新脚紹介~外偏サーキュラー~
こんばんわ。今年のマシンに使っている特殊比スライダーヘッケンについて記事にしようと思います。スライダーヘッケンの性能向上を目指してかなりいい仕上がりになったので、スライダー脚の新しい考え方として面白いのではないかと思います。
区別の為に”外偏サーキュラー”と呼称することにします。意味は後程。
目次
1、新脚の特徴
2、理論
3、軌道設計(Links)
4、作図設計(CAD)
1、新脚の特徴
基本はスライダーヘッケンなので、そのスライダーヘッケンに対するメリット・デメリットは次のよう
メリット
①機構的なクリアランスを無視できる
これが最大のメリットで、スライダヘッケンはクランクヘッケンと比べて負荷切返し点(詳しくは後述)でスライダー溝のクリアランスによるガタが出ます。このガタは寸法を詰めたりすると少なくなるんですが、製作の手間が増えたりもします。その辺もろもろ解決できるのがストレス無く作れてとてもよいです。走りがとても安定します。
②摩耗に強い(削れても大丈夫
上に付随するメリットで、スライダヘッケンにありがちな使っているとスライダー溝がガバになってきて走ってる感じに力強さが無くなってくる問題が無いです。
③切り返しを優しくできる
スライダーヘッケンに限らず脚機構は脚がレバー軸と最も近づく切り返し点で渋くなりがちですが、スライダー円弧を弄ることで切り返しを緩くできます。
④脚軌道を円に近づけられる
ぶっちゃけこれは4枚脚にしてるからなんですが、通常ヘッケンの脚先の軌道を円軌道に近づけると切り返しは渋くなりやすいです。スライダヘッケンなら特に切り返しは渋くなるので4枚脚であってもおすすめはできませんが、③のスライダー円弧をいじることで切り返しをあまり考えずに脚軌道を攻めることができ効率のいい脚になります。
デメリット
①4枚脚限定
詳しくは後述しますが、この脚はスライダー軌道を弄ることに全てが詰まってるので、歩く分だけでスライダー軌道を全て使ってしまう3枚脚ではできません。4枚脚にすることで余裕のできたスライダー軌道を弄ります。もちろん脚を1枚増やす分以上のメリットがあるのでいいんですが、強いて言うなら3枚脚教の人とかは作れないですね(そんな人がいるかは知らない
②設計がめっちゃダルイ
自分史上一番の作図のダルさです。
スライダヘッケンなら
Links軌道設計(てきとう
↓
CAD肉付け(てきとう
で終わるんですが、外偏サーキュラーだと
Links軌道設計(頭使う
↓
CAD軌道修正(禿げる※頭皮の強度に自信のない人は要注意
↓
CAD肉付け(てきとう
って感じで、特に軌道の修正に悩みます。少なくともスライダヘッケンを一回作った事のある人でないと作図は大変だと思います。なので今回は作図についても0から10まで優しく解説します(できるとは言ってない
2、理論
ー魔術師にとってフーダニットとハウダニットには意味がない…重要なのは”どうしてやったか”だ
ーホワイダニット…
-ある夏の日-
そういえばスライダヘッケンって円弧のどっち側を使ってるか気になりまして
そしたら両方使ってることに気づきまして、こりゃあかんと思い至り
スライダーで考えると、左右対称の脚として中間で当たる溝が変わってるんですね
ここを負荷切替し点なんて呼んどきますけど、スライダヘッケンは円弧溝の都合ちょっとのクリアランスが大きなガタになってます
どうにかガタ無くせないかなー、でも寸法詰めるのは大変だなーと悩んどったんですが
脚を半分にすればそもそも切り替えなくなるやん!天才か!とびっくり世紀の大発明
でも脚の長さ足りないなーっと思ったんで
伸ばしたりましたわ!
溝脚理論-完卍成-
スライダヘッケンに応用する時に「どうせ4枚脚になるし軌道も余る(後述)から脚の切り返しも緩くしとこ」っといじってなんやかんやしたやつ↓
(なんやかんやあって)
完卍成
こんな感じに作られたので「外円のみを使い偏った軌道のサーキュラーヘッケン」で外偏サーキュラーと言います。
つまり負荷の切り返し点を無くそうと思って軌道を弄ったら緩い切り返し(脚)と効率のいい脚が付いてきたみたいな感じです。
ちなみに内円を使う事もできるんですが、そうすると脚がめっちゃでかくなったり脚の切り返しを緩くできなかったりするので、外円を使っています。内円の方が歪みにくいとは思うんですが、それ以外の全ての都合が外円の方が勝っています。
3、軌道設計(Links)
軌道設計に行きますが、ここからが面倒です。(Linksはまだ簡単です)
思い出しながら書きます。
ちなみにLinksの使い方の詳細は下記で見てください
https://signed.bufsiz.jp/Links.html
まずはLinks画面を開きます。
オブジェクト数は4にしといてください(3だと振り角が足りないです)
で、この時点でレバー長さを決めます。スライダヘッケンはクランク半径とスライダ軸に入れるベアリングの寸法とカムの接合の仕方を最初に決めたら、必然と最低限必要なレバー長さが決まるので、ここから始めます。
・クランク半径
自分は経験上最低12㎜必要と感じています。
・スライダ軸
スライダ軸は個人的にはベアリング必須で、軸にΦ6のスペーサーを使い外径は12㎜のベアリングにします。これは使いやすさと強度の問題でこれにしますが、外径10㎜でも大丈夫かも知れません。ちなみにそれ以上肉が薄くなると砕け散ります。
・カムの接続
自分は中心にΦ6の丸スペーサーを軸に使いΦ2.5㎜の軸4本で回転止めにしてますので、
クランク半径+7㎜くらいあれば肉が足ります。↓こんな感じ
上の寸法が決まれば、レバー長さは以下の式で決まります。
レバー長さ = クランク半径×2+接続用の肉厚+ベアリング半径+余裕(2~3㎜)
=12×2 + 7 + 6 + 3 = 40㎜
ざっくりどんな寸法になるかは下の画像を見てください。
これは正しくはレバー長さではなくクランク中心からスライダ軸までの距離なんですが、だいたい同じになります(画像の黄色い線が正しいレバー長さ)
でもレバー長さを先に決める方が作図がしやすいので、この手順がおススメです。
レバー長さまでが決まったら、以下の数値を打ち込みます。
・クランク半径
・レバー長さ
・コンロッド長さ→だいたいクランク半径+1~2㎜
・最適化曲線前幅→100
・最適化曲線後幅→10
・最適化曲線高さ→お好きに(ただしレバー長さ+15㎜くらいが下限)
(最適化曲線前幅・後幅については脚の向きによって逆になります)
そうするとこの画像のようになります。
やべー感じになってますが、これで大丈夫です。
この後脚先が美しい曲線になるようにレバーの軸座標を左下側に持っていきます。
レバーのXとY座標を弄ると脚先がこんな感じになります。美しい。
あとは好きに微調整してください。ただ、実際に作図した時に不都合があったらまたLinksでちょいちょい修正するという感じで戻ってくると思います。慣れです。
この軌道の作成の時点で気を付けるポイントとしては、
・折り返し部分は多少余裕を見ておく
折り返しとは膝を伸ばしたような方です。なんとなく15°以上あればいいかなと思ってます。
逆に切り返しは後々CADで調整できるので考えなくていいです。折り返しは調整できないので変に攻めすぎない方がいいと思います。変な負荷がかかったり、最悪反転して動かなくなるので。
・最適化曲線前幅と後幅
多分ですけど、ここを90にするとちょうど脚の負荷切替し点が無くなると思ってます。自分は余裕を見て100まで詰めてますけど、90~100くらいで弄ってもいいと思います。
前幅を決めたら上下動を見ながら後幅も調整してください。ちなみに自分は上下動は0.5㎜くらいは残してます。
・最適化曲線高さ
自由。脚のサイズは邪魔にならなければ大きい方がいいと思ってます。
・レバーXY座標
フィーリング。いい感じに。
以上、Linksの軌道作成についてはこのくらいです。これをスライダヘッケン化しても一応動くと思いますが、切り返しを調整すると格段に動きが良くなるしスライダヘッケンとしての強みも出せるのでとても良いです。めんどくさいですが。
うちのうさぎはぴょんぴょんしないんじゃあ゛〜〜〜(オイルダンパー搭載)
どうもこんばんは。
今年の本大会の機体についてまとめます。恒例なので。
本大会ではMetamolD³という機体名でエントリーしていました。
機体としては以前作った白兎を改良したものですので白兎改とします。
改良点は主に走行性能とメンテ性の改善に重点を置き、機体の重心を前に寄せる事で旋回中心を前よりにして扱いやすくなるようなボディーのレイアウトにしました。
結果としては上手くいき、走行性能は自分史上ぶっちぎりの出来で近年インフレしているかわロボ水準にも遅れはとっていないと思います。
特に今回は脚機構にスライダーヘッケンを採用していますが、特殊比率のヘッケン軌道に切り返しを緩くする工夫を施してかなり効率のいい脚周りになりました(オタク特有の早口)
アームはてきとうです。振り回せてるので多分おっけーです。チョべりぐー。
ざっくり良かったねって感じでここからは細かいところを説明します。ここでしっかり書いておくと来年設計する時に「あーそういえばこんなこと考えて設計してたんだ今年に反映しよう」となるのでブログおススメです。ただのメモより寂しくないですからね。
全体的には丸っこくコンパクトな印象ですね。あと重心高そう(高い)
基本的に重いものはマシン下部に配置してるんですが、脚のモーターのみ高い位置に置いてあるので思ったよりは高くなってしまいました。380モータ4個で300gくらいはありますから、これが思ったより重心に影響してしまいました。次はモーター全部下板ギリギリに配置します。
マシンの丸みは狙ったものじゃなく、脚はスライダヘッケンなので側板が大きくなりがちなのと中心にサスペンションを無理くりつっこんでるのでこれ以上小さくなりませんでした。スライダヘッケンの一番の欠点だと思います。でも可愛いからOKです(良くはない)
中身はこんな感じです。アームが邪魔過ぎて仕方ないですが、これはコンセプト上仕方なかったんです。
今回はアームのレイアウトを、マシン前部に置いたモーターから減速機がマシンの後ろ方向に伸びて、アームの回転中心がマシンの中心より後ろにあります。これは重量物のモーター
を前側に置いて重心を前に寄せるのと、アームで相手を持ち上げた時に自分が転倒しにくくなる一石二鳥を狙って成功しましたが、電装系を置くスペースが無くなりケツが出てしまいました。そこは思ったより重心が後ろに下がらなかったのと走破性に影響も及ぼしてなかったので良しとします。ただ重心を前に寄せたって言ってもほとんど真ん中なので、次はもうちょっとレイアウトを前にスライドさせます。
というわけでアーム編です
今回アームはワンタッチ換装機構を搭載していて数秒でアームを交換できます。そしてせっかくなので複数のアームを用意しました。
まずはこれ、魂のシャカシャカアーム
常世全てのシールドアームを消し去る為に開発された対シールドアーム用決戦兵器
安定のシールドキラーなんですが、本大会のやつは色々と設計をミスって壊れてしまったので作り直しです。
あとはアームの回転中心を後ろに下げたことによりアーム自体の長さが伸びて慣性モーメントが増えてしまい、色々ついている重いアームは振り回すと自分までコケてしまうという欠点がありました。回転半径を伸ばすことによる明確な欠点だと思います。これは見過ごせないので、アームの軽量化も行う必要があります。あとこれは問題って程でもないですが、本大会の時はアンプのモーターブレーキを全て切っていたせいでアームが自重で下がってきてたのでたまにちょっと上げるという動作が必要でした。他のアームはそういうことは無いので事前にわかっていれば設定を変えておいたのに、当日完成は良くないですね。
The普通のシールドアーム。最初にとりあえず作ってみた。
安定の使いやすさだけど結局のところ操縦技術が無いと勝てないアーム。
守りやすいことは安心感があるけど、対シールドの時の相手も守ってるから決め手に欠ける感がもどかしい。串刺しにしたい。
対横回転用アーム。銘は日大タックル。
丸まって相手にタックルする事しか許されない悲しみのアーム(怒られそう
極力被弾する面積を抑えるのとスタートダッシュするためにアームを下げた状態でスタートできる寸法に抑えた。でも最近の横回転スタートが遅いとか無いからスタートダッシュはいらなかったのでは・・・?感
後は防御に特化したとは言っても攻撃力が流石に無さ過ぎた。天空の剣とは言わないから銅の剣一本くらいの攻撃力は欲しかった。ヒノキの棒では魔王は倒せませんよ王様。
でも丸まった格好がダンゴムシみたいで可愛いのでお気に入り。ちょーだいすき。
今年のアームの換装機構。穴に細めのドライバーを突っ込んでロックを外す構造になっています。そういう構造にした理由はワンタッチにしたときに相手と絡んだりして外れたりする危険を極力減らすための安全策として採用しました。でもやっぱり手で外せるほうが早いし何よりカッコイイです。次は工具なしにします。
そもそもなんでアームにワンタッチの換装機構を搭載しているかというと、ものづくりってそういうものかな?って思ったからです。身の回りにある物を見ても、コピー機のインクや加湿器の水入れなど”替えるとわかっているものはすぐに替えられるようになっている”のが通例です。冷蔵庫のドアがネジを外さないと開かないなんてないです。自分は設計者のつもりなので、こういう点は大事にしたいです。自分は設計が楽しいからかわロボをやっているので、むしろこういうところを強化していって便利なかわロボを作っていきたいです。
あとは「アーム替えようか迷うけど交換だりー」みたいなめんどくさがりの自分対策でもあります。フリーランスやってると自分のご機嫌をいかに取るかって事がどれだけ大事なことがわかります。自分お気に入りの機構を搭載することで「アームかちゃっと交換できてカッケー!アーム交換楽しい!」となり必然試合にも勝ちやすくなります(たぶん)そのためにわざわざ機構のロック音を派手にするためにいらないくらい強いバネまで入れてます。たゆまぬ努力に涙が出るじゃろ。
アーム機構。
普通のスライダー機構。ただアームがコンパクトになるようにスライダー溝に対して明後日の方向にアームが伸びてる。こうすると収まりかいい。
最終段ギヤの回転中心とスライダー軸をあまり離さないようにすればアームの軌道が円弧に近くなりますが、今回のアームはわざと離していて、最終段ギヤの回転角に対してアームの回転角が大きくなるように増角しています。確かギヤが120度回る間にアームは180度くらい回ります。揺動してる感強い。
ギヤ比は150くらい。モーター2発。ほんとは左右に同じギヤボックスを付けてモーター4発にするつもりだったけど、おそらく4発分のパワーが片方にかかってギヤが綺麗さっぱり折れたので重量問題もありギヤボを片方外した。でも2発でも特に問題を感じないのでそのままにしてます。
~脚編~
脚は4枚脚のスライダヘッケンでホイールベースは196㎜。(Linksでいう)クランク高さは60㎜、ギヤ比は35:1でちょっと遅く感じる。でも4相脚なのと特殊なヘッケン比によって走ってる感触はとてもいい。自分は毎回設計に新規の工夫をいくつか取り入れていますが、今回のマシンの一番の成功といってもいいです。
ただしなんで走破性が良くなったかについての理屈は説明がちょっとややこしいので後日別の記事にまとめるつもりです。
サススライダー
今回のゲテモノ部位。このサススライダーは開放状態で上に寄っていてサスを縮めると下がります。画像では左側の脚を上げる(=サスを縮める)と右側のサススライダー(正確にはオイルダンパーの固定してある直動レール)が下がっています。つまり左の足は右のサスに、右の脚は左のサスに繋がってます。これは真ん中のボディーにサスをまず2つ縦に配置して、それと脚をリンクさせようとしたら交差しないと脚の可動域に対してサスの可動域を取れなかったので嫌々こうしました。めんどかったです。
元々はここにサスを配置しとけば脚のユニットがコンパクトになって設計を流用する時に楽になるかなと思ったんですが、コンパクトにはなったけどあんまり窮屈になってしまったし脚がぶつかるからこれ以上脚を大きくできないしであんまり設計としてのメリットは無かったです。無念!動いてる見た目だけちょっと面白い。
サスの可動範囲は地面から垂直に見て上に20㎜下に10㎜。オイルはタミヤの400番を入れてバネは外形18線形1.8くらいのを入れてます。
ボディーサス
赤い丸がサスの回転中心で裏表二つパーツを外すと脚の片方が分離する。ここをメンテしやすくするのが今回のマシンの目標の一つ。
赤い線はサスの回転中心から脚の回転中心まで引いた線。軸回転のサスはここを水平に近づけるとサスの性能が良くなるからサスの回転中心をできるだけ下げるように設計してる。
サスの性能もメンテ性も良くなったのでGood
カバー
設計するのがチョー楽しい。防御力も申し分ない。素材はカーボン入りPLA。みんな3Dプリンター買おう。
足裏
シリコンのt3。分厚めにしたけど、これも良かったのかも?
スライダーの端に付けたクッション
スライダーヘッケンの溝の端のクリアランスを1.5㎜取ってたら反転したのでそれを埋める用のクッションをつけて調整した。Links上の数値も攻めていたのでまぁこんなことにもなるかと。今回思ったのはスライダヘッケンを作るときにスライダー端のクリアランスはいらないんじゃないかと。どうせスライダー軸がスライダー端にぶつかるんだから”ぶつけて反転させる”くらいの気持ちで良くね?っていう。カムやスライダーの寸法誤差のガタも含めるとクリアランス0㎜でも十分動いてくれると思います。
あとはクッションを入れることで当たり方がマイルドになった気もしたので、機構の動きをスムーズにするという目的で入れてもいいかも知れません。
最後にお腹
つるつるしてて可愛い。
以上です。最高性能的にはかなり納得しています。が、メンテ性や耐久性に微妙なところがあったり造りが甘くて効率が悪いところなどもあるので、その辺を改修したものを一台作って白兎シリーズは終わりにしたいと思っています。
第26回かわさきロボット競技大会
お疲れ様でした。
今年もかわさきロボット競技大会に参加してきました。
かなり久々の決勝トーナメント進出&企業賞ももらい充実した大会でした。
順位としては決勝トーナメント2回戦敗退でベスト24となりもうちょっと行きたかった!というのが本音としてありましたが、商品券4万円に心が持っていかれて忘れました。金は心を潤します。
企業賞を貰った際も「造りが良かった。操縦も。」という言葉をいただいて嬉しかったです。
自分はかわロボ本大会に参加して8年経ちますが、今まで作った機体はだいたい脚が悪いかアームが悪いかで機体として完成しているものがありませんでしたが、今年はアームも脚も壊れる心配をせずに存分に戦えてめっちゃ楽しかったです。みんなこんなに楽しい遊びをしていたんだなって。
しかし今回の大会は自分だけでなく周りの人の力も借していただきました。決勝トーナメント1回戦も、当日にバリがまだ残った状態の部品を会場で組み立ててたらいろんな人が手伝ってくれてやっと間に合い勝つことができました。多分あの試合が無ければ賞も貰えていなかった気がします。この場でお礼申し上げます。
当日バリ取りや組み立てを手伝ってくれたUさん
試合もあるのに自分のマシンのメンテもせずに組み立ててくれた後輩J(メンテくらいしよう)
バイスややすりを貸してくれた電大の方
電動工具とか貸してくれたT-Mさん
高級グリスを貸してくれたMRっち
予選敗退を散々煽り散らしたのに予選後うちに来て徹夜で加工を手伝ってくれてセコンドにも入ってくれたN先輩(思ったより重労働ですみませんでしたァ!)
本当にありがとうございました。まさか色々道具を貸してもらって家より良い環境が大会当日の机に顕現するとは思いませんでした。あと周りの人にはうるさくしてすみませんでした。来年はちゃんとできたマシンを持っていこうと思います。(そりゃそうだ
試合の感想ですが、今年は試合中ほとんど緊張せずに戦えたのでとてもいいコンディションでした。おそらく原因は徹夜の疲れで感情が死んでいた為緊張もしなかったんだと思います。やっぱり大会前日は徹夜が基本ですね。
マシンの性能が割と良かったこともあり、だいたい思ったように動いてくれて良かったです。最初の方は逆にマシンが走り過ぎてコントロールできていなかったくらいでしたが。
決勝トーナメント2回戦で負けた試合の敗因は横回転への対策不足でした。来年は当たらないように祈ります()
あとは今年から操作を差動操作ではなくVテールにしたんですが、これが操作しやすくてビビりました。最初こそ差動の癖が出たりしたんですが、慣れれば走ってる時にアームを上げてしまうというあるあるなやつが無くなって精神的にもすっきりしました。脚の動きに集中できるのはほんとに良いです。
今年の機体についてはまた別の記事で書こうと思います。そこそこ良い水準でまとまったと思いますし、新型スライダヘッケンについてはちょっと自慢したいです!
これからの学際シーズンも回ろうと思いますのでよろしくお願いします。あと学際シーズン終わったら貸し切りのかわロボサバゲー企画しようと思ってますので興味のある人はよろしく。
以上