【《麦克纳姆辅助轮八方位车设计》11000字（论文）】

麦克纳姆辅助轮八方位车设计摘要基于麦克纳姆轮（Mecanum轮）做汽车辅助轮设计，有实用性高、低功耗和八方位移动等特点，应用领域越来越广泛。本设计安装在汽车底盘，在车较多且狭窄的地方，通过触摸液晶屏的启动开关，液压杆撑起并放下麦克纳姆轮。再经过液晶屏的方向控制，进行中底速度的八方位移动，侧位停车等。以上动作均有自动检测装置检测是否有障碍物，如果有障碍，报警灯亮，自动收缩液压杆。在到达相应位置后，麦克纳姆辅助轮自动恢复到原位。本论文的主体是确定为了麦克纳姆辅助轮八方位车的整体总体设计方案，详细阐述各组成部分结构及系统，并在实际的运行和工作中的整体绘制三维图纸，总设计为4个模块：（1）整体小车升降平台的设计。（2）直动式液压杆在汽车底盘的升降程序与机构设计。（3）麦克纳姆轮的安装方式的选择和检测装置的安装与程序设计。（4）利用SolidWorks软件建立麦克纳姆辅助车轮及其各组成部分的实体模型，并进行软件装配，再利用慧鱼模型和软件制作出基于麦克纳姆轮的辅助车。升降台的设计为了能让麦克纳姆轮辅助轮车能在短时间放下，安全且平稳。液压杆的设计选用直动式液压杆，既能快速的伸缩而且可以在-10℃到100℃的温度下保证一定的使用寿命，麦克纳姆轮可以顺利的通过伺服电动机的同时转动以达到自己想要的位置和方向。触摸屏的使用大大提高了驾驶者的可操作性和实用性。关键词：麦克纳姆轮辅助轮设计直动式液压杆可操作性和实用性目录TOC\o"1-3"\h\u25856前言 521352第1章麦克纳姆轮的背景与发展 7129711.1节麦克纳姆轮的意义和我国发展的现状 7274841.2节麦克纳姆轮的特点 8317551.3节麦克纳姆的选择 979741.4课题研究的内容 9261241.5本章小结 1012709第2章麦克纳姆轮车的结构设计分析 1169582.1节整体装置的机械结构 11128092.1.1整体solidworks设计图 1142032.1.2与汽车底盘的接口的结构 12282452.2节整体的安装分布和升降平台的受力分析 1423102.3节液压杆的装配设计图 1772022.4节本章小结 1920551第3章检测装置和麦克纳姆轮的选择 19139983.1节自动检测装置 19238443.1.1自动检测装置传感器的选择 198293.1.2自动检测装置的编程 21180423.2节麦克纳姆轮 2285853.3节麦克纳姆轮的驱动机构 2936173.4节本章小结 2925140第4章样机的制作和性能的测试 30275444.1节慧鱼积木的测试和制作 3012814.2节慧鱼软件的测试和编程 3112124.3节本章小结 327064结论 337707参考文献 354196附录1 36前言随着在我们的国家经济水平的日新月异，如今人们的生活质量也在不断上升。再加上现在的机械制造业也在不断进步，路上的车轮越来越多！况且，从道路上拥挤的车辆，我们也能够了解到，如今发生车祸的的概率是越来越高了，都是因为绝大部分的司机操作不当所导致的。为了降低汽车的停车难，停车不便，于是可以通过平移车辆进入停车位的技术。全文共分为四章。第一章麦克纳姆轮的发展和作用，第二章整体图纸的设计方案分析，第三章机构的使用选择和编程，第四章样机的制作和性能的测试。麦克纳姆轮可完美的实现横向、斜向共八个方位的移动，现在已经用于在工业和航空等方面上。麦克纳姆轮作为\t"/item/%E9%BA%A6%E5%85%8B%E7%BA%B3%E5%A7%86%E8%BD%AE/_blank"瑞典麦克纳姆公司的专利，至今一直在被各种工程师应用在各各领域。这种八方位移动方式是通过一个有许多位于轮榖周边的轮轴的中心轮的原理上，在这些形成角度的周边辊轮把一部分的轮榖转向力转化到一个辊轮法向力上面。全向轮和麦克纳姆轮它们的相似之处都是由两个部分组成的：辊子和轮毂。整个轮子的主要的支撑架是轮毂，安装在轮毂上的圆柱状物则是辊子。全向轮和麦克纳姆轮它们的不同点在于：全向轮的轮辊子与毂轴转轴的角度相互为90°，而麦克纳姆轮的辊子与轮毂轴转轴呈45°或60°角。实际上，轮辊子与毂轴转轴形成的角度可以是任意一个值，同样也可以按照不同的夹角可以制作出不同的全向轮或麦克纳姆轮，但最常用的还是这45°和60°两种。

近年来，麦克纳姆轮的应用场合逐渐增多，特别是在VEX、FIRST科技挑战赛等机器人赛事上。这是因为麦克纳姆轮可以和普通小车车轮一样，四个轮子均可相互平行且对称的安装在转动轴上。而若想使用全向轮完成类似的功能，几个轮毂轴之间的角度就必须是60°，90°或120°等角度，这样的角度生产和制造起来比较麻烦。所以许多工业全向移动平台都是使用麦克纳姆轮而不是全向轮，比如这个国产的叉车：（全向移动平台麦克纳姆轮叉车美科斯叉车），另外一个原因，可能是麦克纳姆轮的造型比全向轮要较有科技感，给人有一种未来科技的感觉。麦克纳姆轮是按照各自的主轴的速度与辊子的方向，这些力的最后合成在所需要的任意的方向上集合成一个合力矢，为了保证了这个小车能在八个方位地移动，最终的合力矢量的方向上得按照每一个方位去修改，从而不能去修改自身车轮的原方向。在它的轮胎边缘上倾斜方向上均匀排布着许多小辊子，因此麦克纳姆轮可以进行横向运动和滑移。小辊子的母线很特殊，当轮子随着固定的轮心轴转动时，各个小辊子的包络线为圆柱面，所以该轮也能够平稳的进行往前往后运动。麦克纳姆轮结构的紧凑，在加上运动方式的完善，是一种很成功的八方位轮。有四个这种新型轮子进行合并，从而可以更轻易简便的实现八方位移动功能。四个麦克纳姆轮整体再配上程序和整体的升降机构设计，安装到汽车底盘上，以实现整体平移动作。第1章麦克纳姆轮的背景与发展1.1节麦克纳姆轮的意义和我国发展的现状麦克纳姆轮（Mecanumwheel），最早是由BengtIlon于1973年提出并发明的，是一种结构复杂且特殊的全向轮。在近年来，基于麦克纳姆轮的全方位式移动自动导引运输车也开始逐步走进人们的视野，在一些特殊应用场景发挥着作用。实际上市面上专门做麦克纳姆轮的厂家并不多，大部分都只是一个分支产品，占企业业务比重也并不高，毕竟单一产品也很难有多大利润。所以有一些企业在麦轮的基础上开发了相关的AGV产品，如上海汇聚等，其公司的所有移动机器人产品均基于自主研发的麦克纳姆轮。此外，有大部分麦轮厂家都属于航天科工行业，这也与麦轮的适用领域有关，对于现在来说，其主要应用还是在航空航天，动车组等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。尽管当前的应用市场都还只是在一些特殊行业，相关企业和产品也并不多，但未来，相信随着AGV应用领域的快速拓展，我相信不久后的基于麦克纳姆轮的全方位移动AGV也会找到更加广泛的使用范围。国内目前已有一批企业相继开发了麦克纳姆轮的全方位式移动自动导引运输车（AGV）例如北京特种机械研究所、东风专用设备、新松、昆船、振华重工等国内AGV厂商。由于我国的智能制造目前还处于发展中阶段。发展的周期的时间较短,只有16%的企业进入到智能制造应用的阶段。智能制造的水平目前还不够成熟,麦克纳姆轮AGV小车是智能制造环节中的一个重要的搬运部分,对麦克纳姆轮AGV小车的后台自主生成的数据显示进行分析,不断优化企业生产过程,提高货物的控制与生产计划尽可能更加柔性化,能有效地控制货物的库存,降低在制品的占用。

同时,还应根据流水线的生产和单元化生产的运作,提高物流和制造对市场上需求变化的适应能力。麦克纳姆轮AGV小车也可以实现自动化物流与柔性化生产,以降低企业的成本,用于提高企业的效率等等。1.2节麦克纳姆轮的特点和万向轮对比，麦克纳姆轮具有高效率、灵活、精确的特点，是一种可以快速控制的万向轮。而基于麦克纳姆轮运输车轮与一般运输车轮相比其最大的特点也在于其运转灵活、占用空间小。以下是两者不同点：项目传统汽车轮胎麦克纳姆轮胎驱动轮形式通常采用聚氨酯轮麦克纳姆轮驱动轮数量2个4个驱动组件数量2组4组运动方向前进、后退、转弯前进、后退、左横移、右横移、零半径转弯、任意方向斜行等占用空间大小运动灵活性低高成本低较高控制系统的精度粗糙精密结构形式简单精密制造要求的精度粗糙精密对地面环境要求普通高1.3节麦克纳姆的选择根据现在世面上小轿车的类型，得到分析一辆普通的小轿车大概1400kg到1500kg。托斯特（topest）公司的两款商用麦克纳姆轮可以作为选择之一，以下是单个麦轮的整体数据表格：产品规格10英寸中型麦克纳姆轮8英寸中型负载麦克纳姆轮极限负载600公斤*4500公斤*4建议负载350公斤*4250公斤*4外直径254mm203mm宽度128mm108mm辊轮数量88自重10公斤4.5公斤边片材料铝合金铝合金辊轮芯材料高强度#45钢高强度#45钢包胶材料进口聚氨酯材料进口聚氨酯材料按照不同尺寸的麦克纳姆轮各自的承载能力大小不同，所以需要按照所必须的受载的能力的不同去选择适合的尺寸。1.4课题研究的内容研究利用麦克纳姆轮安装在汽车上并且能短距离八方位移动方法的可行性，首先装配在汽车底盘的兼容性，确定麦克纳姆轮轮的受力分析，液压杆的受载能力，之后是显示屏与装配件的电路配合，最后是程序的编译和检测碰撞装置的实际操作。分为以下几个点：（1）安装在汽车底盘的可行性和安全性。（2）液压杆的机械设计和性能指标与检测装置的选择。（3）研究麦克纳姆轮轮实现全向移动的受力分析，和对其牺牲一部分速度来进行横向运动的速度的计算。（5）慧鱼软件系统的设计：包括有主程序流程图的编写、子程序流程图的编写、控制程序的编写。（6）整体可行性。1.5本章小结本章节先介绍了麦克纳姆轮的发展前景和特点。再确定了麦克纳姆常用的两种尺寸，最后介绍少了本文应研究的几个重点内容。总设计一共分为4个模块：（1）整体小车升降平台的设计。（2）直动式液压杆在汽车底盘的升降程序与机构设计。（3）麦克纳姆轮的安装方式的选择和检测装置的安装与程序设计。（4）利用SolidWorks软件建立麦克纳姆辅助车轮及其各组成部分的实体模型，并进行软件装配，再利用慧鱼模型和软件制作出基于麦克纳姆轮的辅助车。整体来说随着智能制造的大趋势，渐渐各种大方向的制造业，农业，工业等都在往无人智能小车，机械手等实现。那更多的机械结构会让大家熟知并加入大众的视野，比如本文的讲到的麦克纳姆轮，1973年时就提出的可以代替普通聚氨酯车轮由于价格昂贵到如今都没有进入真正的大众市场。实际上有很多工业上用到的机构是可以利用与普通生活上的，比如工业上用的履带，在生活中的有履带式割草机等。推崇智能化生活，让生活变的更加便利和简单。第2章麦克纳姆轮车的结构设计分析2.1节整体装置的机械结构2.1.1整体solidworks设计图整体装置结构的设计图纸如下，用solidwork2018三维绘图软件绘制。图2.12.22.3为整体设计三维图。图2.1整体三维图（主视）图2.2整体三维图（俯视）图2.3整体三维图（左上视）solidworks强大的功能不仅仅能够为大家画出不同的设计方案、降低绘画过程中的错误而且能大幅度提高产品设计的质量等。可以直观的看出麦克纳姆轮的安装位置和辅助轮车的设计准则。2.1.2与汽车底盘的接口的结构以下是安装在汽车上的接口的装配件图2.4：图2.4接口的装配件零件（主视图）图2.5接口的装配件零件图（左下视）设计的钢板厚度选用1-5之间mm，用国家的GB/T699-1999标准规定45钢。因为在回火状态理论抗拉强度为54公斤/平方毫米故可以选用厚度为3-5mm，故能支撑起一般家用小轿车。2.2节整体的安装分布和升降平台的受力分析图2.6家用小汽车图一般家用大众桑塔纳1.5l风尚车型为例，尺寸如图2.6，车底都有四个距离轮胎15厘米左右的可支撑车架的小平台，将图2.10可装配在小平台里，并利用双头螺栓防止松动。小平台图2.6汽车底盘按照安装件的整体受力计算：以大众桑塔纳2019年推出的1.5l风尚车型为例车身自重1155kg汽车整体尺寸为4473*1706*1469（长宽高）mm；麦克纳姆辅助轮机构整体尺寸为3000*1600*150（长宽高）mm；与汽车装配的钢板厚度设最大值为50mm故钢板质量为密度7.85g/cm*3x体积300*160*0.5=187680g=187.68kg；按照一般中型24v400w的直流伺服电动机重量约为14kg/单个=56kg；麦克纳姆轮8寸4.5kg/单个=18kg；麦克纳姆辅助轮的设计共计261.68kg；综上所述共计为1416.68kg故F=13885.228N；以最小的厚度10mm钢板来说，45号钢在回火状态54公斤/平方毫米，面积s=ab=长×宽=4800000m2。10mm钢板所能承受的足以承受力为F=13885.228N8寸麦克纳姆轮每一个轮子最大承受重量为500kg故能安装。图2.7三维图的安装位置2.3节液压杆的装配设计图选用直动式液压杆，每只最大可承受300kg重量的并能在温度-10°C到40°C下使用，安装图为图2.8：图2.8升降液压杆液压杆安装细节图为图2.9：图2.9升降液压杆底端的法兰固定细节图法兰式连接是该液压杆连接的方式，优点在于结实耐用,制作方便，问题是液压缸的筒端部得有足够厚的壁。用以安装螺栓或旋入螺钉，它也是工业上比较常用的一种连接形式。小平台和液压杆的接口设计图为2.10图：图2.10接口对顶螺母固定图该平台选用的是双螺母防松，因为当两个对顶螺母通过上紧后，这对对顶的螺母就一直产生相互作用力，产生一定的压力，这种压力会传递到旋合螺纹的接触面上，所以对顶螺母之间拧的越紧，压力就会再在旋合螺纹之接触面间的越来越大，接触的压力越大，则摩擦阻力距就越大，两螺母之间有任意一个要转动，都得先克服旋合螺纹表面的摩擦力。就算载荷的重量发生了变化，这对对顶螺母之间的相互作用力也一直存在，所以可以起到放松作用。2.4节本章小结整套设计的优点在于可以安装在一般家用底，不占用任何位置。且整体结构较轻不会和原车增加更多负荷，不会影响到汽车正常行驶速度。缺点是在于减小了汽车底盘高度会导致汽车的不同的风险隐患，故还是得将设计的麦克纳姆轮的极限承载变的更大且车轮尺寸变得更小。检测装置和麦克纳姆轮的选择3.1节自动检测装置 3.1.1自动检测装置传感器的选择选用网路上的3C-GOHC-SR04超声波模块测距模块超声波传感器如图3.1这种超声波传感器在工作中性能非常稳定，而且测量的准确度和精度都很高，不输于国外的超声波测距模块（传感器）。不仅自身的高精度，而且盲区仅仅只有0.02m或最远可测量可达到4.5m之远，输入触发信号为10uS的TTL脉冲，输出为TTL电平信号和射程成正比且此超声波模块能在本文中完全兼容。此模块共有4只引出脚，从左往右:第一脚为VCC,由于该模块工作电压为5V,因此需接在5v直流变压器引出正极端口上。第二只脚为TRIG，输入触发信号。第三只脚为ECHO,输出回响信号。第四只脚为接地脚，接在5v直流变压器接地端口上。当左边的控制口发一个5到10Us以上的高电平之后，右边的接收口就可以在等待高电平输出。接收口一旦有输出就开启计时器定时，当接收口变为低电平时就可以读计时器的数值，就可以计算出测距的时间，同时也可直接算出距离。反复不断的按周期测量，就可以推导出移动测量的实际的数值。超声波模块应该先在整套设备开始前先运行，避免其他控制硬件产生额外高电平产生误差值，一直显示有障碍物。如遇到该问题，重新启动超声波传感器方能解决。模块工作原理:采用I0触发测距，给至少5到10us的高电平信号;模块自动发送4个40khz的方波，接收口自动检测信号是否有返回信号;(3)如果接收口有返回的信号，IO口侧再次输出一次高电平，高电平持续的时间就是超声波从发生口到接收口的的时间。((340M/S)声速x高电平时间)/2=测试距离。图3.1国产3C-GOHC-SR04超声波传感器3.1.2自动检测装置的编程超声波传感器的流程图总体如下：（1）当开启时超声波自动检测器左边的超声波发声器开始运行，且周围1米之内没有障碍物时按照每一秒进行1ms循环。（2）当超声波自动检测器右边接收到信号器且距离在1米以内，将暂停所有动作，警报灯并亮。。（3）只有当重新开始，且周围1米之内没有障碍物时才能运行。3.2节麦克纳姆轮21211滚子2轮轴图3.2麦克纳姆轮单个零件图图3.2为麦克纳姆轮的单个零件图，每一个移动的麦克纳姆轮都装配一个直流电动机以确保每一个轮子的转速相同。图3.2麦克纳姆轮右前移动，左后运动左图的麦克纳姆轮是往前转动，右图的麦克纳姆轮是往后转动图3.3麦克纳姆轮左前移动，右后运动左图的麦克纳姆轮是往前转动，右图的麦克纳姆轮是往后转动图3.3麦克纳姆轮左横移，右横移左横移：左二和右一为往前转动，左一和右二为往后转动右横移：左二和右一为往后转动，左一和右二为往前转动通过这种轮子与滚子间45°角的设计，地面会给予车轮与车轮转轴夹45度角的摩擦力。把这个45度的摩擦力分解为横向和纵向的两个分力，那么，通过四个轮子间不同转向的组合(先让转速相同保证向量模长相等)

,可以实现横向或者纵向上的分力的抵消，而另外一个方向上的分力的相加，这样就实现了前，后，左,右四个方向的平移,而车身不会有任何方向的旋转。也就是说，如果四个轮子同时向前(后)

旋转，车子就向前(后)运动。

如果斜对角线上的一对相同的轮子同向旋转,另一个对轮子以另一个方向旋转，车子就向左(右)平移。我们也可以把上面的三种运动方式(前后、左右)分别封装起来：

(轮1到轮4按顺时针在车上分布，转向用正负表示)

横向(-轮1转速，轮2转速，-轮3转速,

轮4转速)

纵向(轮1转速，轮2转速,轮3转速,轮4转速)目前的工厂使用的麦轮一般是四个一组使用，2个左旋轮，2个右旋轮。左旋轮和右旋轮呈手性对称，区别如下图3.4：图3.4麦克纳姆轮（左图为左旋轮，右图右旋轮）安装方式有多种（如图3.5)，主要分为：X形正方形（X—square）、X形长方形（X—rectangle）、O形正方形（O—square）、O形长方形（O—rectangle）。其中X和O表示的是与四个轮子地面接触的辊子所形成的图形；正方形与长方形指的是四个轮子与地面接触点所围成的形状。X形正方形（X-square）X形长方形（X-rectangle）O形正方形（O-square）O形长方形（O-rectangle）图3.5麦克纳姆轮四种安装方式X-正方形：轮子转动产生的力矩会经过同一个点，所以yaw轴无法主动旋转，也无法主动保持

yaw

轴的角度。一般几乎不会使用这种安装方式。

X-长方形：轮子转动可以产生yaw轴转动力矩，但转动力矩的力臂一般会比较短。这种安装方式也不多见。

O-正方形：四个轮子位于正方形的四个顶点，平移和旋转都没有任何问题。受限于机器人底盘的形状、尺寸等因素，这种安装方式虽然理想，但可遇而不可求。O-长方形：轮子转动可以产生yaw轴转动力矩，而且转动力矩的力臂也比较长。是最本文的安装方式。我们知道，刚体在平面内的运动可以分解为三个独立分量：X轴平动、Y轴平动、yaw轴自转。如下图所示，底盘的运动也可以分解为三个量：表示X轴运动的速度，即左右方向，定义向右为正；表示Y轴运动的速度，即前后方向，定义向前为正；表示yaw轴自转的角速度，定义逆时针为正。以上三个量一般都视为四个轮子的几何中心（矩形的对角线交点）的速度。图3.6麦克纳姆轮单个力的分析图对于轮子轴心位置的速度的计算：为从几何中心指向轮子轴心的矢量；为轮子轴心的运动速度矢量；为轮子轴心沿垂直于的方向（即切线方向）的速度分量；那么可得出分别计算X、Y轴的分量为：图3.7轴心位置的速度分析图同理可以算出其他三个轮子轴心的速度。计算辊子的速度：根据轮子轴心的速度，可以分解出沿辊子方向的速度和垂直于辊子方向的速度。其中是可以无视的，而其中是沿辊子方向的单位矢量。图3.8辊子的速度分析计算轮子的速度从辊子速度到轮子转速的计算比较简单：根据上图所示的和的定义，有结合以上四个步骤，可以根据底盘运动状态解算出四个轮子的转速：图3.8四个辊子的速度3.3节麦克纳姆轮的驱动机构按照麦克纳姆轮的底盘的规格，要能控制它的所有的运动，需要有三个控制量：X轴速度、Y轴速度、自转角速度。要产生这三个控制量，方法有很多种，本文将使用一个使用红外游戏手柄，左边的控制键产生平移速度，右边的摇杆产生角速度。（编程在附录1）本文选择的伺服电机额定转速在1050rad/min和电压24v的伺服电机即可。比如中国上海劲默传动设备有限公司的直流减速电机型号为07SGN。型号07SGN负载参数电压功率寿命转速力矩电流VWHRPMKg.cmA2430200018001.622.13.4节本章小结章本小结的主体内容讲的是对于麦克纳姆轮和驱动机构的简述但对于麦克纳姆轮我觉得有以下的问题存在：第一是效率问题，麦轮实现全向移动的代价是牺牲一部分速度来进行横向运动，就算是想普通轮子移动也需要A轮和B轮来相互抵消横向的速度，所以实际效率很低。第二是结构问题，麦轮是通过附加不带动力的滚子来实现全向移动，这也就是说每一个轮子都需要一个单独的动力系统，滚子两端的轴承都需要有足够强度来支撑负载，轴承本就是一个精密件，再加上滚子也需要单独考虑，结构的复杂程度超过普通的轮子不是一星半点。第三是麦轮自己的缺陷，麦轮的全向移动是在每一个麦轮的滚子单独接触地面时分解速度实现的，也就是说如果在崎岖不平的地面就会造成无法分解速度，从而无法横向移动，所以麦轮自身路面要求比较高。第四就是成本问题了，复杂程度带来成本的提升，四个一组的麦轮需要配套的四组动力系统加上滚子表面的损耗较大，会比一般轮胎成本高上数十倍。要克服以上问题还需要更多的实践和测试，望中国制造业能创造出更好精度更高的智能化设计。样机的制作和性能的测试4.1节慧鱼积木的测试和制作图4.1慧鱼积木实物图选用了慧鱼创意组合模型（fischertechnik）的机构：螺旋副升降机构：慧鱼直流电动机x1、螺杆组x1、若干固定方块麦克纳姆轮辅助小车机构：弹簧x4、2寸麦克纳姆轮x1、控制模块x1、若干固定方块超声波传感器机构：慧鱼超声波传感器x1（D1）、若干固定方块（4）开关：I1:下降限位开关I2:下降限位开关I3:下降开关I4:上升开关。4.2节慧鱼软件的测试和编程主程序：（1）按下i3，当有障碍物小于10时则不能启动进入子程序，大于10时电机反转放下麦克纳姆轮车，同时限位开关i2工作。（2）当放下麦克纳姆轮车并碰到i2则开始运行，运行结束后，按下i4电机正转，收回麦克纳姆轮车。子程序：当进入“报警灯”时警报灯亮5秒，每0.5亮一次，按下i3无法放下麦克纳姆轮车。图4.2慧鱼软件子程序图图4.2慧鱼软件主程序图图4.2慧鱼软件子程序图4.3节本章小结经过慧鱼实物和软件的拼装和编程，更加确实了麦克纳姆轮辅助轮车可以安装在汽车上的可行性。在实验的过程中，发现麦克纳姆轮小车的越障性能是比较困难的只能利用外部轮子上的摩擦勉强越过。在控制的过程中发现，横向行走的话会产生一定的偏移，只有到一定速度，偏移才会变小。结论在本文所概述了麦克纳姆轮在家用汽车上的应用和设计。本设计的主要优点在于易实现，易装配，操作性和实用性强。可适合任何型号的汽车，且在城市路面上均可以做到八个方向的移动。缺点在于由于安装在汽车底盘部分，升降麦克纳姆轮车的时候会产生震动等。近几年，麦克纳姆轮多用于在仓库里搬运物料，在物流仓库代替人工，同时也代替了普通叉车轮胎。也有用于航空搬运较重的物料。应用逐渐变多，特别是在

VEX、FIRST科技挑战赛等机器人赛事上。麦克纳姆轮的可操作性很强，不是一般是轮胎可以比拟的。非常适合转运空间有限、作业路面狭窄的环境里，以提汽车行走的效率、增加城市空间利用率以及降低交通事故的成本方面具有明显的效果。同样的既然麦克纳姆可可操作性那么强，为什么不把普通的汽车轮胎直接换成麦克纳姆轮呢？因为零件基本上为纯金属结构的，造价昂贵，对地摩擦力很大，也同时导致他速度无法和普通轮胎一样快。而且每个小轮上用的是橡胶，所以在某些地面上并不耐磨，寿命相对的要短。本课题还可以进行后续研究，主要针对麦克纳姆的轴的材料和小辊子材料的耐磨性。希望中国制造业能在未来，对民用交通运输工具有质的飞跃。参考文献[1]王一治，常德功．Mecanum四轮全方位系统的运动性能分析及结构形式优选[J]．机械工程学报，2009(5)：307—310[2]侯彬，李亚明．麦克纳姆轮技术及其在船用轮式设备中的应用[J]．船舶T程．20jl(3)：84—87[3]丁茹，郑桐．赵丽．基于ZigBee技术的全方位移动机器人本体设计[J]．机床与液压．2008(7)：354—356[4]石维亮，王兴松，贾茜．基于Mecanum轮的全向移动机器人的研制[J]．机械T程师，2007(9)：18—2l[5]OlafFiegel，AparmaBadve．etal．ImprovedMecanumWheelDesignforOmni—directionalRobots．Pmc．AustralasianConferenceonRobotiesandAutomation．27—29Nov2002[6]易先军,彭萌,耿翰夫,付龙.四麦克纳姆轮式小车控制系统的研究[J].自动化与仪表,2019,34(5):19-22,26.[7]杨海程,邓达强,黄菁菁,陈海燕,何梓乐.基于激光雷达和SLAM定位的麦克纳姆轮小车研究[J].机械工程师,2018,(11):36-39.[8]莫然,张进,高淑芝.基于麦克纳姆轮的全向移动自主机器人[J].山东工业技术,2017,(8):233.[9]周京京,郭爱东.SolidWorks在麦克纳姆轮课堂教学中的应用[J].中国电力教育,2011,(32):121-122,124.[10]张禹,朱光召.基于麦克纳姆轮的全方位移动平台技术研究[J].现代制造技术与装备,2017,(2):14-16.[11]左键民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2013.[12]湛从昌.液压可靠性与故障诊断[J].液压传动优点，2012，12（2）：11-13.[13]张坚.液压故障排除400问[M].长沙：湖南科学技术出版社，2009.[14]马履中.机械原理与设计[M].北京：机械工业出版社，2009.[15]吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2010.[16]Csdn专业IT技术网.麦克纳姆轮及其速度分解计算[EB/OL]/banzhuan133/article/details/69229922.2017-04-05.[17]中国知乎网.麦克纳姆轮浅谈[EB/OL]/p/20282234?utm_source=qq&utm_medium=socia.2016-07-12附录1#include<Wire.h>#include<SoftwareSerial.h>#include"MeOrion.h"MeUSBHostjoypad(PORT_3);// 手柄代码（红灯亮模式）// 默认：128-127-128-127-15-0-0-128// 左一：128-127-128-127-15-1-0-128// 右一：128-127-128-127-15-2-0-128// 左二：128-127-128-127-15-4-0-128// 右二：128-127-128-127-15-8-0-128// 三角：128-127-128-127-31-0-0-128（00011111）// 方形：128-127-128-127-143-0-0-128（10001111）// 叉号：128-127-128-127-79-0-0-128（01001111）// 圆圈：128-127-128-127-47-0-0-128（00101111）// 向上：128-127-128-127-0-0-0-128（00000000）// 向下：128-127-128-127-4-0-0-128（00000100）// 向左：128-127-128-127-6-0-0-128（00000110）// 向右：128-127-128-127-2-0-0-128（00000010）// 左上：128-127-128-127-7-0-0-128（00000111）// 左下：128-127-128-127-5-0-0-128（00000101）// 右上：128-127-128-127-1-0-0-128（00000001）// 右下：128-127-128-127-3-0-0-128（00000011）// 选择：128-127-128-127-15-16-0-128// 开始：128-127-128-127-15-32-0-128// 摇杆：右X-右Y-左X-左Y-15-0-0-128MeEncoderMotormotor1(0x02,SLOT2);MeEncoderMotormotor2(0x02,SLOT1);MeEncoderMotormotor3(0x0A,SLOT2);MeEncoderMotormotor4(0x0A,SLOT1);//底盘：a=130mm,b=120mmfloatlinearSpeed=100;floatangularSpeed=100;floatmaxLinearSpeed=200;floatmaxAngularSpeed=200;floatminLinearSpeed=30;floatminAngularSpeed=30;voidsetup(){//要上电才能工作，不能只是插上USB线来调试。 motor1.begin(); motor2.begin(); motor3.begin(); motor4.begin(); Serial.begin(57600); joypad.init(USB1_0);}voidloop(){Serial.println("loop:"); //setEachMotorSpeed(100,50,50,100); if(!joypad.device_online){//若一直输出离线状态，重新拔插USBHost的RJ25线试一下。Serial.println("Deviceoffline.");beDevice();delay(1000);}else{intlen=joypad.host_recv();parseJoystick(joypad.RECV_BUFFER);delay(5);} //delay(500);}voidsetEachMotorSpeed(floatspeed1,floatspeed2,floatspeed3,floatspeed4){ motor1.runSpeed(speed1); motor2.runSpeed(-speed2); motor3.runSpeed(-speed3); motor4.runSpeed(-speed4);}voidparseJoystick(unsignedchar*buf)//Analyticfunction,print8bytesfromUSBHost{//输出手柄的数据，调试用//inti=0;//for(i=0;i<7;i++)//{//Serial.print(buf[i]);//Itwon'tworkifyouconnecttotheMakeblockOrion.//Serial.print('-');//}//Serial.println(buf[7]);//delay(10);//速度增减switch(buf[5]){case1:linearSpeed+=5;if(linearSpeed>maxLinearSpeed){linearSpeed=maxLinearSpeed;}break;case2:angularSpeed+=5;if(angularSpeed>maxAngularSpeed){angularSpeed=maxAngularSpeed;}break;case4:linearSpeed-=5;if(linearSpeed<minLinearSpeed){linearSpeed=minLinearSpeed;}break;case8:angularSpeed-=5;if(angularSpeed<minAngularSpeed){angularSpeed=minAngularSpeed;}break;default:break;}if((128!=buf[0])||(127!=buf[1])||(128!=buf[2])||(127!=buf[3])){//处理摇杆floatx=((float)(buf[2])-127)/128;floaty=(127-(float)(buf[3]))/128;floata=(127-(float)(buf[0]))/128;mecanumRun(x*linearSpeed,y*linearSpeed,a*angularSpeed);}else{switch(buf[4]){case0:mecanumRun(0,linearSpeed,0);break;case4:mecanumRun(0,-linearSpeed,0);break;case6:mecanumRun(-linearSpeed,0,0);break;case2:mecanumRun(linearSpeed,0,0);break;case7:mecanumRun(-linearSpeed/2,linearSpeed/2,0);break;case5:mecanumRun(-linearSpeed/2,-linearSpeed/2,0);break;case1:mecanumRun(linearSpeed/2,linearSpeed/2,0);break;case3:mecanumRun(linearSpeed/2,-linearSpeed/2,0);break;default:mecanumRun(0,0,0);break;}}}voidmecanumRun(floatxSpeed,floatySpeed,floataSpeed){floatspeed1=ySpeed-xSpeed+aSpeed;floatspeed2=ySpeed+xSpeed-aSpeed;floatspeed3=ySpeed-xSpeed-aSpeed;floatspeed4=ySpeed+xSpeed+aSpeed;floatmax=speed1;if(max<speed2)max=speed2;if(max<speed3)max=speed3;if(max<speed4)max=speed4;if(max>maxLinearSpeed){speed1=speed1/max*maxLinearSpeed;speed2=speed2/max*maxLinearSpeed;speed3=speed3/max*maxLinearSpeed;speed4=speed4/max*maxLinearSpeed;}setEachMotorSpeed(speed1,speed2,speed3,speed4);}#include<Wire.h>#include<SoftwareSerial.h>#include"MeOrion.h"MeUSBHostjoypad(PORT_3);// 手柄代码（红灯亮模式）// 默认：128-127-128-127-15-0-0-128// 左一：128-127-128-127-15-1-0-128// 右一：128-127-128-127-15-2-0-128// 左二：128-127-128-127-15-4-0-128// 右二：128-127-128-127-15-8-0-128// 三角：128-127-128-127-31-0-0-128（00011111）// 方形：128-127-128-127-143-0-0-128（10001111）// 叉号：128-127-128-127-79-0-0-128（01001111）// 圆圈：128-127-128-127-47-0-0-128（00101111）// 向上：128-127-128-127-0-0-0-128（00000000）// 向下：128-127-128-127-4-0-0-128（00000100）// 向左：128-127-128-127-6-0-0-128（00000110）// 向右：128-127-128-127-2-0-0-128（00000010）// 左上：128-127-128-127-7-0-0-128（00000111）// 左下：128-127-128-127-5-0-0-128（00000101）// 右上：128-127-128-127-1-0-0-128（00000001）// 右下：128-127-128-127-3-0-0-128（00000011）// 选择：128-127-128-127-15-16-0-128// 开始：128-127-128-127-15-32-0-128// 摇杆：右X-右Y-左X-左Y-15-0-0-128MeEncoderMotormotor1(0x02,SLOT2);MeEncoderMotormotor2(0x02,SLOT1);MeEncoderMotormotor3(0x0A,SLOT2);MeEncoderMotormotor4(0x0A,SLOT1);//底盘：a=130mm,b=120mmfloatlinearSpeed=100;floatangularSpeed=100;floatmaxLinearSpeed=200;floatmaxAngularSpeed=200;floatminLinearSpeed=30;floatminAngularSpeed=30;voidsetup(){//要上电才能工作，不能只是插上USB线来调试。 motor1.begin(); motor2.begin(); motor3.begin(); motor4.begin(); Serial.begin(57600); joypad.init(USB1_0);}voidloop(){Serial.println("loop:"); //setEachMotorSpeed(100,50,50,100); if(!joypad.device_online){//若一直输出离线状态，重新拔插USBHost的RJ25线试一下。Serial.println("Deviceoffline.");beDevice();delay(1000);}else{intlen=joypad.host_recv();parseJoystick(joypad.RECV_BUFFER);delay(5);} //delay(500);}voidsetEachMotorSpeed(floatspeed1,floatspeed2,floatspeed3,floatspeed4){ motor1.runSpeed(speed1); motor2.runSpeed(-speed2); motor3.runSpeed(-speed3); motor4.runSpeed(-speed4);}voidparseJoystick(unsignedchar*buf)//Analyticfunction,print8bytesfromUSBHost{//输出手柄的数据，调试用//inti=0;//for(i=0;i<7;i++)//{//Serial.print(buf[i]);//Itwon'tworkifyouconnecttotheMakeblockOrion.//Serial.print('-');//}//Serial.println(buf[7]);//delay(10);//速度增减switch(buf[5]){case1:linearSpeed+=5;if(linearSpeed>maxLinearSpeed){linearSpeed=maxLinearSpeed;}break;case2:angularSpeed+=5;if(angularSpeed>maxAngularSpeed){angularSpeed=maxAngularSpeed;}break;case4:linearSpeed-=5;if(linearSpeed<minLinearSpeed){linearSpeed=minL