El automóvil del vídeo puede estacionar como lo hace gracias a sus ruedas omnidireccionales tipo Mecanum gobernadas por ordenador. Estas ruedas permiten que el coche se desplace lateralmente sin necesidad de girar las ruedas delanteras o traseras en ángulos visibles. En vez de solo dos ejes (uno cada dos ruedas) de los vehículos normales, se puede construir un vehículo con cuatro ejes, uno para cada rueda. Para estacionar, las dos ruedas traseras giran, cada una sobre su propio eje. Aparentemente el automóvil se desliza hacia la acera a pesar de que sus ruedas traseras ruedan.
El secreto está en la estructura de estas ruedas. Cada una tiene en su periferia una serie de rodillos dispuestos en ángulo de 45 grados, como se ve en la siguiente imagen de un chasis de coche robot (en este caso los rodillos son especialmente grandes).
Como cada rueda tiene su propio eje, pueden girar independientemente, e incluso una puede girar hacia adelante y la otra hacia atrás. Cuando los motores hacen girar las ruedas en la misma dirección, el coche se mueve hacia adelante o atrás. Pero si giran en direcciones opuestas, el coche puede desplazarse lateralmente o en diagonal.
Esto es así porque cada rueda genera una fuerza en ángulo a partir del contacto con el suelo. La combinación de fuerzas entre las ruedas (según las leyes de la suma de vectores) permite movimientos laterales, diagonales o rotacionales.
Por tanto, como cada rueda se acciona de forma independiente, el sentido de la marcha depende de la interacción entre las direcciones en las que se acciona cada rueda en relación con las demás. De este modo, el vehículo del vídeo puede desplazarse perpendicularmente, hacia la acera, sin necesidad de realizar el consabido juego de giros de las ruedas delanteras.
Se llaman a veces ruedas suecas o ruedas Ilon en honor a su inventor, Bengt Erland Ilon (1923-2008), quien concibió el concepto mientras trabajaba como ingeniero en la empresa sueca Mecanum AB. Lo patentó en 1972. Estas ruedas se emplean también en carretillas elevadoras que requieren maniobras muy ajustadas, robots autónomos y sillas de ruedas.
Ingeniería de la rueda Mecanum
El diseño típico de Mecanum es una configuración de cuatro ruedas con rodillos alternados entre diestros y zurdos cuyos ejes en la parte superior de la rueda son paralelos a la diagonal del bastidor del vehículo (y, por lo tanto, perpendiculares a la diagonal cuando la parte inferior de la rueda entra en contacto con el suelo). De esta manera, cada rueda generará un empuje aproximadamente paralelo a la diagonal del marco correspondiente. Al variar la velocidad de rotación y la dirección de cada rueda, la suma de los vectores de fuerza de cada una de las ruedas creará movimientos lineales o rotaciones del vehículo, lo que le permitirá maniobrar con una necesidad mínima de espacio. Por ejemplo:
- Hacer correr las cuatro ruedas en la misma dirección a la misma velocidad dará como resultado un movimiento hacia adelante / atrás, ya que los vectores de fuerza longitudinal se suman, pero los vectores transversales se cancelan entre sí;
- Hacer funcionar (todas a la misma velocidad) ambas ruedas de un lado en una dirección mientras que el otro lado en la dirección opuesta, dará como resultado una rotación estacionaria del vehículo, ya que los vectores transversales se cancelan pero los vectores longitudinales se acoplan para generar un par alrededor del eje vertical central del vehículo;
- Hacer correr (todas a la misma velocidad) las ruedas diagonales en una dirección mientras que la otra diagonal en la dirección opuesta dará como resultado un movimiento lateral, ya que los vectores transversales se suman pero los vectores longitudinales se cancelan.
Una combinación de movimientos diferenciales de las ruedas permitirá el movimiento del vehículo en casi cualquier dirección con cualquier rotación.
En robots
Según Wikipedia, en las competiciones de robótica suelen verse ruedas Mecanum. El movimiento omnidireccional proporcionado por el diseño de Mecanum puede dar a los robots una maniobrabilidad y flexibilidad adicionales para abordar los objetivos de la competición y atravesar el terreno cuando la configuración del campo de juego de la competición es adecuada para el diseño. El robot móvil CMU URANUS fue el primer robot móvil con ruedas Mecanum construido en 1985 y se utilizó durante dos décadas para la investigación de la navegación autónoma. El robot «Tessellator» de CMU, diseñado en 1992 para dar servicio a las baldosas del transbordador espacial, también utilizaba ruedas Mecanum.
