عجلة ميكانوم

عجلة ميكانوم هي تصميم لعجلة متعددة الاتجاهات مصممة للمركبات البرية لتتحرك في أي اتجاه. تُعرف أحيانًا باسم العجلة السويدية أو عجلة إيلون نسبةً إلى مخترعها، بنغت إرلاند إيلون (1923-2008)، ^{[ 1 ]} الذي ابتكر الفكرة أثناء عمله كمهندس في شركة ميكانوم إيه بي السويدية ، وحصل على براءة اختراعها في الولايات المتحدة في 13 نوفمبر 1972. ^{[ 2 ]}

يتكون من سلسلة من البكرات الخارجية المطاطية مثبتة بزاوية 45 درجة بالنسبة للعجلة. كل عجلة تعمل بشكل مستقل، ويعتمد اتجاه الحركة على التفاعل بين اتجاهات دوران كل عجلة بالنسبة للعجلة الأخرى.

وتشمل الاستخدامات الرافعات الشوكية التي تتطلب مناورة دقيقة للغاية، والروبوتات ذاتية التشغيل، والكراسي المتحركة .

عجلة ميكانوم هي نوع من العجلات عديمة العجلات ، تتكون من سلسلة من البكرات الخارجية المطاطية المثبتة بشكل مائل على محيط حافتها . عادةً ما يكون لكل بكرة محور دوران بزاوية 45 درجة بالنسبة لمستوى العجلة و45 درجة بالنسبة لخط المحور . ^{[ 3 ]} كل عجلة ميكانوم هي عجلة قيادة مستقلة غير موجهة، مزودة بنظام نقل حركة خاص بها ، وعند دورانها تولد قوة دافعة عمودية على محور البكرات، والتي يمكن توجيهها إلى مركبة طولية ومركبة عرضية بالنسبة للمركبة.

التصميم النموذجي لميكانوم هو تصميم رباعي العجلات، يتناوب فيه بكرات يمين ويسار، حيث تكون محاورها العلوية موازية لقطر هيكل المركبة ( وبالتالي عمودية عليه عند نقطة تلامس أسفل العجلة مع الأرض). وبهذه الطريقة، تولد كل عجلة قوة دفع موازية تقريبًا لقطر الهيكل المقابل. ومن خلال تغيير سرعة دوران كل عجلة واتجاهها، ينتج عن مجموع متجهات القوة من كل عجلة حركات خطية و/أو دورانية للمركبة، مما يسمح لها بالمناورة بأقل مساحة ممكنة . على سبيل المثال:

• إن تشغيل العجلات الأربع في نفس الاتجاه وبنفس السرعة سيؤدي إلى حركة للأمام/للخلف، حيث تتجمع متجهات القوة الطولية بينما تلغي المتجهات العرضية بعضها البعض؛
• إن تشغيل (جميعها بنفس السرعة) كلا العجلتين على جانب واحد في اتجاه واحد بينما الجانب الآخر في الاتجاه المعاكس، سيؤدي إلى دوران ثابت للمركبة، حيث تلغي المتجهات العرضية بعضها البعض ولكن المتجهات الطولية تتحد لتوليد عزم دوران حول المحور الرأسي المركزي للمركبة؛
• إن تشغيل العجلات القطرية (جميعها بنفس السرعة) في اتجاه واحد بينما تدور العجلات القطرية الأخرى في الاتجاه المعاكس سيؤدي إلى حركة جانبية، حيث تتجمع المتجهات العرضية بينما تلغي المتجهات الطولية بعضها بعضاً.

سيسمح مزيج من حركات العجلات التفاضلية بحركة المركبة في أي اتجاه تقريبًا مع أي دوران.

اشترت البحرية الأمريكية براءة الاختراع من شركة إيلون، وكلفت باحثين بالعمل عليها في ثمانينيات القرن الماضي في مدينة بنما سيتي بولاية فلوريدا . وقد استخدمت البحرية الأمريكية هذه التقنية لنقل المعدات على متن السفن. وفي عام ١٩٩٧، دفعت شركة إيرتراكس إنكوربوريتد، إلى جانب عدة شركات أخرى، مبلغ ٢٥٠٠ دولار أمريكي لكل منها للبحرية الأمريكية مقابل حقوق استخدام هذه التقنية، بما في ذلك الرسومات القديمة التي توضح آلية عمل المحركات وأجهزة التحكم، وذلك لبناء رافعة شوكية متعددة الاتجاهات قادرة على المناورة في الأماكن الضيقة، مثل سطح حاملة الطائرات . وهذه المركبات قيد الإنتاج حاليًا.

تستخدم المركبات المجنزرة والمركبات ذات التوجيه الانزلاقي أساليب مماثلة للانعطاف. مع ذلك، عادةً ما تجر هذه المركبات على الأرض أثناء الانعطاف، مما قد يُلحق أضرارًا جسيمة بالأسطح الرخوة أو الهشة. كما يتطلب الاحتكاك العالي مع الأرض أثناء الانعطاف محركات ذات عزم دوران عالٍ للتغلب على هذا الاحتكاك. في المقابل، يسمح تصميم عجلة ميكانوم بالدوران في مكانها بأقل احتكاك مع الأرض وعزم دوران منخفض.

غالباً ما تستخدم الفرق المشاركة في مسابقات الروبوتات للشباب، مثل FIRST Tech Challenge و VEX Robotics، عجلات ميكانوم. توفر الحركة متعددة الاتجاهات التي يتيحها تصميم ميكانوم للروبوتات قدرةً إضافية على المناورة والمرونة لتحقيق أهداف المسابقة واجتياز التضاريس عندما يكون تصميم ساحة اللعب مناسباً لهذا التصميم. وقد قامت العديد من الفرق بتكييف عجلات ميكانوم من موردين مثل Nexus وGoBilda، أو تصنيعها بنفسها. ^{[ 4 ]}

كان الروبوت المتحرك "يورانوس" التابع لجامعة كارنيجي ميلون ^{[ 5 ]} أول روبوت متحرك مزود بعجلات ميكانوم، وقد صُمم عام 1985، واستُخدم لعقدين من الزمن في أبحاث الملاحة الذاتية. ^{[ 6 ]} كما استخدم روبوت "تيسيلاتور" التابع لجامعة كارنيجي ميلون ^{[ 7 ]} ، والذي صُمم عام 1992 لصيانة بلاطات مكوك الفضاء، عجلات ميكانوم أيضًا. ^{[ 8 ]}

تم عرض كرسي متحرك يستخدم عجلات ميكانوم في معرض إيفر موناكو 2006. ^{[ 9 ]}

• وحدة نقل الكرات - محمل متعدد الاتجاهات 
• عجلة متعددة الاتجاهات - عجلة يمكنها التحرك على محاور متعددة 
• مركبة تعمل بالدفع اللولبي - مركبة يتم دفعها بواسطة حواف حلزونية دوارة حاملة للأحمال 

• فيديو إيرتراكس
• مقال في مجلة أورلاندو للأعمال بعنوان "عجلة الحظ من أومنيكس تدخل حيز الإنتاج" بقلم تشاد إريك وات، 31 مايو 2002.
• مقال "اصنعها" المنشور على موقع صحيفة وول ستريت جورنال الإلكتروني بقلم بوليت توماس، 9 مايو 2005.
• صور من شركة Segway RMP لروبوت Segway موديل 2008 مزود بعجلات ميكانوم.
• فيديو لكرسي متحرك مزود بعجلات ميكانوم (WMV)