Cálculo da eficiência das rodas Mecanum

Faço parte de uma equipe da FIRST Robotics e estamos pensando em usar as rodas Mecanum para o nosso robô.

Quais são as vantagens e desvantagens do uso da roda Mecanum em relação às regulares? Ao olhar pelo Google, parece que as rodas Mecanum oferecem mais mobilidade, mas não têm tanta tração. Existem outras vantagens ou desvantagens?

Comparadas às rodas normais, as rodas Mecanum são menos eficientes ou mais eficientes de alguma forma? E se sim, existe uma maneira quantificável de determinar em quanto?

Existem equações que posso usar para calcular a eficiência (ou ineficiência) e / ou a velocidade do movimento para frente, para os lados ou em ângulos arbitrários?

Uma foto de um robô com rodas mecanum:

Eficiência não é a coisa certa a comparar devido às várias vantagens e desvantagens de cada tipo de roda. Comparar a eficiência dos diferentes tipos de rodas é como comparar maçãs e laranjas.

No entanto, comparar velocidade e força pode fornecer uma boa comparação dos diferentes tipos de rodas. Aqui está uma tabela que oferece uma comparação rápida e simples ( observe que isso pressupõe rolamentos sem ficção e tração igual! ):

A tentativa de levar em consideração o deslizamento fica peluda. Do artigo "Análise Cinemática do Veículo Mecanum de Quatro Rodas", que está no topo desta lista de artigos :

Esse problema, em geral, não tem solução, pois representa um sistema sobredeterminado de equações lineares simultâneas. O significado físico disso é: se quatro velocidades de rotação arbitrárias são escolhidas para as quatro rodas, geralmente não há movimento do veículo que não envolva "esfregar" (deslizar) no chão. No entanto, uma matriz [F] que gera uma solução de mínimos quadrados "melhor ajuste" pode ser encontrada

Tenho alguma experiência com o uso de rodas mecanum, tanto em ambientes internos quanto externos (na grama, areia e sujeira).

A vantagem óbvia é o movimento holonômico. As desvantagens são o peso (as rodas disponíveis comercialmente são ridiculamente pesadas) e o custo. Para um dado piso, a tração será de 65 a 70% da de uma roda normal, devido à menor área de contato e aos 45% de rolos.

Em comparação com a minicarregadeira, as rodas mecanum não têm atrito adicional ao girar, o que é uma vantagem.

As rodas Mecanum serão mais simples e talvez mais confiáveis ​​do que um sistema de acionamento de desvio / caranguejo.

Tudo é sempre sobre trocas. Se eu comparasse um sistema mecanum ideal a um sistema ideal de acionamento de giro (rotação total de 360 ​​graus, orientação extremamente rápida da roda), o giro ganha em desempenho porque possui tração total.

Um sistema de desvio ideal será caro e difícil de implementar em comparação com as rodas mecanum.

Eficiência é uma pergunta carregada. Uma roda mecannum ideal será equivalente a qualquer outro sistema ao se mover em qualquer direção e girará melhor do que um sistema de direção deslizante. Na realidade, os rolos têm atrito razoável, portanto, deslocar-se para os lados será menos eficiente do que avançar.

Obter números exatos exigiria muitas medições bastante precisas, o que não é prático.

Você pode visitar o site do FRC 1114 Simbotics, especialmente http://www.simbotics.org/resources/mobility . A equipe da FTC que eu treino usou isso como ponto de partida para seu próprio trabalho.