Calibration of Motors for a Mecanum Platform

Creative Commons License

Sarıoğlu B. B., Özaslan T.

IEEE Signal Processing and Communications Applications, İstanbul, Turkey, 25 - 28 June 2025, (Full Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Doi Number: 10.1109/siu66497.2025.11112124
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Ankara Yıldırım Beyazıt University Affiliated: Yes

Abstract

Mecanum mobile platforms offer high maneuverability in confined spaces, making them widely used in industrial automation as well as educational and research applications. However, their over-actuated nature necessitates precise motor synchronization to prevent slippage and ensure accurate motion execution. In this study, as a significant step in the development of our custom-designed and manufactured four-wheeled mecanum platform, we present a control method to effectively control the brushed DC motors used in the system. The platform incorporates four easily accessible brushed DC motors, each exhibiting unique characteristics (heterogeneous motor structure). Each motor undergoes individual calibration to determine its dead regions, and a PWM-RPM mapping is established. Encoder data is processed to estimate wheel speed, and a cascaded control architecture is implemented. Additionally, the proposed approach ensures robust performance by dynamically adjusting control gains as battery voltage decreases. The developed controllers have been validated through experiments on the real system.

Mekanum tekerlekli mobil platformlar, dar alanlarda yüksek manevra kabiliyeti sunarak endüstriyel otomasyonun yanı sıra robotik e ̆gitim ve ara ̧stırma amaçları için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, fazla tahrikli (over-actuated) yapıları nedeniyle motor senkronizasyonu kritik bir gereksinimdir. Bu çalı ̧smada, kendi tasarım ve üretimimiz olan dört tekerlekli bir mekanum platformunun geli ̧stirilmesi sürecinde önemli bir adım olarak, platformda kullanılan fırçalı DC motorların etkin çalı ̧smasını sa ̆glayan bir kontrol yöntemi sunulmaktadır. Bu platformda her biri kolay temin edilebilen fırçalı DC motorlardan seçilmi ̧s dört motor bulunmaktadır ve bu motorların bireysel karakteristikleri farklılık gösterebilmektedir. Çalı ̧smada her motorun bireysel kalibrasyonu yapılarak ölü bölgeleri (dead region) belirlenmi ̧s ve PWM-RPM e ̧slemesi olu ̧sturulmu ̧stur. Enkoder verileri ile hız kestirimi yapılmı ̧s ve iç içe geçmi ̧s (cascaded) bir kontrol yapısı uygulanmı ̧stır. Ayrıca, önerilen yöntem, pil gerilimi azaldıkça kontrolcü kazançlarını otomatik ölçekleyerek gürbüz bir performans sergilemektedir. Geli ̧stirilen kontrolcüler, gerçek sistem üzerinde yapılan deneylerle do ̆grulanmı ̧stır.