苏州同轴麦克纳姆轮控制

从运动空间分类，轮式移动机器人可分为非全向移动类型和全向移动类型。在之前的系列文章中已经介绍了两轮差速机器人、car-like robot、四轮驱动（SSMR）机器人及履带式机器人，这都属于非全向（差速驱动）移动机器人的范畴，而本文将介绍全向移动机器人中的一款——基于麦克纳姆轮的全向移动机器人 。麦轮在生活中并不常见，多被应用于科研教学、机器人竞赛等场景，其运动模式非常炫酷，包括前行、横移、斜行、旋转及其组合等多种运动方式。由此诸多DIYer常制作麦轮平台，并遥控操纵麦轮平台运动。麦克纳姆轮简称“麦轮”。是一种可以进行全方面任意移动的轮子。苏州同轴麦克纳姆轮控制

麦轮运动过程中存在滚动摩擦，因此辊子的磨损比普通轮胎严重，因此适用于比较平滑的路面，若遭遇粗糙复杂的地形时耐久性要大打折扣。由于辊子之间的非连续性，所以麦轮运动过程汇总存在连续微小震动，因此需要设计悬挂机构等辅助机构来消除。轮毂结构较为复杂，单个麦轮的零部件较多，因此生产制造成本也较高。总体而言，麦轮平台主要适用于运动空间非常受限的场景，比如狭小仓库等，也常被应用于机器人比赛，以达到高机动性的要求。江苏重载麦克纳姆轮结构麦轮逆时针旋转时辊子相对于地面有向右前方运动的趋势。

当麦轮受电机驱动时，驱动力矩使得绕轮毂轴转动，辊子会与地面产生摩擦力F，其作用力方向与抵消力矩方向一致；将地面摩擦力Ff沿着垂直和平行于辊子轴线方向进行力分解，由于辊子是被动轮，因此会受到垂直于轮毂轴线的分力Ft作用而被动转动，也说明分力Ft是滚动摩擦力，对辊子的磨损较大；沿着轮毂轴线的分力Fr也会迫使辊子运动，是主动运动（辊子被轴线两侧轮毂机械限位），所以分力Fr是静摩擦，滚动摩擦力促使辊子转动，属于无效运动；静摩擦力促使辊子相对地面运动，带动整个麦轮沿着辊子轴线运动。

由于Mecanum轮的辊子是斜向分布，辊子受力方向与轮子前进方向不一致，轮体圆周上的辊子所受轴向力较大，辊子较易损坏，并且轮子运动时辊子一般存在滑动而并非纯滚动，辊子易磨损。轮子与地面的接触点是在圆柱面上周期性移动，在不平地面上易产生振动，其加工制造也相对困难，但随着制造技术水平的提升，这些存在的问题可以得到一定程度上的解决。Mecanum轮在普遍地应用于轮式移动机器人的研究领域，并且较为贴近实际应用，其原因在于：（1）不需要辅助的转向机构，只需通过各轮之间转速与转向的配合就可以实现全方面运动；（2）承载能力相对较强，运动灵活、性能稳定；（3）运动控制相对简单，易于实现。麦克纳姆轮的万向性，让运输更加轻松改变方向，满足不同客户的需要。

不同类型的机器人具备不同的特点，其适用场景也有所不同。麦轮平台运动灵活性更好，能够在空间狭窄有限、直角弯偏多的环境内运动，且四轮对称布置，稳定性也很好，尤其是位姿调整非常灵活，很适合作为高精运动移动平台，能够极大帮助其搭载的机械臂进行作业。麦轮平台的各个轮子产生的力会相互抵消一部分，因此同样转矩产生的净推力效率较低，也就是一部分功率被内耗掉了，效率不如普通轮胎。且麦轮运动过程中同时存在纵向和横向分力，所以做机构设计时需要对电机轴（或联轴器）等加保护。麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司的zhuan利。苏州同轴麦克纳姆轮控制

麦克纳姆轮得辊子轴线与轮毂轴线成45°夹角。苏州同轴麦克纳姆轮控制

麦轮平台就是由四个麦克纳姆轮按照一定规律排布组成的移动平台，麦轮平台能够全向移动主要依赖于具有特殊构型的麦轮（由轮毂和辊子组成，），而较大的亮点是麦轮能够斜向运动。麦轮能够斜向运动的根源在于被动滚动的辊子的轴线与轮毂轴线的夹角为45度，这就导致了电机驱动麦轮轮毂转动时，麦轮整体运动方向是沿着辊子轴线的。滚动摩擦力促使辊子转动，属于无效运动；静摩擦力促使辊子相对地面运动，而辊子被轮毂“卡住”，因而带动整个麦轮沿着辊子轴线运动（即轮毂逆时针旋转，运动方向为左上45°；轮毂顺时针旋转，运动方向为右下45°）。因此改变辊子轴线和轮毂轴线的夹角，就可以改变麦轮实际的（受力）运动方向。 苏州同轴麦克纳姆轮控制

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