Колесо Mecanum - Mecanum wheel
Колесо Mecanum является всенаправленным колесо конструкции для наземного транспортного средства для перемещения в любом направлении. Его иногда называют шведским колесом или колесом Илона в честь его изобретателя Бенгта Эрланда Илона (1923-2008), который придумал эту концепцию, работая инженером в шведской компании Mecanum AB, и запатентовал ее в США в ноябре. 13, 1972 г.
Дизайн
Колесо Mecanum основано на неутомимом колесе с рядом прорезиненных внешних роликов, наклонно прикрепленных по всей окружности обода . Каждый из этих роликов обычно имеет ось вращения под углом 45 ° к плоскости колеса и под углом 45 ° к оси оси . Каждое колесо Mecanum является независимым без рулевого привода колеса со своим собственным силовым агрегатом , и когда вращающийся генерирует Движущая сила перпендикулярно к оси ролика, который может быть векторной в продольной и поперечной составляющей по отношению к транспортному средству.
Типичный дизайн Mecanum представляет собой четырехколесную конфигурацию, продемонстрированную одним из всенаправленных мобильных роботов URANUS (на фото) или инвалидной коляской с колесами Mecanum (аналогично изображенной), с чередованием левосторонних и правосторонних роликов. чьи оси в верхней части колеса параллельны диагонали в раме транспортного средства (и , следовательно , перпендикулярной к диагонали , когда на то, где в нижней части колес контактирует с землей). Таким образом, каждое колесо будет создавать тягу, примерно параллельную соответствующей диагонали рамы. Изменяя скорость вращения и направление каждого колеса, суммирование векторов силы от каждого из колес будет создавать как линейные движения, так и / или повороты транспортного средства, позволяя ему маневрировать с минимальной потребностью в пространстве . Например:
- Запуск всех четырех колес в одном направлении с одинаковой скоростью приведет к движению вперед / назад, поскольку векторы продольной силы складываются, но поперечные векторы компенсируют друг друга;
- Запуск (все с одинаковой скоростью) обоих колес с одной стороны в одном направлении, а с другой стороны в противоположном направлении, приведет к стационарному вращению транспортного средства, поскольку поперечные векторы уравновешиваются, но продольные векторы соединяются для создания крутящего момента. вокруг центральной вертикальной оси автомобиля;
- Запуск (все с одинаковой скоростью) диагональных колес в одном направлении, в то время как другие диагональные в противоположном направлении, приведет к боковому движению, так как поперечные векторы складываются, а продольные векторы сокращаются.
Сочетание дифференциальных движений колес позволяет автомобилю двигаться практически в любом направлении с любым вращением.
Использовать
Военно- морской флот США купил патент у Илона и пригласил исследователей поработать над ним в 1980-х годах в Панама-Сити, Флорида . ВМС США использовали его для перевозки предметов на кораблях. В 1997 году Airtrax Incorporated и несколько других компаний заплатили ВМС США по 2500 долларов каждая за права на технологию, включая старые чертежи того, как работают двигатели и контроллеры, на создание всенаправленного вилочного погрузчика , способного маневрировать в ограниченном пространстве, например на палубе грузового автомобиля. авианосец . Эти автомобили сейчас находятся в производстве.
В гусеничных транспортных средствах и транспортных средствах с бортовым поворотом используются аналогичные методы поворота. Однако эти автомобили обычно тянутся по земле при поворотах и могут нанести значительный ущерб мягкой или хрупкой поверхности. Высокое трение о землю при повороте также требует, чтобы двигатели с высоким крутящим моментом преодолели это трение. Для сравнения, конструкция колеса Mecanum позволяет вращаться на месте с минимальным трением о грунт и низким крутящим моментом.
FIRST Tech Challenge
FIRST Tech Challenge , одна из самых известных молодежных робототехнических организаций в мире , является одним из самых распространенных примеров использования колес Mecanum. Команды FTC должны эффективно двигаться по полю, чтобы набрать как можно больше очков, поэтому многие команды адаптировали колеса Mecanum от таких поставщиков, как Nexus и GoBilda.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Видео Airtrax
- Статья Orlando Business Journal «Колесо фортуны Omnics» запускается в производство Чадом Эриком Ваттом, 31 мая 2002 г.
- Интернет- издание Wall Street Journal « Сделай это » Полетт Томас, 9 мая 2005 г.
- Видео инвалидной коляски с колесами Mecanum (WMV) . Инвалидная коляска была представлена на выставке EVER Monaco 2006 года .
- Segway RMP Фотографии робота Segway 2008 года с колесами Mecanum.
- Робот CMU "Tessellator", разработанный в 1992 году для обслуживания плиток космических челноков, использовал колеса Mecanum.
- Мобильный робот CMU URANUS, первый мобильный робот с колесами Mecanum, построенный в 1985 году и использовавшийся в течение двух десятилетий для автономных навигационных исследований.
- ^ "Электрическая инвалидная коляска с механическими колесами" . Группа планетарной инженерии. Архивировано 13 июня 2006 года.
- ^ Ким, Джин-О; Хосла, Прадип (май 1993 г.). «Проектирование робота для обслуживания плиток космического челнока: применение кинематического проектирования на основе задач (доклад на конференции)». Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации . 3 (1): 867–874. DOI : 10.1109 / ROBOT.1993.292253 .
- ^ Поднар, Грегг В. (1985). «Мобильный робот УРАНУС» (PDF) . Годовой отчет автономных мобильных роботов за 1985 г., Лаборатория мобильных роботов (CM U-KI-TK-86-4) : 127–129. Архивировано (PDF) из оригинала на 2008-12-03.