全方位轮是全方位移动机器人移动的基础。分析了Meeanum轮的结构，采用切面与投影的方法计算出了辊子轮廓线的参数方程。采用SolidWorksAPI和VC＋＋软件进行二次开发，论述了开发过程，快速生成辊子轮廓线，并最终实现参数化实体建模。参数化建模使得全方位轮的结构设计快速、简便并且通用，为今后的运动学仿真分析奠定了基础。

针对目前Mecanum轮设计的近似方法无法一次性确定辊子设计参数的问题,通过解析麦克纳姆轮棍子的工作原理,建立一种R-N辊子空间轨迹参数设计方法求解轮子的理论参数方程;并运用该方法实现直径为500mm的Mecanum轮模型设计。首先通过讨论辊子个数的设计对辊子设计参数的影响,在给定半径的轮子设计中得出辊子数为8个时辊子具有最大临界半径。然后通过传统椭圆弧近似建模方法与提出的方法建立两种模型,进一步提取出轮子包络线与理论圆周的误差值进行对比分析,实验验证表明Mecanum轮结构特征参数建模方法建模精度优于传统近似建模方法,500mm直径的实例模型建模精度达到0.055%,解决了Mecanum轮设计时辊子个数设置与辊子参数一次性确定的问题,有助于提高轮子的设计效率和可靠性。

针对Mecanum轮型扫地机器人在车轮打滑和重心偏移等不确定非线性因素影响下的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于修正动力学模型的轨迹跟踪控制方法。首先,对机器人进行了运动学与动力学分析。然后,根据外界干扰及参数估计的不确定性对动力学模型进行了修正,设计了双环积分滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性。最后,在不同扰动作用下,以圆为参考轨迹进行跟踪仿真,结果表明：该控制系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性,避免了因不确定性参数估计带来的建模误差,为扫地机器人在实际轨迹跟踪控制运用中奠定了理论基础。

为了提高全向移动操作臂的控制精度,建立其运动学模型与动力学模型。首先,根据Mecanum轮的特性建立全向移动平台运动学模型,根据DH法则推导5自由度操作臂的运动学方程,并将操作臂基坐标与移动平台质心合而为一,推导出统一运动学方程;然后,在统一运动学模型的基础上,运用第二类拉格朗日方程,考虑移动平台和操作臂之间的耦合关系,考虑能量耗散问题,建立全向移动操作臂统一动力学模型;最后,依据设计搭建实验样机,并采用两种不同的转矩间接测量方法,在样机以不同运动方式情况下测量实时转矩,将之与由动力学方程算得的转矩计算值对比。结果表明,所建动力学模型正确可靠,为以后的运动控制提供了理论基础。

Mecanum轮作为一种全方位行走轮在多领域广泛应用,针对Mecanum运动系统受限于平整光滑路面,提出一种拓展到类“V”形路面行走的新型变锥角Mecanum轮,该轮每个滚子分别对应安装于阵列球面四杆机构上,其周向阵列球面四杆机构具有公共输入轴,以同步驱动安装于连杆上对应的Mecanum轮滚子,实现滚子轴线偏置角变化,达到Mecanum轮锥角变化,增加Mecanum轮运动系统对“V”形地面行走适应性;通过建立球面四杆机构运动学模型,求解出球面四杆机构的输入输出方程,得到公共轴输入转动角度与滚子偏置角间映射关系;基于包络原理近似求得Meca num轮可控锥角所对应的路面坡度。

基于全向叉车研制,介绍了全向叉车运动原理,分析了样车噪声源及噪声产生原因,研究提出了油箱结构调整、液压泵流体脉动控制、结构声隔振、Mecanum轮调整等隔振降噪措施并完成验证,有效控制了全向叉车振动与噪声。