Calcolo dell'efficienza delle ruote Mecanum

Faccio parte di un PRIMO team di robotica e stiamo studiando come utilizzare le ruote Mecanum per il nostro robot.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo della ruota Mecanum rispetto a quelli normali? Guardando attraverso Google, sembra che le ruote Mecanum diano più mobilità ma non abbiano la stessa trazione. Ci sono altri vantaggi o svantaggi?

Rispetto alle ruote normali, le ruote Mecanum sono meno efficienti o più efficienti in qualche modo? E se sì, esiste un modo quantificabile per determinare in che misura?

Ci sono equazioni che posso usare per calcolare l'efficienza (o l'inefficienza) e / o la velocità di spostamento in avanti, lateralmente o ad angoli arbitrari?

Un'immagine di un robot con ruote al mecano:

L'efficienza non è la cosa giusta da confrontare a causa dei vari vantaggi e svantaggi di ogni tipo di ruota. Confrontare l'efficienza dei diversi tipi di ruote è come confrontare mele e arance.

Tuttavia, il confronto tra velocità e forza può fornire un buon confronto tra i diversi tipi di ruote. Ecco una tabella che offre un confronto rapido e semplice (si noti che ciò presuppone cuscinetti privi di finzione e uguale trazione! ):

Cercare di prendere in considerazione lo slittamento diventa peloso. Dall'articolo "Analisi cinematica del veicolo meccanico a quattro ruote" che si trova in cima a questo elenco di articoli :

Questo problema, in generale, non ha soluzione, poiché rappresenta un sistema sovradeterminato di equazioni lineari simultanee. Il significato fisico di ciò è: se si scelgono quattro velocità di rotazione arbitrarie per le quattro ruote, in generale non vi è alcun movimento del veicolo che non implichi un certo "sfregamento" delle ruote sul pavimento. Tuttavia, è possibile trovare una matrice [F] che genera una soluzione dei minimi quadrati "migliore adattamento"

Ho una certa esperienza nell'uso delle ruote del mecano, sia all'interno che all'esterno (su erba, sabbia e terra non meno).

Il vantaggio evidente è il movimento olonomico. Gli svantaggi sono il peso (le ruote disponibili in commercio sono ridicolmente pesanti) e il costo. Per un dato battistrada, la trazione sarà lungo il 65-70% rispetto a una ruota normale a causa della ridotta area di contatto e del 45% di rulli.

Rispetto allo skid steer, le ruote in mecanum non hanno attrito aggiuntivo in curva, il che è un vantaggio.

Le ruote di mecanum saranno più semplici e forse più affidabili di un sistema di azionamento a sterzo / granchio.

Tutto riguarda sempre i compromessi. Se avessi confrontato un sistema mecanico ideale con un sistema di trasmissione swerve ideale (rotazione completa a 360 gradi, orientamento della ruota estremamente veloce), lo swerve vince in termini di prestazioni perché ha una trazione completa.

Tuttavia, un sistema di sterzata ideale sarà costoso e difficile da implementare rispetto alle ruote del mecano.

L'efficienza è una domanda carica. Una ruota di mecannum ideale sarà equivalente a qualsiasi altro sistema quando si sposta in qualsiasi direzione e gira meglio di un sistema di skid steer. In realtà i rulli hanno un attrito ragionevole, quindi andare lateralmente sarà meno efficiente che andare avanti.

Ottenere numeri esatti richiederebbe molte misurazioni abbastanza accurate che non sono pratiche.

Potresti voler visitare il sito Web di FRC 1114 Simbotics, in particolare http://www.simbotics.org/resources/mobility . Il team FTC I coach lo ha utilizzato come punto di partenza per il proprio lavoro.