 个舵轮 | 每个轮子独立驱动和转向 | 能 | 能 | 机动性强，成本高 |
| 履带底盘 | 左右履带 + 驱动轮/导向轮/支重轮 | 左右履带差速转向 | 能 | 否 | 越障能力强 |
4.2 双轮差速底盘
双轮差速底盘通常由以下轮子组成：
左驱动轮
右驱动轮
一个或两个万向支撑轮运动方式为：
左右轮同速：直行
左右轮不同速：转弯
左右轮反向转动：原地旋转这种底盘结构简单、控制方便，是移动机器人入门中最常见的底盘形式。
4.3 四轮差速底盘
四轮差速底盘一般有四个普通驱动轮。
它的控制方式类似双轮差速：
左侧两个轮子一组
右侧两个轮子一组
通过左右两侧速度差实现转向优点是：
承载能力比双轮差速更强
结构相对简单缺点是：
转弯时容易产生轮胎侧向滑移
对地面摩擦和轮胎磨损有一定影响4.4 阿克曼底盘
阿克曼底盘也叫类汽车底盘。
常见结构为：
前面两个轮子：转向轮
后面两个轮子：驱动轮或从动轮如果是后驱阿克曼车，可以理解为：
前轮：转向轮
后轮：驱动轮阿克曼底盘的特点是：
不能直接横向移动
一般不能原地旋转
转弯需要一定转弯半径
运动方式接近汽车在运动学建模时，常常会把四轮阿克曼车简化为自行车模型。
也就是：
左右前轮等效成一个前轮
左右后轮等效成一个后轮因此：
真实结构：阿克曼模型
数学简化：自行车模型4.5 单舵轮底盘
单舵轮底盘通常由以下结构组成：
1 个舵轮
2 个定向轮其中：
舵轮：负责驱动和转向
定向轮：负责支撑和平衡如果两个定向轮没有电机，那么它们也可以叫：
定向随动轮
定向支撑轮
从动轮单舵轮底盘结构简单，成本较低，适合一些轻载或中低速 AGV。
4.6 双舵轮底盘
双舵轮底盘一般由两个舵轮和若干支撑轮组成。
两个舵轮都可以：
独立驱动
独立转向因此相比单舵轮底盘，双舵轮底盘具有更好的机动性和承载能力。
常见于：
中型 AGV
物流搬运机器人
工业移动平台4.7 四舵轮底盘
四舵轮底盘是机动性非常强的一种结构。
它的四个轮子都可以：
独立驱动
独立转向因此可以实现多种运动方式：
前后移动
斜向移动
横向移动
原地旋转
蟹行运动
绕指定点旋转它的缺点也很明显：
结构复杂
控制算法复杂
成本较高
标定和维护要求高4.8 麦克纳姆轮底盘
麦克纳姆轮底盘一般由四个麦克纳姆轮组成。
通过控制四个轮子的转速组合，可以实现：
前进
后退
左移
右移
旋转
斜向运动它的优点是运动灵活，适合狭窄空间。
缺点是：
对地面平整度要求高
滚子容易磨损
承载和越障能力一般
能量损耗相对较大五、几个最容易混淆的问题
5.1 舵轮是不是驱动轮？
是的，通常情况下，舵轮就是一种既能驱动又能转向的轮组。
可以这样理解：
舵轮 = 驱动轮 + 转向轮舵轮内部一般有两个电机：
驱动电机：控制轮子前进后退
转向电机：控制轮子朝向所以舵轮不仅是驱动轮，也是转向轮。
5.2 定向轮是不是随动轮？
不一定，但在很多 AGV 底盘中可以这么理解。
定向轮强调的是：
方向固定，不能主动转向随动轮强调的是：
没有主动动力，只是跟着车体滚动如果一个定向轮没有电机驱动，那么它就可以叫：
定向随动轮例如：
单舵轮底盘 = 1 个舵轮 + 2 个定向随动轮5.3 随动轮、从动轮、支撑轮、辅助轮有什么区别？
这几个名称很接近，可以通过下面这张表理解。
| 名称 | 重点强调 | 简单理解 |
|---|---|---|
| 随动轮 | 跟随车体运动 | 车去哪，它跟着滚 |
| 从动轮 | 没有主动动力 | 被动转，不主动输出动力 |
| 支撑轮 | 支撑重量 | 防止车体倾倒 |
| 辅助轮 | 辅助稳定 | 不负责主要运动控制 |
例如，两轮差速小车中的前方小轮，可以同时叫：
随动轮
支撑轮
辅助轮
万向轮具体叫什么，要看当前讨论的是它的哪种作用。
5.4 万向轮和脚轮有什么区别？
脚轮是一个更大的概念，通常表示：
轮子 + 支架 + 轴承 + 安装结构脚轮可以分为：
万向脚轮
定向脚轮万向轮通常就是可以自由摆动方向的脚轮。
所以：
万向轮 ≈ 万向脚轮
定向轮 ≈ 定向脚轮但在机器人领域，大家经常直接说"万向轮"，很少严格区分"万向轮"和"万向脚轮"。
5.5 差速轮是不是一种特殊轮子？
不是。
差速轮不是指轮子结构特殊，而是指这个轮子工作在差速底盘中。
例如双轮差速小车：
左轮：独立驱动
右轮：独立驱动通过左右轮速度差实现转向。
所以差速轮本质上通常还是普通轮，只是它参与差速控制。
5.6 全向轮和麦克纳姆轮有什么区别？
全向轮和麦克纳姆轮都可以用于全向移动，但结构不同。
| 对比项 | 全向轮 | 麦克纳姆轮 |
|---|---|---|
| 滚子方向 | 通常沿轮子外圆周布置 | 斜向布置，常见 45° |
| 常见数量 | 3 个或 4 个 | 通常 4 个 |
| 运动能力 | 可实现全向运动 | 可实现全向运动 |
| 控制特点 | 轮子安装角度影响运动解算 | 四轮速度组合实现横移 |
| 应用场景 | 小型机器人、竞赛机器人 | 仓储 AGV、移动平台 |
简单理解：
全向轮：轮缘有小滚子
麦克纳姆轮：轮缘有斜向小滚子六、总结：一张表记住所有轮子
6.1 常见轮子最终汇总表
| 名称 | 一句话理解 | 常见身份 |
|---|---|---|
| 驱动轮 | 有动力，负责让车运动 | 主动轮 |
| 主动轮 | 主动输出动力的轮子 | 驱动轮 |
| 转向轮 | 能改变轮子朝向 | 阿克曼前轮、舵轮 |
| 舵轮 | 既能驱动，又能转向 | 驱动轮 + 转向轮 |
| 定向轮 | 安装方向固定，不能主动转向 | 定向支撑轮 |
| 随动轮 | 没有动力，跟着车体滚动 | 支撑轮、辅助轮 |
| 从动轮 | 不主动输出动力 | 非驱动轮 |
| 支撑轮 | 支撑车体重量 | 辅助轮、随动轮 |
| 辅助轮 | 辅助稳定和承重 | 支撑轮 |
| 承重轮 | 主要承担载荷 | 支撑轮或驱动轮 |
| 行走轮 | 参与地面行走的轮子总称 | 所有接地轮 |
| 万向轮 | 可以被动自由摆向 | 万向脚轮、随动轮 |
| 脚轮 | 轮子加支架的总成 | 可定向，也可万向 |
| 定向脚轮 | 方向固定的脚轮 | 定向轮 |
| 万向脚轮 | 可以自由摆向的脚轮 | 万向轮 |
| 差速轮 | 差速底盘中的左右独立驱动轮 | 驱动轮 |
| 普通轮 | 普通圆形轮，只能沿滚动方向运动 | 驱动轮或从动轮 |
| 全向轮 | 轮缘有小滚子，可实现全向移动 | 全向底盘驱动轮 |
| 麦克纳姆轮 | 斜向滚子轮，可横移和旋转 | 全向移动驱动轮 |
| 阿克曼前轮 | 汽车式底盘中的前转向轮 | 转向轮 |
| 阿克曼后轮 | 汽车式底盘中的后轮 | 驱动轮或从动轮 |
| 球轮 | 球形接触，可多方向滚动 | 支撑轮 |
| 履带驱动轮 | 带动履带运动的轮子 | 驱动轮 |
6.2 一句话总结
移动机器人中的轮子名称虽然很多，但只要抓住三个判断标准就不会混乱：
- 第一，看它有没有动力：有动力就是驱动轮/主动轮
- 第二，看它能不能改变方向：能改变方向就是转向轮
- 第三，看它是不是被动支撑：被动支撑就是随动轮/从动轮/支撑轮
对于常见底盘，可以这样记：
- 双轮差速：两个差速驱动轮 + 万向支撑轮
- 四轮差速：四个普通驱动轮
- 阿克曼底盘：前轮转向，后轮驱动或支撑
- 单舵轮底盘：一个舵轮 + 两个定向随动轮
- 双舵轮底盘：两个舵轮 + 支撑轮
- 四舵轮底盘：四个舵轮
- 麦克纳姆轮底盘：四个麦克纳姆轮
- 全向轮底盘：三个或四个全向轮