Cálculo de la eficiencia de las ruedas Mecanum

Soy parte de un equipo de FIRST Robotics , y estamos estudiando el uso de ruedas Mecanum para nuestro robot.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar la rueda Mecanum versus las normales? Al mirar a través de Google, parece que las ruedas Mecanum brindan más movilidad pero no tienen tanta tracción. ¿Hay otras ventajas o desventajas?

En comparación con las ruedas normales, ¿son las ruedas Mecanum menos eficientes o más eficientes de alguna manera? Y si es así, ¿hay una forma cuantificable de determinar en cuánto?

¿Hay ecuaciones que pueda usar para calcular la eficiencia (o ineficiencia) y / o la velocidad de movimiento hacia adelante, hacia los lados o en ángulos arbitrarios?

Una imagen de un robot con ruedas mecanum:

La eficiencia no es lo correcto para comparar debido a las diversas ventajas y desventajas de cada tipo de rueda. Comparar la eficiencia de los diferentes tipos de ruedas es como comparar manzanas y naranjas.

Sin embargo, comparar la velocidad y la fuerza puede proporcionar una buena comparación de los diferentes tipos de ruedas. Aquí hay una tabla que ofrece una comparación rápida y simple (¡ Tenga en cuenta que esto supone rodamientos sin ficción e igual tracción! ):

Tratar de tener en cuenta el deslizamiento se vuelve peludo. Del documento "Análisis cinemático del vehículo Mecanum de cuatro ruedas" que se encuentra en la parte superior de esta lista de documentos :

Este problema, en general, no tiene solución, ya que representa un sistema sobredeterminado de ecuaciones lineales simultáneas. El significado físico de esto es: si se eligen cuatro velocidades de rotación arbitrarias para las cuatro ruedas, en general no hay movimiento del vehículo que no implique algún "fregado" (deslizamiento) de la rueda en el piso. Sin embargo, se puede encontrar una matriz [F] que genera una solución de mínimos cuadrados de "mejor ajuste"

Tengo algo de experiencia con el uso de ruedas mecanum, tanto en interiores como en exteriores (sobre césped, arena y tierra, nada menos).

La ventaja obvia es el movimiento holonómico. Las desventajas son el peso (las ruedas disponibles en el mercado son ridículamente pesadas) y el costo. Para una determinada banda de rodamiento, la tracción será a lo largo de las líneas del 65-70% de una rueda normal debido al área de contacto más pequeña y al 45% de los rodillos.

En comparación con la dirección deslizante, las ruedas mecanum no tienen fricción adicional al girar, lo cual es una ventaja.

Las ruedas Mecanum serán más simples y quizás más confiables que un sistema de transmisión de giro / cangrejo.

Todo siempre se trata de compensaciones. Si comparaba un sistema mecanum ideal con un sistema de transmisión de viraje ideal (rotación completa de 360 ​​grados, orientación de la rueda extremadamente rápida), el viraje gana en rendimiento porque tiene una tracción completa.

Sin embargo, un sistema de giro ideal será costoso y difícil de implementar en comparación con las ruedas mecanum.

La eficiencia es una pregunta cargada. Una rueda de mecannum ideal será equivalente a cualquier otro sistema cuando se mueva en cualquier dirección, y girará mejor que un sistema de dirección deslizante. En realidad, los rodillos tienen una fricción razonable, por lo que ir hacia los lados será menos eficiente que hacia adelante.

Obtener números exactos requeriría muchas mediciones bastante precisas, lo que no es práctico.

Es posible que desee visitar el sitio web de FRC 1114 Simbotics, especialmente http://www.simbotics.org/resources/mobility . El equipo de la FTC que entreno lo ha usado como punto de partida para su propio trabajo.