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Rideの駆動系設計

今日はRide駆動系の設計を進める.上下スライド機構のボールねじと,旋回軸のHD減速機について,最大慣性を振り回したときのPID応答をシムる.今回もこのページを利用.

最大J 上下動

最大J 旋回


上下動はボールねじの効果で大きな慣性がモータ側から非常に小さくなるためほぼ問題ない.いっぽう旋回軸は根元関節の慣性がきつすぎてかなり追従がなまってしまう.もう少し減速比を上げたいところだ.

上下動の方はモータ直結でボールねじを駆動することを考えていた.そして動歩行に速度が不足した場合,より高速で回せるブラシレスへの置き換えを考えていた.しかし,モータ直結でボールねじを10000回転も回すことはムリがあることがわかった.普通の転造ボールねじではせいぜい4000回転ぐらいまでで使わないと振れが大きくなったり,ナットのボール循環が耐えられないのだ.
これはチョット困った.こうなるとボールねじを大リードタイプのものに変え,モータとねじ軸の間に1:3ぐらいの減速をかますしかない.かなり機構が複雑になるなぁ・・
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この記事へのコメント

- かみやん - 2008年06月30日 12:57:01

Rideってすごいロボットですね。実物ができたら相当インパクトありますね。
かっちょよすぎ!

- moyane - 2008年06月30日 22:26:59

かみやんさんこんばんは.
RCサーボで4足歩行を作って,それに無線カメラを積んでロボット視点で運転したんですが,何かが足りないと感じたんです.
画面が揺れても,なんか怖くないなと.
今はCGで何でも作れる時代ですが,ロボットの魅力はなんと言っても実際に物理の法則に従ってものが動くことです.
CGでは実現不可能な現実感,究極の「リアルエンド」を追求しようと思ったら,「乗り物」がベストかと.
もし動いたら,ぜひかみやんさんも乗ってみてください.他人が作ったロボットに乗るのって,めちゃくちゃ怖いと思いますが・・

- かみやん - 2008年06月30日 23:44:54

もやねさんってどこでしたっけ?もし乗れることになったらどこにいけばいいのでしょう?
シミュレータを見ましたが、モータのトルクがなくても支持できる設計ですね。ということは足が軽ければモータも馬鹿でかくなくてもよい?
ちなみにいくらぐらいのモータをつかうのでしょう?

- moyane - 2008年07月01日 00:12:29

上下動モータはMAXONのRE40(150W)か,EC-PowerMAX30(200W)を検討していますが,いずれも自重保持に十分な出力ではありません.私の今の見積もりでは,140kgの自重支持だけで700W以上も喰ってしまいます.
モータが焼けないように熱伝導を改善するか,通電時に解放するタイプのブレーキを追加する必要がありそうです.歩行型には力がかかると減速比があがるような機構が欲しいですね.そういうの,売ってないかなぁ・・・
もやねの所在ですが,長野県です.陸の孤島(?)です.車で東京から3時間,そのあと徒歩5時間(ウソです.)
Rideが完成するのはまだまだ先と思いますが,完成したらぜひ乗りにいらしてください.

- かみやん - 2008年07月02日 13:37:13

140kgはロボットの自重だけですか?搭乗者の体重込ですか?
150Wでも不足なんですね。RE40でいくらぐらいなんでしょう?
上下動は1cmとか小さいのでは駄目なんでしょうか?
上げ下げが小さければ小リードボールネジ(そんなんあるのかな)にすると、自重を支えるトルクが少なくて済みそうな気がするのですが。
不整地歩行も目指しているのでしょうか。

- moyane - 2008年07月02日 22:44:37

かみやんさん,興味を持っていただいてありがとうございます.ロボットの自重が60kg搭載荷重が80kgと設定しています.
この比率はけっこうキビシイです.
このRideは平らなところだけでなくて,できればチョットした障害物なんかも乗り越えられるようにしたいんです.
でないとあんまり歩行型の実感ないですから.今のところ可動範囲は上下500mmは取りたいと思ってまして,
ボールねじのリードを小さくすると,そのぶん速度が遅くなってしまいます.
経験上,足の上下の遅さ,特に遊脚の遅さは静歩行でも動歩行でも致命的になるので,できるだけ高速で動かせるようにしたいんです.
となると,ボールねじは許容回転数が許す限り速く回し,かつ大リードのもの.トルクはその条件下で考えるというパターンになりそうでして.
まだまだ検討中なので,来週は全然違うことを書いているかもしれません.
ちなみにRE40の価格,エンコーダ付きで約¥40000します.いまなら円高でもう少しは安いかもしれません.スイス製なのでスイスフランが安くないとダメですが・・・

- かみやん - 2008年07月03日 01:24:45

140kg搭乗者こみですね。一時的な衝撃では相当の負担がかかりそうですね。(この辺はトルクの問題なのか、構造の強度の問題か)
リードが大きいもので速く。ということで、やっぱりトルクが必要なんですね。
RE40、4万円!さすが高いですね。
人が乗るロボットというと、早稲田のスチュワートプラットフォームのやつ。トヨタのi-fot。榊原機械のランドウォーカーあたりかな。
ランドウォーカはエンジンだし、足裏に車輪がついていてずり足だった気がする。早稲田のは、電動でボールねじかな。i-fotは全くどういう駆動かわからない。
完成したら長野行きます。ぜひ。

- moyane - 2008年07月03日 23:04:37

かみやんさん,お待ちしています!
と,言っておきながら・・・予算も工数も全く予断を許さない状況なんですが・・・

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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
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