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關(guān)鍵詞：
麥克納姆
全向車
控制平臺
- 摘要：麥克納姆全向車移動平臺采用4個麥克納姆輪獨立驅(qū)動，通過輪子之間的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的組合，可以以任意姿態(tài)（直行、橫行、360度任意方向斜行、原地旋轉(zhuǎn)、各種連續(xù)曲線等）在二維平面內(nèi)移動，運動靈活、平穩(wěn)。可以實現(xiàn)精準的速度控制和位置控制。
MOTEC麥克納姆全向車控制平臺
1.系統(tǒng)功能介紹
麥克納姆全向車移動平臺采用4個麥克納姆輪獨立驅(qū)動，通過輪子之間的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的組合，可以以任意姿態(tài)（直行、橫行、360度任意方向斜行、原地旋轉(zhuǎn)、各種連續(xù)曲線等）在二維平面內(nèi)移動，運動靈活、平穩(wěn)。可以實現(xiàn)精準的速度控制和位置控制。
麥克納姆全向車移動平臺分為重載搬運平臺、精確裝配平臺、檢修平臺、智能移動平臺等，用于各種生產(chǎn)線上的自動搬運、精確裝配等工作。其主要特點有：
- 運動靈活：采用多個麥克納姆輪的聯(lián)動控制技術(shù)，實現(xiàn)平臺360度全向移動以及原地旋轉(zhuǎn)等動作；
- 控制精準：可采用遙控、自動導航等方式，實現(xiàn)對裝備的運動速度和移動位置進行精準控制；
- 智能化：可選配多種定位及導航方式，從而實現(xiàn)AGV的自主運行功能。用戶可根據(jù)自身需求選用電磁、光電、手動操縱桿操作、無線操作等操作方式。結(jié)合超聲、激光障礙物檢測技術(shù)的應用，實現(xiàn)沿預定路線自動運送物料、自主定位數(shù)字化輔助裝配等功能，安全可靠。
2. 驅(qū)動/控制系統(tǒng)構(gòu)架
2.1系統(tǒng)構(gòu)架
基于MOTEC所提供的內(nèi)置麥克納姆全向車控制算法的控制器和MOTEC智能型驅(qū)動器，可以搭建靈活自如的全向車系統(tǒng)，如圖1所示。MOTEC麥克納姆全向車控制系統(tǒng)集成了麥克納姆全向車運動算法、電機運動控制軌跡規(guī)劃算法、通訊命令處理、I/O口（包括超聲和紅外傳感器）、方位傳感器、陀螺儀等接口。操作方式有手操器、PC操作、磁條導航、光電導航、自動導航等。用戶也可以利用無線模塊建立操作器和麥克納姆全向車控制系統(tǒng)之間進行連接，從而實現(xiàn)全向車在360度任意角度的速度運動、位置運動、原地轉(zhuǎn)向等動作的控制。
圖1. MOTEC方案一：全套解決方案
用戶可以選擇如圖1所示的全套控制和驅(qū)動的系統(tǒng)方案，也可以利用MOTEC智能型驅(qū)動器和自己的控制器構(gòu)建控制系統(tǒng)。控制器和驅(qū)動器之間的連接方式可以選擇有線連接或無線連接，分別如圖2和圖3所示。
圖2. MOTEC方案二：驅(qū)動傳動解決方案
驅(qū)動器通過電纜連接到用戶的控制系統(tǒng)。
有線連接：
- RS232/RS485/CAN總線；
- 模擬量信號；
- 脈沖信號；
- PWM占空比信號；
圖3. MOTEC方案三：無線控制解決方案
驅(qū)動器通過無線模塊連接到用戶的控制系統(tǒng)。
無線連接：
- RS232/RS485/CAN總線；
- 無線信號可以采用Zigbee、Wifi等；
2.2電機及驅(qū)動系統(tǒng)選擇
關(guān)于控制系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)需要選擇自己的控制器或者是MOTEC的控制器。另外，用戶也可以根據(jù)麥克納姆全向車的用途、使用場所、負載重量、運動速度、運動精度等要求選擇不同種類的電機和驅(qū)動器。MOTEC能提供全方位的驅(qū)動器解決方案，如下：
步進驅(qū)動系統(tǒng)：
- 分為2相步進和3相步進驅(qū)動系統(tǒng)。主要適合于對成本比較敏感，而且對車輛的過載、加速度和速度要求不高的場合。MOTEC可以提供12VDC到80VDC的智能型和標準型驅(qū)動器。
空心杯驅(qū)動系統(tǒng)：
- 空心杯電機和驅(qū)動器具有體積小、效率高、噪聲小、響應快的特點，適合于超小型車的應用。MOTEC能提供12VDC到48VDC的空心杯電機和智能型驅(qū)動系統(tǒng)。
低壓直流驅(qū)動系統(tǒng)：
- 直流伺服系統(tǒng)具有較寬的直流工作電壓，電機和驅(qū)動器的選擇范圍較寬，而且具有過載能力好，噪聲小等特點。MOTEC能提供12VDC到180VDC的直流電機和驅(qū)動器，額定電流可達150Amps。
交流伺服系統(tǒng)：
- 交流伺服系統(tǒng)供電方式為220VAC或380VAC。由于供電方式的不便，所以我們不推薦該方案。但如果客戶需要，MOTEC有全系列的智能型交流驅(qū)動器供用戶選擇。
MOTEC所有的智能型驅(qū)動器都支持RS232/RS485/CAN總線的通訊方式，并支持模擬量控制模式和脈沖控制模式，能用于精確的位置、速度和電流控制。
2.3支持的功能
MOTEC麥克納姆全向車控制系統(tǒng)支持的主要功能如下：
- 360度全向運動（運動方式可以是位置控制也可以是速度控制）；
- 車輛原地360度正反向轉(zhuǎn)向；
- 無論是位置控制模式還是速度控制模式，車輛可以在行進過程中隨時改變進行的目的位置和運動速度；
- 集成超聲和紅外等接口，輕松實現(xiàn)防碰撞功能；
- 集成多種保護報警功能，如過流、過壓、速度超差、位置超差、溫度過高等；
- 集成并可定制各種導航功能；
2.4運動指令
用戶通過標準指令的發(fā)送即可實現(xiàn)對麥克納姆車各種運動的控制，系統(tǒng)軟件中具有前進、后退、轉(zhuǎn)向、停止、急停等各類豐富的指令。指令格式如下表所示(以下為典型指令舉例，更詳細的指令請和MOTEC的技術(shù)人員聯(lián)系)：
序號 | 說明 | Byte1 | Byte2 | Byte3 | Byte4 | Byte5 | Byte6 | Byte7/8 |
地址 | 命令I(lǐng)D | 參數(shù)1 | 參數(shù)2 | 校驗 |
1 | 控制模式選擇 | 0xFF | 0x96 | 0x22 | 0- 速度模式 1- 位置模式 | XXXX |
2 | 位置模式 (旋轉(zhuǎn)運動) | 0xFF | 0x96 | 0x23 | 旋轉(zhuǎn)角度值 | XXXX |
3 | 位置模式 (直線運動) | 0xFF | 0xCF | 位置高位 | 位置低位 | XXXX |
4 | 開始/停止 | 0xFF | 0xCE | 0 | 0-停止 1-開始 | XXXX |
5 | 直線速度/方向 | 0xFF | 0xCD | 速度值(cm/s) | 方向（0-360度） | XXXX |
6 | 旋轉(zhuǎn)速度/方向 | 0xFF | 0xCC | 0- 逆時針 1- 順時針 | 角速度(rpm) | XXXX |
3. 系統(tǒng)定制及服務
由于用戶的需求通常是千變?nèi)f化的，所以MOTEC除了提供標準的解決方案之外，還為用戶提供定制化解決方案。定制方案包括機械平臺的定制、驅(qū)動控制系統(tǒng)的定制以及運動控制及導航算法的控制方案。
3.1機械平臺定制
我們具有一支經(jīng)驗豐富的機械設(shè)計團隊，可根據(jù)客戶的運動控制要求，為客戶提供幾十公斤到50噸的機械運動平臺。
3.2 驅(qū)控系統(tǒng)定制
由于驅(qū)動、控制等均為我公司自主研發(fā)，所以我們可以根據(jù)客戶的特殊需求，定制符合客戶的電機、驅(qū)動器、控制系統(tǒng)等。
