Ruedas Imnidireccionales

Diseño de llantas.

Este diseño fue tomado de un documento de la universidad libre de Bruselas, Vrije Universiteit Brussel (VUB), acerca de un robot de futbol de tamaño pequeño que compite además en la liga robo-cup. En ese documento además comparan diseños de los distintos equipos en las diferentes áreas del robot, como llantas, transmisión, disparo y demás.

En el diseño de las llantas secombinaron dos tipos de rueda, lo que dio origen a este prototipo, se compone de varias piezas; Los dos discos del centro (que parecen uno), tienen ranuras para que las partes externas o tangenciales al disco se acoplen, estas últimas piezas son las que permitirán el movimiento no solo hacia al frente del robot, sino también a los lados, consisten en 12 conos truncados unidos por parejas atrevesde un tornillo que permitirá que giren sobre el eje de este. Se recomienda un diámetro para las llantas de 60mm o 6 cm, para mejor contacto con la superficie y estabilidad del robot.

Perímetro del círculo
P=2π*30mm=188.495 mm es la longitud del circulo

La pieza (a.) tendría un ancho de 5mm, ya que son 6…
5mm*6=30mm

Entonces esta longitud no estaría disponible para que se ocupe con losconos truncados, por eso…
188.495 mm – 30 mm=158.495 mm longitud para los conos truncados (b.)
Ya que son 12 piezas (b.) hallamos el espacio para estas asi,
Espacio de cada cono 158.495 mm12=13.20 mm
13.20 mm = 1.32 cm

Para evitar la fricción entre los conos reducimos esa distancia a 1.1 cm

Para calcular los diámetros del cono truncado, se prosigue

Longitud de arco= R (radio) * α(Angulo en radianes)

1.1cm = 3cm * α despejando…

α = 1.1 cm3 cm=0.3666 radianes
Hacemos un factor de conversión para poder expresar los radianes en grados,
1800π radianesθ0.3666 radianes
θ=210

Para encontrar la relación de los radios de las bases primero hallamos la altura del cono (l), teniendo en cuenta el Angulo (θ) y la generatriz (h)

cosθ=lh Despejando ll=cosθ*h=cos21°*1.1 cm
l=1.02cm
Ahora hallamos la relación de diámetro entre los radios,
senθ=xh Despejando x
x=senθ*h=sen21°*1.1 cm
x=0.39≈0.4 cm
Es decir, que el radio de la base debe ser 0.4 cm mayor que el radio de la copa.

Algunos aspectos a tener en cuenta son:
* La trasmisión de fuerza del motor a la llanta es mejor hacerla con engranajes, debido a que con poleas y correas puede patinar enciertas ocasiones evitando el movimiento de las ruedas.
* El promedio de la velocidad máxima de la bola es de 10m/s
* Diámetro del balón 43mm
* Un robot debe encajar dentro de un cilindro de 180 mm de diámetro y una altura de 150 mm o menos. 

Algunas especificaciones que se encuentran en el documento acerca del motor que utilizan son:
- Potencia: 30 vatios
- Tensión dealimentación: 12V
- Corriente de arranque: 10A
- Corriente nominal: 2,8 A
- torque en el puesto: 255 mNm
- Par nominal: 59 mNm

Conclusiones importantes para el diseño.

After a comparison between the competing teams, the number of wheels on the robot for this application is set to four. A brushless motor of 30 Watt powers the transmission system. The omni-directional wheels mounted on the robotprovide a great maneuverability. They come in numerous possible designs. In this application, a combination of these designs is made to come to a new design. There are four wheels mounted on the robot. Thereby, more space is made available for the shooting system. Some variations of the transmission system were designed. From tests, it is concluded that a spur gear transmission is the best option forthis application. In order to control the speed of the brushless drive motors, a L6236 motor driver is implemented on the robot. In the first tests, these drivers heated up when a PWM signal was assigned to the v_ref pin. By removing the overcurrent protection, this problem was overcome. A fully variable drive can now be achieved without heating the motor drivers to their breaking point.
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