麦克纳姆轮底盘机械系统设计

摘要摘要：本次设计的题目为麦克纳姆轮底盘机械系统设计。设计的主要任务是通过软硬件结合，实现底盘的遥控控制，使其在平面空间内全方位高速移动，速度不低于0.5m/s。同时，在运行过程中，保证底盘搭载平台的平稳性，具有一定的越障能力。在机械结构设计上底盘应具有承载50公斤重物的能力。麦克纳姆轮底盘上附加以机械手臂的装置用以模拟附加机械装置以完成指定的任务要求，从而拓宽了底盘应用的场合，体现底盘发挥的广泛作用。机械手臂的运作由舵机驱动，可实现在空间上位置的灵活移动。在本次设计中，需使用单片机STM32对电机等硬件进行控制功能的实现，同时进行机械结构的具体设计计算，进行三维立体模型的搭建，强度分析，完成二维图纸各零件的尺寸设计。根据承重等性能参数要求选择采购所需的硬件设备，如电机等。之后进行实物的组装，最后要求完成实物控制演示的过程、相关控制程序的编写、机械手臂空间移动的轨迹规划等工作。设计时阐述有关底盘运动原理、直流电机正反转、舵机控制的相关知识，同时本着创新创业的设计理念，从设计思路的提出，到后期对于该产品进行市场定位进行简单的介绍，并提出针对该产品的营销策略，分析该产品目前在国内外的发展前景。 关键字：麦克纳姆轮底盘、机械臂、遥控控制、实物组装目录摘要.第一章 设计综述.11.1 麦克纳姆轮底盘系统国内外发展现状.11.2 麦克纳姆轮底盘系统产品的投资与营销.11.3 麦克纳姆轮底盘系统设计任务概述.21.4 设计主要内容. . . .2第二章 方案设计. . . .42.1机械结构方案设计.42.2驱动方案选择.72.3 结构的合理性及参数的合理性.72.4 直流电机功率选择.9第三章 机械系统设计.113.1 机械系统总体方案.113.2 关键尺寸设计.113.3 关键零部件结构设计.12第四章 控制系统设计.154.1 控制系统总体方案.154.2驱动电机控制电路设计.154.3 通信模块电路设计.184.4 电源供电电路设计.18第五章 软件系统设计.205.1 软件系统总体方案.205.2 遥控控制方案与流程.21第六章 装配与调试.226.1 机器人系统整体装配.226.2系统调试流程与状况.226.3 设计创新点.226.3 系统缺陷与改进.22第七章 市场应用前景分析.23项目心得.24参考文献.25附录一 成本分析.26附录二 程序源代码.27II第一章 设计综述本次设计的题目是麦克纳姆轮底盘机械系统，要求实现底盘无线遥控运动的任务。为使大家对于本产品有关情况有一个明晰的认识，下面的内容阐述了有关麦克纳姆轮底盘国内外的发展现状以及针对该产品理念提出的市场营销策略，接着详细叙述了有关该产品的设计任务以及本次设计的主要内容。1.1 麦克纳姆轮底盘系统国内外发展现状Mecanum轮最早是由瑞典Mecanum AB公司的工程师Bengtllon在1973年提出的。随后，PatrickMuir用矩阵变换的方法建立了麦克纳姆轮机器人的运动学模型，并应用于航位推算、车轮打滑检测和反馈控制算法设计。Jorge比较了传统车轮和全方位轮的区别，并用旋量的方法给出了麦克纳姆轮的运动学和动力学方程：Olaf Diegel改进了麦克纳姆轮的结构，变两端支撑为中间支撑，便于机器人在不平地面上行驶，并提出了辊子可以锁定和改变方向的两种设计，用于提高麦克纳姆的效率。此外，他还结合传统车轮和麦克纳姆轮设计了既能用于室外环境又能适应狭窄空间的多用途移动机器人。AGfrerrer分析了麦克纳姆轮的几何学特性，给出辊子设计加工的特征参数，并利用这些参数对麦克纳姆轮车辆的运动学性能进行了研究。王一治讨论了麦克纳姆轮四轮系统实现全方位运动的条件，比较了常见的6种布局形式，进而优选出能实现全方位运动的最佳方案：麦克纳姆轮全方位移动技术在加工制造业的应用也越来越广泛。美国AirTrax公司最先将应用麦克纳姆轮技术的车辆商业化，生产了可以全方位移动的叉车和搬运车。德国的KUKA、AIT等公司生产的多轮重载搬运车在飞机制造、兵器运输等领域得到成功应用。其中，KUKA公司还研制了基于麦克纳姆技术的智能全方位移动装配机器人。目前，国内对麦克纳姆全方位移动技术的研究大都停留在理论和试验阶段，中船重工713所研制了基于麦克纳姆轮的船用叉车和转运车，但还没有大规模的商业应用。主要原因是该技术对制造精度要求较高，加工难度较大。1.2 麦克纳姆轮底盘系统产品的投资与营销麦克纳姆轮底盘无论是在军事上的运输还是在日常生活用品的运输上都有广泛的应用，销售前景大好。在初期，我们产品的投资主要是两方面：一方面是来自于有投资能力的投资人，通过我们对产品亮点以及应用前景的介绍使他们产生兴趣投资；另一方面就是采用众筹的方式。这样我们就可以获得初期产品的生产投资。在当今社会，产品质量虽然是畅销与否的重要指标，但是营销手段也非常重要。一个好的营销手段可以使你的产品在最短时间内达到最大效益。为此，我们也制订了我们的营销策略，具体如下：（1）品牌化策略消费者通过品牌可以了解各种商品质量的好坏，良好的品牌有助于吸引更多的品牌忠诚者。（2）附赠服务营销策略采用购买商品，保证质量，定期保修，一定期限出现质量问题包换赔偿的方式，一方面使消费者对我们的产品质量更有信心，另一方面也可以最大程度保护消费者权益，吸引更多顾客。（3）声望定价策略这种策略是针对消费者“优质高价”的心理，本公司对性能优良、独具特色的产品制定高价，以提高产品的市场地位，增强产品的吸引力。1.3 麦克纳姆轮底盘系统设计任务概述我们这次麦克纳姆轮底盘机械系统设计的主要任务是通过软硬件结合，实现底盘的遥控控制，使其在平面空间内全方位高速移动，速度不低于0.5m/s。同时，在运行过程中，保证底盘搭载平台的平稳性，具有一定的越障能力。在机械结构设计上底盘应具有承载50公斤重物的能力。麦克纳姆轮底盘上附加以机械手臂的装置用以模拟附加机械装置以完成指定的任务要求，从而拓宽了底盘应用的场合，体现底盘发挥的广泛作用。机械手臂的运作由舵机驱动，可实现在空间上位置的灵活移动。1.4 设计主要内容 经过上述概述，总体的设计任务可以分为两大部分，主要部分是底盘部分，要求底盘的机械传动部分，运动控制的软件程序部分。另外对于附加的机械手部分需要进行简单的动作程序控制。在设计期间，首先需要提出合适的机械传动方案，选择一种最优方案。针对具体的方案进行相应的零件的划定，设计关键零件的关键尺寸，形成二维图纸。在进行机械设计的过程中，需要不断进行方案的更定修缮，考虑实际加工工艺、加工精度等。在完成实物设计之后，进行加工制造，然后进行实物模型的组装。接着就是进行相应的软件编程，了解学习麦克纳姆轮结合运动的原理，通过四个轮子运动结合实现底盘向前、向后、向左、向右以及顺时针和逆时针旋转的运动过程。机械手进行组装，完成简单的运动过程演示。在最后实物演示阶段，实现底盘的遥控控制运动的过程，要求能实现底盘的避障，承载力以及运行的速度需要达到要求。最后提交二维图纸一套，包括零件图纸、部件图纸和装配图纸。需要有相关的电路原理图，三维模型，实物说明书等。第二章 方案设计针对本次设计任务要求，经过计算分析提出合理的选择方案，对于方案进行选择优化，最终确定机械结构等设计结果是每一个设计中不可缺少的一环。上一章已经对麦克纳姆轮的技术参数等做出了基本的要求，下面面向这些性能要求做出的方案设计过程。其中包括机械结构方案的设计、驱动方案的设计、传感器的选择等。2.1 机械结构方案设计机械结构影响到整个底盘的承载中心零件，设计关键零件时，必要时需要进行强度校核来保证整台机构的安全可靠性能。需要进行精心的选择。对于整个运动机构来说，关键的部分有两个部分，一部分是减震机构，另一部分是动力的传动部分。减震机构可以引用汽车中的减震原理，汽车中的减震机构主要是采用了悬架系统。首先介绍一下汽车的减振器原理，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，用来抗衡曲轴的扭转振动(即曲轴受汽缸点火的冲击力而扭动的现象)。悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。减震器减振器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满油。活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来的两部分空间中的油可以互相补充。阻尼就是在具有粘性的油通过节流孔时产生的，节流孔越小，阻尼力越大，油的黏度越大，阻尼力越大。如果节流孔大小不变，当减振器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲击的吸收。关于悬架系统有独立悬挂和非独立悬挂两种形式，如图2-1所示。独立悬架系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架系统悬架在车架或车身下面的。其优点是：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧，改善车体的舒适性；可以使动力装置位置降低，车体重心也得到降低，从而提高车体的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。不过，独立悬架系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点，同时因为结构复杂，会占用很大的空间。独立式悬架系统，按其结构形式的不同，独立悬架系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架系统等。非独立悬架系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架系统悬架在车架或车身的下面。非独立悬架系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点，但其舒适性及操纵稳定性都相对较差。非独立悬架系统的优点有1.左右轮在弹跳时会相互牵连，轮胎角度的变化量小使轮胎的磨耗小。2.在车身高度降低时还不容易改变车轮的角度，使操控的感觉保持一致。3.构造简单，制造成本低，容易维修。4.占用的空间较小，可降低车底板的高度。非独立悬架系统的缺点：1.左右轮在弹跳时，会相互牵连，而降低乘坐的舒适性及操控的安定性。2.因构造简单使设计的自由度小，操控的安定性较差。图2-1 独立悬挂与非独立悬挂根据汽车的悬挂机构，我们设计出自己运动底盘的相关的减震机构，首先提出了三种方案。方案的示意图2-2至图2-4所示。方案一：采用简单的减震器进行并排支撑，这样设计的底盘承载能力比较大，但在运动过程中，碰到障碍物，越障时对于比较大的障碍，弹簧的刚度对于机构的影响比较大。刚度过大，无法实现减震功能，刚度过小，承载能力又会不足。图2-2 减震机构方案一方案二：采用经典的合页结构，减震效果好，承载能力大，但合页结构设计起来需要考虑诸多固定安装的问题，工作繁复。图2-3 减震机构方案二方案三：引用合页结构旋转原理，使用旋转副代替合页结构。结构简单，设计时只需要考虑加工零件的同轴度即可。减震效果好，承载能力大。图2-4 减震机构方案三经过选择，确定选用方案三结构进行减震。2.2 驱动方案选择底盘的运动采用直流电机驱动。针对不同的电机，应该选择相对应的驱动。简单地来说，功率大的电机应该选用内阻小，电流容许大的驱动，功率小的电机就可以选用较低功率的电机驱动。电机驱动较常规的方法是采用PWM控制。PWM控制直流电机的原理是这样的，所谓PWM就是脉宽调制器，通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高。反之脉冲宽度越小，则占空比越越小。提供给电机的平均电压越小，电机转速就低。 PWM不管是高电平还是低电平时电机都是转动的，电机的转速取决于平均电压。2.3 结构的合理性及参数的合理性关于整体机构设计的合理性关键在于机械传动部分的设计。在机械传动部分由于考虑到承载能力，采用一个轴承座两个轴承进行支撑。这样在很大程度上提高了机构的载重能力。在进行设计时，在传动部分与底盘之间存在一块支撑板，其结构如图2-5所示，该支撑板的结构设计对于整体机构的承载能力有很大的影响。图2-5 支撑板最终方案在设计支撑板的初期，只是根据已经得到的电机支架，轴承座的高度差以及连接的螺栓光孔的位置进行基本形态尺寸的确定。其初期结构如图2-6所示。在基本直角结构基础上增加有一段钢板，其目的是考虑到电机后端过重，在该处设置一块可以方便固定电机后部过重部分，防止电机过重拖地。图2-6 支撑板初期方案考虑到加工过程的问题，更改支撑板的结构，主要考虑到四个方面:(1) 零件的加工精度的问题零件的精度主要集中表现在同轴度以及打孔的位置问题，所以对于表面粗糙度以及其他的一些精度问题可以相应降低。节约成本的同时又不会对于后期的安装造成麻烦。(2) 定位基准的问题由于减震机构两根转轴的位置高度差有一定的要求，需要配合相应的减震器的尺寸。采用以孔的中心线为基准，保证下平面与孔的中心线在同一水平面上，这样有利于保证高度精度。(3) 加工方法与材质的问题在加工方法上，可以采用板件压制或者是焊接的工艺方式。在材料的选择上，考虑到整体机构的载重问题，自身的重量应当越小越好。但采用铝板在加工上会遇到很大的困难，所以采用港版进行焊接的方法进行加工，对于不必要的地方进行修改，去除不必要的材料。经过更改进行零件加工，最后得到成品出现了一定的问题，其中宝比较严重的是影响支撑板强度的立板焊接处的连接问题，制作的实物承载时出现了支撑板断裂的问题，如图2-7所示，可以解决的方案是在立板的两边增设加强筋结构。图2-7 支撑板断裂为了防止轴承座与电机支架出现的不同轴问题，同样可以采用遮板来进行电机防颤的问题。在设计时没有考虑到紧固件的扳手空间，给装配带来困难。2.4 直流电机功率选择由于底盘的运动过程需要承载50公斤的载重，越障过程可以模拟成爬坡的过程，爬坡角度定位30度左右。 对于电机功率的选择是设计过程中的一个比较关键的任务。根据市场上的麦克纳姆轮的尺寸，直径大小选择152mm的轮子，根据公式，运行速度不低于0.5m/s，则电机的转速不应低于60rpm，存在一定的盈余量。在爬坡时需要克服自身重力，爬坡角度为30度左右，估计整体机构的总重，包括主要部件电机、麦轮、轴承与轴承座以及轴的重量，其大小为700N左右。在爬坡时需要克服350N的重力分力，加上摩擦以及考虑机械效率，需要克服512N的力，四个轮扥但所有的力，分配到一个轮子上，根据公式，车轮半径已知，可得最终的电机最小输出转矩为130N.m左右。电机的功率大小确定在40W到80W之间，经过选择，选定了功率大小为70W的直流大扭矩电机。如图2-8所示。图2-8 选定直流电机第三章 机械系统设计整体机构的设计以底盘为主，机械手搭接模型为辅，在完成三维建模的基础上进行零件设计加工。详细情况叙述如下。3.1 机械系统总体方案如图3-1所示，为所搭建的整体的三维模型图，这是本次产品的基本机械结构的直观视图。采用轴承支撑，法兰式联轴器连接，传动轴传递动力，减震器简易合页式减震机构，铝合金底板支架。图3-1 整体三维模型3.2 关键零部件尺寸设计关键的尺寸结构主要是底部支撑板的尺寸设计，支撑板在进行尺寸设计时需要严格匹配电机支架上的螺栓孔的位置，轴承座上螺栓孔的位置，保证减震器连接的两端转轴通过的中心孔的高度差精度。两个轴承座之间的轴向距离以及轴承座与车轮之间的轴向距离等尺寸也是决定支撑板尺寸的关键因素。形成零件的基本尺寸之后，考虑到装配精度，需要设置同轴度形位误差。最终形成的支撑板二维图图纸如图3-2所示。图3-2 支撑板二维图3.3 关键零部件结构设计如图3-2所示的关键零部件在结构上应保证具有足够的支撑强度，其起着承上启下的作用，承载能力的大小很大程度取决于该件的结构。由于是为了缓和轴承座与电机支架的高度差过渡，形成简单的合页减震结构，这里采用立板与斜板连接的结构，保证在材料最少，重量最轻的前提下使零件的强度最大。以下对于支撑板运用三维软件进行了强度分析：首先是支撑板在静应力作用状态下的分析图，如图3-1所示，从图中可以看到，竖直立板在作用力的作用下产生形变，在实际中容易出现失稳，根据零件的加工方法，如是焊接，在连接处焊点的焊接强度需要重点进行分析之后方能进行实物加工。图3-1 支撑板受力位移分析如图3-2所示为支撑板在该静应力作用下的应力的分析图。应力集中分布早最上方打孔快与下方立板的连接处。对于应力集中处需要进行一定的强度分析，确定危险截面，保证支撑件的安全可靠。图3-2 支撑板受力应力分析图3-3是支撑板在静应力作用状态下的应变分析图，由图中可以看出，该支撑板承受的最大应力分布在计划采用焊接工艺，上方打孔铁块与下方立板的连接处。需要进行强度分析。图3-2 支撑板受力应力分析第四章 控制系统设计控制系统是完成一个机器人系统硬件与软件结合的关键部分。通过控制电路将发送的程序软件信号映射到机械系统的相关运动或者动作上。这样形成一个完整的机电一体化控制系统。4.1 控制系统总体方案控制系统有STM32单片机进行总体的控制，输入输出接口通过各引脚信号完成，直流电机由基本的电机驱动模块进行控制。加上蓝牙模块进行无线通讯，来完成车体的遥控控制。4.2 驱动电机控制电路设计直流电机驱动电路主要由电机驱动板控制，相关直流电机驱动模块的使用情况信息如下所示：单片机的电源与驱动板控制信号电源应共地，但不要与电机电源PGND共地。当使用5V单片机时，驱动板+5V接电源+5V；当使用3.3V单片机时，驱动板+5V接电源3.3V。单片机和驱动板控制信号可共用一电源或各自独立供电（但一定要共地）。ENA为与单片机的一个GPIO或PWM输出端口相连，当ENA为高电平时，驱动板使能，正反转或刹车有效，如果是PWM信号，那么可以对电机进行调速，低电平时，驱动板禁能，电机接口无输出。IN1和IN2与单片机的两个GPIO相连（可支持51单片机任意IO口，无需上拉电阻），控制电机正反转及刹车，驱动器逻辑见逻辑表4-1。相应的驱动板连线如图4-1所示。表4-1 驱动器逻辑IN1IN2ENAOUT1/OUT2输出00X刹车11X悬空10PWM正传调速01PWM反转调速101全速正转011全速反转注：输入信号悬空时为高电平。驱动板的功能特点：（1） 极小的尺寸，仅5.5cm5.5cm（2）支持电压7V24V，欠压保护（3）双路电机接口，每路额定输出电流7A（4）类似L298控制逻辑，每路都支持三线控制使能、正反转及制动（5）使能信号可外接PWM，正反转控制信号可串联限位开关（6）控制信号使用灌电流驱动方式，支持绝大多数单片机直接驱动（7）使用光耦对全部控制信号进行隔离（8）有静电泄放回路驱动板的原理概述：本H桥模块使用门电路、与MOS管组合方式实现电机正反转、制动及调速控制。既有较大的输出电流又有类似L298灵活的控制信号逻辑。1.干扰处理方法：控制信号光耦隔离，电源尖峰电压抑制。2.控制信号逻辑：使用门电路实现类似L298的控制逻辑。3.桥实现方法：使用P、N互补MOS管实现H桥。4.电源欠压保护：使用复位芯片实现欠压保护。图4-1 直流电机控制板接线4.3 通信模块电路设计蓝牙模块BT-HC05模块是一款高性能的蓝牙串口模块。可用于各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP等智能终端配对。可以很容易的使用手机APP控制电机的转向来控制小车。具体的蓝牙模块的电路设计如图4-2所示，除板载电压与GND共地端外，还有一个数据接收口，一个数据发送口与相应的32控制板对的GPIO口连接。图4-2 蓝牙模块4.4 电源供电电路设计电源采用24V电源进行电机的供电任务，直流电机驱动模块、STM32控制板以及蓝牙模块采用5V的办在电压，三块板必须共地以保证电势相等，以免板件烧坏。其具体的电路设计如图4-3所示。图4-3 电气原理图第五章 软件系统设计软件系统的设计时整个机构的程序控制的主体部分，对于软件系统的设计主要是程序的编译调试情况。首先分析程序框图，进行逻辑分析，主函数与子程序相互配合，调整相应的函数参数从而实现整体的功能。5.1 软件系统总体方案利用PWM波进行直流电机正反转的控制，在底层程序中编译具体的四个点及分配对应的定时器通道，输出PWM波，在主函数中惊醒四个电机的正反转相互配合，根据麦克纳姆轮的运动原理，见图5-1所示，结合小滚子相对中心轮的旋向设置四个对应轮的位置，再根据电机转向的配合完成整体的前进、后退、左移、右移的过程。图5-1 麦克纳姆轮运动逻辑5.2 遥控控制方案与流程利用蓝牙串口通信进行遥控控制车体的运行过程，其控制的基本思路是，传送相应的数据代码可以触发相应的程序段，实现相应子函数中的运动动作。实现的现象效果就是通过手机控制，底盘可以向前、向后、向左、向右移动。第六章 装配与调试整体装配的过程与之前零件的尺寸设计有很大的联系，程序调试过程中需要考虑四个轮的算法，以实现车体的前进、后退、左移和右移的过程。6.1 机器人系统整体装配机器人系统在装配过程中遇到很多问题，直接影响到后期底盘运动系统的性能。首先是电机支架与电机的装配，为了尽量保证螺栓可以紧固。轴承支座与传动轴进行配合，电机轴与传动轴之间以法兰式联轴器进行连接。6.2 系统调试流程与状况系统调试过程中出现的主要问题是在电路连接上，计划采用32板与驱动器共同供电，但在实际电路连接中出现了分别供电程序正常运行，共同供电程序无法控制运动系统的问题。我们后来才用了分别独立供电的方法以保证系统的正常运行。6.3 设计创新点在设计时将合页式减震机构更改为两个转动副的简易结构，结构简单，减震效果好，并且成本比较低，设计工作简单，承载能力大。6.4 系统缺陷与改进在整体机构中，支撑板的结构设计存在缺陷，使得支撑强度不够，在进行设计时增加加强筋结构以提高结构的承载能力。在设计时没有预留紧固螺栓的扳手空间，给装配带来不便。另外，由于同轴度精度过低，不能完全保证轴承支座与电机轴在同一轴线上。对于改进的方法，首先对于支撑板件需要进行足够的形位公差要求，预留出相应的扳手空间，增设加强筋结构，必要时增加靠近电机支架处的遮板结构用以放置电机不同轴时所产生的颤动问题。第七章 市场应用前景分析可以说，利用麦克纳姆轮完成的底盘的设计属于一种比较前沿的科技产品。麦克纳姆轮的工作原理可以实现底盘平台在工作空间内的全方位移动，包括旋转运动。在目前工业或者生活上，有很多机器由于体积限制问题无法应用于有限的空间中，因此，麦克纳姆轮底盘的出现有效的解决了这一问题，将需要完成任务的机械手等结构安装于平台上，跟随平台完成相应的和工作任务。麦克纳姆轮的结构设计十分巧妙，其运动机理也是十分灵活的。对于麦克纳姆轮可以应用的方面也是多种多样的，例如在汽车行业，生活扫地机器人上，工业进行搬运工作的过程中。这种底盘还可以应用与军事对抗中，设计成为射手平台，机械结构的稳定性以及运动的高速灵活性非常适合军工产品的需求。麦克纳姆轮底盘的研究发展还在继续向前推进，其市场前景是非常可观的，在成本，经济性上仍然需要进一步的改进，如果进行一定的改善，在结构方面创新，或者改善材料、制造工艺，技术方案等，实现麦克纳姆轮底盘的应用普及是十分有可能的。项目心得在这次项目制作的过程中，我们查阅了大量资料，充分理解领悟了麦克纳姆轮和STM32的工作原理。在机械装置设计过程中，我们也遇到了很多问题，由于没有实际的生产设计经验，导致设计的零件精度过高而无法加工，经过一系列的修改才使零件的一加工。不光如此，在这次产品设计过程中我还认识到了团结协作的重要性，一个完善、调试良好的机械装置背后，一定有项目组成员每个人的汗水，最后的成功不是属于小组中某一个人，而是属于全部参与到项目制作的人。只有努力了，付出了，我们才能够看到设计完备的机械机构，才能客服重重困难使电控系统达到良好的控制，这一次的成功属于我们所有人！参考文献1 李林功 吴飞青 王兵 丁晓.单片机原理与应用.第一版，北京机械工业出版社：2013年.P1至P180.2 周明德. 微机原理与接口技术. 第一版，北京人民邮电出版社：2013年.P1至P120.3 基于Mecanum轮机器人设计/link?url=sU0Q1A7gbUbZ1fAxtUNIQyOp6FSeWud2xOMDIQSYKciYWrAalBVMMlks-7VK2KyklBbCvuk_DetcJyMFnVBPqPy-NrXjlavqWWhi9Md-dxi 4 王信义. 机械制造工艺学M. 北京:北京理工大学出版社,2012.5 杨叔子. 机械加工工艺手册（第一版）M. 北京:机械工业出版社,2012.5. 6 王先逵. 机械加工工艺手册（第二版）M. 北京:机械工业出版社,2007.2. 7 马贤智. 实用机械加工手册（第一版）M. 辽宁科学技术出版社,2002.28 王惠方. 金属切削机床(第一版) M. 北京:机械工业出版社,1994.7.附录一 成本分析在整套装置中最主要的是麦克纳姆轮、电机以及加工零件的部分，经过市场调查，对于具体的成本估算如下所示：麦克纳姆轮：4个 220元/个 880元电机：4个 350元/个 1400元减震器：4个 35元/个 140元轴承座与轴承：4对 50元/个 400元联轴器：8个 600元其他（加工件、电源、传动轴等）：1000元估计成本：5000元 附录二 程序源代码Main主函数：#include delay.h#include sys.h#include usart.h#include timer.h extern u8 Flag_Qian,Flag_Hou,Flag_Left,Flag_Right,Flag_sudu;#define all 888#define notall 0 int main(void) / GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/ u16 led0pwmval=500;delay_init(); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); uart_init(9600); /115200 TIM3_PWM_Init(899,0); /PWM=72000000/900=80KhzTIM4_PWM_Init(899,0); /PWM=72000000/900=80Khz if(Flag_Qian=0&Flag_Hou=0&Flag_Left=1&Flag_Right=0)/zuoTIM_SetCompare1(TIM3,all);TIM_SetCompare2(TIM3,notall);TIM_SetCompare3(TIM3,notall);TIM_SetCompare4(TIM3,all);TIM_SetCompare1(TIM4,notall);TIM_SetCompare2(TIM4,all);TIM_SetCompare4(TIM4,notall);TIM_SetCompare3(TIM4,all);/Flag_Qian=0;Flag_Hou=0;Flag_Left=0;Flag_Right=0;else if(Flag_Qian=0&Flag_Hou=0&Flag_Left=0&Flag_Right=1)/youTIM_SetCompare1(TIM3,0);TIM_SetCompare2(TIM3,888);TIM_SetCompare4(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,888);TIM_SetCompare2(TIM4,0);TIM_SetCompare1(TIM4,888);TIM_SetCompare3(TIM4,0);TIM_SetCompare4(TIM4,888);else if(Flag_Qian=1&Flag_Hou=0&Flag_Left=0&Flag_Right=0) /qianTIM_SetCompare1(TIM3,all);TIM_SetCompare2(TIM3,notall);TIM_SetCompare3(TIM3,all);TIM_SetCompare4(TIM3,notall);TIM_SetCompare1(TIM4,notall);TIM_SetCompare2(TIM4,all);TIM_SetCompare3(TIM4,notall);TIM_SetCompare4(TIM4,all);else if(Flag_Qian=0&Flag_Hou=1&Flag_Left=0&Flag_Right=0) /houTIM_SetCompare2(TIM3,all);TIM_SetCompare1(TIM3,notall);TIM_SetCompare4(TIM3,all);TIM_SetCompare3(TIM3,notall);TIM_SetCompare2(TIM4,notall);TIM_SetCompare1(TIM4,all);TIM_SetCompare4(TIM4,notall);TIM_SetCompare3(TIM4,all);/Flag_Qian=0;Flag_Hou=0;Flag_Left=0;Flag_Right=0;else/youTIM_SetCompare1(TIM3,0);TIM_SetCompare2(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,0);TIM_SetCompare4(TIM3,0);TIM_SetCompare1(TIM4,0);TIM_SetCompare2(TIM4,0);TIM_SetCompare3(TIM4,0);TIM_SetCompare4(TIM4,0);/Flag_Qian=0;Flag_Hou=0;Flag_Left=0;Flag_Right=0; 串口程序：u8 Usart3_Receive; u8 mode_data8; u8 six_data_stop3=0X59,0X59,0X59; u8 six_data_start3=0X58,0X58,0X58; u8 Flag_Qian,Flag_Hou,Flag_Left,Flag_Right,Flag_sudu=2; u8 Flag_Stop=1,Flag_Show=1; / void uart_init(u32 bound) / GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /USART1_TX GPIOA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; /PA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /USART1_RX GPIOA.10 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;/PA10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /Usart1 NVIC NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCm