#智能小车项目(六)麦克纳姆轮x型运动学分析

2023-10-30 15:15

本文主要是介绍#智能小车项目(六)麦克纳姆轮x型运动学分析,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

麦伦介绍

瑞典麦克那姆公司发明的一种全方位移动轮式结构,由基于主体轮辋和一组均匀排布在轮毂周围的回转辊子组成且辊子轴线与轮毂轴线呈一定角度(一般为 45°),小辊子的母线是等速螺旋线或椭圆弧近似而成,当轮子绕着轮毂轴线转动时,周边各小辊子的外包络线为圆柱面,因此该轮可以连续地向前滚动。

运动分析

(1)轮子逆时针旋转时

选取其中一个辊子做受力分析,辊子所受摩擦力方向与其运动趋势方向相反。当麦克纳姆轮逆时针时,辊子相对于地面有向右前方运动的趋势,则所受摩擦力方向为接触点左后方向。分解此时的辊子运动,则会得到向后以及向左的速度分量,所以说此时麦克纳姆轮向左前方运动。

(2)轮子顺时针旋转时

选取其中一个辊子做受力分析,辊子所受摩擦力方向与其运动趋势方向相反。当麦克纳姆轮顺时针时,辊子相对于地面有向左后方运动的趋势,则所受摩擦力方向为接触点右前方向。分解此时的辊子运动,则会得到向前以及向右的速度分量,所以说此时麦克纳姆轮向右前方运动。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

当麦轮受电机驱动时,驱动力矩使得绕轮毂轴转动,辊子会与地面产生摩擦力F,其作用力方向与抵消力矩方向一致
将地面摩擦力Ff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Ft作用而被动转动,也说明分力Ft是滚动摩擦力,对辊子的磨损较大;沿着轮毂轴线的分力Fr也会迫使辊子运动,是主动运动(辊子被轴线两侧轮毂机械限位),所以分力Fr是静摩擦,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,带动整个麦轮沿着辊子轴线运动。

因此,电机输入轮毂的扭矩,一部分被辊子自转“浪费掉”,另一部分形成静摩擦驱动麦轮整体运动;单个麦轮实际的(受力)运动方向为辊子轴向方向,因此改变辊子轴线和轮毂轴线的夹角,就可以改变麦轮实际的(受力)运动方向。

麦伦布局

在这里插入图片描述
A轮斜优4向上45°
在这里插入图片描述
B轮斜左向下45°

在这里插入图片描述
对角成x型
在这里插入图片描述
一圈为O型

在这里插入图片描述
X-正方形:当主轮在电机转矩的驱动下,主轮转动产生的力矩经摩擦力分解后,辊子分解力一部分垂直于辊子,一部分沿辊子轴线,这两部分摩擦力垂直方向的另辊子空转,浪费力,而沿着辊子轴线的力则可以起到驱动小车运动,因此在X-正方形中,如图6所示,红色箭头表示有效摩擦力,因此在水平方向的摩擦力会被抵消,而向前的摩擦力则驱动整个底盘向前运动。

通过改变主轮旋转方向,可以更改摩擦力的方向。但是,除了可以实现左右前后移动外,当进行旋转运动时,发现无论摩擦力朝向怎么排布,摩擦力始终都会经过会经过同一个点,所以无法保证底盘可以绕中心旋转一定的角度,这很大程度限制了麦轮的活动特性,因此很少使用这种排布方式。

底盘运动分解

在这里插入图片描述
运动学分析求的就是Vx、Vy、Vz 与 VA轮 、VB轮轮、VC轮 、VD轮的关系
W:轮距 单位:m
H:轴距(前后轮轴心距) 单位:m
Vx:小车前后移动速度,前进为正 单位:m/s
Vy:小车左右移动速度,前进为右 单位:m/s
Vz:小车绕O点旋转速度,逆时针为正,单位:rad/s O点为轮距、轴距中心线的交点
Va轮、Vb轮、Vc轮、Vd轮:麦轮ADBC的速度,由电机转动带动轮毂产生前进为正,单位m/s

Vc辊:麦轮C与地面接触的辊子的线速度,垂直辊轴向前为正单位:m/s。

Vz_C:麦轮C质心绕O点旋转的线速度,正方向垂直于麦轮C质心与O点的连线,偏逆时针方向。
Vc_x:麦轮C质前后移动速度,与小车前后移动速度Vx和小车绕O点旋转速度Vz有关。
Vc_y:麦轮C质左右移动速度,与小车左右移动速度Vy和小车绕O点旋转速度Vz有关。
αc:轮子C质心与O点的连线与前进方向的夹角,αc=arctan(W/H)。
β:轮轴与辊轴之间的夹角为45°。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
这里我没有将进行数学推到直接应用结论

参考文章链接:STM32入门笔记(02):麦克纳姆轮、TB6612电机驱动、PID电机控制和编码器学习记录
本文只用于学习记录如有侵权即刻删除

这篇关于#智能小车项目(六)麦克纳姆轮x型运动学分析的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/308789

相关文章

python panda库从基础到高级操作分析

《pythonpanda库从基础到高级操作分析》本文介绍了Pandas库的核心功能,包括处理结构化数据的Series和DataFrame数据结构,数据读取、清洗、分组聚合、合并、时间序列分析及大数据... 目录1. Pandas 概述2. 基本操作:数据读取与查看3. 索引操作:精准定位数据4. Group

Springboot项目启动失败提示找不到dao类的解决

《Springboot项目启动失败提示找不到dao类的解决》SpringBoot启动失败,因ProductServiceImpl未正确注入ProductDao,原因:Dao未注册为Bean,解决:在启... 目录错误描述原因解决方法总结***************************APPLICA编

MySQL中EXISTS与IN用法使用与对比分析

《MySQL中EXISTS与IN用法使用与对比分析》在MySQL中,EXISTS和IN都用于子查询中根据另一个查询的结果来过滤主查询的记录,本文将基于工作原理、效率和应用场景进行全面对比... 目录一、基本用法详解1. IN 运算符2. EXISTS 运算符二、EXISTS 与 IN 的选择策略三、性能对比

使用Python构建智能BAT文件生成器的完美解决方案

《使用Python构建智能BAT文件生成器的完美解决方案》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用wxPython构建一个智能的BAT文件生成器,它不仅能够为Python脚本生成启动脚本,还提供了完整的文... 目录引言运行效果图项目背景与需求分析核心需求技术选型核心功能实现1. 数据库设计2. 界面布局设计3

MySQL 内存使用率常用分析语句

《MySQL内存使用率常用分析语句》用户整理了MySQL内存占用过高的分析方法,涵盖操作系统层确认及数据库层bufferpool、内存模块差值、线程状态、performance_schema性能数据... 目录一、 OS层二、 DB层1. 全局情况2. 内存占js用详情最近连续遇到mysql内存占用过高导致

深度解析Nginx日志分析与499状态码问题解决

《深度解析Nginx日志分析与499状态码问题解决》在Web服务器运维和性能优化过程中,Nginx日志是排查问题的重要依据,本文将围绕Nginx日志分析、499状态码的成因、排查方法及解决方案展开讨论... 目录前言1. Nginx日志基础1.1 Nginx日志存放位置1.2 Nginx日志格式2. 499

在IntelliJ IDEA中高效运行与调试Spring Boot项目的实战步骤

《在IntelliJIDEA中高效运行与调试SpringBoot项目的实战步骤》本章详解SpringBoot项目导入IntelliJIDEA的流程,教授运行与调试技巧,包括断点设置与变量查看,奠定... 目录引言:为良驹配上好鞍一、为何选择IntelliJ IDEA?二、实战:导入并运行你的第一个项目步骤1

Olingo分析和实践之EDM 辅助序列化器详解(最佳实践)

《Olingo分析和实践之EDM辅助序列化器详解(最佳实践)》EDM辅助序列化器是ApacheOlingoOData框架中无需完整EDM模型的智能序列化工具,通过运行时类型推断实现灵活数据转换,适用... 目录概念与定义什么是 EDM 辅助序列化器?核心概念设计目标核心特点1. EDM 信息可选2. 智能类

Olingo分析和实践之OData框架核心组件初始化(关键步骤)

《Olingo分析和实践之OData框架核心组件初始化(关键步骤)》ODataSpringBootService通过初始化OData实例和服务元数据,构建框架核心能力与数据模型结构,实现序列化、URI... 目录概述第一步:OData实例创建1.1 OData.newInstance() 详细分析1.1.1

Olingo分析和实践之ODataImpl详细分析(重要方法详解)

《Olingo分析和实践之ODataImpl详细分析(重要方法详解)》ODataImpl.java是ApacheOlingoOData框架的核心工厂类,负责创建序列化器、反序列化器和处理器等组件,... 目录概述主要职责类结构与继承关系核心功能分析1. 序列化器管理2. 反序列化器管理3. 处理器管理重要方