少年说‖元宝(194):神奇的麦克纳姆轮II-试玩体验

在上一篇《神奇的麦克纳姆轮》中,我已经介绍了麦轮全向移动的原理,并配了一段视频帮助大家理解。这期我们主要结合对这个麦轮模型车的试玩来讲麦轮。先复习下A轮、B轮的样子

再看看我的麦轮车

麦轮模型全向车
通过试玩麦轮模型车,我更加理解了麦轮的全向移动原理。为了更好地研究这个麦轮车,我拆下了一组AB轮,并用手尝试只向前滚动。这时,我看见A轮辊子向左前方滚动,整个车轮就向左前方运动。而B轮的辊子向右前方滚动,整个轮子也向右前方运动。如果不转动轮毂,麦轮的移动像拉杆箱一样,以辊子为轮,向斜前方移动。(如下图中:麦轮A、B轮顺、逆时针运动时的分力图
因为无论轮毂是否转动,轮子都是向斜前方移动的,所以麦轮不像普通全向轮(辊子方向与轮毂垂直)需要单独一个横向的驱动轮实现横移,只要有一个连接轮毂的电机来控制就足够了。但因为麦轮的移动中,通常要使两个方向相对、大小相同的力发生抵消,所以麦轮的动能损耗会比普通车轮高。
通过观察麦轮模型车的移动,我把四个麦轮之间全向移动时力的作用与抵消用下图表明。(如下图中:麦轮车六向移动时各轮的分力与合力

上:麦轮A、B轮顺、逆时针运动时的分力图

下:麦轮车(前、后、左、右、左转、右转)六向移动时各轮的分力与合力

另外,我又用下面这张图,表示麦轮车向各方向移动时各轮子转向。
麦轮车各方向移动时四个车轮的转向
麦克纳姆轮之所以如此吸引我,是因为它只是在一般车轮的基础上加了一些辊子,就从只能向前移动变成了全向移动。四个轮子的转向、转速的不同组合与协同决定了麦克纳姆轮的转向。这真是一种独特的机械之美。
最后,请大家看全向移动演示。

作者简介:金元宝,男,2007年10月生,六年级“求知少年”。『小小少年说』公号创建者,周五专栏小作者。自2016年3月25日起,每周一篇,纪录成长。


元宝妈的话元宝自己设计和绘制了文中的示意图,只有水彩的点儿和箭头是我为了增加可读性帮他添加的。昨晚,元宝编辑完文章后突然说:亚亚的文章越写越好了,“写得很深”。我说:儿子,你的文章也写得挺深啊。“文”“理”都有同样的思维之美。

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