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旋回軸の見直し

今週末はRideの旋回軸を再検討する。
自分が今まで作ってきたラジコンサーボの4足歩行ロボットではとにかく静歩行ができることだけを考え,水平方向の発生力やトルクはほとんど気にしてこなかった。
しかし今回のRideでは静歩行だけでなく,動歩行も視野に入れて設計しておきたい。

動歩行では重い胴体を前後左右に振りながら歩かなければならないが,その加減速に要する脚の関節トルクが大きすぎて今の設計では歩行中にモータがオーバーヒートしてしまうことが分かった。
モータが焼けないようにもっと定格出力の大きなモータを使うと出力/重量レシオが下がってしまう。(例えば重量2倍のモータの最大出力は2倍にならず,1.5倍程度にとどまる。)

そこで同じモータで少しでも効率よく脚先に力を伝えられる方法として,パンタグラフ機構を使うことを考えている。
リンク長が同じ条件でパンタグラフ型と直列リンク型を比較すると,脚先に同じ力を発生させるための各軸に必要なモータトルクの総和は,ほとんどの姿勢でパンタグラフ型が低く抑えられることが分かった。
脚先が胴体に近い姿勢では直列型の方が効率が良い場合もあるが,脚が可動範囲の外側,つまり脚が伸びた姿勢に近づくほどパンタグラフ型のトルクは低くなり,その差は最大で2倍となる。
パンタグラフ型は胴体部にすべてのモータを配置できるのでモータ重量が大きくなっても遊脚の慣性が増加せず,そういう点でも有用な構造だ。
パンタグラフ機構+減速比の最適化でなんとか動歩行も可能になる見通しが立ってきた。あとはCADで詳細を詰めていきたいと思う。
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CFRPの強度測定など

また長らく更新が途絶えてしまった。しかもメインPCが壊れたため画像のアップロードができない。
文字だけでもなんとかこのブログの更新だけは続けていきたい。

ここのところはRideの強度計算など,地味な作業をコツコツやっている。今日はカーボン板のヤング率を測定した。
いわゆる「ドライカーボン」と呼ばれる板の曲げ弾性率を片持ち梁のたわみ量から求めたところ,だいたい50GPa程度だった。(アルミ70GPa,鉄200GPa程度)
メーカカタログ値(カーボン繊維単体)としては100GPa以上の強度があるが,積層したものを曲げた場合には圧縮方向が弱いためほぼ材料本来の1/2程度の剛性(アルミ合金よりもやや劣る程度)にとどまるようだ。とはいえ比重が1.5~1.6程度であることを考えるとアルミ合金に対して40%は軽量化できる。カーボンはバネのようによくしなり,弾性範囲が広いのもアルミにない魅力だ。

カーボン材料同士の締結で気がかりなのがねじ締結ができるかである。まずはじめに薄板でよく使うカレイナットを試したがすぐにとれてしまい全く使用に耐えなかった。カーボン積層板は端面付近の強度が極端に弱いという欠点があるので,カレイナットはダメのようだ。
 そこで開き直ってM3のタップをt=2.0mmの板に直接切ってみたら,これが案外いい感じだった。トルクドライバの締め付けトルクをめいっぱいあげて10kg*cmとかでM3ボルトを締めてもまったくねじバカになる気配がない。(通常はM3の場合6kg*cm程度が適正トルク。)
雌ねじが切られるときにすき間のバインダーが弾性変形しているためのだろうか,ねじロック剤を塗った後のようにキツイ感じでねじが入り,ゆるみ止め効果も期待できそうな感じである。(ちなみにt=1.5mmではバラツキが大きく,すぐにねじバカになるケースもあった。)

厚手のカーボン同士の締結には直タップがいいかもしれない。
プロフィール

もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
[a]⇒@

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