• 关键词： 麦克纳姆 全向车 控制平台
• 摘要：麦克纳姆全向车移动平台采用4个麦克纳姆轮独立驱动，通过轮子之间的转速和转向的组合，可以以任意姿态（直行、横行、360度任意方向斜行、原地旋转、各种连续曲线等）在二维平面内移动，运动灵活、平稳。可以实现精准的速度控制和位置控制。

MOTEC麦克纳姆全向车控制平台

1.系统功能介绍

　　麦克纳姆全向车移动平台采用4个麦克纳姆轮独立驱动，通过轮子之间的转速和转向的组合，可以以任意姿态（直行、横行、360度任意方向斜行、原地旋转、各种连续曲线等）在二维平面内移动，运动灵活、平稳。可以实现精准的速度控制和位置控制。

　　麦克纳姆全向车移动平台分为重载搬运平台、精确装配平台、检修平台、智能移动平台等，用于各种生产线上的自动搬运、精确装配等工作。其主要特点有：

- 运动灵活：采用多个麦克纳姆轮的联动控制技术，实现平台360度全向移动以及原地旋转等动作；

- 控制精准：可采用遥控、自动导航等方式，实现对装备的运动速度和移动位置进行精准控制；

- 智能化：可选配多种定位及导航方式，从而实现AGV的自主运行功能。用户可根据自身需求选用电磁、光电、手动操纵杆操作、无线操作等操作方式。结合超声、激光障碍物检测技术的应用，实现沿预定路线自动运送物料、自主定位数字化辅助装配等功能，安全可靠。

2. 驱动/控制系统构架

2.1系统构架

　　基于MOTEC所提供的内置麦克纳姆全向车控制算法的控制器和MOTEC智能型驱动器，可以搭建灵活自如的全向车系统，如图1所示。MOTEC麦克纳姆全向车控制系统集成了麦克纳姆全向车运动算法、电机运动控制轨迹规划算法、通讯命令处理、I/O口（包括超声和红外传感器）、方位传感器、陀螺仪等接口。操作方式有手操器、PC操作、磁条导航、光电导航、自动导航等。用户也可以利用无线模块建立操作器和麦克纳姆全向车控制系统之间进行连接，从而实现全向车在360度任意角度的速度运动、位置运动、原地转向等动作的控制。

图1. MOTEC方案一：全套解决方案

用户可以选择如图1所示的全套控制和驱动的系统方案，也可以利用MOTEC智能型驱动器和自己的控制器构建控制系统。控制器和驱动器之间的连接方式可以选择有线连接或无线连接，分别如图2和图3所示。

图2. MOTEC方案二：驱动传动解决方案

驱动器通过电缆连接到用户的控制系统。

有线连接：

- RS232/RS485/CAN总线；

- 模拟量信号；

- 脉冲信号；

- PWM占空比信号；

图3. MOTEC方案三：无线控制解决方案

驱动器通过无线模块连接到用户的控制系统。

无线连接：

- RS232/RS485/CAN总线；

- 无线信号可以采用Zigbee、Wifi等；

2.2电机及驱动系统选择

　　关于控制系统，用户可以根据需要选择自己的控制器或者是MOTEC的控制器。另外，用户也可以根据麦克纳姆全向车的用途、使用场所、负载重量、运动速度、运动精度等要求选择不同种类的电机和驱动器。MOTEC能提供全方位的驱动器解决方案，如下：

步进驱动系统：

- 分为2相步进和3相步进驱动系统。主要适合于对成本比较敏感，而且对车辆的过载、加速度和速度要求不高的场合。MOTEC可以提供12VDC到80VDC的智能型和标准型驱动器。

空心杯驱动系统：

- 空心杯电机和驱动器具有体积小、效率高、噪声小、响应快的特点，适合于超小型车的应用。MOTEC能提供12VDC到48VDC的空心杯电机和智能型驱动系统。

低压直流驱动系统：

- 直流伺服系统具有较宽的直流工作电压，电机和驱动器的选择范围较宽，而且具有过载能力好，噪声小等特点。MOTEC能提供12VDC到180VDC的直流电机和驱动器，额定电流可达150Amps。

交流伺服系统：

- 交流伺服系统供电方式为220VAC或380VAC。由于供电方式的不便，所以我们不推荐该方案。但如果客户需要，MOTEC有全系列的智能型交流驱动器供用户选择。

MOTEC所有的智能型驱动器都支持RS232/RS485/CAN总线的通讯方式，并支持模拟量控制模式和脉冲控制模式，能用于精确的位置、速度和电流控制。

2.3支持的功能

　　MOTEC麦克纳姆全向车控制系统支持的主要功能如下：

- 360度全向运动（运动方式可以是位置控制也可以是速度控制）；

- 车辆原地360度正反向转向；

- 无论是位置控制模式还是速度控制模式，车辆可以在行进过程中随时改变进行的目的位置和运动速度；

- 集成超声和红外等接口，轻松实现防碰撞功能；

- 集成多种保护报警功能，如过流、过压、速度超差、位置超差、温度过高等；

- 集成并可定制各种导航功能；

2.4运动指令

　　用户通过标准指令的发送即可实现对麦克纳姆车各种运动的控制，系统软件中具有前进、后退、转向、停止、急停等各类丰富的指令。指令格式如下表所示(以下为典型指令举例，更详细的指令请和MOTEC的技术人员联系)：

3. 系统定制及服务

　　由于用户的需求通常是千变万化的，所以MOTEC除了提供标准的解决方案之外，还为用户提供定制化解决方案。定制方案包括机械平台的定制、驱动控制系统的定制以及运动控制及导航算法的控制方案。

3.1机械平台定制

　　我们具有一支经验丰富的机械设计团队，可根据客户的运动控制要求，为客户提供几十公斤到50吨的机械运动平台。

3.2 驱控系统定制

　　由于驱动、控制等均为我公司自主研发，所以我们可以根据客户的特殊需求，定制符合客户的电机、驱动器、控制系统等。