Všesměrové kolo typu mecanum má namísto pneumatiky gumové volné válečky pootočené oproti ose rotace kola o 45 stupňů různým směrem

Všesměrové kolo typu mecanum má namísto pneumatiky gumové volné válečky pootočené oproti ose rotace kola o 45 stupňů různým směrem

Sčitáním vektorů pohybů jednotlivých kol s rotujícími gumovými válečky se může vozidlo beze změny orientace pohybovat všemi myslitelnými směry. Ukážeme si to na diagramech

Sčitáním vektorů pohybů jednotlivých kol s rotujícími gumovými válečky se může vozidlo beze změny orientace pohybovat všemi myslitelnými směry. Ukážeme si to na diagramech

Motory kol budeme řídít dvojicí duálních H-můstků DRV8833. Každý tedy zvládne ovládat dva motory

Motory kol budeme řídít dvojicí duálních H-můstků DRV8833. Každý tedy zvládne ovládat dva motory

O zdroj napájení se postará dvoučlánkový Li-ion akumulátor (lze nabít až na 8,4 V) a step-down měnič, který vyrobí stabilních 5 V pro napájení řídící desky

O zdroj napájení se postará dvoučlánkový Li-ion akumulátor (lze nabít až na 8,4 V) a step-down měnič, který vyrobí stabilních 5 V pro napájení řídící desky

Řídící deska ESP32-S3-DevKitC-1 s podporou Wi-Fi a vestavěnou RGB LED, kterou použijeme pro signalizaci aktuálního směru jízdy

Řídící deska ESP32-S3-DevKitC-1 s podporou Wi-Fi a vestavěnou RGB LED, kterou použijeme pro signalizaci aktuálního směru jízdy

Americký patent B. E. Illona z roku 1972

Americký patent B. E. Illona z roku 1972

Stavebnice podvozku se čtyřmi 60mm koly mecanum

Stavebnice podvozku se čtyřmi 60mm koly mecanum

Křížové propojení kol mecanum na naší čtyřkolce

Křížové propojení kol mecanum na naší čtyřkolce

Kola se otáčejí vpřed stejným směrem (červeně), válečky jsou ale pootočené (modře)

Kola se otáčejí vpřed stejným směrem (červeně), válečky jsou ale pootočené (modře)

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vpřed

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vpřed

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že se všechny válečky otáčejí směrem doleva

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že se všechny válečky otáčejí směrem doleva

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vlevo

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vlevo

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že se všechny válečky otáčejí směrem doprava

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že se všechny válečky otáčejí směrem doprava

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vpravo

Součtem vektorů pootočených válečků je jízda vpravo

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že má dvojice válečků totožný směr

Tímto otáčení kol (červeně) docílíme toho, že má dvojice válečků totožný směr

Součet vektorů odpovídá jízdě ve směru pootočených válečků

Součet vektorů odpovídá jízdě ve směru pootočených válečků

Různé kombinace otáčení kol vedou k různým vektorovým součtům a tedy i různým trajektoriím jízdy včetně komplexního otáčení jako u pásových robotů

Různé kombinace otáčení kol vedou k různým vektorovým součtům a tedy i různým trajektoriím jízdy včetně komplexního otáčení jako u pásových robotů

Schéma zapojení robotického vozítka

Schéma zapojení robotického vozítka

Pinout desky ESP32-S3-DevKitC-1

Pinout desky ESP32-S3-DevKitC-1

Akumulátor se dvěma články 18650 v sérii a ochranným obvodem

Akumulátor se dvěma články 18650 v sérii a ochranným obvodem

Modul step-down měniče LM2596 s regulací pomocí trimru

Modul step-down měniče LM2596 s regulací pomocí trimru

Maličká destička s čipem duálního H-můstku DRV8833

Maličká destička s čipem duálního H-můstku DRV8833

Maličká destička s čipem duálního H-můstku DRV8833

Maličká destička s čipem duálního H-můstku DRV8833

Tabulka logických vstupních signálů na H-můstku a odpovídající polarita na výstupu

Tabulka logických vstupních signálů na H-můstku a odpovídající polarita na výstupu

Ovládací stránka na místní mDNS doméně vozidlo.local

Ovládací stránka na místní mDNS doméně vozidlo.local

Panel pro vývojáře a pohled na obsah zpráv vysílaných skrze Websocket s nízkou latencí. Všimněte si zeleně podbarvených směrových instrukcí mířících z prohlížeče do vozidla a bílých zpráv mířících z vozidla do prohlížeče (zde třeba údaje z volitelného dálkoměru)

Panel pro vývojáře a pohled na obsah zpráv vysílaných skrze Websocket s nízkou latencí. Všimněte si zeleně podbarvených směrových instrukcí mířících z prohlížeče do vozidla a bílých zpráv mířících z vozidla do prohlížeče (zde třeba údaje z volitelného dálkoměru)

Aby byly všechny motory stejně zatížené, vyvážené těžiště je základ. Pomohla masa akumulátoru v posuvné schránce

Aby byly všechny motory stejně zatížené, vyvážené těžiště je základ. Pomohla masa akumulátoru v posuvné schránce

Robot s všesměrovými koly v celé své kráse

Robot s všesměrovými koly v celé své kráse

Sčitáním vektorů pohybů jednotlivých kol s rotujícími gumovými válečky se může vozidlo beze změny orientace pohybovat všemi myslitelnými směry. Ukážeme si to na diagramech
Motory kol budeme řídít dvojicí duálních H-můstků DRV8833. Každý tedy zvládne ovládat dva motory
O zdroj napájení se postará dvoučlánkový Li-ion akumulátor (lze nabít až na 8,4 V) a step-down měnič, který vyrobí stabilních 5 V pro napájení řídící desky
Řídící deska ESP32-S3-DevKitC-1 s podporou Wi-Fi a vestavěnou RGB LED, kterou použijeme pro signalizaci aktuálního směru jízdy
28
Fotogalerie

Jak fungují exotická kola mecanum. Postavili jsme čtyřkolku, která by dokázala zaparkovat úplně všude

  • Všesměrová kola už za sebou mají více než sto let vývoje
  • K nejrozšířenějším typům patří švédský vynález mecanum
  • Čtyři kola umožní jet vozidlu do všech směrů bez změny orientace

V dalším pokračování našeho seriálu o programování elektroniky si postavíme autíčko s všesměrovými koly. Počkat, počkat, jaká zase všesměrová kola? Kolo se snad může točit okolo své osy jen dopředu a dozadu, ne?

Ano, o tom není pochyb, ale co kdyby se takové kolo skládalo z dalších otáčivých elementů orientovaných pod odlišným úhlem? Už před více než sto lety to napadlo třeba jistého J. Grabowieckiho, který si nechal v zámoří patentovat vynález s prostým názvem Vehicle wheel.

0c8e1a5d-86ef-4657-bd51-ff545287a78a
Americký patent B. E. Illona z roku 1972

Původní nápad všesměrových kol o půlstoletí později vylepšil švédský inženýr Bengt Erland Illon, v roce 1972 si jej nechal patentovat, no a protože tehdy pracoval pro Mecanum AB, dodnes jim říkáme kola mecanum – mecanum wheel.

Jejich patentová ochrana už dávno vypršela, a tak je to zároveň zdaleka nejrozšířenější a nejdostupnější design všesměrového kola, byť vývoj nadále pokračuje a jejich podob je celá řada.

Podívejte se na video, co si dneska postavíme:

Stavebnice podvozku se čtyřmi 60mm koly

Kola mecanum různé velikosti a kvality seženete v každém modelářském obchodě nebo třeba na univerzálním Aliexpressu. My si je tentokrát ukážeme na stavebnici robotického podvozku z nabídky českého LaskaKitu.

a58bceef-82ff-4828-9848-ce63f958e936
Stavebnice podvozku se čtyřmi 60mm koly mecanum

V krabici dorazila čtveřice plastových 60mm koleček, čtyři modelářské stejnosměrné motůrky, kovové úchyty, šroubky a deska podvozku. O vše ostatní se už musíte postarat sami a samotnou stavbu a programování si ukážeme v závěru článku. 

První část věnujeme samotné magii všesměrových kol s konstrukcí mecanum. A nebojte se, vše si ukážeme na snadno pochopitelných nákresech, aby tomu rozuměla i vaše babička.

Všesměrová jízda jako součet vektorů

Kola mecanum obaluje namísto klasické pneumatiky několik volně se otáčejících válečků, které jsou oproti ose kola pootočené o 45 stupňů vždy jedním směrem.

Přihlaste se
a zdarma dočtěte
tento článek

 

Po přihlášení můžete také
diskutovat pod články

Určitě si přečtěte

Články odjinud