麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)简称Mecanum轮,是一种研究较早,也是较为典型的全向轮,轮体的圆周分布了许多鼓形辊子,这些辊子的外廓线与轮子的理论圆周相重合,这样确保了轮子与地面接触的连续性,并且辊子能自由地旋转,辊子的轴线与轮子轴线通常成 45°。每个Mecanum轮具有3个运动自由度。第1个是轮子在电机驱动下绕自身轴线转动,第二个是辊子在摩擦力驱动下绕自身轴线转动,第三个是轮子绕轮子与地面的接触点转动。当电机驱动车轮旋转时,车轮以普通方式沿着垂直于驱动轴的方向前进,同时车轮外周的辊子沿着其各自的轴线自由旋转。Mecanum轮结构紧凑、运动灵活,3个或以上的Mecanum轮的组合,通过各个轮子之间转速与转向的配合,可以合成任意方向的力矩,从而驱动平台向任意方向进行移动,实现在平面内的全方面运动。麦克纳姆轮的灵活性是非常重要的,解决了底部平移的灵活性,才能让智能搬运设备轻松的完成用户指令。上海全向轮麦轮加工
麦克纳姆轮是瑞典麦克纳姆公司的zhuan利。这种全方面移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上,这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度,这些力的较终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在较终的合力矢量的方向上能自由地移动,而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子,故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊,当轮子绕着固定的轮心轴转动时,各个小滚子的包络线为圆柱面,所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑,运动灵活,是很成功的一种全方面轮。有4个这种新型轮子进行组合,可以更灵活方便的实现全方面移动功能。广东麦克纳姆轮厂家麦克纳姆轮车运动灵活。
麦克纳姆轮运动灵活,微调能力高,运行占用空间小,但是成本相对较高,结构形式相对复杂,对控制、制造、地面等的要求较高,适用于空间狭小,定位精度要求较高、工件姿态快速调整的场合,所以当前麦克纳姆轮一般应用于大型物件的精密对接装配、转运、高精尖机器设备的检修方面等领域,例如航天航空的检修、企业工厂的物流搬运等环节。麦克纳姆轮旋转运动时,给辊子一个力相对于地面运动。由于辊子轴线与轮毂轴线有一定夹角,使得运动方向产生偏离。
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。麦克纳姆轮发展前景怎么样?
当主轮在电机转矩的驱动下,主轮转动产生的力矩经摩擦力分解后,辊子分解力一部分垂直于辊子,一部分沿辊子轴线,这两部分摩擦力垂直方向的另辊子空转,浪费力,而沿着辊子轴线的力则可以起到驱动小车运动,因此在X-正方形中,如图6所示,红色箭头表示有效摩擦力,因此在水平方向的摩擦力会被抵消,而向前的摩擦力则驱动整个底盘向前运动。通过改变主轮旋转方向,可以更改摩擦力的方向。但是,除了可以实现左右前后移动外,当进行旋转运动时,发现无论摩擦力朝向怎么排布,摩擦力始终都会经过会经过同一个点,所以无法保证底盘可以绕中心旋转一定的角度,这很大程度限制了麦轮的活动特性,因此很少使用这种排布方式。一般机器人会使用全向轮(OmniWheel)或麦克纳姆轮(MecanumWheel)。万向轮麦轮悬挂
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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。上海全向轮麦轮加工
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