如何轮子实现纵向转成横向

只需要将对角线上的两个轮子向同一方向转动，另一对角线的轮子向相反方向转动，就可以实现车辆横移。此时标出的就是所有车轮产生的摩擦力方向，也就是推力方向。让我们来仔细看一下这些力的合力变成了什么。可以看到，此时四个方向的摩擦力叠加起来，就形成了一个指向X轴的合力，而作用在Y轴上的分量则被抵消了，形成了一个完美的横移运动。

       如果改成所有的轮子都朝同一方向转动，很明显就形成了一个指向Y轴的方向，X轴的分量被抵消了，车辆就可以向前前进。那我们只让对角线的一对轮子转动，会发生什么呢？这时合力将顺畅的是车辆向对角线方向移动，那麦克纳姆轮怎样让车辆原地360度旋转呢？只需将左侧的两个轮子向同一方向旋转，右侧的两个轮子向另一个方向旋转即可，此时的轮胎受力方向是这样的，所有力的X轴和Y轴的分量都抵消了，车辆不会形成任何直线平移。但这些力的合力形成了一个全新的扭距，使车辆围绕中心旋转起来了。

       麦克纳姆轮并不是只有这几种形式方式，如果改变不同车轮的速度组合，还会产生许多更有趣的旋转运动。那有同学肯定会问，这么灵活的轮子，汽车为什么不使用呢？

       麦克纳姆轮仅适合部分低速路面平整、空间狭小，对全项运动能力要求极高的场景，例如超市内的货物搬运、航母甲板调度等。每个轮毂都需要独立驱动，如果普通汽车也装配的话，综合下来实在是成本太高了。

在竞赛机器人和特殊工种机器人中，全向移动经常是一个必需的功能。「全向移动」意味着可以在平面内做出任意方向平移同时自转的动作。为了实现全向移动，一般机器人会使用「全向轮」（Omni Wheel）或「麦克纳姆轮」（Mecanum Wheel）这两种特殊轮子。

全向轮与麦克纳姆轮的共同点在于他们都由两大部分组成：轮毂和辊子（roller）。轮毂是整个轮子的主体支架，辊子则是安装在轮毂上的鼓状物。全向轮的轮毂轴与辊子转轴相互垂直，而麦克纳姆轮的轮毂轴与辊子转轴呈 45° 角。理论上，这个夹角可以是任意值，根据不同的夹角可以制作出不同的轮子，但最常用的还是这两种。

全向轮与麦克纳姆轮（以下简称「麦轮」）在结构、力学特性、运动学特性上都有差异，其本质原因是轮毂轴与辊子转轴的角度不同。经过分析，二者的运动学和力学特性区别可以通过上面表格来体现。

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