Mecanum四轮全方位系统的运动性能分析及结构形式优选

设计合理的Mecanum四轮系统能够实现平面上3自由度全方位运动,但不是任意组合的Mecanum四轮系统都能实现全方位运动。为求得Mecanum四轮系统实现全方位运动的条件,分析给出一般结构形式的Mecanum四轮系统的运动学模型。通过解析系统速度逆雅可比矩阵的秩,结合系统的驱动性能和可控性要求,得到Mecanum四轮系统实现全方位运动的条件,即系统满足全方位运动的必要条件是逆雅可比矩阵满秩。对于一个具体的四轮系统,能否实现全方位运动还取决于轮结构参数及系统的结构布局形式。列举出六种具有代表性的四轮结构布局形式,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式。