Mecanum轮从结构上看，最大的特点在于，轮子的周围均匀分布了一周的小辊子，小辊子的轴线与轮子的轴线成一定的角度，而辊子的外轮廓线组成一个圆，以保证机器人平稳运动。图2-1（a）所示为中间支撑形式的Mecanum轮。全方位机器人移动时，Mecanum轮上具有两种运动：轮子整体绕轮子轴线的主动转动、小辊子绕辊子轴线的被动转动。图2-1（b）为典型的四Mecanum轮全方位移动机器人，它是由4个中间支撑形式的Mecanum轮和一个车架所构成。4个轮子按照如图所示的组合方式安装在车架上，每个轮子均由一个电机控制，通过控制4个轮子的转速和旋转方向即可实现机器人任意方向的移动。
图2-1 （a） 中间支撑形式的Mecanum轮
图2-1 （b） 全方位移动机器人(www.xing528.com)
图2-2为由4个主动Mecanum轮组成的全方位移动机器人底座的运动原理和受力分析图。其中Fr为轮子滚动时小辊子受到的沿其轴向的摩擦力；Fa为轮子滚动时小辊子受到的摩擦力在车轮轴向的分力；Fω为轮子滚动时小辊子受到的摩擦力在车轮切向的分力；ω为各轮转动的角速度。
图2-2中分析了四种典型运动状况下机器人的运动原理和受力。如图所示，控制各车轮的转速和方向，可得到不同的机器人运动状态。图2-2（a）中，4个车轮同向、同速度旋转，由于前后两轴上车轮产生的Fa大小相同、方向相反且作用在同一条直线上，因此相互抵消；整个机器人受到的合力方向一致，机器人整体纵向向上移动。图2-2（b）中，前后两轴上的车轮的旋向相反、转速相同，左右两侧两对车轮所产生的Fω大小相同、方向相反，车体受到的合力方向向右，机器人整体横向向右移动。图2-2（c）中，一对角线上的2个轮子同向、同速旋转，为主动轮；另外一对角线上的2个轮子为从动轮；2个主动轮的Fr驱动车子斜向右下移动。图2-2（d），4个车轮按图中旋向同速旋转，轮子所受到的地面力系，形成绕机器人中心的转矩，所以机器人原地旋转。
在进行Mecanum轮移动机器人动力配置和车体强度计算时，一般需进行受力分析。假设机器人整体所受的驱动力为4Ft，纵向移动和横向移动时，4个电机均提供动力，每个电机的驱动力为机器人整体所受阻力的1/4，即各轮的Fω=Fa=Ft；斜向移动时只有2个轮子为主动轮，另外2个为从动轮，Fr=2Ft，即
；原地旋转时Fr=Ft，即
所以，当机器人斜向移动时，电机需要提供的动力最大，此时主动轮受到地面的主动摩擦力最大。
图2-2 运动原理与受力分析图
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