Про колёсо Илона (оно же "колесо Mecanum") я с коллегами узнал достаточно давно. Году в 2018 мы загорелись желанием изготовить свой вариант четырехколёсной тележки на колёсах Илона чтобы освоить программирование её кинематики и начали с проектирования собственно колёсного хаба. К слову сказать, таких колёс на просторах известного китайского маркетплейса - вагон и маленькая тележка, но нам захотелось изготовить колесо своего дизайна. Подробности о кинематике тележки на четырех колёсах Илона можно прочесть в статье на Wikipedia.
Коллега ЧПУшник за пару недель полностью спроектировал колесо в 3D и даже изготовил один хаб (из двух симметричных половинок) из сплава Д16Т на нашем фрезерном ЧПУ в 5-ти координатах. Много лет этот хаб лежал на витрине и пугал своей экзотичной формой посетителей нашего офиса. В марте-апреле 2025 года у нас образовалось некоторое количество свободного времени и мы решили задействовать его с пользой, то есть дожать тему колёс Илона. Мы изготовили оставшиеся три хаба, для чего пришлось полностью переписать программу для ЧПУ чтобы сделать инверсную копию колеса. Запроектировали и изготовлили на токарном ЧПУ латунные втулки для роликов, а на 3D принтере напечатали сами ролики из эластичного материала. Оси роликов изготовили из калибровонного прутка Ф6 пищевой нержавейки.
Собрали всё воедино и установили на платформу с четырьмя шаговыми двигателями типа NEMA17, привод на колёса от которых передается через червячные редукторы с числом редукции 1:30. Для подачи сигнала на ШД использовали драйверы DRV8825 от дешманского 3D принтера предоставленного на разграбление всё тем же коллегой. Блок управления запрограммировали на Verilog-е для разработанной ранее плате "Карно" предназначенной для обучения ПЛИСоводству. В качестве дистанционного управления тележкой выбрали пульт ДУ от телевизора, так как код его декодера очень прост в реализации на Verilog и уже применялся нами для другого аналогичного проекта.
Как видно из приведенного выше видео, первая проба нашей тележки получилась не очень удачной, в ней имеются следующие проблемы:
1. Слишком большое редукционное число (1:30) делает перемещение тележки очень медленным. Радикально увеличить частоту сигнала STEP (сейчас это 16 кГц при режиме MODE=1/16) не получается - шаговики теряют синхронизацию и перестают вращаться. Планируем зменить редукторы, воможно вместе с ШД, на BLDC.
2. Из-за отсутствия подвески любые неровности поверхности приводят к потере сцепления одного из колёс, что моментально сказывается на направлении движения тележки.
3. Число роликов в колесе требуется увеличить (сейчас их 6 шт), чтобы обеспечить плавный переход от одного ролика к другому, иначе заметны рывки.
4. Ролики требуется изготавливать гладкими из резины с высоким коэф трения, 3D печать не дает качественной поверхности и такие ролики плохо сцепляются с половым покрытием. Тут есть варианты: выточить на ЧПУ из полиуретана или отлить из эластопласта в пресс-форму. Возможности для этого имеются.
Ждем следующей паузы в основной деятельности, чтобы заняться разрешением выявленных проблем нашей тележки. На этом пока всё.
Код блока упраления тележкой на языке Verilog для ПЛИС: https://github.com/Fabmicro-LLC/KarnixMecanumTest
Дизайн платы "Карно" выполненный в САПР KiCAD: https://github.com/Fabmicro-LLC/Karnix_ASB-254
PS: 3D модель колеса Илона выложу позже, после доработок.