OmniWheels: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 13. April 2015, 00:36 Uhr

Relativ neu ist das OmniWheel-Prinzip, welches in einigen verschiedenen Implementationen zu finden ist. OmniWheels sind spezielle Räder, welche sich in eine Richtung wie normale Rader verhalten, in eine andere aufgrund ihrer Rollen jedoch widerstandsarm gleiten. Auf der Umlauffläche eines Hauptrades sind dabei weitere, meist tonnenförmige Hilfsräder angebracht, deren Drehachsen im rechten Winkel zur Drehachse des Hauptrades liegen. Das am weitesten verbreitete System setzt Räder ein, bei denen die Radachse um 90 Grad zur Achse der Rollen verdreht ist. Die kleinen Hilfsräder können sich frei drehen, sodass keine Kräfte in Richtung der Achse des Hauptrades übertragen werden können. Dies erlaubt in der Anwendung, dass Räder in einem Winkel von z.B. 120 oder 90 Grad zueinander angebracht sind, ohne sich gegenseitig zu behindern.

Relativ einfach zu verstehen ist der Fall, wenn die Räder (2 Achen mit je 2 Rädern) im 90 Grad Winkel zueinander stehen. Wird eine Achse angetrieben, blockieren die Hilfsräder und dienen als Lauffläche des Hauptrades. Bei den OmniWeels im 90 Grad Winkel dazu steht der Antrieb und die kleinen Hilfsräder können sich frei drehen, ohne viel Reibung. Treibt man die andere Achse an, fährt man seitwärts. Es ist auch möglich die Räder gleichzeitig anzutreiben und so diagonal zu fahren. Durch diese Art der Konstruktion wird eine schnelle Fortbewegung in nahezu jedem Winkel zum Fahrzeug ermöglicht. Das Einparken ist damit kein Problem mehr. Allerdings ist es mit Rädern im 90 Grad Winkel schwierig das Fahrzeug zu drehen. Bei 4 Rädern ist nicht jede beliebige Geschwindigkeitskombination erlaubt, ohne das Räder durchdrehen.

Für die praktische Anwendung werden oft 3 Räder benutzt. Die OmniWeels werden im Winkel von 120 Grad zueinander angeordnet und unabhängig voneinander angetrieben, wodurch ein solcher Roboter in jede beliebige Richtung ohne die Notwendigkeit, sich zu drehen, fahren kann. Für eine gerade Bewegung müssen wenigstens 2 der Räder laufen, für die meisten Richtungen sogar alle drei. Über die drei Motorgeschwindigkeiten werden Richtung, Geschwindigkeit und Drehung um die eigene Achse festgelegt. Die einzelnen Kräfte, die die Räder auf den Untergrund ausüben, können für die Gesamtberechnung einfach vektoriell addiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Räder nur in der einen Richtung (vor und zurück) Kräfte übertragen können.

OmniWeels haben allerdings auch Nachteile: Da die Räder keine Querkräfte aufnehmen können, wird ungefähr die Hälfte der möglichen Kräfte nicht genutzt. Beim Beschleunigen oder in engen Kurven können die Räder leicht rutschen. Gerade die Version mit Rollen aus Hartkunststoff ist daher mehr als frei laufendes Hilfsrad geeignet.

Autor/en

• Frank
• Besserwessi

Siehe auch

• Räder an der Motorwelle befestigen (Welle/Nabe-Verbindung)
• Roboter-Typen

Webblinks

• Omnidirectional Control,Raul Rojas
• Holonomic Control of a robot
• Models for DC Motors,Raul Rojas
• Erläuterung und Geschichte des Mecanum-Rads
• Fotogallery eines RN-Moderators Nestler - tyranno robterus
• Diskussionen im Roboternetz
• kleine Plattform mit omnidirektionalem Antrieb, Erläuterung des Antriebskonzeptes