学ロボ後から始める独ステ研究
この記事は、独ステAdvent Calendar 2024の25日目の記事です。
はじめに
皆さん、ご無沙汰しております。学ロボアドカレ投稿後のykcです。ぎりぎりでいろんなスケジュールを組んでるせいで余裕がありません。おかしいですね、学ロボとかもうやってないのに…
今回は独ステのステアリングについていくつか紹介したあとに、自分のおすすめモーターやスリップリングに触れていけたらいいなと思っています。対戦よろしくお願いします。
設計しても製作までたどり着けなかった関係で、自分で作ったものは設計データばかりになっていること、制作例はXなどに公開されているものばかりになってしまうことについてはご容赦ください。
ホイール分類
多重ギアステア
マブチモーターさんの支援でいただく735モーターを使って作るステアです。弊サにも遺物として受け継がれています。例としてlazulyさんがブログにしているので紹介します。
インホイールステア
東大RoboTechさんのお家芸であるインホイールステアです。ホイール自体がモーターになることで、より綿密な制御が可能になります。ギアを用意する必要が無いので製作コストが減るので可能ならばぜひやりたいステアです。
東京大学 RoboTech 学ロボ2020 ロボラグビーより
自分が設計したインホイールも紹介します。
ステアリングはアセンブリしてませんがロボマスのm2006が適当だと思います。
選定したモーターはアマゾンで「5010 360kv」と検索すると出てくる高トルクブラシレスモーターです。学ロボ向けには不十分ですが、弊サ主催のロボコンで使うには十分な出力があります。(500立方で10kg以内程度を想定)
アリエクだと4個セットで6000強の送料無料があるので、m2006が余っているならぜひ試してほしいですね。
ステア分類
ステアリングを円滑に行うためには軸受けの選定が肝になってきます。
激重ベアリングステアリング
ステアリングに巨大ベアリングを使用する方法です。学ロボ2020でとよはし☆ロボコンズが採用しています。
これのメリットはステアリングの負荷をだいぶ減らせることでしょうか？自分にはわかりませんでした。
私の中での唯一のメリットはフジータステアを作れることです。
フジータステア
超フジータさんのメンテナンス性がゴットなステアです。はじめてみたときはどうやって制御するんだろ…と目が点になりました。
ローラー型ステアリング
ステアの内側あるいは外側にローラーを配置することでローラーで軸受けするステアです。採用例は東京大学RoboTechさんの学ロボ2020です。先の動画で外側にローラーがあってそこで軸受けをしていることが確認できます。2024の機体でも内側にローラーを配置してステアリングをしていました。(レセプションの時に見せてもらいました。感謝。)
再掲
これのメリットはベアリングステアに比べて低コスト、低重量でステアリングを実現することが出来ます。
差動ステア
2つのモーターの回転の差をステアリングに用いて残りの動力をホイールに伝達する方法です。大阪大学Robohanの紹介動画が参考になると思います。主にFRCで使われているイメージがあります。
メリットはホイールにモーターが入っていないのでケーブルが絡むことが無いこと、2つのモーターのポテンシャルを最大限に発揮してホイールに動力を伝達できることです。
スリップリング
差動ステアのメリットに挙げたケーブルが絡むことが無いというのを回路的に実現する方法があります。スリップリングといいます。学ロボ2023で横浜国立大学Robo+ismがスリップリングを使用しています。
CAN通信を赤外線で行い、モータードライバーの手前でスリップリングを挟み込んでいました。ステアの駆動音がかっこいいです。
個人的なスリップリングも併せて紹介したかったのですが、いつの間にか消してしまったようです。
10Aが2ch、2Aが2chあるスリップリングがアリエクで売られていました。Robomasモーターを動かすのにうってつけなのでぜひ探してみてください。見つかったら更新しておきます。
最後に
実はもう一つステアリング方式があるのですが、うちの設計つよつよな@Unknown_KKKSG大先輩の例しかみたことがなくて公開を控えることにしました。もしかすると、自分が知らないだけでXで公開しているかもしれません。今後よそで見かけることがあれば追記していきたいと思います。
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