Колесо Mecanum — это всенаправленная конструкция колеса для наземного транспортного средства , позволяющая ему двигаться в любом направлении. Иногда его 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 Соединенных Штатах 13 ноября 1972 года. [2]
Он состоит из ряда обрезиненных внешних роликов, установленных под углом 45° к колесу. Каждое колесо имеет независимый привод, а направление движения зависит от взаимодействия между направлениями, в которых каждое колесо приводится в движение относительно других.
К сферам применения относятся погрузчики , требующие очень точного маневрирования, автономные роботы и инвалидные коляски .
Колесо Mecanum представляет собой форму колеса без шин с серией прорезиненных внешних роликов, наклонно прикрепленных ко всей окружности его обода . Обычно каждый из этих роликов имеет ось вращения под углом 45° к плоскости колеса и под углом 45° к линии оси . [3] Каждое колесо Mecanum представляет собой независимое неуправляемое ведущее колесо со своей собственной трансмиссией и при вращении создает движущую силу, перпендикулярную оси ролика, которая может быть разделена на продольную и поперечную составляющие по отношению к транспортному средству.
Типичная конструкция Mecanum представляет собой четырехколесную конфигурацию с чередующимися лево- и правосторонними роликами, оси которых в верхней части колеса параллельны диагонали рамы транспортного средства (и, следовательно, перпендикулярны диагонали, когда нижняя часть колеса касается земли). 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 вращения транспортного средства, позволяя ему маневрировать с минимальной потребностью в пространстве . Например:
Сочетание дифференциальных движений колес позволит автомобилю двигаться практически в любом направлении при любом вращении.
ВМС США купили патент у Илона и поручили исследователям работать над ним в 1980-х годах в Панама-Сити, Флорида . ВМС США использовали его для транспортировки предметов по кораблям. 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, для создания всенаправленного вилочного погрузчика , который мог бы маневрировать в ограниченном пространстве, например, на палубе авианосца . Эти транспортные средства сейчас находятся в производстве. [ необходима цитата ]
Гусеничные машины и машины с бортовым поворотом используют схожие методы поворота. Однако эти машины обычно волочатся по земле при повороте и могут нанести значительный ущерб мягкой или хрупкой поверхности. Высокое трение о землю при повороте также требует двигателей с высоким крутящим моментом для преодоления трения. Для сравнения, конструкция колеса Mecanum позволяет осуществлять вращение на месте с минимальным трением о землю и низким крутящим моментом. [ необходима цитата ]
На соревнованиях по робототехнике среди молодежи, таких как FIRST Tech Challenge и VEX Robotics, команды-участники часто используют колеса Mecanum. Всенаправленное движение, обеспечиваемое конструкцией Mecanum, может дать роботам дополнительную маневренность и гибкость для достижения целей соревнования и перемещения по местности, когда конфигурация игрового поля соревнования подходит для конструкции. Многие команды адаптировали колеса Mecanum от таких поставщиков, как Nexus и GoBilda, или изготавливают свои собственные. [4]
Мобильный робот CMU URANUS [5] был первым мобильным роботом с колесами Mecanum, построенным в 1985 году и использовавшимся в течение двух десятилетий для исследований автономной навигации. [6] Робот CMU «Tessellator», [7] разработанный в 1992 году для обслуживания плиток космического челнока, также использовал колеса Mecanum. [8]
Инвалидная коляска с колесами Mecanum была представлена на выставке EVER Monaco в 2006 году . [9]
{{cite journal}}: CS1 maint: url-status ( ссылка )