实现高精度的圆柱工件自转和直线移动同步运动是工业现场的一项难点,目前许多应用为实现圆柱工件的同步旋转进给运动多采用螺旋进给、蜗轮蜗杆及丝杆螺母等方式,其存在着工作效率低、运动控制精度差、易产生磨损等弊端。本文提出了一种利用Mecanum轮原理的新型旋转进给机构克服了上述方式缺点,并可改变圆柱工件旋转进给速度比。文中主要研究此旋转进给机构的几何模型、运动特性、动力学模型及机构的运动控制方案。课题中利用Mecanum轮的旋转进给机构具有两种结构布局,分别为“轮—工件轴线平行”式及“轮—工件轴线正交”式。通过分析两种布局下Mecanum轮的接触条件,利用一种空间几何求解方法建立了正交布局机构改进Mecanum轮的几何模型,并给出了机构Mecanum轮的设计参数选取方法及辊子布局改进方法。文中对旋转进给机构的运动特性分析主要分为四部分内容。通过空间向量求解法对旋转进给机构左旋及右旋Mecanum轮的运动方程进行推导,进而完成机构逆运动学模型的建模。且利用Moore-Penrose广义逆求解法推导出旋转进给机构正运动学模型。参考全方位移动平台的运动模式,对旋转进给机构自由度进行了计算并分析了圆柱工件可实现的运动模式。同时基于结构设计方案建立虚拟样机,使用ADAMS软件对模型进行运动学仿真,验证了旋转进给机构运动学模型的正确性。对于旋转进给机构的动力学,以Newton-Euler方程为理论基础分析了负载情况下旋转进给机构Mecanum轮与圆柱工件间的受力情况,并给出了Newton-Euler形式的圆柱工件动力学方程。鉴于工件与驱动轮间复杂的受力情况,在机构运动学模型的基础上,采用Lagrange方法推导了旋转进给机构整体的动力学模型。基于旋转进给机构的运动学模型及整体动力学模型,为旋转进给机构设计了一套基于模糊PID速度补偿器的多电机偏差耦合控制算法。此算法对于每个Mecanum轮分别采用增量式PID进行控制,但速度偏差信号相互影响各轮的速度调节,采用模糊自适应PID控制作为速度补偿器的内部算法,有效降低电机同步误差,以实现旋转进给机构4个驱动轮的同步控制。