移动机器人是自动化控制技术和人工智能技术发展应用的典型体现,代biao着机器人技术发展的新水平。其按照移动方式可以分为轮式(Wheeled)、腿式(Legged )、履带式(Tracked)、蜿蜒式(Serpentine)等几种类型。其中轮式是出现较早且应用较普遍的移动方式,其机械结构方式相对简单,可以在一个平面环境里提供平滑、高速、精确的运动效果。轮式移动机器人作为生产活动中应用较为普遍的机器人。轮式移动机器人分为差动式机器人和全向移动机器人,全向移动机器人得益于无约束的运动学模型,能够在狭窄且复杂多变的环境中自由运行,比传统的差分轮模型及阿克曼模型消耗更少的能量。为了实现全向移动,一般机器人会使用全向轮(Omni Wheel)或麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)。麦克纳姆轮作为一种经典的万向轮的结构,在万向运动机器人平台上有着重要的地位。麦克纳姆轮在生活中并不常见。南通万向轮麦轮品牌
总结下来,地面作用于辊子的摩擦力分解为滚动摩擦力和静摩擦力,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(类似于普通橡胶轮胎运动情况),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°)。麦轮运动过程中存在较大滚动摩擦,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。南通万向轮麦轮品牌Mecanum轮的辊子是斜向分布。
当轮毂前向(绕轮毂轴线逆时针)转动时,辊子被动与地面接触,而辊子与地面接触可理想化视为点接触,该接触点在“碰到”地面瞬间会受到与其运动方向相反的作用力(和普通轮胎分析相似),接触点的“运动方向”为正向后,所以摩擦力方向为正向前。将地面摩擦力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垂直作用而被动转动,也说明分力垂直是滚动摩擦力,对辊子的磨损较大;平行于轮毂轴线的分力平行也会迫使辊子运动,只不过是主动运动(辊子被轴线两侧轮毂机械限位),所以分力平行是静摩擦。
每个Mecanum轮有3个自由度,分别是绕辊子轴心转动,绕轮子轴心转动,绕轮子和地面的接触点转动。虽然Mecanum轮具有优越的运动性能,但实现其运动过程还取决于控制系统,运动控制是系统实现全方面运动的关键,同时是Mecanum轮全方面移动系统研究的热点及难点。自Mecanum轮发明以后,国内外很多研究学者、高校以及研究机构等纷纷开始以Mecanum轮以及基于Mecanum轮的移动平台的研究和探讨。研究的领域主要集中于辊子几何特征、轮子整体结构、机械结构设计、运动学与动力学建模、轮组布局结构以及运动控制等方面。
麦克纳姆轮,听到这个名字相信很多小伙伴会感觉陌生,世界上第1款是由瑞典麦克纳姆公司所研发,把传统的前后移动变成全方面移动,除了基本的前进、后退的方向,直角拐弯车头都不用换,就算是原地360°旋转也丝毫不在话下,颠覆我们以往对移动、行车的认知。麦克纳姆轮比普通的轮胎结构更加的复杂,它是由很多斜着安装的纺锤形滚棒组成,这种滚棒的倾斜度是45°,所以行驶操作的时候,左右力度很均匀,滚棒的中间位置也比其它两边的要高,这才有了麦克纳姆轮随意改变行驶方向的特性,它除了滚棒以外,轮毂也轮轴都是由聚氨酯和钢铁所制成的,所以它的使用才会比其它普通轮胎更耐用。麦克纳姆轮为什么不应用于汽车?南通舵轮麦克纳姆轮型号
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。南通万向轮麦轮品牌
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。麦克纳姆轮顺时针旋转时辊子相对于地面有向左后方运动的趋势,麦克纳姆轮逆时针旋转时辊子相对于地面有向右前方运动的趋势。南通万向轮麦轮品牌
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