Геометрия, кинематика и динамика Mecanum колеса. Неустановившееся движение Mecanum транспортёра

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Mecanum колёса обеспечивают транспортному средству возможность движения в любом желаемом направлении и позволяют значительно повысить его манёвренность при движении по плоской опорной поверхности. При проектировании транспортного средства расчётные нагрузки определяют потребные движущие моменты на колесе, а значит и характеристики всего привода. Таким образом, вычисление нагрузок, действующих на Mecanum колёса в установившихся и переходных режимах движения является наиболее актуальной задачей, связанной с Mecanum колесом.

Цель — определение тяговых характеристик приводов Mecanum колёс, обеспечивающих заданную подвижность транспортного средства.

Методы. Моделирование движения транспортного средства с Mecanum колёсами производится в программном комплексе анализа динамики системы тел. Контактное взаимодействие роликов Mecanum колеса с опорной поверхностью описано с точки зрения теории качения.

Результаты. Предложен простой начертательный способ построения профиля роликов. Вычислены скорости транспортного средства, колёс и роликов при различных направлениях и режимах движения. Представлены потребные для движения с этими скоростями движущие моменты.

Заключение. Представленная в данной работе модель Mecanum транспортёра позволяет определить кинематические и динамические характеристики движения по плоской опоре в любом режиме движения.

Об авторах

Алексей Сергеевич Дьяков

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Email: Diakov_as@bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0005-7787-2354
SPIN-код: 9437-8400

д-р техн. наук, профессор кафедры «Колёсные машины»

Россия, Москва

Дмитрий Сергеевич Федоров

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedor0v_dmitrii@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-6141-7864
SPIN-код: 9122-5314

студент кафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы»

Россия, Москва

Список литературы

  1. Patent Sweden B60B 19/12 (20060101); B60b019/00, REF/3876255. Ilon B.E. Wheels for a Course Stable Selfpropelling Vehicle Movable in Any Desired Direction on the Ground or Some Other Base.
  2. Hendzel Z., Rykała Ł. Description of Kinematics of a Wheeled Mobile Robot with Mecanum Wheels // Modelowanie Inżynierskie. 2015. № 26(57). P. 5–12.
  3. Адамов Б.И., Кобрин А.И. Идентификация параметров математической модели мобильной роботизированной платформы всенаправленного движения KUKA youBot // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 4. С. 251–258. EDN: YUWBPM
  4. Adamov B.I. Influence of Mecanum Wheels Construction on Accuracy of the Omnidirectional Platform Navigation (on Example of KUKA youBot Robot). In.: Proc. of the 25th Ann. Saint Petersburg Internat. Conf. on Integrated Navigation Systems. 2018. P. 251–254. doi: 10.23919/ICINS.2018.8405889
  5. Adamov B.I., Saypulaev G.R. Research on the Dynamics of an Omnidirectional Platform Taking into Account Real Design of Mecanum Wheels (as Exemplified by KUKA youBot) // Russian Journal of Nonlinear Dynamics. 2020. Vol. 16, № 2. P. 291–307. EDN: SJBJQO
  6. Ларин В.В. Теория движения полноприводных колёсных машин. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. EDN: QNWYGX
  7. Gfrerrer A. Geometry and Kinematics of the Mecanum Wheel // Comput. Aided Geom. Des. 2008. Vol. 25, N. 9. P. 784–791. doi: 10.1016/j.cagd.2008.07.008
  8. Универсальный механизм 9. Руководство пользователя [internet] [дата обращения: 25.02.2024] Режим доступа: https://www.umlab.ru.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Mecanum колесо: а, b — проекции mecanum колеса; c — схема построения ролика.

Скачать (333KB)
3. Рис. 2. Динамическая модель транспортёра с Mecanum колёсами: a — общий вид транспортёра; b — Mecanum колесо и окружности, моделирующие качения ролика.

Скачать (179KB)
4. Рис. 3. Зависимость коэффициента φ от скорости скольжения в контакте.

Скачать (32KB)
5. Рис. 4. Скорости вращения колёс, потребные для всенаправленного движения с максимальной скоростью.

Скачать (139KB)
6. Рис. 5. Фактические и средние нормальные реакции, действующие на отдельный ролик, колесо и весь транспортёр.

Скачать (344KB)
7. Рис. 6. Тяговая характеристика Mecanum транспортёра при ограничении максимальной скорости вращения колёс 6 рад/с: а — достижимая скорость транспортёра при разнонаправленном движении; b — потребный для реализации достижимой скорости момент.

Скачать (96KB)
8. Рис. 7. Движение транспортёра под управлением джойстиком, траектория заднего левого колеса.

Скачать (113KB)
9. Рис. 8. Кинематические характеристики неустановившегося движения.

Скачать (156KB)
10. Рис. 9. Движущие моменты, потребные для неустановившегося движения.

Скачать (190KB)

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).