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麥卡納姆輪

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安裝了麥克納姆輪的URANUS機器人

麥克納姆輪(英語:Mecanum wheel瑞典語Mecanumhjul),也稱艾隆輪(英語:Ilon wheel瑞典語ilonhjul),是一種全向輪,因為由在瑞典麥克納姆公司(Mecanum AB)工作的工程師本特·艾隆(Bengt Erland Ilon,1923~2008)發明而得名[1],在1972年11月13日在美國專利及商標局註冊。[2]

麥克納姆輪的設計原理是在車輪的外環中安裝了與軸心成45度角排列的輥子與地面接觸,轉動時摩擦力會產生與輪軸呈45度的反推力[3],這個斜向推力可以被分為縱向和橫向兩個向量。整個車體由兩對擁有輥子鏡像排列的麥克納姆輪所驅動,每個車輪各自會產生相應的向量,這些向量的合力決定了車體最終的活動狀態。通過調節各個車輪獨自的轉向和轉速,可以實現整個車體前行、橫移、斜行、旋轉及其組合等運動方式。[4]

麥克納姆輪的優點在於結構緊湊、運動靈活,非常適合空間狹窄有限、直角彎偏多的作業環境。缺點是因為各個輪子產生的向量會相互抵消,因此同樣轉矩產生的淨推力效率較低。同時輥輪結構較為複雜,成本也較高,抗磨損能力也遠遠遜於普通的單向輪胎,只適合比較平滑的陸面,遭遇粗糙複雜的地形時耐久性要大打折扣。

參考文獻

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  1. ^ DE 2354404,Ilon Bengt Erland,「Rad Fuer Ein Laufstabiles, Selbstfahrendes Fahrzeug」,發行於1974-05-16 
  2. ^ US 3876255,本特·艾隆,「Wheels for a Course Stable Selfpropelling Vehicle Movable in any Desired Direction on the Ground or Some Other Base」,發行於1975-04-08 
  3. ^ Improved Mecanum Wheel Design for Omni-Directional Robots (PDF). Institute of Technology and Engineering, Massey University. November 2002 [2011-09-22]. (原始內容存檔 (PDF)於2012-04-02). 
  4. ^ Podnar, Gregg. "Uranus". www.cs.cmu.edu. [2019-12-15]. (原始內容存檔於2020-02-20).