图1.2  四轮独立转向移动平台与传统全向轮移动平台

图1.3  使用麦克纳姆轮的移动机器人平台

1.3  国内外研究现状

1.3.1  国内研究现状

1.3.2  国外研究现状

2  动力部件设计

2.1  车体动力源设计

2.1.1  电机选择与校核

本车体根据车辆要求尺寸，与麦克纳姆轮的实际工作需要，将向四个车轮输出动力，那么在根据车辆载荷以及车辆要求运行速度来计算电机所需功率并进行选型前，先对麦克纳姆轮运动时如何计算摩擦力进行了研究。众所周知，传统车轮在理论情况下，车轮所受到的地面的摩擦力方向与车轮的滚动方向相同，即当车轮匀速向前滚动时，车轮所做功即为摩擦力所做功。然而，麦克纳姆轮在这一点上与传统车轮有着很大的不同。下面将根据各个示意图来进行说明：

 麦克纳姆轮运动时摩擦力方向

由于麦克纳姆轮的特殊结构，所以其所受地面摩擦力的方向，理论上与车轮的滚动方向，存在一个水平面上的45°的夹角（夹角的大小由所选的麦克纳姆轮决定，本次设计中选用的是夹角为45°的麦克纳姆轮，如果有其他需求，可以根据实际情况选择15°或者30°的麦克纳姆轮产品）因此，如果要使得麦克纳姆轮小车的移动速度和普通的车轮相同，那么麦克纳姆轮小车的电机的功率是普通小车上电机功率的√2倍。也就是说，在选取电机的时候，可以先把麦克纳姆轮小车当做普通小车来计算其所需功率，在得出确定的所需功率后，在结果上乘以√2即为最终结果。那么开始计算电机所需功率如下：     已知的确定条件：橡胶与地面（木制）摩擦系数：0.25

            所选麦克纳姆轮的半径r=127mm

             目标运动速度≥2m/s

同时小车需要满足要求：1.加速度达到2/3 m/s^2 2.小车满足净重400KG。

则由以上参数进行计算：由r=127mm，得C=2πr=797mm

∵V≥2 m/s^        ∴转速n=V/C=2.5 r/s   得车轮角速度ω=7.879 rad/s 

小车启动时所需要的功率最大，设此时所需动力为F，小车需要克服的摩擦力的做工为F_1，小车满足加速度所需要的力为F_2,得：

F_1 =μmg =0.25×400 kg×10 n/kg=1000 n                                （2.1）

F_2 = ma = 400 kg × 2/3  m/s^2 =266.66 n                                   （2.2）

F = F_1 + F_2 =1266.66 n                                               （2.3）

由功率计算公式 P = F × r ×ω，得P = 1266.66n × 127mm ×7.879 rad/s=1267 w

即普通小车需要满足所需条件时，四个电机所需要的总功率为1267w，根据之前对麦克纳姆轮运动时摩擦力情况的分析，可以得知使用麦克纳姆轮的小车此时需要的总功率 P = √2 ×1267w = 1791 w     ∴单个电机需要的功率为  P/4 = 1791&pide;4=448w

根据所需功率，选出了所需伺服电机型号为迈信80ST-M02430L，其主要参数为：