Колесо Airtrax едет в любую сторону

Sidewinder может переехать довольно толстую доску. И въехать с длинными "деревяшками" в ворота, боком, куда обычный погрузчик с теми же досками (расположенными поперёк ворот) не въехал бы (кадры с сайта airtrax.com)

Американская компания Airtrax поставляет своим клиентам весьма необычную технику. При взгляде на фото возникает вопрос – и куда всё это хозяйство вращается, чтобы машина ехала? Давайте разбираться.

Итак, наша машина имеет четыре колеса. Все — ведущие. Каждое из них жёстко сидит на оси. Вправо-влево не поворачивается совсем. Про подвеску забудем, тем более, что в таких случаях, как здесь, она не нужна.

Привод каждого колеса устроен просто. Это обычный вал без всяких шарниров, которым колесо соединено с электромотором внутри корпуса машины.

Но как же мы будем поворачивать? А вот так. Каждое колесо оснащено 12 роликами, покрытыми резиной или полиуретаном. Ролики сгруппированы попарно в шесть округлых "бочонков" и совершенно свободно вращаются на своих осях, которые наклонены как к оси колеса, так и к его плоскости (что хорошо видно на фотографиях). Оси роликов жёстко закреплены в ступице колеса, похожей на звёздочку.

Каждый ролик представляет собой нечто вроде параболического тела вращения со спиленной верхушкой. Расположение роликов таково, что при взгляде точно вдоль оси колеса их внешние края образуют ровный круг.

При взгляде сбоку – колесо вполне круглое (кадры с сайта airtrax.com).

Теперь, если все четыре колеса вращать в одну сторону – машина туда и поедет. Если бы ролики были соосны самому колесу – они бы просто проворачивались, и машина стояла бы на месте. Но они наклонены, причём – справа и слева – симметрично. Так возникает своего рода упор.

Если же колёса разных бортов вращать в разные стороны – наш странный аппарат будет разворачиваться как танк, то есть — на месте.

Но самое интересное, что, вращая каждое из четырёх колёс с различной скоростью и в разной комбинации, можно заставить эту машину совершать абсолютно любое движение на плоскости. Какое-то из колёс при этом может и вовсе остаться неподвижным. И просто скользить на своих свободно вращающихся роликах, если это нужно для разворота в нужную сторону.

Хотите – двигайтесь по диагонали с сохранением ориентации корпуса относительно сторон света, хотите – по диагонали с одновременным поворотом в любую другую сторону. Для движения в тесном складе или в цеху – свойство просто бесценное. Теперь можно подобраться в такие места, и выехать через такие коридоры, какие обычным погрузчикам или транспортёрам и не снились. Всё это обеспечивают силы трения между хитроумными роликами и дорогой.

Посмотрите на чертёж погрузчика, вид с левого борта. Видите нижние ролики, в данный момент, касающиеся поверхности?


Notice: Undefined variable: 7651.9696400733 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

По шесть сдвоенных обрезиненных роликов на колесо (они, ролики, вращаются свободно) – и готов механизм для движения в любом направлении. Главное – правильно рассчитать углы наклона осей и кривизну поверхностей. Обратите внимание – колёса одного борта не одинаковы, а зеркальные (кадр с сайта airtrax.com)

Представьте теперь, что переднее колесо (оно слева) вращается против часовой, а заднее — по часовой стрелке. Силы от каждого колеса, те, что направлены вдоль машины, будут взаимно скомпенсированы. Но посмотрите, как при этом проворачиваются ролики, стоящие сейчас внизу? Они-то повёрнуты немного в стороны. Получающиеся силы трения будут толкать машину точно от вас.

С таким приводом и управлением компания выпускает целую гамму машин. Это и уже знакомый нам вилочный погрузчик — Sidewinder (электрический, на 1,36 тонны), а ещё — Phoenix – самоходная подъёмная платформа для обслуживания самолётов в аэропортах и MP2 — универсальная транспортная платформа для перемещения деталей или оборудования, как в цехах, так и на воздухе.

На страницах компании, посвящённым этим трём машинам, есть видеоролики, на которых отлично видно — как ловко двигается эта техника.

Очень интересные результаты получаются, когда колёса вращаются не просто в разные стороны, но с ещё и с различной скоростью. Умелый водитель сможет на таких машинах танцевать вальс.

Управляются эти всенаправленные штуковины джойстиками, которые посылают сигнал в компьютер. Компьютер вычисляет направление и скорость вращения для каждого колеса по отдельности, выдавая команду электродвигателям.


Notice: Undefined variable: 7797.4704719833 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

Чертёж погрузчика Airtrax Sidewinder (иллюстрация с сайта airtrax.com).

Так кто же автор этих "вывихнутых" роликов? Не вполне ясно. Компания пишет такую историю: всенаправленное колесо запатентовал шведский изобретатель, который продал его (патент) некой корпорации в США. В конце концов, права на технологию приобрели американские ВМФ (US Navy).

Это было в 1980-х годах. ВМФ собирались "приспособить" данную идею для тележек, перемещающих на кораблях различные грузы (боеприпасы). Успешно этот фокус у них прошёл или нет, не поясняется, но уже в наши дни военные передали эту технологию в компанию Airtrax: для коммерциализации в гражданской сфере.

Airtrax же не просто восприняла чужое изобретение, но существенно его доработала. И, судя по съёмкам, такие аппараты нашли себе покупателей.

А тот самый швед, о котором пишет компания, судя по всему, — Бенгт Илон (Bengt Ilon). Вот его патент 1975 года.

А вот более современный патент Дональда Харриса (Donald Harris), одного из менеджеров Airtrax.

Платформа Airtrax Phoenix пользуется той же технологией… (фото с сайта airtrax.com)

Как видно, есть отличия, но идея, в общем-то, та же (кликните там на кнопочки Images).

Airtrax полагает, что сфер применения таких колёс – несть числа. Особенно ценно здесь то, что для обеспечения всенаправленного движения не нужно поворачивать в стороны сами колёса, что сильно упрощает их привод (кстати, в некоторых образцах машин компания встраивает электро— или гидромоторы прямо в ступицы).

А вообразите конструкцию, которая понадобилась бы, если бы мы захотели обеспечить управляемое колесо поворотом на все 180 градусов (вокруг вертикальной оси, по типу велосипедной передней вилки)? Какие потребовались бы механизмы привода и управления, какие гигантские колёсные ниши?

Всенаправленные колёса могут пригодиться как для транспортировки грузов на промышленных площадках, базах и складах, так и во вполне домашних условиях.

Не зря в декабре 2005 года группа учащихся высшей школы Upper Darby High School в Дрекселе (Drexel, штат Пенсильвания) получила грант от программы Lemelson-MIT размером в $10 тысяч: на создание первой в мире "всенаправленной" инвалидной коляски с "всенаправленной технологией" от Airtrax.