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 21/04/16 

Come usare le ruote omnidirezionali e le ruote mecanum?

Di seguito analizzeremo le tre modalità di utilizzo più comuni per ottenere i movimenti più semplici, dopo aver compreso questi vedrete che non avrete problemi nel capire anche sistemi più complessi. Le condizioni analizzate hanno vari assi di simmetria e ciò facilita molto il lavoro, ma in alcune situazioni potrebbe essere utile avere dei sistemi assimetrici per prediligere una direzione rispetto a un altra. Infatti, semplificando al massimo tutto si può ridurre a una somma vettoriale, e dunque le combinazioni possibili sono praticamente infinite.

Utilizzando quattro ruote omnidirezionali su un robot, in modo che siano posizionate come nel grafico qui sopra, e gestendo la velocità di rotazione di ognuna di esse, si riesce a far muovere il robot in ogni direzione. Nell'animazione vengono illustrati i movimenti basilari che si ottengono combinando la velocità e la direzione di rotazione queste ruote speciali; già questi potrebbero essere abbastanza, ma in realtà le combinazioni possibili sono infinite. Questo perché, per calcolare la velocità e la traiettoria lungo la quale si muoverà il robot, bisogna calcolare la risultante della somma dei vettori delle velocità delle ruote e della somma dei momenti prodotti da esse: se queste sono entrambe diverse da zero si ottiene una traiettoria circolare di raggio più o meno grande a seconda di quali combinazioni si scelgono; invece, se la somma delle velocità è uguale a zero e la somma dei momenti no, il robot ruoterà su se stesso; mentre, se la somma dei momenti è uguale a zero e la somma delle velocità no, allora il movimento del robot avverrà lungo una linea retta. Chiaramente nella realtà questi movimenti sono approssimati perché difficilmente si riesce ad avere tutte e quattro le ruote sulla posizione ideale e altrettanto difficilmente si riesce a farle muovere con la velocità ideale: queste approssimazioni causano degli errori che nella maggior parte dei casi possono essere trascurati, ma è opportuno tenerle in considerazione se si necessita di movimenti precisi.
Questo è il nostro ThunderRobot che utilizza quattro di queste ruote: guarda il video.
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Proprio come nella situazione precedente, utilizzando tre ruote omnidirezionali su un robot, in modo che siano posizionate come nel grafico qui sopra, e gestendo la velocità di rotazione di ognuna di esse, si riesce a far muovere il robot in ogni direzione. Valgono la maggior parte delle considerazioni fatte nella descrizione del caso con quattro ruote, le principali differenze sono che con tre ruote si ha una velocità massima minore e una maggiore difficoltà nella gestione dei movimenti. Tuttavia, avendo una ruota in meno e dunque anche un motore in meno, si ha un robot più leggero e ciò può essere utile nelle situazioni in cui il peso è un fattore rilevante. Nell'animazione vengono illustrati i movimenti basilari che si ottengono combinando la velocità e la direzione di rotazione queste ruote. Si noti che nel caso di spostamento a destra e a sinistra le le frecce sono più piccole, questo sta ad indicare che per fare quel movimento la velocità di quelle ruote deve essere al 50% rispetto alla ruota del lato opposto; questo perchè, come detto prima, per far muovere il robot lungo una retta bisogna che la somma dei momenti prodotti dalle ruote sia zero.
Questo è il nostro ThunderOmnibot che utilizza tre di queste ruote: guarda il video.
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Utilizzando quattro ruote mecanum su un robot, in modo che siano posizionate come nel grafico qui sopra, e gestendo la velocità di rotazione di ognuna di esse, si riesce a far muovere il robot in ogni direzione. Nell'animazione vengono illustrati i movimenti basilari che si ottengono combinando la velocità e la direzione di rotazione. Il principio di funzionamento è molto simile a quello delle ruote omnidirezionali, infatti, anche in questo caso per calcolare la velocità e la traiettoria lungo la quale si muoverà il robot bisogna calcolare le risultanti della somma dei vettori delle velocità delle ruote e della somma dei momenti prodotti da esse. Si noti in particolare che nell'animazione, vicino alle ruote, ci sono delle lettere A e B, queste stanno a indicare i due tipi di ruote mecanum, destrorsa e sinistrorsa, che lavorano in maniera opposta. Per esempio, una ruota destrorsa quando scorre lateralmente a sinistra gira in in avanti, mentre una ruota sinistrorsa gira all'indietro. Dunque, combinando queste caratteristiche, si ottengono i movimenti illustrati nell'animazione (Si noti come le combinazioni siano uguali a quelle descritte nello schema delle quattro ruote omnidirezionali).
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