輪式機器人底盤設(shè)計之麥克納姆輪運動模型及應(yīng)用分析

麥克納姆輪平臺因其優(yōu)異的機動性而備受關(guān)注，本文深入分析麥克納姆輪的運動機理及其麥輪平臺運動過程中的受力情況，先后分析麥輪平臺的6種運動模式及其內(nèi)在運動規(guī)律；并采用速度分解的方法，詳細分析了電機轉(zhuǎn)速-麥輪實際運動速度-麥輪平臺中心點速度之間的關(guān)系，給出完整的物理分析及數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，構(gòu)建麥輪平臺的運動學(xué)模型；最后從速度空間、運動效率等方面分析麥輪平臺的適用場景。

從運動空間分類，輪式移動機器人可分為非全向移動類型和全向移動類型。在之前的系列文章中已經(jīng)介紹了兩輪差速機器人、car-like robot、四輪驅(qū)動（SSMR）機器人及履帶式機器人，這都屬于非全向（差速驅(qū)動）移動機器人的范疇，而本文將介紹全向移動機器人中的一款——基于麥克納姆輪的全向移動機器人（下文簡稱為麥輪平臺）。

麥克納姆輪（下文簡稱麥輪）在生活中并不常見，多被應(yīng)用于科研教學(xué)、機器人競賽等場景，其運動模式非常炫酷，包括前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)及其組合等多種運動方式。由此諸多DIYer常制作麥輪平臺，并遙控操縱麥輪平臺運動。

麥輪平臺就是由四個麥克納姆輪按照一定規(guī)律排布組成的移動平臺，麥輪平臺能夠全向移動主要依賴于具有特殊構(gòu)型的麥輪（由輪轂和輥子組成，見圖 1.2（a）），而最大的亮點是麥輪能夠斜向運動。（重點：關(guān)于麥輪構(gòu)型、受力及速度的分析見文章《麥克納姆輪運動特性分析》）