メカナムホイール（mecanum wheel）

メカナムホイールの車輪を使うと、ロボット（台車）は、全方向に移動できます。真横にも移動できるのが特長です。

メカナムホイールとは、ホイールの外周に４５度傾けて小さなローラーがたくさんついた車輪です。ローラーの向きに注意して、この車輪を台車に４個取り付けて、それぞれの車輪をモータで駆動します。小さなローラーは、自由に回転できます、フリーです。
４個の車輪の回転方向を変えることで、台車は全方向に移動できます。

メカナムホイールロボットの外観

台車は、市販のメカナムホイールの台車（Yahboom社）を購入して組み立てました。４個のメカナムホイールにそれぞれモータがついています。 電気系、ソフト系を制作しました。 LiDARのセンサ（RPLIDAR S2）で全周360度の障害物をスキャンしています。モータ制御は、STマイクロ社のマイコンで、エンコーダ付のDCモータを速度制御しています。モータ駆動用アンプは、市販品（L298n）です。小型PCのIntel NUCでナビゲーション制御をしています。OSはubuntuで、ROS2（ロボットオペレーティングシステム2） Humbleを使用しています。バッテリーはLiPoの4セルです。

メカナムホイールロボットの全方向移動

この動画では、台車は、前進、後退、左横、右横、左斜め前、右斜め後ろ、右斜め前、左斜め後ろ、その場で左回転、その場で右回転の順に移動しています。

表．ロボットの移動方向と車輪の回転方向の関係（＋が前転、－が後転、0が停止）

前進	左前＋、右前＋、左後＋、右後＋
後退	左前－、右前－、左後－、右後－
左横	左前－、右前＋、左後＋、右後－
右横	左前＋、右前－、左後－、右後＋
左斜め前	左前0、右前＋、左後＋、右後0
右斜め後	左前0、右前－、左後－、右後0
右斜め前	左前＋、右前0、左後0、右後＋
左斜め後	左前－、右前0、左後0、右後－
その場で左回転	左前－、右前＋、左後－、右後＋
その場で右回転	左前＋、右前－、左後＋、右後－

メカナムホイールロボットのナビゲーション

PC画面上で、目標の位置と向きを設定すると、移動ロボットは移動を始め、目標に到着すると停止します。
あらかじめ作成しておいた地図と、LiDARのセンサー情報を用いて、移動ロボットは、自己位置を推定しています。移動する経路は、衝突しないように最短で計画されます。また、移動途中に新たな障害物が現れても、衝突を回避するように経路を修正して進みます。
全方向に移動するので、横移動や斜め移動などのおもしろい動きをしています。

参考

amazonの商品ページへのリンク
Yahboom リモートコントロールロボット フレームシャーシー マクナム アルミシャーシー Arduino対応 ラズベリーパイ Jetson Nano 学習組立キット 教育 STEM DIY(マクナムホイールシャーシM)