Колесо Mecanum - Mecanum wheel

Инвалидная коляска с колесами Mecanum
Всенаправленный мобильный робот URANUS
Погрузчик контейнеров с многочисленными приводными колесами Mecanum для перемещения и поворота контейнеров.

В Колесо Mecanum является всенаправленный колесо дизайн для наземного средство передвижения двигаться в любом направлении. Иногда его называют Илон колесо в честь его изобретателя Бенгта Эрланда Илона (1923-2008),[1] кто придумал эту концепцию, работая инженер с Шведский компания Mecanum AB, и запатентованный это в Соединенные Штаты 13 ноября 1972 г.[2]

Дизайн

Колесо Mecanum основано на неутомимый колесо, с серией прорезиненный внешний ролики наискосок по всей окружности своего обод. Эти ролики обычно имеют ось вращения под углом 45 ° к колесу самолет и под 45 ° к ось линия.[3] Каждое колесо Mecanum является независимым неуправляемым ведущее колесо со своим трансмиссия, а при вращении генерирует движущая сила перпендикулярно оси ролика, которая может быть вектор на продольную и поперечную компоненты по отношению к автомобилю.

Движения в любых направлениях:
синий: направление привода колес; красный: направление движения транспортного средства
а) Двигаясь прямо вперед, б) Двигаясь боком, в) Двигаясь по диагонали, г) Двигаясь за поворот, д) Вращение, е) Вращение вокруг центральной точки одной оси

Типичная конструкция Mecanum представляет собой четырехколесную конфигурацию, продемонстрированную одним из всенаправленных мобильных роботов URANUS.[4] (на фото) или инвалидная коляска с колесами Mecanum (как на фото).,[5] с чередующимися левыми и правыми роликами, оси которых в верхней части колеса параллельны диагональ из рама автомобиля (и, следовательно, перпендикулярно диагонали, когда нижняя часть колеса касается земли). Таким образом, каждое колесо будет генерировать толкать примерно параллельно соответствующей диагонали кадра. Изменяя скорость вращения и направление каждого колеса, суммирование векторов силы от каждого из колес создаст оба линейные движения и / или вращения автомобиля, позволяя ему маневрировать с минимальной потребностью в Космос. Например:

  • Запуск всех четырех колес в одном направлении с одинаковой скоростью приведет к движению вперед / назад, так как 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 стационарное вращение транспортного средства, так как поперечные векторы уравновешиваются, но продольные векторы пара создать крутящий момент вокруг центрального вертикальная ось транспортного средства;
  • Запуск (все с одинаковой скоростью) диагональных колес в одном направлении, в то время как другие диагнозы в противоположном направлении, приведет к боковому движению, поскольку поперечные векторы складываются, а продольные векторы сокращаются.

Сочетание дифференциальных движений колес позволяет автомобилю двигаться практически в любом направлении с любым вращением.

Использовать

В ВМС США купил патент у Илона и заставил 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 за права на технологию, включая старые чертежи того, как работают двигатели и контроллеры, чтобы построить всенаправленный Грузоподъемник который мог маневрировать в ограниченном пространстве, например на палубе авианосец. Эти автомобили сейчас находятся в производстве.

Гусеничная техника и мини-погрузчик автомобили используют 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 преодолевали трение. Для сравнения, конструкция колеса Mecanum позволяет вращаться на месте с минимальным трением о грунт и низким крутящим моментом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ DE 2354404, Илон Бенгт Эрланд, "Rad Fuer Ein Laufstabiles, Selbstfahrendes Fahrzeug", выпущенный 16 мая 1974 г. 
  2. ^ США 3876255, Илон Бенгт Эрланд, "Колеса для курсовой устойчивой самоходной машины, движущейся в любом желаемом направлении на земле или какой-либо другой базе", выпущено 1975-04-08 
  3. ^ «Улучшенная конструкция колеса Mecanum для всенаправленных роботов» (PDF). Технологический и инженерный институт Университета Мэсси. Ноябрь 2002. Получено 22 сентября 2011.
  4. ^ Поднар, Грегг. ""Уран"". www.cs.cmu.edu.
  5. ^ «Электрическая инвалидная коляска». Группа планетарной инженерии. Получено 2019-01-13.

внешняя ссылка

  1. ^ «Электрическая инвалидная коляска с механическими колесами». Группа планетарной инженерии. В архиве из оригинала от 13.06.2006.
  2. ^ 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. Дои:10.1109 / ROBOT.1993.292253.
  3. ^ Поднар, Грегг В. (1985). «Мобильный робот URANUS» (PDF). Годовой отчет автономных мобильных роботов за 1985 г., Лаборатория мобильных роботов (CM U-KI-TK-86-4): 127–129. В архиве (PDF) из оригинала от 03.12.2008.