sakai(@yota_sakai)です。
NHKロボコンの設計がもう少しで本格的に始まってしまうってのと、世界大会用の新機体の設計に疲れたため気分転換もかねて「自作メカナム」について適当に書いていこうと思います。
今回は
では早速
1.メカナム機体を設計する時の注意点
僕がメカナム機体を設計する時に一番注意してほしいことは、メカナムを片持ちで取り付けるとシャフト径によってはシャフトが曲がる危険性がある
ということです。
少なくともシャフト径3mmの場合は曲がると思います。(てか曲がりました。)
ロボカップではスタンダートとなっているオムニホイール、皆さんはきっと片持ちでつけてますよね?
でも、オムニを片持ちで取り付けていてシャフトが曲がった経験がある方はほとんどいないと思います。
じゃあなんでメカナムだと曲がるの?
てなわけで、これから僕が考えるシャフトが曲がる原因の一つを説明していきたいと思います。
右がメカナムとモーターのユニットを横から見た図、左が裏から見た図です。
黒矢印が外部から加わった力(試合時の敵オフェンス機からの衝撃)、赤矢印がメカナムを通し分解された力だと思ってください。
僕が伝えたいことが図を見てなんとなく分かる人もいると思いますが、超大雑把に説明すると
メカナムホイールはオムニホイールと違いサイドホイールがシャフトに対して斜めに取り付けられているため、メカナムはオムニに比べて力がシャフトに伝わりやすい。
よってシャフトが曲がるのではないか?と、考えています。
なので、メカナムを機体を設計するときは、メカナム両持ち、もしくはシャフトを守る設計をすると良いと思います。
シャフト径6mmとかだったら片持ちでもまず曲がらないと思いますが。
まぁ、両持ちにしたりシャフトを守る設計をして悪いことはないから、多少間違っててもいいだろう程度のノリで書いてるので、間違いや訂正してほしい箇所があったら是非コメントで教えていただけると嬉しいです。(語彙力さえあればもっといい説明したかった)
メカナム機体を設計する時の注意点については以上です。
2.sakai流自作メカナムの分かりづらい設計解説
まず最初にCat-Botのメカナムは大体こんな感じだよって分かるようなCAD上での写真をいくつか載せたいと思います。
※教育版solidworksを使用しています。
では、僕の設計した自作メカナムの分かりづらい設計解説をしていきたいと思います。
①.大体こんなサイズのメカナム作りたいっていう円筒を作る。
②.①で作った円筒の中間平面に対し45°に傾いた平面を作り、自分の使いたいサイドホールと平行ピンが入るようにスケッチし、回転カットをする。(そうするとサイドホイールが一個入る感じのデータができる。)
③.②のカットを実装したいサイドホイール数だけ等間隔に複製する。
④.使うモーターにつけられるように各自工夫をする。
(僕の場合は下の写真みたくできるように設計しました)
⑤.④までのデータを2個保存する。サイドホイールを入れられるようにするために、サイドホイールをセットする部品と蓋の部品に分ける。
(下写真:蓋の部分を切り落としサイドホイールをセットする部品を作っている。)
(下写真:サイドホイールをセット部分を切り落とし蓋を作っている)
※このとき、中心で分けてしまうとサイドホイールをセットできなくなるため、中心からずらし蓋の部品と、サイドホイールをセットする部品に分けられるようにする。
⑥.完成
ってな感じです。
そしたら、サイドホイールをセットし、最後に蓋をのせネジ締めしたら終わりです。
すでにCAD使っている方は、「メカナムめっちゃ簡単じゃん!!」と驚いたことでしょう。
ちなみに僕は平行ピンを通す穴を、平行ピンの径に+0.36した数値で設計していますが、3Dプリンターの精度や使うフィラメントによってベストな設計寸法は変わってきますので、そこら辺のプラスマイナスは各個人で頑張って下さい。(Cat-BotはPETGというフィラメントを使っています。)
ここが特に分かりづらいっていう点がありましたら、コメントをいただけると嬉しいです。
今回の内容に関係のない、「こんなの書いてほしい!」などのコメントもいただけると嬉しいです。
最後にですが、僕は高専で「電気電子システム工学科」に所属していてCADを授業で学ぶことはなく、先輩による短期間の講習と、NHKロボコンで設計をしているうちに少し覚えました。なので、非効率的な設計方法であったりなど、CADに詳しい方には耐え難い下手な設計をしているかもしれませんが、そこはもう本当にごめんなさい。
あと、今回のメカナムは3Dプリンターあることが前提なので、3Dプリンター導入できない方はごめんなさい。
これから下はご指摘いただいた点での後付けです。……
2.sakai流自作メカナムの分かりにくい設計解説の
工程⑤でコンフィギュレーションを使えば便利!!とのことでした。
ご指摘いただきありがとうございますm(__)m
写真左上に「コンフィギュレーション」と書いてあると思います。
solidworksにはコンフィギュレーションという便利な機能が備わっていますが、正直説明が面倒なのでリンクしてあるテキスト貼っておきます。
solidworksヘルプにも書いてありますが、簡単に説明すると 1 つのドキュメントで複数の部品やアセンブリ モデルを作成できる機能です。
CADすべてにこの機能があるかは分かりませんが、solidworksではこの機能を使うと非常に便利です。
もし同じ、もしくは似たような機能が備わってないCADをお使いの方がいましたら、工程⑤で書いた通り横からカットしちゃって下さい。
どしどしアドバイスください。
おおがきオープン行きたかった……
以上、sakaiでした。
NHKロボコンの設計がもう少しで本格的に始まってしまうってのと、世界大会用の新機体の設計に疲れたため気分転換もかねて「自作メカナム」について適当に書いていこうと思います。
今回は
- メカナム機体を設計する時の注意点
- sakai流自作メカナムの分かりづらい設計解説
では早速
1.メカナム機体を設計する時の注意点
僕がメカナム機体を設計する時に一番注意してほしいことは、メカナムを片持ちで取り付けるとシャフト径によってはシャフトが曲がる危険性がある
ということです。
少なくともシャフト径3mmの場合は曲がると思います。(てか曲がりました。)
ロボカップではスタンダートとなっているオムニホイール、皆さんはきっと片持ちでつけてますよね?
でも、オムニを片持ちで取り付けていてシャフトが曲がった経験がある方はほとんどいないと思います。
じゃあなんでメカナムだと曲がるの?
てなわけで、これから僕が考えるシャフトが曲がる原因の一つを説明していきたいと思います。
右がメカナムとモーターのユニットを横から見た図、左が裏から見た図です。
黒矢印が外部から加わった力(試合時の敵オフェンス機からの衝撃)、赤矢印がメカナムを通し分解された力だと思ってください。
僕が伝えたいことが図を見てなんとなく分かる人もいると思いますが、超大雑把に説明すると
メカナムホイールはオムニホイールと違いサイドホイールがシャフトに対して斜めに取り付けられているため、メカナムはオムニに比べて力がシャフトに伝わりやすい。
よってシャフトが曲がるのではないか?と、考えています。
なので、メカナムを機体を設計するときは、メカナム両持ち、もしくはシャフトを守る設計をすると良いと思います。
シャフト径6mmとかだったら片持ちでもまず曲がらないと思いますが。
メカナム機体を設計する時の注意点については以上です。
2.sakai流自作メカナムの分かりづらい設計解説
まず最初にCat-Botのメカナムは大体こんな感じだよって分かるようなCAD上での写真をいくつか載せたいと思います。
※教育版solidworksを使用しています。
では、僕の設計した自作メカナムの分かりづらい設計解説をしていきたいと思います。
①.大体こんなサイズのメカナム作りたいっていう円筒を作る。
②.①で作った円筒の中間平面に対し45°に傾いた平面を作り、自分の使いたいサイドホールと平行ピンが入るようにスケッチし、回転カットをする。(そうするとサイドホイールが一個入る感じのデータができる。)
③.②のカットを実装したいサイドホイール数だけ等間隔に複製する。
④.使うモーターにつけられるように各自工夫をする。
(僕の場合は下の写真みたくできるように設計しました)
⑤.④までのデータを2個保存する。サイドホイールを入れられるようにするために、サイドホイールをセットする部品と蓋の部品に分ける。
(下写真:蓋の部分を切り落としサイドホイールをセットする部品を作っている。)
(下写真:サイドホイールをセット部分を切り落とし蓋を作っている)
※このとき、中心で分けてしまうとサイドホイールをセットできなくなるため、中心からずらし蓋の部品と、サイドホイールをセットする部品に分けられるようにする。
⑥.完成
ってな感じです。
そしたら、サイドホイールをセットし、最後に蓋をのせネジ締めしたら終わりです。
すでにCAD使っている方は、「メカナムめっちゃ簡単じゃん!!」と驚いたことでしょう。
ちなみに僕は平行ピンを通す穴を、平行ピンの径に+0.36した数値で設計していますが、3Dプリンターの精度や使うフィラメントによってベストな設計寸法は変わってきますので、そこら辺のプラスマイナスは各個人で頑張って下さい。(Cat-BotはPETGというフィラメントを使っています。)
ここが特に分かりづらいっていう点がありましたら、コメントをいただけると嬉しいです。
今回の内容に関係のない、「こんなの書いてほしい!」などのコメントもいただけると嬉しいです。
最後にですが、僕は高専で「電気電子システム工学科」に所属していてCADを授業で学ぶことはなく、先輩による短期間の講習と、NHKロボコンで設計をしているうちに少し覚えました。なので、非効率的な設計方法であったりなど、CADに詳しい方には耐え難い下手な設計をしているかもしれませんが、そこはもう本当にごめんなさい。
あと、今回のメカナムは3Dプリンターあることが前提なので、3Dプリンター導入できない方はごめんなさい。
これから下はご指摘いただいた点での後付けです。……
2.sakai流自作メカナムの分かりにくい設計解説の
工程⑤でコンフィギュレーションを使えば便利!!とのことでした。
ご指摘いただきありがとうございますm(__)m
写真左上に「コンフィギュレーション」と書いてあると思います。
solidworksにはコンフィギュレーションという便利な機能が備わっていますが、正直説明が面倒なのでリンクしてあるテキスト貼っておきます。
solidworksヘルプにも書いてありますが、簡単に説明すると 1 つのドキュメントで複数の部品やアセンブリ モデルを作成できる機能です。
CADすべてにこの機能があるかは分かりませんが、solidworksではこの機能を使うと非常に便利です。
もし同じ、もしくは似たような機能が備わってないCADをお使いの方がいましたら、工程⑤で書いた通り横からカットしちゃって下さい。
どしどしアドバイスください。
おおがきオープン行きたかった……
以上、sakaiでした。