為什麼在平地上輪子最划算
如果你想讓機器人在平滑的地面上移動，最簡單、最便宜、也最省能量的答案幾乎總是輪子。這正是輪式移動的核心：機器人不必抬腳再落腳，而是滾動前進。滾動的輪子幾乎不與重力較勁——一旦轉起來，只需克服少量摩擦再加上馬達的推動，就能持續前進。這就是為什麼購物車、汽車和辦公椅都靠滾動而不是走路。
對比一下腿。會走路的機器人必須不停地防止自己摔倒、把沉重的肢體向前擺動，還要單腳保持平衡。這一切都需要精巧的控制和大量的能量。腿在樓梯、碎石和崎嶇野外才顯出價值，但在倉庫地面上就是大材小用。初學者製作第一台機器人時幾乎總是從輪子起步，因為一個下午就能讓它動起來。
差速驅動：兩個輪子加一個小竅門
小型機器人最常見的佈局是差速驅動。設想左右兩側各裝一個輪子，每個由各自的馬達驅動，再加上一個可自由滾動的腳輪（像購物車上那種萬向輪），只是為了防止機器人傾倒。整個結構沒有任何方向盤。你完全靠決定每個驅動輪轉多快來轉向。
機器人的全部行為都源自一個簡單的想法：比較兩個輪子的速度。如果兩個輪子以相同速度向前轉，機器人就直線行駛。如果右輪轉得比左輪快，機器人就向左彎，劃出一道柔和的弧線。而真正的妙處在於——如果讓左輪倒轉、右輪以相同速率正轉，機器人就原地轉向，繞著自己的中心打轉而不挪動位置。這種原地旋轉的能力是普通汽車做不到的。
- 兩輪等速、同向 → 直線前進。
- 兩輪不同速、同向 → 沿弧線轉彎（較慢的輪子在轉彎的內側）。
- 兩輪等速、反向 → 繞中心原地旋轉。
靠數圈數來推測自己在哪
機器人一旦能動，下一個問題就是：它現在在哪？最便宜的答案正是複用那些讓它移動的輪子。每個輪軸上都裝有一個旋轉編碼器，這是一個小型感測器，用來計量輪子轉了多遠——通常每轉一圈就有數百乃至上千個脈衝。只要知道輪子的周長，數脈衝就能告訴你那個輪子滾了多遠。
把左右兩側的距離和上一節的幾何關係結合起來，你就能不斷更新對機器人位置和朝向的估計。這種由輪子運動累加而成的即時估計稱為里程計——字面意思就是測量道路。它是一種航位推算：透過把自某個已知起點以來的每一個微小移動累加起來，從而判斷自己身在何處，就像水手當年靠航速和經過的時間來追蹤船隻一樣。
left_dist = ticks_left / ticks_per_rev * wheel_circumference right_dist = ticks_right / ticks_per_rev * wheel_circumference forward = (left_dist + right_dist) / 2 # how far the center moved turn = (right_dist - left_dist) / wheel_base # how much the heading changed
簡單兩輪機器人的長處與極限
差速驅動隨處可見，正因為它既便宜又能幹。掃地機器人用它在椅子腿之間穿行、在狹窄角落裡原地轉身。科研和教學實驗室鍾愛小型兩輪平台，因為其運動易於建模和程式設計，使它們成為學習導航的絕佳試驗場。許多在倉庫裡搬運貨盤的機器人，也在更大尺度上採用同樣的方案。
但同樣的簡單也設下了極限。機器人無法橫向移動，所以要擠進類似平行泊車的空隙，就得來回笨拙地挪動。在光滑地面或急轉彎時輪子可能打滑，而打滑對編碼器是不可見的，會悄悄污染里程計。當然，一旦地面變成樓梯或巨石，輪子就束手無策——而這恰恰是腿（後續指南的主題）接手之處。