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Mecanum-Rad

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Datei:IlonWheelchair.jpg
Rollstuhl mit Mecanum-Rädern
Datei:Aircraft container and pallet loader Mecanum wheels.jpg
Unit Load Device mit angetriebenen Mecanum-Rädern zum Drehen und Verschieben der Fracht
Datei:Loading LD3 cargo containers onto United Boeing 777-300ER.webm
Video das eine Unit Load Device mit Mecanum-Rädern bei der Luftfrachtverladung zeigt
Datei:FIRST Tech Challenge – Parts – Demo bot 3.jpg
Mobiler Roboter mit Mecanum-Rädern

Das Mecanum-Rad ist ein Rad, das einem Fahrzeug omnidirektionale Fahrmanöver erlaubt, ohne mit einer mechanischen Lenkung ausgestattet zu sein. Es wird nach seinem schwedischen Erfinder Bengt Ilon auch Ilon-Rad genannt (im Englischen „Ilon wheel“ oder auch „Swedish wheel“<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>). Das Rad wurde erstmals im Jahr 1972 zum Patent angemeldet.<ref>{{#if:{{#ifexpr:{{#if:DE|0|1}} or {{#if:2354404|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:DE||„Land“{{#if:2354404|| und }}}}{{#if:2354404||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|DE2354404C2|{{#switch: {{{DB}}} | DEPATIS =DE2354404C2 | WIPO = DE2354404 | Google = DE2354404C2 | #default =DE2354404C2 }}}}{{#if:Rad für ein laufstabiles, selbstfahrendes Fahrzeug1973-10-301984-05-30Bengt Erland Ilon|:|.}}{{#if:Rad für ein laufstabiles, selbstfahrendes Fahrzeug| Rad für ein laufstabiles, selbstfahrendes Fahrzeug.}}{{#if:1973-10-30| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:1984-05-30Bengt Erland Ilon|,}}}}{{#if:1984-05-30|{{#if:1973-10-30| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:Bengt Erland Ilon|,}}}}{{#if:| Anmelder: {{{Anmelder}}}{{#if:Bengt Erland Ilon|,}}}}{{#if:Bengt Erland Ilon| Erfinder: Bengt Erland Ilon}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:1973-10-301984-05-30Bengt Erland Ilon|.}}}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format= |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> Im Gegensatz zum Allseitenrad stehen beim Mecanum-Rad die Rollen in einem anderen Winkel als 90 Grad zur Hauptachse.

Technik und Anwendung

Auf dem Umfang (der „Felge“) des Rades sind mehrere drehbar gelagerte tonnenförmige Rollen meist im Winkel von 45 Grad zur Achse des gesamten Rades angebracht. Ausschließlich diese Rollen stellen den Kontakt zum Boden her. Diese Rollen haben keinen direkten Antrieb und können sich frei um ihre schräge Lagerachse drehen. Das gesamte Mecanum-Rad dagegen wird von einem Antriebsmotor mit veränderlichem Drehsinn und variabler Drehzahl angetrieben.

Die damit ausgestatteten Fahrzeuge haben üblicherweise vier solcher Räder, die im Rechteck („Wagenanordnung“) angeordnet sind. Die Achsen der geneigten Rollen müssen dabei an der Auflageebene entweder sternförmig zur Fahrzeugmitte zeigen oder alle Winkelachsen der Rollen müssen auf einer Kreisprojektion liegen (unterschiedliche Wahl der Winkel der Rollen an Vorder- und Hinterachse – jeweils +45° oder −45° zur Achse des Mecanum-Rades). Wird dieses Kriterium nicht beachtet, lassen sich keine omnidirektionalen Antriebskräfte erzeugen. Nur mit der Anordnung der Auflageflächen in Kreisprojektion ist eine Drehung um deren Mittelpunkt möglich, was in den meisten Anwendungsfällen gewünscht ist.

Datei:Mecanum wheel control principle.svg
Antrieb mit vier Mecanum-Rädern (Draufsicht).
blau: Antriebsrichtung des Rades; rot: Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
a) Geradeausfahrt, b) Seitwärtsfahrt, c) Diagonalfahrt, d) Kurvenfahrt, e) Drehung, f) Schwenkfahrt

Die Drehzahl und die Drehrichtung eines jeden Rades ist einzeln ansteuerbar. Durch individuelle Drehrichtungswahl der Räder entstehen gegenüber der Fahrbahn Kraftvektoren, die sich durch die beweglichen Rollen in zwei Richtungen ausbilden, jedoch in der Summe mit den Vektoren der anderen Räder zu einer Gesamtbewegungsrichtung oder auch einem Drehmoment für das gesamte Fahrzeug summieren. Dabei ist entscheidend, dass sich je nach Richtung der Kräfte die Rollen auf dem Untergrund teils in Drehung versetzen oder einfach nur durch das Rad, auf dem sie sich befinden, abgerollt werden, ohne sich selbst zu drehen – beispielsweise bei Vorwärts-Geradeausfahrt. Im Extremfall kann so ein Fahrzeug lediglich durch gegensätzlichen Drehsinn von Rädern der Vorder- und Hinterachse quer verfahren, ohne sich „vorwärts“ zu bewegen oder eine Drehung um die Hochachse ausführen zu müssen.

Anwendungszwecke sind beispielsweise Förderfahrzeuge, Mobilitätshilfen für gehbehinderte Menschen, fahrerlose Transportfahrzeuge, in der Intralogistik, bei Patientenliegen und Operationstischen, bei Produktionsprozessen zum Beispiel im Maschinen-, Flugzeug- oder Fahrzeugbau, des Weiteren in der Robotik.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Mecanum-Rad:Mobile Roboter für die Produktion der Zukunft|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Mecanum-Rad:Mobile Roboter für die Produktion der Zukunft}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://industrieanzeiger.industrie.de/technik/aus-dem-stand-in-jede-beliebige-richtung/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Mecanum-Rad:Mobile Roboter für die Produktion der Zukunft}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://industrieanzeiger.industrie.de/technik/aus-dem-stand-in-jede-beliebige-richtung/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Mecanum-Rad:Mobile Roboter für die Produktion der Zukunft}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2019-01-04{{#if: 2021-09-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Geschichte

Die United States Navy kaufte das Patent von Ilon und entwickelte es 1980 in Panama City weiter. Die Navy benutzte es, um Lasten auf Schiffen zu transportieren.

1997 zahlten die Firma Airtrax Inc. und einige andere Firmen an die Navy je 2500 US-Dollar für die Technik.<ref name="Bowers2008">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}{{#if: | {{#if: Vorlage:Cite book/ParamBool | Vorlage:Toter Link/archivebot | Vorlage:Webarchiv/archiv-bot }}

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  }}</ref> Airtrax entwickelte damit unter anderem einen Gabelstapler, der sich gut in engen Räumen bewegen lässt und bis 2008 vermarktet wurde.<ref>{{#if:2022-06-22|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:https://web.archive.org/web/20220622000301/http://airtrax.com/%7C{{#if:Omni directional, Airtrax Home|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://web.archive.org/web/20220622000301/http://airtrax.com/}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Omni directional, Airtrax Home}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://airtrax.com/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Omni directional, Airtrax Home}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://airtrax.com/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Omni directional, Airtrax Home}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:https://web.archive.org/web/20220622000301/http://airtrax.com/{{#if: 2021-09-19 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
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Weblinks

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Einzelnachweise

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