Колесо Илона

Колесо Илона

Робот «URANUS»

Колесо Илона или, как его ещё иногда называют, Шведское колесо, Омниколесо — роликонесущее колесо, позволяющее транспорту двигаться в любом направлении. Своё название оно получило от шведского изобретателя Бенгта Илона, разработавшего его. Идея создать такое колесо пришла к нему в 1973 году, когда он работал инженером в шведской компании «Mecanum AB».

Принцип работы

Конструкция представляет собой колесо, на котором смонтировано несколько роликов, установленных на протяжении всей окружности колеса. Угол вращения роликов составляет 45° между ними и осью колеса.

Путём изменения направления и скорости вращения отдельных колёс можно заставить машину на илоновых колёсах двигаться в любом направлении — не только вперёд-назад, но и вправо-влево, и по диагонали, и даже по любой дуге, вплоть до вращения машины вокруг собственной оси. При этом трения скольжения между роликами и опорной поверхностью практически не будет.

Преимущества и недостатки

Конструкция колёс Илона позволяет им катиться в любом направлении — благодаря сочетанию (векторной сумме) угловых скоростей основной оси и осей роликов суммарная линейная скорость колеса в точке контакта может быть направлена в любую сторону в плоскости контакта.

Недостатками является сложность конструкции, большая масса, невозможность придавать любой необходимый рисунок протектору, капризность на бездорожье (уязвимость привода роликов для грязи), сложность создания пневматических шин, неизбежный разброс характеристик роликов на колесе, меньшее пятно контакта с поверхностью по сравнению с обычным колесом той же ширины.

Кроме того, управление омниколёсами требует работы управляющего вычислителя, который должен пересчитывать управляющее воздействие в угловые скорости основной оси и роликов. Вычисления, хоть и не сложные (направление желаемого качения нужно разложить по векторам линейных скоростей основной оси и роликов и линейные скорости пересчитать в угловые), но управлять таким транспортом напрямую, как автомобилем или трактором, педалью газа, рулём или рычагами, без трансформации управляющего сигнала, не получится. При этом трансформация сигнала хорошо рассчитывается для ровного пола, но на неровностях колесо будет катиться немного не так, как рассчитал вычислитель.

Применение

В 1980-х годах ВМС США заинтересовались проектом и выкупили патент у Илона. В военно-морских силах аппараты, оснащённые такими колёсами, применялись для передвижения имущества на кораблях.

В 1997 году компания «Airtrax Incorporated» и несколько других компаний каждая заплатили ВМС США 2500 долларов для того, чтобы приобрести права на технологию, включая старые чертежи, описывавшие принцип работы контроллеров и моторов. На основе приобретённого материала они рассчитывали создать вилочный погрузчик, который мог бы легко перемещаться в ограниченном пространстве, например, на палубе авианосца. Такого рода транспорт уже производится.

Обычно используется конфигурация с четырьмя колесами (например, робот «URANUS», способный перемещаться во всех направлениях).

Учитывая особенности, преимущества и недостатки, эти колёса подходят для перемещения по ровному полу в тесных закрытых помещениях с небольшими скоростями. Возможно, идеальным применением для них является применение в тесных складах, трюмах кораблей и других аналогичных пространствах. Но широкого применения они не получили даже в этих областях.

См. также

• Движитель

Ссылки

• Patents / Killough platform // Innovative wheels