為啥麥克納姆輪發明至今已有50年，卻依然沒有應用在乘用車上？_風聞
工业科技控-工业科技控官方账号-工业科技方面的知识科普，力求公正、客观，不偏不倚02-03 08:14
麥克納姆輪是瑞典麥克納姆公司在1973年發明的產品，由輪轂和很多斜着安裝的紡錘形輥棒組成，輥棒的軸線與輪轂軸線的夾角成45度。
4個輪轂旁邊都有一台電機，通過電機輸出動力就可以讓輪轂轉動起來。
我們把4個車輪分為ABCD，大家仔細看一下，A輪和C輪的輥棒都是沿着輪轂軸線方向呈45度轉動。B輪和D輪的輥棒都是沿着輪轂軸線方向呈135度轉動。也就是説，左旋輪A輪和C輪、右旋輪B輪和D輪互為鏡像關係。同理，左側輪AD和右側輪BC互為對稱關係。那有些朋友就有疑問了，為什麼要這麼設計呢？
我們來簡單分析一下，當麥輪向前轉動時，輥棒會與地面產生摩擦力。這時候輥棒勢必會受到一個向後運動的力，所以輥棒摩擦力的方向為麥輪前進方向，我們把它標註為F摩。
然後我們把這個F摩分解為兩個力，分別為垂直於輥棒軸線的分力F1和平行於輥棒軸線的分力F2。由於輥棒是被動輪，所以F1是滾動摩擦力。滾動摩擦力會全部用於驅動輥棒飛速轉動，但麥輪本身並不會有絲毫的前進或後退。
這就好像是滾子軸承，外圈固定，內圈瘋狂轉動，由於外圈被滾子轉動給抵消掉了，所以自身並不會運動。所以我們的滾動摩擦力F1並不會驅動麥輪前進，而是被輥棒自轉給浪費掉了。
我們再來分析一下F2，F2也會迫使輥棒運動，但它是主動運動，所以F2是靜摩擦力，由靜摩擦力驅動麥輪的整體運動。也就是説，麥輪的整體運動單獨由輥棒軸線方向的靜摩擦力來承擔。
理解這一點之後，接下來我們只需要把這個45度的靜摩擦力，分解為橫向和縱向兩個分力。為什麼要分解呢？接下來你就知道了。
當四個輪子都向前轉動時，大家可以看一下4個輪子的分解力，A輪和B輪在X方向上的分解力X1、X2，都是向外的力，所以X1和X2可以相互抵消。
C輪和D輪在X方向上的分解力為X3、X4，都是向內的力，所以X3和X4可以相互抵消。這樣ABCD輪就只剩下Y方向的分力Y1、Y2、Y3、Y4了，這四個向後的靜摩擦分力合起來，就可以推動麥輪前進了。
如果想讓麥輪向左橫向平移，只需要將AC輪正轉，BD輪反轉。
畫一下4個輪子的分解力可知，向前方的Y1Y3和向後方的Y2Y4分力會相互抵消。只剩下X方向4個向右的靜摩擦分力X1X2X3X4，這四個向右的靜摩擦分力合起來，就可以推動麥輪向左橫向平移了。如果AC輪反轉，BD輪正轉，那就是向右橫向平移了。
如果想讓麥輪360度原地旋轉，只需要將AD輪向同一個方向旋轉，BC輪向相反方向旋轉。
按照前面的方法，大家可以自己畫一下4個輪子的分解力，最終是4個輪子在X軸和Y軸方向的分力全都相互抵消了，麥輪不會移動，只會做原地轉向運動。只要大家把我講的輥棒分解力搞明白了，那麥輪運作原理也就能理解到位了。
麥輪的優點頗多，既能實現零回轉半徑、側移、以及全⽅位⽆死⾓任意漂移。又能滿⾜對狹⼩空間⼤型物件的轉運、對接、越障等全⽅位移動的需求。如此多的優點，發明至今已有50年了，卻依然沒有應用到乘用車上，這是為什麼呢？
聊為什麼之前，我以叉車為例，先和大家聊一下橫向平移技術。很多人都誤以為，能實現橫向平移的叉車，只有麥克納姆輪，但其實大家都忽略了日本TCM叉車株式會社，在1999年開發的一款產品Acroba，能想出這個叉車的兄弟絕對是行內人。
這種叉車橫向平移的原理是利用靜壓傳動技術，把原來叉車上一個簡單又可靠堅固的後橋，變成了極複雜的多連桿、液壓、以及電控的一整套系統。
大家猜猜這個叉車最後的命運如何？4個字，銷聲匿跡，為什麼？首先是產品壽命太短、後橋結構複雜導致的故障率偏高。幹機械的都知道，越簡單的東西越可靠。再來就是成本高昂，傳動效率的下降導致油耗和使用成本的上升。理論上來説動力每經過一個齒輪都會流失1%左右，為了提升30%的平面碼垛量，Acroba幾乎增加了50%的油耗，這些油錢我重新多租個幾百平米的面積不香嗎？
所以説這個叉車最終的出貨量只有幾百台，連二代產品都沒去更新。我講這個叉車的原因，就是想告訴大家，技術上可以實現橫向平移，不代表就可以實現量產，可以量產也不不等於消費者買賬，這中間還有成本、性能、故障率等多方面和維度的考量。
放到麥克納姆輪上也是一樣的道理，麥輪的整體運動單獨由輥棒軸線方向的靜摩擦力來承擔。如果想實現橫向平移，就需要把這個45度的靜摩擦力，分解為橫向和縱向兩個分力。通過前後縱向分力的相互抵消來實現橫向平移。
首先實現原理就決定了麥輪的移動速度會比較慢。進一步説，如果在崎嶇不平的路面，可能會造成輥棒無法分解為橫向和縱向兩個分力，不能分解力就會造成行駛誤差。而且麥輪在這種崎嶇不平的路面存在較大的滾動摩擦，輥棒的磨損比普通輪胎要更嚴重，繼而帶來的是使用成本的增加，所以麥輪只適用於低速場景和比較平滑的路面。
就算滿足路面平滑的要求了，汽車乘坐的舒適性你也得考慮，麥輪轉動的時候，這些個輥棒永遠不會像輪胎那樣始終與地面接觸，這樣就會造成顛簸震動，即使通過減震器可以消除一部分震動，依然會有震動傳遞到車主身上，就像汽車行駛在搓衣板路面一樣。
所以麥輪目前大多應用在AGV上。傳統AGV結構簡單成本較低，但是其運動靈活性差，在空間受限的場合⽆法使⽤，難以實現⼯件微⼩姿態的調整。而麥輪運動靈活，微調能⼒⾼，運⾏佔⽤空間⼩。能實現零回轉半徑、側移、全⽅位⽆死⾓任意漂移。滿⾜對狹⼩空間⼤型物件轉運、對接、越障等全⽅位移動的需求。不管是在重載機械生產領域、鐵路交通、自動化智慧倉庫、大型自動化工廠、碼頭、港口、機場，甚至航天等行業都可以使用。（寫自公號：工業科技控）
