陈业秋 贾 茜 张四弟 李 耀

（南京工程学院，南京 211167）

目前，为移动机器人设计和研制的各种移动机械结构的数量非常多。就地面迁移式机器人而言，有车轮式、履带式和腿脚型等几十个形式。轮式移动机构由于现有的工作道路状况得到了较大的改善，具有广阔的发展前景。但是，普通轮式移动机构均需要一定的转弯半径，若工作道路空间狭窄将不能转向，从而限制了普通轮式移动机构的适用范围。采用全方位轮式移动机构时，无须对车体做出任何的转动即可轻松实现任意一个方向的移动，且可以原地旋转任意角度，运动灵活，可以沿任意路线到达目标位置。尤其在狭窄的工作环境中，它具有传统运动设备无法比拟的运动灵活性[1-3]。

基于此，本文提出了一种由4个Mecanum轮组成的移动机器人，并建立了运动学方程，通过建模与仿真得到了其运动特性。

1 Mecanum轮概述

1.1 Mecanum轮的几何特征

Mecanum轮的实物如图1所示。它主要由9个小辊子和1个轮毂组成，每个小辊子由上下两部分组成。轮毂和辊子之间存在夹角θ（一般取θ=45°），辊子包络面为圆形[4]。

图1 Mecanum轮实物图

1.2 SolidWorks建模

使用SolidWorks软件建立移动机器人的三维模型。这里简化Mecanum轮的结构，主要对其辊子和轮毂进行设计，采用曲线拟合的方法绘制辊子的轮廓。轮毂的结构不仅要能支撑辊子，而且要方便加工制造[5]。建立模型时，先建立Mecanum轮和车架的零件图，再对Mecanum轮进行装配，生成辊子偏置角为±45°的两种Mecanum轮，最终完成机器人的整体装配，如图2所示。……