麥克納姆輪輥輪包膠_零回轉(zhuǎn)全向輪子

全向移動(dòng)機(jī)器人麥克納姆輪的構(gòu)造


每個(gè)麥克納姆輪在一個(gè)平面上都有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。無(wú)需輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的幫助，由三個(gè)或三個(gè)以上麥克納姆輪組成的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)只能通過協(xié)調(diào)方向和旋轉(zhuǎn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的全向運(yùn)動(dòng)。由于具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)動(dòng)靈活性，帶有麥克納姆輪的全向移動(dòng)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求，可以設(shè)計(jì)各種麥克納姆輪配置來(lái)開發(fā)各種全向移動(dòng)機(jī)器人。一些服務(wù)機(jī)器人通常采用三或四個(gè)麥克納姆輪配置。

在工業(yè)領(lǐng)域，帶有四個(gè)麥克納姆輪的AGV（自動(dòng)引導(dǎo)車），一種全向移動(dòng)機(jī)器人，也被廣泛使用。為了運(yùn)輸大型設(shè)備或組件，可以協(xié)同使用帶有多個(gè)麥克納姆輪[9,10,11]或多個(gè)麥克納姆輪式機(jī)器人平臺(tái)的機(jī)器人平臺(tái)，為了設(shè)計(jì)全向移動(dòng)機(jī)器人，必須為機(jī)器人選擇合理的麥克納姆輪的配置。但是，并非麥克納姆輪的所有組合都可以實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)，麥克納姆輪的布置也影響機(jī)器人的移動(dòng)性，

因此，設(shè)計(jì)麥克納姆輪的合理配置是全向移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)中最基本，最重要的技術(shù)問題。首先，這些配置必須滿足實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動(dòng)的條件。其次，必須評(píng)估這些配置的運(yùn)動(dòng)性能，可控性和結(jié)構(gòu)合理性，以便選擇最佳的麥克納姆輪配置。

一些研究人員已經(jīng)關(guān)注麥克納姆輪構(gòu)造的研究。麥克納納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性是從理論上判斷機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全方位運(yùn)動(dòng)的基本前提。介于輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的方法，研究了具有四個(gè)麥克納姆輪的全向輪式移動(dòng)機(jī)器人，并推導(dǎo)了滾輪角推算機(jī)器人位置輪滑移的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。通過矢量方法推導(dǎo)了麥克納姆輪全向移動(dòng)系統(tǒng)的一般運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并分別給出了三輪和四輪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。使用矩陣變換方法研究約束條件下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性，給出了輪式移動(dòng)機(jī)器人建模的統(tǒng)一描述，并推導(dǎo)了三輪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。 這項(xiàng)研究表明：1）提出了建立全向移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的方法。 （2）獲得了通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的雅可比矩陣的秩來(lái)判斷全向遷移率的方法； （3）總結(jié)并分析和比較了三個(gè)或四個(gè)麥克納姆輪的可能配置。但是，當(dāng)使用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)雅可比矩陣分析多麥克納姆輪式移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算過程很復(fù)雜。

明確提出一種獲取具有四個(gè)以上麥克納姆輪的全向移動(dòng)機(jī)器人的輪子配置的方法。這項(xiàng)研究探索了一種簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)判斷車輪配置是否具有全向移動(dòng)性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)常見的車輪配置進(jìn)行了判斷和分析，探討了車輪配置的規(guī)律，總結(jié)并完善了全方位移動(dòng)機(jī)器人車輪配置的拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法。

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