¿Qué es una Rueda Omnidireccional?
Las ruedas omnidireccionales son ruedas que pueden moverse en cualquier dirección y constan de una parte giratoria principal en la sección del cuerpo y una parte giratoria pasiva de rodillos situada en el círculo exterior del cuerpo.
Suelen utilizarse como un conjunto de tres ruedas o un conjunto de cuatro ruedas. En comparación con las configuraciones de ruedas con neumáticos que utilizan dirección, etc., como en los automóviles, el mecanismo de movimiento es más sencillo y, por tanto, más adecuado para la reducción de tamaño y peso.
Usos de las Ruedas Omnidireccionales
Las ruedas omnidireccionales se utilizan principalmente como mecanismo de movimiento para robots y carros. Como son adecuadas para moverse en espacios reducidos, suelen utilizarse como robots de transporte no tripulados en fábricas y almacenes o como sillas de ruedas para entornos interiores como hospitales.
Las ruedas omnidireccionales como robots de transporte no tripulados también incluyen robots con una función de seguimiento de personas equipada con sensores. Como pueden desplazarse con equipos de trabajo encima, también pueden utilizarse como plataformas rodantes y de trabajo.
Principio de la Rueda Omnidireccional
Una rueda omnidireccional es una rueda en la que la fuerza motriz del motor se transmite longitudinalmente y la rotación en sentido lateral se realiza mediante un mecanismo libre sin fuerza motriz propia. El giro y el movimiento paralelo en todas las direcciones son posibles ajustando el control de velocidad de cada motor con respecto al agarre de la rueda omnidireccional a la superficie de la carretera. Suelen utilizarse en conjuntos de tres o cuatro ruedas.
A continuación se enumeran las características de cada una de ellas.
1. Configuración de Tres Ruedas
Comparada con la configuración de cuatro ruedas, la configuración de tres ruedas tiene la ventaja de que tiene un sistema de tracción menos, lo que significa que puede ser más pequeña y ligera. Sin embargo, la cantidad de movimiento en cualquier dirección es la fuerza combinada de los vectores, por lo que dependiendo de la superficie de la carretera, la rectitud del vehículo puede deteriorarse.
2. Configuración de Cuatro Ruedas
Con una configuración de cuatro ruedas, el movimiento en las direcciones delantera-trasera e izquierda-derecha es el mismo que el de un coche con neumáticos normales, por lo que cabe esperar un alto grado de rectitud. Por otro lado, la desventaja es que el sistema de tracción tiene un sistema de tracción más que en la configuración de tres ruedas, por lo que el dispositivo en su conjunto es más grande y pesado.
Características de la Rueda Omnidireccional
Ventajas
- Puede girar sobre la marcha y desplazarse en paralelo en todas las direcciones.
- El sistema de tracción puede configurarse con un mínimo de tres ruedas, lo que simplifica el mecanismo de movimiento en comparación con las tracciones a las cuatro ruedas, haciéndola más pequeña y ligera.
- Menos vibraciones durante el funcionamiento.
En concreto, hay una gran diferencia en los robots móviles: los robots de dos ruedas “básicamente siempre se mueven hacia delante mientras cambian la dirección de movimiento hacia el objetivo”, mientras que los robots de omnidireccional “siempre se mueven en paralelo al objetivo en una dirección fija”.
Esto significa que la rueda omnidireccional elimina el procedimiento de “moverse después de cambiar de dirección al desplazarse”, lo que supone una gran ventaja de “movimiento rápido en la distancia más corta”.
Debido a que la rueda omnidireccional tiene una ventaja tan grande en el movimiento rápido, muchos robots para concursos de robots, en los que se compite por el tiempo para llegar a la meta, etc., están equipados con un mecanismo de movimiento que utiliza la rueda omnidireccional.
No existe una estructura de componentes fija para las ruedas omnidireccionales, y el número y el ángulo de los rodillos dispuestos en las piezas giratorias pasivas y los materiales utilizados pueden variar. Cada rueda omnidireccional tiene su propio entorno especializado, aplicación y capacidad de carga, por lo que es necesario seleccionar la adecuada para el uso previsto.
Desventajas
Las desventajas de las ruedas omnidireccionales son que son vulnerables a los golpes y al uso en exteriores. Esto se debe al principio de funcionamiento de la rueda omnidireccional, y ambas condiciones están causadas por la cuestión de la adherencia insuficiente al suelo.
Más Información sobre las Ruedas Omnidireccionales
1. Cómo Controlar un Robot de Ruedas Omnidireccionales
En el tipo de cuatro ruedas, se montan cuatro ruedas omnidireccionales cada 90 grados respecto a la plataforma. A cada rueda se le acopla un motor, y la velocidad y la dirección de desplazamiento de la plataforma se determinan emitiendo órdenes a los motores de forma independiente.
Por ejemplo, si la plataforma debe moverse en línea recta en la dirección X, debe controlarse de modo que la suma de los vectores de velocidad de cada rueda omnidireccional en la dirección Y sea cero.
2. Precauciones en el Control
Un punto a tener en cuenta durante el control es que una adherencia insuficiente al suelo provocará el deslizamiento de los neumáticos. Si incluso una de las ruedas omnidireccionales patinan, la suma de los vectores de velocidad de las ruedas se desviará del valor esperado. Se necesita un mecanismo para corregir cada vez las órdenes al motor, por ejemplo incorporando un control de realimentación.
El control por realimentación se refiere a un control en el que la cantidad de control, que es la salida, se retroalimenta con el valor de entrada y el valor de entrada se corrige de modo que la diferencia entre la salida y la entrada sea cero. El control es capaz de realizar correcciones incluso cuando se producen perturbaciones como el ralentí.