Voorwaarts versus achterwaarts stuurmechanisme

[Vladimir Lenin]

Voor een onderwerp aan de universiteit moeten we als jaarproject met LEGO Mindstorm een racewagentje bouwen, die zelfstandig op een parcour kan rijden bouwen.

Ik ben in het team aangesteld om het grootste deel van het design van het wagentje uit te werken.

Als stuurmechanisme zijn er denk ik twee opties, ofwel werken we met een stuursysteem, analoog aan een auto waarbij we wielen roteren ten opzichte van de wagen. Een andere optie is uiteraard de linker en rechterwielen apart bekrachtigen, en een snelheidsverschil induceren.

Een stuurmechanisme kan zowel vooraan als achteraan het wagentje uiteraard geïmplementeerd worden. Maar ik vraag me af wat de voor- en nadelen zijn van voorwaartse of achterwaartse stuurmechanismes ten opzichte van elkaar?

[Raspoetin]

Als je voor- of achterwielaandrijving kiest, is er, afgaande op de Nationale Wetenschapsquiz 2008, geen verschil:

Vraag 5. Een auto rijdt met een vaste stuuruitslag in een cirkel rond. Is er verschil in de grootte van de draaicirkel bij het vooruit rijden of het achteruit rijden?

A) Nee, er is geen verschil

B) Ja, vooruit is de draaicirkel groter

C) Ja, vooruit is de draaicirkel kleiner

Antwoord A is goed: er is geen verschil in de grootte van de draaicirkel bij het vooruit of achteruit rijden. Er is niet veel uitleg nodig; het enige dat verandert is de draairichting van de aangedreven wielen. Aangezien de hele mechanica in dit geval omkeerbaar is, en de constructie star gehouden wordt, is het gevolgde spoor inderdaad precies hetzelfde, alleen dan in omgekeerde richting. Iedereen die wel eens met een Dinky Toy speelt, kan dat zien.

Ik weet niet of er verschil is als je gaat sturen "als een tank".

[shimmy]

De draaicirkel mag dan wel het zelfde zijn voor voor en achterwiel besturing, maar dat wil niet zeggen dat er geen verschillen zijn. Iedereen die wel eens heeft proberen te racen met een heftruck weet dat achterwiel besturing zeer onstabiele eigenschappen heeft bij relatief hoge snelheid.

Voordeel van achterwiel besturing is denk ik dat onderstuur een stuk minder waarschijnlijk is, maar ik kan hier geen bron van vinden. Enkele dure auto's zijn om die rede uitgevoerd met 4 wiel besturing (achterwielen sturen slechts in kleine mate mee).

[Raspoetin]

Daar heb je gelijk in. Ik heb me in mijn antwoord inderdaad alleen beperkt tot de invloed van de draaicirkel.

[luc]

Als je voor- of achterwielaandrijving kiest, is er, afgaande op de Nationale Wetenschapsquiz 2008, geen verschil:

Ik weet niet of er verschil is als je gaat sturen "als een tank".

Nou een heftruck is om andere redenen instabiel bij hoge snelheden als je scherp instuurt of je nu met de voorwielen stuurt of achterwielen.

maar even terug on topic. Ik zou zeggen test het eens Lenin. Je hebt vast wel een radiografisch bestuurbaar autootje van vroeger. Bouw een soortgelijke racebaan en kijk wat het makkelijkste gaat. zijn de parcours en eventuele obstakels een verrassing ?

Mijn ervaring met autorijden voor een autodealer (krappe doorgangen in en uit showrooms) is dat het een stuk makkelijker is om het achteruit te doen dan vooruit. Echter snap ik wel dat raspoetin gelijk heeft met de draaicirkel en is het met autorijden een kwestie van gevoel en overzicht hebben en met een automatisch wagentje zou het niks uit moeten maken.

Puur uit interesse hoe programmeer je eigenlijk de intelligentie in de lego wagen om de parcours zelfstandig te rijden ? een kwestie van sensoren en acties eraan koppelen of ga je 'hem' echt leren wat zijn eigen afmetingen zijn ?

[shimmy]

Nou een heftruck is om andere redenen instabiel bij hoge snelheden als je scherp instuurt of je nu met de voorwielen stuurt of achterwielen.

Onzin, sturende achterwielen zorgen wel degelijk voor instabiel stuurgedrag bij hogere snelheid. Als je zegt dat daar andere redenen voor zijn, moet je het daar niet bij laten maar moet je ze ook noemen.

Ik kan ook gewoon een ander voorbeeld noemen, kijk eens naar de oude achteruit rij races met dafjes. Onstabiel. Een kleine afwijking van de rechte lijn zorgt vrijwel altijd voor een overcorrectie de andere kant op, en weer terug, enz.

Dat jij (bij lage snelheid) achteruitrijdend nauwkeuriger in kan sturen dan dan vooruit is logisch. Rijdt maar eens 360 graden rond met je auto (voor of achteruit, maakt niet uit) en bekijk dan eens het spoor dat je achter liet. De achterwielen maken een veel kleinere cirkel dan de voorwielen. Dat is juist de rede dat een heftruck achterwiel besturing heeft.

[luc]

@shimmy

Ik weet niet wat voor heftrucks jullie hebben met sturende achterwielen maar bij ons op het werk zijn de heftrucks met sturende achterwielen met een dubbel achterwiel in het midden van de heftruck

. ___

0......0

|.......|

|_00_|



met de 0 als wiel en de bovenkant van de afbeelding de voorkant en onderkant als achterkant waar de achterwielen naar binnen van valle.

Maar oke het voorbeeld van die achteruit race snap ik wel.

[Erik Leppen]

Als je voor- of achterwielaandrijving kiest, is er, afgaande op de Nationale Wetenschapsquiz 2008, geen verschil:

Ik weet niet of er verschil is als je gaat sturen "als een tank".

Het voordeel van sturen als een tank is dat je om je eigen as kan draaien. Het nadeel is dat de stand van de wielen niet overeenkomt met de richting waarin ze rijden, oftewel er is veel meer "schuiven".

Nu weet ik niet wat de kenmerken van het circuit zijn, maar dat maakt een hoop uit. Is het meer een racecircuit met in principe vlakke baan en bochten waar je normaal een autootje door heen kan rijden, of is het meer een soort hindernisbaan met moeilijke manoeuvres? In dat eerste geval lijkt mij autosturing handiger, in het tweede geval is tanksturing misschien makkelijker. Met een zelfsturend voertuig heeft tanksturing het voordeel dat het makkelijker is om "rond te kijken" zonder je te verplaatsen. Maar da's natuurlijk niet echt snel en aangezien je het hebt over een racewagentje gok ik dat het de bedoeling is om snel te gaan Een ander voordeel van tanksturing is dat het mechanisch eenvoudiger is om alle vier wielen aan te drijven (wederom vooral zinvol in "ruig terrein"). Sturende wielen aandrijven wordt snel erg groot in Lego (maar ik weet niet in welke schaal ik moet denken).

Een derde systeem is overigens vierwielsturing. Je kunt dan een kleinere draaicirkel maken dan met voor- of achtersturing.

Volgens mij is het zo dat bij voorwielsturing als je naar links stuurt je het zwaartepunt naar links verplaatst. Bij achterwielsturing als je naar links stuurt verplaats je het zwaartepunt iets naar rechts (je zwenkt uit). Ik weet niet wat handiger is. Eén reden voor voorwielsturing is dat dat is wat we gewend zijn, dus dan is het misschien makkelijker om het ding te laten sturen. Trouwens, Formule 1-wagens hebben voorwielsturing, da's vast ook niet voor niks

[Vladimir Lenin]

De draaicirkel mag dan wel het zelfde zijn voor voor en achterwiel besturing, maar dat wil niet zeggen dat er geen verschillen zijn. Iedereen die wel eens heeft proberen te racen met een heftruck weet dat achterwiel besturing zeer onstabiele eigenschappen heeft bij relatief hoge snelheid.

Voordeel van achterwiel besturing is denk ik dat onderstuur een stuk minder waarschijnlijk is, maar ik kan hier geen bron van vinden. Enkele dure auto's zijn om die rede uitgevoerd met 4 wiel besturing (achterwielen sturen slechts in kleine mate mee).

Wat bedoel je precies met onstabiel, als je zegt dat de kans op ondersturen minder groot wordt, verwacht ik juist een accurater resultaat, of zal het systeem oversturen?

[shimmy]

of zal het systeem oversturen?

Absoluut. Stel je maar eens het verschil in bewegingsrichting van zwaartepunt voor van een voor en een achterwiel aangestuurd voertuig.

Bij een bocht linksaf verplaatst het eerste voertuig zwaartepunt meteen naar links.

Bij het tweede voertuig echter, wordt het zwaartepunt eerst naar rechts geduwd alvorens het naar links gaat bewegen. Het minste dat er gebeurt is dus dat het karretje uitzwenkt. Bij hogere snelheid lijkt me, zorgt deze extra kracht naar buiten gericht op een eerder moment voor overstuur.