DE69805068T2

DE69805068T2 - Antriebsrad

Info

Publication number: DE69805068T2
Application number: DE69805068T
Authority: DE
Inventors: Ilsted Bech
Original assignee: Borringia Industrie AG
Current assignee: Borringia Industrie AG
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: CA2294761C; WO1999001298A1; DE69805068D1; AU7908498A; EP0991529A1; JP2002507170A; US6474434B1; ATE216656T1; CN1147400C; CN1261849A; CA2294761A1; EP0991529B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsrad und ein Chassis für mit Rädern versehene Fahrzeuge, wie z. B. Rollstühle.

Hintergrund der Erfindung

Es besteht seit langem Einverständnis darüber, dass Räder bei dem Transport von Fahrzeugen unterstützen können. Jedoch unterliegen Fahrzeuge mit herkömmlichen Rädern einer Anzahl von Nachteilen, die gelegentlich derartige Räder für bestimmte Anwendungen ungeeignet machen. Ein Fall, bei dem herkömmliche Räder Probleme bieten können, ist an Rollstühlen, die für den Transport von zeitweilig oder dauerhaft behinderten Personen verwendet werden. Unter Verwendung von herkömmlichen Rädern können derartige Rollstühle typischerweise ziemlich umständlich zu bedienen sein und können oftmals einen sich drehenden Pfad nicht manövrieren, der beispielsweise durch eine Person zu Fuß leicht bewältigt werden könnte.
Eine Anzahl von Rädern und mit Rädern versehene Anordnungen wurden entwickelt, die es für Fahrzeuge, wie z. B. Rollstühle, ermöglichen, Pfade zu manövrieren, die anderenfalls mit herkömmlichen Rädern nicht möglich wären. Ein Beispiel einer bestimmten Anordnung ist in der internationalen Patentanmeldung mit der Nr. WO 93/20791 beschrieben. Diese Anmeldung beschreibt ein mit Rädern versehenes Chassis mit wenigstens einem Antriebsrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Rad ist an das Chassis durch eine steuerbare Stütze verbunden, die sich von dem Chassis senkrecht zu dem Boden erstreckt, über den das Rad sich bewegen soll. Das Rad selbst weist einen Lagerblock, der an die Steuerstütze angebracht ist, und ein Radelement auf, das bezüglich des Lagerblocks drehbar ist. Das Rad weist ein Profilelement auf, das sich um seinen Umfang erstreckt, welches der Abschnitt des Rades ist, der mit der Oberfläche in Berührung steht, während sich das Rad über den Boden bewegt. Das in dieser Anmeldung beschriebene Rad ist dadurch gekennzeichnet, dass dort, wo das Profil des Rads in Berührung mit der Oberfläche, auf der es sich bewegt, steht, es in Längsrichtung mit der Achse der steuerbaren Stütze ausgerichtet ist.
Während dies eine geeignete Anordnung für zahlreiche Anwendungen ist, sind korrigierende Lenkbewegungen oftmals immer noch erforderlich, wenn sich die Anordnung in der Nähe eines physischen Hindernisses, wie z. B. eines Möbelstücks, befindet.
Eine weitere Anordnung ist in der europäischen Patentschrift EP 0 414 671 beschrieben, die ein angetriebenes Rad aufweist, das bezüglich einer Oberfläche, über die es sich bewegen soll, schräg angeordnet ist, und das an seinem Umfang eine teilweise sphärische Profiloberfläche aufweist. Zum Antreiben des Fahrzeugs weist die Anordnung eine erste Antriebswelle auf, um welche konzentrisch ein Antriebszahnrad montiert ist, das zum Steuern der Anordnung vorgesehen ist. Bei der Anordnung wird die Drehung der Antriebswelle nicht unmittelbar auf das Rad übertragen, sondern wird anstelle dessen über eine Kraftübertragungsanordnung übertragen, die durch drei Zahnräder ausgebildet ist, und zwar zu einer zweiten Antriebswelle, die mit der Felge des Rades verbunden ist. Das Profil dieses Rades ist ebenso nicht in Längsrichtung mit der Achse des Antriebszahnrades für die Lenkanordnung ausgerichtet.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein(e) zu den oben beschriebenen alternative(s) Antriebsrad und Chassisanordnung gerichtet.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsrad zum Bewegen über eine Bewegungsoberfläche und mit einem Stützelement, einem Radelement und einer Antriebswelle mit einer Antriebseinrichtung, die mit einer Antriebsfläche in Eingriff steht, die an dem Radelement ausgebildet ist, um das Radelement drehbar um eine Drehachse bezüglich des Stützelements anzutreiben, wobei die Antriebswelle eine Längsachse aufweist, und der Eingriff der Antriebseinrichtung und der Antriebsfläche in einer vertikalen Ebene, die durch die Längsachse der Antriebswelle und durch die Drehachse des Radelements definiert ist, eine Eingriffslinie definiert, die sich unter einem spitzen Winkel zur Längsachse befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Radelement einen Flächenberührungsabschnitt aufweist, der sich um den Umfang des Radelements erstreckt und derart angeordnet ist, dass der Berührabschnitt durch die Eingriffslinie im Wesentlichen dort geschnitten wird, wo sie die Bewegungsoberfläche berührt.
Das Stützelement kann eine im Wesentlichen halbkugelförmige Außenfläche aufweisen, wobei das Radelement um eine Achse drehbar ist, die sich senkrecht zu einer Innenfläche des halbkugelförmigen Elements erstreckt. Das Radelement kann einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweisen, der sich zwischen ersten und zweiten Oberflächen erstreckt, wobei die erste Oberfläche einen größeren Querschnittsdurchmesser aufweist als die zweite Oberfläche, und ferner die Antriebsoberfläche des Radelements ist. Der Flächenberührungsabschnitt kann sich ferner um den Umfang des kegelstumpfförmigen Abschnitts benachbart an die erste Fläche erstrecken. Der Flächenberührungsabschnitt kann ferner aus einem Elastomermaterial ausgeführt sein, wie z. B. einem Polyurethan, und kann eine gekrümmte Außenfläche aufweisen.
Bei einer Ausführungsform kann sich die Antriebswelle im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche erstrecken, über welche das Rad sich bewegen soll, und bezüglich seiner Längsachse durch eine Antriebsvorrichtung gedreht werden.
Die Antriebseinrichtung kann ein Zahnradelement an ein Ende der Antriebswelle benachbart aufweisen, mit Zähnen, die daran angeordnet sind, die dafür angepasst sind, mit entsprechenden Zähnen an der ersten oder der Antriebsoberfläche des Radelements in Eingriff zu kommen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zahnradelement ein konisches Kegelritzel aufweisen, das dafür angepasst ist, mit den Zähnen des Radelements in Eingriff zu kommen. Im Querschnitt befindet sich die Eingriffslinie bevorzugt unter einem Winkel von zwischen etwa 10º und etwa 25º zu der Längsachse der Antriebswelle.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Stützelement des Rades an eine Stützwelle angepasst sein. Die Stützwelle kann um ihre Längsachse drehbar sein, wobei die Drehung der Stützwelle um ihre Längsachse durch eine Lenkeinrichtung, wie z. B. einen Lenkmotor, gesteuert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sich die Antriebswelle durch die Stützwelle erstrecken.
Die Lenkeinrichtung und die Antriebseinrichtung können einen Teil einer Steuereinheit für das Rad darstellen oder hierdurch gesteuert werden.
Da der Flächenberührungsabschnitt des Rades gemäß der vorliegenden Erfindung nicht mit der Längsachse der Stützwelle ausgerichtet ist, führt eine jegliche Lenkkorrektur des Antriebsrades, während die Antriebswelle still steht, nicht dazu, dass sich das Rad unter Reibungseinwirkung bezüglich des Bodens dreht. Vielmehr bewegt sich der Flächenberührungsabschnitt in der Bahn eines kleinen Kreises um die Längsachse der Antriebswelle, wodurch diese Achse feststehend gehalten wird. Dies ist ein Vorteil des vorliegenden Rades, da es dazu dient, Abrieb an der Oberfläche, wie z. B. einem Teppich, auf der/dem sich das Rad dreht, zu verringern. Es verringert ferner erheblich die Belastung, die der Drehkraftfähigkeit des Lenkmotors auferlegt wird, und verringert somit ferner den Abfluss an einer Energiequelle, die für die Anordnung verwendet wird, wie z. B. Batterien.
Das Rad gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner eine Anzahl von Vorteilen über den oben erwähnten Stand der Technik auf, einschließlich:
(i) kein Zwischenzahnrad mit einer Achse, das in einem Stützarm gedreht wird, ist erforderlich, um die Drehung des Rades bezüglich der Antriebswelle umzukehren, um die Drehung des Lenkantriebsrades zu kompensieren;
(ii) der Abstand zwischen der Achse der Antriebswelle und dem Flächenberührungsabschnitt des Rades ist vergleichsweise gering, so dass die exzentrische Belastung für das mechanische Stützsystem der Anordnung verringert wird; und schließlich
(iii) das Antriebszahnrad an der Antriebsoberfläche des Radelements kann einen Durchmesser aufweisen, der ein erheblicher Anteil des wirksamen Raddurchmessers ist, so dass die Belastung auf die Antriebseinrichtung für eine gegebene Antriebskraft verringert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Chassis mit wenigstens einem Antrieb der oben beschriebenen Art.
Ein jedes Stützelement bei dem zweiten Aspekt weist ebenso eine im Wesentlichen halbkugelförmige Außenfläche auf, wobei das Radelement um eine Achse drehbar ist, die sich senkrecht zu einer Innenfläche des halbkugelförmigen Elements erstreckt. Ein jedes Radelement weist ferner vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf, der sich zwischen ersten und zweiten Oberflächen erstreckt, wobei die erste Oberfläche einen größeren Querschnittsdurchmesser als die zweite Oberfläche aufweist und ferner die Antriebsoberfläche des Radelements ist. Der Flächenberührungsabschnitt erstreckt sich vorzugsweise um den Umfang des kegelstumpfförmigen Abschnitts benachbart an die erste Oberfläche. Der Flächenberührungsabschnitt kann ferner aus einem Elastomermaterial gefertigt sein und eine gekrümmte Außenfläche aufweisen.
In dem Chassis kann die Antriebswelle eines jeden angetriebenen Rades im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche sein, über welche das Chassis sich bewegen soll. Eine jede Antriebswelle kann ferner bezüglich ihrer Längsachse durch eine Antriebsvorrichtung gedreht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Aspekts erstreckt sich jede Antriebswelle der Antriebsräder an dem Chassis durch eine entsprechende der Stützwellen.
Die Antriebseinrichtung bei dem zweiten Aspekt kann ein Zahnradelement benachbart an ein Ende der Antriebswelle mit Zähnen, die daran angeordnet sind, aufweisen, die dafür angepasst sind, mit entsprechenden Zähnen an der ersten oder der Antriebsoberfläche des Radelements in Eingriff zu kommen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Zahnradelement ein konisches Kegelritzel aufweisen, das dafür angepasst ist, mit den Zähnen an der ersten oder der Antriebsoberfläche des Radelements in Eingriff zu kommen. Im Querschnitt liegt die Eingriffslinie vorzugsweise bei einem Winkel von 10º und 25º zu der vertikalen Längsachse der Antriebswelle.
Das Stützelement für jedes Antriebsrad an dem Chassis kann an eine Stützwelle angebracht sein, wobei die Stützwellen vorzugsweise um ihre jeweiligen Längsachsen drehbar sind. Die Drehung jeder Stützwelle wird vorzugsweise durch ihre eigenen Lenkeinrichtungen gesteuert.
Das Chassis gemäß dem zweiten Aspekt weist ferner vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Betriebs der Stützwelle und der Antriebswelle auf. Die Steuerungseinrichtung kann ferner eine Bedienperson-betätigte Vorrichtung zum Steuern der Bewegung des Chassis aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann die Bedienperson-betätigte Vorrichtung einen Joystick aufweisen, der es für die Bedienperson ermöglicht, die Bewegung des Chassis in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, einer seitlichen Richtung zu steuern, und ferner das Chassis wie gewünscht zu drehen. Die Bewegung des Chassis gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen gesteuert werden, einschließlich:
- einem x-Potentiometer für den Längsbefehl;
- einem y-Potentiometer für den seitlichen Befehl; und
- einem ωp-Potentiometer für den Drehbefehl.
Die wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen bei dieser Ausführungsform sind bevorzugt an einem Joystick kombiniert.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Chassis ein Steuerungssystem aufweisen, bei dem ein Korrekturfaktor zu den Signalen hinzugefügt wird, die von den Signalübertragungseinrichtungen empfangen werden, wenn die Signale, die von den Signalübertragungseinrichtungen empfangen werden, dazu führen, dass die Radgeschwindigkeit geringer ist als eine vorbestimmte Minimalgeschwindigkeit, während die Chassisgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmtes Maximum, so dass eine Instabilität in dem Chassis vermieden wird, die infolge einer plötzlichen Richtungsänderung der Radgeschwindigkeit auftreten würde.
Das Chassis nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für ein beliebiges, mit Rädern versehenes Fahrzeug angepasst, das dafür angepasst ist, eine Last zu tragen. Das mit Rädern versehene Fahrzeug kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus einem Rollstuhl, einem Patienten-Hebezeug, einem Duschstuhl, einem Kommodenstuhl, einem Transportstuhl, einer Gehhilfe, einem Gabelstapler, einer Paletten-Bewegungseinrichtung, einem Arbeitstisch, einem Roboter, einem Verteilwagen, einer mobilen Plattenform für Kamera- und Beleuchtungsgerätschaften, einem Gepäckwagen, einem Einkaufswagen, einem Krankenhausbett, einem Krankenhausschrank, einem Krankenhausabfallbehälter, einem Baufahrzeug, einem Erdbewegungsfahrzeug, einem Bergbaufahrzeug und einem Bombenablegungsfahrzeug besteht.
Bei einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Chassis mit wenigstens zwei Antriebsrädern, wobei wenigstens ein erstes Antriebsrad an einen ersten Antriebsschlitten montiert ist, und wenigstens ein Antriebsrad an einen zweiten Antriebsschlitten des Chassis montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsräder an dem jeweiligen ersten und zweiten Schlitten sich bezüglich einander zueinander und voneinander wegbewegen können.
Bei einer weiteren Ausführungsform dieses weiteren Aspekts weisen die Antriebsschlitten jeweils seitliche Elemente auf, die teleskopisch oder in anderer Weise bezüglich einander auf eine Bewegung der Antriebsräder relativ zueinander und voneinander weg hin in Eingriff kommen. Die seitlichen Elemente können teleskopisch oder in anderer Weise innerhalb eines Gehäuses in Eingriff kommen, das zwischen den Antriebsrädern angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform verbleibt das Gehäuse mittig zwischen den Antriebsrädern auf eine Bewegung der Antriebsräder relativ zueinander und voneinander weg hin.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des weiteren Aspekts kann jedes Antriebsrad ein Antriebsrad, wie hierin bei dem ersten Aspekt der Erfindung definiert, aufweisen. Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann das Chassis ein Chassis aufweisen, wie es hierin als der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert wurde.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Lediglich beispielhaft wird nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte vertikale Querschnittsansicht eines Antriebsrads gemäß der Erfindung, das an einem Chassis angebracht ist;
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Chassis mit zwei Antriebsrädern gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 und 4 Darstellungen der Bewegungsgeometrie eines Antriebsschlittens des Chassis gemäß Fig. 2; und
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen in Form von Blockdiagrammen einer Steuerungsstrategie, die für das in Fig. 2 dargestellte Antriebschassis verwendet werden kann.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Ein Antriebsrad gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen als 10 in Fig. 1 dargestellt. Das Antriebsrad 10 weist ein Radelement 11 auf, das in der Lage ist, sich bezüglich eines Stützblockes 12 um eine Achse zu drehen, die an dem Stützblock 12 durch eine Schraube 15 befestigt ist. Das Radelement 11 weist eine kegelstumpfförmige Außenfläche 13 und eine erste Oberfläche 16 und eine Oberfläche 17 auf. Um den Umfang des Radelements 11 benachbart an die erste Oberfläche 16 erstreckt sich ein Elastomerprofil 18 mit einer gekrümmten Außenfläche, die eine Rolllinie 28 definiert, welche die Oberfläche 19 berührt, über welche sich das Radelement 11 bewegt, wenn es verwendet wird.
Nach unten von einem Chassis 21 erstreckt sich an Lagern 20 eine Lenkwelle 22, die zwischen dem Chassis und dem Stützblock 12 montiert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zu erkennen, dass die Lenkwelle 22 und der Stützblock 12 ein integrales Element des Rads aufweisen. Konzentrisch an Lagern 23 innerhalb der Welle 22 angebracht ist eine Antriebswelle 24, die bezüglich der Lenkwelle 22 drehbar ist. Die Drehung der Antriebswelle 24 wird durch einen Antriebsmotor gesteuert, wie er in der Technik bekannt ist (nicht dargestellt), der an dem Chassis 21 montiert wäre. Die Drehung der Lenkwelle 22 wird durch eine Lenkeinrichtung gesteuert, wie sie in der Technik bekannt ist (nicht dargestellt), die ebenso an dem Chassis 21 montiert wäre. Sowohl die Antriebsvorrichtung als auch die Lenkeinrichtung könnten einen Teil einer Steuerungseinheit für das Antriebsrad 10 aufweisen, das an dem Chassis montiert ist. Der Betrieb einer Steuerungseinheit für ein Chassis mit Antriebsrädern gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
Das Ende der Antriebswelle 24, das an das Radelement 11 benachbart ist, weist ein konisches Kegelritzel 25 auf, das mit den Zähnen eines entsprechenden Kronenrades 26 in Eingriff ist, das an der ersten Oberfläche 16 des Radelements 11 angeordnet ist. Wie im Querschnitt in Fig. 1 dargestellt ist, treffen sich das Kegelritzel 25 und das Kronenrad 26 an einer Eingriffslinie 27, die sich unter einem Winkel Ψ&sub1; zu der Längsachse 24a der Antriebswelle 24 befindet. Demzufolge führt eine Drehung der Antriebswelle 24 um ihre Längsachse 24a zu einer Drehung des Radelements 11 bezüglich des Stützblocks 12 und treibt so das Rad 10 über die Oberfläche 19. Die gekrümmte Außenfläche des Profils 18 des Radelements 11 wird ebenso an der Rolllinie 28 durch die Eingriffslinie 27 geschnitten.
Indem das Profil 18 derart angeordnet wird, dass es durch die Eingriffslinie 27 geschnitten wird, weist das Rad 10 eine Anzahl von Vorteilen auf, einschließlich:
(i) eine Lenkbewegung der Lenkwelle 22, wenn die Welle 24 feststehend ist, führt nicht zu irgendeiner Bewegung des Chassis 21, da eine Bewegung des Chassis 21 nur bei einer Drehung der Antriebswelle 24 auftritt;
(ii) eine Lenkbewegung der Lenkwelle 22, wenn die Antriebswelle 24 feststehend ist, verursacht, dass sich das Profil 18 in der Bahn eines kleinen Kreises um die Längsachse 24a bewegt, d. h. eine Rollbewegung anstelle einer Stick-/Slipbewegung, was dazu führt, dass das Chassis 21 im Wesentlichen stationär bleibt;
(iii) weil der Punkt 28 des Profils 18 im Querschnitt bezüglich der Längsachse 24a der Antriebswelle 24 um einen Winkel, der gleich Ψ&sub1; ist, versetzt ist, wird eine jegliche Drehkraft, die von der Antriebswelle 24 zu dem Rad 11 übertragen wird, um den Antriebswiderstand auszugleichen, durch den gleichen Antriebswiderstand ausgeglichen, der auf den Umfang des Profils wirkt, wo es die Oberfläche 19 berührt;
(iv) es besteht kein Erfordernis für zusätzliche Zahnräder, um die Drehung der Lenkstütze 22 umzukehren;
(v) der Durchmesser des Kronenrades 26 kann wenigstens 60-70% des wirksamen Durchmessers des Profils 18 sein, was zu einer vernünftigeren Beziehung zwischen der Antriebskraft und der Zahnradbelastung führt;
(vi) die Achse des Rades 11 bezüglich der Bodenoberfläche 19 kann etwa 20-30º sein, so dass scharf das Ausmaß einer Drehung reduziert wird, die inhärent mit der Rollbewegung des Rades 11 über die Oberfläche 19 kombiniert wird, wenn eine Radachse nicht parallel zu dem Boden ist, wodurch Abrieb an der Oberfläche 19 verringert wird, und Antriebskraftverluste verringert werden; und
(vii) der Abstand von der Rolllinie 28 zu der Längsachse 24a kann vergleichsweise klein sein, so dass die Exzentrizität der Belastung auf das Rad 10 verringert wird.
Die Winkel Ψ&sub1; und Ψ&sub2; unterliegen der Beschränkung, dass eine ganze Zahl von Zähnen an dem Kegelritzel 25 und an dem Kronenrad 26 vorliegen muss. Für gerade Zähne bedeutet dies, dass sinΨ&sub1;/sinΨ&sub2; das Verhältnis zwischen diesen beiden ganzen Zahlen sein muss. Wenn der Radius des Profils 18 an dem Radelement 11, gesehen von dem Schnitt der Eingriffslinie 27 und der Längsachse 24a R ist, dann beträgt der Radius des Kreise des Schnittes zwischen der Bodenoberfläche und der entgegengesetzten Hälfte des Ritzelteilungskegels R(sinΨ&sub1;) Wenn die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 24 als ωd bezeichnet wird, beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit des Rades 11 über die Oberfläche 19 ωdR(sinψ&sub1;)ms&supmin;¹, wenn R in Metern betrachtet wird und ωd in Radian/Sekunde.
In dem Fall von geraden Zähnen können die Winkel die folgenden Werte aufweisen:
Beispiel 1: ψ&sub1; = 13º527, ψ&sub2; = 78º, und ψ&sub3; = 25º527
Beispiel 2: ψ&sub1; = 13º421, ψ&sub2; = 78º, und ψ&sub3; = 25º421
In dem Fall von schrägen Zähnen können die Winkel die folgenden Werte aufweisen:
Beispiel 1: ψ&sub1; = 12º00052, ψ&sub2; = 77º99948, und ψ&sub3; = 24º00104
Eine weitere Variation des dargestellten Rades wäre, ein ebenes Kronenrad anstelle eines zu verwenden, das die Zähne an der ersten Oberfläche aufweist.
Eine vereinfachte Darstellung eines Chassis mit zwei Antriebsrädern 10 und zwei üblichen nicht angetriebenen Rädern 30 ist in Fig. 2 gegeben. Das in Fig. 2 dargestellte Chassis ist in der Lage, einer Veränderung in der seitlichen Abmessung zu unterliegen, einfach dadurch, dass eine Bewegung der jeweiligen Antriebsräder entweder bezüglich einander zueinander oder voneinander weg vorgenommen wird. Bei dieser Ausführungsform kann das Chassis derart verstanden werden, dass es durch zwei Unterschlitten 31 gebildet wird, die seitliche Elemente 32 aufweisen, die sich teleskopisch oder in anderer Weise bezüglich einander bewegen können. Die Bewegung der Schlitten wird einfach dadurch geschaffen, dass die beiden Antriebsräder 10 entweder zueinander oder voneinander weg bewegt werden, so dass für die seitliche Abmessung des Chassis ermöglicht wird, dass sie angepasst wird. In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung bewegen sich die seitlichen Elemente 32 derart, dass sichergestellt wird, dass die jeweiligen Abstände der Antriebsräder 10 von einem zentralen Verbindungsgehäuse 33 symmetrisch bezüglich des Gehäuses 33 verbleiben. Die Fähigkeit des Chassis, seine seitlichen Abmessungen anzupassen, kann besonders nützlich sein, wenn das Chassis durch eine schmale Öffnung, wie z. B. eine Tür, hindurchtreten muss. Während für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform verstanden wird, dass sie Antriebsräder 10, wie in Fig. 1 dargestellt, aufweist, ist leicht durch einen Fachmann auf diesem Gebiet zu verstehen, dass andere Antriebsräder an dem Chassis verwendet werden könnten, wenn dies gewünscht wird.
Zur Beurteilung des Betriebs des Antriebsmotors und einer Steuerungsvorrichtung für die Antriebsräder 10 an diesem Chassis ist es nötig, ein Koordinatensystem zu verwenden, das in einer Ebene parallel zu der Bodenoberfläche liegt, wobei die X-Achse die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung und die Y-Achse die seitliche Bewegung des Chassis bezüglich eines beliebigen Referenzpunktes definiert. Bei der dargestellten Anordnung wird für die Vorwärtsbewegung von dem Referenzpunkt angenommen, dass er in einer positiven Richtung entlang der X-Achse erfolgt, und dass seitliche Bewegungen nach rechts von dem Referenzpunkt Bewegungen in einer positiven Richtung entlang der Y-Achse bedeuten. Eine beliebige Drehung um den Referenzpunkt wird positiv betrachtet, wenn die Drehung, betrachtet von oberhalb, in Richtung des Uhrzeigersinns ist.
Zum Zweck des besseren Verständnisses der Betriebsweise des Antriebsmotors und der Lenkeinrichtung wird auf die folgenden Definitionen Bezug genommen:
Die allgemeine Bewegung eines Antriebsrads 31 kann zu einem beliebigen gegebenen Moment als eine Drehung um irgendeinen beliebigen Punkt an der Bodenoberfläche, oder als die lineare Superposition einer Bewegung einer reinen Translation und einer Drehung um den Referenzpunkt beschrieben werden. Anhand dessen und unter der Bewegungsgeometrie gemäß Fig. 3 und 4 folgen die folgenden Steuerungsgleichungen für jeden Schlitten 31:
VWx = Jx - ωWy
VWy = Jy + ωWx + s'y
Die Fig. 5 und 6 bieten eine schematische Darstellung in Blockdiagramm einer Steuerungsstrategie, die für das Antriebschassis gemäß Fig. 2 relevant ist. Fig. 5 schafft eine Darstellung der Signale, die bei Bewegung des Joysticks für die Vorrichtung durch eine Bedienperson erzeugt werden. Oben in Fig. 5, in dem mit A bezeichneten Bereich, wird eine Darstellung der drei Signalübertragungseinrichtungen in einem Dreiachs-Joystick, wie er für das dargestellte Chassis verwendet wird, gegeben, nämlich:
- einem x-Potentiometer für den Längsbefehl;
- einem y-Potentiometer für den seitlichen Befehl; und
- einem ωp-Potentiometer für den Drehbefehl
Ferner sind in der oberen rechten Ecke von Fig. 5 zu finden:
- ein Wx-Potentiometer für eine manuelle Einstellung der Wx-Koordinate; und
- ein Wyo-Potentiometer für die Rückführung der tatsächlichen Wyo-Koordinate, gemessen durch die teleskopischen Bewegungen zwischen den beiden Unterschlitten 31 des Chassis von Fig. 2.
Sämtliche Werte unterliegen einer ADC-Konversion und dann einer nachfolgenden Skalierung gegen vorbestimmte Maximalwerte, um identifizierbare Abmessungswerte zu erhalten. Die Skalierfaktoren, die bei dem Skalierschritt verwendet werden, werden in einem Speicher gespeichert, wenn die Energieversorgung zu dem Chassis abgestellt wird.
Nach dem digitalen Skalieren sind die entsprechenden Werte Jx, Jy und ω in normalisierter Form unabhängig von einzelnen Joystick-Toleranzen. Die Joystick-Geschwindigkeitskomponenten Jx und Jy werden dann zu dem normalisierten Joystick- Geschwindigkeitsbefehl U kombiniert. Aus diesen Werten werden dann sinφ = Jy/U und cosφ = Jx/U, was U > 0 unterliegt, erhalten.
Die beiden Werte U und ω werden dann durch weitere Skalierfaktoren modifiziert, um geeignete Vollskalier- Ablenkungsgeschwindigkeiten gemäß den Erfordernissen der Bedienperson zu erhalten. Diese modifizierten Werte sind U' und ω'.
Nachfolgend werden die modifizierten Befehlskomponenten J'x = U'cosφ und J'y = U'sinφ erhalten, wobei das Verfahren eine Gleichzeitigkeit zwischen zwei Vektorkomponenten J'x und J'y sicherstellt. Diese Werte werden zusammen mit ω', Wx und Wyo als Eingabewerte zu der Steuerungsstrategie, wie in dem Blockdiagramm, das als Fig. 6 gegeben wird, dargestellt, übertragen.
In der oberen linke Ecke von Fig. 6 ist zu erkennen, dass die Steuerungsstrategie einen Integrator mit dem Ausgangswert Vyi aufweist, welcher der sofortige Befehlswert für den seitlichen Abstand Wyo eines jeden Antriebsrads von der Mittellinie ist. Während des Startens des Chassissystems wird der Integrator mit Wyo = Wyi initialisiert, um einen ruckfreien Start des Systems sicherzustellen.
Während des Betriebs nimmt der Integrator Eingangsbefehle von den beiden Druckknöpfen VERSETZUNG BREIT und VERSETZUNG SCHMAL (dargestellt in Fig. 5) auf, um den Wert von Wyi zu erhöhen oder zu verringern. Der Wert Wyo repräsentiert den Abstand eines jeden Antriebsrades von der Mittellinie des Antriebschassis und ist als positiv für das rechte Antriebsrad und negativ für das linke Antriebsrad zu nehmen. Der Unterschied zwischen den beiden wird erzeugt, um die Korrektur S'y = K&sub1;(Wyi - Wyo) zu erzeugen, die zu den Befehlen von dem Joystick in der Seitenlinienrichtung zu der Radsteuerung hinzugefügt wird. Dies bewirkt, dass die Räder sich dem erforderlichen Abstand zwischen diesen auf exponentielle Art und Weise mit einer Zeitkonstante gleich Ki annähern, wenn die Bandbreite des nachfolgenden Steuerungssystems größer als 1/K&sub1; ist.
Die verbleibenden Bewegungsbefehle kommen unmittelbar von Joystick-Manipulatoren, welche die beiden Vektorkomponenten J'x und J'y sowie ω' erzeugen, welche den Versetzungsbefehl gemäß den obigen Formeln kombinieren, um die beiden Radbefehlvektoren zu erzeugen:
Vwx = J'x - ω'Wy
(Längsrichtung); und
VWy= J'y + ω'Wx + s'y
(seitliche Richtung).
Dieser Satz von Radbefehlen wird getrennt für jedes Rad 10 erzeugt und unterscheidet sich für jedes Rad als ein Ergebnis von unterschiedlichen Radkoordinaten. Aus der Wurzel der Summe der Quadrate dieser beiden Befehlsvektoren wird die Antriebsrad-Befehlsgeschwindigkeit Vwi hergeleitet, die stets eine positive Zahl ist.
Ein jeder dieser Vektoren, dividiert Vwi mit Vwi > 0 erzeugt sinψ&sub1; und cosψ&sub1;, wobei ψ&sub1; der Eingangsbefehlswinkel für die Radantriebsrichtung ist.
Die in Fig. 6 dargestellte Steuerungsstrategie verwendet ein mathematisches Modell der Raddrehung, das durch Teil B in Fig. 6 dargestellt wird. Dieses Modell besteht im Wesentlichen aus zwei Integratoren, welche die folgenden Beziehungen ausführen:
sin ψm = m cos ψmdt
cos ψm = - m sin ψmdt
Der Eingangsbefehl zu diesem Modell ist der Wert m (erforderliche Modell-Drehrate), der in dem Winkelunterschieds-Bestimmungsbereich erzeugt wird, der mit A in Fig. 6 angezeigt ist und der nachfolgend diskutiert wird. Die zu integrierenden Ausdrücke werden durch diese Eingabe- Drehrate bzw. durch die Ausgangswerte des Modells, cosψm und sinψm erzeugt.
Die Wurzel der Summe der ins Quadrat gesetzten Ausgangswerte wird verwendet, um die Integratorausgänge auf einem Einheitsradiuswert zu halten. Der mit B in Fig. 6 bezeichnete Bereich bildet somit einen unbegrenzten Kreisintegrator des Eingangswertes ψm.
Die zwei Integratoren können, wenn dies erforderlich ist, und insbesondere bei dem Beschleunigen, mit Werten cosψo und sinψo initialisiert werden, welche die tatsächliche Winkelposition des physikalischen Antriebsrads bezeichnen.
Der Zweck des mathematischen Modells, das bei Teil B entwickelt wird, ist eine gesteuerte Drehung des physikalischen Antriebsrads mit einem bekannten und rauschfreien Wert von m zu erhalten, unabhängig von irgendwelchen äußeren Störungen des physikalischen Antriebsrads. Das physikalische Antriebsrad wird nachfolgend an das mathematische Modell durch eine Servomotor- Steuerungsschleife verschlossen, wie in der Technik verstanden wird. Der Eingangsbefehlwert zu diesem Servomotor ist der Sinus des Winkelunterschieds zwischen dem physikalischen Antriebsrad und dem mathematischen Modell gegeben durch:
sin(ψm - ψo) = sinψmcosψo - cosψmsinψo
Der Zuwachskoeffizient K&sub3; steuert die Bandbreite dieser Schleife, und die Vorwärtszuführung von m durch den Koeffizienten K&sub2; stellt sicher, dass der dynamische Wert von sin(ψm-ψo) stets klein ist, wobei K&sub2; einen Wert aufweist, der dem erforderlichen Servomotoreingang für die fragliche Drehrate entspricht. Die Entsprechung zwischen dem physikalischen Antriebsrad und dem mathematischen Modell ist deshalb stets bis zu der Drehkraftgrenze des Raddrehungs- Servomotors hoch.
Der mit A bezeichnete Bereich oder der Winkelunterschieds- Bestimmungsbereich in Fig. 6 besteht in erster Linie aus Multiplizierern, welche die folgenden Begriffe evaluieren.
sin(ψi - ψm) = sinψicosψm - cosψisinψm
und
cos(ψi - ψm) = cosψicosψm + sinψisinψm
welche den Winkelunterschied (ψi - ψm) zwischen der Raddrehungs-Modellrichtung ψm und der erforderlichen Richtung des physikalischen Rades bedeuten.
Durch eine weitere Multiplikation wird der folgende Ausdruck erhalten:
¹/&sub2;sin2(ψi - ψm) = sin(ψi - ψm)cos(ψi - ψm)
welcher den doppelten Winkelunterschied bezeichnet. Unter Verwendung dieses Wertes als ein Befehlseingang m für das Raddrehungsmodell werden zwei stabile und zwei instabile Gleichgewichtsbedingungen erhalten. Die stabilen Bedingungen sind (ψi - ψm) = 0 und (ψi - ψm) = π, und die beiden instabilen Bedingungen sind bei (ψi - ψm) = π/2 und (ψi - ψm) = 3π/2. Das Ergebnis ist, dass das mathematische Modell und folglich somit auch das physikalische Rad sich entweder parallel zu oder entgegengesetzt parallel zu der erforderlichen Richtung ψi aufreihen. Dies spart Zeit und Energie bei der Raddrehbewegung, weil sich das Rad nie um einen Winkel von mehr als π/2 drehen muss, um eine neue erforderliche Richtung anzunehmen. Indem nachfolgend die erforderliche Radantriebsgeschwindigkeit Vwi, die stets ein positiver Wert ist, mit dem Ausdruck cos (ψi - ψm) und unter Verwendung von cos (ψi - ψm)Vwi als ein Befehlswert für die Radantriebsgeschwindigkeit multipliziert wird, wird sichergestellt, dass die Bewegung des Antriebsrads stets in der zutreffenden Richtung unabhängig von den beiden Ausrichtungsmöglichkeiten erhalten wird.
Anstelle dessen, dass unmittelbar der Ausdruck sin2(ψi - ψm) unmittelbar als der Befehlseingang für das Raddrehmodell verwendet wird, kann ebenso eine modifizierte Version, welche eine lineare Vatiation um zwei stabile Gleichgewichtsbedingungen bis zu einem wohldefinierten Maximalwert erzeugt, und tatsächliche Nullwerte bei den instabilen Bedingungen unterdrückt, verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, wird der Ausdruck cos (ψi - ψm)Vwi als der Eingangsbefehl angewendet. Weil jedoch das Radprofil sich nicht entlang einer Trajektorie bewegt, die durch die Mittelachse des Rades mit seinen gegebenen Koordinaten herausgeführt wird, sondern bei einer Trajektorie, die von dieser um das Ausmaß des Radversatzes versetzt ist, ist ein anderer Ausdruck ω'K&sub4;, mit K&sub4; als dem Radversatz in Metern, von dem Radgeschwindigkeitsbefehl subtrahiert. Dies kompensiert, dass sich das Rad aus einer Krümmung mit einem ein wenig modifizierten Radius herausbewegt.
Der Radgeschwindigkeitsbefehl kann einigen hemmenden und Beschleunigungsbegrenzungen unterliegen, um einen sanften Betrieb während der unterschiedlichen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Abgesehen von den offensichtlichen Begrenzungen für Geschwindigkeit, Kraft und Drehkraft, die durch die Steuerungs-Servomotoren, die betroffen sind, gesetzt werden, kann ein Antriebssystem zusätzliche Merkmale verwenden. Als ein Ergebnis einer kombinierten Antriebs- und Drehbewegung des Gesamtsystems kann jedes Rad in die Situation gelangen, dass es einen Antriebsbefehl von einem Joystick empfängt, der sich in der Größe in Richtung Null verändert, durch Null tritt und sich wiederum in der entgegengesetzten Richtung vergrößert. Wenn dies exakt durch Null stattfindet, ist die oben beschriebene Steuerungsstrategie in der Lage, diesen Befehl aufzunehmen, da der Antriebsbefehl lediglich durch Null tritt und dann entgegengesetzt wieder entsteht, ohne dass die Orientierung des Radgehäuses verändert wird. Jedoch wird in den meisten Fällen der Befehl, den exakten Nullpunkt um ein kleines Ausmaß verpassen, in welchem Fall das Rad, wegen der Polarkoordinatennatur des Systems sehr schnell wieder aufgerufen wird, um dem tatsächlichen Drehbefehl zu folgen. Wenn die Winkelgeschwindigkeitsgrenzen des Rades überschritten werden, kann eine Ruckbewegung in der Antriebsbewegung des Gesamtsystems erfahren werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Beschränkungen für die fundamentale Befehlsgruppe von J'x, J'y, ω' und s'y' einzustellen, und zwar derart, dass Vwi nicht unter einen bestimmten Wert gelangen kann, wenn U' > Vwi. Derartige Bedingungen können auf unterschiedliche Weisen eingestellt werden, wobei die Einzelheiten derselben mit der tatsächlichen Anwendung des Antriebssystems in Beziehung stehen.
Als ein Beispiel könnte eine Beschränkung wie folgt lauten:
Wenn
(Vwi < Vwi,min) während (U' > 2Vwi,min)
dann
[J'x + 2Vwi,mincosψi, J'y + 2Vwi,minsinψi]
anderenfalls
[J'x, J'y];
wobei Vwi,min ein Minimalwert von Vwi ist, unter welchem Unbestimmtheiten in der Orientierungsbestimmung des Radgehäuses unannehmbar werden können.
Andere Variationen der vorliegenden Erfindung sind für die Fachleute ersichtlich.

Claims

1. Antriebsrad zum Bewegen über eine Bewegungsoberfläche (19), mit einem Stützelement (12), einem Radelement (11) und einer Antriebswelle (24) mit einer Antriebseinrichtung (25), die mit einer Antriebsfläche (26) in Eingriff ist, die an dem Radelement ausgebildet ist, um das Radelement drehbar um eine Drehachse bezüglich des Stützelements anzutreiben, wobei die Antriebswelle eine Längsachse (24a) aufweist, und der Eingriff der Antriebseinrichtung und der Antriebsfläche in einer vertikalen Ebene, die durch die Längsachse (24a) der Antriebswelle (24) und durch die Drehachse des Radelements (11) definiert ist, eine Eingriffslinie (27) definiert, die sich unter einem spitzen Winkel zur Längsachse befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Radelement (11) einen Flächenberührungsabschnitt (28) aufweist, der sich um den Umfang des Radelements erstreckt und derart angeordnet ist, dass der Berührabschnitt durch die Eingriffslinie (27) im Wesentlichen dort geschnitten wird, wo sie die Bewegungsoberfläche (19) berührt.

2. Antriebsrad nach Anspruch 1, wobei die Längsachse (24a) der Antriebswelle (24) sich im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Bewegungsoberfläche (19) befindet.

3. Antriebsrad nach Anspruch 2, wobei sich die Eingriffslinie (27) unter einem Winkel von zwischen etwa 10º und 25º zu der Längsachse (24a) der Antriebswelle (24) befindet.

4. Antriebsrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebswelle (24) um ihre Längsachse (24a) durch eine Antriebsvorrichtung gedreht wird.

5. Antriebsrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebseinrichtung ein Zahnradelement (25) ist, das an ein Ende der Antriebswelle (24) benachbart ist und Zähne aufweist, die daran angeordnet sind, die dafür angepasst sind, mit Zähnen (26) in Eingriff zu kommen, die an dem Radelement (11) ausgebildet sind.

6. Antriebsrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Stützelement (12) an einer Stützwelle (22) angebracht ist.

7. Antriebsrad nach Anspruch 6, wobei die Stützwelle (22) um ihre Längsachse (24a) drehbar ist.

8. Antriebsrad nach Anspruch 7, wobei die Drehung der Stützwelle (22) um ihre Längsachse (24a) durch eine Lenkeinrichtung gesteuert wird.

9. Antriebsrad nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Antriebswelle (24) sich durch die Stützwelle (22) erstreckt.

10. Antriebsrad nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Lenkeinrichtung und die Antriebseinrichtung einen Teil einer Steuereinheit für das Rad bilden.

11. Antriebsrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Stützelement (12) eine im Wesentlichen halbkugelförmige Außenfläche aufweist, wobei das Radelement (11) um eine Welle drehbar ist, die sich unter rechten Winkeln zu einer Innenfläche des halbkugelförmigen Elements erstreckt.

12. Antriebsrad nach Anspruch 11, wobei das Radelement (11) einen kugelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, der sich zwischen ersten und zweiten Oberflächen erstreckt, wobei die erste Oberfläche einen größeren Querschnittsdurchmesser aufweist als die zweite Oberfläche.

13. Antriebsrad nach Anspruch 12, wobei der Oberflächenberührungsabschnitt (28) sich um den Umfang des kugelstumpfförmigen Abschnitts an die erste Oberfläche benachbart erstreckt.

14. Antriebsrad nach Anspruch 13, wobei der Oberflächenberührungsabschnitt (28) aus einem Elastomermaterial (18) ausgeführt ist und eine gekrümmte Außenfläche aufweist.

15. Chassis mit wenigstens einem Antriebsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

16. Chassis nach Anspruch 15 und für die Verwendung in einem mit Rädern versehenen Fahrzeug, das dafür angepasst ist, eine Last zu tragen.

17. Chassis nach Anspruch 16, wobei das mit Rädern versehene Fahrzeug von der Gruppe gewählt ist, die aus einem Rollstuhl, einem Patienten-Hebezeug, einem Duschstuhl, einem Kommodenstuhl, einem Transportstuhl, einer Gehhilfe, einem Gabelstapler, einer Paletten- Bewegungseinrichtung, einem Arbeitstisch, einem Roboter, einem Verteilwagen, einer mobilen Plattenform für Kamera- und Beleuchtungsgerätschaften, einem Gepäckwagen, einem Einkaufswagen, einem Krankenhausbett, einem Krankenhausschrank, einem Krankenhausabfallbehälter, einem Baufahrzeug, einem Erdbewegungsfahrzeug, einem Bergbaufahrzeug und einem Bombenablegungsfahrzeug besteht.

18. Chassis nach einem der Ansprüche 15 bis 17, mit wenigstens zwei Antriebsrädern (10), wobei wenigstens ein Antriebsrad an einem ersten Antriebsschlitten (31) befestigt ist, und wenigstens ein Antriebsrad an einen zweiten Antriebsschlitten (32) des Chassis angebracht ist, und wobei die Antriebsräder an dem jeweiligen ersten und zweiten Schlitten relativ zueinander und voneinander weg bewegbar sind.

19. Chassis nach Anspruch 18, wobei jeder der ersten und zweiten Antriebsschlitten (31) seitliche Elemente (32) aufweist, die teleskopisch oder in anderer Weise bezüglich einander auf eine Bewegung der Antriebsräder (10) des jeweiligen ersten und zweiten Antriebsschlittens relativ zueinander und voneinander weg hin in Eingriff kommen.

20. Chassis nach Anspruch 19, wobei die seitlichen Elemente (32) teleskopisch oder auf andere Weise innerhalb eines Gehäuses (33) in Eingriff kommen, das zwischen den Antriebsrädern (10) angeordnet ist.

21. Chassis nach Anspruch 20, wobei das Gehäuse (33) auf die Bewegung der Antriebsräder relativ zueinander und voneinander weg hin mittig zwischen den Antriebsrädern (10) an dem ersten und zweiten Antriebsschlitten (31) verbleibt.

22. Chassis nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Bewegung des Chassis durch wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen, mit:

- einem x-Potentiometer für den Längsbefehl;

- einem y-Potentiometer für den seitlichen Befehl;

und

- einem ωp-Potentiometer für den Drehbefehl gesteuert wird.

23. Chassis nach Anspruch 22, wobei die wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen an einem Joystick kombiniert sind.

24. Chassis nach Anspruch 22 oder 23, ferner mit einem Steuerungssystem, in dem ein Korrekturmaß zu den Signalen hinzugefügt wird, die von den Signalübertragungseinrichtungen empfangen werden, wenn die Signale, die von den Übertragungseinrichtungen empfangen werden, zu einer Radgeschwindigkeit führen, die geringer ist als eine vorbestimmte Minimalgeschwindigkeit, während die Chassisgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmtes Maximum, so dass eine Instabilität in dem Chassis vermieden wird, die infolge einer plötzlichen Richtungsänderung der Radgeschwindigkeit auftreten würde.

25. Steuerungssystem für die Steuerung des Betriebs eines Antriebsrads (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Chassis mit wenigstens einem derartigen Antriebsrad, wobei das Steuerungssystem Einrichtungen aufweist, die dafür angepasst sind, die Steuerbewegung der Steuerwelle (22) und die Drehung der Antriebswelle (25) des Radelements (11) unabhängig voneinander derart zu steuern, dass eine Bewegung des Chassis alleine durch Drehung der Antriebswelle durch einen zugeordneten Antriebsmotor durchgeführt wird, und dass eine Drehung der Lenkwelle ohne Drehung der Antriebswelle durch den zugeordneten Antriebsmotor zu im Wesentlichen keiner Bewegung des Chassis führt.

26. Steuerungssystem nach Anspruch 25, wobei die Einrichtungen wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen zur Steuerung des Betriebs des Antriebsrads (10) durch Signale aufweist, mit Signalen von

- einer x-Übertragungseinrichtung für einen Längsbefehl;

- einer y-Übertragungseinrichtung für einen seitlichen Befehl, und

- eine ωp-Übertragungseinrichtung für einen Drehbefehl.

27. Steuerungssystem nach Anspruch 26, wobei die wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen in einem Joystick kombiniert sind.

28. Steuerungssystem nach Anspruch 26 oder 27, wobei die Einrichtungen dafür angepasst sind, ein Korrekturmaß zu den Signalen hinzuzufügen, die von den Signalübertragungseinrichtungen empfangen werden, wenn die davon empfangenen Signale zu einer Radgeschwindigkeit führen, die geringer ist als eine vorbestimmte Minimalgeschwindigkeit, während die Chassisgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmtes Maximum, so dass eine Instabilität in dem Chassis vermieden wird, die infolge einer plötzlichen Richtungsänderung der Radgeschwindigkeit auftreten würde.

29. Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Chassis nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei das Verfahren das Steuern der Lenkbewegung der Lenkwelle (22) und der Drehung der Antriebswelle (24) unabhängig voneinander derart aufweist, dass die Bewegung des Chassis alleine durch eine Drehung der Antriebswelle durch den zugeordneten Antriebsmotor durchgeführt wird, und so dass eine Drehung der Lenkwelle ohne Drehung der Antriebswelle durch den zugeordneten Antriebsmotor zu im Wesentlichen keiner Bewegung des Chassis führt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Steuerung der Lenkbewegung der Lenkwelle als Antwort auf wenigstens drei Übertragungssignale durchgeführt wird, mit Signalen von:

- einer x-Übertragungseinrichtung für einen Längsbefehl,

- einer y-Übertragungseinrichtung für einen seitlichen Befehl, und

- einer ωp-Übertragungseinrichtung für einen Drehbefehl.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die wenigstens drei Signalübertragungseinrichtungen in einem Joystick kombiniert sind, wobei das Verfahren das Steuern der Lenkbewegung durch Betätigen des Joysticks aufweist.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, mit dem Hinzufügen eines Korrekturmaßes zu den Signalen, die von den Signalübertragungseinrichtungen empfangen werden, wenn die Signale, die von den Übertragungseinrichtungen empfangen werden, dazu führen, dass die Radgeschwindigkeit geringer ist als eine vorbestimmte Minimalgeschwindigkeit, während die Chassisgeschwindigkeit größer ist als ein vorbestimmtes Maximum, so dass eine Instabilität in dem Chassis vermieden wird, die infolge einer plötzlichen Veränderung der Radgeschwindigkeit auftreten würde.