Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Инвалидная коляска с колесами Mecanum
Всенаправленный мобильный робот URANUS
Погрузчик контейнеров с многочисленными приводными колесами Mecanum для перемещения и поворота контейнеров.

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) [1], который придумал эту концепцию, работая инженером в шведской компании Mecanum AB, и запатентовал ее в США. Штаты 13 ноября 1972 года. [2]

Дизайн [ править ]

Колесо Mecanum основано на неутомимом колесе с рядом обрезиненных 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 . [3] 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.

Движение в любом направлении:
синий: направление полного привода; красный: направление движения транспортного средства
а) движение прямо вперед, б) движение боком, в) движение по диагонали, г) движение по повороту, 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 инвалидной коляской с колесами Mecanum (аналогично изображенной на картинке)., [5] с чередованием левой - и правые ролики , 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, суммированиевекторов 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, 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 стационарному вращению транспортного средства, поскольку поперечные векторы компенсируются, 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 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.

Используйте [ редактировать ]

Военно- морской флот 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 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 преодолевали трение. Для сравнения, конструкция колеса Mecanum позволяет вращаться на месте с минимальным трением о грунт и низким крутящим моментом.

См. Также [ править ]

  • Блок передачи мяча
  • Омни колесо

Ссылки [ править ]

  1. ^ DE 2354404 , Илон Бенгт Эрланд, «Rad Fuer Ein Laufstabiles, Selbstfahrendes Fahrzeug», выпущенный 16 мая 1974 г. 
  2. ^ США 3876255 , Илон Бенгт Erland, «Колеса для стабильного курса Selfpropelling Автомобиль Movable в любом направлении на земле или какой - либо другой базы», выданном 1975-04-08 
  3. ^ «Улучшенная конструкция колеса Mecanum для всенаправленных роботов» (PDF) . Технологический и инженерный институт Университета Мэсси. Ноября 2002 . Проверено 22 сентября 2011 года .
  4. ^ Поднар, Грегг. « » Уран « » . www.cs.cmu.edu .
  5. ^ "Электрическое кресло-коляска" . Группа планетарной инженерии . Проверено 13 января 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Видео Airtrax
  • Статья в Orlando Business Journal «Колесо фортуны Omnics» запускается в производство Чадом Эриком Ваттом, 31 мая 2002 г.
  • Интернет- издание The Wall Street Journal « Сделай это » Полетт Томас, 9 мая 2005 г.
  • Видео инвалидной коляски с колесами Mecanum (WMV) . [1] 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. [2]
  • CMU URANUS Mobile Robot, первый мобильный робот с колесами Mecanum, построенный в 1985 году и использовавшийся в течение двух десятилетий для автономных навигационных исследований. [3]
  1. ^ "Электрическая инвалидная коляска с механическими колесами" . Группа планетарной инженерии. Архивировано 13 июня 2006 года.
  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. DOI : 10.1109 / ROBOT.1993.292253 .
  3. ^ 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.