随着移动机器人技术的发展，全向移动技术逐渐成熟，其中使用Mecanum轮技术的全向移动设备凭借运行稳定、结构简单等优点得到广泛关注。Mecanum轮全向移动平台具备平面运动的全部三个自由度，能大大提高传统轮式设备的移动效率，特别适用于狭小作业空间。在物流、工业生产和服务业等多个领域具备极高的研究价值。本文以设计的全向移动平台为研究对象，介绍了机械结构和控制系统的设计过程，使用软件联合仿真加快了研发进度，在此基础上制作了物理样机并完成了测试。本文研究内容主要如下：
（1）对机械结构进行了研究。推导了全向移动平台的运动学模型，对机械结构存在的轮组和地面接触不充分的问题进行了优化设计，提出了一种减震机构。结合运动学结果分析了车身参数变化对运动精度的影响，以此为依据将设计的减震机构引起的运动误差保持在合理范围内。
（2）设计了模糊PID控制器用于轮组协同控制。介绍了模糊PID控制器原理，分析了平台的动力参数并进行了电机选型。在MATLAB/Simulink环境下建立了直流电机闭环控制系统，仿真验证了算法的合理性。
（3）建立了ADAMS和MATLAB联合仿真模型并进行了仿真实验。本文详细列写了联合仿真模型的建立过程，并完成了平台典型运动状态的仿真实验，最后对实验结果进行了分析。
（4）完成了物理样机机械本体制作和控制系统调试。文章描述了机械结构的特点，介绍了电气系统的总体方案，其中移动平台基于STM32高性能单片机完成轮组闭环控制和人机交互，在上位PC机开发了基于VB.NET环境的控制软件。最后通过物理样机实验对整个系统进行了性能测试。
本文结合虚拟样机仿真和实物样机试验的方法，对全向移动平台的车身结构和电控系统进行了较为深入的分析和优化，对该类型全向运动装置的大规模推广具有广泛的实用价值。
【全向移动平台关键技术】
全向移动平台是现代移动机器人技术中的一个重要分支，它通过采用特殊的Mecanum轮设计，实现了在二维平面上的全方位移动能力，包括前进、后退、侧移以及旋转等复杂动作。Mecanum轮是一种带有倾斜叶片的轮子，能够在水平和垂直方向上同时传递力，从而实现平台的全向运动。
在狭小空间内，这种平台的灵活性尤为重要。例如，在物流仓储中，全向移动平台可以快速准确地穿梭于货架之间，提高货物搬运效率；在工业生产线上，它能够精确定位，执行精细化操作；在服务业中，如清洁机器人或服务机器人，全向移动能力使得它们能在复杂环境中灵活移动。
本文的研究内容主要围绕以下几个方面：
1. **机械结构优化**：建立了全向移动平台的运动学模型，分析了平台的运动特性。针对轮组与地面接触不足的问题，设计了一种减震机构，以改善平台的行驶稳定性。通过对车身参数的调整，确保了减震机构引入的运动误差在可接受范围内，提高了运动精度。
2. **控制系统设计**：设计了模糊PID控制器来实现轮组的协同控制。模糊PID控制器结合了传统PID控制的稳定性与模糊逻辑的自适应性，能够更好地应对环境变化和系统不确定性。在MATLAB/Simulink环境下，建立了直流电机闭环控制系统，通过仿真验证了该算法的有效性和控制性能。
3. **联合仿真与实验**：利用ADAMS和MATLAB联合仿真技术，构建了平台的动态模型，模拟了平台的各种典型运动状态，并对实验结果进行了深入分析。这种仿真方法大大缩短了研发周期，降低了实际测试的风险。
4. **物理样机制作与调试**：最终，完成了物理样机的制造和控制系统调试。样机采用STM32高性能单片机进行轮组闭环控制和人机交互，同时在上位机上开发了基于VB.NET的控制软件，实现了对平台的实时监控和控制。通过物理样机实验，对整个系统的性能进行了全面测试，确保了其在实际应用中的可靠性和效率。
通过虚拟样机仿真和实物样机试验相结合的方式，本文对全向移动平台的机械结构和电控系统进行了深入的研究和优化，不仅提升了平台的性能，也为同类全向移动设备的大规模应用提供了理论基础和技术支持，具有很高的实用价值。
