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近期社區(qū)提到多次差距，回復(fù)的社友也通常以“基礎(chǔ)”說事。不是搞重工業(yè)的，說不了鋼鐵這些大項(xiàng)目的基礎(chǔ)與差距，就以全向輪說說基礎(chǔ)，差距與超越吧。

全向輪或者麥克納姆輪，就是擱現(xiàn)在，沒有玩過的人也會(huì)認(rèn)為那玩意很神秘，很“高大上”吧。就是到收錄學(xué)生論文的網(wǎng)站上去搜，關(guān)于這種輪子的研究論文歷年來就不少。有些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)被交叉抄襲；有些不太靠譜的結(jié)構(gòu)，用上這輪子搞一下研究，就可以寫一篇優(yōu)秀論文了。其實(shí)04年的時(shí)候，我就有校友用鋁片，鉚釘桿和電氣墊柱手工山寨出來過一款麥克納姆輪。當(dāng)時(shí)我也把玩過，那時(shí)候大家的意見是統(tǒng)一的——“不靠譜”。

06年的時(shí)候，我在學(xué)校帶比賽。有個(gè)學(xué)習(xí)成績很好的學(xué)生從米國的一個(gè)網(wǎng)站上找到全向輪，想把這種輪子用到他當(dāng)年的競賽機(jī)器人上。由于之前沒有玩過，心里確實(shí)不踏實(shí)，那玩意那么貴，萬一不靠譜我們沒法玩；由于之前沒有玩過，心里確實(shí)很癢癢，那玩意即然米國人都研究那么多年來，總有他們研究的道理吧。糾結(jié)之后還是決定買，就熬到凌晨2點(diǎn)多，從俄亥俄州的一個(gè)專門開發(fā)這個(gè)的公司訂貨。經(jīng)過兩個(gè)月的漫長等待，四對(duì)4寸塑料輪轂全向輪終于到貨。

由于控制能力限制，最初輪子被安裝在人工操控的小車上。試驗(yàn)之后，很快發(fā)現(xiàn)諸多問題。比如跑不了直線，比如車體發(fā)飄，比如振動(dòng)過大，比如控制參數(shù)不穩(wěn)定等等……沒兩個(gè)月，我們最終拍掉了這個(gè)方案。

09年的時(shí)候，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的方案用了這種輪子，完敗！方案玩得那么糟糕，以至于對(duì)戰(zhàn)前夜，太原工學(xué)院把他們當(dāng)作自己成功出名的“一碟菜，就看怎么吃了”。于此同時(shí)，當(dāng)屆的電子科大也部分采用了全向輪，效果卻非常搶眼。我仔細(xì)觀察了兩家985的輪子，結(jié)合回去百度到的圖片，山寨了3對(duì)，給實(shí)驗(yàn)室做小車玩了。

又后來，新一屆的主題下來，有一個(gè)機(jī)構(gòu)水平左右偏動(dòng)作。對(duì)于這個(gè)動(dòng)作，如果我們直觀去想，那必然是導(dǎo)軌左右排布，電機(jī)驅(qū)動(dòng)或者氣缸推動(dòng)就是了。隨著討論的深入，我們的指導(dǎo)老師發(fā)現(xiàn)和對(duì)方對(duì)抗的可能性很大。用導(dǎo)軌電機(jī)氣缸等，都需要在高位添加重量，重心高了和別人對(duì)撞或者對(duì)擠，是要摔跤了。最后方案聚焦到底盤的移動(dòng)，而這，恰恰是全向輪的用武之地。

我們于是翻出06年買回來的輪子，這幾千美金買回來的輪子，除了前兩年有碩士論文那這個(gè)做研究取得優(yōu)秀論文外，就躺廢料堆里睡覺了。于是拿出來“發(fā)揮余熱”，但以前那些問題，依然存在。于是大伙又把我之前做的照葫蘆畫瓢，象征性地改進(jìn)改進(jìn)，也用上了。

那玩意畢竟比人家的重3倍，車體發(fā)飄的問題沒有了，偶爾也能跑直線了，但振動(dòng)更厲害！當(dāng)時(shí)就有人提出，“咱們剛起步，基礎(chǔ)薄，還是先引進(jìn)吧……”

于是精挑細(xì)選，花了更多錢，又從俄亥俄那個(gè)公司的臺(tái)灣代理那里買了4對(duì)輪子回來。等待月余，收到貌似更高端大氣上檔次的貨物。剛開始用著，很爽。但很快問題就逐漸暴露出來，比如打滑越來越嚴(yán)重，比如莫名其妙的失控。

這些問題只能減速控制來將就使用。向來倡導(dǎo)“要講究，不要將就”的指導(dǎo)老師，鼓勵(lì)我們，既然我們的目標(biāo)是亞太冠軍，那我們用的輪子也應(yīng)該是亞洲太平洋地區(qū)最一流的。于是我們要為徹底解決這些外購輪子的弊病做研究，更重要的，可以減少開支，保證后勤供應(yīng)穩(wěn)定。

當(dāng)時(shí)的輪系布置，我們都是從網(wǎng)上查論文看到的，論文五花八門，真相只有一個(gè)。4輪90度布置的直接被我們拍掉。理由是一，過定位；二，過重；三，占空間。論文里說得比較多的，是3輪60度布置和3輪120度布置。我們簡單做了試驗(yàn)，120度布置簡直就扯淡，根本無法控制自己去旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)。那么多年那么多論文都鼓吹的結(jié)構(gòu)啊……

實(shí)際制作中，試過“I_I”形布置的輪系，這種輪系直沖爆發(fā)力不錯(cuò)，就是水平偏移不給力，最后舍棄。結(jié)合之前見過國內(nèi)其他學(xué)校的“I—I”形雙車布置，我們也算走出論文教條的首先吃螃蟹的人們了。

用上全向輪之后，原先的陀螺儀+從動(dòng)輪碼盤方案就不再適用，因?yàn)檐圀w可能朝任意方向隨意走動(dòng)。聽一個(gè)電氣大牛的建議，我設(shè)計(jì)了一個(gè)極坐標(biāo)跟蹤從動(dòng)輪碼盤，他說這是最有前途的方案。當(dāng)時(shí)甚至用上了滑環(huán)技術(shù)，自制了小滑環(huán)。但這項(xiàng)技術(shù)最終也被拍掉，機(jī)械方面那根軸容易被別斷；電控方面由于行走過程中變數(shù)太多，采樣頻率不好確定，過高把微擾當(dāng)主流，過低往往沖出去。如果有時(shí)間，也許這個(gè)“最有前途”的方案，可以在碩士論文里做一個(gè)課題研究。但時(shí)間緊迫，后來還是用了兩組小全向輪做從動(dòng)輪，組建XY坐標(biāo)，配合陀螺儀導(dǎo)航。

圓周小輪子繞著小軸轉(zhuǎn)小軸固定好呢，還是小輪子和小軸固定，小軸去轉(zhuǎn)。分析起來，兩個(gè)各有利弊，后來發(fā)現(xiàn)輪--軸空套容易進(jìn)灰塵，容易偏，容易卡，轉(zhuǎn)向使用軸--座空套方案。軸--座空套方案，很快也發(fā)現(xiàn)間隙漸漸增大的問題。因?yàn)檩喿邮蔷€切割制作的，加工面為電蝕面，受不了長久的沖擊擠壓。后來改為數(shù)控機(jī)加鋁，再后來改為亞克力激光切，最后改為機(jī)加碳纖板。

小輪子用什么材料做？丁腈橡膠？天然橡膠？硅膠？聚氨酯？硬度多少？那時(shí)候?qū)W校給力，我們每個(gè)各做幾百個(gè)回來試，了解各種輪子的特性，甚至最佳參數(shù)使用壽命。這期間也有外校過來參觀交流，偷拍幾張嘛，就能知道怎么設(shè)計(jì)。但用什么硬度什么材料的，就不知道了。

那時(shí)候講究追求完美，走極端，經(jīng)過長期測試，試驗(yàn)場地上留下長長的橡膠摩擦痕跡；也因?yàn)檫@種測試，我們已經(jīng)不滿足于正常使用。有人總結(jié)出來，新輪子用酒精擦拭后晾干，綜合參數(shù)是最NB的。所以后來上場前就會(huì)一堆人拿著酒精瓶子忙活，最后附上保鮮膜，賽前拆下。

那年下來，真正玩轉(zhuǎn)的幾個(gè)人都知道全向輪什么回事了，原來的神秘感蕩然無存。俄亥俄那家公司的輪子顯然早就不能滿足我們的需求。

好玩的是，后來我把淘汰下來的輪子放到淘寶上，居然有人上來就打價(jià)格戰(zhàn)。還有一個(gè)估計(jì)從我們那邊山寨過去形狀的哥們，居然拿著自制的各種輪子到現(xiàn)場去賣。看著他們那線切割加工并表面陽極化得很好看的本體，確實(shí)很美觀；看著那鍵槽，都不用計(jì)算，我們都知道那玩意勉強(qiáng)能玩，但要玩到極端的狀況，呵呵……

遺憾的是前些日子有學(xué)弟再次以探索神秘的語氣和心態(tài)問，怎么玩全向輪？其實(shí)，實(shí)驗(yàn)室電腦里很多玩過的畢業(yè)論文里都有……

所謂基礎(chǔ)，就是曾經(jīng)有人想到了，并且玩過，并且留下了文檔；所謂差距，就是別人玩了，自己沒玩過或者沒有往最極端完美的方向努力，對(duì)那玩意“不明覺厲”；所謂超越，就是用到了市面上貌似很牛的A貨都不夠用，得自己開發(fā)且自己能夠有所心得吧。

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