先看個(gè)大號(hào)Mecanum輪的應(yīng)用圖

“第一部分：Mecanum輪是什么麥克納姆輪最早是美國(guó)麥克納姆公司為了在航母上移動(dòng)物資的機(jī)器人而設(shè)計(jì)的全方位移動(dòng)輪子，相對(duì)全向輪來(lái)說(shuō)，麥輪可以通過(guò)其轉(zhuǎn)速和安裝方法來(lái)合成在任意方向的合力。所以它可以讓車全方向移動(dòng)，所以麥輪的車需要四個(gè)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每個(gè)輪子。國(guó)內(nèi)某軍工產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)驕傲啊全向移動(dòng)意味著可以在平面內(nèi)做出任意方向平移同時(shí)自轉(zhuǎn)的動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)，一般機(jī)器人會(huì)使用「全向輪」(Omni Wheel)或「麥克納姆輪」(Mecanum Wheel)這兩種特殊輪子。優(yōu)缺點(diǎn)才是使用可能性關(guān)鍵麥克納姆輪(Mecanum Wheel)優(yōu)點(diǎn)：全方向移動(dòng)、外形酷。缺點(diǎn)：貴、加工難(九成都是金屬的)、重、速度慢、壽命不長(zhǎng)(相對(duì)于傳統(tǒng)膠輪來(lái)說(shuō))、每輪子需要電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。全向輪(Omni wheel)優(yōu)點(diǎn)：在大的機(jī)器人上可以使其在原地轉(zhuǎn)向時(shí)大大減少橫向摩擦力(增加壽命)、便宜(九成都是塑料的)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)(有三個(gè)全向輪組成的圓形底盤設(shè)計(jì))、有些設(shè)計(jì)可以只用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。缺點(diǎn)：可以被橫向推著走(橫向無(wú)法固定)、承重不行(也可能是設(shè)計(jì)問(wèn)題)兩者共同缺點(diǎn)：

會(huì)在橫向上卸力(特殊情況)、需要在比較平坦的地面使用;

容易產(chǎn)生震動(dòng)！尤其麥輪，震動(dòng)的比較厲害，普遍都需要有指南針和陀螺儀矯正。

“第二部分：制作材料(這才是重點(diǎn))材料要求：強(qiáng)度高，耐磨，壓縮永久變形小和不脫膠。金屬骨架：這個(gè)自己選。膠層：

• 常見(jiàn)的有橡膠，聚氨酯和尼龍；(一般來(lái)說(shuō)，由于聚氨酯優(yōu)異的物理性能，使用較多)

• 聚氨酯推薦MDI體系和NDI體系，常見(jiàn)外企廠商：朗盛，科思創(chuàng)，科意，ERA等，國(guó)內(nèi)廠商，淄博一諾威，華天等

熱硫化膠水：推薦CILBOND高性能粘合劑(非常良好的粘接和動(dòng)態(tài)性能，之前文章也有提過(guò))

學(xué)霸

繼續(xù)

往

下

看

！

“第三部分：Mecanum輪的計(jì)算理論和安裝根據(jù)具體情況：自己選看

全向輪與麥克納姆輪(以下簡(jiǎn)稱「麥輪」)在結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性上都有差異，其本質(zhì)原因是輪轂軸與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸的角度不同。經(jīng)過(guò)分析，二者的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)特性區(qū)別可以通過(guò)以下表格來(lái)體現(xiàn)。計(jì)算過(guò)程如下，供參考，學(xué)霸可點(diǎn)開大圖驗(yàn)算：近年來(lái)，麥輪的應(yīng)用逐漸增多，特別是在 Robocon、FRC 等機(jī)器人賽事上。這是因?yàn)辂溈思{姆輪可以像傳統(tǒng)輪子一樣，安裝在相互平行的軸上。而若想使用全向輪完成類似的功能，幾個(gè)輪轂軸之間的角度就必須是 60°，90° 或 120° 等角度，這樣的角度生產(chǎn)和制造起來(lái)比較麻煩。所以許多工業(yè)全向移動(dòng)平臺(tái)都是使用麥克納姆輪而不是全向輪，比如這個(gè)國(guó)產(chǎn)的叉車：全向移動(dòng)平臺(tái) 麥克納姆輪叉車 美科斯叉車另外一個(gè)原因，可能是麥輪的造型比全向輪要酷炫得多，看起來(lái)有一種不明覺(jué)厲的感覺(jué)……視頻為Mecanum wheel工作原理再看個(gè)現(xiàn)場(chǎng)版的，很適合狹小空間超重作業(yè)

麥輪的安裝方法

麥輪一般是四個(gè)一組使用，兩個(gè)左旋輪，兩個(gè)右旋輪。左旋輪和右旋輪呈手性對(duì)稱，區(qū)別如下圖(左右輪一定要分清楚)。安裝方式有多種，主要分為：X-正方形(X-square)、X-長(zhǎng)方形(X-rectangle)、O-正方形(O-square)、O-長(zhǎng)方形(O-rectangle)。其中 X 和 O 表示的是與四個(gè)輪子地面接觸的輥?zhàn)铀纬傻膱D形；正方形與長(zhǎng)方形指的是四個(gè)輪子與地面接觸點(diǎn)所圍成的形狀。

• X-正方形：輪子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的力矩會(huì)經(jīng)過(guò)同一個(gè)點(diǎn)，所以 yaw 軸無(wú)法主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，也無(wú)法主動(dòng)保持 yaw 軸的角度。一般幾乎不會(huì)使用這種安裝方式。
• X-長(zhǎng)方形：輪子轉(zhuǎn)動(dòng)可以產(chǎn)生 yaw 軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，但轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的力臂一般會(huì)比較短。這種安裝方式也不多見(jiàn)。
• O-正方形：四個(gè)輪子位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，平移和旋轉(zhuǎn)都沒(méi)有任何問(wèn)題。受限于機(jī)器人底盤的形狀、尺寸等因素，這種安裝方式雖然理想，但可遇而不可求。
• O-長(zhǎng)方形：輪子轉(zhuǎn)動(dòng)可以產(chǎn)生 yaw 軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，而且轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的力臂也比較長(zhǎng)。是最常見(jiàn)的安裝方式。

麥輪底盤的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

以O(shè)-長(zhǎng)方形的安裝方式為例，四個(gè)輪子的著地點(diǎn)形成一個(gè)矩形。正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(forward kinematic model)將得到一系列公式，讓我們可以通過(guò)四個(gè)輪子的速度，計(jì)算出底盤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(inverse kinematic model)得到的公式則是可以根據(jù)底盤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解算出四個(gè)輪子的速度。需要注意的是，底盤的運(yùn)動(dòng)可以用三個(gè)獨(dú)立變量來(lái)描述：X軸平動(dòng)、Y軸平動(dòng)、yaw 軸自轉(zhuǎn)；而四個(gè)麥輪的速度也是由四個(gè)獨(dú)立的電機(jī)提供的。所以四個(gè)麥輪的合理速度是存在某種約束關(guān)系的，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)可以得到唯一解，而正運(yùn)動(dòng)學(xué)中不符合這個(gè)約束關(guān)系的方程將無(wú)解。先試圖構(gòu)建逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，由于麥輪底盤的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，我們?cè)诖朔炙牟竭M(jìn)行：①將底盤的運(yùn)動(dòng)分解為三個(gè)獨(dú)立變量來(lái)描述；②根據(jù)第一步的結(jié)果，計(jì)算出每個(gè)輪子軸心位置的速度；③根據(jù)第二步的結(jié)果，計(jì)算出每個(gè)輪子與地面接觸的輥?zhàn)拥乃俣?#xff1b;④根據(jù)第三部的結(jié)果，計(jì)算出輪子的真實(shí)轉(zhuǎn)速。一、底盤運(yùn)動(dòng)的分解我們知道，剛體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可以分解為三個(gè)獨(dú)立分量：X軸平動(dòng)、Y軸平動(dòng)、yaw 軸自轉(zhuǎn)。如下圖所示，底盤的運(yùn)動(dòng)也可以分解為三個(gè)量：表示 X 軸運(yùn)動(dòng)的速度，即左右方向，定義向右為正； 表示 Y 軸運(yùn)動(dòng)的速度，即前后方向，定義向前為正；表示 yaw 軸自轉(zhuǎn)的角速度，定義逆時(shí)針為正。以上三個(gè)量一般都視為四個(gè)輪子的幾何中心(矩形的對(duì)角線交點(diǎn))的速度。二、計(jì)算出輪子軸心位置的速度定義：?為從幾何中心指向輪子軸心的矢量； 為輪子軸心的運(yùn)動(dòng)速度矢量；為輪子軸心沿垂直于 的方向(即切線方向)的速度分量；那么可以計(jì)算出：分別計(jì)算 X、Y 軸的分量為：同理可以算出其他三個(gè)輪子軸心的速度。三、計(jì)算輥?zhàn)拥乃俣?/strong>根據(jù)輪子軸心的速度，可以分解出沿輥?zhàn)臃较虻乃俣? 和垂直于輥?zhàn)臃较虻乃俣取Ｆ渲锌梢詿o(wú)視的，而其中是沿輥?zhàn)臃较虻膯挝皇噶俊?strong>四、計(jì)算輪子的速度從輥?zhàn)铀俣鹊捷喿愚D(zhuǎn)速的計(jì)算比較簡(jiǎn)單：根據(jù)上圖所示的 a和 b定義，有結(jié)合以上四個(gè)步驟，可以根據(jù)底盤運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解算出四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速：以上方程組就是O-長(zhǎng)方形麥輪底盤的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，而正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型可以直接根據(jù)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中的三個(gè)方程解出來(lái)，此處不再贅述。(友情提示：①理論太枯燥，自己酌情參考；②該部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系本公眾號(hào))

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的麦克纳姆轮运动原理_麦克纳姆轮介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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