? ? ? ?全向底盤具備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。常見的全向底盤主要有2種：使用麥克納姆輪構(gòu)建的全向底盤、使用連續(xù)切換輪（福來輪）構(gòu)建的全向底盤。

? ? ? ?在機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展的今天，機(jī)器人的移動(dòng)技術(shù)也是不斷發(fā)展的，輪式移動(dòng)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛和最可靠的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。相對于目前已有的其它移動(dòng)系統(tǒng)形式（如履帶式、蛇形式、跳躍式和復(fù)合式等）而言，輪式移動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)效率較高、承載能力較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)形式豐富、驅(qū)動(dòng)控制相對簡單、運(yùn)動(dòng)方式機(jī)動(dòng)靈活、行進(jìn)速度相對較高，適用于物流倉儲(chǔ)行業(yè)（叉車）、工程車、清洗機(jī)器人、星球探測車、服務(wù)機(jī)器人等。移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性是各種功能的基礎(chǔ)，目前移動(dòng)機(jī)器人多采用全向輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)全向移動(dòng)，一般機(jī)器人會(huì)使用連續(xù)切換輪或麥克納姆輪這兩種特殊輪子。

? ? ? ?連續(xù)切換輪與麥克納姆輪的共同點(diǎn)在于他們都由兩大部分組成：輪轂和輥?zhàn)?。輪轂是整個(gè)輪子的主體支架，輥?zhàn)觿t是安裝在輪轂上的鼓狀物。連續(xù)切換輪的輪轂軸與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸相互垂直，而麥克納姆輪的輪轂軸與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸呈 45° 角。連續(xù)切換輪與麥克納姆輪在結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性上都有差異，其本質(zhì)原因是輪轂軸與輥?zhàn)愚D(zhuǎn)軸的角度不同。

? ? ? ?因?yàn)辂溈思{姆輪相對于連續(xù)切換輪最大的區(qū)別是它的輪輥安裝不是90°而是呈45°，因此一些以麥克納姆輪為底盤的運(yùn)動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)橫移、前行、旋轉(zhuǎn)、斜行及其組合運(yùn)動(dòng)方式。麥克納姆輪全向底盤的典型分布方式為H型分布。

? ? ? ?連續(xù)切換輪的典型分布方式主要分為三角形分布和十字形分布。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，連續(xù)切換輪全向底盤按輪數(shù)以及結(jié)構(gòu)不同可分為：三輪全向底盤、四輪全向底盤、六輪全向底盤。

? ? ? ?今天我們來介紹一下十字形分布的連續(xù)切換輪（福來輪）全向底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制。

一、全向底盤機(jī)械系統(tǒng)

? ? ? ?該項(xiàng)目利用探索者平臺(tái)制作。這里以福來輪全向底盤機(jī)器人為例。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用精度較高的42步進(jìn)電機(jī)；執(zhí)行末端為伺服電機(jī)。通過四個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的相互配合，四個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)將圓周轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。

二、全向底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)示例

? ? ? ?全向福來輪底盤的一個(gè)特點(diǎn)是可以靈活的全向移動(dòng)，四輪全向輪的全向移動(dòng)需要四個(gè)輪的相互配合，運(yùn)動(dòng)方向和各個(gè)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系如下圖所示（箭頭方向表示輪或車的運(yùn)動(dòng)方向）：

? ? ? ?多邊形繪制算法：

? ? ? ?正六邊形和其它多邊形有一個(gè)相同的條件-每個(gè)頂角角度一致 ，并且所有的多邊形外角=360/n（n 為邊數(shù)），這樣的話兩條相鄰邊的角度是一致的，所以在這里我們采用了一種算法：? ? ??

? ? ? ?該算法的思路是：先以多邊形的一個(gè)頂點(diǎn) A 創(chuàng)建直角坐標(biāo)系，然后確定相鄰一條邊上另一個(gè)頂點(diǎn) B 的坐標(biāo)，利用插補(bǔ)法完成一條邊的繪制，然后再以頂點(diǎn) B 為原點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)直角坐標(biāo)系，繼續(xù)繪制下一條邊，重復(fù)上面的流程，完成多邊形繪制，通過這種方法，我們只需要知道多邊形的邊長和邊數(shù)就可以完成任意正多邊形的繪制。

? ? ? ?多邊形計(jì)算公式：

? ? ? ?n—為循環(huán)中繪制的第幾條邊為 0~（m-1）變量值

? ? ? ?m—總邊數(shù)

? ? ? ?L—邊長

? ? ? ?備注：坐標(biāo)系原點(diǎn)為上一筆最終點(diǎn)，坐標(biāo)系方向不變。

三、全向底盤的結(jié)構(gòu)

? ? ? ?全向福來輪由主輪和副輪組成，主輪和副輪成垂直分布。

? ? ? ?全向底盤采用十字形分布的福來輪作為執(zhí)行輪時(shí)，每個(gè)輪在斜 45°方向安裝，如下所示：

一、主要使用的電子硬件

? ? ? ?Basra控制板、BigFish擴(kuò)展板、SH-ST擴(kuò)展板。

二、電路連接

? ? ? ?① 硬件連接-電子元件

? ? ? ?② 電路連接

? ? ? ?按下圖進(jìn)行電路連接，?我們先對機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行編號(hào)（見下圖）：

? ? ? ?接下來把步進(jìn)電機(jī)線與擴(kuò)展板進(jìn)行連接（見下圖）：

一、程序編寫

? ? ? ?編寫程序并實(shí)現(xiàn)功能，下面給大家提供一個(gè)福來輪全向底盤機(jī)器人繪制正多邊形的參考例程，將其燒錄至主控板中。

二、效果演示

? ? ? ?福來輪全向移動(dòng)底盤機(jī)器人除了可以繪制正多邊形，還可以實(shí)現(xiàn)寫字、繪制圖形、繪制特定曲線等功能。【詳細(xì)的程序源碼可加QQ交流群：221964861進(jìn)行獲取】