輪式機器人底盤設計之麥克納姆輪運動模型及應用分析

麥克納姆輪平台因其優異的機動性而備受關注，本文深入分析麥克納姆輪的運動機理及其麥輪平台運動過程中的受力情況，先後分析麥輪平台的6種運動模式及其內在運動規律；並采用速度分解的方法，詳細分析了電機轉速-麥輪實際運動速度-麥輪平台中心點速度之間的關係，給出完整的物理分析及數學推導過程，構建麥輪平台的運動學模型；最後從速度空間、運動效率等方麵分析麥輪平台的適用場景。

從運動空間分類，輪式移動機器人可分為非全向移動類型和全向移動類型。在之前的係列文章中已經介紹了兩輪差速機器人、car-like robot、四輪驅動（SSMR）機器人及履帶式機器人，這都屬於非全向（差速驅動）移動機器人的範疇，而本文將介紹全向移動機器人中的一款——基於麥克納姆輪的全向移動機器人（下文簡稱為麥輪平台）。

麥克納姆輪（下文簡稱麥輪）在生活中並不常見，多被應用於科研教學、機器人競賽等場景，其運動模式非常炫酷，包括前行、橫移、斜行、旋轉及其組合等多種運動方式。由此諸多DIYer常製作麥輪平台，並遙控操縱麥輪平台運動。

麥輪平台就是由四個麥克納姆輪按照一定規律排布組成的移動平台，麥輪平台能夠全向移動主要依賴於具有特殊構型的麥輪（由輪轂和輥子組成，見圖 1.2（a）），而最大的亮點是麥輪能夠斜向運動。（重點：關於麥輪構型、受力及速度的分析見文章《麥克納姆輪運動特性分析》）