Ruota Mecanum - Mecanum wheel
La ruota Mecanum è un design di una ruota omnidirezionale per consentire a un veicolo terrestre di muoversi in qualsiasi direzione. A volte viene chiamata ruota svedese o ruota di Ilon dal nome del suo inventore, Bengt Erland Ilon (1923-2008), che ha ideato il concetto mentre lavorava come ingegnere con la società svedese Mecanum AB e lo ha brevettato negli Stati Uniti a novembre 13, 1972.
Design
La ruota Mecanum si basa su una ruota instancabile , con una serie di rulli esterni gommati fissati obliquamente a tutta la circonferenza del suo cerchio . Questi rulli tipicamente hanno ciascuno un asse di rotazione a 45° rispetto al piano della ruota ea 45° rispetto alla linea dell'asse . Ogni ruota Mecanum è un non sterzanti indipendenti ruota motrice con la sua catena cinematica , e quando la filatura genera una forza di spinta perpendicolare all'asse del rullo, che può essere vectored in un longitudinale ed una componente trasversale rispetto al veicolo.
Il tipico design Mecanum è la configurazione a quattro ruote come dimostrato da uno dei robot mobili omnidirezionali URANUS (nella foto) o una sedia a rotelle con ruote Mecanum (simile a quella nella foto), con un alternarsi di rulli destrorsi e sinistri i cui assi nella parte superiore della ruota sono paralleli alla diagonale del telaio del veicolo (e quindi perpendicolari alla diagonale quando nel punto in cui la parte inferiore della ruota tocca il suolo). In tal modo ogni ruota genererà una spinta approssimativamente parallela alla corrispondente diagonale del telaio. Variando la velocità di rotazione e la direzione di ciascuna ruota, la somma dei vettori di forza di ciascuna delle ruote creerà sia movimenti lineari che/o rotazioni del veicolo, consentendogli di manovrare con il minimo bisogno di spazio . Per esempio:
- Far correre tutte e quattro le ruote nella stessa direzione alla stessa velocità risulterà in un movimento avanti/indietro, poiché i vettori di forza longitudinali si sommano ma i vettori trasversali si annullano a vicenda;
- Far girare (tutte alla stessa velocità) entrambe le ruote da un lato in un senso mentre dall'altro lato in senso opposto, provocherà una rotazione stazionaria del veicolo, in quanto i vettori trasversali si annullano ma i vettori longitudinali si accoppiano per generare una coppia attorno all'asse verticale centrale del veicolo;
- Far scorrere (tutte alla stessa velocità) le ruote diagonali in una direzione mentre l'altra diagonale nella direzione opposta risulterà in un movimento laterale, poiché i vettori trasversali si sommano ma i vettori longitudinali si annullano.
Un mix di movimenti delle ruote differenziali consentirà il movimento del veicolo in quasi tutte le direzioni con qualsiasi rotazione.
Utilizzo
La Marina degli Stati Uniti ha acquistato il brevetto da Ilon e ha messo i ricercatori a lavorarci negli anni '80 a Panama City, in Florida . La Marina degli Stati Uniti lo ha utilizzato per trasportare oggetti intorno alle navi. Nel 1997, Airtrax Incorporated e diverse altre società hanno pagato ciascuno alla Marina degli Stati Uniti $ 2.500 per i diritti sulla tecnologia, inclusi vecchi disegni di come funzionavano i motori e i controller, per costruire un carrello elevatore omnidirezionale in grado di manovrare in spazi ristretti come il ponte di un portaerei . Questi veicoli sono ora in produzione.
I veicoli cingolati e i veicoli con minipala utilizzano metodi simili per svoltare. Tuttavia, questi veicoli in genere trascinano sul terreno durante la svolta e possono causare danni considerevoli a una superficie morbida o fragile. L'elevato attrito contro il suolo durante la svolta richiede anche motori a coppia elevata per superare l'attrito. In confronto, il design della ruota Mecanum consente la rotazione sul posto con un attrito minimo al suolo e una coppia ridotta.
PRIMA Sfida tecnologica
Una delle più importanti organizzazioni di robotica giovanile al mondo, FIRST Tech Challenge , è uno dei casi d'uso più ampi per le ruote Mecanum. I team FTC devono muoversi in modo efficiente sul campo per ottenere il maggior numero di punti possibile, quindi molti team hanno adattato le ruote Mecanum di fornitori come Nexus e GoBilda.
Guarda anche
Riferimenti
link esterno
- Video Airtrax
- Articolo dell'Orlando Business Journal La ruota della fortuna di Omnics entra in produzione da Chad Eric Watt, 31 maggio 2002.
- The Wall Street Journal online Make It di Paulette Thomas, 9 maggio 2005.
- Video di una sedia a rotelle con ruote Mecanum (WMV) . La sedia a rotelle è stata presentata all'EVER Monaco 2006 .
- Segway RMP Foto di un robot Segway del 2008 con ruote Mecanum.
- Il robot "Tessellator" della CMU progettato nel 1992 per la manutenzione delle piastrelle dello Space Shuttle utilizzava ruote Mecanum.
- CMU URANUS Mobile Robot, il primo robot mobile con ruote Mecanum costruito nel 1985 e utilizzato da due decenni per la ricerca sulla navigazione autonoma.
- ^ "Sedia a rotelle elettrica con ruote mecanum" . Gruppo di ingegneria planetaria. Archiviato dall'originale il 13/06/2006.
- ^ Kim, Jin-Oh; Khosla, Pradeep (maggio 1993). "Progettazione del robot per la manutenzione delle piastrelle dello Space Shuttle: un'applicazione di progettazione cinematica basata su attività (documento di conferenza)". IEEE International Conference on Robotics and Automation . 3 (1): 867-874. doi : 10.1109/ROBOT.1993.292253 .
- ^ Podnar, Gregg W. (1985). "Il robot mobile URANO" (PDF) . Rapporto annuale 1985 sui robot mobili autonomi, Laboratorio di robot mobili (CM U-KI-TK-86-4) : 127-129. Archiviato (PDF) dall'originale il 03/12/2008.