麦卡纳姆轮
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麦卡纳姆轮
麦克纳姆轮是一种全向轮设计，可让陆基车辆向任何方向移动。 它有时被称为瑞典轮或 Ilon 轮，以其发明者 Bengt Erland Ilon（1923-2008 年）的名字命名，他在瑞典公司 Mecanum AB 担任工程师时构思了这个概念，并于 11 月 13 日在美国申请了专利 , 1972.
设计
麦克纳姆轮是一种不知疲倦的轮子，一系列涂有橡胶的外滚轮倾斜地附着在其轮辋的整个圆周上。 这些滚轮通常各自具有与轮平面成 45° 且与轴线成 45° 的旋转轴。 每个麦卡纳姆轮都是一个独立的非转向驱动轮，具有自己的动力总成，在旋转时会产生垂直于滚轮轴的推进力，该推进力可以矢量化为与车辆相关的纵向和横向分力。
典型的 Mecanum 设计是四轮配置，如 URANUS 全向移动机器人（如图）或带有麦卡纳姆轮的轮椅（类似于图中所示）所展示的那样。 右手滚轮，其车轮顶部的轴平行于车辆框架的对角线（因此当车轮底部接触地面时垂直于对角线）。 这样，每个轮子都会产生大致平行于相应车架对角线的推力。 通过改变每个车轮的转速和方向，来自每个车轮的力矢量的总和将产生车辆的线性运动和/或旋转，使其能够以最小的空间需求进行机动。 例如：
- 以相同速度沿相同方向运行所有四个轮子将导致向前/向后运动，因为纵向力矢量相加但横向矢量相互抵消；
- 两个车轮在一侧沿一个方向运行（全部以相同的速度）而另一侧沿相反方向运行，将导致车辆静止旋转，因为横向矢量抵消但纵向矢量耦合到 围绕车辆的中心垂直轴产生扭矩；
- 沿一个方向运行（全部以相同速度）对角线轮，而另一个沿相反方向运行对角线将导致侧向运动，因为横向矢量相加但纵向矢量抵消。
差速轮运动的混合将允许车辆在几乎任何方向上以任何旋转运动。
使用
80 年代，美国海军从 Ilon 购买了该专利，并派研究人员在佛罗里达州巴拿马城进行研究。 美国海军已将其用于在船舶周围运输物品。 1997 年，Airtrax Incorporated 和其他几家公司各向美国海军支付了 2,500 美元，以获得该技术的使用权，包括电机和控制器工作原理的旧图纸，以制造可以在狭小空间（例如甲板）中机动的全向叉车。 航空母舰。 这些车辆现已投入生产。
履带式车辆和滑移转向车辆使用类似的转弯方法。 然而，这些车辆通常在转弯时拖过地面，可能会对柔软或易碎的表面造成相当大的损坏。 转弯时与地面的高摩擦力也需要高扭矩发动机来克服摩擦力。 相比之下，麦卡纳姆轮的设计允许以最小的地面摩擦和低扭矩进行原地旋转。
FIRST Tech Challenge 是世界上最著名的青年机器人组织之一，是麦卡纳姆轮最广泛的使用案例之一。 FTC 团队需要在场上高效移动才能获得尽可能多的分数，因此许多团队都采用了来自 Nexus 和 GoBilda 等供应商的麦卡纳姆轮。